شرح مفصل لوحدة تحكم محرك السيارة
وحدة التحكم في المحرك (MCU) هي الوحدة الإلكترونية الأساسية للسيارات الكهربائية. وهي تقع بين حزمة البطارية والمحرك وهي مسؤولة عن التحكم في سرعة وتسارع السيارة وفقًا لإدخال دواسة الوقود من قبل السائق. الوظيفة الأساسية لوحدة التحكم في المحرك هي تحويل طاقة التيار المستمر التي توفرها البطارية إلى طاقة تيار متردد لتشغيل المحرك من خلال عاكس مصدر الجهد (VSI) وتقنية تعديل عرض النبضة (PWM).
في هذه العملية، يستخدم MCU التغذية الراجعة من مستشعر الموضع لتوليد نبضات PWM للتحكم في سرعة المحرك وعزم الدوران من خلال ضبط وقت التشغيل/دورة العمل. من أجل تحقيق التحكم الفعال والدقيق في المحرك، يستخدم MCU طريقة التحكم المتجه/التحكم الموجه في المجال (FOC)، والتي تسمح بالتحكم المستقل في عزم الدوران والتدفق، وبالتالي تحقيق محرك سريع وفعال.
تتضمن الوظائف الأساسية لوحدة التحكم في المحرك (MCU) بشكل رئيسي ما يلي:
1. تحويل الجهد: يحول MCU طاقة التيار المستمر للبطارية إلى طاقة تيار متردد ثلاثية الطور لتشغيل محرك التيار المتردد. يتم تحقيق هذه العملية من خلال عاكس داخلي، باستخدام أجهزة تبديل أشباه الموصلات مثل الترانزستورات أو IGBT للتحكم في تردد وسعة التيار.
2. التحكم في السرعة وعزم الدوران: تقوم وحدة التحكم الدقيقة بضبط سرعة المحرك وعزم الدوران وفقًا لظروف القيادة للتكيف مع احتياجات القيادة المختلفة.
3. حماية النظام: تحتوي وحدة التحكم الدقيقة على مجموعة متنوعة من آليات الحماية، مثل حماية إدخال البطارية، واكتشاف الخطأ، وحماية خطأ جسم وحدة تحكم المحرك، وحماية الحمل الزائد، وما إلى ذلك، لضمان سلامة النظام وتشغيله بشكل مستقر.
4. التشخيص والتغذية الراجعة: يمكن لـ MCU مراقبة حالة النظام في الوقت الفعلي وتقديم تغذية راجعة إلى أنظمة التحكم الأخرى في السيارة، مثل حالة البطارية ودرجة حرارة المحرك ودرجة حرارة وحدة التحكم وما إلى ذلك.
5. واجهة الاتصال: تتمتع وحدة التحكم الدقيقة بالقدرة على التواصل مع أنظمة أخرى (مثل نظام إدارة البطارية BMS، ونظام المعلومات والترفيه داخل السيارة، وما إلى ذلك) لتحقيق مشاركة البيانات والتعاون في النظام.
6. الإدارة الحرارية: تحتوي وحدة التحكم الدقيقة على مستشعرات درجة الحرارة وأنظمة التبريد لضمان الحفاظ على درجة حرارة التشغيل المناسبة في ظل ظروف التحميل العالية.
7. التوافق الكهرومغناطيسي: يأخذ تصميم MCU في الاعتبار التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) لتقليل التأثير على الأنظمة الإلكترونية الأخرى للسيارة.
8. التصميم المعياري: قد يعتمد MCU تصميمًا معياريًا لتسهيل الصيانة والترقيات.
9. بدء/إيقاف المحرك: تتمكن وحدة التحكم الدقيقة من التحكم في بدء وإيقاف المحرك، وزيادة التيار تدريجيًا عند بدء التشغيل وتقليل التيار تدريجيًا عند التوقف.
10. تغيير اتجاه دوران المحرك: يمكن لوحدة التحكم الدقيقة تغيير اتجاه التيار، وبالتالي تغيير اتجاه دوران المحرك.
11. الكبح المتجدد: تتحكم وحدة التحكم الدقيقة (MCU) في المحرك ليعمل كمولد أثناء الكبح، وتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية وتخزينها في البطارية.