Ibilgailu elektriko huts baten egitura eta diseinua barne-errekuntzako motor tradizional batek bultzatutako ibilgailu baten egituratik desberdinak dira. Sistema-ingeniaritza konplexua ere bada. Kontrol-prozesu optimoa lortzeko, bateria-teknologia, motorraren trakzio-teknologia, automobilgintza-teknologia eta kontrol-teoria modernoa integratu behar ditu. Ibilgailu elektrikoen zientzia eta teknologiaren garapen-planean, herrialdeak "hiru bertikal eta hiru horizontal" I+G diseinuari eusten dio, eta "trakzio elektriko hutsaren" teknologia-eraldaketa estrategiaren araberako "hiru horizontal" teknologia komunen ikerketa azpimarratzen du, hau da, trakzio-motorraren eta bere kontrol-sistemaren, bateriaren eta bere kudeaketa-sistemaren eta potentzia-trenaren kontrol-sistemaren ikerketa. Fabrikatzaile nagusi bakoitzak bere negozio-garapen estrategia formulatzen du garapen-estrategia nazionalaren arabera.
Egileak energia-potentzia-sistema berri baten garapen-prozesuko teknologia nagusiak azaltzen ditu, potentzia-sistemaren diseinurako, probak egiteko eta ekoizpenerako oinarri teorikoa eta erreferentzia emanez. Plana hiru kapitulutan banatuta dago, ibilgailu elektriko puruen potentzia-sisteman trakzio elektrikoaren teknologia nagusiak aztertzeko. Gaur, lehenik eta behin, trakzio elektrikoaren teknologien printzipioa eta sailkapena aurkeztuko ditugu.
1. irudia Potentzia-trenaren garapeneko lotura nagusiak
Gaur egun, ibilgailu elektriko puruen potentzia-trenbidearen oinarrizko teknologiak honako lau kategoria hauek dira:
2. irudia Potentzia-trenaren oinarrizko teknologiak
Gidatzeko sistema motorraren definizioa
Ibilgailuaren bateriaren egoeraren eta ibilgailuaren potentzia-beharren arabera, barneko energia biltegiratzeko energia sortzeko gailuaren bidez ateratzen den energia elektrikoa energia mekaniko bihurtzen du, eta energia hori transmisio-gailuaren bidez gurpil eragileetara transmititzen da, eta ibilgailuaren energia mekanikoaren zati batzuk energia elektriko bihurtzen dira eta energia biltegiratzeko gailura itzultzen dira ibilgailua balaztatzen duenean. Gidatze-sistema elektrikoak motorra, transmisio-mekanismoa, motorraren kontrolagailua eta beste osagai batzuk barne hartzen ditu. Energia elektrikoaren gidatzeko sistemaren parametro teknikoen diseinuak batez ere potentzia, momentua, abiadura, tentsioa, transmisio-erlazioa, energia-horniduraren kapazitantzia, irteerako potentzia, tentsioa, korrontea eta abar hartzen ditu barne.
1) Motor kontrolatzailea
Inbertsore ere deitua, bateria-multzoaren sarrerako korronte zuzena korronte alterno bihurtzen du. Osagai nagusiak:
◎ IGBT: potentzia-etengailu elektronikoa, printzipioa: kontrolatzailearen bidez, IGBT zubi-besoa kontrolatzen da maiztasun jakin bat ixteko eta sekuentzia-etengailua hiru faseko korronte alternoa sortzeko. Potentzia-etengailu elektronikoa ixteko kontrolatuz, tentsio alternoa bihur daiteke. Ondoren, AC tentsioa sortzen da lan-zikloa kontrolatuz.
◎ Filmaren kapazitantzia: iragazketa funtzioa; korronte sentsorea: hiru faseko harilkatzearen korrontea detektatzen du.
2) Kontrol eta gidatzeko zirkuitua: ordenagailuaren kontrol-plaka, IGBT gidatzea
Motor kontrolatzailearen eginkizuna korronte zuzena korronte alterno bihurtzea, seinale bakoitza jasotzea eta dagokion potentzia eta momentua irteerara bidaltzea da. Osagai nagusiak: potentzia-etengailu elektronikoa, film-kondentsadorea, korronte-sentsorea, kontrol-zirkuitua etengailu desberdinak irekitzeko, norabide desberdinetan korronteak sortzeko eta tentsio alternoa sortzeko. Beraz, korronte alterno sinusoidala laukizuzenetan bana dezakegu. Laukizuzenen azalera altuera bereko tentsio bihurtzen da. X ardatzak luzeraren kontrola egiten du betebehar-zikloa kontrolatuz, eta azkenik azaleraren bihurketa baliokidea egiten du. Horrela, korronte zuzena kontrola daiteke IGBT zubi-besoa maiztasun jakin batean ixteko eta sekuentzia-etengailua kontrolatzailearen bidez hiru faseko korronte alternoa sortzeko.
Gaur egun, zirkuituaren osagai nagusiak inportazioetan oinarritzen dira: kondentsadoreak, IGBT/MOSFET etengailu hodiak, DSP, txip elektronikoak eta zirkuitu integratuak, modu independentean ekoiztu daitezkeenak baina ahalmen ahula dutenak: zirkuitu bereziak, sentsoreak, konektoreak, modu independentean ekoiztu daitezkeenak: elikatze iturriak, diodoak, induktoreak, geruza anitzeko zirkuitu plakak, hari isolatuak, erradiadoreak.
3) Motorra: hiru faseko korronte alternoa makina bihurtzen du
◎ Egitura: aurrealdeko eta atzeko muturreko estalkiak, oskolak, ardatzak eta errodamenduak
◎ Zirkuitu magnetikoa: estatorearen nukleoa, errotorearen nukleoa
◎ Zirkuitua: estatorearen harilkatzea, errotorearen eroalea
4) Igorle-gailua
Martxa-kaxak edo erreduktoreak motorrak sortutako momentu-abiadura ibilgailu osoak behar duen abiadura eta momentu bihurtzen du.
Motor mota eragilea
Motor eragileak lau kategoria hauetan banatzen dira. Gaur egun, AC indukzio motorrak eta iman iraunkorreko motor sinkronoak dira energia berriko ibilgailu elektriko mota ohikoenak. Beraz, AC indukzio motorraren eta iman iraunkorreko motor sinkronoaren teknologian zentratuko gara.
| Korronte zuzeneko motorra | AC Indukzio Motorra | Iman Iraunkorreko Motor Sinkronoa | Erreluktantzia-motor kommutatua | |
| Abantaila | Kostu txikiagoa, kontrol sistemaren eskakizun baxuak | Kostu baxua, potentzia-estaldura zabala, kontrol-teknologia garatua, fidagarritasun handia | Potentzia-dentsitate handia, eraginkortasun handia, tamaina txikia | Egitura sinplea, kontrol sistemaren eskakizun txikiak |
| Desabantaila | Mantentze-lanetarako eskakizun handiak, abiadura baxua, momentu baxua, bizitza laburra | Eremu eraginkor txikia Potentzia-dentsitate baxua | Kostu handia Ingurumenerako egokitzapen eskasa | Momentu-gorabehera handia Laneko zarata handia |
| Aplikazioa | Abiadura txikiko ibilgailu elektriko txikia edo mini | Ibilgailu elektriko komertzialak eta bidaiarien autoak | Ibilgailu elektriko komertzialak eta bidaiarien autoak | Potentzia mistoko ibilgailua |
1) AC Indukziozko Motor Asinkronoa
Korronte alternoko motor asinkrono induktibo baten funtzionamendu-printzipioa da harilkatzea estatorearen zirrikitutik eta errotoretik igarotzea: eroankortasun magnetiko handiko altzairuzko xafla mehez osatuta dago. Hiru faseko elektrizitatea harilkatzean zehar igaroko da. Faradayren indukzio elektromagnetikoaren legearen arabera, eremu magnetiko birakari bat sortuko da, eta horregatik biratuko du errotoreak. Estatoreko hiru bobinak 120 graduko tartean konektatuta daude, eta korrontea garraiatzen duen eroaleak eremu magnetikoak sortzen ditu haien inguruan. Hiru faseko elikadura-iturria antolamendu berezi honi aplikatzen zaionean, eremu magnetikoak norabide desberdinetan aldatuko dira korronte alternoaren aldaketarekin une jakin batean, biraketa-intentsitate uniformeko eremu magnetiko bat sortuz. Eremu magnetikoaren biraketa-abiadurari abiadura sinkronoa deritzo. Demagun eroale itxi bat barruan jartzen dela, Faradayren legearen arabera, eremu magnetikoa aldakorra delako, begiztak indar elektroeragilea hautemango du, eta horrek korrontea sortuko du begiztan. Egoera hau eremu magnetikoan korrontea garraiatzen duen begiztaren antzekoa da, begiztan indar elektromagnetikoa sortuz, eta Huan Jiang biratzen hasten da. Kaiola-kaiola baten antzeko zerbait erabiliz, hiru faseko korronte alterno batek eremu magnetiko birakari bat sortuko du estatorean zehar, eta korrontea kaiola-kaiola barran induzituko da muturreko eraztunak zirkuitulaburtuta duela, eta horrela errotorea biratzen hasiko da, horregatik motorrari indukzio-motorra deitzen zaio. Indukzio elektromagnetikoaren laguntzaz, errotoreari zuzenean konektatuta egon beharrean elektrizitatea eragiteko, burdinazko nukleo-maluta isolatzaileak errotorean sartzen dira, burdinaren tamaina txikiak korronte zurrunbilotsuen galera minimoa bermatzeko.
2) AC motor sinkronoa
Motor sinkronoaren errotorea motor asinkronoarena ez bezalakoa da. Iman iraunkorra errotorean instalatzen da, eta bi zatitan banatu daiteke: gainazaleko muntaketa motakoa eta txertatutako motakoa. Errotorea siliziozko altzairuzko xaflaz egina dago, eta iman iraunkorra txertatuta dago. Estatorea ere 120 graduko fase-diferentzia duen korronte alterno batekin konektatuta dago, eta horrek sinusoidal uhin korronte alternoaren tamaina eta fasea kontrolatzen ditu, estatoreak sortutako eremu magnetikoa errotoreak sortutakoaren aurkakoa izan dadin, eta eremu magnetikoa biraka dadin. Horrela, estatorea iman batek erakartzen du eta errotorearekin batera biratzen du. Zikloz ziklo sortzen dira estatorearen eta errotorearen xurgapenak.
Ondorioa: Ibilgailu elektrikoen motor-trakzioa funtsean nagusi bihurtu da, baina ez da bakarra, dibertsifikatua baizik. Motor-trakzio sistema bakoitzak bere indize integrala du. Sistema bakoitza ibilgailu elektrikoen trakzioan aplikatzen da. Gehienak motor asinkronoak eta iman iraunkorreko motor sinkronoak dira, eta batzuek erreluktantzia-motorrak aldatzen saiatzen dira. Aipatzekoa da motor-trakzioek potentzia-elektronika teknologia, mikroelektronika teknologia, teknologia digitala, kontrol automatikoaren teknologia, materialen zientzia eta beste diziplina batzuk integratzen dituztela, diziplina anitzen aplikazio eta garapen-aukera zabalak islatzeko. Lehiakide sendoa da ibilgailu elektrikoen motorren artean. Etorkizuneko ibilgailu elektrikoetan leku bat hartzeko, motor mota guztiek ez dute motorraren egitura optimizatu behar bakarrik, baita kontrol-sistemaren alderdi adimendunak eta digitalak etengabe aztertu ere.
Argitaratze data: 2023ko urtarrilaren 30a
