מערכת תלת-חשמלית לרכב אנרגיה חדש
(סוללה, מנוע, בקרה אלקטרונית)
1. סוללה
סוללה היא תעשייה הקשורה לכימיה, תעשייה מכנית, בקרה אלקטרונית ועוד. המפתח לסוללה טמון בליבת הסוללה. החומרים החשובים ביותר של ליבת הסוללה הם האלקטרודות החיוביות והשליליות, המפריד והאלקטרוליט. החומרים הקתודיים הידועים כוללים פוספט ליתיום ברזל, תחמוצת ליתיום קובלט, ליתיום מנגנט, טרנרי וטרנרי ניקל גבוה.
2. הנעה חשמלית
הכונן החשמלי מורכב משלושה חלקים: מנגנון הילוכים, מנוע ומהפך. כיום, מנגנוני ההילוכים של כלי רכב חשמליים בבית ומחוצה לה משתמשים כולם בהאטה במכונה אחת, כלומר, אין מצמד ואין שינוי מהירות. בעתיד, חברות שונות של רכבים חשמליים יגדילו את מורכבות מנגנון ההילוכים תוך הפחתת הביקוש למנועים וריאוסטט מנוע, כלומר, שיפור ביצועים והפחתת עלויות.
המנוע מורכב משלושה חלקים: סטטור, רוטור ומארז. נקודות המפתח של טכנולוגיית המנוע הן הסטטור והרוטור. הרוטור הוא מנוע ההנעה העיקרי של רכבי אנרגיה חדשים, והוא נוטל על עצמו את כל הפונקציות הקשורות לתנועה של רכבי אנרגיה חדשים. למנוע של רכב אנרגיה חדש יש סיבוב קדימה ואחורה. סיבוב קדימה זה להניע קדימה, וסיבוב לאחור זה לאחור.
כאשר רכב אנרגיה חדש מאיץ קדימה, למנוע יש מומנט שלילי. דיוק המומנט פירושו מהירות התאוצה של רכב האנרגיה החדש. כאשר מתרחשת שגיאה במומנט, רכב האנרגיה החדש שדורש מהמנוע להאיץ וקילומטראז' יצטרך סוללה שצורכת את אותה כמות אנרגיה כדי להשלים. עלות המצבר גדולה מזו של המנוע, כך שהיעילות והביצועים של מנוע רכב האנרגיה החדש נמצאים במינימום. זה חשוב. נכון לעכשיו, קיימות שלוש קטגוריות עיקריות של מערכות הנעה מנוע ספציפיות לרכב: מערכות הנעה של מנוע DC, מערכות הנעה סינכרוני מגנט קבוע ומערכות הנעה של מנוע אינדוקציה AC.
מנועי DC נמצאים בשימוש נרחב, אך החסרונות שלהם הם יעילות נמוכה, מסה גדולה, נפח גדול ואמינות ירודה. הדור החדש של מכוניות חשמליות הפסיק לאט לאט להשתמש במנוע הזה.
למנועי אינדוקציה יש עמידות חזקה בטמפרטורה גבוהה ויכולת הסתגלות טובה יותר לסביבה! היעילות אינה נמוכה והעלות הנמוכה ביותר.
גם טווח המהירות הוא הרחב ביותר, אך החיסרון הוא שהשליטה מעט מסובכת.
השדה המגנטי של הרוטור נוצר על ידי מגנטים קבועים, המונעים נזקים הנגרמים ממגנטיזציה.
צריכת החשמל גבוהה יותר, ולכן היעילות גבוהה יותר מאשר מנועים אחרים! הגודל והאיכות קטנים יותר, והפריסה גמישה יותר.
מהפך הוא מכשיר הממיר מתח DC למתח AC. אם המהפך של רכב חשמלי יכול לתמוך במתח גבוה יותר, זרם הטעינה של המתח המתאים יהיה גדול יותר וההספק יהיה גדול יותר. המשמעות היא שטעינה באותו זרם תגרום להספק טעינה גבוה יותר. ניתן להגדיל אותו באופן פרופורציונלי, כלומר, זמן הטעינה יתקצר. במידה ומתח התמיכה של המהפך גדל, החום שייצר המהפך יגדל בהתאם במהלך הטעינה, ולכן יש לפתור את בעיית פיזור החום של מודול ה-IGBT במהפך. זהו נושא מרכזי לשיפור יעילות הטעינה. נכון לעכשיו, טויוטה מיפן מחקר זה היה מעמיק יותר, כגון היישום של טכנולוגיית סיליקון-פחמן.
3. בקרה אלקטרונית
כהחלפת פונקציות המנוע המסורתיות (תיבת הילוכים), הביצועים של מנועים חדשים לרכבי אנרגיה ומערכות בקרה אלקטרוניות קובעים ישירות את מדדי הביצועים העיקריים כגון טיפוס, תאוצה ומהירות מרבית של כלי רכב חשמליים. יחד עם זאת, תנאי העבודה איתם מתמודדת מערכת הבקרה האלקטרונית מורכבים יחסית: היא צריכה להיות מסוגלת להתחיל ולעצור בתדירות גבוהה, להאיץ ולהאט, לדרוש מומנט גבוה במהירויות/טיפוס נמוכות, מומנט נמוך במהירויות גבוהות, וכן טווח שידור גדול; כלי רכב היברידיים צריכים גם להתמודד עם פונקציות מיוחדות כמו התנעת מנוע, ייצור כוח מנוע ומשוב אנרגית בלימה.
מבחינת בקרה אלקטרונית, עבור יצרני OEM רגילים, כל מה שיש להם באמת שליטה עליו הוא בקר הרכב. בקר הרכב לרכבי אנרגיה חדשים אינו שונה מאוד מזה של כלי רכב מסורתיים, והבשלות שלו גבוהה יחסית.
בנוסף, צריכת האנרגיה של המנוע קובעת ישירות את טווח השיוט עם קיבולת סוללה קבועה. לכן, למערכות הנעה של רכב חשמלי יש דרישות מיוחדות מבחינת דרישות עומס, ביצועים טכניים וסביבת עבודה:
1. מנוע ההנעה חייב להיות בעל צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, להשיג קל משקל ובעלות נמוכה, להתאים את עצמו למרחב הפנימי המוגבל של הרכב, וחייב להיות בעל יכולת משוב אנרגטי להפחתת צריכת האנרגיה של הרכב כולו;
2. למנוע ההנעה יש גם ויסות מהיר ורחבה וגם מהירות נמוכה ומומנט גבוה כדי לספק מהירות התנעה גבוהה, ביצועי טיפוס וביצועי האצה במהירות גבוהה;
3. מערכת הבקרה האלקטרונית חייבת להיות בעלת דיוק בקרה גבוה, קצב תגובה דינמי גבוה, ובמקביל לספק בטיחות ואמינות גבוהות.
כחלק חשוב בשרשרת תעשיית רכב האנרגיה החדשה, הטכנולוגיה של מערכת הבקרה האלקטרונית המנועית ורמת הייצור משפיעות ישירות על הביצועים והעלות של הרכב.