La tecnología central del accionamiento eléctrico para
Vehículos de nueva energía
El sistema de propulsión eléctrica es la parte central de los vehículos eléctricos y de los vehículos híbridos. Sus componentes principales incluyen motores, unidades de control de motores y reductores. Estos componentes desempeñan diferentes funciones en el sistema de propulsión eléctrica y trabajan juntos para lograr un funcionamiento eficiente y de alto rendimiento del vehículo.
1.motor
El motor es el núcleo del sistema de propulsión eléctrica. Su función es convertir la energía eléctrica producida por la batería en energía mecánica para impulsar el vehículo hacia adelante. En vehículos eléctricos y vehículos híbridos, los motores de uso común incluyen motores síncronos de imanes permanentes (PMSM), motores de inducción y motores de reluctancia conmutada.
1.1 Motor síncrono de imanes permanentes (PMSM)
El motor síncrono de imán permanente es un motor eficiente y de alto rendimiento que se utiliza ampliamente en vehículos eléctricos y vehículos híbridos. Logra un funcionamiento eficiente del motor mediante el uso de imanes permanentes para generar un campo magnético.
PMSM tiene alta densidad de potencia, bajo nivel de ruido y bajo consumo de energía, y puede lograr una alta eficiencia en un amplio rango de velocidades. Además, la estrategia de control del PMSM es relativamente madura y puede lograr un control preciso del par y la velocidad.
1.2 Motor de inducción
Un motor de inducción es un motor eléctrico que funciona según el principio de inducción electromagnética. El principio de funcionamiento específico es el siguiente:
En un motor de inducción, la corriente alterna pasa a través del estator y se genera un campo magnético giratorio a través de los devanados del estator. Dado que el rotor de un motor de inducción es un disco metálico cerrado, cuando el campo magnético giratorio pasa a través del rotor, se inducen corrientes parásitas en el rotor. Estas corrientes parásitas crean un campo magnético inverso que interactúa con el campo magnético del estator para producir par. El rotor comienza a girar y continúa girando a medida que cambia el campo magnético giratorio. La velocidad de rotación del rotor no sigue el ritmo de la frecuencia del campo magnético giratorio, por lo que los motores de inducción también se denominan motores asíncronos.
Al controlar parámetros como la corriente y la secuencia de fases en el estator, se puede lograr un control preciso de la velocidad, la dirección y el par del motor de inducción.
Los motores de inducción tienen las ventajas de una estructura simple, operación confiable, fácil mantenimiento y costo relativamente bajo, y son adecuados para la mayoría de las aplicaciones, como electrodomésticos, herramientas eléctricas, maquinaria industrial y transporte.
1.3 Motor de reluctancia conmutada
El principio de funcionamiento de un motor de reluctancia conmutada (SRM) se basa en el principio de que el flujo magnético siempre está cerrado a lo largo del camino de máxima permeabilidad magnética. Cuando las líneas centrales de los dientes del estator y del rotor no coinciden y la permeabilidad magnética no es máxima, el campo magnético generará una fuerza de tracción magnética y formará un par de reluctancia, lo que hará que el rotor gire a la posición de máxima permeabilidad magnética. Cuando se suministra corriente a cada devanado de fase del estator en secuencia, el rotor del motor girará paso a paso en la dirección opuesta a la secuencia de fases energizadas. Cambiar la secuencia de energización de cada fase del estator hará que el motor cambie de dirección. Sin embargo, los cambios en la dirección del flujo de corriente de fase no afectarán la rotación del rotor.
El motor de reluctancia conmutada tiene las ventajas de una estructura simple, bajo costo, alta confiabilidad, buen rendimiento de arranque y rendimiento de regulación de velocidad, y el dispositivo de control también es relativamente simple. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, los motores de reluctancia conmutada tienen desventajas como una gran ondulación del par, alto ruido y la necesidad de detectores de posición.
2. Unidad de control de motores
La unidad de control del motor es un componente clave del sistema de accionamiento eléctrico y es responsable de controlar y regular el motor. Las funciones principales de la unidad de control del motor incluyen: aceptar las señales del pedal del acelerador y del freno introducidas por el conductor, convertir las señales del pedal en señales eléctricas y enviarlas al controlador del motor; monitorear parámetros como el voltaje, la corriente y la temperatura de la batería para garantizar el funcionamiento normal del controlador del motor; controlar la velocidad y el par del motor para lograr la aceleración, desaceleración, frenado y otras operaciones del vehículo; comunicarse con otros controladores a través del bus CAN para coordinar el sistema de energía, el sistema de control y el sistema de seguridad del vehículo, etc.
La unidad de control del motor consta de hardware y software de controlador. El hardware del controlador incluye microcontroladores, dispositivos de alimentación, circuitos de protección e interfaces de comunicación, etc., y es responsable de realizar la conversión y el control de señales eléctricas. El software del controlador es responsable de realizar la estrategia de control del motor, el diagnóstico de fallas y las funciones de procesamiento.
3. Reductor
El reductor es uno de los componentes indispensables del sistema de propulsión eléctrica. Su función es reducir la velocidad del motor y aumentar el par de salida. Los reductores suelen estar compuestos por engranajes, cojinetes y sellos. Dependiendo de su estructura y rendimiento, se pueden dividir en reductores de engranajes, reductores de engranajes planetarios y reductores de tornillo sin fin.
En los vehículos eléctricos y híbridos se suelen utilizar reductores planetarios o reductores de tornillo sin fin. El reductor de engranajes planetarios tiene una alta eficiencia de transmisión y un tamaño pequeño, y es adecuado para vehículos de alta velocidad. Los reductores de tornillo sin fin tienen un par de salida mayor y menor ruido, y son adecuados para vehículos de baja velocidad y carga alta.
En resumen, el motor eléctrico, la unidad de control del motor y el reductor son los componentes principales de un sistema de propulsión eléctrica que trabajan juntos para lograr un funcionamiento eficiente y de alto rendimiento del vehículo. Con el desarrollo continuo de la tecnología, la tendencia de desarrollo de la futura tecnología de propulsión eléctrica es la integración, la plataforma, la alta eficiencia y la mayor velocidad. El surgimiento y desarrollo de estas tendencias traerá muchas oportunidades y desafíos, y también es necesario prestar atención al impacto de factores como NVH, costo y confiabilidad.
