De kerntechnologie van elektrische aandrijving voor
Nieuwe energievoertuigen
Het elektrische aandrijfsysteem is het kernonderdeel van elektrische voertuigen en hybride voertuigen. De belangrijkste componenten zijn onder meer motoren, motorbesturingseenheden en reductoren. Deze componenten spelen verschillende rollen in het elektrische aandrijfsysteem en werken samen om een efficiënte en krachtige werking van het voertuig te bereiken.
1. Motor
De motor is de kern van het elektrische aandrijfsysteem. Zijn functie is om de elektrische energie die door de accu wordt geproduceerd, om te zetten in mechanische energie om het voertuig voort te stuwen. In elektrische voertuigen en hybride voertuigen omvatten veelgebruikte motoren synchrone motoren met permanente magneet (PMSM), inductiemotoren en geschakelde reluctantiemotoren.
1.1 Synchrone motor met permanente magneet (PMSM)
De synchrone motor met permanente magneet is een efficiënte, krachtige motor die veel wordt gebruikt in elektrische voertuigen en hybride voertuigen. Het zorgt voor een efficiënte werking van de motor door permanente magneten te gebruiken om een magnetisch veld te genereren.
PMSM heeft een hoge vermogensdichtheid, een laag geluidsniveau en een laag energieverbruik, en kan een hoog rendement bereiken over een breed snelheidsbereik. Bovendien is de regelstrategie van PMSM relatief volwassen en kan een nauwkeurige koppel- en snelheidsregeling worden bereikt.
1.2 Inductiemotor
Een inductiemotor is een elektromotor die werkt volgens het principe van elektromagnetische inductie. Het specifieke werkingsprincipe is als volgt:
Bij een inductiemotor wordt wisselstroom door de stator geleid en wordt door de statorwikkelingen een roterend magnetisch veld gegenereerd. Omdat de rotor van een inductiemotor een gesloten metalen schijf is, worden er wervelstromen in de rotor geïnduceerd wanneer het roterende magnetische veld door de rotor gaat. Deze wervelstromen creëren een omgekeerd magnetisch veld dat in wisselwerking staat met het magnetische veld van de stator om koppel te produceren. De rotor begint te draaien en blijft draaien naarmate het roterende magnetische veld verandert. De rotatiesnelheid van de rotor houdt geen gelijke tred met de frequentie van het roterende magnetische veld, daarom worden inductiemotoren ook wel asynchrone motoren genoemd.
Door parameters zoals stroom- en fasevolgorde in de stator te regelen, kan een nauwkeurige regeling van de snelheid, de besturing en het koppel van de inductiemotor worden bereikt.
Inductiemotoren hebben de voordelen van een eenvoudige structuur, betrouwbare werking, eenvoudig onderhoud en relatief lage kosten, en zijn geschikt voor de meeste toepassingen, zoals huishoudelijke apparaten, elektrisch gereedschap, industriële machines en transport.
1.3 Geschakelde reluctantiemotor
Het werkingsprincipe van een geschakelde reluctantiemotor (SRM) is gebaseerd op het principe dat de magnetische flux altijd gesloten is langs het pad van maximale magnetische permeabiliteit. Wanneer de hartlijnen van de stator- en rotortanden niet samenvallen en de magnetische permeantie niet maximaal is, zal het magnetische veld een magnetische trekkracht genereren en een weerstandskoppel vormen, waardoor de rotor roteert naar de positie van maximale magnetische permeabiliteit. Wanneer achtereenvolgens stroom wordt geleverd aan elke fasewikkeling van de stator, zal de motorrotor stap voor stap roteren in de tegenovergestelde richting van de bekrachtigde fasevolgorde. Het veranderen van de bekrachtigingsvolgorde van elke fase van de stator zal ervoor zorgen dat de motor van richting verandert. Veranderingen in de richting van de fasestroom hebben echter geen invloed op de rotatie van de rotor.
De geschakelde reluctantiemotor heeft de voordelen van een eenvoudige structuur, lage kosten, hoge betrouwbaarheid, goede startprestaties en snelheidsregelprestaties, en het besturingsapparaat is ook relatief eenvoudig. In praktische toepassingen hebben geschakelde reluctantiemotoren echter tekortkomingen, zoals een grote koppelrimpel, veel ruis en de behoefte aan positiedetectoren.
2. Motorbesturingseenheid
De motorregeleenheid is een belangrijk onderdeel van het elektrische aandrijfsysteem en is verantwoordelijk voor het besturen en regelen van de motor. De belangrijkste functies van de motorregeleenheid zijn onder meer: het accepteren van de door de bestuurder ingevoerde gaspedaal- en rempedaalsignalen, het omzetten van de pedaalsignalen in elektrische signalen en het verzenden ervan naar de motorcontroller; het bewaken van parameters zoals accuspanning, stroom en temperatuur om ervoor te zorgen dat de motorcontroller normaal functioneert; de snelheid en het koppel van de motor regelen om het accelereren, vertragen, remmen en andere handelingen van het voertuig te bewerkstelligen; Communiceer met andere controllers via de CAN-bus om het voedingssysteem, het besturingssysteem en het veiligheidssysteem van het voertuig enz. te coördineren.
De motorbesturingseenheid bestaat uit controllerhardware en -software. Controllerhardware omvat microcontrollers, stroomapparaten, beveiligingscircuits en communicatie-interfaces, enz., en is verantwoordelijk voor het realiseren van de conversie en controle van elektrische signalen. De controllersoftware is verantwoordelijk voor het realiseren van de motorbesturingsstrategie, foutdiagnose en verwerkingsfuncties.
3. Reductiemiddel
Het verloopstuk is een van de onmisbare componenten in het elektrische aandrijfsysteem. Zijn functie is om de snelheid van de motor te verlagen en het uitgangskoppel te verhogen. Reductiemiddelen bestaan meestal uit tandwielen, lagers en afdichtingen. Afhankelijk van hun structuur en prestaties kunnen ze worden onderverdeeld in tandwielreductoren, planetaire tandwielreductoren en wormwielreductoren.
Bij elektrische voertuigen en hybride voertuigen worden vaak planetaire tandwielreductoren of wormwielreductoren gebruikt. Planetaire tandwielreductor heeft een hoge transmissie-efficiëntie en een klein formaat en is geschikt voor hogesnelheidsvoertuigen. Wormwielreductoren hebben een groter uitgangskoppel en minder geluid, en zijn geschikt voor voertuigen met lage snelheid en hoge belasting.
Samenvattend zijn de elektromotor, de motorregeleenheid en het reductiedeel de belangrijkste componenten in een elektrisch aandrijfsysteem die samenwerken om een efficiënte, krachtige werking van het voertuig te bereiken. Met de voortdurende ontwikkeling van technologie is de ontwikkelingstrend van toekomstige elektrische aandrijftechnologie integratie, platformisering, hoge efficiëntie en hogere snelheid. De opkomst en ontwikkeling van deze trends zal veel kansen en uitdagingen met zich meebrengen, en het is ook noodzakelijk om aandacht te besteden aan de impact van factoren als NVH, kosten en betrouwbaarheid.
