Cấu trúc và thiết kế của xe điện thuần túy khác với xe chạy bằng động cơ đốt trong truyền thống. Nó cũng là một kỹ thuật hệ thống phức tạp. Nó cần tích hợp công nghệ pin điện, công nghệ truyền động động cơ, công nghệ ô tô và lý thuyết điều khiển hiện đại để đạt được quy trình điều khiển tối ưu. Trong kế hoạch phát triển khoa học và công nghệ xe điện, nước này tiếp tục tuân thủ bố cục R&D “ba dọc và ba ngang”, đồng thời nhấn mạnh hơn nữa việc nghiên cứu các công nghệ chủ chốt chung của “ba ngang” theo chiến lược chuyển đổi công nghệ của "truyền động điện thuần túy", nghĩa là nghiên cứu về động cơ truyền động và hệ thống điều khiển của nó, pin điện và hệ thống quản lý của nó cũng như hệ thống điều khiển hệ thống truyền động. Mỗi nhà sản xuất lớn đều xây dựng chiến lược phát triển kinh doanh riêng theo chiến lược phát triển quốc gia.
Tác giả phân loại các công nghệ chủ chốt trong quá trình phát triển hệ truyền động năng lượng mới, cung cấp cơ sở lý thuyết và tài liệu tham khảo cho việc thiết kế, thử nghiệm và sản xuất hệ truyền động. Kế hoạch này được chia thành ba chương để phân tích các công nghệ chính của truyền động điện trong hệ thống truyền động của xe điện thuần túy. Hôm nay, trước tiên chúng tôi sẽ giới thiệu nguyên lý và phân loại các công nghệ truyền động điện.
Hình 1 Các liên kết chính trong phát triển hệ thống truyền động
Hiện tại, các công nghệ cốt lõi của hệ truyền động xe điện thuần túy bao gồm bốn loại sau:
Hình 2 Các công nghệ cốt lõi của hệ thống truyền động
Định nghĩa hệ thống động cơ dẫn động
Theo trạng thái của ắc quy năng lượng của xe và yêu cầu về năng lượng của xe, nó chuyển đổi năng lượng điện đầu ra bằng thiết bị phát điện lưu trữ năng lượng trên xe thành năng lượng cơ học và năng lượng được truyền đến các bánh lái thông qua thiết bị truyền và các bộ phận Cơ năng của xe được chuyển hóa thành điện năng và đưa trở lại thiết bị tích trữ năng lượng khi xe phanh. Hệ thống lái điện bao gồm động cơ, cơ cấu truyền động, bộ điều khiển động cơ và các bộ phận khác. Thiết kế các thông số kỹ thuật của hệ thống truyền động năng lượng điện chủ yếu bao gồm công suất, mô-men xoắn, tốc độ, điện áp, tỷ số truyền giảm, điện dung nguồn điện, công suất đầu ra, điện áp, dòng điện, v.v.
1) Bộ điều khiển động cơ
Còn được gọi là biến tần, nó thay đổi đầu vào dòng điện một chiều của bộ pin thành dòng điện xoay chiều. Thành phần cốt lõi:
◎ IGBT: công tắc điện tử công suất, nguyên lý: thông qua bộ điều khiển, điều khiển cánh tay cầu IGBT để đóng một tần số nhất định và công tắc trình tự để tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha. Bằng cách điều khiển công tắc điện tử công suất đóng lại, điện áp xoay chiều có thể được chuyển đổi. Sau đó, điện áp xoay chiều được tạo ra bằng cách điều khiển chu kỳ làm việc.
◎ Điện dung màng: chức năng lọc; cảm biến hiện tại: phát hiện dòng điện của cuộn dây ba pha.
2) Mạch điều khiển và điều khiển: bảng điều khiển máy tính, điều khiển IGBT
Vai trò của bộ điều khiển động cơ là chuyển đổi DC thành AC, nhận từng tín hiệu và xuất ra công suất và mô-men xoắn tương ứng. Các thành phần cốt lõi: công tắc điện tử công suất, tụ điện màng, cảm biến dòng điện, mạch điều khiển để mở các công tắc khác nhau, tạo thành dòng điện theo các hướng khác nhau và tạo ra điện áp xoay chiều. Vì vậy, chúng ta có thể chia dòng điện xoay chiều hình sin thành các hình chữ nhật. Diện tích các hình chữ nhật được quy đổi thành điện áp có cùng chiều cao. Trục x thực hiện kiểm soát độ dài bằng cách kiểm soát chu kỳ nhiệm vụ và cuối cùng thực hiện chuyển đổi diện tích tương đương. Bằng cách này, nguồn DC có thể được điều khiển để đóng nhánh cầu IGBT ở một tần số nhất định và chuyển đổi trình tự thông qua bộ điều khiển để tạo ra nguồn điện xoay chiều ba pha.
Hiện tại, các thành phần chính của mạch điều khiển phụ thuộc vào nhập khẩu: tụ điện, ống chuyển mạch IGBT/MOSFET, DSP, chip điện tử và mạch tích hợp, có thể được sản xuất độc lập nhưng có công suất yếu: các mạch đặc biệt, cảm biến, đầu nối, có thể sản xuất độc lập: nguồn điện, điốt, cuộn cảm, bảng mạch nhiều lớp, dây cách điện, bộ tản nhiệt.
3) Động cơ: biến đổi dòng điện xoay chiều ba pha thành máy móc
◎ Cấu trúc: vỏ, vỏ, trục và vòng bi phía trước và phía sau
◎ Mạch từ: lõi stato, lõi rôto
◎ Mạch điện: cuộn dây stato, dây dẫn rôto
4) Thiết bị truyền dẫn
Hộp số hoặc hộp giảm tốc chuyển đổi tốc độ mô-men xoắn đầu ra của động cơ thành tốc độ và mô-men xoắn mà toàn bộ xe yêu cầu.
Loại động cơ dẫn động
Động cơ truyền động được chia thành bốn loại sau. Hiện nay, động cơ cảm ứng xoay chiều và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là những loại xe điện năng lượng mới phổ biến nhất. Vì vậy chúng tôi tập trung vào công nghệ động cơ cảm ứng xoay chiều và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.
| Động cơ DC | Động cơ cảm ứng AC | Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu | Động cơ chuyển mạch từ trở | |
| Lợi thế | Chi phí thấp hơn, yêu cầu thấp về hệ thống điều khiển | Chi phí thấp, Vùng phủ sóng rộng, Công nghệ điều khiển phát triển, Độ tin cậy cao | Mật độ công suất cao, hiệu suất cao, kích thước nhỏ | Cấu trúc đơn giản, yêu cầu thấp về hệ thống điều khiển |
| Điều bất lợi | Yêu cầu bảo trì cao, Tốc độ thấp, Mô-men xoắn thấp, tuổi thọ ngắn | Diện tích hiệu quả nhỏMật độ năng lượng thấp | Chi phí cao Khả năng thích ứng với môi trường kém | Biến động mô-men xoắn lớn Tiếng ồn làm việc cao |
| Ứng dụng | Xe điện tốc độ thấp nhỏ hoặc mini | Xe kinh doanh điện và xe khách | Xe kinh doanh điện và xe khách | Xe điện hỗn hợp |
1) Động cơ không đồng bộ cảm ứng AC
Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ cảm ứng xoay chiều là cuộn dây sẽ đi qua rãnh stato và rôto: nó được xếp chồng lên nhau bởi các tấm thép mỏng có độ dẫn điện từ cao. Dòng điện ba pha sẽ đi qua cuộn dây. Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, một từ trường quay sẽ được tạo ra, đó là nguyên nhân khiến rôto quay. Ba cuộn dây của stato được nối cách nhau 120 độ và dây dẫn mang dòng điện tạo ra từ trường xung quanh chúng. Khi cấp nguồn điện ba pha cho cách bố trí đặc biệt này, từ trường sẽ thay đổi theo các hướng khác nhau cùng với sự thay đổi của dòng điện xoay chiều tại một thời điểm cụ thể, tạo ra một từ trường có cường độ quay đều. Tốc độ quay của từ trường được gọi là tốc độ đồng bộ. Giả sử một dây dẫn kín được đặt bên trong, theo định luật Faraday, vì từ trường thay đổi, vòng dây sẽ cảm nhận được suất điện động, lực này sẽ tạo ra dòng điện trong vòng dây. Tình huống này giống như vòng dây mang dòng điện trong từ trường, tạo ra lực điện từ trên vòng dây và Huân Giang bắt đầu quay. Sử dụng vật gì đó tương tự như lồng sóc, dòng điện xoay chiều ba pha sẽ tạo ra một từ trường quay qua stato và dòng điện sẽ được tạo ra trong thanh lồng sóc bị chập ở vòng cuối, do đó rôto bắt đầu quay, tức là tại sao động cơ được gọi là động cơ cảm ứng. Với sự hỗ trợ của cảm ứng điện từ thay vì nối trực tiếp với rôto để tạo ra điện, các mảnh lõi sắt cách điện được lấp đầy trong rôto, nhờ đó bàn ủi có kích thước nhỏ đảm bảo tổn thất dòng điện xoáy ở mức tối thiểu.
2) Động cơ đồng bộ xoay chiều
Rôto của động cơ đồng bộ khác với rôto của động cơ không đồng bộ. Nam châm vĩnh cửu được lắp đặt trên rôto, có thể chia thành loại gắn trên bề mặt và loại nhúng. Rôto được làm bằng tấm thép silicon và được gắn nam châm vĩnh cửu. Stator cũng được nối với dòng điện xoay chiều có độ lệch pha 120, điều khiển kích thước và pha của dòng điện xoay chiều hình sin, sao cho từ trường do stato tạo ra ngược với từ trường do rôto tạo ra và từ trường do rôto tạo ra. trường đang quay. Bằng cách này, stato bị nam châm hút và quay cùng với rôto. Hết chu kỳ này đến chu kỳ khác được tạo ra bởi sự hấp thụ của stato và rôto.
Kết luận: Động cơ truyền động cho xe điện về cơ bản đã trở thành xu hướng chủ đạo nhưng không đơn lẻ mà đa dạng. Mỗi hệ thống truyền động động cơ đều có chỉ số toàn diện riêng. Mỗi hệ thống được áp dụng trong hệ thống truyền động xe điện hiện có. Hầu hết chúng là động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, trong khi một số cố gắng chuyển đổi động cơ từ trở. Điều đáng nói là động cơ truyền động tích hợp công nghệ điện tử công suất, công nghệ vi điện tử, công nghệ kỹ thuật số, công nghệ điều khiển tự động, khoa học vật liệu và các ngành khác để phản ánh triển vọng ứng dụng và phát triển toàn diện của nhiều ngành. Nó là một đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ trong lĩnh vực động cơ xe điện. Để chiếm một vị trí trong các loại xe điện trong tương lai, tất cả các loại động cơ không chỉ cần tối ưu hóa cấu trúc động cơ mà còn phải không ngừng khám phá các khía cạnh thông minh và kỹ thuật số của hệ thống điều khiển.
Thời gian đăng: Jan-30-2023
