傳動是一個(gè)非常大的知識課題。
本文只是通過非常淺顯的科普介紹,增加讀者對"N電機(jī)雙電壓、短途純電長途增程"模式的車輛傳動結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。
車輛傳動系統(tǒng)也稱為電氣傳動自動化系統(tǒng)。
電氣傳動自動化系統(tǒng)是一個(gè)非常成熟的工程技術(shù)學(xué)科。如何利用這些成熟的技術(shù)去設(shè)計(jì)電動車的傳動系統(tǒng)?
首選我們需求知道,設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)需要哪些知識,然后去弄懂。
其次,在技術(shù)篩選和方案對比中,找到一個(gè)合理的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
第3, 聯(lián)系實(shí)際長期技術(shù)積累,考慮創(chuàng)新或者延續(xù)。
在"N電機(jī)雙電壓、短途純電長途增程"傳統(tǒng)系統(tǒng)包含4個(gè)部分:
1、 低壓系統(tǒng)(50V電池35V三相電機(jī))如何驅(qū)動車輛。
2、 高壓系統(tǒng)(60V以上電池系統(tǒng))如何跟低壓系統(tǒng)聯(lián)合驅(qū)動車輛。
3、 增程系統(tǒng)(內(nèi)燃機(jī))如何帶動發(fā)電電動機(jī)發(fā)電。
4、 多電機(jī)多軸車輛是如何運(yùn)行的。
如若能夠弄清楚這4個(gè)問題,車輛電控的傳動系統(tǒng)就能夠設(shè)計(jì)好了。
車輛能夠跑起來,靠的是力。與地面的摩擦力。
摩擦力里包含了至少5個(gè)部分,勻速摩擦力、加速摩擦力、克服風(fēng)阻的摩擦力、克服重力(爬坡下坡)的摩擦力、車輪與路面接觸產(chǎn)生的形變(熱形變即發(fā)熱)摩擦力。
車輛電控的電力拖動就是要控制好這5個(gè)摩擦力。
而車輛電控中,電機(jī)的扭矩就是對應(yīng)地面摩擦力的反作用力。
在"N電機(jī)雙電壓、短途純電長途增程"的設(shè)計(jì)中,低壓系統(tǒng)(50V電池)提供了勻速摩擦力、克服風(fēng)阻的摩擦力和車輪與路面接觸產(chǎn)生的形變(熱形變即發(fā)熱)摩擦力這三個(gè)力。高壓系統(tǒng)提供了加速摩擦力和克服重力(爬坡下坡)的摩擦力這兩個(gè)力。根據(jù)仿真、及相關(guān)理論計(jì)算在正常路況、合理百公里加速(5~13S)、爬坡坡度較小等情況下,低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)的(功率和扭矩)大小比例在1:2到1:5之間。這些仿真計(jì)算是確定電機(jī)參數(shù)極為重要的依據(jù)。
上面是車輛電控中電力拖動系統(tǒng)的特性。下面看一下電機(jī)的特性。
對于一個(gè)電機(jī)而言電機(jī)的功率和扭矩是固定的。電機(jī)功率:P=1.732×U×I×cosφ;電機(jī)轉(zhuǎn)矩:T=9549×P/n ;電機(jī)功率 轉(zhuǎn)矩=9550*輸出功率/輸出轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩=9550*輸出功率/輸出轉(zhuǎn)速 P = T*n/9550。
但相同功率、不同電機(jī)。轉(zhuǎn)矩卻不一樣。看下圖一
圖 1 Motor-CAD自帶模型80KW leaf 純電動車電機(jī)功率扭矩曲線
由圖一知道,當(dāng)一個(gè)大電機(jī)在小功率下運(yùn)行時(shí),其轉(zhuǎn)矩是在額定轉(zhuǎn)矩。而轉(zhuǎn)矩是用來抵消摩擦力的。對于啟動轉(zhuǎn)矩達(dá)到2倍額定電機(jī)轉(zhuǎn)速的的電力拖動負(fù)載通常稱為重載啟動。
這一電機(jī)特性可以用來匹配車輛傳動系統(tǒng)的電力拖動負(fù)載特性。
在"N電機(jī)雙電壓、短途純電長途增程"的設(shè)計(jì)中,將50V低壓電機(jī)設(shè)計(jì)成三相異步電動機(jī),具有很好的過載特性,能夠提供高達(dá)3倍額定功率的啟動轉(zhuǎn)矩。就是利用了這一特性匹配。
"N電機(jī)雙電壓"中,△-Y接法的雙電壓電機(jī)的車輛傳動是單電機(jī)傳動。因這樣的電機(jī)電控系統(tǒng)追求最低成本,在仿真中也會設(shè)計(jì)成成本最低的固定傳動比單變速箱。跟目前的單電機(jī)傳動箱相同。
在雙電機(jī)、三電機(jī)和多電機(jī)多軸等車輛傳動中,其控制模型相當(dāng)復(fù)雜。以雙電機(jī)為例。
圖 2 雙電機(jī)傳動的常用方式
雙電機(jī)的傳動方式非常多,"N電機(jī)雙電壓、短途純電長途增程"的仿真設(shè)計(jì)中,以一種較新穎的方式出現(xiàn)。
多電機(jī)多軸車輛傳動系統(tǒng)知識還在學(xué)習(xí)中。