Gyriant prawf modur cydamserol: beth mae'n ei olygu?

Mae ceir trydan yn dal i gael eu cysgodi gan ddatblygiad batri

Datblygiad cyflym powertrains hybrid a chynnydd digynsail yn ystod y blynyddoedd diwethaf ym maes cerbydau trydan yw prif ffocws datblygiad technoleg batri. Mae angen yr adnoddau mwyaf arnynt gan ddatblygwyr a nhw yw'r her fwyaf i ddylunwyr. Fodd bynnag, ni ddylai un danamcangyfrif y ffaith bod cynnydd sylweddol ym maes rheoleiddio pŵer ceryntau trydan a moduron trydan yn cyd-fynd â chynnydd yn natblygiad technolegau lithiwm-ion datblygedig. Canfuwyd, er bod moduron trydan yn effeithlon iawn, bod ganddynt faes datblygu difrifol.

Mae dylunwyr yn disgwyl i'r diwydiant hwn dyfu ar gyfradd uchel iawn, nid yn unig am fod cerbydau trydan yn dod yn fwy cyffredin, ond hefyd oherwydd bod trydaneiddio cerbydau sy'n cael eu pweru gan hylosgi yn elfen bwysig o'r lefelau allyriadau a osodir yn yr Undeb Ewropeaidd.

Er bod gan y modur trydan hanes hynafol, heddiw mae dylunwyr yn wynebu heriau newydd. Gall moduron trydan, yn dibynnu ar y pwrpas, fod â dyluniad cul a diamedr mawr neu ddiamedr bach a chorff hir. Mae eu hymddygiad mewn cerbydau trydan pur yn wahanol i'r ymddygiad mewn hybridau, lle mae'n rhaid ystyried y gwres a gynhyrchir gan yr injan hylosgi. Ar gyfer cerbydau trydan, mae'r ystod cyflymder yn ehangach, a rhaid optimeiddio'r rhai sydd wedi'u gosod mewn system hybrid gyfochrog yn y trosglwyddiad i weithredu o fewn ystod cyflymder yr injan hylosgi. Mae'r mwyafrif o beiriannau'n gweithredu ar foltedd uchel, ond bydd peiriannau trydan sy'n cael eu pweru gan 48 folt yn dod yn fwy a mwy poblogaidd.

Pam moduron AC

Er gwaethaf y ffaith bod ffynhonnell y trydan ym mherson y batri yn gyfredol uniongyrchol, ar hyn o bryd nid yw dylunwyr systemau trydanol yn meddwl am ddefnyddio moduron DC. Hyd yn oed gan ystyried colledion trosi, mae unedau AC, yn enwedig rhai cydamserol, yn perfformio'n well na unedau DC. Ond beth mae modur cydamserol neu asyncronig yn ei olygu mewn gwirionedd? Byddwn yn eich cyflwyno i'r rhan hon o'r byd modurol oherwydd er bod ceir trydan wedi bodoli ers amser maith mewn ceir ar ffurf cychwynwyr ac eiliaduron, mae technolegau cwbl newydd wedi'u cyflwyno yn y maes hwn yn ddiweddar.

Erbyn hyn, Toyota, GM a BMW yw rhai o'r ychydig wneuthurwyr sydd wedi cymryd drosodd datblygu a chynhyrchu moduron trydan eu hunain. Mae hyd yn oed is-gwmni Toyota Lexus yn cyflenwi'r dyfeisiau hyn i gwmni arall, Aisin o Japan. Mae'r rhan fwyaf o gwmnïau'n dibynnu ar gyflenwyr fel ZF Sachs, Siemens, Bosch, Zytec neu gwmnïau Tsieineaidd. Yn amlwg, mae datblygiad cyflym y busnes hwn yn caniatáu i gwmnïau o'r fath elwa ar bartneriaethau â gweithgynhyrchwyr ceir. O ran ochr dechnolegol pethau, y dyddiau hyn, ar gyfer anghenion cerbydau trydan a hybrid, defnyddir moduron cydamserol AC â rotor allanol neu fewnol yn bennaf.

Mae'r gallu i drosi batris DC yn effeithlon i AC tri cham ac i'r gwrthwyneb yn bennaf oherwydd datblygiadau mewn technoleg reoli. Fodd bynnag, mae'r lefelau cyfredol mewn electroneg pŵer yn cyrraedd lefelau lawer gwaith yn uwch na'r rhai a geir mewn rhwydwaith trydanol cartref, ac yn aml maent yn fwy na 150 amperes. Mae hyn yn cynhyrchu llawer o wres y mae'n rhaid i electroneg pŵer ddelio ag ef. Ar hyn o bryd, mae nifer y dyfeisiau rheoli electronig yn dal i fod yn fawr oherwydd ni ellir lleihau dyfeisiau rheoli lled-ddargludyddion electronig gyda ffon hud.

Mae moduron cydamserol ac asyncronig yn fath o beiriannau trydanol maes magnetig cylchdroi sydd â dwysedd pŵer uwch. Yn gyffredinol, mae rotor modur sefydlu yn cynnwys pecyn syml o ddalennau solet gyda dirwyniadau cylched byr. Mae cerrynt yn llifo yn y troelliadau stator mewn parau cyferbyn, gyda cherrynt o un o'r tri cham yn llifo ym mhob pâr. Gan fod pob un ohonynt yn cael ei symud 120 gradd mewn cyfnod o'i gymharu â'r llall, ceir y maes magnetig cylchdroi, fel y'i gelwir. Mae hyn, yn ei dro, yn achosi maes magnetig yn y rotor, ac mae'r rhyngweithio rhwng dau faes magnetig - cylchdroi yn y stator a maes magnetig y rotor, yn arwain at gaethiwo'r olaf a'r cylchdro dilynol. Fodd bynnag, yn y math hwn o fodur trydan, mae'r rotor bob amser yn llusgo y tu ôl i'r cae, oherwydd os nad oes symudiad cymharol rhwng y cae a'r rotor, ni fydd yn achosi maes magnetig yn y rotor. Felly, mae lefel y cyflymder uchaf yn cael ei bennu gan amlder y cerrynt cyflenwad a'r llwyth. Fodd bynnag, oherwydd effeithlonrwydd uwch moduron cydamserol, mae'r rhan fwyaf o weithgynhyrchwyr yn cadw atynt.

Moduron cydamserol

Mae gan yr unedau hyn ddwysedd effeithlonrwydd a phwer sylweddol uwch. Gwahaniaeth sylweddol o fodur ymsefydlu yw nad yw'r maes magnetig yn y rotor yn cael ei greu trwy ryngweithio â'r stator, ond mae'n ganlyniad naill ai bod y cerrynt yn llifo trwy'r dirwyniadau ychwanegol sydd wedi'u gosod ynddo, neu magnetau parhaol. Felly, mae'r maes yn y rotor a'r cae yn y stator yn gydamserol, ac mae'r cyflymder modur uchaf hefyd yn dibynnu ar gylchdroi'r cae, yn y drefn honno, ar amlder y cerrynt a'r llwyth. Er mwyn osgoi’r angen am gyflenwad pŵer ychwanegol i’r troelliadau, sy’n cynyddu’r defnydd pŵer ac yn cymhlethu’r rheoliad cyfredol mewn cerbydau trydan modern a modelau hybrid, defnyddir moduron trydan gyda’r hyn a elwir yn excitation cyson, h.y. gyda magnetau parhaol. Fel y soniwyd eisoes, mae bron pob gweithgynhyrchydd ceir o'r fath yn defnyddio unedau o'r math hwn ar hyn o bryd, felly, yn ôl llawer o arbenigwyr, bydd problem o hyd gyda phrinder elfennau daear prin drud neodymiwm a dysprosiwm. Mae moduron cydamserol yn dod mewn gwahanol fathau ac atebion technoleg gymysg fel BMW neu GM, ond byddwn yn dweud mwy wrthych amdanynt.

Adeilad

Mae peiriannau cerbydau trydan yn unig fel arfer yn cael eu cysylltu'n uniongyrchol â gwahaniaethiad echel y gyriant a throsglwyddir pŵer i'r olwynion trwy siafftiau echel, gan leihau colledion trosglwyddo mecanyddol. Gyda'r cynllun hwn o dan y llawr, mae canol y disgyrchiant yn cael ei leihau ac mae'r dyluniad bloc cyffredinol yn dod yn fwy cryno. Mae'r sefyllfa'n hollol wahanol gyda chynllun modelau hybrid. Ar gyfer hybridau llawn fel modd sengl (Toyota a Lexus) a modd deuol (Chevrolet Tahoe), mae'r moduron trydan wedi'u cysylltu mewn rhyw ffordd â'r gerau planedol yn y tren gyrru hybrid, ac os felly mae crynoder yn ei gwneud yn ofynnol i'w dyluniad fod yn hirach ac yn llai. diamedr. Mewn hybridau cyfochrog clasurol, mae'r gofyniad am grynodeb yn golygu bod gan y cynulliad sy'n ffitio rhwng yr olwyn hedfan a'r blwch gêr ddiamedr mwy ac mae'n weddol wastad, gyda gweithgynhyrchwyr fel Bosch a ZF Sachs hyd yn oed yn dibynnu ar ddyluniad rotor siâp disg. Mae yna hefyd amrywiadau ar y rotor - tra bod gan y Lexus LS 600h yr elfen gylchdroi ar y tu mewn, mae gan rai modelau Mercedes y rotor cylchdroi ar y tu allan. Mae'r dyluniad olaf hefyd yn hynod o gyfleus mewn achosion lle mae'r moduron trydan yn cael eu gosod yn y canolbwyntiau olwyn.

Testun: Georgy Kolev