Bài báo cáo ô tô điện và 4 Electric Vehicles (Xe điện) 4 1 Cấu hình xe điện 4 2 Hiệu suất xe điện 4 2 1 Đặc điểm động cơ kéo 4 2 2 Nỗ lực kéo và yêu cầu truyền tải 4 2 3 Hiệu suất xe 4 3 Lực kéo khi l[.]
Bài báo cáo ô tô điện Electric Vehicles (Xe điện) 4.1 Cấu hình xe điện 4.2 Hiệu suất xe điện 4.2.1 Đặc điểm động kéo 4.2.2 Nỗ lực kéo yêu cầu truyền tải 4.2.3 Hiệu suất xe 4.3 Lực kéo lái xe bình thường 4.4 Tiêu thụ lượng Người giới thiệu Xe điện (EV) sử dụng động điện để tạo lực kéo pin hóa học, pin nhiên liệu, siêu tụ điện, / bánh đà cho động tương ứng nguồn lượng Xe điện có nhiều lợi so với xe động đốt thông thường (ICEV), chẳng hạn khơng có khí thải, hiệu cao, độc lập với xăng dầu, yên tĩnh hoạt động trơn tru Các nguyên tắc hoạt động EVs ICEV tương tự nhau, mô tả chương Tuy nhiên, có só khác biệt ICEV EV, chẳng hạn việc sử dụng bình xăng so với pin, ICE so với động điện yêu cầu truyền dẫn khác Cái chương tập trung vào phương pháp thiết kế hệ thống truyền lực nghiên cứu thành phần bao gồm động kéo kho lượng 4.1 Cấu hình xe điện Trước đây, EV chủ yếu chuyển đổi từ ICEV cách thay đổi động đốt bình xăng động điện ổ đĩa pin vãn lại tất phận khác, hình minh họa 4.1 Những nhược điểm trọng lượng nặng, tính linh hoạt thấp suy giảm hiệu suất khiến việc sử dụng loại EV khơng cịn Truyền động động điện Nguồn lượng điện Truyền động học electric motor drive : truyền động động điện mechanical transmission: truyền động học electric energy source: nguồn lượng điện Hình 4.1 Tàu điện xe điện Electric propulsion subsystem: hệ thống phụ đẩy điện Brake phanh; Accelerator máy gia tốc; Vehicle controller: điều khiển phương tiện Electronic power converter: chuyển đổi lượng điện tử Electric motor : động điện Mechanical transmission : truyền động điện Wheel : bánh xe Energy management unit: phận quản lý lượng Energy source: nguồn lượng Auxiliary power supply: nguồn điện phụ trợ Power steering unit: trợ lực lái Steering wheel: vô lăng Energy refueling unit: đơn vị tiếp nhiên liệu lượng Hotel climate control unit: đơn vị kiểm sốt khí hậu khách sạn Energy source subsystem: hệ thống nguồn lượng Auxiliary subsystem : hệ thống phụ trợ Mechanical link: liên kết khí Electric link : liên kết điện Control link: liên kết điều khiển Hình 4.2 Minh họa khái niệm cấu hình EV chung Thay vào đó, EV đại chế tạo dựa thân khung nguyên thiết kế Điều đáp ứng yêu cầu cấu trúc cho EVs làm cho sử dụng linh hoạt cao động điện Một hệ truyền động điện đại minh họa khái niệm Hình 4.2 Tàu truyền động bao gồm ba hệ thống chính: lực đẩy động điện, nguồn lượng phụ trợ Hệ thống đẩy điện bao gồm điều khiển xe, chuyển đổi điện công suất, động điện, khí hộp số bánh dẫn động Hệ thống nguồn lượng bao gồm nguồn lượng, đơn vị quản lý lượng đơn vị tiếp nhiên liệu lượng Hệ thống phụ trợ bao gồm phận lái trợ lực, phận kiểm sốt khí hậu khách sạn phận cung cấp phụ trợ Dựa đầu vào điều khiển từ bàn đạp ga phanh, điều khiển phương tiện cung cấp tín hiệu điều thích hợp cho nguồn điện tử chuyển đổi, có chức điều chỉnh lượng điện động nguồn lượng Dịng điện chạy ngược q trình phanh tái tạo EV lượng tái tạo phục hồi cho nguồn lượng, miễn nguồn lượng tiếp nhận Hầu hết loại pin EV như siêu tụ điện bánh đà dễ dàng có khả chấp nhận lượng tái sinh Đơn vị quản lý lượng hợp tác với điều khiển phương tiện để điều khiển phanh tái tạo thu hồi lượng Nó hoạt động với phận tiếp nhiên liệu lượng để điều khiển phận tiêp nhận nhiên liệu lượng để điều khiển phận tiếp nhiên liệu giám sát khả sử dụng nguồn lượng Nguồn điện phụ trợ cung cấp nguyên liệu phụ trợ cung cấp lượng cần thiết mức điện khác cho tất mức điện áp khác cho tất phụ kiện EV, đặc biệt điều khiển khí hậu khách sạn trợ lực lái Có nhiều cấu hình EV biến thể đặc tính đẩy điện nguồn lượng, Hình 4.3.1 (a) Hình 4.3 (a) cho thấy cấu hình phương án thứ nhất, mà động đẩy điện thay động điện IC hệ thống truyền động xe thơng thường Nó bao gồm động điện, ly hợp, hợp số, vi sai Bộ ly hợp hợp số thay hộp số tự động Bộ ly hợp sử dụng để kết nối ngắt kết nối sức mạnh động điện từ bánh xe dẫn động Các hộp số cung cấp tỷ số truyền để sửa đổi cấu hình tốc độ-cơng suất ( mô-men xoắn) để phù hợp với yêu cầu tải trọng ( tham khảo Chương 2) Bộ vi sai cấu khí (thường bánh hành tinh), giúp bánh xe hai bên chuyển động tốc độ khác xe chạy đường cong (b) Với động điện có cơng suất khơng đổi dải tốc độ dài ( tham khảo chương 2), hộp số cố định thay hộp số nhiều tốc độ giảm nhu cầu sử dụng ly hợp Cấu hình khơng giảm kích thước trọng lượng hộp số khí mà cịn đơn giản hóa việc điều khiển hệ truyền động khơng cần sang số (c) Tương tự truyền động (b), động điện, bánh cố định, vi sai có thể tích hợp thêm vào cụm hai trục hướng vào hai bánh dẫn động Toàn hệ thống truyền động đơn giản hóa thu gọn (d) Trong Hình 4.3(d), vi sai khí thay cách sử dụng hai động kéo Mỗi người số họ lái bánh xe bên hoạt động tốc độ khác xe chạy dọc theo đường cong (e) Để đơn giản hoá hệ thống truyền động, động kéo đặc bên bánh xe Sự xếp gọi sử xếp ổ bánh xe Một bánh hành tinh mỏng sử dụng để giảm tốc độ động tăng mô-men xoắn động Bộ bánh hành tinh mỏng mang lại lợi tỷ lệ giảm tốc độ cao xếp thẳng hàng trục đầu vào đầu (f) Bằng cách loại bỏ hoàn toàn bánh khí điện động bánh lái, cánh quạt động điện tốc độ thấp động dẫn động bánh xe kết nối trực tiếp với bánh dẫn động Điều khiển tốc độ động điện tương đương với kiểm sốt tốc độ bánh xe tốc độ xe Tuy nhiên, xếp đòi hỏi động điện phải có thêm mơ-men xoắn cao để khởi động tăng tốc xe 4.2 Hiệu suất xe điện Hiệu suất lái xe cảu xe thường đánh giá thời gian tăng tốc nó, tốc độ tối đa, độ dốc Trong thiết kế hệ thống truyền động EV, động phù hợp định mức công suất thông số truyền tải nhắc để đáp ứng đặc tính kỹ thuật hiệu suất Thiết ké tất thông số phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính tốc độ cơng suất ( mơ-men xoắn) lực kéo động cơ, đề cập Chương 2, thảo luận chương 4.2.1 Đặc tính động kéo Truyền động động điện biến tốc độ thường có đặc tính thể Hình 4.4 Tại vùng tốc độ thấp ( thấp tốc độ đánh dấu Hình 4.4), động có mơ men khơng đổi Trong khu vực tốc độ cao (cao hơn tốc độ sở), động có cơng suất khơng thay đổi Đặc điểm thường biểu thị tỷ lệ tốc độ x, định nghĩa tỷ lệ tối đa tốc độ tốc độ sở Trong hoạt động tốc độ thấp, điện áp cung cấp cho động tăng với gia tăng tốc độ thông qua chuyển đổi điện tử từ thông giữ không đổi Tại điểm tốc độ gốc, điện áp động giữ không đổi từ thông yếu đi, giảm theo đường cong tăng tốc độ Do đó, mơ-men xoắn cung giảm theo đường cong tốc độ tăng.3,4,5 Hình 4.5 cho thấy cấu hình mơ-men xoắn-tốc độ động 60 KW với tỷ lệ tốc độ x (x2, 6) Rõ ràng với miền lượng không đổi dài, mơ-men xoắn cực đại động tăng lên đáng kể, hiệu suất tăng tốc khả vượt dốc xe cải thiện đường truyền đơn giản hóa Tuy nhiên, loại động vốn có đặc điểm riêng Power: sức mạnh Torque: mô-men xoắn Base speed: tốc độ sở Motor power (kw):tốc độ xe gắn máy Motor speed (rpm): công suất động Motor torque (Nm): mơ-men xoắn động Hình 4.4 Đặc điểm động điện biến tốc độ điển hình Motor torque: mô-men xoắn động Motor speed: tốc độ xe gắn máy Hình 4.5 Đặc tính tốc độmơ-men xoắn động điện 60 KW với x = 2, tỷ lệ tốc độ tối đa giới hạn Ví dụ, động nam châm vĩnh cửu có x (6 động cảm ứng khoảng x=4 4.2.2 Lực kéo yêu cầu truyền dẫn Lực kéo phát triển động kéo bánh xe điều khiển tốc độ xe biểu thị Tm Nm cơng suất mơ-men xoắn động tốc độ tính vịng/phút, tương ứng, ig tỷ số truyền hộp số, i0 bánh tỷ lệ ổ đĩa cuối cùng, ηt hiệu toàn đường truyền động từ động đến bánh bị dẫn, rd bán kính bánh dẫn động Việc sử dụng hộp số nhiều bánh hay bánh phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính tốc độ-mơ-men xoắn động Nghĩa là, công suất động định mức định, động có vùng cơng suất dài không đổi, hộp số bánh đủ cho lực kéo cao tốc độ thấp Mặt khác, phải sử dụng nhiều hộp số bánh (hơn hai bánh răng) Hình 4.6 hiển thị nỗ lực kéo x=2 hộp số ba bánh Bánh bao gồm vùng tốc độ a-b-c, bánh thứ hai bao gồm d-e-f, bánh thứ ba bao gồm g-f-h Hình 4.7 biểu diễn lực kéo với động kéo x=6 hộp số hai bánh Bánh bao phủ vùng tốc độ a-b-c, bánh thứ hai d-e-f Hình 4.8 cho thấy lực kéo với động kéo x=6 hộp số bánh Ba thiết kế có lực kéo giống so với cấu hình tốc độ xe Vì vậy, phương tiện có hiệu suất tăng tốc vượt dốc 4.2.3 Hiệu suất xe Hiệu suất xe bao gồm tốc độ hành trình tối đa, khả leo dốc tăng tốc Tốc độ tối đa xe dễ dàng tìm thấy giao điểm đường cong lực kéo với đường kháng lực (lực cản lăn cộng với lực cản khơng khí động học), lực kéo so với phương tiện giản đồ tốc độ thể Hình 4.6-4.8 Cần lưu ý giao điểm không tồn số thiết kế, thường sử dụng lớn động kéo tỷ số truyền lớn Trong trường hợp này, tốc độ tối đa xe xác định tốc độ tối đa động kéo Hình 4.6 Lực kéo so với tốc độ xe với động kéo x=2 hộp số ba bánh Hình 4.7 Lực kéo so với tốc độ xe với động kéo x=4 hộp số hai bánh Hình 4.8 Lực kéo so với tốc độ xe với động kéo x=6 hợp số bánh Nm max vịng tua máy tối đa cho phép động kéo ig tỷ số truyền tối thiểu hộp số (bánh cao nhất) Khả leo dốc xác định lực kéo rịng xe, Ft-net (Ft-net=Ft-Fr-Fw), hình 4.6-4.8 Ở mức trung bình cao tốc độ, khả leo dốc nhỏ khả vượt dốc tốc độ thấp Các bậc tối đa mà xe vượt qua tốc độ cho tính Ft lực kéo bánh xe bị dẫn, Fr lực cản lăn lốp, Fw lực cản khơng khí động học Tuy nhiên, tốc độ thấp, khả vượt cấp lớn nhiều Tính tốn dựa hình (4.4) gây ý nghĩa lỗi; thay vào , phương trình (4.5) nên sử dụng: d = (Ft-Fw)/Mvg, gọi hệ số hiệu suất xe (tham khảo chương 2), fr hệ số cản lăn lốp Hiệu suất tăng tốc xe đánh giá thời gian sử dụng để tăng tốc độ thấp V1 (thường 0) lên tốc độ cao (100 km/h xe khách Đối với xe du lịch, hiệu suất tăng tốc quan trọng tốc độ bay tối đa khả leo dốc , u cầu tăng tốc, khơng phải tốc độ hành trình tối đa khả leo dốc, điều định xếp hạng cơng suất ổ đĩa động Đề cập đến (2.58) Hình 2.36-2.38, thời gian tăng tốc cho EV dược biểu thị Vb Vf tốc độ xe thể hình 4.6-4.8 tốc độ tăng tốc cuối cùng, tương ứng Pt lực kéo hướng bánh xe truyền từ động kéo tướng ứng với bệ xe tốc độ Số hạng vế phải (4.6) tương ứng với vùng tốc độ thấp tốc độ sở xe; thuật ngữ thứ hai tương ứng với vùng tốc độ thấp tốc độ sở xe Rất khó để có nghiệm phân tích từ phương trình (4.6) Để đánh giá ban đầu thời gian tăng tốc so với công suất kéo, ta bỏ qua lực cản lăn lực cản khí động học thu hệ số khối lượng phương tiện, δ, số Lực kéo, Pt ,có thể sau thể Để xác định định mức công suất kéo cách xác, cơng suất tiêu thụ khăc phục lực cản lăn lực cản động nên xem xét Cơng suất kéo trung bình q trình tăng tốc biểu thị Tham khảo hình 2.28 hình 2.29, tốc độ xe V biểu thị sử dụng thời gian t, Thay (4.10) vào (4.9) lấy tích phân, người ta thu