EN
Szybkie linki
Wraz z pogłębianiem się rozwoju elektryfikacji i inteligencji pojazdów silniki stały się kluczowymi elementami napędowymi i sterującymi w pojazdach. Są one szeroko stosowane w układach napędowych (silniki napędowe pojazdów o napędzie alternatywnym), zastosowaniach związanych z kontrolą nad karoserią (silniki do automatycznego otwierania klap tylnych, silniki do sterowania szybami, silniki do regulacji siedzeń) oraz układach pomocniczych (silniki wentylatorów chłodzenia, silniki wspomagania kierownicy). Jako podstawowy układ sterujący uruchamianiem/zatrzymywaniem silnika, jego prędkością oraz kierunkiem obrotu, układ napędowy silnika samochodowego musi zapewniać wydajne, stabilne i niezawodne dostarczanie mocy w trudnych warunkach pokładowych, takich jak wysoka temperatura, wibracje, silne zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) oraz szerokie wahania napięcia. Jako kluczowy element bierny w układach napędowych silników dławik pełni istotne funkcje, takie jak magazynowanie energii, filtracja, ograniczanie prądu oraz tłumienie szczytów prądowych. Jego dobór ma bezpośredni wpływ na sprawność przekształcania energii, stabilność pracy, zgodność elektromagnetyczną (EMC) oraz czas eksploatacji.
Główną funkcją systemu napędu silnikowego w pojeździe jest odbieranie poleceń od jednostki sterującej pojazdem (VCU) lub lokalnej jednostki sterującej, przekształcanie energii elektrycznej pochodzącej z pokładowego źródła zasilania w energię mechaniczną oraz napędzanie silnika w celu zapewnienia precyzyjnego uruchamiania/zatrzymywania, regulacji prędkości oraz sterowania ruchem w przód/w tył. Jednocześnie wykorzystuje sygnały sprzężenia zwrotnego prądu i prędkości do realizacji sterowania w układzie zamkniętym, zapewniając gładką i bezpieczną pracę silnika. Obwód zawiera zazwyczaj moduł zarządzania energią, moduł sterujący MCU, moduł napędu mocy, moduł wykrywania prądu/prędkości oraz moduł filtracji zakłóceń elektromagnetycznych (EMI).
Rysunek 1. Schemat blokowy systemu napędu silnikowego w pojeździe z napędem alternatywnym
Inne urządzenia montowane na pojeździe; bateria trakcyjna; skrzynka sterująca napięciem wysokim; prostownik/falownik prądu stałego wysokiego napięcia; jednostka sterująca pojazdem (VCU); akumulator niskiego napięcia; przekaźnik sterujący; bezpiecznik; silnik napędowy (DM); trójfazowe przewody zasilające U/V/W; przewody sygnałowe (resolver, temperatura); sterownik silnika (MCU); pompa wody; ciecz chłodząca; radiator.
W napędach silnikowych stosowanych w motocyklach i samochodach powszechnie wykorzystuje się sterowanie PWM (modulacją szerokości impulsu). Poprzez włączanie i wyłączanie elementów mocy (tranzystorów MOSFET lub IGBT) reguluje się napięcie i prąd wyjściowy w celu sterowania prędkością obrotową i momentem obrotowym silnika. Cewki odgrywają kluczową rolę w obwodzie napędu elektrycznego, głównie w następujący sposób:
Hamowanie szczytów prądu: Gdy silnik uruchamia się lub zatrzymuje, zmienia prędkość lub gdy urządzenia zasilające przełączają się, powstają chwilowe szczyty prądu. Te szczyty mogą obciążać urządzenia mocy (tranzystory MOSFET/IGBT) oraz układy sterujące i nawet uszkadzać te komponenty. Dławik ogranicza szybkość zmiany prądu (di/dt) dzięki swojej reaktancji indukcyjnej, skutecznie tłumiąc szczyty prądowe, chroniąc kluczowe elementy w pętli napędowej oraz wydłużając żywotność komponentów.
Wygładzanie prądu silnika: Sterowanie metodą PWM powoduje pulsacje prądu wyjściowego. Jeśli taki prąd jest bezpośrednio doprowadzany do silnika, może to prowadzić do zwiększenia drgań, wyższego poziomu hałasu oraz większych strat w uzwojeniach. Dzięki ciągłemu magazynowaniu i zwalnianiu energii dławik wygładza pulsacje prądu, czyniąc prąd wejściowy silnika bardziej stabilnym i poprawiając stabilność pracy.
Zasilanie w układach napędowych silnikowych w pojazdach dzieli się na dwie kategorie: pokładowe zasilanie niskonapięciowe (12 V/24 V) przeznaczone dla modułów sterujących i układów scalonych sterujących, oraz zasilanie wysokonapięciowe w pojazdach z napędem alternatywnym przeznaczone dla modułów napędu mocy. Dławiki pełnią następujące główne role w zarządzaniu energią i filtracji:
Konwersja DC-DC: W obwodach zasilania niskonapięciowego wymagany jest przetwornik obniżający napięcie stałego prądu elektrycznego (DC-DC), który przekształca pokładowe napięcie 12 V/24 V na poziomy 5 V i 3,3 V wymagane przez mikrokontrolery (MCU) i czujniki. Jako podstawowy element magazynujący energię w obwodzie DC-DC dławik gromadzi i uwalnia energię, zapewnia stabilność napięcia wyjściowego oraz zapobiega wpływowi fluktuacji napięcia na prawidłową pracę modułu sterującego.
Zapobieganie zakłóceniom elektromagnetycznym (EMI): Podczas pracy układu napędu silnikowego przełączanie elementów mocy generuje zakłócenia wysokiej częstotliwości. Zakłócenia te mogą być przesyłane poprzez przewody zasilające do innych pokładowych systemów elektronicznych, takich jak nawigacja lub radio, wpływając na ich prawidłową pracę. Dławiki wspólnego trybu w połączeniu z kondensatorami typu X i Y tworzą obwód filtra zakłóceń elektromagnetycznych (EMI), który usuwa zakłócenia wysokiej częstotliwości z przewodów zasilających, tłumi promieniowanie elektromagnetyczne oraz zmniejsza wpływ zakłóceń zewnętrznych na układ napędu silnikowego.
2. Wymagania dotyczące cewek indukcyjnych w układach napędu silnikowego stosowanych w motoryzacji
Systemy napędu silników samochodowych są często instalowane w trudnych warunkach, takich jak komory silnika i obszary podwozia, gdzie przez długi czas narażone są na wysoką temperaturę i wilgotność, drgania o wysokiej częstotliwości oraz silne zakłócenia elektromagnetyczne. Muszą one spełniać wymagania niezawodnościowe klasy motocyklowej i dostosowywać się do szerokiego zakresu wahania napięcia oraz dużych skoków prądu, co stawia surowe wymagania wobec wydajności, konstrukcji i niezawodności cewek.
3. Rozwiązania dławikowe CODACA dla układów napędowych silników
1. Dławiki mocy klasy motocyklowej o wysokim prądzie
W układach napędu silnikowego wysokoprądowe dławiki mocy są głównie stosowane w przetwornicach DC-DC oraz obwodach filtrujących. Wysokoprądowe dławiki mocy klasy motocyklowej firmy CODACA charakteryzują się niskimi stratami i wysokim prądem nasycenia – do 422 A – oraz zakresem temperatur roboczych od −55 °C do +155 °C, co czyni je odpowiednimi do zastosowania w złożonych środowiskach elektronicznych pojazdów samochodowych.
2. Dławik mocy klasy motocyklowej w obudowie
Dławik mocy klasy motocyklowej firmy CODACA w obudowie wykorzystuje materiały rdzeniowe z magnetycznego proszku o niskich stratach oraz innowacyjną technologię elektrod, rozwiązując problemy techniczne takie jak nieprawidłowe ustawienie cewki i pęknięcia produktu podczas formowania. Zmniejsza całkowite straty dławika o ponad 30%, obsługuje temperatury robocze do 170 °C, osiąga sprawność energetyczną do 98% oraz skutecznie poprawia niezawodność układów napędu silnikowego i wydajność konwersji obwodów DC-DC.
3. Dławik prętowy klasy motocyklowej
CODACA dysponuje doświadczonym zespołem badań i rozwoju, który może szybko dostarczyć dostosowanych do indywidualnych potrzeb klientów rozwiązań z induktorów cewkowych klasy automotive o różnych charakterystykach i konstrukcjach.
4. Komponenty do ograniczania zakłóceń elektromagnetycznych (EMI)
Dławiki do tłumienia zakłóceń wspólnych, koraliki oraz inne komponenty magnetyczne są powszechnie stosowane w układach napędowych pojazdów oraz obwodach filtracji mocy w celu ograniczania zakłóceń szumowych na liniach sygnałowych i zasilających.
