Struktur dan desain kendaraan listrik murni berbeda dengan kendaraan yang digerakkan oleh mesin pembakaran internal tradisional. Kendaraan listrik murni juga merupakan rekayasa sistem yang kompleks. Kendaraan listrik murni perlu mengintegrasikan teknologi baterai daya, teknologi penggerak motor, teknologi otomotif, dan teori kontrol modern untuk mencapai proses kontrol yang optimal. Dalam rencana pengembangan sains dan teknologi kendaraan listrik, negara ini terus mematuhi tata letak R&D "tiga vertikal dan tiga horizontal", dan selanjutnya menyoroti penelitian tentang teknologi kunci umum "tiga horizontal" sesuai dengan strategi transformasi teknologi "penggerak listrik murni", yaitu penelitian tentang motor penggerak dan sistem kontrolnya, baterai daya dan sistem manajemennya, dan sistem kontrol powertrain. Setiap produsen utama merumuskan strategi pengembangan bisnisnya sendiri sesuai dengan strategi pembangunan nasional.
Penulis memilah teknologi-teknologi utama dalam proses pengembangan sistem penggerak energi baru, menyediakan dasar teori dan referensi untuk desain, pengujian, dan produksi sistem penggerak. Rencana tersebut dibagi menjadi tiga bab untuk menganalisis teknologi-teknologi utama penggerak listrik dalam sistem penggerak kendaraan listrik murni. Hari ini, pertama-tama kami akan memperkenalkan prinsip dan klasifikasi teknologi penggerak listrik.
Gambar 1 Tautan Utama dalam Pengembangan Powertrain
Saat ini, teknologi inti utama dari sistem penggerak kendaraan listrik murni mencakup empat kategori berikut:
Gambar 2 Teknologi Kunci Inti Powertrain
Definisi Sistem Motor Penggerak
Berdasarkan status baterai daya kendaraan dan kebutuhan daya kendaraan, ia mengubah keluaran energi listrik oleh perangkat pembangkit daya penyimpanan energi di dalam kendaraan menjadi energi mekanik, dan energi tersebut disalurkan ke roda penggerak melalui perangkat transmisi, dan sebagian energi mekanik kendaraan diubah menjadi energi listrik dan diumpankan kembali ke perangkat penyimpanan energi saat kendaraan mengerem. Sistem penggerak listrik meliputi motor, mekanisme transmisi, pengontrol motor, dan komponen lainnya. Desain parameter teknis sistem penggerak energi listrik terutama meliputi daya, torsi, kecepatan, tegangan, rasio transmisi reduksi, kapasitansi catu daya, daya keluaran, tegangan, arus, dll.
1) Pengontrol motor
Disebut juga inverter, alat ini mengubah arus searah yang masuk dari baterai menjadi arus bolak-balik. Komponen inti:
◎ IGBT: sakelar elektronik daya, prinsip: melalui pengontrol, kontrol lengan jembatan IGBT untuk menutup frekuensi tertentu dan sakelar sekuensial untuk menghasilkan arus bolak-balik tiga fase. Dengan mengendalikan sakelar elektronik daya untuk menutup, tegangan bolak-balik dapat diubah. Kemudian tegangan AC dihasilkan dengan mengendalikan siklus kerja.
◎ Kapasitansi film: fungsi penyaringan; sensor arus: mendeteksi arus belitan tiga fase.
2) Sirkuit kontrol dan penggerak: papan kontrol komputer, penggerak IGBT
Peran pengontrol motor adalah mengubah DC ke AC, menerima setiap sinyal, dan mengeluarkan daya dan torsi yang sesuai. Komponen inti: sakelar elektronik daya, kapasitor film, sensor arus, rangkaian penggerak kontrol untuk membuka sakelar yang berbeda, membentuk arus dalam arah yang berbeda, dan menghasilkan tegangan bolak-balik. Oleh karena itu, kita dapat membagi arus bolak-balik sinusoidal menjadi persegi panjang. Luas persegi panjang diubah menjadi tegangan dengan tinggi yang sama. Sumbu x mewujudkan kontrol panjang dengan mengendalikan siklus kerja, dan akhirnya mewujudkan konversi area yang setara. Dengan cara ini, daya DC dapat dikontrol untuk menutup lengan jembatan IGBT pada frekuensi tertentu dan sakelar urutan melalui pengontrol untuk menghasilkan daya AC tiga fase.
Saat ini, komponen utama sirkuit penggerak bergantung pada impor: kapasitor, tabung sakelar IGBT/MOSFET, DSP, chip elektronik, dan sirkuit terpadu, yang dapat diproduksi secara independen tetapi memiliki kapasitas yang lemah: sirkuit khusus, sensor, konektor, yang dapat diproduksi secara independen: catu daya, dioda, induktor, papan sirkuit multilayer, kabel berisolasi, radiator.
3) Motor: mengubah arus bolak-balik tiga fasa menjadi mesin
◎ Struktur: penutup ujung depan dan belakang, cangkang, poros dan bantalan
◎ Sirkuit magnetik: inti stator, inti rotor
◎ Sirkuit: belitan stator, konduktor rotor
4) Perangkat Transmisi
Gearbox atau reducer mengubah kecepatan torsi yang dihasilkan motor menjadi kecepatan dan torsi yang dibutuhkan oleh seluruh kendaraan.
Jenis motor penggerak
Motor penggerak dibagi menjadi empat kategori berikut. Saat ini, motor induksi AC dan motor sinkron magnet permanen adalah jenis kendaraan listrik energi baru yang paling umum. Jadi kami fokus pada teknologi motor induksi AC dan motor sinkron magnet permanen.
| Motor arus searah | Motor Induksi AC | Motor Sinkron Magnet Permanen | Motor Reluktansi Beralih | |
| Keuntungan | Biaya Lebih Rendah, Persyaratan Sistem Kontrol Rendah | Biaya rendah, Cakupan daya yang luas, Teknologi kontrol yang dikembangkan, Keandalan tinggi | Kepadatan Daya Tinggi, Efisiensi Tinggi, Ukuran Kecil | Struktur Sederhana, Persyaratan Sistem Kontrol Rendah |
| Kerugian | Persyaratan perawatan tinggi, Kecepatan rendah, Torsi rendah, masa pakai pendek | Area efisien kecilKepadatan Daya Rendah | Biaya tinggi Kemampuan beradaptasi lingkungan yang buruk | Fluktuasi torsi besarKebisingan kerja tinggi |
| Aplikasi | Kendaraan listrik berkecepatan rendah berukuran kecil atau mini | Kendaraan Bisnis Listrik dan Mobil Penumpang | Kendaraan Bisnis Listrik dan Mobil Penumpang | Kendaraan Tenaga Campuran |
1)Motor Induksi AC Asinkron
Prinsip kerja motor asinkron induktif AC adalah lilitan akan melewati slot stator dan rotor: lilitan tersebut ditumpuk oleh lembaran baja tipis dengan konduktivitas magnetik tinggi. Listrik tiga fase akan melewati lilitan tersebut. Menurut hukum induksi elektromagnetik Faraday, medan magnet berputar akan dihasilkan, yang menjadi alasan mengapa rotor berputar. Ketiga kumparan stator dihubungkan pada interval 120 derajat, dan konduktor pembawa arus menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. Ketika catu daya tiga fase diterapkan pada pengaturan khusus ini, medan magnet akan berubah ke arah yang berbeda dengan perubahan arus bolak-balik pada waktu tertentu, menghasilkan medan magnet dengan intensitas putaran yang seragam. Kecepatan putaran medan magnet disebut kecepatan sinkron. Misalkan konduktor tertutup ditempatkan di dalam, menurut hukum Faraday, karena medan magnet bersifat variabel, loop akan merasakan gaya gerak listrik, yang akan menghasilkan arus dalam loop. Situasi ini sama seperti loop pembawa arus dalam medan magnet, menghasilkan gaya elektromagnetik pada loop, dan Huan Jiang mulai berputar. Dengan menggunakan sesuatu yang mirip dengan sangkar bajing, arus bolak-balik tiga fase akan menghasilkan medan magnet berputar melalui stator, dan arus akan diinduksi di batang sangkar bajing yang dihubung singkat oleh cincin ujung, sehingga rotor mulai berputar, itulah sebabnya motor disebut motor induksi. Dengan bantuan induksi elektromagnetik daripada terhubung langsung ke rotor untuk menginduksi listrik, serpihan inti besi isolasi diisi di rotor, sehingga besi berukuran kecil memastikan kerugian arus eddy minimum.
2) Motor sinkron AC
Rotor motor sinkron berbeda dengan motor asinkron. Magnet permanen dipasang pada rotor, yang dapat dibagi menjadi tipe pemasangan permukaan dan tipe tertanam. Rotor terbuat dari lembaran baja silikon, dan magnet permanen tertanam. Stator juga dihubungkan dengan arus bolak-balik dengan perbedaan fase 120, yang mengontrol ukuran dan fase arus bolak-balik gelombang sinus, sehingga medan magnet yang dihasilkan oleh stator berlawanan dengan yang dihasilkan oleh rotor, dan medan magnet berputar. Dengan cara ini, stator tertarik oleh magnet dan berputar bersama rotor. Siklus demi siklus dihasilkan oleh penyerapan stator dan rotor.
Kesimpulan: Penggerak motor untuk kendaraan listrik pada dasarnya telah menjadi arus utama, tetapi tidak tunggal tetapi beragam. Setiap sistem penggerak motor memiliki indeks komprehensifnya sendiri. Setiap sistem diterapkan dalam penggerak kendaraan listrik yang ada. Sebagian besar dari mereka adalah motor asinkron dan motor sinkron magnet permanen, sementara beberapa mencoba untuk mengganti motor reluktansi. Perlu ditunjukkan bahwa penggerak motor mengintegrasikan teknologi elektronika daya, teknologi mikroelektronika, teknologi digital, teknologi kontrol otomatis, ilmu material dan disiplin ilmu lainnya untuk mencerminkan prospek aplikasi dan pengembangan yang komprehensif dari berbagai disiplin ilmu. Ini adalah pesaing yang kuat dalam motor kendaraan listrik. Untuk menempati tempat di kendaraan listrik masa depan, semua jenis motor tidak hanya perlu mengoptimalkan struktur motor, tetapi juga untuk terus mengeksplorasi aspek cerdas dan digital dari sistem kontrol.
Waktu posting: 30-Jan-2023
