واحد کنترل موتور خودرو برقی PUMBAA (MCU) PMC32A

کنترل‌کننده موتور، واحد کنترلی است که موتور را برای به حرکت درآوردن کل وسیله نقلیه کنترل می‌کند و به اجزای اصلی وسایل نقلیه الکتریکی تعلق دارد. کنترل‌کننده موتور دارای عملکرد ارتباط CAN، حفاظت در برابر جریان بیش از حد، حفاظت در برابر اضافه بار، حفاظت در برابر افت ولتاژ، حفاظت در برابر افت ولتاژ، حفاظت در برابر افت فاز، بازخورد انرژی، محدودیت توان، قفل داخلی ولتاژ بالا، گزارش خطا و سایر عملکردها است. فناوری کنترل‌کننده موتور در حال حاضر نسبتاً بالغ است و دارای ویژگی‌های یکپارچگی بالا، چگالی توان بالا، عمر طولانی، خروجی پایدار و غیره می‌باشد.

واحد کنترل موتور الکتریکی از یک اینورتر و یک کنترلر تشکیل شده است. در میان آنها، اینورتر برق DC تحویل داده شده توسط باتری را دریافت کرده و آن را به برق AC سه فاز تبدیل می‌کند تا موتور خودرو را تغذیه کند. در مرحله بعد، کنترلر موتور الکتریکی سیگنال‌هایی مانند سرعت موتور را دریافت کرده و آنها را به دستگاه ارسال می‌کند. هنگام ترمز یا شتاب‌گیری، فرکانس کنترلر موتور الکتریکی افزایش یا کاهش می‌یابد و در نتیجه شتاب‌گیری یا کاهش سرعت حاصل می‌شود.

وسایل نقلیه الکتریکی (EV) به عنوان شیوه حمل و نقل ترجیحی در حال ظهور هستند و جایگزینی پایدار و سازگار با محیط زیست برای وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی سنتی ارائه می‌دهند. در اکوسیستم پیچیده EVها، واحدهای کنترل الکترونیکی (ECU) متعددی نقش‌های حیاتی در تضمین عملکرد کارآمد ایفا می‌کنند. در میان این واحدها، واحد کنترل موتور (MCU) به عنوان یک ECU کلیدی برجسته است و به عنوان "مغز" پشت عملکرد موتور عمل می‌کند. در این مقاله جامع، دنیای واحدهای کنترل موتور را بررسی می‌کنیم و عملکردها، اجزای آنها و آخرین روندهای شکل‌دهنده چشم‌انداز MCU خودرو را بررسی می‌کنیم.

واحد کنترل موتور خودرو (MCU): فناوری‌های اصلی و روندهای آینده

ظهور خودروهای برقی، تقاضا برای کنترل موتور با راندمان بالا را افزایش داده است، و MCU به عنوان یک جزء الکترونیکی مرکزی ظاهر می‌شود که مستقیماً بر عملکرد خودرو و راندمان انرژی تأثیر می‌گذارد.

انواع موتور و اصول MCU

موتورهای اصلی خودروهای برقی شامل موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک (BLDC) و موتورهای سنکرون آهنربای دائم (PMSM) هستند. موتورهای BLDC که با ساختار ساده و حداقل نیاز به نگهداری مشخص می‌شوند، اغلب در سه‌چرخه‌ها استفاده می‌شوند. موتورهای PMSM با چگالی توان بالاتر، برای وسایل نقلیه دوچرخ و چهارچرخ ترجیح داده می‌شوند. در هسته خود، MCU جریان مستقیم (DC) را از باتری به جریان متناوب سه فاز (AC) تبدیل می‌کند تا موتور را به حرکت درآورد. همچنین پارامترهای حیاتی مانند دما، جریان و ولتاژ را برای بهینه‌سازی عملکرد و جلوگیری از آسیب، کنترل می‌کند، در حالی که سرعت، گشتاور و جهت موتور را بر اساس ورودی‌های راننده یا سیستم کنترل وسیله نقلیه تنظیم می‌کند.

​وظایف و اجزای واحد کنترل موتور​

به عنوان قطب مرکزی کنترل موتور، MCU چندین عملکرد حیاتی را برای اطمینان از عملکرد روان و کارآمد انجام می‌دهد. مسئولیت اصلی آن تبدیل جریان مستقیم باتری به جریان متناوب سه فاز برای موتور محرک است. علاوه بر این، پارامترهای کلیدی (دما، جریان، ولتاژ) را برای افزایش عملکرد و جلوگیری از آسیب‌های احتمالی رصد می‌کند و سرعت، گشتاور و جهت موتور را در پاسخ به دستورات کنترلی راننده یا وسیله نقلیه تنظیم می‌کند.

معماری فنی و پیشبرد نوآوری

سخت‌افزار MCU بر روی یک میکروکنترلر متمرکز شده است که درایورهای گیت، دستگاه‌های قدرت MOSFET/SiC/IGBT و مدارهای بازخورد حسگر را در خود جای داده است. در بخش نرم‌افزاری، این سیستم از استانداردهای ایمنی مانند ISO 26262 پیروی می‌کند و از طراحی لایه‌ای برای جداسازی عملکردهای کنترل و ارتباط موتور استفاده می‌کند. کنترل میدان-محور (FOC) - یک فناوری درایو رایج - گشتاور خروجی موتور را با به حداکثر رساندن اجزای متعامد بردار شار (محور d/q) بهینه می‌کند. در حالی که FOC به قدرت محاسباتی بالاتری نیاز دارد، به طور قابل توجهی راندمان را بهبود می‌بخشد، تلفات انرژی را کاهش می‌دهد و عملکرد کلی سیستم را افزایش می‌دهد.

روندهای مرزی

بازیابی انرژی کارآمد: فناوری ترمز احیاکننده، انرژی جنبشی را در طول کاهش سرعت به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و آن را در باتری ذخیره می‌کند تا برد خودرو افزایش یابد.

هماهنگی چند موتوره: خودروهای لوکس به طور فزاینده‌ای از طرح‌بندی‌های چند موتوره استفاده می‌کنند و برای توزیع دقیق گشتاور و بهبود کنترل کشش، به الگوریتم‌های پیشرفته متکی هستند.

· پیشرفت‌های تکنولوژیکی: پلتفرم ولتاژ ۴۸ ولت در حال افزایش محبوبیت است و در آینده برای افزایش راندمان به ولتاژهای بالاتر روی خواهد آورد. معماری‌های منطقه‌ای (Zonal) باعث ادغام بیشتر MCU می‌شوند، در حالی که دستگاه‌های گالیوم نیترید (GaN) و سیلیکون کاربید (SiC) تلفات کمتر و چگالی توان بالاتری را ممکن می‌سازند.

نتیجه‌گیری

با افزایش پذیرش خودروهای برقی، واحد کنترل موتور به طور فزاینده‌ای در انقلابی در عملکرد خودروهای برقی نقش محوری پیدا می‌کند. واحد کنترل موتور خودرو به عنوان نیروی محرکه موتورهای برقی عمل می‌کند و عملکرد و کارایی بهینه را تضمین می‌کند. با پیشرفت‌های مداوم در معماری و فناوری واحد کنترل موتور - از جمله نوآوری‌هایی مانند پذیرش GaC و SiC - خودروهای برقی آینده کارآمدتر، قدرتمندتر و پایدارتر خواهند بود. Anbian، با تیم مهندسی قابل اعتماد و اکوسیستم شرکای گسترده خود، واحدهای کنترل موتور را برای خودروهای برقی در دسته‌های مختلف قدرت با ارزش قانع‌کننده ارائه می‌دهد.