ما هو جهاز التحكم في محرك BLDC وكيف يعمل؟

مقدمة: لماذا تعتبر وحدة التحكم هي “دماغ” كل محرك كهربائي

لا يكمن المحرك في قلب كل مركبة كهربائية ذات عجلتين فحسب، بل يكمن في قلب كل مركبة كهربائية ذات عجلتين وحدة التحكم - الوحدة الذكية التي تحدد مدى كفاءة وسلاسة وأمان تشغيل المحرك. في حالة محركات BLDC (تيار مستمر بدون فرش), ، تلعب وحدة التحكم دورًا أكثر أهمية لأنه، على عكس المحركات المصقولة، لا تحتوي محركات BLDC على مبدلات ميكانيكية.

وبدلاً من ذلك، تقوم وحدة التحكم بتبديل لفات المحرك إلكترونياً في الوقت المناسب، لتحويل طاقة بطارية التيار المستمر إلى حركة دوران دقيقة. سواءً كان ذلك لدراجة كهربائية أو سكوتر أو دراجة نارية، فإن اختيار وحدة التحكم المناسبة يمكن أن يحدث فرقاً بين التسارع السلس والأداء المتشنج أو غير الفعال.

مجموعة JRAHK من وحدات تحكم الموجة الجيبية FOC, أجهزة التحكم بالموجات المربعة ثنائية الوضع, و أطقم العرض المدمجة مصممة لتلبية احتياجات التطبيقات المتنوعة، وتجمع بين خرج الطاقة القوي وخوارزميات التحكم الذكية.

فهم أساسيات وحدة التحكم في محرك BLDC

A وحدة تحكم بمحرك تيار مستمر بدون فرش ينظم كيفية تدفق الطاقة من البطارية إلى المحرك. يضبط الفولطية, الحالية, و التوقيت بناءً على موضع الدوار لتوليد دوران سلس وعزم الدوران المطلوب.

بعبارات بسيطة، تؤدي ثلاث مهام رئيسية:

1. التحكم في التبديل - تقوم بتبديل التيار إلكترونياً بين مراحل المحرك لإنتاج دوران مستمر.
2. تنظيم السرعة وعزم الدوران - يتحكم في مدى سرعة وقوة دوران المحرك عن طريق تغيير التيار والجهد.
3. الحماية والتواصل - إنه يحمي من التيار الزائد أو السخونة الزائدة أو الجهد المنخفض، بينما يتبادل البيانات مع شاشة السيارة أو وحدة التحكم في السيارة.

وبدون وحدة التحكم، لا يمكن لمحرك BLDC أن يعمل بشكل صحيح لأنه يحتاج إلى هذه الإشارات الكهربائية الموقوتة بدقة لمواصلة الدوران.

المكونات الأساسية لوحدة تحكم BLDC

تتضمن وحدة تحكم JRAHK BLDC النموذجية ما يلي:

• مرحلة طاقة MOSFET: عناصر تبديل التيار الرئيسية. على سبيل المثال، فإن من 9 أنابيب إلى 24 أنبوباً تستخدم وحدات التحكم العديد من وحدات MOSFETs المتوازية للتعامل مع مستويات تيار مختلفة (من 18 أمبير إلى 80 أمبير).
• وحدة التحكم الدقيقة (MCU): العقل المنطقي الذي يدير تسلسلات التبديل، ويقرأ مدخلات المستشعر، ويطبق خوارزميات التحكم مثل FOC (التحكم الموجه نحو المجال).
• الدوائر المتكاملة للسائق: فهي تضخم إشارات وحدة MCU لتشغيل MOSFETs بدقة.
• مستشعرات التيار والجهد: للتغذية الراجعة للحلقة المغلقة للحفاظ على الاستقرار وحماية النظام.
• واجهة الاتصال: تدعم العديد من مجموعاتنا UART بروتوكول يسمح بتبادل البيانات بسهولة مع شاشات العرض الخارجية.
• دوائر الحماية: ضد الجهد الزائد أو القطبية العكسية أو الدوائر الكهربائية القصيرة.

أنواع التحكم: الموجة المربعة مقابل الموجة الجيبية مقابل الموجة الجيبية مقابل الموجة الجيبية مقابل الموجة الجيبية

توفر طرق التحكم المختلفة تجارب ركوب مختلفة. توفر JRAHK كلاً من موجة مربعة و الموجة الجيبية FOC خيارات تناسب احتياجات المستخدمين المتنوعة.

1 تحكم بالموجة المربعة

• توليد شكل موجة تيار شبه منحرف.
• أسهل وأرخص في التنفيذ.
• يوفر عزم دوران قوي ولكن ضوضاء أعلى وسلاسة أقل.
• مثالية للدراجات البخارية الأساسية أو الدراجات الإلكترونية للمبتدئين.

مثال على ذلك: أطقم أدوات التحكم بالموجات المربعة JRAHK (موديلات 6-15 أنبوب، 250 واط - 2000 واط).

توفر هذه الوحدات طاقة يمكن الاعتماد عليها لأنظمة الدراجات الإلكترونية الصغيرة إلى المتوسطة، مع واجهة UART وشاشة عرض اختيارية.

2 التحكم بالموجة الجيبية 2

• ينتج شكل موجة تيار جيبي جيبي يطابق زاوية دوران المحرك.
• تشغيل أكثر سلاسة وهدوءاً مع كفاءة أعلى.
• يقلل الاهتزاز والتآكل الميكانيكي.

مثال على ذلك: أطقم وحدات التحكم الجيبية BLDC (9 أنابيب، 15 أنبوبًا، 400 واط - 2000 واط),

مصممة للركاب الذين يطلبون أداءً راقياً وأقل قدر من الضوضاء.

3 التحكم الموجه نحو الميدان (FOC)

• الخوارزمية الأكثر تقدماً المستخدمة في الأنظمة عالية الأداء.
• يحول تيارات طور المحرك إلى إطار مرجعي دوّار (محور d-q) ويتحكم في عزم الدوران والتدفق بشكل مستقل.
• يسمح ذلك بإخراج عزم دوران دقيق، وتحسين كفاءة الطاقة، والأداء الأمثل عبر ظروف التحميل.

مثال على ذلك: وحدات التحكم في الحركة الجيبية ذات الثلاثة أوضاع الذهبية من السلسلة الذهبية من JRAHK (موديلات من 6 إلى 24 أنبوبًا، حتى 5000 واط).

تدمج وحدات التحكم هذه محرك الموجة الجيبية وخوارزمية FOC والتشغيل ثنائي الوضع - مما يتيح الاستخدام المرن مع كل من محركات مستشعر Hall والمحركات بدون مستشعر.

مستشعر القاعة مقابل التحكم بدون مستشعر

تحدد وحدة تحكم BLDC موضع الدوار لتوقيت التبديل بشكل صحيح. يمكن القيام بذلك بطريقتين:

• مع مستشعرات القاعة: يوفر المحرك إشارات الموضع من خلال حساسات مدمجة بالداخل. تقوم وحدة التحكم بقراءتها لمزامنة التبديل.
  • المزايا: بداية سلسة وتحكم أفضل في السرعة المنخفضة.
  • العيوب: تكلفة أعلى قليلاً والمزيد من الأسلاك.
• بدون مستشعر (كشف الترددات الكهرومغناطيسية الخلفية): تقوم وحدة التحكم بتقدير موضع الدوار من التغذية الراجعة للجهد التي يولدها المحرك نفسه.
  • المزايا: أسلاك أبسط وأكثر موثوقية في البيئات القاسية.
  • العيوب: تأخير طفيف في بدء التشغيل وأقل دقة عند السرعة المنخفضة جداً.

تدعم معظم وحدات التحكم JRAHK الوضع المزدوج التشغيل، حيث يكتشف تلقائيًا ما إذا كان مستشعر Hall متصلًا أم لا، مما يضمن التوافق عبر مجموعة كبيرة من المحركات.

فهم مواصفات وحدة التحكم

عند اختيار وحدة تحكم، سترى معلمات مثل الفولتية, الحالي, الطاقة, و عدد أنابيب MOS. إليك ما تعنيه:

على سبيل المثال

• A وحدة تحكم 6 أنابيب 36 فولت 36 فولت (18 أمبير، 250-400 واط) تناسب دراجة إلكترونية قياسية للركاب.
• A وحدة تحكم 15-أنبوب 60 فولت (40 أمبير، 2000 واط) تناسب دراجات الشحن الثقيلة أو دراجات التوصيل.
• A وحدة تحكم 24-أنبوب 84 فولت (حتى 5000 واط) مثالية للدراجات النارية عالية الأداء.

السلسلة الذهبية ثلاثية الأوضاع: مرونة ذكية في وحدة تحكم واحدة

JRAHK's وحدات التحكم في الحركة الجيبية ذات الثلاثة أوضاع الذهبية من السلسلة الذهبية يمثل تصميم الجيل التالي من المحركات الكهربائية عالية الكفاءة.

يجمع كل نموذج بين ثلاثة أوضاع تشغيل في مبيت واحد:

1. وضع الموجة الجيبية-الموجات الجيبية FOC: تشغيل سلس، وفعال، وهادئ.
2. وضع الموجة المربعة: بسيطة وقوية لبدء التشغيل بعزم دوران ثقيل.
3. وضع التعلّم الذاتي: يضبط المعلمات تلقائياً لتتناسب مع خصائص المحرك المختلفة.

مع موديلات تتراوح بين 6 أنابيب (250 واط) إلى 24 أنبوب (5000 واط), والفولتية حتى 84 V, ، توفر هذه السلسلة حلاً قابلاً للتطوير لكل شيء بدءاً من الدراجات الهوائية المدمجة وحتى الدراجات النارية الكهربائية.

تتميز العلب المصنوعة من الألومنيوم المؤكسد بالذهب بأنها خفيف الوزن و مقاوم للحرارة, ضمان التشغيل المستقر في ظروف التحميل العالي المستمر.

وحدات تحكم بالموجات المربعة الزرقاء ثنائية الوضع: متينة وقابلة للتكيف

بالنسبة للعملاء الذين يحتاجون إلى التوازن بين البساطة والقوة، فإن JRAHK سلسلة الموجات المربعة الزرقاء ثنائية الوضع الأزرق أداء موثوق به مع توافق التحكم المزدوج.

وهي تدعم كلاً من محركات BLDC الحساسة وغير الحساسة، مع تصنيفات تيار تصل إلى 60 أمبير وطاقة تصل إلى 5000 واط.

على سبيل المثال، يوفر متغير 24 أنبوبًا محركًا عالي التيار للدراجات البخارية والدراجات النارية الأكبر حجمًا، مما يحافظ على تسارع قوي وعزم دوران قوي مع الحفاظ على كفاءة التكلفة.

أطقم وحدات التحكم المزودة بشاشات عرض مدمجة

توفر JRAHK أيضًا وحدة التحكم + أطقم العرض, وتبسيط عملية التركيب والضبط.

• مجموعة أدوات التحكم بالموجات المربعة: 6-15 إصدارات الأنابيب 6-15، اتصال UART.
• مجموعة أدوات التحكم بالموجات الجيبية: إصدارات 9 أنابيب و15 أنبوباً لتنقية أعلى.

توفر شاشات العرض المضمنة بيانات في الوقت الحقيقي مثل السرعة، ومستوى البطارية، ووضع المساعدة، ورموز الأعطال، وهي ضرورية للتشخيص الدقيق وتجربة قيادة أفضل.

تُعد هذه الأطقم مثالية لمشاريع تصنيع المعدات الأصلية أو ترقيات ما بعد البيع، حيث يكون التركيب بالتوصيل والتشغيل هو المفتاح.

ميزات الحماية والسلامة

تدمج وحدات التحكم BLDC الحديثة طبقات أمان متعددة لضمان التشغيل الموثوق:

• الحماية من الجهد الزائد والجهد المنخفض
• الحد من التيار الزائد وحماية الدائرة القصيرة
• مراقبة درجة الحرارة الزائدة
• اكتشاف فقدان الطور
• حماية القطبية العكسية

تحمي هذه الميزات كلاً من وحدة التحكم والمحرك، مما يطيل من عمر النظام ويمنع حدوث تلف مكلف.

التطبيقات النموذجية

تُستخدم وحدات التحكم BLDC على نطاق واسع في:

• الدراجات الإلكترونية ودراجات الشحن - تحكم سلس وفعال في المحرك من أجل التنقل والخدمات اللوجستية.
• الدراجات البخارية الكهربائية والدراجات النارية - تسارع عالي العزم وكبح متجدد.
• معدات صناعية - أنظمة النقل، والمركبات ذاتية الحركة (AGVs)، والأذرع الآلية.
• أساطيل التنقل المشترك - وحدات تحكم موثوقة تدوم طويلاً مع اتصال ذكي.

وحدات تحكم JRAHK مصممة خصيصًا من أجل التنقل الشخصي, النقل المشترك, و محرك صناعي التطبيقات، مما يضمن المتانة والدقة في جميع ظروف التشغيل.

ملخص: لماذا تختار وحدات تحكم JRAHK BLDC

سواء كنت بحاجة إلى وحدة تحكم مدمجة لدراجة كهربائية حضرية أو نظام قوي لدراجة نارية كهربائية ثقيلة, توفر JRAHK حلاً متكاملاً يوازن بين الأداء والموثوقية وفعالية التكلفة.

الخاتمةn

A وحدة التحكم في محرك BLDC هو أكثر بكثير من مجرد محوّل طاقة بسيط - إنه الرابط الذكي الذي يربط بين البطارية والمحرك وتجربة القيادة.

من خلال عقود من البحث والتطوير والتصنيع الدقيق, JRAHK توفر وحدات تحكم عالية الجودة تتيح تشغيل المحرك بشكل مستقر وفعال وذكي عبر مجموعة من التطبيقات.

بدءًا من سلاسة الموجة الجيبية إلى تسارع الموجة المربعة ذات عزم الدوران العالي، ومن الدراجات الإلكترونية في المدينة بجهد 36 فولت إلى الدراجات النارية عالية الأداء بجهد 84 فولت - تم تصميم مجموعة وحدات التحكم BLDC من JRAHK لدفع العالم إلى الأمام بقوة وتحكم.