كيف يمكن للتحكم في سرعة محرك التيار المتردد المتغيرة أن يقلل من الضوضاء والاهتزازات ويحسن راحة قيادة السيارات الكهربائية؟

مشكلة الضوضاء والاهتزازات الحقيقية في السيارات الكهربائية

 

كثيرًا ما يسمع السائقون صوتًا حادًا وعالي النبرة ومزعجًا عند بدء تسارع سياراتهم أو خضوعها للكبح المتجدد. هذا الضجيج والاهتزاز والخشونة (المعروفة اختصارًا بـ NVH) لا ينتج عن ضجيج الطريق أو الرياح، بل ينتقل من محرك القيادة ووحدة التحكم الخاصة به. يختلف محرك القيادة الرئيسي اختلافًا كبيرًا عن المكونات المساعدة الأخرى، إذ يجب أن يعمل ضمن نطاق واسع من سرعات الدوران وعزم الدوران. إذا لم تُطبَّق استراتيجية التحكم بشكل صحيح، ستُنتج القوة الكهرومغناطيسية ضوضاءً مزعجة، مما يُخلّ بالهدوء المُعتاد داخل السيارة. وهنا تكمن المشكلة. التحكم في سرعة محرك التيار المتردد المتغيرة يصبح ذلك ضرورياً لراحة القيادة في العالم الحقيقي.

تنظيم الضغط بدقة وتقليل الضوضاء

يظنّ العديد من المهندسين خطأً أن نظام محرك التيار المتردد قادر على تحقيق عزم دوران سلس بسهولة. في الواقع، قد يتسبب التبديل التقليدي ذو الست خطوات أو عدم ضبط معلمات التحكم بتقنية تعديل عرض النبضة (PWM) بشكل كافٍ في تقلبات عزم الدوران عند ترددات توافقية محددة. عند التوقف عند التقاطع ثم الانطلاق مجددًا، تتحول اهتزازات المحرك والدعامة مباشرةً إلى أصوات معدنية حادة. الاستماع إلى هذه الأصوات لفترة طويلة قد يُشعر الركاب بالتعب والانزعاج. هذا الاهتزاز الطفيف طويل الأمد يؤثر بشكل كبير على تجربة قيادة الركاب ويقلل من راحة ركوب المركبات الكهربائية. لحل هذه المشكلة، من الضروري ضبط الجهد والتردد بدقة وفي الوقت الفعلي دورةً بدورة. مع مرور الوقت، قد تُسبب هذه الاهتزازات الطفيفة شعورًا بعدم الراحة للركاب، مما يُقلل من جودة المركبات الكهربائية. يتطلب الحل ضبطًا دقيقًا للجهد والتردد دورةً بدورة.

بداية سلسة بدون أي اهتزازات

تسمح خوارزمية التحكم في السرعة المصممة جيدًا بتراكم التيار في ملفات المحرك تدريجيًا بدلًا من إخراج أقصى عزم دوران دفعة واحدة. فعندما تسير المركبة بسرعة منخفضة على طريق مزدحم، يمكن لوحدة التحكم زيادة التردد الأساسي بسلاسة من 0 هرتز إلى 20 هرتز خلال ثانية واحدة، مع كبح التوافقيات منخفضة الرتبة بفعالية. ونتيجة لذلك، سيشعر السائق بقيادة سلسة وهادئة، دون أي ضوضاء مزعجة. كما يمكن لهذه التقنية نفسها التخلص من الشعور بالتقطع الذي يحدث غالبًا عند القيادة في مواقف السيارات.

مطابقة المعلمات

لكبح تموج عزم الدوران بشكل كامل في سيارة إنتاجية، يعتمد مصنعو السيارات على نظام مضبوط خصيصًا لهذا الغرض محرك التيار المتردد و وحدة التحكمكنظام متكامل، يجب أن تعرف خوارزمية التحكم الموجه للمجال (FOC) الخاصة بوحدة التحكم التدفق المغناطيسي وملف الحث الدقيقين لمغناطيسات المحرك. عند مطابقة هذه المعلمات بشكل صحيح، تقوم وحدة التحكم بإلغاء التيارات التوافقية السادسة والثانية عشرة التي تُسبب أعلى مستوى من الضوضاء المسموعة. بدون هذا الدمج، حتى مع استخدام أفضل المكونات، يستحيل تحقيق الهدوء التام داخل المقصورة.

تجربة قيادة حقيقية

أكد اختبار أُجري على أسطول من سيارات السيدان الكهربائية الشهيرة هذا الفرق. ففي ظروف الحمل الخفيف، أصدر جهاز التحكم الأصلي ضجيجًا مزعجًا بلغ 72 ديسيبل (A) عند سرعة 30 كيلومترًا في الساعة. وبعد تطبيق تقنية التحكم في سرعة التيار المتردد التي تستخدم تعديل عرض النبضة PWM المُحسَّن وكبح التوافقيات النشط، انخفض مستوى الضوضاء في السيارة نفسها إلى 58 ديسيبل (A). وبذلك، انخفض مستوى الضوضاء الذي يمكن للأذن البشرية سماعه بوضوح بنحو ثلاثة أرباع. وقد ذكر العديد من السائقين أنه حتى عند القيادة بسرعات عالية، يصبح داخل السيارة هادئًا كالمكتبة، كما انخفض مستوى إرهاق السائق بشكل ملحوظ.

الطريق إلى الراحة الفائقة

 

مع ازدياد وعي مشتري السيارات الكهربائية، أصبح مستوى الضوضاء والاهتزازات والخشونة في نظام الطاقة ساحةً جديدةً للتنافس على تعزيز سمعة العلامة التجارية. وباعتماد تقنية التحكم في محرك التيار المتردد ذي التردد المتغير، سواءً تم دمجها مع نظام متكامل أو باستخدام وحدة تحكم مستقلة مرنة، لن تبقى راحة القيادة مجرد ادعاء، بل ستتحقق فعلياً للمستخدمين.