Sähkökäytön ydintekniikka
Uudet energia-ajoneuvot
Sähkökäyttöjärjestelmä on sähköajoneuvojen ja hybridiajoneuvojen ydinosa. Sen pääkomponentteja ovat moottorit, moottorin ohjausyksiköt ja vähennysyksiköt. Näillä komponenteilla on erilaisia rooleja sähkökäyttöjärjestelmässä ja ne toimivat yhdessä saavuttaakseen ajoneuvon tehokkaan ja tehokkaan toiminnan.
1. Moottori
Moottori on sähkökäyttöjärjestelmän ydin. Sen tehtävänä on muuntaa akun tuottama sähköenergia mekaaniseksi energiaksi ajoneuvon ajamiseksi eteenpäin. Sähköajoneuvoissa ja hybridiajoneuvoissa yleisesti käytettyjä moottoreita ovat kestomagneettisynkronimoottorit (PMSM), induktiomoottorit ja kytketyt reluktanssimoottorit.
1.1 Kestomagneettisynkroninen moottori (PMSM)
Kestomagneettisynkroninen moottori on tehokas, korkean suorituskyvyn moottori, jota käytetään laajalti sähköajoneuvoissa ja hybridiajoneuvoissa. Se saavuttaa moottorin tehokkaan toiminnan käyttämällä kestomagneetteja magneettikentän luomiseen.
PMSM:llä on korkea tehotiheys, alhainen melu ja alhainen energiankulutus, ja se voi saavuttaa korkean hyötysuhteen laajalla nopeusalueella. Lisäksi PMSM:n ohjausstrategia on suhteellisen kypsä ja voi saavuttaa tarkan vääntömomentin ja nopeuden säädön.
1.2 Induktiomoottori
Induktiomoottori on sähkömoottori, joka toimii sähkömagneettisen induktion periaatteella. Erityinen toimintaperiaate on seuraava:
Induktiomoottorissa vaihtovirta johdetaan staattorin läpi ja pyörivä magneettikenttä syntyy staattorin käämien kautta. Koska oikosulkumoottorin roottori on suljettu metallilevy, pyörivän magneettikentän kulkiessa roottorin läpi roottoriin indusoituu pyörrevirtoja. Nämä pyörrevirrat luovat käänteisen magneettikentän, joka vuorovaikutuksessa staattorin magneettikentän kanssa tuottaa vääntömomentin. Roottori alkaa pyöriä ja jatkaa pyörimistä pyörivän magneettikentän muuttuessa. Roottorin pyörimisnopeus ei pysy pyörivän magneettikentän taajuuden tahdissa, joten induktiomoottoreita kutsutaan myös asynkronisiksi moottoreiksi.
Säätämällä parametreja, kuten virta- ja vaihejärjestystä staattorissa, voidaan saavuttaa oikosulkumoottorin nopeuden, ohjauksen ja vääntömomentin tarkka säätö.
Induktiomoottorien etuna on yksinkertainen rakenne, luotettava toiminta, helppo huolto ja suhteellisen alhaiset kustannukset, ja ne sopivat useimpiin sovelluksiin, kuten kodinkoneisiin, sähkötyökaluihin, teollisuuskoneisiin ja kuljetuksiin.
1.3 Kytketty reluktanssimoottori
Kytketyn reluktanssimoottorin (SRM) toimintaperiaate perustuu periaatteeseen, että magneettivuo on aina suljettuna suurimman magneettisen permeabiliteetin reitillä. Kun staattorin ja roottorin hampaiden keskilinjat eivät ole samat ja magneettinen permeanssi ei ole maksimi, magneettikenttä synnyttää magneettisen vetovoiman ja muodostaa reluktanssimomentin, jolloin roottori pyörii magneettisen permeabiliteetin maksimiasentoon. Kun staattorin jokaiseen vaihekäämiin syötetään virtaa peräkkäin, moottorin roottori pyörii askel askeleelta päinvastaiseen suuntaan kuin jännitteinen vaihejärjestys. Staattorin kunkin vaiheen jännitysjärjestyksen muuttaminen aiheuttaa moottorin suunnan vaihtamisen. Vaihevirran suunnan muutokset eivät kuitenkaan vaikuta roottorin pyörimiseen.
Kytketyn reluktanssimoottorin etuna on yksinkertainen rakenne, alhainen hinta, korkea luotettavuus, hyvä käynnistysteho ja nopeudensäätökyky, ja ohjauslaite on myös suhteellisen yksinkertainen. Käytännön sovelluksissa kytketyissä reluktanssimoottoreissa on kuitenkin puutteita, kuten suuri vääntömomentin aaltoilu, korkea melu ja paikkailmaisimien tarve.
2. Moottorin ohjausyksikkö
Moottorin ohjausyksikkö on keskeinen osa sähkökäyttöjärjestelmää ja vastaa moottorin ohjauksesta ja säätämisestä. Moottorin ohjausyksikön päätoimintoihin kuuluvat: kuljettajan syöttämien kaasu- ja jarrupolkimien signaalien hyväksyminen, poljinsignaalien muuntaminen sähköisiksi signaaleiksi ja niiden lähettäminen moottorin ohjaimelle; valvontaparametreja, kuten akun jännite, virta ja lämpötila sen varmistamiseksi, että moottorin ohjain toimii normaalisti; ohjaa moottorin nopeutta ja vääntömomenttia ajoneuvon kiihdytyksen, hidastuksen, jarrutuksen ja muiden toimintojen saavuttamiseksi; kommunikoi muiden ohjaimien kanssa CAN-väylän kautta koordinoidaksesi ajoneuvon sähköjärjestelmää, ohjausjärjestelmää ja turvajärjestelmää jne.
Moottorin ohjausyksikkö koostuu säätimen laitteistosta ja ohjelmistosta. Ohjainlaitteisto sisältää mikro-ohjaimet, teholaitteet, suojapiirit ja tietoliikenneliitännät jne., ja se vastaa sähköisten signaalien muuntamisen ja ohjauksen toteuttamisesta. Ohjainohjelmisto vastaa moottorin ohjausstrategian, viandiagnoosin ja prosessointitoimintojen toteuttamisesta.
3. Supistin
Alennus on yksi sähköisen käyttöjärjestelmän välttämättömistä osista. Sen tehtävänä on vähentää moottorin nopeutta ja lisätä ulostulomomenttia. Vaimentimet koostuvat yleensä hammaspyöristä, laakereista ja tiivisteistä. Rakenteensa ja suorituskyvyn mukaan ne voidaan jakaa vaihteiden alennusvaimentimiin, planeettavaihteistojen vähennyksiin ja kierukkavaihteisiin.
Sähköajoneuvoissa ja hybridiajoneuvoissa käytetään usein planeettavaihteistoa tai matovaihteistoa. Planeettavaihteistolla on korkea voimansiirtotehokkuus ja pieni koko, ja se sopii nopeisiin ajoneuvoihin. Kierukkavaihteiston vähennyksillä on suurempi vääntömomentti ja pienempi melutaso, ja ne soveltuvat hitaisiin ja suuren kuormituksen ajoneuvoihin.
Yhteenvetona voidaan todeta, että sähkömoottori, moottorin ohjausyksikkö ja alennusventtiili ovat sähkökäyttöjärjestelmän tärkeimmät komponentit, jotka toimivat yhdessä ajoneuvon tehokkaan ja tehokkaan toiminnan saavuttamiseksi. Teknologian jatkuvan kehityksen myötä tulevaisuuden sähkökäyttötekniikan kehitystrendi on integraatio, alustan muodostaminen, korkea hyötysuhde ja suurempi nopeus. Näiden trendien ilmaantuminen ja kehittyminen tuo mukanaan monia mahdollisuuksia ja haasteita, ja myös NVH:n, kustannusten ja luotettavuuden kaltaisten tekijöiden vaikutuksiin on kiinnitettävä huomiota.
