Senzor polohy motoru je zařízení, které detekuje polohu rotoru (rotační část) v motoru vzhledem k statoru (pevná část). Převádí mechanickou polohu na elektrický signál pro použití motorovým ovladačem, aby rozhodl, kdy přepínat proudový směr a sílu motoru, čímž ovládá rychlost a točivý moment motoru.
V nových energetických vozidlech je přesná kontrola motoru přímo spojena s bezpečností a stabilitou vozidla a přesnou prací pozice Resolver senzoru může zajistit správnou odezvu motoru v kritických okamžicích, jako je nouzové brzdění, zrychlení nebo řízení. To je zvláště důležité pro permanentní synchronní motory magnetu (PMSM), které nemají fyzický kontaktní komutátory, a proto se spoléhají na informace o poloze poskytnuté senzorem, aby se rozhodly, kdy přepínat směr proudu a zajistit hladký provoz motoru.
V současné době existují dva druhy senzorů polohy motorů běžně používaných v nových energetických vozidlech, senzorech vířivých proudů a rotačních transformátorech (rotační senzory).
01.
Rozdíl mezi vířením a vířivými proudy pramení z jejich základního principu
Ačkoli senzory vířivých proudů a rotační transformátory mohou dobře splňovat požadavky na detekci polohy motoru, díky jejich různým strojům na generování signálu a metodám zpracování signálu budou existovat rozdíly v konkrétních aplikacích produktu podle různých požadavků.
Výběr typu senzoru motorické polohy musí také zvážit další faktory, jako jsou náklady, požadavky na přesnost, přizpůsobivost prostředí, spolehlivost a složitost integrace systému, které úzce souvisejí se základním mechanismem vytváření signálu a zpracováním.
Jako příklad vezměte nejčastěji používaný rotační senzor, jeho pracovní princip je založen na principu elektromagnetické indukce. Princip generování signálu je, že motorový regulátor poskytuje konstantní frekvenční excitační signál střídavého proudu k excitační cívce (cívka A) a tento excitační signál generuje střídavé magnetické pole uvnitř rotačního senzoru. Jak se rotor otáčí, magnetické pole generované excitační cívkou je řezáno, což má za následek indukci střídavého napětí v sinusoidní cívce B a kosinové cívce C. měřením fázového rozdílu a amplitudy těchto dvou signálů, lze přesně vypočítat absolutní polohu a směr rotace motorového rotoru.
◎ Při zpracování signálu přijímá řadič motoru a analyzuje sinusové a kosinové signály rotačního senzoru a vypočítá informace o přesném úhlu prostřednictvím algoritmu softwaru (obvykle algoritmus analýzy rotačního kodéru). Aby bylo dosaženo lepšího zpracování signálu, je obvykle nutné použít speciální dekódovací čip, který je nainstalován v motorovém ovladači, a samozřejmě ho lze dosáhnout také dekódováním softwaru.
Proto se ve specifickém tvaru snímače rotace obvykle skládá z vzrušující cívky (primární cívka, cívka A), dvou výstupních cívek (sinusová cívka B a kosinová cívka c) a nepravidelně tvarovaného kovového rotoru. Rotor je koaxiální s rotorem motoru a otáčí se rotací motoru.
Senzor vířivého proudu používá princip elektromagnetické indukce k přenosu a přijímání indukovaného střídavého signálu s odpovídající cívkou na přenosovém konci a přijímacím konci, aby se vypočítala poloha cílového kola. Cílové kolo je upevněno na rotující hřídeli a otáčí se společně s rotorem. Relativní poloha motorového rotoru a statoru lze měřit detekcí polohy cílového kola.
◎ Pokud jde o zpracování signálu, když je napájen senzor vířivého proudu, senzor přenášející cívka generuje vzrušující magnetické pole a cílová deska sleduje motor, aby se otáčel a snížil vzrušující magnetické pole, takže přijímací cívka generuje napětí cívky a senzorový modul demodulovaný a zpracovaný napětí cíle, aby se získal napojené signálu odolného signálu. Na rozdíl od rotačního senzoru je čip zpracování signálu vířivého proudového senzoru integrován se senzorem a digitální signál může být přímo výstup.
Senzor vířivého proudu proto obvykle sestává z řady cílových laloků, které odpovídají počtu párů motoru. Skupina cívky se skládá z přenosové cívky a přijímací cívky, které jsou fixovány na motorovém statoru, a senzor vířivého proudu je obvykle uspořádán přímo v PCB a integrovaný čip zpracování signálu.
02.
Různé principy vedou k různému technickému zaměření
Je vidět, že hlavní rozdíly mezi senzorem rotace a senzorem vířivého proudu v zásadě spočívají v excitačním režimu, mechanismu vytváření signálu a složitosti zpracování signálu. Výhody rotačního senzoru jsou hlavně ve stabilitě excitačního signálu a toleranci pracovního prostředí, ale nevýhody spočívají v tom, že vliv změny motorického schématu je větší a kompatibilita platformy je špatná. Výhodou senzoru s vířivým proudem je jeho vysoký stupeň elektronizace, snadno splňuje potřeby platformy a silná schopnost anti-EMC. Nevýhodou je, že je o něco slabší než rotační senzor z hlediska environmentální tolerance a náklady jsou v některých scénách vyšší než rotační senzor.
Kompatibilita platformy se nejprve odráží v úrovni rychlosti, 'Úspora energie a nová technologie energetických vozidel Roadmap 2.0 ' Připravená Čínskou společností pro automobilové inženýrství zdůraznilo, že do roku 2025 je maximální pracovní rychlost snímače pozice 20 000r/min a šířka pásma dekodéru je> 2,5 kHz. Do roku 2030 je maximální pracovní rychlost snímače pozice 25 000 r/min a šířka pásma dekodéru je> 3,0 kHz. Je vidět, že v rotačním senzoru existují určité výzvy při vysoké rychlosti.
Je to proto, že frekvence excitace rotačního senzoru úzce souvisí s rychlostním stavem zvažovaným, když je navržen, a obvykle odpovídá současnému stavu rychlosti. Se zvyšováním rychlosti je pro přesné měření vyžadována vyšší frekvence excitace, což vyžaduje změnu v návrhu rotačního senzoru.
Senzory Eddy Current tento problém nemají. Effie Automotive řekl NE Time, že návrh senzoru vířivého proudu se může lépe přizpůsobit trendu vývoje této vysoké rychlosti. Jeho široká škála podpory, rychlá odezva a lepší výkon ve vysokofrekvenčním zpracování signálu znamenají, že senzory vířivých proudů mohou být „nahoru kompatibilní “ pro budoucí aplikace při vyšších rychlostech. Řešení platformy proto může být lépe realizováno v motorových výrobcích s různými rychlostmi. Ve skutečnosti je to jeden z faktorů, které současní zákazníci motoru vybírají vířivá současná řešení,
Kromě toho je vzhledem k rozmanitosti vířivých proudových senzorů, jako je typ hřídele, konec hřídele podobný a hřídel lze rozdělit na typ O a typu C (některé se také nazývají plný kruh a půlkruh). Proto je relativně flexibilnější při přizpůsobování schémat návrhu motoru zákazníka.
03.
Různé principy vedou k různým výzvám snižování nákladů
Náklady na rotační senzory pocházejí hlavně z materiálů a hardwaru, včetně magnetických materiálů (jako jsou listy křemíkových oceli), cívky atd. Proto jsou celkové náklady stanoveny podle jeho velikosti, obvykle čím větší velikost, tím vyšší jsou náklady.
Základní náklady na senzor vířivého proudu spočívají hlavně v jeho elektronických komponentách, zpracování čipů atd. Náklady na elektronické díly jsou relativně pevné, takže základní náklady na senzor vířivého proudu se lineárně nezvyšují s velikostí.
Proto jsou náklady na senzory vířivých proudů nižší než náklady na rotační senzory pro aplikace ve velkém měřítku. V malých motorových schématech však mají rotační senzory určité nákladové výhody. Samozřejmě, pokud jde o konkrétní aplikační schéma, protože čip zpracování signálu otočného senzoru není často zahrnut do výpočtu nákladů, specifické srovnání nákladů má také určité rozdíly.
Kromě současného srovnání nákladů je také nutné věnovat pozornost budoucímu prostoru snižování nákladů. V současné době, protože většina čipů Eddy Current Sensor pochází ze zahraničních podniků, mohou být náklady dále sníženy rozšířením měřítka a splatností domácích podniků v pozdější fázi. Sestupný prostor rotačního senzoru je však relativně omezený.
Proto, když čelíme budoucím požadavkům na náklady, jsou erdy současné senzory zjevně výhodnější. V posledních letech se podíl na trhu Eddy Current Sensors výrazně zvýšil a na domácím trhu si společnosti vozidla, včetně Geelyho a řady nových sil, vybraly schéma Eddy Current Sensor.
04.
Průmysl senzorů vířivých proudů stále musí růst
Ačkoli popularita aplikací Sensor Eddy Current roste, nejběžnějšími senzory jsou stále rotační senzory, včetně vůdců prodeje BYD a Tesla. Důvodem je to, že na jedné straně jsou senzory vířivých proudů aplikovány pozdě v oblasti automobilového průmyslu a na druhé straně není mnoho dodavatelů, kteří mohou poskytnout vířivé proudové senzory, a několik společností, jako jsou Effie a Sensata, je mohou dodávat v oboru.
U senzorů vířivých proudů existují tři hlavní výzvy:
Ve skutečnosti byly v průmyslovém poli použité senzory vířivých proudů, ale v automobilovém poli je první věc, kterou je třeba splnit, požadavky úrovně měřidla vozidla, zejména požadavky na funkční bezpečnost. Vezměte si jako příklad Effie Automobile, abyste zajistili stabilní aplikaci senzoru vířivého proudu, proces vývoje je přísně v souladu s procesem ISO26262, aby se zajistilo požadavky na úroveň funkční bezpečnosti.
◎ Výzva čipu musí čip nejen splňovat funkční požadavky, ale také splňovat úroveň měřidla automobilu. Jako podnik senzoru vířivých proudů je nutné stanovit standard pro ověření čipů pro vyhodnocení dostupnosti čipu, což je také zásadní pro následnou aplikaci domácích čipů. Během let spolupráce s výrobci Global CHIP na vytvoření úplného ověřovacího procesu Effie Automotive odhalil, že zavedení domácích čipů bylo naplánováno, samozřejmě, předpokladem je splňovat standardy.
Výzvy spolehlivosti, senzor vířivého proudu V důsledku instalační polohy, pracovní proces je náchylný k tepelnému šoku v motoru, rozprašování chladicího oleje a další výzvy, což je pro čip zvláště větší. Řešením Effie Automotive je aplikovat ošetření lepidla na umístění čipu a zároveň zvyšovat teplotní požadavky samotného čipu. Zlepšit přizpůsobivost životnímu prostředí a zlepšit spolehlivost.
V budoucnu, zda vířivý proud může zcela nahradit otočný senzor, je stále neznámý. Rotační senzory mají také vlastní cestu upgradu produktů, aby se vyrovnaly s novými potřebami motoru. Růstová hybnost senzorů vířivých proudů je však rychlejší než u rotačních senzorů a základna vířivých proudových senzorů je však nízká.
