Motorpositionssensoren er en enhed, der detekterer rotorens (roterende del) i motoren i forhold til statoren (fast del). Det konverterer den mekaniske position til et elektrisk signal til brug af motorcontrolleren om at beslutte, hvornår man skal skifte motorens nuværende retning og styrke og derved kontrollere motorens rotationshastighed og drejningsmoment.
I nye energikøretøjer er den nøjagtige kontrol af motoren direkte relateret til køretøjets køresikkerhed og stabilitet og det nøjagtige arbejde i positionen Sensoropløsning kan sikre motorens korrekte respons på kritiske øjeblikke, såsom nødbremsning, acceleration eller styring. Dette er især vigtigt for permanente magnetsynkronmotorer (PMSM), som ikke har fysiske kontaktkommutatorer og derfor er afhængige af positionsoplysningerne fra sensoren til at beslutte, hvornår man skal skifte strømningsretning og sikre glat drift af motoren.
På nuværende tidspunkt er der to slags motoriske positionssensorer, der ofte bruges i nye energikøretøjer, hvirvelstrømsensorer og roterende transformere (roterende sensorer).
01.
Forskellen mellem hvirvlende og hvirvelstrømme stammer fra deres grundlæggende princip
Selvom Eddy -nuværende sensorer og roterende transformatorer godt kan opfylde kravene til motorisk positionsdetektion på grund af deres forskellige signalgenereringsmaskiner og signalbehandlingsmetoder, vil der være forskelle i specifikke produktapplikationer i henhold til forskellige krav.
Valget af typen af motorisk positionssensor skal også overveje andre faktorer, såsom omkostninger, nøjagtighedskrav, miljøtilpasningsevne, pålidelighed og systemintegrationskompleksitet, som er tæt knyttet til den grundlæggende signalgenerering og behandlingsmekanisme.
Tag den mest almindeligt anvendte roterende sensor som et eksempel, dets arbejdsprincip er baseret på princippet om elektromagnetisk induktion. Princippet om signalgenerering er, at den motoriske controller tilvejebringer et konstant frekvens AC -excitationssignal til excitationsspolen (spole A), og dette excitationssignal genererer et vekslende magnetfelt inde i den roterende sensor. Når rotoren roterer, skæres det magnetiske felt genereret af excitationsspolen, hvilket resulterer i induktion af vekselstrømsspænding i sinusformet spole B, og den kosinusspole C. ved at måle faseforskellen og amplituden af disse to signaler kan den absolutte position og rotationsretning af motorens rotor beregnes nøjagtigt.
◎ I signalbehandling modtager og analyserer den motoriske controller de sinus- og kosinussignaler af den roterende sensor og beregner den nøjagtige vinkelinformation gennem en softwarealgoritme (normalt den roterende koderanalysealgoritme). For at opnå bedre signalbehandling er det normalt nødvendigt at anvende en speciel afkodningschip, der er installeret i motorcontrolleren, og selvfølgelig kan det også opnås ved softwareafkodning.
Derfor er den i den specifikke form af rotationssensoren normalt sammensat af en spændende spole (primær spole, spole A), to udgangsspoler (Sine spiral B og Cosine Coil C) og en uregelmæssigt formet metalrotor. Rotoren er koaksial med motorens rotor og roterer med motorens rotation.
Den hvirvelstrømsensor bruger det elektromagnetiske induktionsprincip til at transmittere og modtage det inducerede vekselstrømssignal med den tilsvarende spole i den transmitterende ende og den modtagende ende for at beregne målhjulets placering. Målhjulet er fastgjort på den roterende skaft og roterer sammen med rotoren. Den relative placering af motorrotoren og statoren kan måles ved at detektere målhjulets placering.
◎ Med hensyn til signalbehandling, når hvirvelstrømsensoren er tændt, genererer sensoren, der transmitterer spolen, et spændende magnetfelt, og målpladen følger motoren til at rotere og skære det spændende magnetfelt, så det modtagende spole genererer spolespænding, og sensormodulet demoduleret og behandlet coil -spænding for at opnå spændingssignalet for den tilsvarende position. Forskellig fra den roterende sensor er signalbehandlingschippen for hvirvelstrømsensoren integreret med sensoren, og det digitale signal kan udsendes direkte.
Derfor består hvirvelstrømsensoren normalt af et antal mållober, der matcher antallet af polpar af motoren. Spolegruppen består af en transmissionsspole og en modtagende spole, der er fastgjort på motorstatoren, og hvirvelstrømsensoren arrangeres normalt direkte i PCB, og signalbehandlingschippen er integreret.
02.
Forskellige principper fører til forskellige tekniske fokus
Det kan ses, at de vigtigste forskelle mellem rotationssensoren og hvirvelstrømsensoren i princippet ligger i excitationstilstand, signalgenereringsmekanismen og kompleksiteten af signalbehandling. Fordelene ved den roterende sensor er hovedsageligt i stabiliteten af excitationssignalet og arbejdsmiljøets tolerance, men ulemperne er, at påvirkningen af ændringen af motorskemaet er større, og platformkompatibiliteten er dårlig. Fordelen ved hvirvelstrømsensor er dens høje grad af elektronisering, let at imødekomme platformens behov og stærk anti-EMC-evne. Ulempen er, at den er lidt svagere end den roterende sensor med hensyn til miljømæssig tolerance, og omkostningerne er højere end den roterende sensor i nogle scener.
Platformkompatibilitet afspejles først i hastighedsniveauet, 'energibesparelsen og den nye energikøretøjsteknologiske køreplan 2.0 ' udarbejdet af China Society of Automotive Engineering påpegede, at den maksimale arbejdshastighed for positionssensoren er 20.000R/min, og dekodersbåndets bånd er> 2.5 kHz. I 2030 er den maksimale arbejdshastighed for positionssensoren 25.000R/min, og dekoderbåndbredden er> 3,0 kHz. Det kan ses, at der er visse udfordringer i den roterende sensor i høj hastighed.
Dette skyldes, at excitationsfrekvensen for den roterende sensor er tæt knyttet til den hastighedstilstand, der overvejes, når den er designet, og normalt matcher den aktuelle hastighedstilstand. Efterhånden som hastigheden øges, kræves en højere hyppighed af excitation til nøjagtig måling, hvilket kræver en ændring i designet af den roterende sensor.
Eddy nuværende sensorer har ikke dette problem. Effie Automotive fortalte NE tid, at design af hvirvelstrømsensoren bedre kan tilpasse sig udviklingstrenden for denne høje hastighed. Dets brede udvalg af støtte, hurtig respons og bedre ydeevne i højfrekvent signalbehandling betyder, at hvirvelstrømsensorer kan være 'opad kompatible ' til fremtidige applikationer med højere hastigheder. Derfor kan platformløsningen bedre realiseres i motorprodukterne med forskellige hastigheder. Faktisk er dette en af de faktorer, som nuværende motorkunder vælger hvirvelstrømløsninger,
På grund af forskellige hvirvelstrømssensorer, såsom skafttypen, er skaftets ende desuden ens, og skaftet kan opdeles i O-type og C-type (nogle kaldes også fuld cirkel og halvcirkel). Derfor er det relativt mere fleksibelt at tilpasse kundemotordesignordninger.
03.
Forskellige principper fører til forskellige omkostningsreduktionsudfordringer
Omkostningerne ved roterende sensorer kommer hovedsageligt fra materialer og hardware, herunder magnetiske materialer (såsom siliciumstålplader), spoler og så videre. Derfor bestemmes de samlede omkostninger i henhold til dens størrelse, som regel, jo større er størrelsen, jo højere er omkostningerne.
Kerneomkostningerne ved hvirvelstrømsensor ligger hovedsageligt i dens elektroniske komponenter, behandling af chips osv., Omkostningerne ved elektroniske dele er relativt faste, så kerneomkostningerne ved hvirvelstrømsensor øges ikke lineært med størrelsen.
Derfor er omkostningerne ved hvirvelstrømsensorer lavere end for roterende sensorer til applikationer i stor skala. I motorskemaer i små størrelser har roterende sensorer imidlertid visse omkostningsfordele. Når det kommer til den specifikke applikationsskema, fordi signalbehandlingschippen for den roterende sensor ofte ikke er inkluderet i omkostningsberegningen, har den specifikke omkostningssammenligning også nogle forskelle.
Ud over den aktuelle omkostningssammenligning er det også nødvendigt at være opmærksom på det fremtidige omkostningsreduktionsrum. På nuværende tidspunkt, fordi de fleste af hvirvelstrømssensorchips kommer fra udenlandske virksomheder, kan omkostningerne reduceres yderligere med udvidelsen af skalaen og modenheden af indenlandske chip -virksomheder i det senere tidspunkt. Imidlertid er det faldende rum med roterende sensor relativt begrænset.
Derfor, når de står over for fremtidige omkostningsbehov, er hvirvelstrømsensorer åbenlyst mere fordelagtige. I de senere år er markedsandelen for Eddy Current sensorer steget markant, og på hjemmemarkedet har køretøjsselskaber, herunder Geely og en række nye styrker, valgt hvirvelstrømssensorordningen.
04.
Eddy nuværende sensorindustri skal stadig vokse
Selvom populariteten af Eddy Current sensorapplikationer øges, er de mest almindelige sensorer stadig roterende sensorer, inklusive salgsledere BYD og Tesla. Årsagen til dette er, at hvirvelstrømsensorer på den ene side anvendes sent på bilområdet, og på den anden side er der ikke mange leverandører, der kan give hvirvelstrømsensorer, og et par virksomheder som Effie og Sensata kan levere dem i branchen.
For hvirvelstrømsensorer er der tre vigtigste udfordringer:
Faktisk er Eddy -nuværende sensorer blevet anvendt inden for det industrielle felt, men i bilområdet er den første ting, der skal opfyldes, kravene til køretøjets målniveau, især kravene til funktionel sikkerhed. Tag Effie Automobile som et eksempel for at sikre den stabile anvendelse af hvirvelstrømssensoren, er udviklingsprocessen strengt i overensstemmelse med ISO26262 -processen for at sikre kravene til funktionelt sikkerhedsniveau.
◎ Chipens udfordring, chippen må ikke kun opfylde de funktionelle krav, men også opfylde bilmålerniveauet. Som en hvirvelstrømssensorvirksomhed er det nødvendigt at etablere en Chip-verifikationsstandard for at evaluere tilgængeligheden af chippen, som også er afgørende for den efterfølgende anvendelse af indenlandske chips. Gennem mange års samarbejde med globale chipproducenter for at etablere en komplet verifikationsproces afslørede Effie Automotive, at introduktionen af indenlandske chips er planlagt, selvfølgelig er forudsætningen at opfylde standarderne.
Pålidelighedsudfordringer, hvirvelstrømsensor På grund af installationspositionen er arbejdsprocessen tilbøjelig til termisk chok i motoren, kølende olie -sputtering og andre udfordringer, hvilket er særlig større for chippen. Effie Automotive's løsning er at anvende klæbende behandling på chipplaceringen, samtidig med at man øger temperaturkravene i selve chippen. At forbedre tilpasningsevnen til miljøet og forbedre pålideligheden.
I fremtiden, om hvirvelstrømmen fuldstændigt kan erstatte den roterende sensor, er stadig ukendt. Rotationssensorer har også deres eget produktopgraderingssti til at klare motorens nye behov. Vækstmomentumet for hvirvelstrømsensorer er imidlertid hurtigere end for roterende sensorer, og selvfølgelig er basen af virvelstrømsensorer lav.
