Paghahambing ng Iba't ibang De-koryenteng Motor ng Sasakyan

Ang pagkakaisa ng mga tao sa kapaligiran at ang napapanatiling pag-unlad ng pandaigdigang ekonomiya ay nagpapasigla sa mga tao na maghanap ng mababang-emisyon at mapagkukunan-mahusay na paraan ng transportasyon, at ang paggamit ng mga de-kuryenteng sasakyan ay walang alinlangan na isang magandang solusyon.

Ang mga modernong de-koryenteng sasakyan ay mga komprehensibong produkto na nagsasama ng iba't ibang high-tech na teknolohiya tulad ng kuryente, electronics, mekanikal na kontrol, materyal na agham, at teknolohiyang kemikal.Ang pangkalahatang pagganap ng pagpapatakbo, ekonomiya, atbp. ay unang nakasalalay sa sistema ng baterya at sa sistema ng kontrol ng motor drive.Ang motor drive system ng isang electric vehicle ay karaniwang binubuo ng apat na pangunahing bahagi, katulad ng controller.Mga power converter, motor at sensor.Sa kasalukuyan, ang mga motor na ginagamit sa mga de-koryenteng sasakyan ay karaniwang kinabibilangan ng mga DC motor, induction motor, switched reluctance motors, at permanent magnet brushless motors.

1. Mga pangunahing kinakailangan ng mga de-koryenteng sasakyan para sa mga de-koryenteng motor

Ang pagpapatakbo ng mga de-koryenteng sasakyan, hindi katulad ng mga pangkalahatang pang-industriya na aplikasyon, ay napakasalimuot.Samakatuwid, ang mga kinakailangan para sa sistema ng pagmamaneho ay napakataas.

1.1 Ang mga motor para sa mga de-koryenteng sasakyan ay dapat magkaroon ng mga katangian ng malaking agarang kapangyarihan, malakas na overload na kapasidad, overload coefficient na 3 hanggang 4), mahusay na pagganap ng acceleration at mahabang buhay ng serbisyo.

1.2 Ang mga motor para sa mga de-koryenteng sasakyan ay dapat magkaroon ng malawak na hanay ng mga regulasyon sa bilis, kabilang ang pare-parehong lugar ng torque at patuloy na lugar ng kuryente.Sa patuloy na lugar ng metalikang kuwintas, ang mataas na metalikang kuwintas ay kinakailangan kapag tumatakbo sa mababang bilis upang matugunan ang mga kinakailangan sa pagsisimula at pag-akyat;sa patuloy na lugar ng kuryente, kinakailangan ang mataas na bilis kapag kailangan ang mababang torque upang matugunan ang mga kinakailangan ng high-speed na pagmamaneho sa mga patag na kalsada.Mangangailangan.

1.3 Ang de-koryenteng motor para sa mga de-koryenteng sasakyan ay dapat na makamit ang pagbabagong-buhay na pagpepreno kapag ang sasakyan ay humina, bumabawi at nag-feed back ng enerhiya sa baterya, upang ang de-koryenteng sasakyan ay may pinakamahusay na rate ng paggamit ng enerhiya, na hindi maaaring makuha sa panloob na combustion engine na sasakyan. .

1.4 Ang de-koryenteng motor para sa mga de-koryenteng sasakyan ay dapat magkaroon ng mataas na kahusayan sa buong saklaw ng pagpapatakbo, upang mapabuti ang hanay ng cruising ng isang singil.

Bilang karagdagan, kinakailangan din na ang de-koryenteng motor para sa mga de-koryenteng sasakyan ay may mahusay na pagiging maaasahan, maaaring gumana nang mahabang panahon sa isang malupit na kapaligiran, may isang simpleng istraktura at angkop para sa mass production, may mababang ingay sa panahon ng operasyon, madaling gamitin. at mapanatili, at mura.

2 Mga Uri at Paraan ng Pagkontrol ng Mga De-koryenteng Motor para sa Mga Sasakyang De-kuryente
2.1 DC
Motors Ang pangunahing bentahe ng brushed DC motors ay simpleng kontrol at mature na teknolohiya.Ito ay may mahusay na mga katangian ng kontrol na hindi mapapantayan ng AC motors.Sa maagang binuo na mga de-koryenteng sasakyan, ang mga DC motor ay kadalasang ginagamit, at kahit ngayon, ang ilang mga de-koryenteng sasakyan ay pinapatakbo pa rin ng mga DC motor.Gayunpaman, dahil sa pagkakaroon ng mga brush at mechanical commutators, hindi lamang nito nililimitahan ang karagdagang pagpapabuti ng overload na kapasidad at bilis ng motor, ngunit nangangailangan din ng madalas na pagpapanatili at pagpapalit ng mga brush at commutator kung ito ay tumatakbo nang mahabang panahon.Bilang karagdagan, dahil ang pagkawala ay umiiral sa rotor, mahirap iwaksi ang init, na naglilimita sa karagdagang pagpapabuti ng ratio ng motor torque-to-mass.Dahil sa mga depekto sa itaas ng mga DC motor, ang mga DC motor ay karaniwang hindi ginagamit sa mga bagong binuo na de-kuryenteng sasakyan.

2.2 AC three-phase induction motor

2.2.1 Pangunahing pagganap ng AC three-phase induction motor

Ang AC three-phase induction motor ay ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na mga motor.Ang stator at rotor ay nakalamina sa silicon steel sheet, at walang mga slip ring, commutator at iba pang mga bahagi na nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pagitan ng mga stator.Simpleng istraktura, maaasahang operasyon at matibay.Ang saklaw ng kapangyarihan ng AC induction motor ay napakalawak, at ang bilis ay umabot sa 12000 ~ 15000r/min.Maaaring gamitin ang air cooling o liquid cooling, na may mataas na antas ng cooling freedom.Ito ay may mahusay na kakayahang umangkop sa kapaligiran at maaaring mapagtanto ang regenerative feedback braking.Kung ikukumpara sa parehong kapangyarihan DC motor, ang kahusayan ay mas mataas, ang kalidad ay nabawasan ng halos kalahati, ang presyo ay mura, at ang pagpapanatili ay maginhawa.

2.2.2 Ang sistema ng kontrol

ng AC induction motor Dahil hindi direktang magagamit ng AC three-phase induction motor ang DC power na ibinibigay ng baterya, at ang AC three-phase induction motor ay may mga nonlinear na katangian ng output.Samakatuwid, sa isang de-koryenteng sasakyan gamit ang isang AC three-phase induction motor, kinakailangan na gamitin ang power semiconductor device sa inverter upang i-convert ang direktang kasalukuyang sa isang alternating current na ang dalas at amplitude ay maaaring iakma upang mapagtanto ang kontrol ng AC tatlong-phase na motor.Mayroong pangunahing v/f control method at slip frequency control method.

Gamit ang paraan ng kontrol ng vector, ang dalas ng alternating current ng excitation winding ng AC three-phase induction motor at ang terminal adjustment ng input AC three-phase induction motor ay kinokontrol, ang magnetic flux at torque ng umiikot na magnetic field ng AC three-phase induction motor ay kinokontrol, at ang pagbabago ng AC three-phase induction motor ay natanto.Ang bilis at output ng metalikang kuwintas ay maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng mga katangian ng pagbabago ng pagkarga, at maaaring makuha ang pinakamataas na kahusayan, upang ang AC three-phase induction motor ay maaaring malawakang magamit sa mga de-koryenteng sasakyan.

2.2.3 Pagkukulang ng

AC three-phase induction motor Malaki ang konsumo ng kuryente ng AC three-phase induction motor, at madaling uminit ang rotor.Ito ay kinakailangan upang matiyak ang paglamig ng AC three-phase induction motor sa panahon ng high-speed na operasyon, kung hindi man ay masira ang motor.Ang power factor ng AC three-phase induction motor ay mababa, upang ang input power factor ng frequency conversion at boltahe conversion device ay mababa din, kaya kinakailangan na gumamit ng isang malaking kapasidad na frequency conversion at boltahe na conversion device.Ang halaga ng control system ng AC three-phase induction motor ay mas mataas kaysa sa AC three-phase induction motor mismo, na nagpapataas ng halaga ng electric vehicle.Bilang karagdagan, ang regulasyon ng bilis ng AC three-phase induction motor ay mahirap din.

2.3 Permanenteng magnet brushless DC motor

2.3.1 Pangunahing pagganap ng permanenteng magnet na walang brush na DC motor

Ang permanenteng magnet brushless DC motor ay isang mataas na pagganap na motor.Ang pinakamalaking tampok nito ay mayroon itong mga panlabas na katangian ng isang DC motor na walang mekanikal na istraktura ng contact na binubuo ng mga brush.Bilang karagdagan, ito ay gumagamit ng permanenteng magnet rotor, at walang pagkawala ng paggulo: ang pinainit na armature winding ay naka-install sa panlabas na stator, na madaling mawala ang init.Samakatuwid, ang permanenteng magnet brushless DC motor ay walang commutation sparks, walang radio interference, mahabang buhay at maaasahang operasyon., madaling pagpapanatili.Bilang karagdagan, ang bilis nito ay hindi limitado sa pamamagitan ng mekanikal na pag-commutation, at kung ang mga air bearings o magnetic suspension bearings ay ginagamit, maaari itong tumakbo nang hanggang sa ilang daang libong mga rebolusyon bawat minuto.Kung ikukumpara sa permanenteng magnet brushless DC motor system, mayroon itong mas mataas na density ng enerhiya at mas mataas na kahusayan, at may magandang posibilidad na magamit sa mga de-koryenteng sasakyan.

2.3.2 Ang control system ng permanenteng magnet brushless DC motor Ang

Ang tipikal na permanenteng magnet na walang brush na DC na motor ay isang quasi-decoupling vector control system.Dahil ang permanenteng magnet ay maaari lamang makabuo ng fixed-amplitude magnetic field, ang permanenteng magnet brushless DC motor system ay napakahalaga.Ito ay angkop para sa pagtakbo sa patuloy na rehiyon ng metalikang kuwintas, sa pangkalahatan ay gumagamit ng kasalukuyang kontrol ng hysteresis o kasalukuyang uri ng feedback na pamamaraan ng SPWM upang makumpleto.Upang higit pang mapalawak ang bilis, ang permanenteng magnet na brushless DC motor ay maaari ding gumamit ng field weakening control.Ang kakanyahan ng field weakening control ay upang isulong ang phase angle ng phase kasalukuyang upang magbigay ng direktang-axis demagnetization potensyal na pahinain ang flux linkage sa stator winding.

2.3.3 Kakulangan ng

Permanent Magnet Brushless DC Motor Ang permanenteng magnet brushless DC motor ay apektado at pinaghihigpitan ng permanenteng magnet na proseso ng materyal, na ginagawang maliit ang power range ng permanent magnet brushless DC motor, at ang maximum na kapangyarihan ay sampu-sampung kilowatts lamang.Kapag ang permanenteng magnet na materyal ay napapailalim sa panginginig ng boses, mataas na temperatura at labis na karga, ang magnetic permeability nito ay maaaring bumaba o mag-demagnetize, na magbabawas sa pagganap ng permanenteng magnet na motor, at kahit na makapinsala sa motor sa mga malubhang kaso.Hindi nangyayari ang labis na karga.Sa pare-parehong mode ng kapangyarihan, ang permanenteng magnet na walang brush na DC motor ay kumplikado upang gumana at nangangailangan ng isang kumplikadong sistema ng kontrol, na ginagawang napakamahal ng sistema ng pagmamaneho ng permanenteng magnet na walang brush na DC motor.

2.4 Switched Reluctance Motor

2.4.1 Pangunahing Pagganap ng Switched Reluctance Motor

Ang switched reluctance motor ay isang bagong uri ng motor.Ang sistema ay may maraming mga halatang tampok: ang istraktura nito ay mas simple kaysa sa anumang iba pang motor, at walang mga slip ring, windings at permanenteng magnet sa rotor ng motor, ngunit sa stator lamang.Mayroong isang simpleng concentrated winding, ang mga dulo ng winding ay maikli, at walang interphase jumper, na madaling mapanatili at maayos.Samakatuwid, ang pagiging maaasahan ay mabuti, at ang bilis ay maaaring umabot sa 15000 r/min.Ang kahusayan ay maaaring umabot sa 85% hanggang 93%, na mas mataas kaysa sa AC induction motors.Ang pagkawala ay higit sa lahat sa stator, at ang motor ay madaling palamig;ang rotor ay isang permanenteng magnet, na may malawak na saklaw ng regulasyon ng bilis at nababaluktot na kontrol, na madaling makamit ang iba't ibang mga espesyal na kinakailangan ng mga katangian ng torque-speed, at nagpapanatili ng mataas na kahusayan sa isang malawak na hanay.Ito ay mas angkop para sa mga kinakailangan sa pagganap ng kapangyarihan ng mga de-koryenteng sasakyan.

2.4.2 Switched reluctance motor control system

Ang switched reluctance motor ay may mataas na antas ng mga nonlinear na katangian, samakatuwid, ang sistema ng pagmamaneho nito ay mas kumplikado.Kasama sa control system nito ang isang power converter.

a.Ang paikot-ikot na paggulo ng nakabukas na pag-aatubili na motor ng power converter, anuman ang pasulong na kasalukuyang o ang reverse current, ang direksyon ng metalikang kuwintas ay nananatiling hindi nagbabago, at ang panahon ay binabago.Ang bawat phase ay nangangailangan lamang ng isang power switch tube na may mas maliit na kapasidad, at ang power converter circuit ay medyo Simple, walang straight-through failure, mahusay na pagiging maaasahan, madaling ipatupad ang soft start at four-quadrant operation ng system, at malakas na regenerative braking capability .Ang gastos ay mas mababa kaysa sa inverter control system ng AC three-phase induction motor.

b.Controller

Ang controller ay binubuo ng mga microprocessor, digital logic circuit at iba pang mga bahagi.Ayon sa command input ng driver, pinag-aaralan at pinoproseso ng microprocessor ang posisyon ng rotor ng motor na ibinalik ng position detector at ng kasalukuyang detector sa parehong oras, at gumagawa ng mga desisyon sa isang iglap, at naglalabas ng isang serye ng mga utos ng pagpapatupad sa kontrolin ang switched reluctance motor.Iangkop sa pagpapatakbo ng mga de-koryenteng sasakyan sa ilalim ng iba't ibang kondisyon.Ang performance ng controller at ang flexibility ng adjustment ay depende sa performance cooperation sa pagitan ng software at hardware ng microprocessor.

c.Detektor ng posisyon
Ang mga switched reluctance motor ay nangangailangan ng mga high-precision na position detector upang bigyan ang control system ng mga signal ng mga pagbabago sa posisyon, bilis at kasalukuyang ng motor rotor, at nangangailangan ng mas mataas na switching frequency upang mabawasan ang ingay ng switched reluctance motor.

2.4.3 Mga Pagkukulang ng Switched Reluctance Motors

Ang control system ng switched reluctance motor ay medyo mas kumplikado kaysa sa mga control system ng iba pang mga motor.Ang position detector ay ang pangunahing bahagi ng switched reluctance motor, at ang pagganap nito ay may mahalagang impluwensya sa control operation ng switched reluctance motor.Dahil ang switched reluctance motor ay isang dobleng kapansin-pansing istraktura, hindi maiiwasang magkaroon ng torque fluctuation, at ingay ang pangunahing kawalan ng switched reluctance motor.Gayunpaman, ipinakita ng pananaliksik sa mga nakaraang taon na ang ingay ng naka-switch na reluctance na motor ay maaaring ganap na masugpo sa pamamagitan ng paggamit ng makatwirang disenyo, pagmamanupaktura at teknolohiya ng kontrol.

Bilang karagdagan, dahil sa malaking pagbabagu-bago ng output torque ng switched reluctance motor at ang malaking pagbabagu-bago ng DC current ng power converter, ang isang malaking filter capacitor ay kailangang mai-install sa DC bus.Ang mga kotse ay nagpatibay ng iba't ibang de-koryenteng motor sa iba't ibang makasaysayang panahon, gamit ang DC motor na may pinakamahusay na pagganap ng kontrol at mas mababang gastos.Sa patuloy na pag-unlad ng teknolohiya ng motor, teknolohiya sa pagmamanupaktura ng makinarya, teknolohiya ng power electronics at teknolohiya ng awtomatikong kontrol, AC motors.Ang mga permanenteng magnet na walang brush na DC na motor at naka-switch na reluctance na mga motor ay nagpapakita ng mahusay na pagganap kaysa sa mga DC motor, at ang mga motor na ito ay unti-unting pinapalitan ang mga DC na motor sa mga de-koryenteng sasakyan.Inihahambing ng Talahanayan 1 ang pangunahing pagganap ng iba't ibang de-koryenteng motor na ginagamit sa modernong mga de-koryenteng sasakyan.Sa kasalukuyan, ang halaga ng mga alternating current na motor, permanenteng magnet na motor, switched reluctance motors at ang kanilang mga control device ay medyo mataas pa rin.Pagkatapos ng mass production, ang mga presyo ng mga motor at unit control device na ito ay mabilis na bababa, na makakatugon sa mga kinakailangan ng mga benepisyong pang-ekonomiya at gagawin ang Ang presyo ng mga de-kuryenteng sasakyan ay nabawasan.