Електрична возила се углавном састоје од три дела: система моторног погона, система акумулатора и система управљања возилом.Систем моторног погона је део који директно претвара електричну енергију у механичку, чиме се одређују показатељи перформанси електричних возила.Због тога је избор погонског мотора посебно важан.
У окружењу заштите животне средине, електрична возила су такође постала жариште истраживања последњих година.Електрична возила могу постићи нулте или веома ниске емисије у градском саобраћају, а имају огромне предности у области заштите животне средине.Све земље вредно раде на развоју електричних возила.Електрична возила се углавном састоје од три дела: система моторног погона, система акумулатора и система управљања возилом.Систем моторног погона је део који директно претвара електричну енергију у механичку, чиме се одређују показатељи перформанси електричних возила.Због тога је избор погонског мотора посебно важан.
1. Захтеви за електрична возила за погонске моторе
Тренутно, евалуација перформанси електричних возила углавном узима у обзир следећа три индикатора учинка:
(1) Максимална километража (км): максимална километража електричног возила након што је батерија потпуно напуњена;
(2) Способност(е) убрзања: минимално време потребно електричном возилу да убрза са места до одређене брзине;
(3) Максимална брзина (км/х): максимална брзина коју електрично возило може постићи.
Мотори дизајнирани за возне карактеристике електричних возила имају посебне захтеве за перформансе у поређењу са индустријским моторима:
(1) Погонски мотор електричног возила обично захтева високе захтеве за динамичким перформансама за често покретање/заустављање, убрзање/успоравање и контролу обртног момента;
(2) Да би се смањила тежина целог возила, мењач са више брзина се обично отказује, што захтева да мотор може да обезбеди већи обртни момент при малој брзини или када се пење уз падину, а обично може да издржи 4-5 пута преоптерећење;
(3) Захтева се да опсег регулације брзине буде што је могуће већи, а истовремено је потребно одржавати високу радну ефикасност у оквиру читавог опсега регулације брзине;
(4) Мотор је пројектован тако да има високу називну брзину што је више могуће, а истовремено се користи кућиште од легуре алуминијума што је више могуће.Мотор велике брзине је мале величине, што доприноси смањењу тежине електричних возила;
(5) Електрична возила треба да имају оптимално коришћење енергије и да имају функцију поврата енергије кочења.Енергија која се поврати регенеративним кочењем би генерално требало да достигне 10%-20% укупне енергије;
(6) Радно окружење мотора који се користи у електричним возилима је сложеније и оштре, што захтева да мотор има добру поузданост и прилагодљивост околини, а истовремено да обезбеди да цена производње мотора не може бити превисока.
2. Неколико често коришћених погонских мотора
2.1 ДЦ мотор
У раној фази развоја електричних возила, већина електричних возила користила је ДЦ моторе као погонске моторе.Ова врста моторне технологије је релативно зрела, са лаким методама управљања и одличном регулацијом брзине.Некада је био најшире коришћен у области мотора за регулацију брзине..Међутим, због сложене механичке структуре ДЦ мотора, као што су: четке и механички комутатори, његов тренутни капацитет преоптерећења и даље повећање брзине мотора су ограничени, а у случају дуготрајног рада механичка структура мотор ће бити Губитак се генерише и трошкови одржавања се повећавају.Поред тога, када мотор ради, варнице из четкица загревају ротор, троше енергију, отежавају расипање топлоте, а такође изазивају електромагнетне сметње високе фреквенције, које утичу на перформансе возила.Због горе наведених недостатака ДЦ мотора, тренутна електрична возила су у основи елиминисала ДЦ моторе.
2.2 Асинхрони мотор наизменичне струје
Асинхрони мотор наизменичне струје је тип мотора који се широко користи у индустрији.Карактерише га то што су статор и ротор ламинирани челичним лимовима од силикона.Оба краја су упакована алуминијумским поклопцима., поуздан и издржљив рад, лако одржавање.У поређењу са ДЦ мотором исте снаге, АЦ асинхрони мотор је ефикаснији, а маса је око пола лакша.Ако се усвоји метод управљања векторском контролом, може се постићи управљивост и шири опсег регулације брзине упоредиви са оним код ДЦ мотора.Због предности високе ефикасности, велике специфичне снаге и погодности за рад при великим брзинама, асинхрони мотори на наизменичну струју су најчешће коришћени мотори у електричним возилима велике снаге.Тренутно се асинхрони мотори на наизменичну струју производе у великом обиму, а на располагању су различите врсте зрелих производа.Међутим, у случају рада велике брзине, ротор мотора се озбиљно загрева, а мотор се мора хладити током рада.Истовремено, погонски и управљачки систем асинхроног мотора је веома компликован, а цена тела мотора је такође висока.У поређењу са мотором са трајним магнетом и комутираном релуктантношћу За моторе, ефикасност и густина снаге асинхроних мотора су ниске, што не доприноси побољшању максималне километраже електричних возила.
2.3 Мотор са трајним магнетом
Мотори са трајним магнетом могу се поделити у два типа према различитим таласним облицима струје намотаја статора, један је ДЦ мотор без четкица, који има струју правоугаоног пулсног таласа;други је синхрони мотор са перманентним магнетом, који има струју синусног таласа.Ова два типа мотора су у основи иста по структури и принципу рада.Ротори су трајни магнети, што смањује губитке изазване побудом.Статор је инсталиран са намотајима за генерисање обртног момента кроз наизменичну струју, тако да је хлађење релативно лако.Пошто за овај тип мотора није потребно инсталирање четкица и механичке комутационе структуре, током рада неће се стварати комутационе варнице, рад је сигуран и поуздан, одржавање је згодно, а степен искоришћења енергије је висок.
Управљачки систем мотора са перманентним магнетом је једноставнији од управљачког система асинхроног мотора наизменичне струје.Међутим, због ограничења процеса материјала са перманентним магнетом, опсег снаге мотора са перманентним магнетом је мали, а максимална снага је углавном само десетине милиона, што је највећи недостатак мотора са перманентним магнетом.Истовремено, материјал трајног магнета на ротору ће имати феномен магнетног распадања у условима високе температуре, вибрација и прекомерне струје, тако да је у релативно сложеним радним условима мотор са трајним магнетом склон оштећењима.Штавише, цена материјала са трајним магнетом је висока, тако да је цена целог мотора и његовог система управљања висока.
2.4 Преклопљени релуктантни мотор
Као нови тип мотора, комутирани релуктантни мотор има најједноставнију структуру у поређењу са другим типовима погонских мотора.Статор и ротор су двоструко истакнуте структуре направљене од обичних силиконских челичних лимова.На ротору нема структуре.Статор је опремљен једноставним концентрисаним намотајем, који има многе предности као што су једноставна и чврста структура, висока поузданост, мала тежина, ниска цена, висока ефикасност, низак пораст температуре и лако одржавање.Штавише, има одличне карактеристике добре управљивости система за контролу брзине једносмерне струје, погодан је за оштра окружења и веома је погодан за употребу као погонски мотор за електрична возила.
С обзиром да као погонски мотори електричних возила, једносмерни мотори и мотори са трајним магнетима имају слабу прилагодљивост у структури и сложеном радном окружењу, те су склони механичким и демагнетизационим кваровима, овај рад се фокусира на увођење комутираних релуктантних мотора и асинхроних мотора наизменичне струје.У поређењу са машином, има очигледне предности у следећим аспектима.
2.4.1 Структура тела мотора
Структура комутационог релуктантног мотора је једноставнија од структуре индукционог мотора са веверичастим кавезом.Његова изузетна предност је у томе што нема намотаја на ротору, већ је направљен само од обичних силиконских челичних лимова.Највећи део губитка целог мотора је концентрисан на намотају статора, што мотор чини једноставним за производњу, има добру изолацију, лако се хлади и има одличне карактеристике одвођења топлоте.Ова структура мотора може смањити величину и тежину мотора и може се добити са малом запремином.већа излазна снага.Због добре механичке еластичности ротора мотора, комутирани релуктантни мотори се могу користити за рад ултра-велике брзине.
2.4.2 Круг погона мотора
Фазна струја комутационог релуктантног погонског система мотора је једносмерна и нема никакве везе са смером обртног момента, а само један главни прекидач може да се користи за испуњавање четвороквадрантног радног стања мотора.Коло претварача снаге је директно повезано серијски са побудним намотајем мотора, а свако фазно коло независно напаја струју.Чак и ако поквари одређени фазни намотај или контролер мотора, потребно је само да заустави рад фазе без изазивања већег утицаја.Због тога су и тело мотора и претварач снаге веома сигурни и поуздани, тако да су погоднији за употребу у тешким окружењима од асинхроних машина.
2.4.3 Аспекти перформанси моторног система
Мотори са комутацијом релуктантности имају много контролних параметара и лако је испунити захтеве четвороквадрантног рада електричних возила кроз одговарајуће стратегије управљања и дизајн система, и могу одржати одличну способност кочења у областима великих брзина.Прекидани релуктантни мотори не само да имају високу ефикасност, већ и одржавају високу ефикасност у широком опсегу регулације брзине, што је неупоредиво са другим типовима погонских система мотора.Ова изведба је веома погодна за рад електричних возила и веома је корисна за побољшање домета крстарења електричних возила.
3. Закључак
Фокус овог рада је да се изнесу предности комутационог релуктантног мотора као погонског мотора за електрична возила упоређивањем различитих најчешће коришћених система контроле брзине погонског мотора, што је жариште истраживања у развоју електричних возила.За ову врсту специјалног мотора, још увек има много простора за развој у практичним применама.Истраживачи треба да уложе више напора да спроведу теоријска истраживања, а истовремено је потребно комбиновати потребе тржишта за промовисање примене овог типа мотора у пракси.
Време поста: 24.03.2022