Motores sin escobillas para In

Nov 14, 2023

Sistemas de tren motriz Delphi, Troy, Michigan

La mayoría de los sistemas de combustible para automóviles utilizan un módulo de suministro de combustible (FDM) con componentes para filtrar y bombear gasolina a una presión y caudal específicos desde el tanque de combustible hasta el motor. El FDM utiliza un conjunto de depósito para mantener un suministro de combustible en la entrada de la bomba y los componentes de soporte, como reguladores y/o limitadores de presión, filtros, sensor de nivel y las conexiones eléctricas e hidráulicas que pasan por el tanque. Los sistemas actuales utilizan predominantemente componentes eléctricos pasivos, como bombas de escobillas y sensores de nivel de combustible resistivos que están conectados de forma independiente a un módulo de suministro de voltaje y control de la carrocería, respectivamente. Los altos niveles de flujo de estos sistemas requieren bombas de alta potencia que puedan operar continuamente en condiciones de máxima velocidad. Algunos sistemas más nuevos pueden emplear un controlador de voltaje para modular el voltaje de suministro de la bomba a velocidades discretas según la demanda proyectada del motor y proporcionar alguna mejora en el consumo de energía.

Además, el controlador integrado proporciona diagnósticos de la bomba y puede incluir un circuito de procesamiento de señales del sensor dentro del conjunto del tanque para permitir información adicional sobre el estado de salud y/o proporcionar mejoras adicionales en el rendimiento del sistema al interactuar con tecnologías de detección mejoradas, como un nivel de combustible sin contacto. sensor. El controlador BL se beneficia de la proximidad a la bomba además de la reducción del ruido junto con la fase de detección de EMF (fuerza electromotriz) trasera para mediciones de velocidad del motor sin sensores.

La figura muestra una arquitectura de vehículo con el módulo integrado que incluye el controlador BL dentro del FDM. Usando una técnica similar a la del controlador de voltaje para las bombas de cepillo, el controlador de bomba BL modula la corriente que fluye a través de cada una de las tres fases cortando el suministro de voltaje a alta frecuencia. El tiempo de apagado se ajusta para alcanzar el nivel de corriente de accionamiento que se requiere para mantener la velocidad de la bomba en el nivel comandado por el Módulo de control del motor (ECM). Esta señal de voltaje modulada por ancho de pulso (PWM) permite el control de velocidad de bucle cerrado para garantizar el flujo de combustible independientemente de los factores ambientales, como la presión, el voltaje de suministro, las propiedades del combustible y la temperatura.

Además, el controlador BL compensa las variaciones en los parámetros de la bomba y la deriva inducida por el tiempo. El conjunto FDM integrado optimiza el rendimiento del sistema al minimizar la distancia a la bomba BL y al proporcionar un algoritmo de control ajustado al diseño de la bomba y los requisitos de la aplicación. Además, el controlador BL incluye diagnósticos de bomba para monitorear el voltaje de suministro, las corrientes de accionamiento, la temperatura del controlador y la velocidad del motor. Las variaciones en estos parámetros fuera de los límites predecibles y/o aceptables pueden provocar el apagado del sistema para evitar daños o simplemente comunicar una condición anormal al ECM.

Se utilizaron sólidas técnicas de ingeniería y otras herramientas estadísticas para derivar la solución óptima para cumplir con los estrictos requisitos de par, velocidad, presión y flujo. El diseño factorial completo de los experimentos se ejecutó utilizando herramientas analíticas para simular el rendimiento del motor y derivar la combinación de parámetros que cumplen con los requisitos de par y eficiencia de la aplicación al tiempo que se minimiza el par de arranque, la ondulación del par y la atracción magnética desequilibrada que da como resultado un exceso de vibración y ruido. La combinación óptima y los resultados analíticos se confirmaron con pruebas de laboratorio utilizando conjuntos de motores. Los experimentos llevaron a un diseño de motor con 9 polos en el estator y 10 polos en el rotor. La configuración del devanado se ajustó para cumplir con un par superior a 0,10 Nm a 12 voltios y 5000 rpm, con una eficiencia del 68 % con los niveles de tolerancia de diseño del conjunto.

Este trabajo fue realizado por Duane Collins, Philip Anderson, Sharon Beyer y Daniel Moreno de Delphi Powertrain Systems. El documento técnico completo sobre esta tecnología está disponible para su compra a través de SAE International en http://papers.sae.org/2012-01-0426.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de enero de 2014 de la revista NASA Tech Briefs.

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