ности: 123, 234, 345, 456, 561, 612, 123... При таком алгоритме работы инвертора напряжения на его выходах прямоугольные и регулирование тока двигателя отсутствует.

Для регулирования тока используется широтно-импульсная модуляция. Синусоидальный сигнал на частоте основной гармоники сравнивается с высокочастотным развертывающим сигналом треугольной фор.мы. Каждый ключ во время своего проводящего состояния (в пределах интервала в 180°) открывается несколько раз, когда напряжение развертки превышает напряжение синусоиды. Обмотка двигателя выполняет роль низкочастотного фильтра, и ток в ней статювится близ-ки.м к синусоидальному с регулируемой амплитудой. КПД приводов переменного тока для электромобилей составляет 85...91%, они хорошо работают при движении электромобиля по городу.

10.5.8. Полупроводниковые ключевые устройства

Основным элементом в приводе постоянного или переменного тока является полупроводниковое ключъо устройство. Для электромобилей с двигателями мощностью 40...45 кВт и многоскоростпой коробкой переключения передач ключ должен работать при напряжениях до 200 В и токах до 250 А, для одпоскоростной коробки передач - до 400...600 В и 400...500 А.

Ключевые элементы в электроприводах работают на частотах 10...20 кГц. Повышенная часгота коммутации уменьшает шум в звуково.м диапазоне, но увеличивает коммутационные потери, излучение электромагнитных по.мех. Желательно иметь время переключения ключа менее 1 мкс. В качестве ключевых элементов па электромобилях используются различные электронные устройства:

Тиристоры давно при.меняются в приводах, выдерживают большие токи и напряжения, имеют относительно низкое напряжение в открытом состоянии. Не отключаются но цепи управления, их отключение на постоянном токе требует наличия сложных догюлнительных электрических схем.

Запираемые тиристоры отключаются по цепи управления, но работают в узком частотном диапазоне 1...5 кГц, напряжение в открытом состоянии больше, чем у обычных тиристоров. Энергия, подаваемая в цепь ynpaBjie-пия, также больше, что увеличивает потери мощности.

Биполярные транзисторы работают в широком диапазоне частот, токов и напряжений. Обычно выполняются в виде транзисторных модулей для увеличения коэффициента усиления по току. В приводах современных электромобилей чаще всего используются hmcihio биполярные транзисторы.

Мощные полевые транзисторы (MOSFET} управляются напряжением, а не током, как биполярные транзисторы или тиристоры, это упрощает цепи управления. Работают в широком диапазоне частот. Недостатки: большое напряжение насыщения и чувствительность к перегреву.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ - IGBT) - это биполярные транзисторы с полевыми транзисторами в цепи управления. Управляются напряжением. Напряжение насыщения и цена выше, чем у обычных транзисторных модулей. Сочетание широкого диапазона рабочих частот, токов, напряжений с возможностью управления напряжением делает БТИЗ перспективными д.ля при.менения на электромобилях. Однако стоимость их пока достаточно высокая.

Тиристоры с цепями управления па полевых транзисторах (МСТ - MOS Controlled Thyristor). МСТ-тиристор вк.лючается и отк.,лючается по цепи

10.5.9. Коробки переключения передач для электромобилей

На электро.мобилях используются коробки нереключения передач (КПП), примерно такие же, как на авто.мобилях с ДВС. Эффективность привода электромобилей зависит от оборотов. Двигатель переменного тока обычно имеет КПД не менее 80% в диапазоне 2000... 12000 об/мин, двигатель постоянного лока с последовательным возбуждением - 70% в диапазоне 2000...5000 об/мин. Бссколлскторный двигатель постоянного тока и.меет КПД больше 85% в диапазоне 3000...8000 об/мин.

Большинство конструкций электродвигателей имеют постоянный момент на валу в диапазоне от О до 4000...5000 об/мин, при более высоких оборотах .момент падает. Это значит, что при скоростях 65... 105 км/час электромобиль плохо ускоряется, при движении по пюссе это опасно.

Приведенные при.меры показывают, чго д.ля эффективной работы электродвигатель должен и.меть обороты более 2000...3000 в минуту, с другой стороны, колесо автомобиля на скорости 105 км/час делает только 500 оборотов в минуту. Вот почему, несмотря на электронное управление приводом, большинство электромобилей имеют механические коробки переключения передач с диапазоном передаточных отношений 4:1...8:1.

В электромобилях с КПП используется обычная автомобильная технология, когда ведущие колеса соединяются с валом двигателя через дифференциал и ручную или автоматическую коробку передач. На многих электромобилях, переделанных из обычных автомобилей, вместо ДВС устанавливается электродвигатель, коробка передач не меняется. Тем не менее многоскоростные коробки передач устанавливаются и на конструктивных (не переделанных) электромобилях. Например, электромобиль Fiat Panda Electric с двигателем 9,2 кВт имеет ручную коробку передач с четырьмя передни.ми и одной задней скоростя.ми.

управления напряжением. Имеет широкий диапазон частот, токов и напряжений, перспективен для при.менения на электромобилях. В табл. 10.2 приведены пара.метры ключевых устройств, применяемых в электроприводах на электромобилях.

Таблица 10.2

Многоскоростиые КПП устанавливаются совместно с электродвигателями постоянного тока с последовательным возбуждением, имеюпшми удовлетворительный КПД в относительно узком диапазоне оборотов. Коробка переключения передач в этом случае позволяет лучше согласовать характеристики электродвигателя с дорожными условиями.

Односкоростные КПП при.меняются совместно с электродвигателями, эффективно работаюнгими в широком диапазоне оборотов (напри.мер, двигатели переменного тока). В этом случае для согласования характеристик двигателя с дорожными условиями достаточно одной понижаюшей передачи. На автомобилях, изнача.мьно спроектированных как электромобили, при.меняются именно такие передачи. Например, на модели Ford Ranger EV трехфазный электродвигатель встроен непосредственно в передний ведуший мост. На рис. 10.7 показан бесколлекторпый двигатель постоянного тока с .максимальным числом оборотов 7500 об/мин, встроенный в ведущий мост, с передаточным отношением 7,5:1.

Рис. 10.7. Ведущий мост со встроенным электродвигателем. 1 - постоянный магнит, 2 - статор, 3 - магнитная цепь, 4 - электрические провода, 5 - коронная шестерня, 6 - планетарная передача, 7 - планетарный дифференциал, 8 - выход дифференциала на левое колесо, 9 - выход на правое колесо, 10 - вход дифференциала, 11 - полый вал

10.5.10. Непосредственный привод

В электромобилях желательно подкчючать колеса непосредственно к электродвигателю без механических передач, что упрощает механическую конструкцию. Но такая схема требует сложных алгоритмов управления и ухудшаются ездовые характеристики электромобиля. Типичный нри.мер реализации привода .мотор-колесо приведен на рис. 10.4. Характеристики непосредстветюго при-<юда могут быть улучшены возможностью ко.ммутации обмоток трехфазного ;;нигателя из звезды в треугольник и обратно, а для коллекторного двигателя постоянного тока - переключением обмоток возбуждения, последовательной и независимой.