تصميم الدوار المقفل وتطبيق أنظمة PMSM للمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية

هل سبق لك أن مررت بتلك اللحظة في سيارتك الكهربائية عندما وضعتها على تلة شديدة الانحدار، ولجزء من الثانية، شعرت أن القوة... متوقفة؟ هذه هي حالة الدوار المقفل، لا، ليس خللًا، بل رقصة أمان متعمدة بين طلب عزم الدوران وحدود المحرك. باعتباري شخصًا قضى سنوات في تعديل أنظمة PMSM (محرك متزامن بمغناطيس دائم) في PUMBAAEV، فقد رأيت كيف يمكن لهذا "الإيقاف المؤقت" أن يؤدي إلى تحسين أداء السيارة في العالم الحقيقي أو كسره. دعونا نتخلص من تعريفات الكتب المدرسية ونتحدث عن ما يهم بالفعل: كيف يحول التصميم الذكي للدوار المقفل نقطة الضعف المحتملة إلى نقطة قوة بالنسبة للسيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية.

لماذا لا يعتبر الدوار المقفل كلمة قذرة في المركبات الكهربائية التي تعمل بنظام PMSM

يربط معظم السائقين "الدوار المقفل" بالفشل - فكر في المثقاب المتوقف أو المروحة المكسورة. لكن في المركبات الكهربائية، إنها حالة محسوبة. عندما تطلب أقصى عزم دوران (مثل تسلق ممر جبلي أو الانطلاق من نقطة توقف)، يمكن لدوار PMSM "القفل" مؤقتًا لتوفير الطاقة القصوى دون ارتفاع درجة الحرارة أو إزالة المغناطيسية. الصيد؟ غالبًا ما تضحي التصاميم التقليدية بالكفاءة أو المتانة هنا. في PUMBAAEV، تعلمنا أن الحل لا يكمن في تجنب سيناريوهات الدوار المقفل، بل في إتقانها.

خذ عملنا مع عميل شاحنة تجارية العام الماضي. لقد احتاجوا إلى نظام PMSM يمكنه التعامل مع صعود الدرجة بنسبة 30% مع الحفاظ على انخفاض استنزاف البطارية. أظهرت الاختبارات المبكرة ارتفاع درجة حرارة الدوارات القياسية خلال 90 ثانية من عزم الدوران المستمر للدوار المقفل. لم نضيف فقط مروحة تبريد أكبر؛ قمنا بإعادة تصميم الدائرة المغناطيسية للدوار لتقليل خسائر التيار الدوامي أثناء القفل، وقمنا بإقرانها بجزء ساكن مجزأ لتبديد الحرارة بشكل أفضل، وقمنا ببرمجة العاكس لينبض عزم الدوران بدلاً من تثبيته. نتيجة؟ تتسلق الشاحنة الآن نفس الدرجة لمدة 5 دقائق متواصلة، مع بقاء درجة حرارة الدوار 20 درجة مئوية تحت العتبة الحرجة. هذا هو نوع التصميم الدوار المقفل الذي يحقق الفوز في العالم الحقيقي.

حافة PMSM: لماذا تتفوق على المحركات الحثية في سيناريوهات الدوار المقفل

المحركات الحثية لها مكانها، ولكن عندما يتعلق الأمر بأداء الدوار المقفل، فإن أجهزة PMSM تتألق. توفر مغناطيساتها الدائمة عزم دوران فوريًا - دون انتظار بناء المجالات المغناطيسية كما هو الحال في إعدادات الحث. لكن هذه السمة نفسها تخلق تحديات: فالتيارات العالية أثناء الانغلاق يمكن أن تؤدي إلى قلي اللفات أو إضعاف المغناطيس.

وهنا يختلف نهج PUMBAAEV. بدلًا من التعامل مع الجزء الدوار باعتباره مكونًا ثابتًا، نقوم بنمذجة سلوكهخلالسجن. يستخدم مهندسونا تحليل العناصر المحدودة لمحاكاة كيفية تفاعل درجات المغناطيس المختلفة (نفضل NdFeB الملبد مع الإكراه المخصص) ومواد التصفيح (فولاذ السليكون الرقيق لتقليل خسائر الدوامة) مع الزيادات المفاجئة في عزم الدوران. تضمن أحد المشاريع عميل سيارة رياضية أراد "إحساس الانطلاق الفوري" دون إرهاق المحرك. انتهى بنا الأمر إلى استخدام مصفوفة مغناطيسية على شكل حرف V في الجزء الدوار، وهو أمر غير تقليدي بالتأكيد، لكنه ينشر التدفق المغناطيسي بشكل أكثر توازنًا أثناء القفل، مما يقلل ذروة التيار بنسبة 18%. يحصل السائق على تسارع مذهل. يبقى المحرك باردًا.

ما وراء المختبر: تطبيقات العالم الحقيقي حيث يفوز تصميم الدوار المقفل

من السهل التعمق في عمليات المحاكاة، لكن تصميم الدوار المقفل لا يهم إلا إذا كان يعمل على الطريق. فيما يلي ثلاثة سيناريوهات تثبت فيها أجهزة PMSM ذات منطق الدوار المقفل الذكي قيمتها:

1. التعافي على الطرق الوعرة​

احتاج أحد العملاء الذين يقومون ببناء مركبات ATV كهربائية إلى PMSM الخاص بهم لسحب السيارة من حفر الطين - عزم دوران ثابت للدوار المقفل لمدة 2-3 دقائق. أضفنا خوارزمية "تنفس عزم الدوران": ينبض العاكس الطاقة في دفعات تبلغ 500 مللي ثانية، مما يسمح للدوار بالتبريد بين الدورات. مقترنًا بسترة من الجليكول المائي حول الجزء الثابت، تمكن من التعامل مع سوء الاستخدام أثناء ارتفاع درجة حرارة محركات المنافسين في 60 ثانية.

2. احتياطي الكبح المتجدد​

هل لاحظت يومًا كيف تتردد بعض المركبات الكهربائية عند التبديل من التجديد إلى التسارع؟ هذه مشكلة انتقال الدوار المقفل. في PUMBAAEV، نقوم ببرمجة PMSM لتوقع هذه التحولات - باستخدام مستشعرات سرعة العجلة لتنشيط الدوار مسبقًا قبل وصول الطلب على عزم الدوران. شهد أسطول شاحنات التوصيل الذي عملنا معه تحسنًا بنسبة 12% في كفاءة دورة القيادة في المناطق الحضرية بعد هذا التعديل.

3. التسامح مع الخطأ​

إذا فشل أحد أجهزة الاستشعار في منتصف القيادة، يحتاج PMSM إلى الدخول في وضع "الدوار المقفل الآمن" لتجنب الأضرار الكارثية. تستخدم أنظمتنا أجهزة استشعار لدرجة الحرارة الزائدة وحلقة تحكم احتياطية تحد من عزم الدوران بناءً على البيانات التاريخية - لذلك حتى إذا كذب أحد المستشعرات، فإن المحرك ينظم نفسه ذاتيًا. هذه ليست نظرية. لقد أنقذ النموذج الأولي للعميل من الفشل التام أثناء اختبار الشتاء في النرويج.

وجهة نظر PUMBAAEV: تصميم دوار مقفل في الحمض النووي لـ PMSMs

باعتبارنا شركة مصنعة تعيش وتتنفس PMSMs، فقد توقفنا عن رؤية الدوار المقفل كمشكلة يجب حلها. إنها ميزة. يشتمل أحدث خط لدينا من محركات السيارات الكهربائية على مفتاح تبديل "وضع الدوار المقفل" في نظام إدارة المباني - يمكن للسائقين الاختيار بين "Eco" (وقت قفل محدود) أو "Sport" (ذروة عزم الدوران الممتدة). تحت الغطاء، يتمتع كل محرك بمظهر حراري فريد تم تعيينه أثناء الإنتاج، بحيث يتكيف برنامج التحكم مع مراوغاته المحددة.

هذا النهج الشخصي يأتي من تاريخنا. في عام 2018، قمنا ببناء PMSM لشركة ناشئة للسكوتر والتي استمرت في الفشل في المدن الجبلية. وتبين أنهم كانوا يستخدمون نفس معلمات الدوار المقفل لجميع المناخات. لقد قمنا بإعادة تصميم البرنامج الثابت لضبط مدة التأمين بناءً على درجة الحرارة المحيطة وSOC للبطارية - وتم حل المشكلة. لقد ظل هذا الدرس عالقًا: لا تواجه أي سيارتين كهربائيتين نفس متطلبات الدوار المقفل، لذا لا ينبغي ضبط اثنتين من أجهزة PMSM بشكل متطابق.

الطريق إلى الأمام: دوار مقفل أكثر ذكاءً للجيل القادم من السيارات الكهربائية بالبطارية

مع وجود بطاريات الحالة الصلبة وبنيات 800 فولت في الأفق، سيصبح تصميم الدوار المقفل أكثر صعوبة. الفولتية الأعلى تعني طفرات تيار أسرع. تسمح البطاريات ذات كثافة الطاقة العالية بأوقات قفل أطول. في PUMBAAEV، نقوم بتجربة محولات نيتريد الغاليوم (GaN) لتقليل خسائر التبديل أثناء القفل، ونوى الدوار المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتحسين قنوات التبريد. الهدف؟ جهاز PMSM يوفر عزم دوران قويًاوينجو من يوم كامل من سوء المعاملة على الطرق الوعرة.

لذا، في المرة القادمة التي تشعر فيها بهذا "التوقف المؤقت" في تسارع سيارتك الكهربائية، تذكر: هذا ليس عيبًا. إنه صوت الهندسة الذكية — التصميم للحظات الأكثر أهمية. وإذا كنت تقوم ببناء مركبة كهربائية تحتاج إلى القيام بأكثر من مجرد التنقل، فربما حان الوقت للتحدث إلى فريق يتعامل مع الدوار المقفل ليس كمخاطرة، بل كفرصة.

حول بومبايف​

نحن شركة تصنيع نظام PMSM مهووسة بتحويل عزم الدوران إلى قدرة حقيقية. بدءًا من الشاحنات التجارية وحتى منصات الطرق الوعرة، تم تصميم محركاتنا للتعامل مع اللحظات الفوضوية وغير المتوقعة التي تواجهها السيارات الكهربائية يوميًا. هل تريد أن ترى كيف تتناسب فلسفتنا في تصميم الدوار المقفل مع مشروعك؟ أرسل لنا رسالة - سنرسل لك دراسة حالة لأحدث محرك ATV لدينا والذي صعد إلى درجة 40% دون بذل أي جهد.

الكلمات الرئيسية منسوجة بشكل طبيعي: PMSM، محرك متزامن بمغناطيس دائم، تصميم دوار مقفل، تطبيقات BEV، التحكم في عزم دوران السيارة الكهربائية، PMSM tإدارة الأعشاب، PUMBAAEV