Тяговые системы электромобилей (окончание)

<<<-Тяговые системы электромобилей (начало)

Тем не менее ряд бесспорных преимуществ электродвигателей переменного тока побуждает вести интенсивные исследовательские работы по созданию тяговых систем электромобилей с такими двигателями. Из них наибольшее внимание уделяется асинхронному двигателю, к преимуществам которого относятся:

простота и технологичность конструкции, что определяет низкую начальную стоимость;

принципиальная возможность выполнения, обеспечивающего высокую частоту вращения, что позволяет заметно улучшить массогабаритные характеристики;

высокий собственный КПД в силу отсутствия ряда составляющих потерь в коллекторно-щеточном узле, добавочных полюсах, а также меньших потерь на возбуждение;

принципиально высокая надежность и малые затраты на уход.

Другие типы электродвигателей переменного тока (синхронные, индукторные и т. п.), во многих отношениях уступающие асинхронному, тем не менее продолжают изучаться применительно к тяговым системам в целях упрощения решения основной проблемы использования двигателей переменного тока, а именно проблемы силового преобразователя частоты. Дело в том, что при первичном источнике энергии постоянного тока применение любого электродвигателя переменного тока вызывает необходимость в соответствующем силовом преобразователе постоянного тока в переменный (преобразователе частоты или коммутаторе тока). Сложность, недостаточная надежность, низкие массогабаритные показатели и высокая начальная стоимость таких преобразователей существенно ухудшают в настоящее время конкурентоспособность тяговых систем переменного тока.

Из большого числа работ по изучению конкурентоспособности различных вариантов тягового электропривода наиболее интересным вариантом является сравнение показателей электродвигателей (табл. 3.2) и силовых преобразователей (табл. 3.3), выполненное сотрудниками фирмы «Дженерал электрик» применительно к перспективному легковому электромобилю ETV-1 . Расчеты выполнялись для движения по стандартному циклу

Таблица 3.2

Сравнительные характеристики электродвигателей

Таблица 3.3

Характеристики силовых преобразователей

SAE / 227, a который вместе с другими стандартными циклами описан далее.

Соотношения, следующие из данных табл. 3.2 и 3.3, в основном справедливы и для отечественных условий. Можно лишь отметить заниженную оценку стоимости синхронных двигателей в табл. 3.2. Более справедливые данные по относительной стоимости для отечественных условий приведены в графе примечания табл. 3.2.

Данные сравнения вариантов до настоящего времени определяют выводы в пользу тягового электропривода постоянного тока. В частности, этот вариант был принят и для электромобиля ETV-1, создаваемого объединением фирм «Дженерал электрик-Крайслер».

Значительный опыт создания электромобилей, накопленный к настоящему времени, позволяет сформулировать основные требования к тяговой системе электромобиля и его электроприводу в частности. Эти требования целесообразно разделить на четыре группы: функциональные, конструктивные, эксплуатационные и экономические. Ниже приводятся требования, часть из которых является требованиями к электромобилю в целом, но, кроме того, есть ряд требований, которые определяются использованием специфических свойств электропривода; последние по существу расширяют полезные потребительские качества электромобиля как транспортного средства. Все эти требования рассматриваются применительно к городским грузовым и легковым электромобилям, полная масса которых находится в пределах 3 т.

Функциональные требования:

*пределы плавного изменения скорости движения от 3 до 70 км/ч;

*стабильность автоматического поддержания установленной водителем скорости от 20 до 60 км/ч не ниже 10 %, это позволяет энергетически выгодно двигаться в колонне или *потоке городского движения;

*плавное управление тяговым моментом при трогании и разгоне;

*плавное управление тормозным моментом при скорости выше 15—20 км/ч и его *автоматическая стабилизация в любом тормозном режиме;

*автоматическое ограничение максимального момента и мощности на заданном уровне;

*ограничение зарядного тока батареи при рекуперативном торможении на максимально допустимом для данного состояния батареи уровне;

*максимальное использование возможностей рекуперации энергии при торможении или движении под уклон;

*возможность движения в режиме выбега (наката) с плавным переходом в режимы тяги или электрического торможения;

*реверсирование только после остановки электромобиля.

Конструктивные требования:

*масса тягового электропривода не должна превышать 5— 6 % от полной массы электромобиля;

*узлы и агрегаты тягового электропривода должны выполняться в виде конструктивно законченных модулей, легко заменяемых в условиях эксплуатации;

*агрегаты тягового электропривода должны иметь защиту от проникновения посторонних тел и воды, соответствующую месту их установки;

*должна быть предусмотрена защита от попадания потенциала на кузов электромобиля, защита электрических цепей от недопустимых перегрузок и коротких замыканий, а при движении электромобиля — от нарушений и сбоев при кратковременных перерывах в питании;

*должна быть предусмотрена защита от недопустимых последствий ошибочных действий водителя, например типа блокировки при нарушении предписанной последовательности операций управления.

Эксплуатационные требования:

*работоспособность тягового электропривода должна обеспечиваться при температуре окружающей среды в пределах от —40 °С до +40 °С;

*бортовая система диагностики должна информировать водителя о месте и общем характере неисправности в тяговой системе в целях прежде всего распознавания следующих возможных ситуаций: отказа в тяговой системе; разряда тяговой батареи и его последствий; частичного нарушения работоспособности; последствий неправильных действий водителя;

*восстановление тягового электрооборудования должно заключаться в основном в замене неисправных узлов и агрегатов;

*периодичность основного технического обслуживания тягового электропривода: в объеме ТО-1 — через 1000—1500 км пробега, в объеме ТО-2 — через 10—15 тыс. км.

Экономические требования:

*начальная стоимость тягового электропривода не должна превышать 15—20 % стоимости электромобиля в целом;

*трудоемкость технического обслуживания тягового электропривода не должна превышать 30—40 % от общей трудоемкости технического обслуживания электромобиля в целом.

=> Электродвигатель последовательного возбуждения