Основна технологія електроприводу для
Нові енергетичні транспортні засоби
Система електроприводу є основною частиною електромобілів і гібридних автомобілів. Його основні компоненти включають двигуни, блоки керування двигунами та редуктори. Ці компоненти відіграють різні ролі в системі електроприводу та працюють разом для досягнення ефективної та високопродуктивної роботи автомобіля.
1. Мотор
Двигун є ядром системи електроприводу. Його функція полягає в тому, щоб перетворювати електричну енергію, що виділяється батареєю, на механічну, щоб рухати автомобіль вперед. В електричних транспортних засобах і гібридних транспортних засобах двигуни, які зазвичай використовуються, включають синхронні двигуни з постійними магнітами (PMSM), асинхронні двигуни та реактивні двигуни.
1.1 Синхронний двигун з постійними магнітами (PMSM)
Синхронний двигун з постійним магнітом – це ефективний, високопродуктивний двигун, який широко використовується в електромобілях і гібридних автомобілях. Він забезпечує ефективну роботу двигуна завдяки використанню постійних магнітів для створення магнітного поля.
PMSM має високу щільність потужності, низький рівень шуму та низьке енергоспоживання, а також може досягати високої ефективності в широкому діапазоні швидкостей. Крім того, стратегія управління PMSM відносно зріла і може досягти точного контролю крутного моменту та швидкості.
1.2 Асинхронний двигун
Асинхронний двигун - це електродвигун, який працює за принципом електромагнітної індукції. Конкретний принцип роботи полягає в наступному:
В асинхронному двигуні змінний струм пропускається через статор, а через обмотки статора створюється обертове магнітне поле. Оскільки ротор асинхронного двигуна є замкнутим металевим диском, то при проходженні через нього обертового магнітного поля в роторі індукуються вихрові струми. Ці вихрові струми створюють зворотне магнітне поле, яке взаємодіє з магнітним полем статора, створюючи крутний момент. Ротор починає обертатися і продовжує обертатися в міру зміни обертового магнітного поля. Швидкість обертання ротора не встигає за частотою обертового магнітного поля, тому асинхронні двигуни ще називають асинхронними.
Контролюючи такі параметри, як струм і послідовність фаз у статорі, можна досягти точного керування швидкістю, кермуванням і крутним моментом асинхронного двигуна.
Асинхронні двигуни мають такі переваги, як проста конструкція, надійна робота, легке обслуговування та відносно низька вартість, і підходять для більшості застосувань, таких як побутова техніка, електроінструменти, промислове обладнання та транспорт.
1.3 Реактивний двигун
Принцип роботи реактивного електродвигуна (SRM) заснований на тому, що магнітний потік завжди замкнутий уздовж шляху максимальної магнітної проникності. Коли центральні лінії зубців статора та ротора не збігаються, а магнітна проникність не є максимальною, магнітне поле створюватиме магнітну тягнучу силу та формуватиме обертальний момент, змушуючи ротор обертатися до положення максимальної магнітної проникності. Коли струм послідовно подається до кожної фазної обмотки статора, ротор двигуна крок за кроком обертатиметься в напрямку, протилежному послідовності фаз під напругою. Зміна послідовності живлення кожної фази статора призведе до того, що двигун змінить напрямок. Однак зміни напрямку протікання фазного струму не вплинуть на обертання ротора.
Реактивний електродвигун має такі переваги, як проста конструкція, низька вартість, висока надійність, хороші характеристики запуску та регулювання швидкості, а також відносно простий пристрій керування. Однак у практичних застосуваннях реактивні електродвигуни мають такі недоліки, як велика пульсація крутного моменту, високий рівень шуму та потреба в детекторах положення.
2. Блок керування двигуном
Блок керування двигуном є ключовим компонентом системи електроприводу та відповідає за керування та регулювання двигуна. Основні функції блоку керування двигуном включають: приймання сигналів педалі акселератора та педалі гальма, що вводяться водієм, перетворення сигналів педалі в електричні сигнали та надсилання їх до контролера двигуна; моніторинг параметрів, таких як напруга акумулятора, струм і температура, щоб забезпечити нормальну роботу контролера двигуна; контролювати швидкість і крутний момент двигуна для досягнення прискорення, уповільнення, гальмування та інших операцій автомобіля; спілкуватися з іншими контролерами через шину CAN для координації системи живлення автомобіля, системи керування та системи безпеки тощо.
Блок керування двигуном складається з апаратного та програмного забезпечення контролера. Апаратне забезпечення контролера включає мікроконтролери, пристрої живлення, схеми захисту та комунікаційні інтерфейси тощо, і відповідає за реалізацію перетворення та керування електричними сигналами. Програмне забезпечення контролера відповідає за реалізацію стратегії керування двигуном, діагностику несправностей і функції обробки.
3. Редуктор
Редуктор є одним з незамінних компонентів в системі електроприводу. Його функція полягає в зниженні швидкості двигуна і збільшенні вихідного крутного моменту. Редуктори зазвичай складаються з шестерень, підшипників і ущільнень. Залежно від конструкції та продуктивності їх можна розділити на редуктори, планетарні редуктори та черв'ячні редуктори.
В електромобілях і гібридних автомобілях часто використовуються планетарні редуктори або черв'ячні редуктори. Планетарний редуктор має високу ефективність трансмісії та невеликі розміри та підходить для високошвидкісних транспортних засобів. Черв'ячні редуктори мають більший вихідний крутний момент і менший шум і підходять для низькошвидкісних і високонавантажених транспортних засобів.
Таким чином, електродвигун, блок керування двигуном і редуктор є основними компонентами системи електроприводу, які працюють разом для досягнення ефективної та високопродуктивної роботи автомобіля. З безперервним розвитком технологій тенденцією розвитку майбутньої технології електроприводу є інтеграція, платформізація, висока ефективність і вища швидкість. Поява та розвиток цих тенденцій принесе багато можливостей і викликів, а також необхідно звернути увагу на вплив таких факторів, як NVH, вартість і надійність.
