ניהול תרמי: מבוא לעיצוב מדחס חשמלי
עקרונות בקרה לכלי רכב חשמליים
ניתן לחלק את חלק החומרה של בקר המדחס החשמלי לחלק אספקת חשמל במתח גבוה, לחלק בקרת מתח נמוך ומעגל משתלב במתח נמוך. כאשר המדחס מקבל את אות בקרת המתח הנמוך, ה-IGBT מפעיל את ספק המתח הגבוה ומניע את המנוע להניע את המדחס.
1. חלק אספקת חשמל במתח גבוה
חלק אספקת המתח הגבוה כולל מחברי מתח גבוה, מעגלי סינון במתח גבוה ו-IGBTs. מחבר המתח הגבוה מחובר לרתמת החיווט של הרכב. בסיס המחבר עשוי מתכת ומחובר לבית המדחס באמצעות ברגים. כאשר מתרחשת דליפה בחיבור המחבר, הזרם יכול להיות מוליך לרכב דרך בית המדחס ולאחר מכן דרך הארקה של הרכב כולו מועברת לאדמה. מעגל הסינון במתח גבוה מורכב בדרך כלל ממספר קבלים מסננים המחוברים במקביל. יש לו שתי מטרות עיקריות: ראשית, לסנן תנודות חריגות במתח האוטובוס כך שכניסת המתח למדחס תהיה יציבה ולמנוע נזק למדחס שנגרם מתנודות מתח גדולות; השנייה היא לספוג את מתח האדוות שנוצר מהמדחס עצמו עקב שינויי הספק ולמנוע מהגלים שנוצרים על ידי המדחס להשפיע על הרכב כולו ושאר חלקי מתח גבוה. IGBT הוא מרכיב חשוב מאוד בבקר מיזוג האוויר. בדרך כלל, מדחס חשמלי מורכב מ-6 IGBTs. תפקידו הוא להעביר את מעגל המתח הגבוה דרך ההפעלה והכיבוי של IGBTs, ובכך להניע את מדחס המנוע להתחיל לעבוד. מכיוון שה-IGBT יהיה מחובר למתח גבוה ויכנס לעיתים קרובות, סביבת העבודה שלו היא הגרועה ביותר מבין הבקר כולו. מצבי נזק נפוצים של IGBT כוללים זרם יתר, מתח יתר והתחממות יתר. על מנת להבטיח שה-IGBT עובד בטווח טמפרטורות מתאים, בדרך כלל חשמלי. בקר המדחס יוסיף הרבה היגיון הגנה.
2. חלק בקרת מתח נמוך
חלק בקרת המתח הנמוך כולל מחברי מתח נמוך, מעגלי סינון, ממירי DCDC, לולאות תקשורת LIN/CAN, מעגלי דגימה ו-ECU. מחבר המתח הנמוך מחובר לרתמת החיווט של הרכב כדי לספק חשמל במתח נמוך ותקשורת אות LIN/CAN לבקר המדחס. מעגל המסנן נועד בעיקר להבטיח את היציבות של מתח הכניסה במתח נמוך. מטרת ממיר DC-DC היא להמיר חשמל של 12V למתחים שונים כדי לספק חשמל למכשירי חשמל שונים. לדוגמה, מעגל הכונן IGBT דורש בדרך כלל ספק כוח מווסת של 15 וולט, ומעגל הדגימה דורש בדרך כלל ספק כוח מווסת של 3.5 וולט. בידוד LIN/CAN ושינה דורשים אספקת 5 V. תקשורת LIN/CAN היא הערוץ לאינטראקציה בין המדחס לרכב. הרכב מוציא הוראות שונות למדחס באמצעות תקשורת LIN/CAN. במקביל, המדחס מחזיר את מצבו בפועל לרכב דרך LIN/CAN כדי לקבוע את מצב המדחס. מצב הפעולה. מעגל הדגימה משמש לזיהוי המתח, הטמפרטורה הנוכחית ומעגל הגנת החומרה של פעולת המדחס. ECU הוא הליבה של אינטראקציית אותות ושידור וקליטה של בקר מדחס חשמלי. ECU מקבל את אות ה-LIN/CAN של הרכב, ובאותו הזמן אוסף את המתח, הזרם, הטמפרטורה שלו ואת המצב של כל משוב מעגל דגימה כדי לקבוע אם המדחס עומד בסטטוס ההתחלה. אם הוא עומד בתנאי סטטוס ההתחלה, ה-ECU שולח אות התחלה לשבב הנהג של IGBT, ומניע את ה-IGBT להפעלה וכיבוי כדי להפעיל את מנוע המדחס. במקביל, ה-ECU עוקב כל הזמן אחר מצב העבודה של כל רכיב. אם יש חריגה כלשהי, הוא יפסיק מיד את המדחס ויחזיר את מצב התקלה לכל הרכב.
3. מעגל נעילת מתח גבוה ונמוך
מטרת מעגל הנעילה במתח גבוה ונמוך היא למנוע ניתוק מחברי מדחס חשמלי או מגע לקוי, וכתוצאה מכך לדליפה ולבטיחות אישית. העיקרון הוא להבטיח שכל המעגלים החשמליים במתח גבוה ומתח נמוך של הרכב פועלים כרגיל דרך מעגל קווי מתח נמוך. רק כאשר כל המחברים מחוברים למקומם, רכיבי המתח הגבוה יכולים לתקשר כרגיל. כאשר מתגלה כי זרם מעגל הנעילה חורג מהערך הרגיל, הרכב ידווח על תקלה במעגל הנעילה, והרכב לא יוכל לקבל כוח במתח גבוה.