Η αύξηση της αυτονομίας ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, δεν απαιτεί πάντα μεγαλύτερες μπαταρίες ή κάποια νέα, επαναστατική τεχνολογία. Σε αρκετές περιπτώσεις, η βελτίωση μπορεί να κρύβεται σε ένα πολύ μικρό εξάρτημα των ηλεκτρονικών ισχύος, το οποίο οι περισσότεροι οδηγοί δεν γνωρίζουν καν ότι υπάρχει.
Η Texas Instruments (TI) παρουσίασε τον νέο αισθητήρα ρεύματος TMCS2100-Q1, ο οποίος έχει σχεδιαστεί για να προσφέρει μεγαλύτερη ακρίβεια στις μετρήσεις, μέσα στον μετατροπέα έλξης ενός ηλεκτρικού οχήματος. Η τεχνολογία του μπορεί να συμβάλει στη βελτίωση της λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα, στη μείωση των απωλειών και έμμεσα, στην αύξηση της πραγματικής αυτονομίας.
Γιατί είναι τόσο σημαντικός ο μετατροπέας έλξης
Ο μετατροπέας έλξης αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα εξαρτήματα ενός ηλεκτρικού συστήματος κίνησης. Ουσιαστικά, λειτουργεί ως ο σύνδεσμος, ανάμεσα στην μπαταρία υψηλής τάσης και τον ηλεκτροκινητήρα.
Η μπαταρία αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια σε μορφή συνεχούς ρεύματος (DC), ενώ ο ηλεκτροκινητήρας, χρειάζεται τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα (AC). Ο μετατροπέας αναλαμβάνει αυτή τη μετατροπή και προσαρμόζει συνεχώς την παροχή ενέργειας, ανάλογα με τις απαιτήσεις του οδηγού και τις συνθήκες κίνησης.
Για να πραγματοποιείται αυτή η διαδικασία με ακρίβεια, το σύστημα πρέπει να γνωρίζει ανά πάσα στιγμή πόσο ρεύμα περνά από το κύκλωμα. Εκεί ακριβώς αποκτά σημασία ο αισθητήρας ρεύματος.
Όσο πιο ακριβής είναι η μέτρηση, τόσο καλύτερα μπορεί να ελεγχθεί ο ηλεκτροκινητήρας. Αντίθετα, μια λανθασμένη μέτρηση, μπορεί να επηρεάσει την ομαλότητα λειτουργίας, την αποδοτικότητα, αλλά και τις απώλειες ενέργειας.
Το πρόβλημα των συμβατικών αισθητήρων
Οι μηχανικοί έχουν μέχρι σήμερα να επιλέξουν ανάμεσα σε διαφορετικές λύσεις, καθεμία από τις οποίες παρουσιάζει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Οι αισθητήρες με μαγνητικό πυρήνα, προσφέρουν υψηλή ακρίβεια, όμως είναι μεγαλύτεροι και βαρύτεροι. Αυτό δημιουργεί προβλήματα ενσωμάτωσης, ιδιαίτερα στα σύγχρονα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, όπου οι μετατροπείς γίνονται ολοένα πιο μικροί.
Από την άλλη πλευρά, οι αισθητήρες χωρίς πυρήνα, είναι πιο συμπαγείς και ελαφρύτεροι. Ωστόσο, μπορούν να επηρεαστούν από τους μηχανικούς κραδασμούς, που προκαλούνται από το σύστημα μετάδοσης κίνησης.
Ακόμη και μια μικρή μετατόπιση του αισθητήρα σε σχέση με τον αγωγό, μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια της μέτρησης. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε λιγότερο ακριβή έλεγχο του ηλεκτροκινητήρα και να δημιουργήσει αυτό που οι μηχανικοί αποκαλούν κυμάτωση ροπής.
Πρόκειται για μικρές διακυμάνσεις στη ροπή, που μεταδίδεται από τον ηλεκτροκινητήρα. Για τον οδηγό, το αποτέλεσμα μπορεί να γίνει αντιληπτό ως λιγότερο ομαλή επιτάχυνση, ή αυξημένος θόρυβος, σε συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας.
Παράλληλα, οι ανακρίβειες στον έλεγχο, μπορούν να οδηγήσουν σε πρόσθετες θερμικές απώλειες, περιορίζοντας την ενεργειακή αποδοτικότητα του συστήματος.
Η λύση της Texas Instruments
Ο νέος TMCS2100-Q1 επιχειρεί να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας πολυαξονική μέτρηση.
Ένας συμβατικός αισθητήρας χωρίς πυρήνα μετρά το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ηλεκτρικό ρεύμα σε μία κατεύθυνση. Ο αισθητήρας της Texas Instruments, πραγματοποιεί ταυτόχρονα μέτρηση σε οριζόντιο και κάθετο άξονα.
Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να αντιληφθεί τις πολύ μικρές φυσικές μετακινήσεις του αισθητήρα, σε σχέση με τον αγωγό και να αντισταθμίσει την επίδρασή τους στη μέτρηση.
Σύμφωνα με την Texas Instruments, ο TMCS2100-Q1 μπορεί να προσφέρει έως και 20 φορές μεγαλύτερη ακρίβεια, σε σχέση με μονοκατευθυντικούς αισθητήρες χωρίς πυρήνα. Η εταιρεία αναφέρει επίσης ότι το σφάλμα μέτρησης, μπορεί να παραμένει κάτω από 1%, ακόμη και όταν ο αισθητήρας μετατοπίζεται κατά 0,4 χιλιοστά.
Η ακρίβεια αυτή, αποκτά ιδιαίτερη σημασία στα ηλεκτρικά συστήματα υψηλής ισχύος, όπου μπορούν να διακινούνται πολύ μεγάλα ηλεκτρικά ρεύματα και οι μεταβολές πραγματοποιούνται εξαιρετικά γρήγορα.
Τι σημαίνει αυτό για τον οδηγό;
Μπορεί ένας τόσο μικρός αισθητήρας να κάνει πραγματικά διαφορά στην καθημερινή οδήγηση ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου; Η απάντηση είναι ότι η επίδρασή του δεν θα είναι απαραίτητα θεαματική από μόνη της, αλλά μπορεί να συμβάλει σε μια σειρά από μικρές βελτιώσεις που συνολικά έχουν σημασία.
Πιο ομαλή λειτουργία
Η ακριβέστερη μέτρηση του ρεύματος, επιτρέπει στον μετατροπέα να ελέγχει με μεγαλύτερη ακρίβεια τον ηλεκτροκινητήρα. Αυτό μπορεί να περιορίσει τις ανεπιθύμητες διακυμάνσεις της ροπής και να κάνει την επιτάχυνση πιο γραμμική.
Μικρότερες απώλειες
Ο καλύτερος έλεγχος του ηλεκτροκινητήρα, μπορεί να περιορίσει τις απώλειες ενέργειας που μετατρέπονται σε θερμότητα. Αυτό σημαίνει ότι μεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας της μπαταρίας, μπορεί να αξιοποιείται για την κίνηση του αυτοκινήτου.
Πιθανή αύξηση της αυτονομίας
Ο αισθητήρας δεν προσθέτει χωρητικότητα στην μπαταρία. Ωστόσο, εφόσον συμβάλλει στη βελτίωση της συνολικής απόδοσης του συστήματος κίνησης, μπορεί να επιτρέψει περισσότερα χιλιόμετρα, με την ίδια ποσότητα αποθηκευμένης ενέργειας.
Δεν υπάρχει, πάντως, ένας συγκεκριμένος αριθμός χιλιομέτρων που μπορεί να αποδοθεί αποκλειστικά στον TMCS2100-Q1. Η πραγματική επίδραση, θα εξαρτηθεί από τον σχεδιασμό του κάθε ηλεκτρικού συστήματος και από τον τρόπο με τον οποίο ο κατασκευαστής, θα ενσωματώσει την τεχνολογία.
Μικρότεροι μετατροπείς
Ένα ακόμη πλεονέκτημα, είναι το μικρό μέγεθος του αισθητήρα. Αυτό μπορεί να διευκολύνει την κατασκευή πιο συμπαγών μετατροπέων, κάτι ιδιαίτερα σημαντικό στα σύγχρονα ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
Γιατί οι 800 volt πλατφόρμες έχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις
Η εξέλιξη αυτή αποκτά ακόμη μεγαλύτερη σημασία, καθώς όλο και περισσότεροι κατασκευαστές, χρησιμοποιούν ηλεκτρικές αρχιτεκτονικές 800 volt.
Μάρκες όπως οι Hyundai, Kia, Porsche, Audi και Mercedes, έχουν ήδη αξιοποιήσει συστήματα υψηλής τάσης σε μοντέλα τους, κυρίως με στόχο τη βελτίωση της απόδοσης και τη σημαντική μείωση των χρόνων φόρτισης.
Σε ένα σύστημα υψηλής τάσης και ισχύος, η ακρίβεια των μετρήσεων είναι ιδιαίτερα σημαντική. Όσο αυξάνονται οι απαιτήσεις του ηλεκτρικού συστήματος, τόσο μεγαλύτερη σημασία αποκτούν ακόμη και πολύ μικρές αποκλίσεις.
Ο TMCS2100-Q1 έρχεται να αντιμετωπίσει ακριβώς αυτή την ανάγκη, προσφέροντας υψηλή ακρίβεια, σε ένα μικρό πακέτο που μπορεί να ενσωματωθεί ευκολότερα σε σύγχρονους μετατροπείς.
Η αυτονομία κερδίζεται και με μικρές βελτιώσεις
Η τεχνολογία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, εξελίσσεται πλέον σε πολλά διαφορετικά επίπεδα. Η μεγαλύτερη μπαταρία και η ταχύτερη φόρτιση, παραμένουν σημαντικοί παράγοντες, όμως η βελτίωση της αυτονομίας, μπορεί να προκύψει και από δεκάδες μικρότερες παρεμβάσεις.
Η αεροδυναμική, η θερμική διαχείριση, η ανάκτηση ενέργειας, το λογισμικό, οι ηλεκτροκινητήρες, τα ηλεκτρονικά ισχύος και οι αισθητήρες, συνεργάζονται ώστε να περιορίζονται σταδιακά οι απώλειες.
Ο TMCS2100-Q1 της Texas Instruments, αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της προσέγγισης: ένα μικρό εξάρτημα που δεν γίνεται αντιληπτό από τον οδηγό, μπορεί να συμβάλει στη δημιουργία ενός αποδοτικότερου ηλεκτρικού συστήματος.
Και καθώς οι ηλεκτρικές πλατφόρμες γίνονται ισχυρότερες, ταχύτερες και ολοένα πιο αποδοτικές, τέτοιες τεχνολογίες, αναμένεται να αποκτήσουν ακόμη μεγαλύτερη σημασία.
Ακολουθήστε το Carselectric.gr στο Facebook
Ακολουθήστε το Carselectric.gr στο Google news
