EN
Liên kết nhanh
Với sự phát triển ngày càng sâu rộng của xu hướng điện khí hóa và thông minh hóa ô tô, động cơ đã trở thành các thành phần cốt lõi về năng lượng và điều khiển trong xe. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động (động cơ kéo cho phương tiện năng lượng mới), các ứng dụng điều khiển thân xe (động cơ đóng/mở cốp điện, động cơ nâng hạ kính cửa sổ, động cơ điều chỉnh ghế) và các hệ thống phụ trợ (động cơ quạt làm mát, động cơ lái trợ lực điện). Là đơn vị điều khiển cốt lõi đối với việc khởi động/dừng, điều chỉnh tốc độ và hướng quay của động cơ, hệ thống điều khiển động cơ ô tô phải cung cấp đầu ra công suất hiệu quả, ổn định và đáng tin cậy trong các điều kiện khắc nghiệt trên xe như nhiệt độ cao, rung động mạnh, nhiễu điện từ (EMI) mạnh và dao động điện áp rộng. Là một thành phần thụ động cốt lõi trong hệ thống điều khiển động cơ, cuộn cảm thực hiện các chức năng then chốt như lưu trữ năng lượng, lọc, chặn và kìm hãm các đỉnh dòng điện. Việc lựa chọn cuộn cảm trực tiếp quyết định hiệu suất chuyển đổi, độ ổn định vận hành, khả năng tương thích điện từ (EMC) và tuổi thọ sử dụng.
Chức năng cốt lõi của hệ thống dẫn động động cơ ô tô là nhận lệnh từ đơn vị điều khiển xe (VCU) hoặc một đơn vị điều khiển cục bộ, chuyển đổi năng lượng điện từ nguồn cấp điện trên xe thành năng lượng cơ học và điều khiển động cơ để đạt được việc khởi động/dừng chính xác, điều chỉnh tốc độ cũng như điều khiển tiến/lùi. Đồng thời, hệ thống sử dụng các tín hiệu phản hồi dòng điện và tốc độ để thực hiện điều khiển vòng kín, đảm bảo động cơ vận hành êm ái và an toàn. Mạch điện thường bao gồm mô-đun quản lý nguồn, mô-đun điều khiển MCU, mô-đun điều khiển công suất, mô-đun phát hiện dòng điện/tốc độ và mô-đun lọc nhiễu EMI.
Hình 1. Sơ đồ khối của hệ thống dẫn động động cơ xe năng lượng mới
Các thiết bị khác được lắp trên xe; Pin điện áp cao; Hộp điều khiển điện áp cao; Đầu nối DC điện áp cao; VCU; Pin điện áp thấp; Rơ-le điều khiển; Cầu chì; Động cơ dẫn động (DM); Dây dẫn điện ba pha U/V/W; Dây tín hiệu (bộ giải mã vị trí, cảm biến nhiệt độ); Bộ điều khiển động cơ (MCU); Bơm nước; Chất làm mát; Két làm mát.
Các bộ dẫn động động cơ ô tô thường sử dụng điều khiển PWM (điều chế độ rộng xung). Bằng cách bật/tắt các linh kiện công suất (MOSFET/IGBT), chúng điều chỉnh điện áp và dòng điện đầu ra nhằm kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của động cơ. Cuộn cảm đảm nhận vai trò cốt lõi trong mạch dẫn động điện, chủ yếu theo các cách sau:
Ứng phó với các đỉnh dòng đột ngột: Khi động cơ khởi động hoặc dừng, thay đổi tốc độ, hoặc khi các thiết bị điện chuyển mạch, các xung dòng điện tức thời sẽ được tạo ra. Những xung này có thể gây quá tải cho các thiết bị điện (MOSFET/IGBT) và vi mạch điều khiển, thậm chí có thể làm hỏng các linh kiện. Cuộn cảm hạn chế tốc độ biến thiên của dòng điện (di/dt) thông qua phản kháng cảm ứng của nó, từ đó hiệu quả kìm hãm các xung dòng điện, bảo vệ các linh kiện chủ chốt trong mạch điều khiển và kéo dài tuổi thọ linh kiện.
Làm phẳng dòng điện động cơ: Điều khiển PWM khiến dòng điện đầu ra dao động. Nếu dòng điện này được cấp trực tiếp vào động cơ, nó có thể dẫn đến rung động tăng, tiếng ồn cao hơn và tổn hao trên dây quấn lớn hơn. Nhờ liên tục tích trữ và giải phóng năng lượng, cuộn cảm làm giảm dao động dòng điện, giúp dòng điện đầu vào động cơ ổn định hơn, từ đó cải thiện độ ổn định khi vận hành.
Nguồn cung cấp trong các hệ thống điều khiển động cơ ô tô được chia thành hai loại: nguồn điện áp thấp trên xe (12 V/24 V) dành cho các mô-đun điều khiển và vi mạch điều khiển, và nguồn điện áp cao trong các phương tiện năng lượng mới dành cho các mô-đun điều khiển truyền động. Cuộn cảm đảm nhận các vai trò chính sau trong quản lý nguồn và lọc:
Chuyển đổi DC-DC: Trong các mạch nguồn điện áp thấp, cần sử dụng bộ chuyển đổi hạ áp DC-DC để biến đổi điện áp trên xe 12 V/24 V thành các mức điện áp 5 V và 3,3 V yêu cầu bởi các vi điều khiển (MCU) và cảm biến. Là thành phần lưu trữ năng lượng cốt lõi trong mạch DC-DC, cuộn cảm lưu trữ và giải phóng năng lượng, duy trì độ ổn định của điện áp đầu ra, đồng thời ngăn chặn các dao động điện áp ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của mô-đun điều khiển.
Ứng dụng chống nhiễu EMI: Khi hệ thống truyền động động cơ đang hoạt động, việc chuyển mạch các thiết bị công suất sẽ tạo ra nhiễu tần số cao. Nhiễu này có thể lan truyền qua các đường dây điện tới các hệ thống điện tử khác trên xe như hệ thống định vị hoặc radio, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của chúng. Các cuộn kháng chế độ chung, kết hợp với tụ điện X và Y, tạo thành mạch lọc EMI nhằm loại bỏ nhiễu tần số cao trên đường dây điện, ức chế bức xạ điện từ và giảm tác động của nhiễu bên ngoài lên hệ thống truyền động động cơ.
2. Yêu cầu đối với cuộn cảm trong hệ thống truyền động động cơ ô tô
Các hệ thống điều khiển động cơ ô tô thường được lắp đặt trong các môi trường khắc nghiệt như khoang động cơ và khu vực khung gầm, nơi chúng phải chịu tác động trong thời gian dài bởi nhiệt độ và độ ẩm cao, rung động tần số cao cũng như nhiễu điện từ mạnh. Các hệ thống này phải đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy cấp ô tô và thích nghi với dao động điện áp rộng cũng như xung dòng điện cao, điều này đặt ra những yêu cầu nghiêm ngặt đối với hiệu suất, cấu trúc và độ tin cậy của cuộn cảm.
3. Giải pháp cuộn cảm của CODACA dành cho hệ thống truyền động động cơ
1. Cuộn cảm công suất dòng cao dành cho ô tô
Trong các hệ thống truyền động động cơ, cuộn cảm công suất dòng cao chủ yếu được sử dụng trong bộ chuyển đổi DC-DC và các mạch lọc. Các cuộn cảm công suất dòng cao dành cho ô tô của CODACA mang lại tổn hao thấp và dòng bão hòa cao, với dòng bão hòa lên đến 422 A và dải nhiệt độ hoạt động từ -55°C đến +155°C, phù hợp cho các môi trường điện tử ô tô phức tạp.
2. Cuộn chống nhiễu công suất dạng ép khuôn dành cho ô tô
Cuộn chống nhiễu công suất dạng ép khuôn dành cho ô tô của CODACA sử dụng vật liệu lõi bột từ có tổn hao thấp cùng công nghệ điện cực sáng tạo nhằm giải quyết các thách thức kỹ thuật như lệch cuộn dây và nứt sản phẩm trong quá trình ép khuôn. Sản phẩm giảm tổng tổn hao cuộn cảm hơn 30%, hỗ trợ nhiệt độ hoạt động tối đa lên đến 170°C, đạt hiệu suất chuyển đổi điện lên đến 98% và cải thiện hiệu quả đáng kể độ tin cậy của hệ thống truyền động động cơ cũng như hiệu suất chuyển đổi của các mạch DC-DC.
3. Cuộn cảm thanh dạng ô tô
CODACA có một đội ngũ nghiên cứu và phát triển (R&D) giàu kinh nghiệm, có thể nhanh chóng cung cấp các giải pháp cuộn cảm dạng thanh đạt tiêu chuẩn ô tô được tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng, với các đặc tính và cấu trúc khác nhau.
4. Linh kiện chống nhiễu điện từ (EMI)
Các cuộn kháng chế độ chung, hạt chống nhiễu (beads) và các linh kiện từ tính khác được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển động cơ ô tô và các mạch lọc nguồn nhằm giảm thiểu nhiễu trên đường dây tín hiệu và đường dây nguồn.
