A estrutura e o design de um veículo elétrico puro são diferentes daqueles de um veículo tradicional com motor de combustão interna. É também uma engenharia de sistema complexa. Ele precisa integrar tecnologia de bateria de energia, tecnologia de acionamento de motor, tecnologia automotiva e teoria de controle moderna para alcançar um processo de controle ideal. No plano de desenvolvimento da ciência e tecnologia dos veículos elétricos, o país continua a aderir ao layout de P&D de "três verticais e três horizontais", e destaca ainda a pesquisa em tecnologias-chave comuns de "três horizontais" de acordo com a estratégia de transformação tecnológica de "acionamento elétrico puro", ou seja, a pesquisa sobre motor de acionamento e seu sistema de controle, bateria de potência e seu sistema de gerenciamento e sistema de controle do trem de força. Cada grande fabricante formula a sua própria estratégia de desenvolvimento empresarial de acordo com a estratégia de desenvolvimento nacional.
O autor classifica as principais tecnologias no processo de desenvolvimento de um novo trem de força energético, fornecendo uma base teórica e referência para o projeto, testes e produção do trem de força. O plano está dividido em três capítulos para analisar as principais tecnologias de propulsão elétrica no trem de força de veículos elétricos puros. Hoje, apresentaremos primeiro o princípio e a classificação das tecnologias de acionamento elétrico.
Figura 1 Principais links no desenvolvimento do trem de força
Atualmente, as principais tecnologias do trem de força de veículos elétricos puros incluem as quatro categorias a seguir:
Figura 2 As principais tecnologias do trem de força
A definição do sistema motor de condução
De acordo com o status da bateria do veículo e os requisitos de potência do veículo, ela converte a saída de energia elétrica do dispositivo de geração de energia de armazenamento de energia a bordo em energia mecânica, e a energia é transmitida às rodas motrizes através do dispositivo de transmissão e peças da energia mecânica do veículo é convertida em energia elétrica e realimentada no dispositivo de armazenamento de energia quando o veículo freia. O sistema de acionamento elétrico inclui motor, mecanismo de transmissão, controlador de motor e outros componentes. O projeto dos parâmetros técnicos do sistema de condução de energia elétrica inclui principalmente potência, torque, velocidade, tensão, taxa de transmissão de redução, capacitância da fonte de alimentação, potência de saída, tensão, corrente, etc.
1) Controlador do motor
Também chamado de inversor, ele transforma a entrada de corrente contínua da bateria em corrente alternada. Componentes principais:
◎ IGBT: chave eletrônica de potência, princípio: através do controlador, controle o braço da ponte IGBT para fechar uma determinada frequência e chave de sequência para gerar corrente alternada trifásica. Ao controlar o interruptor eletrônico de potência para fechar, a tensão alternada pode ser convertida. Em seguida, a tensão CA é gerada controlando o ciclo de trabalho.
◎ Capacitância do filme: função de filtragem; sensor de corrente: detectando a corrente do enrolamento trifásico.
2) Circuito de controle e acionamento: placa de controle do computador, IGBT de acionamento
A função do controlador do motor é converter DC em AC, receber cada sinal e emitir a potência e o torque correspondentes. Componentes principais: chave eletrônica de potência, capacitor de filme, sensor de corrente, circuito de acionamento de controle para abrir diferentes chaves, formar correntes em diferentes direções e gerar tensão alternada. Portanto, podemos dividir a corrente alternada senoidal em retângulos. A área dos retângulos é convertida em uma tensão de mesma altura. O eixo x realiza o controle de comprimento controlando o ciclo de trabalho e, finalmente, realiza a conversão equivalente da área. Desta forma, a energia CC pode ser controlada para fechar o braço da ponte IGBT em uma determinada frequência e alternar a sequência através do controlador para gerar energia CA trifásica.
Atualmente, os principais componentes do circuito de acionamento dependem de importações: capacitores, tubos de comutação IGBT/MOSFET, DSP, chips eletrônicos e circuitos integrados, que podem ser produzidos de forma independente, mas têm capacidade fraca: circuitos especiais, sensores, conectores, que podem ser produzidos de forma independente: fontes de alimentação, diodos, indutores, placas de circuito multicamadas, fios isolados, radiadores.
3) Motor: converter corrente alternada trifásica em máquinas
◎ Estrutura: tampas dianteiras e traseiras, carcaças, eixos e rolamentos
◎ Circuito magnético: núcleo do estator, núcleo do rotor
◎ Circuito: enrolamento do estator, condutor do rotor
4) Dispositivo de transmissão
A caixa de câmbio ou redutor transforma a velocidade de torque produzida pelo motor na velocidade e torque exigidos por todo o veículo.
Tipo de motor de acionamento
Os motores de acionamento são divididos nas quatro categorias a seguir. Atualmente, os motores de indução CA e os motores síncronos de ímã permanente são os tipos mais comuns de veículos elétricos de nova energia. Portanto, nos concentramos na tecnologia de motor de indução CA e motor síncrono de ímã permanente.
| Motor CC | Motor de indução CA | Motor síncrono de ímã permanente | Motor de relutância comutado | |
| Vantagem | Menor custo, baixos requisitos de sistema de controle | Baixo custo, ampla cobertura de energia, tecnologia de controle desenvolvida, alta confiabilidade | Alta densidade de potência, alta eficiência, tamanho pequeno | Estrutura simples, baixos requisitos de sistema de controle |
| Desvantagem | Altos requisitos de manutenção, baixa velocidade, baixo torque, vida útil curta | Área eficiente pequenaBaixa densidade de potência | Alto custo Baixa adaptabilidade ambiental | Grande flutuação de torque Alto ruído de trabalho |
| Aplicativo | Veículo elétrico pequeno ou mini de baixa velocidade | Veículos executivos elétricos e automóveis de passageiros | Veículos executivos elétricos e automóveis de passageiros | Veículo com mistura de energia |
1)Motor assíncrono de indução CA
O princípio de funcionamento de um motor assíncrono indutivo CA é que o enrolamento passará pela ranhura do estator e pelo rotor: ele é empilhado por finas chapas de aço com alta condutividade magnética. A eletricidade trifásica passará pelo enrolamento. De acordo com a lei da indução eletromagnética de Faraday, será gerado um campo magnético rotativo, razão pela qual o rotor gira. As três bobinas do estator são conectadas em um intervalo de 120 graus, e o condutor que transporta corrente gera campos magnéticos ao seu redor. Quando a fonte de alimentação trifásica é aplicada a este arranjo especial, os campos magnéticos mudarão em diferentes direções com a mudança da corrente alternada em um determinado momento, gerando um campo magnético com intensidade rotativa uniforme. A velocidade de rotação do campo magnético é chamada de velocidade síncrona. Suponha que um condutor fechado seja colocado em seu interior, de acordo com a lei de Faraday, porque o campo magnético é variável. A espira sentirá a força eletromotriz, que gerará corrente na espira. Esta situação é exatamente como o circuito que transporta corrente no campo magnético, gerando força eletromagnética no circuito, e Huan Jiang começa a girar. Usando algo semelhante a uma gaiola de esquilo, uma corrente alternada trifásica produzirá um campo magnético giratório através do estator, e a corrente será induzida na barra da gaiola de esquilo em curto pelo anel final, de modo que o rotor começa a girar, o que é por que o motor é chamado de motor de indução. Com a ajuda da indução eletromagnética, em vez de diretamente conectado ao rotor para induzir eletricidade, flocos isolantes de núcleo de ferro são preenchidos no rotor, de modo que o ferro de tamanho pequeno garanta a perda mínima de corrente parasita.
2) Motor síncrono CA
O rotor do motor síncrono é diferente daquele do motor assíncrono. O ímã permanente é instalado no rotor, que pode ser dividido em tipo montado em superfície e tipo embutido. O rotor é feito de chapa de aço silício e o ímã permanente está embutido. O estator também é conectado a uma corrente alternada com diferença de fase de 120, que controla o tamanho e a fase da corrente alternada senoidal, de modo que o campo magnético gerado pelo estator seja oposto ao gerado pelo rotor, e o magnético campo está girando. Desta forma, o estator é atraído por um ímã e gira com o rotor. Ciclo após ciclo é gerado pela absorção do estator e do rotor.
Conclusão: A propulsão motorizada para veículos elétricos tornou-se basicamente a tendência dominante, mas não é única, mas diversificada. Cada sistema de acionamento motorizado possui seu próprio índice abrangente. Cada sistema é aplicado na tração do veículo elétrico existente. A maioria deles são motores assíncronos e motores síncronos de ímã permanente, enquanto alguns tentam comutar motores de relutância. Vale ressaltar que o acionamento motorizado integra tecnologia de eletrônica de potência, tecnologia de microeletrônica, tecnologia digital, tecnologia de controle automático, ciência de materiais e outras disciplinas para refletir a aplicação abrangente e as perspectivas de desenvolvimento de múltiplas disciplinas. É um forte concorrente em motores de veículos elétricos. Para ocupar um lugar nos futuros veículos elétricos, todos os tipos de motores precisam não apenas otimizar a estrutura do motor, mas também explorar constantemente os aspectos inteligentes e digitais do sistema de controle.
Horário da postagem: 30 de janeiro de 2023
