เทคโนโลยีหลักของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าสำหรับ
ยานพาหนะพลังงานใหม่
ระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญของรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ มอเตอร์ ชุดควบคุมมอเตอร์ และตัวลดขนาด ส่วนประกอบเหล่านี้มีบทบาทที่แตกต่างกันในระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า และทำงานร่วมกันเพื่อให้ยานพาหนะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพสูง
1. มอเตอร์
มอเตอร์เป็นแกนหลักของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า หน้าที่ของมันคือการแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ส่งออกจากแบตเตอรี่เป็นพลังงานกลเพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะไปข้างหน้า ในรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด มอเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปได้แก่ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) มอเตอร์เหนี่ยวนำ และมอเตอร์แบบฝืนสวิตช์
1.1 มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM)
มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเป็นมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพและประสิทธิภาพสูงซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด ช่วยให้มอเตอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้แม่เหล็กถาวรเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก
PMSM มีความหนาแน่นของพลังงานสูง สัญญาณรบกวนต่ำ และสิ้นเปลืองพลังงานต่ำ และสามารถบรรลุประสิทธิภาพสูงในช่วงความเร็วที่กว้าง นอกจากนี้ กลยุทธ์การควบคุมของ PMSM ยังค่อนข้างสมบูรณ์และสามารถควบคุมแรงบิดและความเร็วได้อย่างแม่นยำ
1.2 มอเตอร์เหนี่ยวนำ
มอเตอร์เหนี่ยวนำคือมอเตอร์ไฟฟ้าที่ทำงานโดยใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า หลักการทำงานเฉพาะมีดังนี้:
ในมอเตอร์เหนี่ยวนำ กระแสสลับจะถูกส่งผ่านสเตเตอร์ และสร้างสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนผ่านขดลวดสเตเตอร์ เนื่องจากโรเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นแผ่นโลหะปิด เมื่อสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนผ่านโรเตอร์ กระแสเอ็ดดี้จึงถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในโรเตอร์ กระแสน้ำวนเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กย้อนกลับที่ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์เพื่อสร้างแรงบิด โรเตอร์เริ่มหมุนและหมุนต่อไปเมื่อสนามแม่เหล็กหมุนเปลี่ยนไป ความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ไม่ทันกับความถี่ของสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุน ดังนั้นมอเตอร์เหนี่ยวนำจึงถูกเรียกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัส
ด้วยการควบคุมพารามิเตอร์ เช่น ลำดับกระแสและเฟสในสเตเตอร์ ทำให้สามารถควบคุมความเร็ว การบังคับเลี้ยว และแรงบิดของมอเตอร์เหนี่ยวนำได้อย่างแม่นยำ
มอเตอร์เหนี่ยวนำมีข้อดีคือ โครงสร้างเรียบง่าย การทำงานที่เชื่อถือได้ การบำรุงรักษาง่าย และต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ และเหมาะสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ เช่น เครื่องใช้ในครัวเรือน เครื่องมือไฟฟ้า เครื่องจักรอุตสาหกรรม และการขนส่ง
1.3 สวิตช์มอเตอร์ฝืน
หลักการทำงานของมอเตอร์รีลัคแตนซ์แบบสวิตช์ (SRM) นั้นมีพื้นฐานอยู่บนหลักการที่ว่าฟลักซ์แม่เหล็กจะถูกปิดเสมอตามเส้นทางที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงสุด เมื่อเส้นกึ่งกลางของฟันสเตเตอร์และโรเตอร์ไม่ตรงกันและการซึมผ่านของแม่เหล็กไม่สูงสุด สนามแม่เหล็กจะสร้างแรงดึงแม่เหล็กและก่อให้เกิดแรงบิดฝืน ส่งผลให้โรเตอร์หมุนไปยังตำแหน่งที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงสุด เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกส่งไปยังแต่ละเฟสของขดลวดสเตเตอร์ตามลำดับ โรเตอร์ของมอเตอร์จะหมุนทีละขั้นตอนในทิศทางตรงกันข้ามกับลำดับเฟสที่ได้รับพลังงาน การเปลี่ยนลำดับพลังงานของแต่ละเฟสของสเตเตอร์จะทำให้มอเตอร์เปลี่ยนทิศทาง อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงทิศทางการไหลของกระแสเฟสจะไม่ส่งผลต่อการหมุนของโรเตอร์
มอเตอร์ฝืนสวิตช์มีข้อดีของโครงสร้างที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง ประสิทธิภาพการเริ่มต้นที่ดีและประสิทธิภาพการควบคุมความเร็ว และอุปกรณ์ควบคุมยังค่อนข้างง่าย อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง มอเตอร์รีลัคแตนซ์แบบสวิตช์มีข้อบกพร่อง เช่น การกระเพื่อมของแรงบิดขนาดใหญ่ สัญญาณรบกวนสูง และความจำเป็นในการใช้เครื่องตรวจจับตำแหน่ง
2. ชุดควบคุมมอเตอร์
ชุดควบคุมมอเตอร์เป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าและมีหน้าที่ในการควบคุมและควบคุมมอเตอร์ หน้าที่หลักของชุดควบคุมมอเตอร์ประกอบด้วย: การยอมรับสัญญาณเหยียบคันเร่งและแป้นเบรกที่คนขับป้อนเข้า การแปลงสัญญาณแป้นเหยียบเป็นสัญญาณไฟฟ้า และส่งไปยังตัวควบคุมมอเตอร์ พารามิเตอร์การตรวจสอบ เช่น แรงดันแบตเตอรี่ กระแส และอุณหภูมิ เพื่อให้แน่ใจว่าตัวควบคุมมอเตอร์ทำงานปกติ ควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์เพื่อให้เกิดการเร่งความเร็ว ลดความเร็ว การเบรก และการทำงานอื่นๆ ของยานพาหนะ สื่อสารกับผู้ควบคุมอื่นๆ ผ่าน CAN บัส เพื่อประสานระบบไฟฟ้า ระบบควบคุม และระบบความปลอดภัยของยานพาหนะ ฯลฯ
หน่วยควบคุมมอเตอร์ประกอบด้วยฮาร์ดแวร์ตัวควบคุมและซอฟต์แวร์ ฮาร์ดแวร์ตัวควบคุมประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ อุปกรณ์จ่ายไฟ วงจรป้องกัน และอินเทอร์เฟซการสื่อสาร ฯลฯ และมีหน้าที่รับผิดชอบในการแปลงและควบคุมสัญญาณไฟฟ้า ซอฟต์แวร์คอนโทรลเลอร์มีหน้าที่รับผิดชอบในการตระหนักถึงกลยุทธ์การควบคุมมอเตอร์ การวินิจฉัยข้อผิดพลาด และฟังก์ชันการประมวลผล
3. ลด
ตัวลดเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ในระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า หน้าที่ของมันคือลดความเร็วของมอเตอร์และเพิ่มแรงบิดเอาท์พุต เกียร์ทดรอบมักประกอบด้วยเกียร์ แบริ่ง และซีล ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและประสิทธิภาพ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นตัวลดเกียร์ ตัวลดเกียร์ดาวเคราะห์ และตัวลดเกียร์หนอน
ในรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด มักใช้ตัวลดเกียร์ดาวเคราะห์หรือตัวลดเกียร์หนอน ตัวลดเกียร์ดาวเคราะห์มีประสิทธิภาพการส่งผ่านสูงและมีขนาดเล็กและเหมาะสำหรับรถยนต์ความเร็วสูง ตัวลดเกียร์ตัวหนอนมีแรงบิดเอาท์พุตที่มากกว่าและมีเสียงรบกวนน้อยกว่า และเหมาะสำหรับยานพาหนะที่ความเร็วต่ำและโหลดสูง
โดยสรุป มอเตอร์ไฟฟ้า ชุดควบคุมมอเตอร์ และตัวลดเป็นส่วนประกอบหลักในระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ทำงานร่วมกันเพื่อให้ยานพาหนะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพสูง ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าในอนาคตคือการบูรณาการ การสร้างแพลตฟอร์ม ประสิทธิภาพสูง และความเร็วที่สูงขึ้น การเกิดขึ้นและการพัฒนาของแนวโน้มเหล่านี้จะนำมาซึ่งโอกาสและความท้าทายมากมาย และยังจำเป็นต้องให้ความสนใจกับผลกระทบของปัจจัยต่างๆ เช่น NVH ต้นทุน และความน่าเชื่อถือ
