Τα ηλεκτρικά οχήματα αποτελούνται κυρίως από τρία μέρη: σύστημα κίνησης κινητήρα, σύστημα μπαταρίας και σύστημα ελέγχου οχήματος.Το σύστημα κίνησης κινητήρα είναι το μέρος που μετατρέπει άμεσα την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια, το οποίο καθορίζει τους δείκτες απόδοσης των ηλεκτρικών οχημάτων.Επομένως, η επιλογή του κινητήρα μετάδοσης κίνησης είναι ιδιαίτερα σημαντική.
Στο περιβάλλον προστασίας του περιβάλλοντος, τα ηλεκτρικά οχήματα έχουν γίνει επίσης ένα hotspot έρευνας τα τελευταία χρόνια.Τα ηλεκτρικά οχήματα μπορούν να επιτύχουν μηδενικές ή πολύ χαμηλές εκπομπές ρύπων στην αστική κυκλοφορία και έχουν τεράστια πλεονεκτήματα στον τομέα της προστασίας του περιβάλλοντος.Όλες οι χώρες εργάζονται σκληρά για την ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων.Τα ηλεκτρικά οχήματα αποτελούνται κυρίως από τρία μέρη: σύστημα κίνησης κινητήρα, σύστημα μπαταρίας και σύστημα ελέγχου οχήματος.Το σύστημα κίνησης κινητήρα είναι το μέρος που μετατρέπει άμεσα την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια, το οποίο καθορίζει τους δείκτες απόδοσης των ηλεκτρικών οχημάτων.Επομένως, η επιλογή του κινητήρα μετάδοσης κίνησης είναι ιδιαίτερα σημαντική.
1. Απαιτήσεις για ηλεκτρικά οχήματα για κινητήρες κίνησης
Επί του παρόντος, η αξιολόγηση της απόδοσης των ηλεκτρικών οχημάτων λαμβάνει υπόψη κυρίως τους ακόλουθους τρεις δείκτες απόδοσης:
(1) Μέγιστη χιλιομετρική απόσταση (km): η μέγιστη χιλιομετρική απόσταση του ηλεκτρικού οχήματος μετά την πλήρη φόρτιση της μπαταρίας.
(2) Ικανότητα (-ες) επιτάχυνσης: ο ελάχιστος χρόνος που απαιτείται για ένα ηλεκτρικό όχημα να επιταχύνει από στάση σε μια ορισμένη ταχύτητα.
(3) Μέγιστη ταχύτητα (km/h): η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να φτάσει ένα ηλεκτρικό όχημα.
Οι κινητήρες που έχουν σχεδιαστεί για τα χαρακτηριστικά οδήγησης των ηλεκτρικών οχημάτων έχουν ειδικές απαιτήσεις απόδοσης σε σύγκριση με τους βιομηχανικούς κινητήρες:
(1) Ο κινητήρας κίνησης ηλεκτρικού οχήματος απαιτεί συνήθως υψηλές δυναμικές απαιτήσεις απόδοσης για συχνή εκκίνηση/διακοπή, επιτάχυνση/επιβράδυνση και έλεγχο ροπής.
(2) Προκειμένου να μειωθεί το βάρος ολόκληρου του οχήματος, η μετάδοση πολλαπλών ταχυτήτων συνήθως ακυρώνεται, πράγμα που απαιτεί ο κινητήρας να μπορεί να παρέχει υψηλότερη ροπή σε χαμηλή ταχύτητα ή όταν ανεβαίνει σε μια πλαγιά και συνήθως μπορεί να αντέξει 4-5 φορές η υπερφόρτωση?
(3) Το εύρος ρύθμισης ταχύτητας απαιτείται να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερο, και ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί υψηλή απόδοση λειτουργίας σε ολόκληρο το εύρος ρύθμισης ταχύτητας.
(4) Ο κινητήρας έχει σχεδιαστεί για να έχει υψηλή ονομαστική ταχύτητα όσο το δυνατόν περισσότερο, και ταυτόχρονα, χρησιμοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο ένα περίβλημα από κράμα αλουμινίου.Ο κινητήρας υψηλής ταχύτητας είναι μικρός σε μέγεθος, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση του βάρους των ηλεκτρικών οχημάτων.
(5) Τα ηλεκτρικά οχήματα θα πρέπει να έχουν τη βέλτιστη χρήση ενέργειας και να έχουν τη λειτουργία ανάκτησης ενέργειας πέδησης.Η ενέργεια που ανακτάται από την αναγεννητική πέδηση πρέπει γενικά να φτάνει το 10%-20% της συνολικής ενέργειας.
(6) Το περιβάλλον εργασίας του κινητήρα που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά οχήματα είναι πιο περίπλοκο και σκληρό, απαιτώντας από τον κινητήρα να έχει καλή αξιοπιστία και περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα και ταυτόχρονα να διασφαλίζει ότι το κόστος παραγωγής κινητήρα δεν μπορεί να είναι πολύ υψηλό.
2. Αρκετοί ευρέως χρησιμοποιούμενοι κινητήρες μετάδοσης κίνησης
2.1 Μοτέρ DC
Στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξης των ηλεκτρικών οχημάτων, τα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούσαν κινητήρες συνεχούς ρεύματος ως κινητήρες κίνησης.Αυτός ο τύπος τεχνολογίας κινητήρα είναι σχετικά ώριμος, με εύκολες μεθόδους ελέγχου και εξαιρετική ρύθμιση ταχύτητας.Ήταν το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο στον τομέα των κινητήρων ρύθμισης ταχύτητας..Ωστόσο, λόγω της πολύπλοκης μηχανικής δομής του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, όπως: βούρτσες και μηχανικοί μεταγωγείς, η ικανότητα στιγμιαίας υπερφόρτισής του και η περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας του κινητήρα είναι περιορισμένες, και σε περίπτωση μακροχρόνιας εργασίας, η μηχανική δομή του ο κινητήρας θα είναι Παράγεται απώλεια και το κόστος συντήρησης αυξάνεται.Επιπλέον, όταν ο κινητήρας λειτουργεί, οι σπινθήρες από τις βούρτσες κάνουν τον ρότορα να θερμαίνεται, να σπαταλά ενέργεια, να δυσχεραίνει τη διάχυση της θερμότητας και επίσης να προκαλεί ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή υψηλής συχνότητας, η οποία επηρεάζει την απόδοση του οχήματος.Λόγω των παραπάνω αδυναμιών των κινητήρων συνεχούς ρεύματος, τα τρέχοντα ηλεκτρικά οχήματα έχουν ουσιαστικά εξαλείψει τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος.
2.2 Ασύγχρονος κινητήρας AC
Ο ασύγχρονος κινητήρας AC είναι ένας τύπος κινητήρα που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία.Χαρακτηρίζεται από το ότι ο στάτορας και ο ρότορας είναι ελασματοποιημένοι με φύλλα πυριτίου.Και τα δύο άκρα είναι συσκευασμένα με καλύμματα αλουμινίου., αξιόπιστη και ανθεκτική λειτουργία, εύκολη συντήρηση.Σε σύγκριση με τον κινητήρα συνεχούς ρεύματος της ίδιας ισχύος, ο ασύγχρονος κινητήρας AC είναι πιο αποδοτικός και η μάζα είναι περίπου κατά το ήμισυ ελαφρύτερη.Εάν υιοθετηθεί η μέθοδος ελέγχου του διανυσματικού ελέγχου, μπορεί να επιτευχθεί η δυνατότητα ελέγχου και το ευρύτερο εύρος ρύθμισης ταχύτητας συγκρίσιμο με αυτό του κινητήρα συνεχούς ρεύματος.Λόγω των πλεονεκτημάτων της υψηλής απόδοσης, της υψηλής ειδικής ισχύος και της καταλληλότητας για λειτουργία υψηλής ταχύτητας, οι ασύγχρονοι κινητήρες AC είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι κινητήρες σε ηλεκτρικά οχήματα υψηλής ισχύος.Επί του παρόντος, οι ασύγχρονοι κινητήρες AC έχουν παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα και υπάρχουν διάφοροι τύποι ώριμων προϊόντων για να διαλέξετε.Ωστόσο, στην περίπτωση λειτουργίας υψηλής ταχύτητας, ο ρότορας του κινητήρα θερμαίνεται σοβαρά και ο κινητήρας πρέπει να ψύχεται κατά τη λειτουργία.Ταυτόχρονα, το σύστημα κίνησης και ελέγχου του ασύγχρονου κινητήρα είναι πολύ περίπλοκο και το κόστος του σώματος του κινητήρα είναι επίσης υψηλό.Σε σύγκριση με τον κινητήρα μόνιμου μαγνήτη και την απροθυμία μεταγωγής Για κινητήρες, η απόδοση και η πυκνότητα ισχύος των ασύγχρονων κινητήρων είναι χαμηλή, γεγονός που δεν συμβάλλει στη βελτίωση της μέγιστης χιλιομετρικής απόστασης των ηλεκτρικών οχημάτων.
2.3 Κινητήρας μόνιμου μαγνήτη
Οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους σύμφωνα με τις διαφορετικές κυματομορφές ρεύματος των περιελίξεων του στάτη, ο ένας είναι κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες, ο οποίος έχει ένα ορθογώνιο ρεύμα παλμικού κύματος.ο άλλος είναι ένας σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη, ο οποίος έχει ρεύμα ημιτονοειδούς κύματος.Οι δύο τύποι κινητήρων είναι βασικά οι ίδιοι στη δομή και την αρχή λειτουργίας.Οι ρότορες είναι μόνιμοι μαγνήτες, γεγονός που μειώνει την απώλεια που προκαλείται από τη διέγερση.Ο στάτορας είναι εγκατεστημένος με περιελίξεις για τη δημιουργία ροπής μέσω εναλλασσόμενου ρεύματος, επομένως η ψύξη είναι σχετικά εύκολη.Επειδή αυτός ο τύπος κινητήρα δεν χρειάζεται να εγκαταστήσει βούρτσες και μηχανική δομή μεταγωγής, δεν θα δημιουργηθούν σπινθήρες εναλλαγής κατά τη λειτουργία, η λειτουργία είναι ασφαλής και αξιόπιστη, η συντήρηση είναι βολική και ο ρυθμός χρήσης ενέργειας είναι υψηλός.
Το σύστημα ελέγχου του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη είναι απλούστερο από το σύστημα ελέγχου του ασύγχρονου κινητήρα AC.Ωστόσο, λόγω του περιορισμού της διαδικασίας υλικού μόνιμου μαγνήτη, το εύρος ισχύος του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη είναι μικρό και η μέγιστη ισχύς είναι γενικά μόνο δεκάδες εκατομμύρια, που είναι το μεγαλύτερο μειονέκτημα του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη.Ταυτόχρονα, το υλικό μόνιμου μαγνήτη στον ρότορα θα έχει ένα φαινόμενο μαγνητικής αποσύνθεσης υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, δόνησης και υπερέντασης, επομένως υπό σχετικά περίπλοκες συνθήκες εργασίας, ο κινητήρας μόνιμου μαγνήτη είναι επιρρεπής σε ζημιά.Επιπλέον, η τιμή των υλικών μόνιμου μαγνήτη είναι υψηλή, επομένως το κόστος ολόκληρου του κινητήρα και του συστήματος ελέγχου του είναι υψηλό.
2.4 Κινητήρας απροθυμίας μεταγωγής
Ως νέος τύπος κινητήρα, ο κινητήρας μεταγωγής απροθυμίας έχει την απλούστερη δομή σε σύγκριση με άλλους τύπους κινητήρων μετάδοσης κίνησης.Ο στάτορας και ο ρότορας είναι και οι δύο διπλές εμφανείς δομές κατασκευασμένες από συνηθισμένα φύλλα πυριτίου χάλυβα.Δεν υπάρχει δομή στον ρότορα.Ο στάτορας είναι εξοπλισμένος με μια απλή συμπυκνωμένη περιέλιξη, η οποία έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως απλή και συμπαγή δομή, υψηλή αξιοπιστία, μικρό βάρος, χαμηλό κόστος, υψηλή απόδοση, χαμηλή αύξηση θερμοκρασίας και εύκολη συντήρηση.Επιπλέον, έχει τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά καλής δυνατότητας ελέγχου του συστήματος ελέγχου ταχύτητας DC και είναι κατάλληλο για σκληρά περιβάλλοντα και είναι πολύ κατάλληλο για χρήση ως κινητήρας κίνησης για ηλεκτρικά οχήματα.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι ως κινητήρες κίνησης ηλεκτρικών οχημάτων, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος και οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη έχουν κακή προσαρμοστικότητα στη δομή και το περίπλοκο περιβάλλον εργασίας και είναι επιρρεπείς σε μηχανικές βλάβες και απομαγνήτιση, αυτή η εργασία εστιάζει στην εισαγωγή κινητήρων με απροθυμία μεταγωγής και ασύγχρονων κινητήρων AC.Σε σύγκριση με το μηχάνημα, έχει προφανή πλεονεκτήματα στις ακόλουθες πτυχές.
2.4.1 Η δομή του σώματος του κινητήρα
Η δομή του κινητήρα απροθυμίας μεταγωγής είναι απλούστερη από αυτή του επαγωγικού κινητήρα με κλωβό σκίουρου.Το εξαιρετικό του πλεονέκτημα είναι ότι δεν υπάρχει περιέλιξη στον ρότορα και είναι κατασκευασμένο μόνο από συνηθισμένα φύλλα πυριτίου.Το μεγαλύτερο μέρος της απώλειας ολόκληρου του κινητήρα συγκεντρώνεται στην περιέλιξη του στάτη, γεγονός που καθιστά τον κινητήρα απλό στην κατασκευή, έχει καλή μόνωση, ψύχεται εύκολα και έχει εξαιρετικά χαρακτηριστικά απαγωγής θερμότητας.Αυτή η δομή κινητήρα μπορεί να μειώσει το μέγεθος και το βάρος του κινητήρα και μπορεί να ληφθεί με μικρό όγκο.μεγαλύτερη ισχύ εξόδου.Λόγω της καλής μηχανικής ελαστικότητας του ρότορα του κινητήρα, οι κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για λειτουργία εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας.
2.4.2 Κύκλωμα κίνησης κινητήρα
Το ρεύμα φάσης του συστήματος μετάδοσης κίνησης κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας είναι μονής κατεύθυνσης και δεν έχει καμία σχέση με την κατεύθυνση της ροπής και μόνο μία κύρια συσκευή μεταγωγής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη της κατάστασης λειτουργίας τεσσάρων τεταρτημορίων του κινητήρα.Το κύκλωμα μετατροπέα ισχύος συνδέεται απευθείας σε σειρά με την περιέλιξη διέγερσης του κινητήρα και κάθε κύκλωμα φάσης παρέχει ισχύ ανεξάρτητα.Ακόμα κι αν μια συγκεκριμένη περιέλιξη φάσης ή ο ελεγκτής του κινητήρα αποτύχει, χρειάζεται μόνο να σταματήσει τη λειτουργία της φάσης χωρίς να προκαλέσει μεγαλύτερη πρόσκρουση.Επομένως, τόσο το σώμα του κινητήρα όσο και ο μετατροπέας ισχύος είναι πολύ ασφαλή και αξιόπιστα, επομένως είναι πιο κατάλληλα για χρήση σε σκληρά περιβάλλοντα από ό,τι τα ασύγχρονα μηχανήματα.
2.4.3 Όψεις απόδοσης του συστήματος κινητήρα
Οι κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας έχουν πολλές παραμέτρους ελέγχου και είναι εύκολο να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις λειτουργίας τεσσάρων τεταρτημορίων ηλεκτρικών οχημάτων μέσω κατάλληλων στρατηγικών ελέγχου και σχεδιασμού συστήματος και μπορούν να διατηρήσουν εξαιρετική ικανότητα πέδησης σε περιοχές λειτουργίας υψηλής ταχύτητας.Οι κινητήρες με απροθυμία μεταγωγής όχι μόνο έχουν υψηλή απόδοση, αλλά διατηρούν επίσης υψηλή απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα ρύθμισης ταχύτητας, η οποία είναι απαράμιλλη από άλλους τύπους συστημάτων κίνησης κινητήρα.Αυτή η απόδοση είναι πολύ κατάλληλη για τη λειτουργία ηλεκτρικών οχημάτων και είναι πολύ ευεργετική για τη βελτίωση της εμβέλειας πλεύσης των ηλεκτρικών οχημάτων.
3. Συμπέρασμα
Η εστίαση αυτής της εργασίας είναι να παρουσιάσει τα πλεονεκτήματα του κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας ως κινητήρα μετάδοσης κίνησης για ηλεκτρικά οχήματα, συγκρίνοντας διάφορα κοινά χρησιμοποιούμενα συστήματα ελέγχου ταχύτητας κινητήρα μετάδοσης κίνησης, τα οποία είναι ένα hotspot έρευνας στην ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων.Για αυτόν τον τύπο ειδικού κινητήρα, υπάρχει ακόμη πολύς χώρος για ανάπτυξη σε πρακτικές εφαρμογές.Οι ερευνητές πρέπει να καταβάλουν περισσότερες προσπάθειες για τη διεξαγωγή θεωρητικής έρευνας και, ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να συνδυαστούν οι ανάγκες της αγοράς για να προωθηθεί η εφαρμογή αυτού του τύπου κινητήρα στην πράξη.
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-24-2022