تنظيم عمل المُوَلِّد: الوظائف، التشخيص، ونصائح للورشة

يعمل مُنظم جهد المُوَلِّد على ضمان بقاء الجهد الكهربائي الذي ينتجه المُوَلِّد في الشبكة الداخلية للمركبة عند مستوى مثالي. وذلك يضمن شحن البطارية بشكل ملائم لنوع البطارية الموجودة في السيارة، ويوفر تغذية كهربائية مستقرة في الشبكة الداخلية للسيارة. وهذا يمنع زيادة شحن البطارية أو تلف أي من وحدات التحكم نتيجة زيادة الجهد الكهربائي. 

يعود تاريخ تنظيم عمل المُوَلِّد في السيارات إلى بدايات صناعة السيارات، حيث كانت تُستخدم مُنظمات ميكانيكية بسيطة لتثبيت الجهد الكهربائي. أما الآن فلم يعد يتم استخدام المُنظمات الميكانيكية في الإنتاج المنتظم، لكنها ما زالت متوفرة كقطع غيار. ومع تزايد المكوّنات الإلكترونية في السيارات، تم استبدال المُنظمات الميكانيكية بأخرى إلكترونية حديثة تتيح تحكمًا أكثر دقة. 

بعض مزايا المُنظمات الإلكترونية:

• فترات تبديل قصيرة تتيح نسب خطأ منخفضة في عملية التنظيم. 
• المُنظمات الإلكترونية لا تحتاج إلى صيانة. 
• يمكن استخدامها في أنواع مختلفة من المُوَلِّدات، إذ إن المُنظمات الإلكترونية الحديثة مصممة لتحمّل تيارات تبديل مرتفعة. 
• المُنظمات الإلكترونية غير حساسة للصدمات والاهتزازات والعوامل المناخية. وبالتالي فإنها تعمل بكفاءة عالية حتى في الظروف القاسية. 
• يتيح تصميمها الصغير إمكانية تثبيتها مباشرة على المُوَلِّد. 

يمكن تقسيم المُنظمات الإلكترونية إلى نوعين: تقنية التصميم الهجين وتقنية الشرائح الأحادية (المونوليث). 

اعتمادا على مساحة التثبيت ، يمكن تركيب وحدات تحكم مختلفة في المولد في السيارة. في السيارات الأقدم أو الآلات الثقيلة ذات الوصول المحدود، غالبًا ما يُثبت المُنظم بشكل منفصل، مما يسهل الصيانة ويمنع ارتفاع الحرارة. 

في السيارات الحديثة، تشكل مساحة التركيب عاملاً مهمًا جدًا. لذلك غالبًا ما تُستخدم مُنظمات يتم تثبيتها مباشرةً داخل أو على جسم المُوَلِّد لتوفير المساحة وزيادة الكفاءة. 

في نظام الشحن الحديث للسيارات، يلعب منظم المُوَلِّد دورًا محوريًا. من خلال استخدام مُنظمات حديثة مثل المُنظم المتعدد المهام (MFR)، يمكن إدارة الطاقة في شبكة السيارة الداخلية بكفاءة ودقة أعلى. من خلال قدرته على مراقبة البطارية، وفصل التيار الهادئ، والتحكم في الأحمال، وتشخيص الأعطال، ودعم إدارة المحرك، فإن المُنظم المتعدد المهام يساهم في تحقيق كفاءة أعلى وموثوقية أكبر للسيارة. 

ومن التطورات الإضافية: المنظمات المزودة بواجهة اتصال عبر ناقل بيانات LIN. إن دمج المنظم في أنظمة ناقل البيانات يتيح تنظيم الشحن بدقة أكبر. 

يُعد الناقل التسلسلي LIN (شبكة الاتصال المحلي), نظام اتصال تسلسلي تم تطويره خصيصًا لصناعة السيارات. يتيح هذا النظام اتصالاً موثوقًا وبتكلفة منخفضة بين مختلف وحدات التحكم الإلكترونية والمستشعرات في السيارة. 

يمكن للمنظم التواصل مع وحدات التحكم الأخرى وأنظمة السيارة وتبادل البيانات معها. وبمساعدة مجموعة متنوعة من قيم المستشعرات، مثل مستشعر البطارية الذكي (IBS)، يمكن لوحدة التحكم العليا ضبط تنظيم الشحن بشكل مثالي ليتلاءم مع ظروف التشغيل المختلفة. 

يُثبَّت مستشعر البطارية الذكي على القطب السالب لبطارية شبكة السيارة الداخلية مباشرة. كما يستخدم ناقل LIN للتواصل، ويجمع معلومات بشكل مستمر حول الحالة الحالية للبطارية. يقيس مستشعر البطارية الذكي (IBS) جهد البطارية والتيار المُفرغ منها ودرجة حرارة البطارية. ومن خلال هذه البيانات يمكن تحديد حالة الشحن الحالية (SOC) وكذلك درجة اهتراء البطارية (SOH). يضمن ذلك تحقيق أفضل عملية شحن ممكنة لبطارية شبكة السيارة الداخلية. 

على سبيل المثال، يمكن تعديل جهد الشحن بما يتوافق مع درجة الحرارة المحيطة عند الحاجة. عند درجات الحرارة المنخفضة يتم رفع الجهد لضمان شحن البطارية بالشكل الأمثل. أما عند درجات الحرارة المرتفعة فيتم خفض الجهد لتجنب زيادة شحن بطارية شبكة السيارة الداخلية. 

كذلك يمكن إيقاف المُوَلِّد بالكامل أثناء مراحل التسارع، بحيث يُستخدَم جزء كبير من طاقة المحرك في عملية التسارع. يُقلل ذلك من استهلاك الوقود ويُوفّر للسائق قدرة أكبر على المحرك، مثلًا عند الحاجة إلى تجاوز مركبة أخرى. 

عندما تكون السيارة في وضع الاندفاع الذاتي يتم إيقاف تزويد المحرك بالوقود بواسطة وحدة التحكم في المحرك، وتُعرف هذه العملية باسم فصل الدفع. وبذلك فإن المحرك لا يستهلك أي قدر من الوقود في هذه المرحلة. إذا كان مستوى شحن البطارية يسمح بذلك، يمكن في هذه المرحلة رفع طاقة المُوَلِّد إلى الحد الأقصى، ما يتيح تحويل طاقة حركة السيارة إلى طاقة كهربائية وشحن البطارية دون استهلاك وقود إضافي. 

في حالة التشغيل هذه، تمارس طاقة المولد المتزايدة عزم دوران الكبح على العمود المرفقي عبر محرك الحزام. ولمنع الإجهاد الميكانيكي من التسبب في تلف سير التشغيل في هذه المرحلة، يتم تركيب بكرة مزودة بقابض حرّ على المُوَلِّد. يؤدي هذا التشغيل الحر للمُوَلِّد إلى تخفيف الحمل على المكونات في السير الناقل من خلال فصل المُوَلِّد. 

كذلك فإن ارتباط المنظم بالناقل التسلسلي LIN يُسهِّل عملية التشخيص واكتشاف الأخطاء. يقوم المنظم تلقائيًا باكتشاف الأخطاء وتسجيلها في وحدة التحكم في المحرك. يمكن قراءة رموز الخطأ المخزنة وتحليلها مباشرةً، ما يسمح باكتشاف الأعطال وإصلاحها في الوِرش بشكل أسرع. 

تتضمن أعراض تلف الديودات في المُوَلِّد إضاءة لمبة شحن البطارية، وتغير شدة إضاءة المصابيح الأمامية، وصعوبات في تشغيل السيارة بسبب فراغ شحن بطارية السيارة، بالإضافة إلى تفريغ البطارية بسبب تيارات الاستهلاك في وضع الخمول. 

قد يكون أحد أسباب تلف الديودات هو ارتفاع المقاومة بين موصل البطارية الموجب جهة المُوَلِّد والقطب الموجب للبطارية. قد ينشأ هذا الارتفاع في المقاومة بسبب تثبيت المسمار بطريقة غير صحيحة أو نتيجة وجود تآكل في الوصلات الكهربائية. يؤدي ذلك إلى تدفق تيار أعلى عبر الديودات، مما يتسبب في ارتفاع حرارتها وتعطل المُوَلِّد في نهاية المطاف. 

يمكن أن يحدث تأثير مشابه إذا كانت البطارية تالفة، فيلجأ المُوَلِّد إلى شحنها بأقصى قدرة ممكنة. وذلك قد يؤدي إلى ارتفاع حرارة المُوَلِّد، متسببًا في تلف الديودات والملفات والوصلات داخل المُوَلِّد. 

كما قد يؤدي التوصيل الخاطئ للوصلات الكهربائية للمُوَلِّد إلى تلف الديودات. كما يمكن أن يؤدي فصل البطارية أثناء عمل المحرك أو خلال عملية بدء التشغيل بمساعدة خارجية إلى حدوث عطل. 

يجب مراعاة نوع البطارية المركبة في السيارة. وبحسب الشركة المصنعة للسيارة، فغالبًا ما يتم تجنب شحن بطارية السيارة شحنًا كاملًا في الأنظمة الذكية، وذلك بهدف تخزين الطاقة المتولدة من عملية استرداد الطاقة وغيرها من الأسباب. لذلك يكون جهد شحن المُوَلِّد في هذه الأنظمة أقل في العادة، وهو ما يُتيح شحنًا أفضل للبطارية. في هذه الحالة يجب الاستعانة بجهاز تشخيص مناسب عند استبدال بطارية السيارة. فبدون تسجيل عملية تغيير البطارية في النظام، فقد لا يتم على الإطلاق شحن البطارية الجديدة شحنًا كاملًا. 

يجب ألا يتم تركيب بطارية من نوع آخر إلا طبقًا لمواصفات الشركة المصنعة. فمثلًا في الأنظمة مثل Smart-Charge المزودة ببطارية من الفضة-الكالسيوم، يمكن أن يصل جهد الشحن إلى 14.8 فولت أو ربما إلى قيم أعلى أحيانًا. هذه القيم المرتفعة لجهد الشحن غير مناسبة لبطاريات الرصاص الحمضية العادية، وقد تسبب تلف البطارية أو تدميرها. وفي أسوأ الأحوال قد ينتج عن البطارية غازات تتسبب في زيادة خطر الانفجار.