أول مستشعر لقياس درجة الحرارة في محرك السيارة الكهربائية

يوفّر مستشعر درجة حرارة دوّار المحرك الكهربائي eRTS بديلًا أكثر دقة لمحاكاة الحرارة المعتمدة على الخوارزميات في المحركات المتزامنة ذات الإثارة الدائمة. يهدف هذا الابتكار إلى تحقيق استخدام أكثر كفاءة من حيث التكلفة للعناصر الأرضية النادرة، إلى جانب تحسين أداء المحرك ورفع كفاءته الحرارية بشكل مباشر.

طورت شركة "كونتيننتال" تقنية استشعار مبتكرة تتيح لأول مرة قياس درجة الحرارة مباشرة على دوّار المحركات المتزامنة ذات الإثارة الدائمة. يوفّر مستشعر درجة حرارة المحرك الكهربائي الدوّار (eRTS) دقة قياس تفوق بكثير أنظمة المحاكاة البرمجية التقليدية، حيث يقلل هامش التفاوت من ±15 درجة مئوية إلى ±3 درجات فقط.

تساعد هذه الدقة في تمكين مصنعي السيارات من تقليص استخدام العناصر الأرضية النادرة المخصصة لتحسين مقاومة مغناطيسات الدوّار للحرارة، مما يعزز الأداء المحتمل للمحرك ويُسهم في رفع كفاءة استدامته. وتعد تقنية eRTS جزءًا من حزمة تقنيات استشعار متقدمة للمركبات الكهربائية تم تطويرها ضمن مركز منتجات مستشعرات التنقل الإلكتروني التابع لكونتيننتال.

يقول بن هوه، رئيس قطاع السلامة السلبية وأجهزة الاستشعار (PSS) في قسم السيارات بشركة كونتيننتال: ” تتمتع تقنية مستشعرات eRTS بميزة إضافية بالمقارنة بالحلول الحالية، وذلك بفضل انخفاض استهلاك الموارد وانخفاض التكاليف“.  وأضاف: ” يُبرهن هذا الابتكار على صواب قرار تركيز مواردنا وخبراتنا في مركز المنتجات، وسنواصل توسيع محفظتنا التقنية في هذا المجال.“

دقّة قياس أكبر، عدد أقل من العناصر النادرة

تعمل دوارات محركات السيارات الكهربائية تحت ظروف تشغيل قاسية، حيث قد تصل درجة الحرارة إلى 150 درجة مئوية. لذا تُعد مراقبة تطور الحرارة أمرًا حيويًا. لا تعتمد الأنظمة الحالية على قياس مباشر، بل تُقدّر درجة الحرارة باستخدام بيانات من مستشعر حرارة الجزء الثابت، وقياسات تيار الطور، والمتغيرات البيئية. لكن هذه المحاكاة تُظهر هامش خطأ قد يصل إلى 15 درجة مئوية.

لحماية المغناطيسات من إزالة الاستقطاب الناتج عن الحرارة الزائدة، تُستخدم عادة كميات كبيرة من العناصر الأرضية النادرة مرتفعة التكلفة، لتغطية كامل نطاق التفاوت وضمان مقاومة حرارية كافية. لكن مع القياس المباشر لدرجة الحرارة، توفر تقنية المستشعر الدوّار eRTS قراءة أكثر دقة بكثير، بهامش تفاوت لا يتجاوز 3 درجات مئوية فقط.

هذا التقدم يمنح مصنّعي السيارات حرية أكبر في تصميم المحركات المتزامنة ذات الإثارة الدائمة، حيث يمكن تقليل الاعتماد على كميات كبيرة من العناصر الأرضية النادرة التي كانت تُستخدم سابقًا كإجراء احترازي. كما يتيح رفع حدود التفاوت الحراري المسموح به، ما يفتح المجال لتحسين أداء المحرك.

تقنية الموجات فوق الصوتية لإمداد الطاقة والاتصالات

يتكون نظام eRTS من عنصرين: وحدة استشعار حراري (mote) ووحدة إرسال/استقبال (محول طاقة). تقوم وحدة الاستشعار اللاسلكية بقياس درجة الحرارة مباشرة في المنطقة المستهدفة، بالقرب من المغناطيس قدر الإمكان. وتُزود بالطاقة من خلال وحدة الإرسال/الاستقبال السلكية التي تستقبل منها أيضًا بيانات القياس.

يتم تثبيت وحدة الإرسال/الاستقبال على الهيكل الخارجي للمحرك الكهربائي، حيث تتصل بوحدة التحكم في العاكس وتنقل بيانات درجة الحرارة إليها عبر واجهة اتصال. تُستخدم الموجات فوق الصوتية عبر مكونات بيزو لتوفير الاتصال اللاسلكي ونقل الطاقة بين الوحدتين.

توسيع مجموعة مستشعرات السيارات الكهربائية

يمتلك قسم السلامة السلبية وأجهزة الاستشعار (PSS) بقسم السيارات التابع لشركة Continental خبرة راسخة وطويلة في تقنيات الاستشعار الخاصة بالمركبات. وتغطي مجموعة PSS، التي تضم حوالي خمسين مستشعرًا مختلفًا، نطاقًا واسعًا من التطبيقات، بما يشمل مراقبة ضغط الإطارات، وتحديد وضعية الهيكل، وكشف سرعة العجلات، واستشعار التصادم.

ومنذ أكثر من عامين، أنشأت Continental مركز منتجات مخصص لمستشعرات التنقل الإلكتروني، بهدف تطوير حلول مخصصة للسيارات الكهربائية. ومنذ ذلك الحين، تشهد محفظة مستشعرات المركبات الإلكترونية توسعًا متسارعًا، في إطار التوجه نحو حلول ذكية وفعالة لأنظمة التنقل المستقبلية.