מבוא למרכיבי המפתח של בקרי מנוע
כמרכיב ליבה של מערכת ההנעה של הרכב החשמלי, העיצוב והתפקוד של בקר המנוע מסתמכים על עבודה מתואמת של סדרה של רכיבים מרכזיים.
להלן הרכיבים העיקריים בבקר המנוע ותפקודיהם:
1. פס DC: פס DC הוא מוליך עם מוליכות גבוהה, התנגדות נמוכה ומאפייני פיזור חום טובים המחבר בין ערכת הסוללות לבקר המנוע. זה מבטיח שכוח DC מועבר מחבילת הסוללות לבקר המנוע ללא אובדן או עם אובדן נמוך.
2. מבנה המהפך: הליבה של בקר המנוע היא מהפך גשר מלא תלת פאזי, שאחראי על המרת מתח DC למתח AC תלת פאזי להנעת מנוע AC. המהפך מורכב ממספר רב של מתגי מוליכים למחצה, אשר יכולים להשיג שליטה מדויקת על המנוע על ידי שליטה מדויקת בפתיחה ובסגירה של מתגים אלו.
3. דיכוי הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI): ההפרעות האלקטרומגנטיות שנוצרות על ידי המהפך במהלך הפעולה מופחתת על ידי סינון רכיבי סינון כגון קבלים X וקבלים Y. קבלים X וקבלים Y משמשים לסינון בין קווי מתח ובין קווי חשמל להארקה, בהתאמה. בדרך כלל נעשה שימוש בקבלי סרט או קבלים קרמיים וחייבים לעמוד בתקני בטיחות ספציפיים.
4. מעגל בקרה: מעגל הבקרה הוא המוח של בקר המנוע, האחראי על רכישת אותות ויישום אלגוריתם בקרה. הוא כולל בדרך כלל מיקרו-בקר או מעבד אותות דיגיטלי (DSP) ומעגלי תמיכה קשורים, כאשר הליבה היא מודול הכוח, שאחראי להמרת הספק.
5. מעגל הנעה: מעגל ההנעה מספק אותות הנעה להתקני המיתוג במודול הכוח כדי להבטיח שהם יכולים לעבור בצורה מדויקת ומהירה.
6. גוף קירור: גוף הקירור משמש לפיזור החום שנוצר על ידי מודול הכוח ולשמור על רכיבי מפתח פועלים בטמפרטורת פעולה מתאימה.
7. רכישת אותות: בקר המנוע צריך לאסוף אותות זרם תלת פאזי ואותות מיקום בקצה המנוע כדי להשיג ניטור בזמן אמת של מצב המנוע. זה בדרך כלל כרוך בשימוש בחומרה כגון חיישני זרם.
8. אפיק נחושת פלט AC: החיבור בין בקר המנוע למנוע עשוי להשתמש באפיק נחושת פלט AC כדי להעביר מתח AC תלת פאזי. עיצוב אפיק הנחושת צריך לקחת בחשבון התנגדות נמוכה ויכולת נשיאת זרם גבוהה.
9. ממשק חיישן רזולובר: אות המיקום של המנוע מסופק בדרך כלל על ידי חיישן הרזולובר, אשר צריך להיות מחובר לממשק המתאים של בקר המנוע.
10. שילוב חיישן זרם: חיישן הזרם משולב בדרך כלל בתוך בקר המנוע כדי למדוד את הזרם של המנוע. ניתן להשתמש בחיישני אפקט הול או בחיישנים מחוררים חלולים.
העבודה המשותפת של רכיבים אלו מבטיחה שבקר המנוע יכול להשיג שליטה מדויקת במנוע הרכב החשמלי תוך הבטחת בטיחות ואמינות המערכת.
MCU מורכב בעיקר מהמודולים הבאים:
1. מיקרו-בקר: תפקיד הליבה של המיקרו-בקר הוא לשלוט במהפך מקור המתח (VSI) כדי להמיר את הכוח המתקבל מהסוללה לצורת הספק הנדרשת. הוא מקבל את אות המצערת של הנהג ככניסת הבקרה הראשית ושולט על המהירות והמומנט על ידי התאמת מחזור העבודה של דופק אפנון רוחב הדופק (PWM). בקרת וקטור השדה (FOC) המיושמת במיקרו-בקר מבטיחה בקרת מנוע יעילה ומהירה.
2. מהפך מקור מתח (VSI): VSI אחראי להמרת מתח DC למתח AC כדי להניע את המנוע. שישה MOSFETs משמשים בדרך כלל ליישום VSI, ולפעמים נעשה שימוש בשילובים מקבילים של MOSFETs כדי להגדיל את הקיבולת הנוכחית.
3. חישת זרם פאזה: חיישני זרם מבוססי אפקט הול משמשים כדי לחוש את זרם הפאזה של המנוע כדי להבטיח שליטה מדויקת. שני חיישני זרם משמשים בדרך כלל כדי לחוש זרמים דו פאזיים, וזרם השלב השלישי נגזר משני אלה.
4. אספקת חשמל: החיישנים המובנים של ה-MCU דורשים אספקת חשמל מתאימה. בנוסף, המיקרו-בקר, חיישן טמפרטורת המנוע וחיישן משוב המיקום דורשים גם רמות שונות של אספקת חשמל. חלק אספקת החשמל ממיר את מתח DC הקבוע לרמות המתח השונות הנדרשות.
5. Driver Gate: מעגל דרייבר השער משמש להגברת רמת המתח של פולסי ה-PWM הנוצרים על ידי המיקרו-בקר כדי להבטיח שידור אות יעיל.
6. משדר CAN: משדר ה-CAN משמש להנעה וזיהוי נתונים המועברים דרך אפיק ה-CAN. הוא ממיר את הלוגיקה החד-קצה המשמשת את הבקר לאות דיפרנציאלי המשודר באפיק ה-CAN.
7. חיישן משוב מיקום: חיישנים אלו מספקים מידע על המיקום של רוטור המנוע וחיוניים להשגת בקרת וקטור מדויקת. בדרך כלל משתמשים במקודדים או בחיישני רזולורים כדי לספק אותות משוב אלה.
8. חיישן טמפרטורה: חיישן הטמפרטורה משמש לניטור הטמפרטורה של המנוע והבקר כדי להבטיח פעולה בטוחה של המערכת ולמנוע התחממות יתר.
העבודה המשותפת של מודולים אלו מבטיחה שבקר המנוע יכול לשלוט במנוע בצורה יעילה ומדויקת תוך הבטחת יציבות ובטיחות המערכת.
