Las aplicaciones de motores de alto rendimiento impulsan el desarrollo de la industria automotriz

- Oct 21, 2018-

Necesitamos retroceder muchos años para revisar el período en que el vehículo no usó el motor. En ese momento, el vehículo fue arrancado por una manivela, y el ventilador de enfriamiento del motor y el limpiaparabrisas se acoplaron mecánicamente al motor. La combinación del motor eléctrico y el motor de combustión interna se combinó rápidamente, y esta combinación fue originalmente principalmente por razones de comodidad. Estos motores son motores de baja potencia (<100w) y="" generalmente="" requieren="" solo="" un="" relé="" simple="" para="" conducir="" la="" carga,="" que="" es="" la="" mejor="" opción="" para="" mejorar="" la="" eficiencia="" y="" el="" rendimiento="" del=""> A medida que los motores comienzan a implementarse en aplicaciones de seguridad, como los sistemas de frenos antibloqueo y los sistemas de control de tracción, los motores requieren un sistema de transmisión más confiable.

Recientemente, sin embargo, la industria automotriz ha centrado su atención en reducir el consumo de combustible. La presión del tráfico verde ha obligado a los ingenieros a encontrar soluciones inteligentes y efectivas para sus vehículos. El motor puede lograr un excelente rendimiento cuando es accionado por dispositivos electrónicos inteligentes. Las soluciones electrónicas son especialmente adecuadas para motores de alta potencia (> 100W). Aunque la refrigeración del motor y los sopladores de los automóviles modernos utilizan ahora el control electrónico de potencia, la gama de aplicaciones para motores sigue siendo amplia. Muchas de las funciones en el automóvil aún utilizan sistemas mecánicos que están conectados al motor de combustión interna. El control electrónico puede traer mejoras significativas en la eficiencia, y las bombas y bombas son buenos ejemplos. Con el control eléctrico, la potencia se puede transmitir de manera eficiente al motor, lo que permite que el motor cumpla con los requisitos de potencia en todo momento.

La tecnología de conversión de frecuencia brinda oportunidades significativas para la industria automotriz

La refrigeración de motores de vehículos y la aplicación de sopladores de control de frecuencia variable son la última innovación. Tanto la unidad de refrigeración del motor como el soplador del modelo anterior utilizan un sistema de control de velocidad que consiste en una resistencia y un relé. Con este sistema, la velocidad del motor se limita a varios valores discretos. Se requiere una resistencia en serie con el motor para alcanzar cualquier valor de velocidad. La velocidad del motor no se puede optimizar para los requisitos de potencia, por lo que el rendimiento de esta solución es extremadamente bajo. Esto resulta en eficiencias típicas por debajo del 50% en la mayoría de los casos.

Los recientes avances en la tecnología de electrónica de potencia han hecho que el control de motor de frecuencia variable sea la solución elegida para muchas aplicaciones. Con el control de frecuencia variable, se pueden lograr eficiencias típicas del sistema superiores al 90% en todo el rango de carga. Tomando como ejemplo un ventilador de enfriamiento de motor de 400W típico, el consumo de energía del controlador electrónico es 100W menor que el del controlador de ventilador de resistencia durante un ciclo de carga típico. El ahorro de energía de 100 W equivale a una reducción de aproximadamente 0,1 L por cada 100 km de consumo de combustible.

El desafío de conducir motores con tecnología de control PWM es cumplir con los requisitos de EMI. A 20 kHz, el sistema produce ruido en el lado de la batería. La pendiente di / dt actual durante el encendido y el apagado es la fuente principal de EMI. Para cumplir con los requisitos de EMI, debe conectarse un filtro pasivo entre la batería y el inversor. Este filtro generalmente consiste en dos condensadores grandes y un inductor. El costo del filtro es un costo importante para todo el sistema. En un sistema simple que utiliza MOSFET, la única forma de reducir di / dt es insertar una resistencia en la puerta para reducir la velocidad de conmutación. Si lo hace, aumentará considerablemente las pérdidas de conmutación, reducirá la eficiencia del sistema y aumentará el tamaño del disipador de calor. En tales sistemas, el tamaño del filtro EMI y el disipador de calor deben pesarse.

El AUIR3330S utiliza un control di / dt patentado para la salida para reducir las emisiones conducidas del panel. Este control activo di / dt optimiza el rendimiento de pérdida de EMI y conmutación y ya no está sujeto a las concesiones de los filtros EMI y los disipadores de calor. La implementación de esta característica requiere la formación de una puerta específica en el MOSFET, que no es posible con componentes discretos. Para aplicaciones generales con MOSFET con controladores, el control de tiempo de conmutación se logra mediante el uso de una resistencia de compuerta para controlar la corriente del variador. Además, el AUIR3330S ofrece una solución para conducir cualquier tipo de motor a toda velocidad. La alta integración permite a los diseñadores diseñar una solución compacta. El diseño de rango de velocidad completo se puede lograr rápidamente con un mínimo de componentes externos.

Control activo di / dt

Durante el proceso de encendido, el controlador aplica una gran corriente para alcanzar el umbral MOSFET lo más rápido posible. A medida que la corriente comienza a fluir hacia el MOSFET, la corriente de la compuerta disminuye para limitar di / dt. Cuando el voltaje de la fuente de drenaje comienza a disminuir, la corriente de la compuerta aumenta para limitar las pérdidas de conmutación. Las pérdidas de conmutación son las mismas en la fase di / dt en comparación con los MOSFET controlados por resistencia, pero las pérdidas de conmutación son mucho más bajas durante la fase dv / dt. Por lo tanto, al mismo nivel de EMI, el AUIR3330S consume mucha menos energía y requiere solo un disipador de calor más pequeño. El control activo di / dt requiere un controlador complejo que pueda usar diferentes corrientes de compuerta en diferentes etapas del conmutador. El AUIR3330S también incluye circuitos inteligentes para detectar las fases di / dt y dv / dt.

Las aplicaciones modernas de accionamiento de motor también requieren características adicionales como protección y solución de problemas. El AUIR3330S integra una variedad de características para evitar fallas del sistema en modo anormal, incluyendo condiciones de sobrecalentamiento, cortocircuitos de salida, conexión a tierra o desconexión del condensador de arranque. En cualquiera de las condiciones de falla anteriores, el AUIR3330S está protegido y los resultados del diagnóstico de falla se informan al microprocesador. El resultado del diagnóstico es un valor que puede leerse directamente por el microprocesador.

Además, el AUIR3330S tiene una función de realimentación de corriente que lee la corriente de carga al medir el voltaje que fluye a través de la resistencia Rifb. El sistema controla la corriente de carga para controlar la potencia suministrada a la carga. Y el estado de bloqueo del motor puede ser detectado.

La realimentación de sentido actual se usa para establecer el umbral de protección de sobrecorriente. Cuando el voltaje a través de la resistencia Rifb excede los 4.5V, la salida se apaga automáticamente. Esta característica evita cualquier falla en la línea o el motor durante condiciones de bloqueo y puede adaptarse a las necesidades de cada sistema.

para resumir

Los motores que logran el control electrónico a toda velocidad ahora se pueden usar en muchas aplicaciones nuevas. En los automóviles, algunas cargas todavía son impulsadas directamente por el motor, como bombas, bombas de aceite y bombas de dirección asistida. El uso de un motor para conducir estas cargas simplifica enormemente el diseño mecánico, eliminando la necesidad de correas y corredores y ahorrando espacio en el compartimiento del motor. El AUIR3330S ofrece una solución para conducir cualquier tipo de motor a toda velocidad, con control di / dt activo para EMI y optimización de rendimiento de pérdida de conmutación


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