Πρέπει να επιστρέψουμε πολλά χρόνια για να επανεξετάσουμε την περίοδο κατά την οποία το όχημα δεν χρησιμοποίησε τον κινητήρα. Εκείνη την εποχή, το όχημα ξεκίνησε με στρόφαλο και ο ανεμιστήρας ψύξης του κινητήρα και ο υαλοκαθαριστήρας συνδέθηκαν μηχανικά με τον κινητήρα. Ο συνδυασμός του ηλεκτροκινητήρα και της μηχανής εσωτερικής καύσης συνδυάστηκε γρήγορα, και αυτός ο συνδυασμός ήταν αρχικά κυρίως για λόγους άνεσης. Αυτοί οι κινητήρες είναι κινητήρες χαμηλής ισχύος (<100w) και="" τυπικά="" χρειάζονται="" μόνο="" ένα="" απλό="" ρελέ="" για="" να="" οδηγήσουν="" το="" φορτίο,="" το="" οποίο="" είναι="" η="" καλύτερη="" επιλογή="" για="" τη="" βελτίωση="" της="" αποδοτικότητας="" και="" της="" απόδοσης="" του=""> Καθώς οι κινητήρες αρχίζουν να τοποθετούνται σε εφαρμογές ασφαλείας, όπως τα συστήματα αντιεμπλοκής κατά την πέδηση και τα συστήματα ελέγχου πρόσφυσης, οι κινητήρες απαιτούν πιο αξιόπιστο σύστημα κίνησης.
Πρόσφατα, ωστόσο, η αυτοκινητοβιομηχανία έχει στρέψει την προσοχή της στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμων. Η πίεση της πράσινης κυκλοφορίας ανάγκασε τους μηχανικούς να βρουν έξυπνες, αποτελεσματικές λύσεις για τα οχήματά τους. Ο κινητήρας μπορεί να επιτύχει εξαιρετική απόδοση όταν οδηγείται από έξυπνες ηλεκτρονικές συσκευές. Οι ηλεκτρονικές λύσεις είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για κινητήρες υψηλής ισχύος (> 100W). Αν και η ψύξη του κινητήρα και οι φυσητήρες στα μοντέρνα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν πλέον ηλεκτρονικό έλεγχο ισχύος, το φάσμα των εφαρμογών για κινητήρες είναι ακόμα ευρύ. Πολλές από τις λειτουργίες του αυτοκινήτου εξακολουθούν να χρησιμοποιούν μηχανικά συστήματα που συνδέονται με τη μηχανή εσωτερικής καύσης. Ο ηλεκτρονικός έλεγχος μπορεί να επιφέρει σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση, ενώ οι αντλίες και οι αντλίες είναι καλά παραδείγματα. Με τον ηλεκτρικό έλεγχο, η ισχύς μπορεί να μεταδοθεί αποτελεσματικά στον κινητήρα, επιτρέποντας στον κινητήρα να καλύπτει με ακρίβεια τις απαιτήσεις παροχής ενέργειας ανά πάσα στιγμή.
Η τεχνολογία μετατροπής συχνοτήτων προσφέρει σημαντικές ευκαιρίες στην αυτοκινητοβιομηχανία
Η ψύξη του κινητήρα του οχήματος και η εφαρμογή ανεμιστήρα με μεταβλητή συχνότητα είναι η τελευταία καινοτομία. Τόσο η μονάδα ψύξης του κινητήρα όσο και ο ανεμιστήρας του παλιού μοντέλου χρησιμοποιούν σύστημα ελέγχου ταχύτητας αποτελούμενο από αντίσταση και ρελέ. Με αυτό το σύστημα, η ταχύτητα του κινητήρα περιορίζεται σε αρκετές διακριτές τιμές. Απαιτείται ένας αντιστάτης σε σειρά με τον κινητήρα για να επιτευχθεί οποιαδήποτε τιμή ταχύτητας. Η ταχύτητα του κινητήρα δεν μπορεί να βελτιστοποιηθεί για τις απαιτήσεις ισχύος, επομένως η απόδοση αυτής της λύσης είναι εξαιρετικά χαμηλή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τυπικές αποτελεσματικότητες κάτω του 50% στις περισσότερες περιπτώσεις.
Οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία ηλεκτρονικών ισχύος έχουν καταστήσει τον κινητήρα ελέγχου μεταβλητής συχνότητας τη λύση επιλογής για πολλές εφαρμογές. Με μεταβλητό έλεγχο συχνότητας, μπορεί να επιτευχθεί τυπική αποτελεσματικότητα συστήματος μεγαλύτερη από 90% σε όλο το εύρος φορτίου. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα έναν τυπικό ανεμιστήρα ψύξης κινητήρα 400W, η κατανάλωση ρεύματος του ηλεκτρονικού ελεγκτή είναι 100W μικρότερη από την κατανάλωση ισχύος του ελεγκτή ανεμιστήρα κατά τη διάρκεια ενός τυπικού κύκλου φορτίου. Η εξοικονόμηση ενέργειας 100W ισοδυναμεί με μείωση κατά περίπου 0,1 λίτρα ανά 100 χιλιόμετρα κατανάλωσης καυσίμου.
Η πρόκληση της οδήγησης κινητήρων με την τεχνολογία ελέγχου PWM είναι να πληρούν τις απαιτήσεις EMI. Στα 20 kHz, το σύστημα παράγει θόρυβο στην πλευρά της μπαταρίας. Η τρέχουσα κλίση di / dt κατά τη διάρκεια της ενεργοποίησης και απενεργοποίησης είναι η κύρια πηγή του EMI. Προκειμένου να συμμορφωθεί με τις απαιτήσεις EMI, πρέπει να συνδεθεί ένα παθητικό φίλτρο μεταξύ της μπαταρίας και του μετατροπέα. Αυτό το φίλτρο αποτελείται συνήθως από δύο μεγάλους πυκνωτές και έναν επαγωγέα. Το κόστος του φίλτρου είναι ένα σημαντικό κόστος για ολόκληρο το σύστημα. Σε ένα απλό σύστημα που χρησιμοποιεί MOSFETs, ο μόνος τρόπος για να μειώσετε το di / dt είναι να εισαγάγετε μια αντίσταση στην πύλη για να επιβραδύνετε την ταχύτητα μεταγωγής. Με τον τρόπο αυτό θα αυξηθούν σημαντικά οι απώλειες μεταγωγής, θα μειωθεί η απόδοση του συστήματος και θα αυξηθεί το μέγεθος της ψύκτρας. Σε αυτά τα συστήματα, το μέγεθος του φίλτρου EMI και του ψύκτη θερμότητας πρέπει να ζυγιστεί.
Το AUIR3330S χρησιμοποιεί ιδιόκτητο έλεγχο di / dt για την έξοδο για να μειώσει τις εκπομπές του πίνακα. Αυτός ο ενεργός έλεγχος di / dt βελτιστοποιεί το EMI και αλλάζει την απόδοση απώλειας και δεν υπόκειται πλέον στις αντιθέσεις φίλτρων EMI και ψύκτρων ψύξης. Η υλοποίηση αυτού του χαρακτηριστικού απαιτεί το σχηματισμό μιας συγκεκριμένης πύλης στο MOSFET, κάτι που δεν είναι δυνατό με τα διακριτά εξαρτήματα. Για γενικές εφαρμογές με MOSFETs με οδηγούς, ο έλεγχος χρόνου μεταγωγής επιτυγχάνεται με τη χρήση αντιστάσεως πύλης για τον έλεγχο του ρεύματος κίνησης. Επιπλέον, το AUIR3330S προσφέρει μια λύση για την οδήγηση οποιουδήποτε τύπου κινητήρα σε πλήρη ταχύτητα. Η υψηλή ολοκλήρωση επιτρέπει στους σχεδιαστές να σχεδιάσουν μια συμπαγή λύση. Ο σχεδιασμός πλήρους ταχύτητας μπορεί να επιτευχθεί γρήγορα με ελάχιστα εξωτερικά εξαρτήματα.
Ενεργός έλεγχος di / dt
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ενεργοποίησης, ο οδηγός εφαρμόζει ένα μεγάλο ρεύμα για να φτάσει το όριο MOSFET το συντομότερο δυνατό. Καθώς το ρεύμα αρχίζει να ρέει στο MOSFET, το ρεύμα της πύλης μειώνεται για να περιορίσει το di / dt. Όταν αρχίσει να πέφτει η τάση της πηγής αποστράγγισης, το ρεύμα της πύλης ανέρχεται για να περιορίσει τις απώλειες μεταγωγής. Οι απώλειες μεταγωγής είναι οι ίδιες στη φάση di / dt σε σύγκριση με τα MOSFET που λειτουργούν με αντίσταση, αλλά οι απώλειες μεταγωγής είναι πολύ χαμηλότερες κατά τη διάρκεια της φάσης dv / dt. Επομένως, στο ίδιο επίπεδο EMI, το AUIR3330S καταναλώνει πολύ λιγότερη ισχύ και απαιτεί μόνο μικρότερο ψύκτη θερμότητας. Ο ενεργός έλεγχος di / dt απαιτεί έναν σύνθετο οδηγό που μπορεί να χρησιμοποιήσει διαφορετικά ρεύματα πύλης σε διαφορετικά στάδια του διακόπτη. Το AUIR3330S περιλαμβάνει επίσης έξυπνα κυκλώματα για την ανίχνευση των φάσεων di / dt και dv / dt.
Οι σύγχρονες εφαρμογές κινητήριων μονάδων απαιτούν πρόσθετα χαρακτηριστικά όπως προστασία και αντιμετώπιση προβλημάτων. Το AUIR3330S ενσωματώνει μια ποικιλία χαρακτηριστικών για την αποφυγή αστοχίας του συστήματος σε μη φυσιολογική λειτουργία, συμπεριλαμβανομένων των υπερβολικών συνθηκών θερμοκρασίας, των βραχυκυκλωμάτων εξόδου, της αποσύνδεσης του πυκνωτή γείωσης ή του bootstrap. Σε οποιαδήποτε από τις παραπάνω συνθήκες σφάλματος, το AUIR3330S προστατεύεται και τα αποτελέσματα διάγνωσης σφάλματος αναφέρονται στον μικροεπεξεργαστή. Το διαγνωστικό αποτέλεσμα είναι μια τιμή που μπορεί να διαβαστεί απευθείας από τον μικροεπεξεργαστή.
Επιπλέον, το AUIR3330S διαθέτει μια λειτουργία ανατροφοδότησης ρεύματος που διαβάζει το ρεύμα φορτίου μετρώντας την τάση που ρέει μέσω της αντίστασης Rifb. Το σύστημα παρακολουθεί το ρεύμα φορτίου για τον έλεγχο της τροφοδοσίας στο φορτίο. Και μπορεί να εντοπιστεί η κατάσταση αναμονής κινητήρα.
Η τρέχουσα ανατροφοδότηση της αίσθησης χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του κατωφλίου προστασίας υπερέντασης. Όταν η τάση στην αντίσταση Rifb υπερβαίνει τα 4,5V, η έξοδος απενεργοποιείται αυτόματα. Αυτό το χαρακτηριστικό αποτρέπει τυχόν σφάλματα στη γραμμή ή τον κινητήρα κατά τη διάρκεια μόνιμων συνθηκών και μπορεί να προσαρμοστεί στις ανάγκες κάθε συστήματος.
εν κατακλείδι
Οι κινητήρες που επιτυγχάνουν ηλεκτρονικό έλεγχο πλήρους ταχύτητας μπορούν τώρα να χρησιμοποιηθούν σε πολλές νέες εφαρμογές. Στα αυτοκίνητα, ορισμένα φορτία εξακολουθούν να κινούνται άμεσα από τον κινητήρα, όπως οι αντλίες, οι αντλίες λαδιού και οι αντλίες υδραυλικού τιμονιού. Η χρήση ενός κινητήρα για την οδήγηση αυτών των φορτίων απλοποιεί σημαντικά τον μηχανικό σχεδιασμό, εξαλείφοντας την ανάγκη για ιμάντες και δρομείς, ενώ εξοικονομεί χώρο στο χώρο του κινητήρα. Το AUIR3330S προσφέρει μια λύση για την οδήγηση οποιουδήποτε τύπου κινητήρα σε πλήρη ταχύτητα, με ενεργό έλεγχο di / dt για EMI και εναλλαγή βελτιστοποίησης απόδοσης απώλειας
