Электромобили Тяговый электродвигатель на передней оси EASA и задней оси EAWA

Тяговый двигатель электропривода на передней оси

Двигатель с буквенным обозначением EASA
Внешняя скоростная характеристика двигателя
(мощность и крутящий момент)

Мощность, кВт
Крутящий момент, Н·м


Характеристики - Технические данные
Буквенное обозначение двигателя - EASA
Конструкция - Асинхронный двигатель, расположен параллельно оси
Тип ротора - Внутренний ротор
Система охлаждения - Жидкостное охлаждение
Охлаждающая жидкость - G12evo
Расчётное напряжение пост. тока - 360 В
Длительная мощность (30 мин), кВт при 7000 об/мин - 70
Пиковая мощность (10 с), кВт - 135
Крутящий момент, Н·м при длительной мощности (30 мин) - 95
Крутящий момент, Н·м при пиковой мощности (10 с) - 309


Тяговый двигатель электропривода на задней оси

Двигатель с буквенным обозначением EAWA
Внешняя скоростная характеристика двигателя (мощность и крутящий момент)

Мощность, кВт
Крутящий момент, Н·м



Характеристики - Технические данные
Буквенное обозначение двигателя - EAWA
Конструкция - Асинхронный двигатель, расположен коаксиально
Тип ротора - Внутренний ротор
Система охлаждения - Жидкостное охлаждение
Охлаждающая жидкость - G12evo
Расчётное напряжение пост. тока - 360 В
Длительная мощность (30 мин), кВт при 7000 об/мин - 95
Пиковая мощность (10 с), кВт - 165
Крутящий момент, Н·м при длительной мощности (30 мин) - 130
Крутящий момент, Н·м при пиковой мощности (10 с) - 355



Конструкция

Тяговые электродвигатели Audi e-tron представляют собой асинхронные электродвигатели. К основным компонентам каждого электродвигателя относятся статор с тремя медными обмотками, расположенными через 120° (U, V, W), и ротор, алюминиевая короткозамкнутая клетка. Ротор передаёт вращение в коробку передач. Для того чтобы обеспечить высокую плотность мощности, воздушный зазор между неподвижным статором и вращающимся ротором сделан очень небольшим. Электродвигатель и коробка передач объединены в привод оси. Привод оси существует в двух различных исполнениях. Исполнение определяется расположением двигателей относительно осей. Колёса передней оси приводит силовой агрегат, установленный параллельно оси (APA250).
В задней оси применяется коаксиально установленный силовой агрегат (AKA320). Каждый электропривод переменного тока соединён с кузовом отдельным проводом выравнивания потенциалов.

Динамика движения

Трогание с места
В случае Audi e-tron различают два сценария трогания с места. В «обычном» режиме движения вся система управления привода стремится к сбалансированному характеру движения. Если в положении селектора S одновременно нажаты педали акселератора и тормоза, начинает мигать указатель отбора мощности. Включается или выключается при этом ESC, значения не имеет. В дальнейшем привод находится в «напряжённом состоянии», что позволяет ещё быстрее преодолеть момент трогания. «Ползучесть», знакомая по автоматическим коробкам передач, не реализована в Audi e-tron.

Трогание с места на подъёме
После выключения ассистента трогания с места в Audi e-tron возникают следующие характеристики движения: автомобиль стоит на подъёме, селектор находится в положении для движения, автомобиль катится после отпускания педали тормоза. Если автомобиль катится в направлении, противоположном выбранному положению селектора, блок управления ESC ограничивает скорость качения до 1 км/ч. Если автомобиль движется в направлении, совпадающем с положением селектора, торможение не выполняется. При включённом ассистенте трогания с места автомобиль удерживается на месте системой ESC.

Движение задним ходом
При включении передачи заднего хода (R) управляющая и силовая электроника (см. стр. 32) поворачивает вращающееся электрическое поле и вместе с ним магнитное поле. Тяговые двигатели вращаются в обратную сторону. Максимальная скорость ограничивается функцией ограничения крутящего момента. Базовым условием для этого является сигнал скорости от системы ESC (блок управления ABS J104).

Тяговый двигатель электропривода в режиме приведения автомобиля в движение
Когда тяговый двигатель электропривода выполняет движущую функцию, то через блок управления двигателя J623 к силовой и управляющей электронике электропривода передней и задней осей передаётся команда на движение вперёд. Электроника, в свою очередь, подаёт на электродвигатели переменное напряжение. Задний электропривод с трёхфазным переменным током VX90 эффективнее и выполняет функцию основного как при рекуперации, так и в качестве привода основной оси.

Тяговый двигатель электропривода в режиме генератора
Для того чтобы во время движения электродвигатель вырабатывал ток для зарядки батареи, в режиме торможения и торможения двигателем тяговый электродвигатель переводится в режим генератора. В режиме торможения двигателем силовая электроника заставляет ротор обгонять магнитное поле статора (отрицательное скольжение). За счёт этого в статоре индуцируется переменное напряжение. Силовая электроника преобразует его в зарядный ток для высоковольтной батареи.

Тяговый двигатель электропривода в режиме движения накатом
Для перехода в режим наката крутящий момент переднего и заднего тяговых двигателей электропривода становится равным 0 Н·м, чтобы минимизировать потери инерции.

Тяговый двигатель электропривода

Конструкция
Тяговые электродвигатели Audi e-tron представляют собой асинхронные электродвигатели. К основным компонентам каждого электродвигателя относятся статор с тремя медными обмотками, расположенными через 120° (U, V, W), и ротор, алюминиевая короткозамкнутая клетка. Ротор передаёт вращение в коробку передач. Для того чтобы обеспечить высокую плотность мощности, воздушный зазор между неподвижным статором и вращающимся ротором сделан очень небольшим. Электродвигатель и коробка передач объединены в привод оси. Привод оси существует в двух различных исполнениях. Исполнение определяется расположением двигателей относительно осей. Колёса передней оси приводит силовой агрегат, установленный параллельно оси (APA250).
В задней оси применяется коаксиально установленный силовой агрегат (AKA320). Каждый электропривод переменного тока соединён с кузовом отдельным проводом выравнивания потенциалов.

Передний электропривод с трёхфазным переменным током VX89:
привод оси



Задний электропривод с трёхфазным переменным током VX90:
привод оси



Функции
Питание статора переменным током подаётся через блок силовой и управляющей электроники электропривода. При протекании этого тока по медным обмоткам возникает вращающийся магнитный поток в статоре («вращающееся поле»), который замыкается через ротор. Ротор асинхронного электродвигателя вращается немного медленнее, чем вращающееся поле статора (асинхронно). Эту разницу называют скольжением 1). В результате индуцируется ток в алюминиевой короткозамкнутой клетке ротора. Возникающее магнитное поле в роторе создаёт тангенциальную силу, которая заставляет ротор вращаться. Взаимодействующие магнитные поля создают крутящий момент.




1) Скольжением называют относительную разность частот вращения магнитных полей в роторе и в статоре.

Возникновение крутящего момента/частоты вращения

В режиме движения на электроприводе блок силовой и управляющей электроники электропривода преобразует постоянный ток высоковольтной батареи в трёхфазный переменный ток. Преобразование осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции. Изменением частоты ШИМ-сигнала регулируется число оборотов, а изменением продолжительности импульса в пределах каждого периода — крутящий момент тяговых двигателей электропривода V662 и V663.

Чем выше частота, тем выше частота вращения.



Чем продолжительнее фаза включения ШИМ-сигнала, тем выше крутящий момент.



Пример для пояснения: для того чтобы асинхронный агрегат с двумя парами полюсов развил частоту вращения поля 1000 об/мин, необходим переменный ток частотой 33,34 Гц. В силу скольжения асинхронного двигателя ротор вращается медленнее.

Динамика движения

Трогание с места
В случае Audi e-tron различают два сценария трогания с места. В «обычном» режиме движения вся система управления привода стремится к сбалансированному характеру движения. Если в положении селектора S одновременно нажаты педали акселератора и тормоза, начинает мигать указатель отбора мощности. Включается или выключается при этом ESC, значения не имеет. В дальнейшем привод находится в «напряжённом состоянии», что позволяет ещё быстрее преодолеть момент трогания. «Ползучесть», знакомая по автоматическим коробкам передач, не реализована в Audi e-tron.

Трогание с места на подъёме
После выключения ассистента трогания с места в Audi e-tron возникают следующие характеристики движения: автомобиль стоит на подъёме, селектор находится в положении для движения, автомобиль катится после отпускания педали тормоза. Если автомобиль катится в направлении, противоположном выбранному положению селектора, блок управления ESC ограничивает скорость качения до 1 км/ч. Если автомобиль движется в направлении, совпадающем с положением селектора, торможение не выполняется. При включённом ассистенте трогания с места автомобиль удерживается на месте системой ESC.

Движение задним ходом
При включении передачи заднего хода (R) управляющая и силовая электроника поворачивает вращающееся электрическое поле и вместе с ним магнитное поле. Тяговые двигатели вращаются в обратную сторону. Максимальная скорость ограничивается функцией ограничения крутящего момента. Базовым условием для этого является сигнал скорости от системы ESC (блок управления ABS J104).

Тяговый двигатель электропривода в режиме приведения автомобиля в движение
Когда тяговый двигатель электропривода выполняет движущую функцию, то через блок управления двигателя J623 к силовой и управляющей электронике электропривода передней и задней осей передаётся команда на движение вперёд. Электроника, в свою очередь, подаёт на электродвигатели переменное напряжение. Задний электропривод с трёхфазным переменным током VX90 эффективнее и выполняет функцию основного как при рекуперации, так и в качестве привода основной оси.

Тяговый двигатель электропривода в режиме генератора
Для того чтобы во время движения электродвигатель вырабатывал ток для зарядки батареи, в режиме торможения и торможения двигателем тяговый электродвигатель переводится в режим генератора. В режиме торможения двигателем силовая электроника заставляет ротор обгонять магнитное поле статора (отрицательное скольжение). За счёт этого в статоре индуцируется переменное напряжение. Силовая электроника преобразует его в зарядный ток для высоковольтной батареи.

Тяговый двигатель электропривода в режиме движения накатом
Для перехода в режим наката крутящий момент переднего и заднего тяговых двигателей электропривода становится равным 0 Н·м, чтобы минимизировать потери инерции.

"К основным компонентам каждого электродвигателя относятся статор с тремя медными обмотками, расположенными через 120° и ротор, алюминиевая короткозамкнутая клетка. Ротор передаёт вращение в коробку передач. Для того чтобы обеспечить высокую плотность мощности, воздушный зазор между неподвижным статором и вращающимся ротором сделан очень небольшим "
_________
неудачный перевод без знания принципов работы и устройства электродвигателя

Короткозамкнутая обмотка ротора, часто называемая «беличье колесо» («беличья клетка») из-за внешней схожести конструкции, состоит из алюминиевых (реже медных, латунных) стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Стержни этой обмотки вставляют в пазы сердечника ротора.

Обмотки в асинхронной машине сдвинуты друг от друга в геометрическом отношении на 120 градусов, и, так как в симметричной системе токи в обмотках имеют фазовый сдвиг в 120 градусов, в нихх создаётся вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле, пересекая проводники обмотки ротора, индуцирует в них электродвижущую силу, под действием которой в обмотке ротора протекает ток, который искажает магнитное поле статора, увеличивая его энергию, что ведет к возникновению электромагнитной силы, под действием которой ротор начинает вращаться. В асинхронной эл.машине магнитное поле ротора отстает по скорости от магнитного поля статора.

Повышенный воздушный зазор снижает коэффициент полезного действия машин, увеличивает ток холостого хода, а соответственно потери мощности.
Неравномерность воздушного зазора вызывает искажение магнитного поля машины. В асинхронных электродвигателях в результате этого увеличивается вибрация и шум.