מאת: Steve Rood Goldman & Yair Sahar, Avnet
בפני כלי רכב קרביים קיימים, בכפוף לשדרוגים, וכלי רכב עתידיים עומדים מספר אתגרים: מידות, משקל, צריכת הספק ועלות(SWAP-C) הקשורים לפיזור הספקים:
צריכת ההספק עולה על יכולת הייצור
בקרה וניטור מוגבלים של צריכת ההספק
מערכת לא גמישה של חלוקת הספק, המקשה ומייקרת ביצוע שינויים או תוספות למערכות האלקטרוניות בכלי הרכב
המרחב לאנשי צוות ולציוד מוגבל, וכלי הרכב פועלים קרוב למשקל המרבי שלהם
העלאת יכולת פיזור ההספק כדי לענות על הדרישות הגוברות להספק עבור מערכות שונות בכלי הרכב מוגבלת על ידי השפעות המידות, המשקל, דרישות הקירור וצריכת הדלק של הרכב. הפער בין הייצור לצריכה מוחרף גם עקב ניטור הספק לא מדויק, ובקרה גסה של עומסי החשמל.
ארכיטקטורות מסורתיות לחלוקת מתח משתמשות באלמנטים אלקטרו-מכאניים, כגון מפסקים אוטומטיים וסנסורים תרמיים, הפועלים בערכי זרם קבועים. לא ניתן לקבוע מחדש את תצורת חלוקת המתח המשתמש בהתקנים אלה כך שתכיל שינויים בתצורת עומס החשמל של הרכב. חוסר האפשרות לתכנות מקשה גם על הבקרה וקביעת התצורה. בנוסף, ציוד אלקטרו-מכני לחלוקת מתח הוא גדול, וקשה להוסיפו לרכבים טקטיים קטנים לצורך שדרוגים בציוד המשימה.
ניהול חכם של צריכת החשמל
ניתן לטפל באתגרים המתוארים באמצעות ניהול חכם של צריכת החשמל, המיישם ניטור דינמי ודקדקני ובקרה על העומסים החשמליים של כלי הרכב. בין המאפיינים המרכזיים של מערכת לניהול חכם של צריכת החשמל נכללים:
ניטור הסטטוס, כולל מצב הפעלה/כיבוי עקב תקלות, עבור כל ערוץ עמוס
בקרה מרחוק של מצב ההפעלה/כיבוי ואיפוס של התקני ההגנה מעומס יתר
ניטור של זרם העומס והמתח החשמלי
שימוש ברכיבים שניתן להגדיר מחדש את תצורתם ולהחליף ביניהם
אפשור בקרת עומס חשמלי על ידי מחשב ניהול הרכב על פני ממשק רשת
הכנסת שיפורים ב-SWaP-C בהשוואה למערכות חלוקת מתח מסורתיות
בקרה אלקטרונית (SSPC) הם מהגורמים העיקריים המאפשרים מערכות ניהול חכם של צריכת חשמל. בקרת התקני הגנה מעומס יתר, ניטור עומס מדויק וקישוריות רשת מוטבעים בהתקני SSPC. היכולת שלהם למדוד את זרם העומס החשמלי והשימוש במיקרו-בקרים מאפשרים תכנות, וכך הופכים אותם לאבני בניין גמישות בחלוקת המתח. השימוש במתגי SSPC מגביר את האמינות תוך צמצום דרישות השטח והמשקל.
מאז שנות השמונים של המאה הקודמת נעשה שימוש במספר דורות של התקני SSPC ברכבים קרביים, וכל דור סיפק יכולות משופרות, צפיפות הספק גדולה יותר ועלות נמוכה יותר. התקנים אלה זמינים כמוצרי מדף בתצורות שונות, כדי לענות על דרישות המערכות.
מערכת לחלוקת הספק המתבססת על מכשירים אלקטרו-מכניים יכולה לספק בקרה מרחוק להתקן הגנה מעומס יתר ומדידת פרמטרים של עומס, אך יש לה חסרונות בהשוואה ליישומי SSPC בתחומים מסוימים.
אמינות
גמישות
נפח ומשקל
פיזור הספק
יכולות ויישום של בקרת SSPC
בדרך כלל, מכשיר SSPC אחד או יותר מחובר דרך רשת למחשב ניהול רכב, תצוגה חכמה במסך שטוח או אולי לוח מקשים תומך CAN. כל אחת מהתצורות הללו מציעה בקרה משופרת של מערכת החשמל. בקרת SSPC מתוכננים לספק הגנה עצמאית לכבל החשמל ולעומס, ולנטר את העומס. מדיניות ניהול צריכת החשמל, כגון קביעה אילו עומסי חשמל יש לאפשר בהתבסס על דרישות תפעוליות, תנאי הבטיחות או ניצולת החשמל, מטופלת על ידי מחשב ניהול הרכב, שהנו בעל מודעות למצב, בהתבסס על הקישוריות למערכות רכב אחרות. תצוגה חכמה מסוגלת גם לבקר את בקרי ה-SSPC, לנטר פרמטרים של עומס ומצב עומס, אך ניתן לייעד אותה למערכת בקרת המתח ועשוי להיות לה קלט מוגבל בלבד ממערכות רכב אחרות. בדומה, לוח מקשים תומך CAN יכול לתקשר עם בקרי ה-SSPC, לבקר את המצב שלהם ולנטר תנאי מצבים ותקלות, אך לא ניתן להשתמש בו כדי לנטר פרמטרים של עומס, ולא תהיה לו מודעות למצב.
ניתן להשתמש בניטור עומס SSPC דרך מחשב ניהול הרכב או שניתן להשתמש בתצוגה חכמה כדי לספק אבחון משופר של מערכת המתח והפרוגנוסטיקה. פרמטרים של עומס זרם ומתח שנרשמו יכולים להיות זמינים לצוותי המחסנים כתמיכה בתחזוקה מבוססת-מצב. עם אלגוריתמים מתאימים, ניתן לנתח את הנתונים הרשומים גם כדי לחזות כשלים.
אפשרות התכנות של בקרי SSPC מועילה לקביעת תצורה מחדש של מערכת חלוקת המתח כתמיכה בגרסאות של הרכב או במאפיינים של שידרוגים. ייתכן שעדכוני הציוד יצריכו שינויים הדרגתיים בצמות החשמל, אך ניתן יהיה להשתמש מחדש ביחידות חלוקת המתח (PDU) המשתמשות ב-SSPC מבלי לבצע בהן שינוי פיזי. החיסכון ב-PDU פשוט יותר מכיוון שאפשרות התכנות מאפשרת להשתמש בחלק יחיד במספר מיקומים בארכיטקטורת חלוקת המתח של הרכב. בקרי SSPC מסוגלים גם לבצע הגדרת תצורה אוטומטית בהתבסס על כתובת CAN-bus מובנית בצמת החשמל. עם ההתנעה, בקר ה-SSPC טוען את התצורה המתאימה מזיכרון ה-flash המובנה לפי מיקום הצמה.
כדי להקל את השימוש בהם כאבני הבניין של חלוקת מתח, בקרי ה-SSPC זמינים בגורמי צורה שונים ‘מן המדף’, ובמגוון של תצורות ערוצי עומס יציאה. גורמי צורה כוללים יחידות LRU רב-ערוציות, יחידות LRU רב-ערוציות ומודולי PoL חד-ערוציים. יחידות ה-LRU הן יחידות חלוקת מתח סגורות מותאמות לסביבה, והן מתאימות היטב לשדרוגים של כלי רכב טקטיים. לגבי כלי רכב גדולים יותר, עם דרישות גבוהות יותר לחלוקת מתח, יחידות חלוקת המתח יכולות להשתמש בגרסאות LRM של בקרי SSPC כדי לצמצם עלות ולאפשר תחזוקה בשתי רמות. מודולים של PoL מותאמים היטב לבקרת עומסי זרם גבוה או לשדרוגים של כלי רכב הדורשים מספר מצומצם של עומסים. בהשוואה למודולי PoL, בקרי SSPC רב-ערוציים יהיו הרבה יותר חסכוניים למערכות גדולות של חלוקת מתח.
Steve Rood Goldman is a DDC – WW Marketing Manager for Power and SSPC Products at Avnet.-
יאיר סהר הינו מנהל שיווק טכני באבנט.
אבנט רכיבים ישראל – נציגי חב’ DDC.
