مدیریت حرارتی: مقدمه ای بر طراحی کمپرسور الکتریکی
اصول کنترل وسایل نقلیه الکتریکی
بخش سختافزاری کنترلکننده کمپرسور الکتریکی را میتوان به یک قسمت منبع تغذیه ولتاژ بالا، یک بخش کنترل ولتاژ پایین و یک مدار قفل کننده با ولتاژ بالا تقسیم کرد. هنگامی که کمپرسور سیگنال کنترل ولتاژ پایین را دریافت می کند، IGBT منبع تغذیه ولتاژ بالا را روشن می کند و موتور را برای به حرکت درآوردن کمپرسور هدایت می کند.
1.قسمت منبع تغذیه ولتاژ بالا
قسمت منبع تغذیه ولتاژ بالا شامل کانکتورهای ولتاژ بالا، مدارهای فیلتر ولتاژ بالا و IGBT می باشد. کانکتور ولتاژ بالا به دسته سیم خودرو متصل است. پایه اتصال از فلز ساخته شده و از طریق پیچ و مهره به محفظه کمپرسور متصل می شود. هنگامی که نشتی در اتصال کانکتور رخ می دهد، جریان را می توان از طریق محفظه کمپرسور به خودرو منتقل کرد و سپس از طریق زمین کل وسیله نقلیه به زمین منتقل شد. مدار فیلتر ولتاژ بالا به طور کلی از چندین خازن فیلتر که به صورت موازی متصل هستند تشکیل شده است. دو هدف اصلی دارد: اول، فیلتر کردن نوسانات غیرعادی در ولتاژ شین به طوری که ولتاژ ورودی به کمپرسور پایدار باشد و از آسیب دیدن کمپرسور ناشی از نوسانات ولتاژ زیاد جلوگیری کند. دوم این است که ولتاژ موج دار تولید شده توسط خود کمپرسور به دلیل تغییرات قدرت را جذب کرده و از تاثیر امواج ناشی از کمپرسور بر کل خودرو و سایر قطعات با ولتاژ بالا جلوگیری می کند. IGBT یک جزء بسیار مهم در کنترل کننده تهویه مطبوع است. به طور کلی، یک کمپرسور الکتریکی از 6 IGBT تشکیل شده است. عملکرد آن این است که مدار ولتاژ بالا را از طریق روشن و خاموش کردن IGBT ها هدایت می کند و در نتیجه کمپرسور موتور را شروع به کار می کند. از آنجایی که IGBT به ولتاژ بالا وصل می شود و مکرراً وارد آن می شود، محیط کاری آن در بین کل کنترلر بدترین است. حالت های آسیب معمول IGBT شامل جریان اضافه، ولتاژ بیش از حد و گرمای بیش از حد است. به منظور اطمینان از اینکه IGBT در محدوده دمایی مناسب کار می کند، کنترل کننده کمپرسور معمولاً الکتریکی، منطق حفاظتی زیادی را اضافه می کند.
2. قسمت کنترل ولتاژ پایین
بخش کنترل ولتاژ پایین شامل کانکتورهای ولتاژ پایین، مدارهای فیلتر، مبدل های DCDC، حلقه های ارتباطی LIN/CAN، مدارهای نمونه برداری و ECU می باشد. کانکتور ولتاژ پایین به دسته سیم خودرو متصل می شود تا برق ولتاژ پایین و ارتباط سیگنال LIN/CAN را برای کنترل کننده کمپرسور فراهم کند. مدار فیلتر عمدتا برای اطمینان از پایداری ولتاژ ورودی ولتاژ پایین است. هدف مبدل DC-DC تبدیل برق ۱۲ ولت به ولتاژهای مختلف برای تامین برق برای وسایل برقی مختلف است. به عنوان مثال، مدار درایو IGBT به طور کلی به منبع تغذیه تنظیم شده 15 ولت نیاز دارد و مدار نمونه گیری به طور کلی به منبع تغذیه تنظیم شده 3.5 ولت نیاز دارد. جداسازی و خواب LIN/CAN به منبع 5 ولت نیاز دارد. ارتباط LIN/CAN کانالی برای تعامل بین کمپرسور و وسیله نقلیه است. خودرو دستورالعمل های مختلفی را از طریق ارتباط LIN/CAN به کمپرسور صادر می کند. در عین حال، کمپرسور وضعیت واقعی خود را از طریق LIN/CAN به وسیله نقلیه برمیگرداند تا وضعیت کمپرسور را مشخص کند. وضعیت عملیات مدار نمونه برداری برای تشخیص ولتاژ، دمای جریان و مدار حفاظت سخت افزاری عملکرد کمپرسور استفاده می شود. ECU هسته تعامل سیگنال و انتقال و دریافت کنترلر کمپرسور الکتریکی است. ECU سیگنال LIN/CAN خودرو را دریافت می کند و در همان زمان ولتاژ، جریان، دما و وضعیت بازخورد هر مدار نمونه برداری خود را جمع آوری می کند تا تعیین کند که آیا کمپرسور با وضعیت راه اندازی مطابقت دارد یا خیر. اگر شرایط راه اندازی را برآورده کند، ECU یک سیگنال شروع به تراشه راه انداز IGBT ارسال می کند و IGBT را روشن و خاموش می کند تا موتور کمپرسور راه اندازی شود. در عین حال، ECU به طور مداوم بر وضعیت کار هر یک از قطعات نظارت می کند. اگر هر گونه ناهنجاری وجود داشته باشد، بلافاصله کمپرسور را متوقف می کند و حالت خطا را به کل خودرو بازخورد می دهد.
3. مدار اینترلاک ولتاژ بالا و پایین
هدف از مدار اینترلاک ولتاژ بالا و پایین جلوگیری از قطع شدن اتصالات کمپرسور الکتریکی یا داشتن تماس ضعیف و در نتیجه نشتی و ایمنی شخصی است. اصل این است که اطمینان حاصل شود که تمام مدارهای الکتریکی ولتاژ بالا و ولتاژ پایین خودرو به طور معمول از طریق یک مدار خط ولتاژ پایین کار می کنند. فقط وقتی همه کانکتورها در جای خود وصل شوند، اجزای ولتاژ بالا می توانند به طور عادی با هم ارتباط برقرار کنند. هنگامی که تشخیص داده شود که جریان مدار اینترلاک از مقدار نرمال فراتر می رود، خودرو یک خطای مدار اینترلاک را گزارش می کند و خودرو نمی تواند برق ولتاژ بالا را دریافت کند.