Die 'vurige oë' van EV-hoofaandrywingmotors – aanpassing van veranderlike reluksie-resolvers

Inleiding: 'n Onmisbare 'Oog' vir motoriese beheer

In die dryfmotor van nuwe energievoertuie is daar 'n onopvallende dog krities belangrike komponent - die veranderlike reluctance resolver  (dikwels verkort tot 'resolver'). Dit dien as die motor se 'oog,' wat voortdurend vir die motorbeheerder sê: 'Waar is die rotor nou geposisioneer? Wat is die rotasiespoed?'

Sonder hierdie 'oog' kan permanente magneet-sinchroniese motors nie presiese kommutasiebeheer bewerkstellig nie, wat lei tot growwe, rukkerige kraguitset - of selfs algehele mislukking om te werk. Data toon dat die penetrasiekoers van resoleerders in die hoofaandrywingmotors van nuwe energiepassasiersvoertuie so hoog as  78,6% is  - wat beteken dat byna elke nuwe energievoertuig se hoofaandrywingmotor met een toegerus is.

So, hoe werk hierdie klein sensor eintlik? Hoekom moet dit 'gepasmaak' word? En aan watter sleutelparameters moet u let tydens aanpassing?

1. Wat is 'n Variable Reluctance Resolver?

1.1 Van transformator na resolver

Almal is bekend met die 'transformator' -dit trap spanning op of af. 'n Resolwer kan beskou word as 'n gevorderde weergawe van 'n transformator: terwyl 'n konvensionele transformator 'n vaste spanning uitstuur, lewer 'n resolwer 'n spanning uit wat wissel met die rotor se rotasiehoek.

Die veranderlike reluctance resolver is die tipe wat die meeste gebruik word. Die kernstruktuur daarvan is merkwaardig eenvoudig:

·  Stator : Vas in plek, gewikkel met 'n opwekkingswikkeling (invoer) en sinus/kosinus uitsetwikkelings.

·  Rotor : Gemaak van gestapelde silikonstaal-laminasies met tande,  wat glad geen windings bevat nie , en roteer saam met die motoras.

1.2 Werksbeginsel: Luggapingsveranderinge bepaal seinveranderings

Wanneer 'n WS-opwekkingsspanning op die stator se opwekkingswikkeling toegepas word, word 'n afwisselende magneetveld in die luggaping tussen die stator en die rotor opgewek. Soos die rotor draai, verander die magnetiese onwilligheid van die luggaping periodiek omdat die rotortande (uitsteeksels en uitsparings) afwisselend die statortande verbysteek.

Hierdie variasie veroorsaak dat die geïnduseerde spannings in die twee uitsetwikkelings (sinus en cosinus) in amplitude verander - een volg 'n sinuspatroon, die ander 'n cosinuspatroon.

Deur hierdie twee seine te interpreteer, kan die motorbeheerder die rotor se absolute hoekposisie op enige oomblik akkuraat bereken.

1.3 Waarom het dit die topkeuse vir EV-hoofaandrywingsmotors geword?

Die veranderlike rewilligheidsoplosser het die nuwe energievoertuigsektor “oorheers” danksy die volgende sterk punte:

·  Uiters eenvoudige en betroubare konstruksie : Geen rotorwikkelings, geen borsels - geen slytasieprobleme nie, en sy teoretiese lewensduur kan ooreenstem met dié van die toerusting self.

·  Uitsonderlike omgewingsveerkragtigheid : Bedryfstemperatuur wissel van -50°C tot +155°C, bestand teen hoë temperature, vibrasie en oliebesoedeling.

·  Sterk elektromagnetiese interferensie-immuniteit : Gebaseer op elektromagnetiese induksiebeginsels, is dit natuurlik immuun teen die harde elektromagnetiese omgewing binne die motor.

·  Absolute posisie-uitset : Verskaf die huidige hoek onmiddellik na aanskakeling, met geen behoefte aan 'n 'homing'-prosedure nie.

2. Waarom vereis die hoofaandrywingmotor 'n 'pasgemaakte' resolver?

Sommige sal dalk vra: is resolvers nie standaard-van-die-rak-komponente nie? Hoekom nie net 'n klaargemaakte een koop nie?

Die werklikheid is ver van so eenvoudig.  Elke nuwe energievoertuig se hoofaandrywingmotor is ontwerp met verskillende krag, spoed, monteerspasie en bedryfstoestande - en hierdie verskille bepaal direk dat die resolver 'pasgemaak' moet wees.

2.1 Montageafmetings wissel wyd

Verskillende motors kom in verskillende raamgroottes, van 25 tot 300, wat elkeen 'n resolver met bypassende afmetings benodig. Montagemetodes verskil ook - deur-gatmontering, oppervlakmontering, flensmontering - elk wat ooreenstem met 'n ander meganiese koppelvlakontwerp.

2.2 Elektriese parameters verskil

Opwekkingsspanning, opwekkingsfrekwensie, aantal poolpare, transformasieverhouding - al hierdie elektriese parameters moet perfek ooreenstem met die motorbeheerstelsel. Die gebruik van 'n resoleerder met parameters wat nie ooreenstem nie, kan op sy beste meetakkuraatheid verminder en in die ergste geval die hele motorbeheerstelsel onwerksaam maak.

2.3 Akkuraatheidsvereistes verskil aansienlik

Die posisieakkuraatheid wat benodig word vir 'n hoofstroom passasiersvoertuig se dryfmotor is heeltemal anders as dié van 'n hoëprestasievoertuig. Hoe meer paalpare, hoe hoër is die akkuraatheid - wat wissel van 2, 4, tot 6 of meer paalpare, met akkuraatheid wat van 25 boogminute tot 10 boogminute of selfs hoër verbeter.

2.4 Bedryfstoestande is nie eenvormig nie

Sommige motors werk in olieverkoelde omgewings, wat vereis dat die resolver olieversoenbaar is; ander streef uiters hoë snelhede na, wat ondersteuning vir 20 000 rpm of selfs hoër noodsaak; nog ander vereis motor-graad AEC-Q-sertifisering - elke toestand stel afsonderlike ontwerpvereistes aan die resolwer.

3. Resolver-aanpassing: wat presies kan aangepas word?

3.1 Meganiese aanpassing

·  Eksterne afmetings : buitenste deursnee, lengte, monteringsgat posisies, ens.

·  Montagemetode : deurgat-, oppervlakmonteer- of flenstipe.

·  Rotor-as-opening : moet presies ooreenstem met die deursnee van die motoras.

·  Looddraadspesifikasies : draadlengte, maat en tipe koppelstuk.

3.2 Elektriese aanpassing

·  Aantal poolpare : 'n sleutelparameter wat meetresolusie bepaal; kan volgens vereistes aangepas word.

·  Opwekkingsspanning : tipies AC 7 Vrms, maar verstelbaar volgens stelselbehoeftes.

·  Opwekkingsfrekwensie : gewoonlik 10 kHz, maar ander frekwensies kan gespesifiseer word.

·  Transformasieverhouding : bepaal die uitsetseinamplitude, wat die seinverwerking van die stroomafwaartse dekoderskyfie beïnvloed.

·  Inset/uitset impedansie : moet ooreenstem met die dryfkring.

3.3 Prestasieaanpassing

·  Akkuraatheid graad : van standaard akkuraatheid tot hoë presisie (bv. ±4 boogminute) beskikbaar.

·  Maksimum rotasiespoed : standaard 20 000 rpm; hoër snelhede kan aangepas word.

·  Bedryfstemperatuurreeks : aangepas by werklike werksomstandighede.

·  Beskermingsklas : bv. IP69 of hoër.

3.4 Spesiale aanpassings

·  Olieversoenbaarheid : spesiale materiale en seëlontwerpe vir olieverkoelde motors.

·  Eksentrisiteitstoleransie : gepatenteerde wikkelskemas om te vergoed vir toenemende eksentrisiteitsfoute.

·  Geïntegreerde temperatuurwaarneming : opsionele NTC-termistor vir gekombineerde posisie- en temperatuuropsporing.

4. Aanpassingsproses: Van Vereistes tot Aflewering

'n Tipiese resolver-aanpassingsproses sluit gewoonlik die volgende stadiums in:

Stap 1: Vereistes Kommunikasie  -Die kliënt verskaf motoriese parameters, beskikbare spasie, prestasieteikens, ens.

Stap 2: Oplossingsontwerp  - Die verskaffer ontwikkel die elektromagnetiese en meganiese ontwerpe gebaseer op die vereistes.

Stap 3: Simulasieverifikasie -  Eindige elementanalise (FEA) word gebruik om elektromagnetiese werkverrigting te optimaliseer.

Stap 4: Prototipe Vervaardiging  - Prototipe monsters word vervaardig en op toetsbanke getoets.

Stap 5: Massaproduksie  - Na validering beweeg die produk na volumeproduksie.

Tans het vooraanstaande huishoudelike resolververskaffers die pasmaakafleweringsiklus tot so min as 4-6 weke verkort. Sommige het reeds ten volle outomatiese produksielyne gebou met jaarlikse kapasiteit van meer as 1 miljoen eenhede.

5. Nywerheidstendens: Binnelandse vervanging is besig om momentum te kry

Vir 'n lang tyd, is die hoë-end resolver mark oorheers deur buitelandse handelsmerke soos Japan se Tamagawa en MinebeaMitsumi. In onlangse jare het Chinese resolver-tegnologie egter aansienlike deurbrake gemaak; Terselfdertyd vorder huishoudelike resolver-na-digitaal-omskakelaar (RDC)-skyfies ook vinnig. Xinchi Semiconductor se SC2121 en ander produkte het funksionele pariteit met internasionaal bekende modelle bereik, en Fengchao Technology het ook hoëprestasie RDC-skyfies bekendgestel.  Die volketting binnelandse vervanging - van sensor tot dekoderingskyfie - versnel.

Gevolgtrekking

Alhoewel klein in grootte, is die veranderlike reluksie-oplosser 'n onontbeerlike kernsensor in die beheerstelsel van nuwe energievoertuie se hoofaandrywingmotors. Die aanpassing daarvan beïnvloed die motor se beheerakkuraatheid, bedryfsdoeltreffendheid en betroubaarheid direk.

Met die voortgesette groei van die nuwe energievoertuigbedryf en die verdieping van huishoudelike vervanging, sal resolver-aanpassingsdienste selfs meer volwasse en doeltreffender word. Vir motoringenieurs het die begrip van die werkbeginsels en aanpassingsbeginsels van resolvers reeds 'n verpligte kursus geword.

Slegs  as die motor met die regte 'oë' toegerus is, kan dit immers duidelik sien en bestendig loop.