Die Struktur und das Design eines reinen Elektrofahrzeugs unterscheiden sich von denen eines herkömmlichen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor. Es handelt sich auch um eine komplexe Systemtechnik. Um einen optimalen Steuerungsprozess zu erreichen, müssen Leistungsbatterietechnologie, Motorantriebstechnologie, Automobiltechnologie und moderne Steuerungstheorie integriert werden. Im Entwicklungsplan für die Wissenschaft und Technologie von Elektrofahrzeugen hält das Land weiterhin an dem F&E-Layout von „drei vertikalen und drei horizontalen“ fest und hebt weiterhin die Forschung zu gemeinsamen Schlüsseltechnologien von „drei horizontalen“ gemäß der Technologietransformationsstrategie von hervor „rein elektrischer Antrieb“, d. h. die Erforschung des Antriebsmotors und seines Steuerungssystems, der Leistungsbatterie und seines Managementsystems sowie des Antriebsstrangsteuerungssystems. Jeder große Hersteller formuliert seine eigene Geschäftsentwicklungsstrategie gemäß der nationalen Entwicklungsstrategie.
Der Autor sortiert die Schlüsseltechnologien im Entwicklungsprozess eines neuen Energieantriebsstrangs und liefert eine theoretische Grundlage und Referenz für die Konstruktion, Prüfung und Produktion des Antriebsstrangs. Der Plan ist in drei Kapitel gegliedert, um die Schlüsseltechnologien des Elektroantriebs im Antriebsstrang reiner Elektrofahrzeuge zu analysieren. Heute stellen wir zunächst das Prinzip und die Klassifizierung elektrischer Antriebstechnologien vor.
Abbildung 1 Wichtige Zusammenhänge in der Antriebsstrangentwicklung
Derzeit umfassen die wichtigsten Schlüsseltechnologien des reinen Elektrofahrzeug-Antriebsstrangs die folgenden vier Kategorien:
Abbildung 2: Die Kernschlüsseltechnologien des Antriebsstrangs
Die Definition des Antriebsmotorsystems
Je nach Status der Fahrzeugbatterie und Anforderungen an die Fahrzeugleistung wandelt es die von der Bordenergiespeicher-Stromerzeugungseinrichtung abgegebene elektrische Energie in mechanische Energie um und die Energie wird über die Übertragungseinrichtung und Teile an die Antriebsräder übertragen Beim Bremsen des Fahrzeugs wird die mechanische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt und in den Energiespeicher zurückgespeist. Das elektrische Antriebssystem umfasst Motor, Getriebemechanismus, Motorsteuerung und andere Komponenten. Die Gestaltung der technischen Parameter des Antriebssystems für elektrische Energie umfasst hauptsächlich Leistung, Drehmoment, Drehzahl, Spannung, Übersetzungsverhältnis der Reduzierung, Stromversorgungskapazität, Ausgangsleistung, Spannung, Strom usw.
1) Motorsteuerung
Auch Wechselrichter genannt, wandelt er den vom Akkupack aufgenommenen Gleichstrom in Wechselstrom um. Kernkomponenten:
◎ IGBT: Leistungselektronischer Schalter, Prinzip: Steuern Sie den IGBT-Brückenarm über die Steuerung, um einen bestimmten Frequenz- und Sequenzschalter zu schließen, um dreiphasigen Wechselstrom zu erzeugen. Durch Schließen des leistungselektronischen Schalters kann die Wechselspannung umgewandelt werden. Anschließend wird die Wechselspannung durch Steuerung des Tastverhältnisses erzeugt.
◎ Filmkapazität: Filterfunktion; Stromsensor: Erkennt den Strom der Dreiphasenwicklung.
2) Steuer- und Antriebsschaltung: Computersteuerplatine, Ansteuerung des IGBT
Die Aufgabe der Motorsteuerung besteht darin, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, jedes Signal zu empfangen und die entsprechende Leistung und das entsprechende Drehmoment auszugeben. Kernkomponenten: Leistungselektronischer Schalter, Folienkondensator, Stromsensor, Steuerkreis zum Öffnen verschiedener Schalter, Formen von Strömen in verschiedene Richtungen und Erzeugen von Wechselspannung. Daher können wir den sinusförmigen Wechselstrom in Rechtecke unterteilen. Die Fläche der Rechtecke wird in eine Spannung gleicher Höhe umgewandelt. Die x-Achse realisiert die Längensteuerung durch Steuerung des Arbeitszyklus und schließlich die äquivalente Konvertierung der Fläche. Auf diese Weise kann der Gleichstrom so gesteuert werden, dass der IGBT-Brückenzweig bei einer bestimmten Frequenz geschlossen wird, und die Reihenfolge wird über den Controller umgeschaltet, um dreiphasigen Wechselstrom zu erzeugen.
Derzeit sind die Schlüsselkomponenten der Antriebsschaltung auf Importe angewiesen: Kondensatoren, IGBT/MOSFET-Schaltröhren, DSP, elektronische Chips und integrierte Schaltkreise, die unabhängig voneinander hergestellt werden können, aber eine schwache Kapazität haben: spezielle Schaltkreise, Sensoren, Anschlüsse, die möglich sind unabhängig hergestellt: Netzteile, Dioden, Induktivitäten, mehrschichtige Leiterplatten, isolierte Drähte, Heizkörper.
3) Motor: Wandelt dreiphasigen Wechselstrom in Maschinen um
◎ Struktur: vordere und hintere Endabdeckungen, Gehäuse, Wellen und Lager
◎ Magnetkreis: Statorkern, Rotorkern
◎ Schaltung: Statorwicklung, Rotorleiter
4) Sendegerät
Das Getriebe oder Untersetzungsgetriebe wandelt das vom Motor abgegebene Drehmoment in die vom gesamten Fahrzeug benötigte Geschwindigkeit und das erforderliche Drehmoment um.
Art des Antriebsmotors
Die Antriebsmotoren sind in die folgenden vier Kategorien unterteilt. Derzeit sind Wechselstrom-Induktionsmotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren die häufigsten Arten von Elektrofahrzeugen mit neuer Energie. Deshalb konzentrieren wir uns auf die Technologie des Wechselstrom-Induktionsmotors und des Permanentmagnet-Synchronmotors.
| Gleichstrommotor | AC-Induktionsmotor | Permanentmagnet-Synchronmotor | Geschalteter Reluktanzmotor | |
| Vorteil | Geringere Kosten, geringe Anforderungen an das Steuerungssystem | Niedrige Kosten, große Leistungsabdeckung, entwickelte Steuerungstechnologie, hohe Zuverlässigkeit | Hohe Leistungsdichte, hoher Wirkungsgrad, geringe Größe | Einfache Struktur, geringe Anforderungen an das Steuerungssystem |
| Nachteil | Hoher Wartungsaufwand, niedrige Drehzahl, niedriges Drehmoment, kurze Lebensdauer | Kleine effiziente Fläche. Geringe Leistungsdichte | Hohe Kosten. Schlechte Anpassungsfähigkeit an die Umwelt | Große Drehmomentschwankung. Hohes Arbeitsgeräusch |
| Anwendung | Kleines oder Mini-Elektrofahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit | Elektrische Geschäftsfahrzeuge und Personenkraftwagen | Elektrische Geschäftsfahrzeuge und Personenkraftwagen | Fahrzeug mit Gemischantrieb |
1) AC-Induktions-Asynchronmotor
Das Funktionsprinzip eines induktiven Wechselstrom-Asynchronmotors besteht darin, dass die Wicklung durch die Statornut und den Rotor verläuft: Sie ist aus dünnen Stahlblechen mit hoher magnetischer Leitfähigkeit gestapelt. Der dreiphasige Strom wird durch die Wicklung geleitet. Gemäß dem elektromagnetischen Induktionsgesetz von Faraday wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, weshalb sich der Rotor dreht. Die drei Spulen des Stators sind im Abstand von 120 Grad miteinander verbunden und der stromdurchflossene Leiter erzeugt um sie herum Magnetfelder. Wenn die dreiphasige Stromversorgung an diese spezielle Anordnung angelegt wird, ändern sich die Magnetfelder mit der Änderung des Wechselstroms zu einem bestimmten Zeitpunkt in verschiedene Richtungen und erzeugen so ein Magnetfeld mit gleichmäßiger Rotationsintensität. Die Rotationsgeschwindigkeit des Magnetfeldes wird Synchrongeschwindigkeit genannt. Angenommen, ein geschlossener Leiter wird gemäß dem Faradayschen Gesetz im Inneren platziert, da das Magnetfeld variabel ist. Die Schleife erfasst die elektromotorische Kraft, die Strom in der Schleife erzeugt. Diese Situation ist genau wie die stromdurchflossene Schleife im Magnetfeld, die eine elektromagnetische Kraft auf die Schleife erzeugt und Huan Jiang beginnt, sich zu drehen. Mit etwas, das einem Käfigläufer ähnelt, erzeugt ein dreiphasiger Wechselstrom ein rotierendes Magnetfeld durch den Stator, und der Strom wird in der durch den Endring kurzgeschlossenen Käfigstange induziert, sodass der Rotor beginnt, sich zu drehen warum der Motor als Induktionsmotor bezeichnet wird. Mit Hilfe elektromagnetischer Induktion werden isolierende Eisenkernflocken in den Rotor gefüllt, anstatt direkt mit dem Rotor verbunden zu sein, um Elektrizität zu induzieren, so dass das kleine Eisen einen minimalen Wirbelstromverlust gewährleistet.
2) AC-Synchronmotor
Der Rotor eines Synchronmotors unterscheidet sich von dem eines Asynchronmotors. Der Permanentmagnet ist auf dem Rotor installiert, der in oberflächenmontierte Typen und eingebettete Typen unterteilt werden kann. Der Rotor besteht aus Siliziumstahlblech und der Permanentmagnet ist eingebettet. Der Stator ist außerdem mit einem Wechselstrom mit einer Phasendifferenz von 120 verbunden, der die Größe und Phase des sinusförmigen Wechselstroms steuert, so dass das vom Stator erzeugte Magnetfeld dem vom Rotor erzeugten magnetischen Feld entgegengesetzt ist Feld rotiert. Auf diese Weise wird der Stator von einem Magneten angezogen und dreht sich mit dem Rotor. Zyklus für Zyklus wird durch Stator- und Rotorabsorption erzeugt.
Fazit: Der motorische Antrieb für Elektrofahrzeuge ist grundsätzlich zum Mainstream geworden, allerdings nicht einzeln, sondern vielfältig. Jedes Motorantriebssystem verfügt über einen eigenen umfassenden Index. Jedes System wird im bestehenden Elektrofahrzeugantrieb eingesetzt. Die meisten davon sind Asynchronmotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren, während einige versuchen, Reluktanzmotoren zu schalten. Es ist erwähnenswert, dass der Motorantrieb Leistungselektroniktechnologie, Mikroelektroniktechnologie, Digitaltechnologie, automatische Steuerungstechnologie, Materialwissenschaften und andere Disziplinen integriert, um die umfassenden Anwendungs- und Entwicklungsperspektiven mehrerer Disziplinen widerzuspiegeln. Es ist ein starker Konkurrent bei Elektrofahrzeugmotoren. Um einen Platz in zukünftigen Elektrofahrzeugen einzunehmen, müssen alle Arten von Motoren nicht nur die Motorstruktur optimieren, sondern auch die intelligenten und digitalen Aspekte des Steuerungssystems ständig erforschen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. Januar 2023
