Moteurs Brushless pour In

Nov 14, 2023

Delphi Powertrain Systems, Troy, Michigan

La plupart des systèmes de carburant automobiles utilisent un module de distribution de carburant (FDM) avec des composants pour filtrer et pomper l'essence à une pression et un débit spécifiés du réservoir de carburant au moteur. Le FDM utilise un ensemble réservoir pour maintenir une alimentation en carburant à l'entrée de la pompe et supporter des composants tels que des régulateurs et/ou des limiteurs de pression, des filtres, un capteur de niveau et les connexions électriques et hydrauliques qui traversent le réservoir. Les systèmes actuels utilisent principalement des composants électriques passifs tels que des pompes à brosse et des capteurs de niveau de carburant résistifs qui sont connectés indépendamment à une alimentation en tension et à un module de commande de carrosserie, respectivement. Les niveaux de débit élevés de ces systèmes nécessitent des pompes de grande puissance qui peuvent fonctionner en continu dans des conditions de vitesse maximale. Certains systèmes plus récents peuvent utiliser un contrôleur de tension pour moduler la tension d'alimentation de la pompe à des vitesses discrètes en fonction de la demande projetée du moteur et fournir une certaine amélioration de la consommation d'énergie.

De plus, le contrôleur intégré fournit des diagnostics de pompe et peut inclure des circuits de traitement de signal de capteur dans l'ensemble de réservoir pour permettre des informations supplémentaires sur l'état de santé et/ou fournir d'autres améliorations des performances du système en s'interfaçant avec des technologies de détection améliorées telles qu'un niveau de carburant sans contact. capteur. Le contrôleur BL bénéficie de la proximité de la pompe en plus de la réduction du bruit couplée à la phase de détection EMF (ElectroMotive Force) arrière pour les mesures de vitesse du moteur sans capteur.

La figure montre une architecture de véhicule avec le module intégré qui inclut le contrôleur BL dans le FDM. Utilisant une technique similaire au contrôleur de tension pour les pompes à balais, le contrôleur de pompe BL module le courant qui traverse chacune des trois phases en coupant la tension d'alimentation à haute fréquence. Le temps d'arrêt est ajusté pour atteindre le niveau de courant d'entraînement requis pour maintenir la vitesse de la pompe au niveau commandé par le module de commande du moteur (ECM). Ce signal de tension modulé en largeur d'impulsion (PWM) permet un contrôle de la vitesse en boucle fermée pour assurer un débit de carburant indépendant des facteurs environnementaux tels que la pression, la tension d'alimentation, les propriétés du carburant et la température.

De plus, le contrôleur BL compense les variations des paramètres de la pompe et la dérive induite par le temps. L'ensemble FDM intégré optimise les performances du système en minimisant la distance jusqu'à la pompe BL et en fournissant un algorithme de contrôle adapté à la conception de la pompe et aux exigences de l'application. De plus, le contrôleur BL comprend des diagnostics de pompe pour surveiller la tension d'alimentation, les courants d'entraînement, la température du contrôleur et la vitesse du moteur. Les variations de ces paramètres en dehors des limites prévisibles et/ou acceptables peuvent provoquer l'arrêt du système pour éviter tout dommage ou simplement communiquer une condition anormale à l'ECM.

Des techniques d'ingénierie robustes et d'autres outils statistiques ont été utilisés pour dériver la solution optimale pour répondre aux exigences strictes de couple, de vitesse, de pression et de débit. La conception factorielle complète des expériences a été exécutée à l'aide d'outils analytiques pour simuler les performances du moteur et dériver la combinaison de paramètres qui répondent aux exigences de couple et d'efficacité de l'application tout en minimisant le couple d'encoche, l'ondulation du couple et l'attraction magnétique déséquilibrée qui entraîne des vibrations et un bruit excessifs. La combinaison optimale et les résultats analytiques ont été confirmés par des tests en laboratoire utilisant des ensembles moteurs. Les expériences ont conduit à une conception de moteur avec 9 pôles dans le stator et 10 pôles dans le rotor. La configuration du bobinage a été réglée pour répondre à un couple supérieur à 0,10 Nm à 12 Volts et 5000 tr/min, avec un rendement de 68% avec les tolérances de conception de l'ensemble.

Ce travail a été réalisé par Duane Collins, Philip Anderson, Sharon Beyer et Daniel Moreno de Delphi Powertrain Systems. Le document technique complet sur cette technologie est disponible à l'achat auprès de SAE International à l'adresse http://papers.sae.org/2012-01-0426 .

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de janvier 2014 du magazine NASA Tech Briefs.

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