ในยานยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ BMS (ระบบจัดการแบตเตอรี่) ทำหน้าที่เหมือนผู้พิทักษ์ คอยปกป้องความปลอดภัยและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อย่างเงียบเชียบ มันตรวจสอบแรงดัน กระแสไฟฟ้า และอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ ป้องกันการชาร์จเกินและการคายประจุเกินขีดจำกัด และเพิ่มอายุการใช้งานด้วยเทคโนโลยีการปรับสมดุลอัจฉริยะ ตัวเหนี่ยวนำ (Inductors) มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในด้านการแปลงพลังงาน การกรองสัญญาณ และการสื่อสารแบบแยกสัญญาณในระบบ BMS โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการลดสัญญาณรบกวน การแปลงแรงดันไฟฟ้า และความสมบูรณ์ของสัญญาณ ดังนั้น การเลือกตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มความปลอดภัยและประสิทธิภาพของยานยนต์ไฟฟ้า
1- การประยุกต์ใช้หลักของตัวเหนี่ยวนำในระบบ BMS
ในระบบ BMS สำหรับยานยนต์ ตัวเหนี่ยวนำถูกใช้เป็นหลักในวงจรแปลงพลังงาน วงจรปรับสมดุล และวงจรกรองสัญญาณ โดยมีการประยุกต์ใช้และข้อกำหนดเฉพาะดังนี้
1.1 คอนเวอร์เตอร์ DC-DC
ตัวแปลง DC-DC เป็นหนึ่งในโมดูลที่พบได้บ่อยที่สุดในระบบ BMS โมดูลต่างๆ ภายในระบบ BMS (MCU, ชิป AFE, เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ, เซ็นเซอร์วัดกระแสไฟฟ้า ฯลฯ) โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าตรงระดับต่ำที่มีความเสถียรแตกต่างกันไป (เช่น 5V, 3.3V, 1.8V ฯลฯ) แรงดันเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นโดยตัวแปลง DC-DC จากแรงดันบัสของชุดแบตเตอรี่ (แรงดันสูง) หรือแบตเตอรี่สำรองแรงดันต่ำ (12V) ในวงจร Buck/Boost ตัวเหนี่ยวนำ (inductor) เป็นองค์ประกอบหลักสำหรับการเก็บพลังงานและกรองสัญญาณ มันจะเก็บพลังงานเมื่อทรานซิสเตอร์สวิตช์ทำงาน และปล่อยพลังงานไปยังเอาต์พุตเมื่อทรานซิสเตอร์ปิด จึงทำให้สามารถแปลงแรงดันและทำให้แรงดันมีความเสถียร
การเลือกค่าความเหนี่ยวนำมีผลโดยตรงต่อการผันผวนของกระแสไฟฟ้า ประสิทธิภาพในการแปลงพลังงาน และการตอบสนองต่อสภาวะเปลี่ยนผ่าน ความต้องการใช้งานอินดักเตอร์กำลังในวงจรแปลงแบบ Buck/Boost ได้แก่ ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าสูง ความต้านทานกระแสตรงต่ำ ความเสถียรที่ดีต่ออุณหภูมิ และการออกแบบให้มีขนาดเล็กลง
1.2 วงจรปรับสมดุลแบบแอคทีฟ
วงจรปรับสมดุลแบบแอคทีฟจะทำให้เซลล์แบตเตอรี่มีการชาร์จที่สมดุลกันผ่านการถ่ายโอนพลังงาน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานของชุดแบตเตอรี่ ในบางประเภทของโครงสร้างวงจรปรับสมดุลแบบแอคทีฟ จะใช้ขดลวดเหนี่ยวนำ (อินดักเตอร์) เป็นสื่อกลางในการถ่ายโอนพลังงาน โดยขดลวดเหนี่ยวนำจะเก็บและปล่อยพลังงานสลับกันไปมาภายในรอบการทำงานของสวิตช์ เพื่อให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานระหว่างเซลล์ หรือระหว่างเซลล์กับบัส นอกจากนี้ ตัวแปลงไฟ DC-DC แบบเสริมบางชนิดในวงจรปรับสมดุลก็ยังใช้ขดลวดเหนี่ยวนำสำหรับกรองสัญญาณรบกวน
ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของขดลวดเหนี่ยวนำในวงจรปรับสมดุลแบบแอคทีฟ ได้แก่ ขนาดเล็กลง การสูญเสียพลังงานต่ำ ประสิทธิภาพสูง ค่าความเหนี่ยวนำที่เหมาะสม และกระแสเซาะกรายสูง พร้อมทั้งสามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพระดับยานยนต์ เช่น ช่วงอุณหภูมิกว้าง และทนต่อการสั่นสะเทือน
1.3 วงจรกรองสัญญาณรบกวน EMI/EMC
ตัวเหนี่ยวนำสำหรับกรองในระบบ BMS ใช้หลักๆ สำหรับการกรองที่ขาเข้า/ขาออกของพลังงาน หรือการกรองเส้นทางสื่อสาร ซึ่งจะติดตั้งที่ช่องต่อขาเข้า/ขาออกของพลังงานและอินเทอร์เฟซเส้นทางสื่อสาร โดยตัวเหนี่ยวนำแบบคู่มูรด (Common mode chokes) ใช้เพื่อกดสัญญาณรบกวนแบบคู่มูรด (common mode noise) บนเส้นทางไฟฟ้า เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณรบกวนภายในระบบ BMS ไปรบกวนอุปกรณ์อื่นๆ หรือไม่ให้สัญญาณรบกวนจากภายนอกถูกเหนี่ยวนำเข้ามาในระบบ BMS ส่วนตัวเหนี่ยวนำแบบต่างศักย์ (Differential-mode inductors) ใช้เพื่อกดสัญญาณรบกวนแบบต่างศักย์ (differential-mode noise) บนเส้นทางไฟฟ้า
ตัวเหนี่ยวนำสำหรับตัวกรอง EMI/EMC (แบบต่างศักย์และแบบคู่มูรด) จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดดังต่อไปนี้:
◾ ลักษณะความต้านทานเชิงประจุ (Impedance characteristics): มีลักษณะความต้านทานเชิงประจุที่ดีในช่วงความถี่สูง
◾ กระแสไฟฟ้าที่กำหนด (Rated current): โดยทั่วไปจะเล็กกว่าตัวเหนี่ยวนำสำหรับจ่ายไฟ แต่ต้องมากกว่ากระแสไฟฟ้าทำงานสูงสุดที่ไหลผ่านเส้นทางนี้
◾ กระแสไฟฟ้าอิ่มตัว (Saturation current): ต้องสามารถทนต่อกระแสไฟฟ้าชั่วขณะที่อาจเกิดขึ้นได้ (เช่น การลดโหลดอย่างฉับพลัน) โดยไม่เกิดภาวะอิ่มตัวจนทำให้เสียการทำงาน
◾ ช่วงความถี่ (Frequency range): ครอบคลุมช่วงความถี่ของสัญญาณรบกวนที่ต้องการกด
การประยุกต์ใช้ Codaca อินดักเตอร์ในระบบ BMS สำหรับยานยนต์
2- ข้อกำหนดสำหรับอินดักเตอร์ในระบบ BMS สำหรับยานยนต์
อินดักเตอร์สำหรับระบบ BMS ยานยนต์จะต้องไม่เพียงแต่ตอบสนองข้อกำหนดพื้นฐานด้านประสิทธิภาพ เช่น ค่าความเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้า อิมพีแดนซ์ และความถี่ แต่ยังต้องสอดคล้องกับมาตรฐานระดับยานยนต์ต่อไปนี้:
◾ อุณหภูมิในการทำงาน: -40°C ถึง +125°C หรือสูงกว่านั้น เพื่อให้สามารถปรับตัวได้กับสภาพแวดล้อมการใช้งานของยานยนต์ทุกประเภท
◾ ความน่าเชื่อถือสูง: อายุการใช้งานผลิตภัณฑ์ (10-15 ปี หรือมากกว่านั้น) เป็นไปตามมาตรฐาน AEC-Q200 มีความทนทานต่อการสั่นสะเทือนและแรงกระแทกได้ดี
◾ มาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม: เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS, REACH, ปราศจากฮาโลเจน และมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ
◾ การตรวจสอบย้อนกลับได้: ผ่านการรับรองภายใต้ระบบ IATF16949 ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดด้านการจัดการห่วงโซ่อุปทานและการตรวจสอบย้อนกลับด้านคุณภาพของอุตสาหกรรมยานยนต์
วงจรต่างๆ ในระบบ BMS สำหรับยานยนต์มีข้อกำหนดที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนในด้านพารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักของอินดักเตอร์ (กระแสอิ่มตัว, DCR, อิมพีแดนซ์ความถี่สูง, แถบกรอง) แต่ทุกการใช้งานจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานระดับยานยนต์ที่เข้มงวดในด้านอุณหภูมิ ความน่าเชื่อถือ ด้านกลไก และสิ่งแวดล้อม (สอดคล้องกับ AEC-Q200) การเลือกใช้อินดักเตอร์ จึงจำเป็นต้องประเมินพารามิเตอร์สำคัญเหล่านี้อย่างรอบคอบตามการใช้งานเฉพาะเจาะจง และดำเนินการทดสอบและตรวจสอบอย่างละเอียด เพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และความปลอดภัยของระบบ BMS โดยรวม
3- Codaca จัดหายังอินดักเตอร์คุณภาพสูงระดับยานยนต์สำหรับระบบ BMS ในรถยนต์
โคดาก้าได้ทุ่มเทให้กับการวิจัยและพัฒนาอินดักเตอร์มากว่า 24 ปี โดยจัดหาอินดักเตอร์ประสิทธิภาพสูงหลากหลายชนิดในหลายซีรีส์ให้กับอุตสาหกรรมยานยนต์ โคดาก้าได้พัฒนาซีรีส์ต่างๆ ขึ้นเองอย่างอิสระ รวมถึงอินดักเตอร์กำลังแบบโมลด์เกรดยานยนต์ อินดักเตอร์กำลังกระแสสูงเกรดยานยนต์ และช็อกโคมอนโมด (common mode chokes) เกรดยานยนต์ เพื่อตอบสนองความต้องการด้านการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์ในเรื่องของขนาดเล็กลง การผสานรวมระบบ การสูญเสียพลังงานต่ำ และประสิทธิภาพสูง
[คลิกที่ภาพเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ ขดลวดเหนี่ยวนำสำหรับยานยนต์ของ Codaca ]
3.1 อินดักเตอร์กำลังกระแสสูงเกรดยานยนต์
ขดลวดเหนี่ยวนำสำหรับยานยนต์ที่พัฒนาขึ้นเองโดย Codaca ใช้วัสดุแกนแม่เหล็กที่มีการสูญเสียต่ำและออกแบบขดลวดแบบลวดแบน ซึ่งมีคุณสมบัติการสูญเสียพลังงานในแกนต่ำมาก และมีลักษณะความอิ่มตัวแบบนุ่มนวลเป็นเลิศ ทำให้สามารถทนต่อกระแสไฟฟ้าชั่วขณะที่สูงกว่าได้ กระแสไฟฟ้าอิ่มตัวสูงสุดของขดลวดเหนี่ยวนำสามารถสูงถึง 350A โดยมีช่วงอุณหภูมิการทำงานตั้งแต่ -55℃ ถึง +155℃ ซึ่งตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์ที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูงและอุณหภูมิการทำงานสูง มันสามารถรักษาอุณหภูมิผิวขดลวดที่ต่ำไว้ได้ แม้จะต้องทำงานภายใต้กระแสไฟฟ้าสูงเป็นเวลานาน จึงเหมาะสำหรับการใช้งานอย่างแพร่หลายในหลากหลายโซลูชันเชิงโครงสร้างของระบบ BMS สำหรับยานยนต์
สินค้าแนะนำ: VSRU / VSBX / VPRX และซีรีย์อื่นๆ
3.2 ขดลวดเหนี่ยวนำแบบโมลด์สำหรับยานยนต์
ขดลวดเหนี่ยวนำกำลังไฟแบบโมลด์เกรดยานยนต์ที่พัฒนาขึ้นเองโดย Codaca ใช้เทคโนโลยีและกระบวนการที่ทันสมัย รวมถึงวัสดุแกนที่มีการสูญเสียต่ำและการออกแบบขั้วไฟฟ้ารูปแบบใหม่ สิ่งนี้ช่วยลดขนาดและค่าการสูญเสียของขดลวดเหนี่ยวนำอย่างมาก ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความน่าเชื่อถือ โดยสามารถแก้ปัญหาทางเทคนิค เช่น การบิดเบี้ยวของขดลวด และปัญหาการแตกร้าวในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปขดลวดเหนี่ยวนำ ทำให้ลดค่าการสูญเสียโดยรวมของขดลวดเหนี่ยวนำกำลังไฟแบบโมลด์เกรดยานยนต์ลงได้มากกว่า 30% รองรับอุณหภูมิการทำงานสูงสุดถึง 165°C และมีประสิทธิภาพในการจ่ายพลังงานสูงสุดถึง 98% ซึ่งช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบ BMS และประสิทธิภาพการแปลงแรงดัน DC-DC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
แนะนำ ผลิตภัณฑ์ : VSAB / VSEB / VSEB-H / VPAB และซีรีย์อื่นๆ
3.3 ชอกโคมอนโมด์เกรดยานยนต์
ตัวกรองสัญญาณรบกวนแบบคอมมอนโมดของ Codaca สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ มีคุณสมบัติความต้านทานสูง สามารถลดสัญญาณรบกวนแบบคอมมอนโมดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยขนาดเล็กและดีไซน์เตี้ย ทำให้เหมาะสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) เพื่อตอบสนองความต้องการด้านมินิแอทเทอริฟิเคชันในอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์; มีความน่าเชื่อถือสูง อุณหภูมิการทำงาน: -40℃ ～ +125℃ / -55℃~+150℃ สามารถลดการรบกวนจากสัญญาณรบกวนแบบคอมมอนโมดในสายไฟฟ้ากระแสตรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในวงจร เช่น คอนเวอร์เตอร์ DC-DC ในยานพาหนะพลังงานใหม่ และระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ช่วยลดผลกระทบจากสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าต่อความเสถียรของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สินค้าแนะนำ: VSTCB / VCRHC / VSTP , และซีรีส์อื่นๆ
EN