純粋な電気自動車の構造と設計は、従来の内燃機関で駆動される自動車の構造と設計とは異なります。それは複雑なシステムエンジニアリングでもあります。最適な制御プロセスを実現するには、電源バッテリー技術、モーター駆動技術、自動車技術、最新の制御理論を統合する必要があります。電気自動車科学技術の発展計画において、国は引き続き「3つの垂直と3つの水平」の研究開発レイアウトを堅持し、技術変革戦略に従って「3つの水平」の共通主要技術の研究をさらに強調している。 「純粋な電気駆動」、すなわち駆動モーターとその制御システム、動力用バッテリーとその管理システム、パワートレイン制御システムの研究。大手メーカー各社は国家発展戦略に基づき、独自の事業展開戦略を策定している。
著者は、新エネルギーパワートレインの開発プロセスにおける主要な技術を整理し、パワートレインの設計、テスト、生産のための理論的基礎と参考資料を提供します。この計画は 3 つの章に分かれており、純粋な電気自動車のパワートレインにおける電気駆動の主要技術を分析します。本日は、まず電気駆動技術の原理と分類についてご紹介します。
図 1 パワートレイン開発における主要なリンク
現在、純粋な電気自動車のパワートレインの中核となる主要技術には、次の 4 つのカテゴリが含まれます。
図2 パワートレインのコアキーテクノロジー
駆動モーターシステムの定義
車両動力用バッテリーの状態や車両動力の要求に応じて、車載エネルギー貯蔵発電装置が出力する電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、伝達装置や部品を介して駆動輪に伝達します。車両のブレーキ時に車両の機械エネルギーが電気エネルギーに変換され、エネルギー貯蔵装置にフィードバックされます。電気駆動システムには、モーター、伝達機構、モーターコントローラーなどが含まれます。電気エネルギー駆動システムの技術パラメータの設計には、主に電力、トルク、速度、電圧、減速比、電源容量、出力電力、電圧、電流などが含まれます。
1) モーターコントローラー
インバータとも呼ばれ、動力用電池パックから入力された直流を交流に変換します。コアコンポーネント:
◎IGBT：パワーエレクトロニクススイッチ、原理：コントローラーを通じてIGBTブリッジアームを制御して特定の周波数を閉じ、スイッチをシーケンスして三相交流を生成します。パワーエレクトロニクススイッチを閉じるように制御することにより、交流電圧を変換することができます。次に、デューティ サイクルを制御することによって AC 電圧が生成されます。
◎フィルム静電容量：フィルタリング機能。電流センサー：三相巻線の電流を検出します。
2) 制御および駆動回路: コンピュータ制御ボード、駆動 IGBT
モーターコントローラーの役割は、DCをACに変換し、各信号を受信し、対応する電力とトルクを出力することです。コアコンポーネント: パワーエレクトロニクススイッチ、フィルムコンデンサ、電流センサー、さまざまなスイッチを開き、さまざまな方向に電流を形成し、交流電圧を生成するための制御駆動回路。したがって、正弦波交流を長方形に分割することができます。長方形の面積は同じ高さの電圧に変換されます。 X軸はデューティサイクルを制御することで長さの制御を実現し、最終的に面積の等価変換を実現します。このようにして、DC 電力を制御して、特定の周波数で IGBT ブリッジ アームを閉じ、コントローラーを介してスイッチをシーケンスして三相 AC 電力を生成できます。
現在、駆動回路の主要コンポーネントは輸入品に依存している：コンデンサ、IGBT/MOSFETスイッチ管、DSP、電子チップ、集積回路などは独立生産可能だが容量が弱い：特殊回路、センサー、コネクタなど。独自に生産: 電源、ダイオード、インダクター、多層回路基板、絶縁ワイヤ、ラジエーター。
3) モーター: 三相交流を機械に変換します。
◎構造：前後エンドカバー、シェル、シャフト、ベアリング
◎磁気回路：ステーターコア、ローターコア
◎回路：固定子巻線、回転子導体
4) 送信装置
ギアボックスまたは減速機は、モーターが出力するトルク速度を車両全体が必要とする速度とトルクに変換します。
駆動モーターの種類
駆動モーターは以下の4つに分類されます。現在、AC 誘導モーターと永久磁石同期モーターが最も一般的なタイプの新エネルギー電気自動車です。そこで私たちは交流誘導電動機と永久磁石同期電動機の技術に注目します。
| DCモーター | AC誘導モーター | 永久磁石同期モーター | スイッチトリラクタンスモーター | |
| アドバンテージ | 低コスト、低要件の制御システム | 低コスト、広い電力カバレッジ、開発された制御技術、高信頼性 | 高電力密度、高効率、小型サイズ | シンプルな構造、低い制御システム要件 |
| 短所 | 高いメンテナンス要件、低速、低トルク、短い寿命 | 効率の良い面積が小さい、電力密度が低い | 高コスト 環境適応性が悪い | トルク変動が大きい作動騒音が大きい |
| 応用 | 小型または軽の低速電気自動車 | 電気事業用車両および乗用車 | 電気事業用車両および乗用車 | 混合動力車 |
1)AC誘導非同期モーター
AC 誘導非同期モーターの動作原理は、巻線がステーター スロットとローターを通過することです。巻線は高磁気伝導性の薄い鋼板で積み重ねられています。三相電気は巻線を通過します。ファラデーの電磁誘導の法則によれば、回転磁界が発生し、これがローターが回転する理由です。固定子の 3 つのコイルは 120 度間隔で接続されており、電流が流れる導体によって周囲に磁界が発生します。この特別な配置に三相電源を適用すると、特定の時間の交流電流の変化に応じて磁界がさまざまな方向に変化し、均一な回転強度の磁界が発生します。磁場の回転速度を同期速度といいます。ファラデーの法則に従って、磁場が可変であるため、閉じた導体が内部に配置されていると仮定します。ループは起電力を感知し、ループ内に電流が発生します。この状況は、磁界内の電流が流れるループと同じで、ループに電磁力が発生し、Huan Jiang が回転し始めます。かごに似たものを使用し、三相交流によりステータに回転磁界が発生し、エンドリングで短絡されたかごバーに電流が誘導され、ロータが回転し始めます。モーターが誘導モーターと呼ばれる理由。ロータに直接接続して電気を誘導するのではなく、電磁誘導を利用してロータ内に絶縁性の鉄心フレークを充填することで、小型の鉄心で渦電流損失を最小限に抑えます。
2) AC同期モーター
同期電動機の回転子は非同期電動機の回転子とは異なります。ロータには永久磁石が取り付けられており、表面実装タイプと埋め込みタイプに分けられます。ローターは珪素鋼板製で永久磁石が埋め込まれています。ステーターには 120 の位相差を持つ交流も接続されており、正弦波交流の大きさと位相が制御されるため、ステーターによって生成される磁場はローターによって生成される磁場と逆になり、磁気フィールドが回転しています。このようにして、ステータは磁石に吸引され、ロータとともに回転します。ステーターとローターの吸収によって、次から次へとサイクルが発生します。
結論：電気自動車のモーター駆動は基本的に主流になっていますが、それは単一ではなく多様化しています。各モーター駆動システムには独自の総合指標があります。各システムは既存の電気自動車の駆動に適用されます。そのほとんどは非同期モーターと永久磁石同期モーターですが、リラクタンスモーターを切り替えようとするものもあります。モータードライブは、パワーエレクトロニクス技術、マイクロエレクトロニクス技術、デジタル技術、自動制御技術、材料科学、その他の分野を統合し、複数の分野の包括的な応用と発展の見通しを反映していることは指摘する価値があります。電気自動車モーターの強力な競争相手です。将来の電気自動車に採用されるためには、あらゆる種類のモーターがモーター構造を最適化するだけでなく、制御システムのインテリジェントでデジタル的な側面を常に探求する必要があります。
投稿時刻: 2023 年 1 月 30 日
