Comment un onduleur de véhicule électrique contrôle le couple, la vitesse et le freinage régénératif du moteur de traction

L'onduleur du véhicule électrique reçoit le courant continu de la batterie et fournit un courant multiphasé contrôlé au moteur de traction. Il régule le courant du moteur et son cycle de commutation afin de contrôler le couple au démarrage et de faire varier la vitesse dans la plage de fonctionnement. Il récupère également de l'énergie pour la batterie lors du freinage régénératif. Cependant, l'onduleur ne propulse pas le véhicule ; cette fonction est assurée par le moteur de traction, qui utilise l'énergie électrique contrôlée par l'onduleur pour générer le couple.

Pour une équipe d'ingénierie ou d'approvisionnement, l'onduleur et le moteur forment un seul système d'entraînement, même s'ils sont achetés séparément. Leurs limites de tension, de courant, de vitesse, de retour d'information, de refroidissement, de logiciel et de protection doivent être compatibles. Nanyang moteur liste les produits de traction dans son portefeuille officiel de moteurs NEV pour véhicules de tourisme et utilitaires.

Fonctionnement de l'onduleur du véhicule électrique pendant le fonctionnement du véhicule

Un convertisseur est utilisé entre la batterie haute tension et le moteur de traction. Ce convertisseur pilote le moteur de traction en fonction du couple demandé par le conducteur, dans les limites des composants et du reste du système. Son fonctionnement s'adapte constamment aux demandes du conducteur et à l'état du véhicule.

Convertir le courant continu de la batterie en énergie moteur

La batterie de traction fournit du courant continu. Les moteurs synchrones à aimants permanents nécessitent un courant multiphasé contrôlé. Afin de générer les formes d'onde électriques nécessaires, l'onduleur d'un moteur synchrone à aimants permanents est équipé de commutateurs à semi-conducteurs. La stratégie de commutation et la régulation du courant déterminent l'efficacité avec laquelle le point de fonctionnement souhaité est atteint dans les limites de la tension du bus CC disponible.

Réguler le couple et la vitesse

Le couple moteur est étroitement lié au courant de phase contrôlé. Le contrôleur du véhicule demande du couple, et l'onduleur régule le courant grâce à la position du rotor et à un retour d'information électrique. À haute vitesse, les limites de tension et la force contre-électromotrice du moteur deviennent prépondérantes. Il en résulte une courbe de couple-vitesse coordonnée, et non une puissance nominale indépendante de l'onduleur et du moteur.

Contrôle du freinage régénératif

Lors de la décélération d'un véhicule, le moteur de traction peut fonctionner comme un générateur. La commande par onduleur du flux d'énergie inverse vers la batterie prend en compte le niveau de charge de celle-ci, sa tension, la température du moteur, le frottement des pneus et la stratégie de freinage. Ainsi, pour une régénération efficace, le véhicule, la batterie, l'onduleur, le moteur et le logiciel doivent fonctionner de concert.

Comment l'onduleur, le moteur d'entraînement et les contrôleurs répartissent le travail

Des limites claires entre les composants facilitent l'évaluation d'une demande de devis et d'un document d'interface. Elles évitent également que les termes « moteur d'entraînement », « variateur de vitesse », « onduleur » et « contrôleur de véhicule » ne soient considérés comme interchangeables.

Le moteur d'entraînement convertit la puissance en couple.

Le moteur d'entraînement est la machine électromécanique qui transforme l'énergie électrique contrôlée en couple sur l'arbre. Sa conception magnétique, son enroulement, son rotor, ses roulements, son isolation, son circuit de refroidissement et ses interfaces mécaniques déterminent ses performances dans sa plage de fonctionnement. Un ensemble moteur d'entraînement peut inclure des capteurs ou des pièces mécaniques ; il est donc impératif de préciser explicitement les limites de l'ensemble fourni.

L'onduleur exécute les commandes de contrôle du moteur

L'onduleur mesure les signaux électriques et de position, commande les dispositifs de puissance, régule le courant de phase et applique une logique de protection ou de réduction de puissance. Il doit être calibré en fonction des paramètres du moteur sélectionné. Une étiquette de tension compatible ne suffit pas ; les algorithmes de commande, le type de capteur, le nombre de pôles, les limites de courant et les réponses aux défauts doivent également correspondre.

Le contrôleur du véhicule définit la requête de niveau supérieur

Le calculateur du véhicule interprète les informations relatives à l'accélérateur, au freinage, à la stabilité, à la batterie et à la température, puis envoie une demande de couple. La synchronisation des communications, la logique d'activation, les codes d'erreur, le mode dégradé et l'arbitrage du couple doivent être attribués à des calculateurs spécifiques. Ces interfaces font partie intégrante de l'intégration de la motorisation et ne relèvent pas de la partie logicielle ultérieure.

Comment adapter un onduleur de véhicule électrique au moteur d'entraînement

Partez du cycle de service du véhicule et vérifiez l'ensemble des caractéristiques électriques, thermiques, mécaniques et de contrôle. Les valeurs de crête sont utiles, mais la durée et la répétition déterminent si le système peut les fournir de manière fiable.

Tension, courant, couple et vitesse

Le site officiel de Nanyang Motor Moteur d'entraînement Cette page décrit un moteur synchrone à aimant permanent et à fil plat, fonctionnant sous une tension continue de 300 à 800 V, avec une puissance de crête de 55 à 250 kW, un couple de crête de 155 à 400 Nm et une vitesse maximale de 20 000 tr/min sur les plateformes mentionnées. Ces caractéristiques définissent les limites de la gamme, puis il convient d'adapter le moteur choisi au bus CC de l'onduleur, au courant continu et de crête, à la courbe couple-vitesse, à la durée de surcharge et à la stratégie d'affaiblissement du champ.

Refroidissement et détarage thermique

L'onduleur et le moteur génèrent tous deux de la chaleur, et leurs limites peuvent être atteintes à des moments différents. Il convient de définir le type de fluide de refroidissement, la température d'entrée, le débit, la perte de charge, la plage de températures ambiantes, le conditionnement, les accélérations répétées, le fonctionnement en montée et les prévisions de réduction de puissance. Un court essai de puissance de pointe ne permet pas d'évaluer la marge thermique pour un trajet répété ou un redémarrage après une période de maintien à chaud.

Retour d'information, protection et comportement en cas de défaut

Vérifiez le type de capteur de position du rotor, la mesure du courant et de la température, le protocole de communication, la réponse aux surintensités, la gestion des surtensions du bus CC, la protection contre les survitesses, le comportement en cas de perte de capteur, la réponse au décrochage, la surveillance de l'isolement et l'arrêt sécurisé. Les seuils de défaut et les règles de récupération doivent être vérifiés avec la combinaison logicielle et matérielle de production exacte.

Que doit contenir une demande de devis pour un moteur de traction de véhicule électrique ?

Une demande de prix détaillée fournit au fournisseur suffisamment d'informations pour vérifier l'ensemble du domaine de fonctionnement. Elle distingue également les exigences impératives des valeurs cibles et indique le responsable de chaque interface variateur-moteur.

Véhicule et enveloppe de fonctionnement

Fournissez le type de véhicule, les données relatives aux roues et à la transmission, la plage de tension de la batterie, le couple continu et maximal, la vitesse maximale, le fonctionnement en service continu, les besoins en récupération d'énergie, l'emballage, le refroidissement, les conditions ambiantes, la durée de vie cible, le volume annuel et les normes de validation applicables. Comparez ces données aux critères sélectionnés. Plateforme de moteur d'entraînement Nanyang plutôt que de solliciter le moteur uniquement à partir de sa puissance maximale.

Validation et contrôle des changements

Planifier les étapes de prototypage, la cartographie couple-vitesse, la cartographie du rendement, les tests d'échauffement, les contrôles de survitesse, les vibrations, l'exposition environnementale, l'isolation, la vérification des connecteurs, l'injection de défauts, le fonctionnement régénératif et l'inspection de fin de chaîne. (Source : Nanyang Motor) capacité de test devrait être lié à une matrice de validation convenue, à des échantillons approuvés, à des révisions de dessins, à des versions de logiciels et à une notification formelle de changement.

Collaboration avec les fournisseurs et gestion de l'interface

Demandez qui fournit les paramètres moteur, l'assistance à l'étalonnage des commandes, les schémas, les capteurs, les connecteurs, les interfaces de refroidissement et les définitions de diagnostic. Consignez les responsabilités concernant le réglage de l'onduleur, la communication avec le véhicule, les seuils de protection, les échecs de validation et les modifications de production. Une identification claire des responsabilités réduit les itérations lorsque le moteur fonctionne sur banc d'essai mais n'est pas encore prêt pour une utilisation sur véhicule.

Conclusion

Un onduleur pour véhicule électrique contrôle le couple et la vitesse du moteur de traction en convertissant le courant continu de la batterie en courant multiphasé régulé, et gère la puissance inverse lors du freinage régénératif. Un fonctionnement fiable repose sur l'adéquation de la tension, du courant, de la plage couple-vitesse, du retour d'information, du refroidissement, de la protection et du logiciel sur l'ensemble du cycle de fonctionnement. Pour une étude de votre application, veuillez envoyer les spécifications du véhicule et les exigences d'interface à [adresse e-mail ou courriel]. Équipe de contact Nanyang Motor.

Questions fréquentes

Q1 : Quel est le rôle d'un onduleur dans un véhicule électrique ?

A1 : Il convertit le courant continu de la batterie en une puissance multiphase contrôlée pour le moteur de traction et régule le couple, la vitesse et le flux d'énergie régénérative.

Q2 : Un onduleur de véhicule électrique est-il la même chose qu'un moteur d'entraînement ?

A2 : Non. L’onduleur contrôle la puissance électrique, tandis que le moteur d’entraînement convertit cette puissance contrôlée en couple mécanique.

Q3 : Comment un onduleur contrôle-t-il le couple moteur ?

A3 : Il régule le courant de phase du moteur à l'aide de commandes de contrôle et d'un retour d'information sur la position du rotor tout en restant dans les limites de tension, de courant et thermiques.

Q4 : Que se passe-t-il lors du freinage régénératif ?

A4 : Le moteur génère de l'énergie électrique et l'onduleur contrôle son retour vers la batterie dans les limites de la batterie, du moteur, de l'onduleur et du véhicule.

Q5 : Quelles données sont nécessaires pour adapter un onduleur et un moteur d'entraînement ?

A5 : Fournir la plage de bus CC, la courbe couple-vitesse, le courant continu et de crête, le cycle de service, le refroidissement, la rétroaction, la communication, la protection, l'emballage et les exigences de validation.