Kärntekniken för elektrisk drivning för
Nya energifordon
Det elektriska drivsystemet är kärnan i elfordon och hybridfordon. Dess huvudkomponenter inkluderar motorer, motorstyrenheter och reducerare. Dessa komponenter spelar olika roller i det elektriska drivsystemet och samverkar för att uppnå effektiv och högpresterande drift av fordonet.
1. Motor
Motorn är kärnan i det elektriska drivsystemet. Dess funktion är att omvandla den elektriska energin från batteriet till mekanisk energi för att driva fordonet framåt. I elfordon och hybridfordon inkluderar vanliga motorer permanentmagnetsynkronmotorer (PMSM), induktionsmotorer och switchade reluktansmotorer.
1.1 Permanentmagnet synkronmotor (PMSM)
Den permanentmagnetiska synkronmotorn är en effektiv, högpresterande motor som används flitigt i elfordon och hybridfordon. Den uppnår effektiv drift av motorn genom att använda permanentmagneter för att generera ett magnetfält.
PMSM har hög effekttäthet, lågt brus och låg energiförbrukning och kan uppnå hög effektivitet över ett brett hastighetsområde. Dessutom är styrstrategin för PMSM relativt mogen och kan uppnå exakt vridmoment och hastighetskontroll.
1.2 Induktionsmotor
En induktionsmotor är en elektrisk motor som arbetar enligt principen om elektromagnetisk induktion. Den specifika arbetsprincipen är som följer:
I en induktionsmotor leds växelström genom statorn och ett roterande magnetfält genereras genom statorlindningarna. Eftersom rotorn på en induktionsmotor är en sluten metallskiva, när det roterande magnetfältet passerar genom rotorn, induceras virvelströmmar i rotorn. Dessa virvelströmmar skapar ett omvänt magnetfält som interagerar med statorns magnetfält för att producera vridmoment. Rotorn börjar rotera och fortsätter att rotera när det roterande magnetfältet ändras. Rotorns rotationshastighet håller inte jämna steg med det roterande magnetfältets frekvens, så induktionsmotorer kallas också asynkronmotorer.
Genom att styra parametrar som ström och fasföljd i statorn kan exakt styrning av induktionsmotorns hastighet, styrning och vridmoment uppnås.
Induktionsmotorer har fördelarna med enkel struktur, pålitlig drift, enkelt underhåll och relativt låg kostnad, och är lämpliga för de flesta applikationer, såsom hushållsapparater, elverktyg, industrimaskiner och transporter.
1.3 Switchad reluktansmotor
Arbetsprincipen för en switchad reluktansmotor (SRM) är baserad på principen att det magnetiska flödet alltid är stängt längs vägen för maximal magnetisk permeabilitet. När mittlinjerna för statorn och rotortänderna inte sammanfaller och den magnetiska permeansen inte är maximal, kommer magnetfältet att generera magnetisk dragkraft och bilda ett reluktansvridmoment, vilket får rotorn att rotera till läget för maximal magnetisk permeabilitet. När ström tillförs varje faslindning av statorn i sekvens, kommer motorrotorn att rotera steg för steg i motsatt riktning av den aktiverade fassekvensen. Ändring av aktiveringssekvensen för varje fas av statorn kommer att få motorn att ändra riktning. Ändringar i fasströmflödets riktning kommer dock inte att påverka rotorns rotation.
Den omkopplade reluktansmotorn har fördelarna med enkel struktur, låg kostnad, hög tillförlitlighet, bra startprestanda och hastighetsregleringsprestanda, och kontrollanordningen är också relativt enkel. I praktiska tillämpningar har dock switchade reluktansmotorer brister såsom stora vridmomentrippel, högt brus och behov av positionsdetektorer.
2. Motorstyrenhet
Motorstyrenheten är en nyckelkomponent i det elektriska drivsystemet och ansvarar för att styra och reglera motorn. Motorstyrenhetens huvudfunktioner inkluderar: acceptera gaspedalen och bromspedalens signaler som matas in av föraren, omvandla pedalsignalerna till elektriska signaler och skicka dem till motorstyrenheten; övervakning av parametrar som batterispänning, ström och temperatur för att säkerställa att motorstyrningen fungerar normalt; kontrollera motorns hastighet och vridmoment för att uppnå fordonsacceleration, retardation, bromsning och andra operationer; kommunicera med andra styrenheter genom CAN-bussen för att koordinera fordonets kraftsystem, styrsystem och säkerhetssystem, etc.
Motorstyrenheten består av styrenhetens hårdvara och mjukvara. Styrenhetens hårdvara inkluderar mikrokontroller, kraftenheter, skyddskretsar och kommunikationsgränssnitt, etc., och är ansvarig för att realisera omvandlingen och styrningen av elektriska signaler. Styrenhetens programvara ansvarar för att realisera motorstyrningsstrategin, feldiagnos och bearbetningsfunktioner.
3. Reducerare
Reduceraren är en av de oumbärliga komponenterna i det elektriska drivsystemet. Dess funktion är att minska motorns varvtal och öka det utgående vridmomentet. Reducerare är vanligtvis sammansatta av växlar, lager och tätningar. Beroende på deras struktur och prestanda kan de delas in i växelreducerare, planetväxelreducerare och snäckväxelreducerare.
I elfordon och hybridfordon används ofta planetväxelreducerare eller snäckväxelreducerare. Planetväxelreducerare har hög transmissionseffektivitet och liten storlek och är lämplig för höghastighetsfordon. Snäckreducerare har större utgående vridmoment och lägre ljud och är lämpliga för låghastighets- och höglastfordon.
Sammanfattningsvis är den elektriska motorn, motorstyrenheten och reduceraren de primära komponenterna i ett elektriskt drivsystem som arbetar tillsammans för att uppnå effektiv, högpresterande drift av fordonet. Med den kontinuerliga utvecklingen av teknik är utvecklingstrenden för framtida elektrisk drivteknik integration, plattformsbildning, hög effektivitet och högre hastighet. Framväxten och utvecklingen av dessa trender kommer att medföra många möjligheter och utmaningar, och det är också nödvändigt att uppmärksamma effekterna av faktorer som NVH, kostnad och tillförlitlighet.
