มอเตอร์ใดที่ใช้ในรถโดยสารไฟฟ้า? การวิเคราะห์เชิงลึกของเทคโนโลยีกระแสหลักและแนวโน้มที่ล้ำสมัย

ในช่วงการเปลี่ยนแปลงทั่วโลกไปสู่การขนส่งสาธารณะในเมืองที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ องค์ประกอบหลักที่กำหนดประสิทธิภาพของรถโดยสารไฟฟ้า ซึ่งก็คือมอเตอร์ขับเคลื่อน ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของยานพาหนะ ระยะการเดินทาง และความน่าเชื่อถือ ปัจจุบัน โซลูชันทางอุตสาหกรรมกำลังแข่งขันกันในเรื่องประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การบูรณาการที่มากขึ้น และการควบคุมที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น ระบบขับเคลื่อนขั้นสูง เช่น ซีรีส์มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) ที่มีพิกัดกำลังตั้งแต่ 60kW ถึง 350kW กำลังตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของยานพาหนะต่างๆ ตั้งแต่รถตู้ขนาดเล็กไปจนถึงรถโดยสารสำหรับงานหนักผ่านการออกแบบที่บูรณาการในระดับสูง​​ บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยีมอเตอร์กระแสหลัก ความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญ และแนวโน้มในอนาคตที่รวมเอาโซลูชันที่ล้ำสมัยในภาคส่วนรถโดยสารไฟฟ้า

ฉัน. การเปรียบเทียบที่ครอบคลุมและการวิเคราะห์เชิงลึกของเทคโนโลยีมอเตอร์กระแสหลัก

1. มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM): ตัวเลือกหลักสำหรับรถบัสประสิทธิภาพสูง

มอเตอร์ PMSM ได้กลายเป็นกระแสหลักสำหรับรถโดยสารไฟฟ้าระดับกลางถึงระดับสูง เนื่องจากมีความหนาแน่นและประสิทธิภาพด้านพลังงานที่โดดเด่น แกนทางเทคนิคของพวกเขาอยู่ที่การใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรหายากของโลกประสิทธิภาพสูง (เช่น แม่เหล็กนีโอไดเมียม) เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กของโรเตอร์

คุณสมบัติทางเทคนิคขั้นสูงในปัจจุบันได้แก่:​

• ความหนาแน่นของกำลังสูงและโครงสร้างที่กะทัดรัด:​ด้วยการออกแบบวงจรแม่เหล็กที่ได้รับการปรับปรุงประสิทธิภาพ มอเตอร์รุ่นใหม่จึงสามารถเพิ่มกำลังได้อย่างมากในขณะที่ยังคงรักษาโครงสร้างที่กะทัดรัดไว้ ตัวอย่างเช่น รุ่น PMSM ขั้นสูงบางรุ่นใช้โรเตอร์แม่เหล็กถาวร (IPM) ภายในและการออกแบบช่องสเตเตอร์ที่ได้รับการปรับปรุง ทำให้ได้รับความหนาแน่นของแรงบิดสูงและช่วงความเร็วคงที่ที่กว้างช่วยให้สามารถจัดวางชุดขับเคลื่อนกำลังสูงภายในพื้นที่แชสซีที่จำกัด

• การควบคุมที่มีประสิทธิภาพเต็มรูปแบบและตัวควบคุมขั้นสูง:​ด้วยอัลกอริธึมการควบคุมเชิงสนาม (FOC) ขั้นสูง มอเตอร์จะรักษาประสิทธิภาพสูงในช่วงความเร็วที่กว้าง หน่วยควบคุมมอเตอร์ขั้นสูง (MCU) ที่เข้าคู่กันมักจะใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยน้ำสองด้าน และสนับสนุนกลยุทธ์การปรับ SVPWM เพื่อให้มั่นใจว่าเอาต์พุตกำลังสูงมีความเสถียร และความเพี้ยนฮาร์มอนิกต่ำภายใต้สภาวะการทำงานที่มีความถี่สูง​

•  

• การบูรณาการและการลดน้ำหนัก:​การออกแบบมอเตอร์ ตัวควบคุม และกระปุกเกียร์ที่ผสมผสานกันอย่างลงตัวกลายเป็นเทรนด์ เพลาขับ e-drive "มัลติอินวัน" นี้ไม่เพียงแต่ลดส่วนประกอบในการเชื่อมต่อ แต่ยังลดน้ำหนักของระบบอีกด้วย โซลูชันครบวงจรชั้นนำในอุตสาหกรรมเกี่ยวข้องกับการออกแบบมอเตอร์ กระปุกเกียร์ และตัวควบคุมแบบองค์รวม ซึ่งช่วยลดจำนวนชิ้นส่วน ปริมาตร และน้ำหนักได้อย่างมีประสิทธิภาพ​

2. E-Axles ในตัว: เส้นทางแห่งนวัตกรรมสำหรับการขับเคลื่อนแบบรวมศูนย์

​เพลาขับกลาง E-Axle​ เป็นอีกหนึ่งเส้นทางเทคโนโลยีที่สำคัญ โดยผสานรวมมอเตอร์ กระปุกเกียร์ และเฟืองท้ายเข้ากับระบบส่งกำลังขนาดกะทัดรัด

ข้อได้เปรียบหลักและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีสะท้อนให้เห็นใน:​

• การบูรณาการในระดับสูงและบรรจุภัณฑ์ที่สะดวก: E-Axles ที่ออกแบบมาสำหรับรถโดยสารและรถบรรทุกมีการบูรณาการในระดับสูง ทำให้มีพื้นที่ว่างมากขึ้นสำหรับโครงร่างแชสซี ช่วยอำนวยความสะดวกในการวางชุดแบตเตอรี่และระบบอื่นๆ​

•  

• ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยม:การใช้การออกแบบเกียร์ที่ได้รับการปรับปรุงและระบบหล่อลื่นที่มีประสิทธิภาพส่งผลให้ประสิทธิภาพการส่งผ่านสูง การทดสอบแบบตั้งโต๊ะและบนถนนอย่างเข้มงวดช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือและความทนทานของผลิตภัณฑ์​.​ แนวทางนี้จะทำให้ประสิทธิภาพสูงของไดรฟ์ส่วนกลางแบบเดิมสมดุลกับความยืดหยุ่นของบรรจุภัณฑ์

ครั้งที่สอง ความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญและโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมสำหรับมอเตอร์บัสไฟฟ้า

1. การดำเนินการขั้นสูงสุดของการจัดการระบายความร้อน: จากการทำความเย็นขั้นพื้นฐานไปจนถึงการควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ

การทำงานของมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพและเสถียรต้องอาศัยการจัดการระบายความร้อนที่ดีเยี่ยมเป็นอย่างมาก โซลูชันที่ล้ำสมัยได้พัฒนาไปสู่ความซับซ้อน ​ระบบระบายความร้อนร่วมแบบหลายเส้นทาง-

• สเตเตอร์ที่คดเคี้ยวระบายความร้อนด้วยน้ำมันโดยตรง:​น้ำมันหล่อเย็นจะไหลโดยตรงภายในช่องภายในขดลวดกิ๊บ ทำให้มีประสิทธิภาพในการขจัดความร้อนที่สูงมาก ระบบการจัดการระบายความร้อนขั้นสูงใช้กลยุทธ์ในการตรวจสอบอุณหภูมิอย่างอิสระในจุดสำคัญต่างๆ ภายในมอเตอร์เพื่อให้มั่นใจว่าระบบจะทำงานภายในหน้าต่างอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดเสมอ

• กลยุทธ์การควบคุมความร้อนอัจฉริยะ:​ตามการตอบสนองอุณหภูมิแบบเรียลไทม์และแบบจำลองการคาดการณ์ การไหลของน้ำหล่อเย็นและโหลดของมอเตอร์จะได้รับการควบคุมแบบไดนามิก หน่วยจ่ายไฟในตัว (CDU) ขั้นสูงบางหน่วยซึ่งรวมฟังก์ชัน OBC, DCDC และ PDU เข้าด้วยกัน มอบรากฐานการกระจายพลังงานที่มั่นคงสำหรับการจัดการระบายความร้อนของยานพาหนะ รวมถึงระบบ e-drive​

2. การรับรองความน่าเชื่อถือและความทนทานของระบบ: ตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการตรวจสอบ

เมื่อเผชิญกับการใช้งานรถโดยสารที่มีความเข้มข้นสูงในแต่ละวัน ความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับ:

• การอัพเกรดวัสดุและกระบวนการที่สำคัญ:​เช่นการใช้แม่เหล็กถาวรที่หายากของโลกที่มีอุณหภูมิสูงและแรงบีบบังคับสูง ในแง่ของกระบวนการ เทคโนโลยีการขึ้นลานอัตโนมัติและการชุบสุญญากาศช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอและความน่าเชื่อถือของการรักษาฉนวน​.​

•  

• กลยุทธ์การจับคู่และควบคุมยานพาหนะทั้งหมด:ระบบ e-drive ที่ประสบความสำเร็จต้องอาศัยความเชี่ยวชาญในการจับคู่รถทั้งคันอย่างลึกซึ้งและกลยุทธ์การควบคุมขั้นสูง ตัวอย่างเช่น ตัวควบคุมมอเตอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับรถยนต์เพื่อการพาณิชย์มีตรรกะการควบคุมที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อการควบคุมแรงบิดที่แม่นยำและประสบการณ์การขับขี่ที่ราบรื่น ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยของอุตสาหกรรม​

สาม การบูรณาการและการทำงานร่วมกัน: แนวโน้มการพัฒนาระดับระบบ

ความสามารถในการแข่งขันในอนาคตของรถโดยสารไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับการบูรณาการเชิงลึกและการทำงานร่วมกันอย่างชาญฉลาดของระบบขับเคลื่อนกับชิ้นส่วนอื่นๆ ของยานพาหนะ

1. แพลตฟอร์ม E-Drive และแชสซีไฟฟ้าที่บูรณาการอย่างล้ำลึก

ระบบขับเคลื่อนเจเนอเรชันใหม่กำลังมุ่งสู่การรวมมอเตอร์ ตัวควบคุม กระปุกเกียร์ ที่ชาร์จในตัว ฯลฯ ไว้ในแพลตฟอร์มเดียว ปรัชญาการออกแบบตามแพลตฟอร์มช่วยให้สามารถปรับแพลตฟอร์ม e-drive เดียวกันให้เหมาะกับรถยนต์รุ่นต่างๆ และความต้องการด้านกำลังได้​ก้าวไปอีกขั้น.โซลูชั่นแชสซีไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบกำลังเกิดขึ้น สิ่งเหล่านี้รวมเอา PMSM กำลังสูง (บางครั้งมีการออกแบบหกเฟสเพื่อเพิ่มความปลอดภัยในการสำรองข้อมูล), ชุดแบตเตอรี่ความจุสูง, เพลาหน้าและหลังโดยเฉพาะ และระบบกันสะเทือน ทำให้เกิดแพลตฟอร์มที่พร้อมใช้งานสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ปรับปรุงประสิทธิภาพการพัฒนาและความยืดหยุ่นของห่วงโซ่อุปทานอย่างมาก

2. การเชื่อมโยงอัจฉริยะกับการจัดการพลังงานทั้งยานพาหนะ

มอเตอร์กลายเป็นผู้มีส่วนร่วมหลักในการจัดการการไหลของพลังงานของรถยนต์ ด้วยการสื่อสารแบบเรียลไทม์กับระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS), ระบบการจัดการความร้อน (TMS) และแพลตฟอร์มคลาวด์ ทำให้การจัดการพลังงานเชิงคาดการณ์เกิดขึ้นได้ หน่วยควบคุมยานพาหนะ (VCU) ทำหน้าที่เป็น "สมอง" ของรถยนต์ไฟฟ้า ประสานงาน MCU, BMS และส่วนช่วยอื่นๆ โดยพิจารณาจากสถานะของยานพาหนะและความตั้งใจของคนขับ ระบบจะกำหนดกลยุทธ์การจัดการพลังงานที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างครอบคลุม​

สาม. แนวโน้มในอนาคต: วัสดุและแนวคิดใหม่ๆ ที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยี

วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีไม่มีที่สิ้นสุด การสำรวจที่ล้ำสมัยบางส่วนกำลังกำหนดพิมพ์เขียวสำหรับมอเตอร์บัสไฟฟ้ารุ่นต่อไป:

•  

• การใช้วัสดุใหม่:​การใช้เซมิคอนดักเตอร์แถบความถี่กว้าง เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ในตัวควบคุมสามารถลดการสูญเสียการสลับได้อย่างมาก การวิจัยเกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็กถาวรชนิดโลหะหนักต่ำหรือหายาก​ เป็นแนวทางสำคัญในการจัดการกับความท้าทายด้านทรัพยากร

•  

• สถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย:​​ ความก้าวหน้าในเทคโนโลยี e-drive กำลังขยายขอบเขตการใช้งานไปยังภาคส่วนต่างๆ เช่น ​เครื่องจักรทำเหมือง/ท่าเรือ และเรือไฟฟ้า- ส่งผลให้มีความต้องการการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อม กำลัง และแรงบิดที่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลให้มีการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่หลากหลาย

บทสรุป

ตั้งแต่มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้ ไปจนถึง E-Axles ที่ผสานรวมในระดับสูงและแชสซีไฟฟ้าที่มุ่งเน้นอนาคต เทคโนโลยีการขับเคลื่อนบัสไฟฟ้ากำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วไปสู่การบูรณาการ ความชาญฉลาด และการวางแพลตฟอร์ม โซลูชันที่รวมเอามอเตอร์ความหนาแน่นกำลังสูง การจัดการระบายความร้อนอัจฉริยะ กลยุทธ์การควบคุมขั้นสูง และการตรวจติดตามสุขภาพเชิงคาดการณ์กำลังผลักดันขอบเขตด้านประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง โดยมอบพลังหลักที่แข็งแกร่งและชาญฉลาดยิ่งขึ้นสำหรับการเคลื่อนที่ในเมืองสีเขียวทั่วโลก ทางเลือกของเส้นทางเทคโนโลยีมุ่งเน้นไปที่ต้นทุนและผลประโยชน์ตลอดวงจรชีวิตมากขึ้น โดยมีเป้าหมายเพื่อการเปลี่ยนแปลงที่ยั่งยืนไปสู่การใช้ระบบขนส่งมวลชนแบบใช้ไฟฟ้า

บทความนี้มีพื้นฐานมาจากการวิเคราะห์เนื้อหาทางเทคนิคของอุตสาหกรรมที่เปิดเผยต่อสาธารณะและแนวโน้มการพัฒนา โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้การตีความทางเทคนิคตามวัตถุประสงค์ พารามิเตอร์ทางเทคนิคและการใช้งานเฉพาะควรได้รับการตรวจสอบด้วยข้อมูลผู้ผลิตอย่างเป็นทางการ