Napęd elektryczny pojazdu elektrycznego

Pojazd elektryczny odnosi się do pojazdu, który jest zasilany z pokładowego źródła energii i wykorzystuje silnik elektryczny do napędzania kół, spełniając różne wymagania ruchu drogowego i przepisów bezpieczeństwa. Do uruchomienia wykorzystuje energię zgromadzoną w akumulatorze. Czasami do napędzania samochodu zużywa się 12 lub 24 akumulatory, a czasem potrzeba ich więcej.
W skład pojazdów elektrycznych [4] wchodzą: elektryczne układy napędu i sterowania, układy mechaniczne takie jak przenoszenie siły napędowej oraz urządzenia robocze do realizacji określonych zadań. Elektryczny układ napędowy i sterujący to rdzeń pojazdów elektrycznych i największa różnica w stosunku do pojazdów z silnikiem spalinowym. Elektryczny układ napędowy i sterujący składa się z silnika napędowego, zasilacza i regulatora prędkości obrotowej silnika. Pozostałe urządzenia pojazdów elektrycznych są w zasadzie takie same jak w silnikach spalinowych.
Zasilacz
Dostarczają energię elektryczną do silnika napędowego pojazdów elektrycznych, który przetwarza energię elektryczną ze źródła zasilania na energię mechaniczną. Najszerzej stosowanym źródłem zasilania są akumulatory kwasowo-ołowiowe, ale wraz z rozwojem technologii pojazdów elektrycznych akumulatory kwasowo-ołowiowe są stopniowo zastępowane innymi akumulatorami ze względu na ich niską energię, małą prędkość ładowania i krótką żywotność. Do głównych rozwijających się źródeł zasilania należą akumulatory sodowo-siarkowe, akumulatory niklowo-kadmowe, akumulatory litowe, ogniwa paliwowe itp. Zastosowanie tych nowych źródeł zasilania otworzyło szerokie perspektywy rozwoju pojazdów elektrycznych.
Silnik napędowy
Zadaniem silnika napędowego jest zamiana energii elektrycznej zasilacza na energię mechaniczną oraz napędzanie kół i urządzeń roboczych przez urządzenie transmisyjne lub bezpośrednio. Jednak ze względu na obecność iskier komutacyjnych silnik prądu stałego ma małą moc, niską wydajność i duże obciążenie konserwacyjne; Wraz z rozwojem technologii sterowania silnikiem będzie on stopniowo zastępowany przez bezszczotkowy silnik prądu stałego (BLDCM), przełączany silnik reluktancyjny (SRM) i silnik asynchroniczny prądu przemiennego, taki jak uniwersalny silnik prądu stałego z polem osiowym bez obudowy.
Kontrola prędkości
Urządzenie sterujące prędkością silnika elektrycznego jest ustawione do zmiany prędkości i zmiany kierunku pojazdów elektrycznych, a jego funkcją jest sterowanie napięciem lub prądem silnika elektrycznego, uzupełniając kontrolę momentu napędowego i kierunku obrotów silnika elektrycznego.
We wczesnych pojazdach elektrycznych sterowanie prędkością silników prądu stałego było osiągane poprzez łączenie rezystorów szeregowych lub zmianę liczby zwojów cewki pola magnetycznego silnika. Ze względu na skokową regulację prędkości i dodatkowe zużycie energii czy skomplikowaną konstrukcję zastosowania silnika elektrycznego jest obecnie rzadko używany. Powszechnie stosowaną metodą jest regulacja prędkości choppera tyrystorowego, która zapewnia bezstopniową regulację prędkości silnika poprzez równomierną zmianę napięcia na zaciskach silnika i sterowanie prądem silnika. W ciągłym rozwoju technologii elektroenergetycznej stopniowo zastępowano ją innymi tranzystorami mocy (takimi jak GTO, MOSFET, BTR i IGBT) urządzeniami do kontroli prędkości rozdrabniacza. Z perspektywy rozwoju technologicznego, wraz z zastosowaniem nowych silników napędowych, nieuniknionym trendem stanie się transformacja sterowania prędkością w pojazdach elektrycznych na zastosowanie technologii inwerterowej prądu stałego.
W sterowaniu zmianą kierunku silnika napędowego silnik prądu stałego polega na styczniku, aby zmienić kierunek prądu twornika lub pola magnetycznego, osiągając zmianę kierunku obrotów silnika, co komplikuje obwód i zmniejsza niezawodność. Podczas korzystania z napędu z silnikiem asynchronicznym prądu przemiennego zmiana kierunku silnika wymaga jedynie zmiany kolejności faz prądu trójfazowego w polu magnetycznym, co może uprościć obwód sterowania. Ponadto zastosowanie silników prądu przemiennego i ich technologii sterowania prędkością o zmiennej częstotliwości sprawia, że ​​sterowanie odzyskiem energii hamowania pojazdów elektrycznych jest wygodniejsze, a obwód sterowania prostszy.