Въведение в системите за задвижване на електрически превозни

Въведение в системите за задвижване на електрически превозни средства е въвеждащ курс, който предоставя практическо обучение по теория и проектиране на системи за задвижване на електрически превозни средства, захранвани с батерии. Темите включват обосновката за електрическите превозни средства, безопасността, технологиите за батерии, основното тестване на батерията, видовете електрически машини (двигатели), работа на електрическата машина, управление на захранването, инвертори на мощност, преобразуватели DC в DC и аксесоарни системи. Този курс също така обхваща потенциални бъдещи технологии в системите за задвижване на електрически превозни средства.

 

Обяснение на работата на планетарния комплект

Идентифицирайте основните компоненти на комплект планетарни зъбни колела и обяснете неговата работа, отнесено към интерфейса на хибридното задвижване.

Електрическите превозни средства с удължен обхват (EREV), хибридните електрически превозни средства (HEV) и хибридните електрически превозни средства с прикачване (PHEV) понякога се захранват от електрически двигател, понякога се захранват от двигател с вътрешно горене (ICE), а понякога се захранват и от двете, като тези източници на енергия работят в унисон. Важно е да се разбере как специално проектираната трансмисия контролира потока на мощност от множество източници, за да задвижи тяговите колела и да задвижи превозното средство.

Много EREV, HEV и PHEV споделят сходни конструктивни характеристики и стратегии за управление за взаимодействие между двата източника на енергия. Този урок ще се фокусира върху стратегията на Toyota; след като разберете системата на Toyota, можете лесно да прехвърлите знанията си към системите на други производители. За да завършите този урок, ще ви трябват предишни познания за конвенционалната работа на автомобилната задвижваща система, и концепции, включително: поток на мощност, умножение на въртящия момент, предавателни числа и др.

Комплект планетарни съоръжения

Нека започнем с общо разбиране на комплектите планетарни предавки.

Фигура 1. Комплект планетарни зъбни колела (розово) / Planet Gears (синьо) / Sun Gear (жълто) / Planet Carrier (зелено)

Простият комплект планетарна предавка има три основни компонента:

• Зъбно колело (известно също като пръстеновидно зъбно колело или вътрешно зъбно колело)
• Слънчево колело
• Планетни зъбни колела с носач на планетите

Комплектът планетарна предавка е много гъвкав. Използва се за осигуряване на множество реакции в трансмисията, като например:

• Множество обратни съотношения
• Множество предавателни съотношения
• Съотношение на множество – овърдрайв
• Директно задвижване
• Неутрално съотношение
• 
• Фигура 2. Комплект планетарна предавка в хибридно захранващо устройство (PSD) на ToyotaPSD използва прост комплект планетарни зъбни колела и осигурява постоянно променящо се предавателно отношение към тяговите колела:
  • Увеличен въртящ момент за ускорение
  • Повишена скорост
  • Обратна скорост

  PSD трябва да контролира захранването от 3 източника:

  • Моторен генератор #1 (MG1), понякога известен като генератор
  • Моторен генератор #2 (MG2), понякога известен като моторен или тягов двигател
  • Двигател с вътрешно горене (ICE), понякога известен като двигател

  PSD има едно зъбно колело. Мощността на въртене, произведена от MG2, се прехвърля директно към зъбното колело. Зъбното колело е прикрепено директно към крайното задвижване (диференциал) и след това към тяговите колела.

  PSD има една слънчева предавка. Мощността на въртене, произведена от MG1, се прехвърля директно към слънчевата предавка.

  PSD има един комплект планетарни предавки и носач. Мощността на въртене, произведена от ICE, се прехвърля директно към планетарните зъбни колела и носача.

  Скоростта и въртящият момент, осигурени от всеки двигател/генератор, се управляват електронно, за да осигурят плавен, безпроблемен преход между източниците на енергия.

  MG1 се използва като стартер за ICE.

   

  Диференциране на задвижващи системи в серийни, паралелни и последователно – паралелни електрически превозни средства

  Класифицирайте потока на мощността на хибридните електрически превозни средства.

  В този урок ще се научите да различавате задвижващите системи в серийни, паралелни и последователно-паралелни електрически превозни средства. Припомнете си, че хибридното превозно средство е превозно средство, което се захранва от поне два различни източника, обикновено- бензин и електричество. Този урок предполага, че разбирате потока на мощността на автомобил с двигател с вътрешно горене (ICE).

  След като прегледахте компонентите на HEV и функцията на задвижвани ICE превозни средства, нека да преминем към разграничаване между серийни, паралелни и серийно-паралелни електрически превозни средства. ICE в тези превозни средства играе по-малко важна роля, отколкото в конвенционалните превозни средства.

  Поток на мощност на хибридно електрическо превозно средство от серия

  Серийните хибридни електрически превозни средства са известни като електрически превозни средства с удължен обхват (EREV) или електрически превозни средства с удължен обхват (REEV). Двигателят и електродвигателят в тези превозни средства са подредени в серия. В тази конфигурация само един източник на енергия може да задвижва колелата: електрическият двигател. Двигателят никога не захранва директно превозното средство, а вместо това задвижва електрически генератор. Генераторът преобразува механичната енергия в електрическа енергия и е свързан с електрониката, която изпраща това електричество или към батериите, или към двигателя. Електрическият двигател осигурява мощност на трансмисията/диференциала, свързан с колелата, което осигурява задвижването. Забележете на фигура 1, сериен хибриден електрически задвижващ механизъм, че двигателят е единственият източник на енергия, свързан към колелата през вала.

  

• Фигура 1. Серийно хибридно превозно средствоПаралелен поток на хибридно електрическо превозно средствоПри паралелните хибридни електрически превозни средства двигателят и електрическият мотор са конфигурирани паралелно и могат да задвижват колелата на превозното средство. Редукторът може да получава задвижваща мощност от двигателя през трансмисията, или от двигателя/генератора, или както от двигателя, така и от двигателя/генератора. Тази характеристика отличава паралелния хибрид от серията EREV/REEV. Добавянето на компютърни контроли и трансмисия позволява на тези компоненти да работят заедно. Въпреки това, когато изискванията за мощност са ниски, паралелните хибриди използват електрическия двигател като генератор за допълнително презареждане, подобно на алтернатора в конвенционалните автомобили. Проучване на фигура 2. Тя илюстрира паралелно хибридно задвижване на превозното средство и потока на мощност през него. Неговите компоненти включват батерия, инвертор, двигател/генератор, редуктор, трансмисия, бензинов двигател и задвижващи колела. Електрическата енергия от батерията през инвертора захранва двигателя/генератора; механична или задвижваща мощност от двигателя към редуктора задвижва колелата. От страната на двигателя механичната мощност на двигателя чрез трансмисията захранва редукторната предавка, която задвижва колелата.

  Фигура 2. Паралелен поток на мощност на хибридно превозно средство

  Серийно-паралелен хибриден поток на мощността

  Последната хибридна конфигурация, която ще изучавате в този урок, е серийно-паралелният хибрид. Този хибрид обединява характеристиките на задвижването на паралелните и серийните хибриди, използвайки устройство за разделяне на мощността. С тази комбинирана конфигурация двигателят може да задвижва колелата директно или да бъде изключен от колелата, така че моторът да захранва колелата. В тази конфигурация двигателят има възможност да работи по-ефективно по-често. Серийно-паралелното превозно средство работи паралелно при по-високи скорости и работи последователно при по-ниски скорости. Тази конфигурация, макар и по-ефективна, е по-скъпа от паралелния хибрид, тъй като се нуждае от по-голям пакет батерии, генератор и повече изчислителна електроника за управление на двойната система.

  Фигура 3 показва серийно-паралелното хибридно задвижване на превозното средство. Със същите компоненти като паралелния хибрид, с изключение на двигателя и генератора, са отделни части и добавянето на устройството за разделяне на мощността.

  Фигура 3. Серийно-паралелен хибрид