עם ההעמקה של הפיתוח באוטומציה חשמלית ובאינטליגנציה אוטומטית, המנועים הפכו לרכיבי כח ולרכיבי בקרה מרכזיים ברכבים. הם בשימוש נרחב במערכות הנעה (מנועי משיכה לרכב אנרגיה חדשה), ביישומים של בקרת גוף הרכב (מנועי דלת אוטומטית, מנועי חלונות, מנועי התאמות ישיבה), ומערכות עזר (מנועי מאוורר קירור, מנועי היגוי חשמלי). כיחידה צентрית שמביאה לביצוע בקרה על הפעלה/השהיה של המנוע, המהירות שלו וכיוון הסיבוב שלו, מערכת הפעלה של מנוע רכב חייבת לספק פלט כח יעיל, יציב ואמין בתנאים קשים onboard כגון טמפרטורה גבוהה, רעידות, הפרעות אלקטרומגנטיות חזקות (EMI) ותנודות רחבות במתח. כאגף פסיבי מרכזי במערכות הפעלה של מנועים, הסליל מבצע פונקציות מפתח כגון אחסון אנרגיה, סינון, חסימה והפחתת צמרמים של זרם. הבחירה בו משפיעה באופן ישיר על יעילות ההמרה, על היציבות בתפעול, על תאימות אלקטרומגנטית (EMC) ועל משך חיים.
1-עקרון הפעולה של מערכות הפעלה מוטוריות לרכב והתפקיד המרכזי של האינדוקטורים
התפקוד המרכזי של מערכת הנעה מוטורית לרכב הוא לקבל פקודות מיחידת הבקרה של הרכבת (VCU) או מיחידת בקרה מקומית, להמיר אנרגיה חשמלית מספק האנרגיה המובנה ברכב לאנרגיה מכנית ולניע את המנוע כדי להשיג התחלה/עצירה מדויקת, התאמת מהירות ובקרה על תנועה קדימה/אחורה. במקביל, המערכת משתמשת באותות משוב של זרם ומהירות כדי ליישם בקרה במגעל סגור ולשפר את פעולת המנוע באופן חלק ובטוח. המעגל כולל בדרך כלל מודול ניהול הספק, מודול בקרה מבוסס MCU, מודול נעה כוח, מודול זיהוי זרם/מהירות ומודול סינון EMI.
איור 1. תרשים בלוקים של מערכת הנעה מוטורית לרכב אנרגיה חדשה
מכשירים אחרים המותקנים על הרכבת; סוללת עוצמה; קופסת בקרה גבוהה מתח; מתח ישר גבוה (DC) חיובי/שלילי; יחידת בקרת רכב (VCU); סוללה נמוכה מתח; מסלול בקרה; פיוז; מנוע הנעה (DM); קווי חשמל תלת-פאזיים U/V/W; קווי אות (ריזולבר, טמפרטורה); בקרת מנוע (MCU); משאבה למים; נוזל קירור; רדיאטור.
1.1 התפקיד של האינדוקטורים בלולאת הפעלת הכוח
במערכות הנעה אוטומטיביות נפוץ השימוש בבקרת PWM (מודולציה ברוחב פולס). על ידי הפעלה והשבתה של רכיבי כח (MOSFETs/IGBTs), הם מרגלים את מתח וזרם הפלט כדי לשלוט במהירות ובטורק של המנוע. הסלילים ממלאים תפקיד מרכזי בלולאת הנעה החשמלית, בעיקר בדרך הבאה:
דיכוי שיאי זרם: כאשר המנוע מופעל או נעצר, משנה מהירות, או כאשר מכשירי הכוח מתחלפים, נוצרים שיאי זרם רגעיים. שיאים אלו עלולים ללחוץ את מכשירי הכוח (MOSFETs/IGBTs) ואת שבבי הנהג, ואף לגרום לפגיעות ברכיבים. הסליל מגביל את קצב שינוי הזרם (di/dt) באמצעות התנגדותו ההשראתית, ומכך נובעת דיכוי אפקטיבי של שיאי הזרם, הגנה על הרכיבים המרכזיים בלולאת הפעלה והארכת חיי הרכיבים.
החלקת זרם המנוע: בקרת PWM גורמת לריפל בזרם הפלט. אם זרם זה מוזרם ישירות למנוע, עלול להיגרם עלייה ברעשים, עלייה ברטט ועלייה באובדן החום בכריכות. בעזרת אחסון וocyון חוזר של אנרגיה, הסליל חלק את ריפל הזרם וגורם לזרם הכניסה למנוע להיות יציב יותר, ובכך משפר את יציבות הפעולה.
1.2 התפקיד של האינדוקטורים בניהול כוח ובסינון
אספקת החשמל במערכות הפעלה של מנועים רכבתיים מחולקת לשתי קטגוריות: מקורות מתח נמוך על-הרכב (12 וולט/24 וולט) למודולי הבקרה ולשבבים המניעים, ומקורות מתח גבוה ברכבים אנרגיה חדשה למודולי הפעלת הכוח. השקולות ממלאות את התפקידים העיקריים הבאים בניהול האספקה ובמסננים:
המרת DC-DC: במעגלי אספקת המתח הנמוך יש צורך בהמרת מתח ישר-ישר עם ירידה (DC-DC step-down converter) כדי להמיר את מתח ה-12 וולט/24 וולט על-הרכב למתחים של 5 וולט ו-3.3 וולט הנדרשים על ידי יחידות הבקרה המיקרו-אלקטרוניות (MCU) והחיישנים. כאלמנט מרכזי לאגירת אנרגיה במעגל ההמרה מסוג DC-DC, השקולה מאגרת ומשחררת אנרגיה, שומרת על יציבות מתח הפלט ומונעת מהשניות במתח להשפיע על פעולתה התקינה של מודול הבקרה.
Авחת EMI: כאשר מערכת הפעלה של המנוע פועלת, החלפת התקנים חשמליים יוצרת הפרעות בתדר גבוה. הפרעות אלו יכולות להיעבר דרך קווי החשמל למערכות אלקטרוניות אחרות על הרכבת, כגון ניווט או רדיו, ולפגוע בפעולתן הרגילה. סלילי עיכוב של מצב משותף, יחד עם קondenסаторים מסוג X ו-Y, יוצרים מעגל מסנן EMI שמסיר הפרעות בתדר גבוה מקווי החשמל, מדämp את הקרינה האלקטרומגנטית ומצמצם את ההשפעה של הפרעות חיצוניות על מערכת הפעלה של המנוע.
2-דרישות לאינדוקטורים במערכות הפעלה מוטוריות לרכב
מערכות הפעלה אוטומטיות של מנועים מותקנות לעיתים קרובות בסביבות קשות כגון תאי המנוע ואזורים של השסתים, שם הן חשופות לתקופות ארוכות לטמפרטורות גבוהות וללחות גבוהה, לרעידות בתדר גבוה ולחשיפה להפרעות אלקטרומגנטיות חזקות. עליהן לעמוד בדרישות אמינות ברמה אוטומוביליסטית ולהתאים את עצמן לתנודות רחבות במתח ולזרמים חדים בעלי עוצמה גבוהה, מה שמציב דרישות קשיחות במיוחד לביצועי הסליל, לעיצובו ולאמינותו.
3-פתרונות האינדוקטורים של CODACA למערכות הפעלה של מנועים
3.1 מוליך השראה לזרם גבוה לרכב
במערכות הפעלה של מנועים, מנגנים של כוח זרם גבוה משמשים בעיקר בממירי DC-DC ומעגלי סינון. סלילי הספק גבוה ברמת רכב של CODACA מציעים הפסדים נמוכים וזרם רוויה גבוה, עם זרם רוויה של עד 422 אמפר וטווח טמפרטורות פעולה של -55°C עד +155°C, מה שהופך אותם למתאימים לסביבות אלקטרוניות מורכבות ברכב.
3.2 אינדוקטור כוח מודל לתחום הרכב
של CODACA אינדוקטור כוח מודל לתחום הרכב בשימוש בחומרי ליבה מפוארים מגנטיים נמוכי אובדן ובטכנולוגיית אלקטרודות חדשנית כדי לפתור את האתגרים הטכנולוגיים כגון אי-יישור של הסלילים וקריעת המוצר במהלך תהליך היצירה. הוא מפחית את האובדן הכולל של האינדוקטור במעל 30%, תומך בטמפרטורת הפעלה של עד 170°C, מושג יעילות חשמלית של עד 98%, ומשפר באופן יעיל את האמינות של מערכות היגוי מנוע ואת יעילות ההמרה של מעגלים מסוג DC-DC.
3.3 אינדוקטור מוט לתחום הרכב
ל-CODACA קיימת צוות R&D מנוסה שיכול לספק במהרה פתרונות בהתאמה אישית אינדוקטור מוט לתחום הרכב פתרונות עם מאפיינים ומבנים שונים בהתאם לדרישות הלקוח.
3.4 רכיבי EMI
חנקנים במצב משותף , חַבָּיוֹת , ורכיבים מגנטיים אחרים משמשים באופן רגיל במערכות הנעה מוטוריות לאוטומובילים ובמעגלי סינון הספק כדי לדכא הפרעות רעשים על קווי האות וקוי ההספק.
EN