การออกแบบโรเตอร์แบบล็อกและการประยุกต์ใช้ระบบ PMSM สำหรับยานพาหนะไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่

คุณเคยมีช่วงเวลานั้นใน EV ของคุณเมื่อคุณยกรถขึ้นเนินสูงชัน และเพียงเสี้ยววินาทีที่พลังรู้สึกว่า... ถูกระงับหรือไม่? นั่นคือสถานะของโรเตอร์ที่ถูกล็อค ไม่ใช่ ไม่ใช่ข้อผิดพลาด แต่เป็นการเต้นรำด้านความปลอดภัยโดยเจตนาระหว่างความต้องการแรงบิดและขีดจำกัดของมอเตอร์ ในฐานะคนที่ใช้เวลาหลายปีในการปรับแต่งระบบ PMSM (มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร) ที่ PUMBAAEV ฉันได้เห็นแล้วว่า "การหยุดชั่วคราวชั่วคราว" นี้สามารถสร้างหรือทำลายสมรรถนะในโลกแห่งความเป็นจริงของยานพาหนะได้อย่างไร เรามาละทิ้งคำจำกัดความในตำราเรียนและพูดคุยเกี่ยวกับสิ่งที่สำคัญจริงๆ: การออกแบบโรเตอร์ล็อคอัจฉริยะเปลี่ยนจุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้นให้กลายเป็นจุดแข็งของ BEV ได้อย่างไร

เหตุใด Locked-Rotor จึงไม่ใช่คำสกปรกใน EV ที่ขับเคลื่อนด้วย PMSM

ไดรเวอร์ส่วนใหญ่เชื่อมโยง “โรเตอร์ที่ล็อค” เข้ากับความล้มเหลว ลองนึกถึงสว่านที่หยุดทำงานหรือพัดลมที่พัง แต่ใน EV มันเป็นสถานะจากการคำนวณ เมื่อคุณต้องการแรงบิดสูงสุด (เช่น การปีนผ่านภูเขาหรือการปล่อยตัวจากจุดหยุด) โรเตอร์ของ PMSM จะสามารถ “ล็อค” ชั่วขณะเพื่อส่งกำลังสูงสุดโดยไม่ร้อนเกินไปหรือลดอำนาจแม่เหล็ก การจับ? การออกแบบแบบดั้งเดิมมักจะเสียสละประสิทธิภาพหรือความทนทานที่นี่ ที่ PUMBAAEV เราได้เรียนรู้ว่ากุญแจไม่ได้หลีกเลี่ยงสถานการณ์โรเตอร์ที่ถูกล็อก แต่เป็นการควบคุมสถานการณ์เหล่านั้น

ร่วมงานกับเรากับลูกค้ารถตู้เชิงพาณิชย์เมื่อปีที่แล้ว พวกเขาต้องการ PMSM ที่สามารถปีนขึ้นเกรดได้ 30% โดยที่แบตเตอรี่เหลือน้อย การทดสอบในช่วงแรกแสดงให้เห็นว่าโรเตอร์มาตรฐานมีความร้อนสูงเกินภายใน 90 วินาทีหลังจากแรงบิดล็อคโรเตอร์คงที่ เราไม่เพียงแค่เพิ่มพัดลมระบายความร้อนที่ใหญ่ขึ้นเท่านั้น เราออกแบบวงจรแม่เหล็กของโรเตอร์ใหม่เพื่อลดการสูญเสียกระแสเอ็ดดี้ระหว่างการล็อค จับคู่กับสเตเตอร์แบบแบ่งส่วนเพื่อการกระจายความร้อนที่ดีขึ้น และตั้งโปรแกรมอินเวอร์เตอร์ให้เป็นแรงบิดพัลส์แทนที่จะคงให้คงที่ ผลลัพธ์? ตอนนี้รถตู้ไต่ระดับเดียวกันนั้นเป็นเวลา 5 นาทีติดต่อกัน โดยอุณหภูมิของโรเตอร์คงอยู่ที่ 20°C ต่ำกว่าเกณฑ์วิกฤต นั่นคือการออกแบบโรเตอร์ล็อคแบบชนะในโลกแห่งความเป็นจริง

PMSM Edge: เหตุใดจึงเหนือกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำในสถานการณ์ที่ล็อคโรเตอร์

มอเตอร์เหนี่ยวนำมีที่อยู่แล้ว แต่เมื่อพูดถึงประสิทธิภาพของโรเตอร์แบบล็อค PMSM ก็โดดเด่น แม่เหล็กถาวรให้แรงบิดทันที โดยไม่ต้องรอให้สนามแม่เหล็กสร้างเหมือนในการตั้งค่าการเหนี่ยวนำ แต่ลักษณะเดียวกันนั้นสร้างความท้าทาย: กระแสไฟฟ้าสูงระหว่างการล็อคอาจทำให้ขดลวดทอดหรือทำให้แม่เหล็กอ่อนลง

นี่คือจุดที่แนวทางของ PUMBAAEV แตกต่างออกไป แทนที่จะถือว่าโรเตอร์เป็นส่วนประกอบคงที่ เราจำลองพฤติกรรมของมันแทนในระหว่างคุก. วิศวกรของเราใช้การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อจำลองว่าเกรดแม่เหล็กที่แตกต่างกัน (เราชอบ NdFeB แบบเผาผนึกที่มีการบีบบังคับที่ปรับให้เหมาะสม) และวัสดุเคลือบ (เหล็กซิลิคอนขนาดบางเพื่อลดการสูญเสียแบบวน) ทำปฏิกิริยากับแรงบิดที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน โปรเจ็กต์หนึ่งเกี่ยวข้องกับลูกค้ารถสปอร์ตที่ต้องการ "ความรู้สึกออกตัวได้ในทันที" โดยไม่ทำให้เครื่องยนต์หมดประสิทธิภาพ สุดท้ายเราใช้อาร์เรย์แม่เหล็กรูปตัว V ในโรเตอร์ ซึ่งแหวกแนวแน่นอน แต่จะกระจายฟลักซ์แม่เหล็กให้เท่าๆ กันมากขึ้นระหว่างการล็อค ส่งผลให้กระแสไฟสูงสุดลดลง 18% คนขับได้รับความเร่งที่หักคอ; มอเตอร์ยังคงเย็นอยู่

นอกเหนือจากแล็บ: แอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริงที่การออกแบบโรเตอร์แบบล็อคชนะ

เป็นเรื่องง่ายที่จะมองข้ามสถานการณ์จำลอง แต่การออกแบบโรเตอร์แบบล็อคจะมีความสำคัญหากใช้งานได้บนท้องถนนเท่านั้น ต่อไปนี้เป็นสามสถานการณ์ที่ PMSM ที่มีลอจิกโรเตอร์ล็อคอัจฉริยะพิสูจน์ความคุ้มค่า:

1. การกู้คืนออฟโรด

ลูกค้าที่สร้างรถเอทีวีไฟฟ้าต้องใช้ PMSM เพื่อดึงรถออกจากบ่อโคลน ซึ่งเป็นแรงบิดของโรเตอร์ที่ล็อคไว้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 2-3 นาที เราได้เพิ่มอัลกอริธึม "การหายใจด้วยแรงบิด": อินเวอร์เตอร์จะส่งพลังงานเป็นจังหวะในการระเบิด 500 มิลลิวินาที ปล่อยให้โรเตอร์เย็นลงระหว่างรอบ เมื่อจับคู่กับแจ็คเก็ตวอเตอร์-ไกลคอลรอบๆ สเตเตอร์ ก็สามารถรับมือกับการใช้งานที่ผิดปกติในขณะที่มอเตอร์ของคู่แข่งเกิดความร้อนสูงเกินไปใน 60 วินาที

2. ทางเลือกการเบรกแบบสร้างใหม่

เคยสังเกตบ้างไหมว่า EV บางตัวลังเลเมื่อคุณเปลี่ยนจากการฟื้นฟูเป็นการเร่งความเร็ว? นั่นเป็นปัญหาการเปลี่ยนผ่านของโรเตอร์ที่ถูกล็อค ที่ PUMBAAEV เราตั้งโปรแกรม PMSM เพื่อคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ โดยใช้เซ็นเซอร์ความเร็วล้อเพื่อจ่ายพลังงานล่วงหน้าให้กับโรเตอร์ก่อนที่ความต้องการแรงบิดจะถึง กลุ่มรถตู้ส่งของที่เราร่วมงานด้วยพบว่าประสิทธิภาพวงจรการขับเคลื่อนในเมืองดีขึ้น 12% หลังจากการปรับแต่งนี้

3. ความทนทานต่อความผิดพลาด

หากเซ็นเซอร์ไม่ทำงานกลางไดรฟ์ PMSM จะต้องเข้าสู่โหมด "โรเตอร์ล็อคอย่างปลอดภัย" เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายร้ายแรง ระบบของเราใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิสำรองและลูปควบคุมสำรองที่จำกัดแรงบิดตามข้อมูลประวัติ ดังนั้นแม้ว่าเซ็นเซอร์ตัวใดตัวหนึ่งจะอยู่ มอเตอร์ก็จะควบคุมตัวเอง นี่ไม่ใช่เรื่องเชิงทฤษฎี มันช่วยต้นแบบของลูกค้าจากความล้มเหลวทั้งหมดระหว่างการทดสอบฤดูหนาวในนอร์เวย์

แนวทางของ PUMBAAEV: การออกแบบโรเตอร์แบบล็อคเข้าไปใน DNA ของ PMSM

ในฐานะผู้ผลิตที่ใช้ชีวิตและหายใจ PMSM เราได้หยุดมองว่าโรเตอร์ที่ล็อคเป็นปัญหาที่ต้องแก้ไข มันเป็นคุณสมบัติ มอเตอร์ EV รุ่นล่าสุดของเรามีการสลับ "โหมดล็อคโรเตอร์" ใน BMS ผู้ขับขี่สามารถเลือกระหว่าง "Eco" (เวลาล็อคที่จำกัด) หรือ "Sport" (แรงบิดสูงสุดที่ขยาย) ภายใต้ฝากระโปรงหน้า มอเตอร์แต่ละตัวจะมีโปรไฟล์การระบายความร้อนเฉพาะตัวที่แมประหว่างการผลิต ดังนั้นซอฟต์แวร์ควบคุมจึงปรับให้เข้ากับลักษณะเฉพาะของมัน

แนวทางเฉพาะบุคคลนี้มาจากประวัติศาสตร์ของเราเอง ย้อนกลับไปในปี 2018 เราได้สร้าง PMSM สำหรับสตาร์ทอัพสกู๊ตเตอร์ที่ล้มเหลวอย่างต่อเนื่องในเมืองบนเนินเขา ปรากฎว่าพวกเขาใช้พารามิเตอร์ล็อคโรเตอร์แบบเดียวกันสำหรับทุกสภาพอากาศ เราได้ออกแบบเฟิร์มแวร์ใหม่เพื่อปรับระยะเวลาการล็อคโดยอิงตามอุณหภูมิแวดล้อมและ SOC ของแบตเตอรี่ ซึ่งปัญหาได้รับการแก้ไขแล้ว บทเรียนนั้นติดอยู่: ไม่มี EV สองตัวที่ต้องเผชิญกับข้อเรียกร้องของโรเตอร์ที่ล็อคเหมือนกัน ดังนั้นจึงไม่ควรปรับ PMSM สองตัวให้เหมือนกัน

เส้นทางข้างหน้า: โรเตอร์แบบล็อคที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้นสำหรับ BEV รุ่นต่อไป

ด้วยแบตเตอรี่โซลิดสเตตและสถาปัตยกรรม 800V ที่กำลังจะเกิดขึ้น การออกแบบโรเตอร์แบบล็อคจะยิ่งยุ่งยากยิ่งขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหมายถึงกระแสไฟกระชากเร็วขึ้น แบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงช่วยให้มีเวลาล็อคนานขึ้น ที่ PUMBAAEV เรากำลังทดลองกับอินเวอร์เตอร์แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) เพื่อลดการสูญเสียการสลับระหว่างการล็อค และแกนโรเตอร์ที่พิมพ์แบบ 3 มิติเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพช่องระบายความร้อน เป้าหมาย? PMSM ที่ให้แรงบิดดุร้ายและรอดพ้นจากการละเมิดทางออฟโรดได้เต็มวัน

ดังนั้น ครั้งต่อไปที่คุณรู้สึกว่า “หยุด” ในการเร่งความเร็วของ EV โปรดจำไว้ว่า นั่นไม่ใช่ข้อบกพร่อง มันคือเสียงแห่งวิศวกรรมอันชาญฉลาด—การออกแบบสำหรับช่วงเวลาที่สำคัญที่สุด และหากคุณกำลังสร้างรถยนต์พลังงานไฟฟ้าที่ต้องทำมากกว่าการเดินทาง อาจถึงเวลาพูดคุยกับทีมที่ถือว่าโรเตอร์ที่ล็อคไว้ไม่ใช่ความเสี่ยง แต่เป็นโอกาส

เกี่ยวกับ PUMBAAEV

เราเป็นผู้ผลิตระบบ PMSM ที่หมกมุ่นอยู่กับการเปลี่ยนแรงบิดให้เป็นความสามารถในโลกแห่งความเป็นจริง ตั้งแต่รถตู้เพื่อการพาณิชย์ไปจนถึงแท่นขุดเจาะแบบออฟโรด มอเตอร์ของเราถูกสร้างขึ้นเพื่อรับมือกับช่วงเวลาที่วุ่นวายและคาดเดาไม่ได้ที่รถยนต์ EV ต้องเผชิญในแต่ละวัน ต้องการดูว่าปรัชญาการออกแบบโรเตอร์แบบล็อคของเราเหมาะกับโครงการของคุณอย่างไร โทรหาเราได้เลย เราจะส่งกรณีศึกษาเกี่ยวกับมอเตอร์ ATV รุ่นล่าสุดของเราที่ไต่ระดับขึ้นไป 40% โดยไม่ทำให้เหนื่อยเลย

คำสำคัญที่ถักทอโดยธรรมชาติ: PMSM, มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร, การออกแบบโรเตอร์แบบล็อค, การใช้งาน BEV, การควบคุมแรงบิด EV, PMSM tการจัดการร่างกาย PUMBAAEV