Ο αισθητήρας θέσης του κινητήρα είναι μια συσκευή που ανιχνεύει τη θέση του ρότορα (περιστρεφόμενο τμήμα) στον κινητήρα σε σχέση με τον στάτορα (σταθερό τμήμα). Μετατρέπει τη μηχανική θέση σε ηλεκτρικό σήμα για χρήση από τον ελεγκτή του κινητήρα για να αποφασίσει πότε να αλλάξει την τρέχουσα κατεύθυνση και δύναμη του κινητήρα, ελέγχοντας έτσι την ταχύτητα και τη ροπή περιστροφής του κινητήρα.
Στα νέα ενεργειακά οχήματα, ο ακριβής έλεγχος του κινητήρα σχετίζεται άμεσα με την ασφάλεια και τη σταθερότητα του οχήματος και την ακριβή εργασία της θέσης Ο διαλυτής αισθητήρων μπορεί να εξασφαλίσει τη σωστή απόκριση του κινητήρα σε κρίσιμες στιγμές, όπως φρενάρισμα, επιτάχυνση ή διεύθυνσης. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τους σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη (PMSM), οι οποίοι δεν διαθέτουν φυσικούς μετακινούμενους επαφής και επομένως βασίζονται στις πληροφορίες θέσης που παρέχεται από τον αισθητήρα για να αποφασίσει πότε να αλλάξει την κατεύθυνση του ρεύματος και να εξασφαλίσει ομαλή λειτουργία του κινητήρα.
Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο είδη αισθητήρων θέσης κινητήρα που χρησιμοποιούνται συνήθως σε νέα ενεργειακά οχήματα, αισθητήρες ρεύματος Eddy και περιστροφικούς μετασχηματιστές (περιστροφικοί αισθητήρες).
01.
Η διαφορά μεταξύ των στροβιλισμένων και των ρευμάτων προέρχεται από τη βασική τους αρχή
Αν και οι αισθητήρες ρεύματος Eddy και οι περιστροφικοί μετασχηματιστές μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της ανίχνευσης θέσης κινητήρα, λόγω των διαφορετικών μηχανών δημιουργίας σήματος και των μεθόδων επεξεργασίας σήματος, θα υπάρξουν διαφορές σε συγκεκριμένες εφαρμογές προϊόντων σύμφωνα με διαφορετικές απαιτήσεις.
Η επιλογή του τύπου του αισθητήρα θέσης κινητήρα πρέπει επίσης να εξετάσει άλλους παράγοντες, όπως το κόστος, οι απαιτήσεις ακρίβειας, η περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα, η αξιοπιστία και η πολυπλοκότητα της ολοκλήρωσης του συστήματος, οι οποίες σχετίζονται στενά με τον βασικό μηχανισμό παραγωγής σήματος και επεξεργασίας.
Πάρτε τον πιο συχνά χρησιμοποιούμενο περιστροφικό αισθητήρα ως παράδειγμα, η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στην αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Η αρχή της παραγωγής σήματος είναι ότι ο ελεγκτής κινητήρα παρέχει ένα σήμα διέγερσης AC σταθερής συχνότητας στο πηνίο διέγερσης (πηνίο Α) και αυτό το σήμα διέγερσης παράγει ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο μέσα στον περιστροφικό αισθητήρα. Καθώς ο ρότορας περιστρέφεται, το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από το πηνίο διέγερσης κόβεται, με αποτέλεσμα την επαγωγή της τάσης AC στο ημιτονοειδές πηνίο Β και το πηνίο συνημίτονου C. Μετρώντας τη διαφορά φάσης και το εύρος αυτών των δύο σημάτων, η απόλυτη θέση και η κατεύθυνση περιστροφής του ρότορα του κινητήρα μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια.
◎ Στην επεξεργασία σήματος, ο ελεγκτής κινητήρα λαμβάνει και αναλύει τα σήματα ημιτονοειδούς και συνημιτονίου του περιστροφικού αισθητήρα και υπολογίζει τις ακριβείς πληροφορίες γωνίας μέσω ενός αλγορίθμου λογισμικού (συνήθως ο αλγόριθμος περιστροφικής ανάλυσης κωδικοποιητή). Προκειμένου να επιτευχθεί καλύτερη επεξεργασία σήματος, είναι συνήθως απαραίτητο να εφαρμοστεί ένα ειδικό τσιπ αποκωδικοποίησης, το οποίο είναι εγκατεστημένο στον ελεγκτή κινητήρα και φυσικά μπορεί επίσης να επιτευχθεί με αποκωδικοποίηση λογισμικού.
Επομένως, με το συγκεκριμένο σχήμα του αισθητήρα περιστροφής, συνήθως αποτελείται από ένα συναρπαστικό πηνίο (πρωτογενές πηνίο, πηνίο Α), δύο πηνία εξόδου (πηνίο β. Ο ρότορας είναι ομοαξονικός με τον ρότορα του κινητήρα και περιστρέφεται με την περιστροφή του κινητήρα.
Ο αισθητήρας ρεύματος Eddy χρησιμοποιεί την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής για τη μετάδοση και τη λήψη του επαγόμενου σήματος AC με το αντίστοιχο πηνίο στο άκρο μετάδοσης και το άκρο λήψης, έτσι ώστε να υπολογιστεί η θέση του τροχού στόχου. Ο τροχός στόχου είναι σταθερός στον περιστρεφόμενο άξονα και περιστρέφεται μαζί με τον ρότορα. Η σχετική θέση του ρότορα του κινητήρα και του στάτορα μπορεί να μετρηθεί με ανίχνευση της θέσης του τροχού στόχου.
◎ Από την άποψη της επεξεργασίας σήματος, όταν ο αισθητήρας ρεύματος Eddy είναι ενεργοποιημένη, το πηνίο που μεταδίδει τον αισθητήρα παράγει ένα συναρπαστικό μαγνητικό πεδίο και η πλάκα στόχου ακολουθεί τον κινητήρα για να περιστρέφει και να κόβει το συναρπαστικό μαγνητικό πεδίο, έτσι ώστε το πηνίο λήψης να παράγει τάση πηνίου και η μονάδα που αποδυναμώνει τον αισθητήρα και επεξεργασμένη τάση πηνίου για να ληφθεί το σήμα τάσης της αντίστοιχης θέσης. Διαφορετικά από τον περιστροφικό αισθητήρα, το τσιπ επεξεργασίας σήματος του αισθητήρα ρεύματος Eddy είναι ενσωματωμένο στον αισθητήρα και το ψηφιακό σήμα μπορεί να εξαγάγει απευθείας.
Ως εκ τούτου, ο αισθητήρας ρεύματος Eddy αποτελείται συνήθως από έναν αριθμό λοβών στόχου που ταιριάζουν με τον αριθμό των ζευγών πόλων του κινητήρα. Η ομάδα πηνίων αποτελείται από ένα πηνίο μετάδοσης και ένα πηνίο λήψης, τα οποία στερεώνονται στον στάτορα του κινητήρα και ο αισθητήρας ρεύματος Eddy είναι συνήθως διατεταγμένος απευθείας στο PCB και το τσιπ επεξεργασίας σήματος είναι ενσωματωμένο.
02.
Διαφορετικές αρχές οδηγούν σε διαφορετική τεχνική εστίαση
Μπορεί να φανεί ότι οι κύριες διαφορές μεταξύ του αισθητήρα περιστροφής και του αισθητήρα ρεύματος Eddy βρίσκονται κατ 'αρχήν στη λειτουργία διέγερσης, στον μηχανισμό παραγωγής σήματος και στην πολυπλοκότητα της επεξεργασίας σήματος. Τα πλεονεκτήματα του περιστροφικού αισθητήρα είναι κυρίως στη σταθερότητα του σήματος διέγερσης και στην ανοχή του εργασιακού περιβάλλοντος, αλλά τα μειονεκτήματα είναι ότι η επίδραση της αλλαγής του κινητήρα είναι μεγαλύτερη και η συμβατότητα της πλατφόρμας είναι φτωχή. Το πλεονέκτημα του αισθητήρα ρεύματος Eddy είναι ο υψηλός βαθμός ηλεκτρονικής του, εύχρηστος στην άνοδο των αναγκών της πλατφόρμας και ισχυρή ικανότητα αντι-EMC. Το μειονέκτημα είναι ότι είναι ελαφρώς ασθενέστερο από τον περιστροφικό αισθητήρα από την άποψη της περιβαλλοντικής ανοχής και το κόστος είναι υψηλότερο από τον περιστροφικό αισθητήρα σε ορισμένες σκηνές.
Η συμβατότητα της πλατφόρμας αντανακλάται πρώτα στο επίπεδο ταχύτητας, η 'εξοικονόμηση ενέργειας και η νέα τεχνολογία ενεργειακών οχημάτων 2,0 ' που παρασκευάζεται από την Κίνα Εταιρεία Μηχανικής Αυτοκινήτου επεσήμανε ότι μέχρι το 2025, η μέγιστη ταχύτητα εργασίας του αισθητήρα θέσης είναι 20.000r/λεπτό και το εύρος αποκωδικοποιητή είναι> 2.5kHz. Μέχρι το 2030, η μέγιστη ταχύτητα εργασίας του αισθητήρα θέσης είναι 25.000R/λεπτό και το εύρος ζώνης αποκωδικοποιητή είναι> 3.0kHz. Μπορεί να φανεί ότι υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις στον περιστροφικό αισθητήρα με μεγάλη ταχύτητα.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η συχνότητα διέγερσης του περιστροφικού αισθητήρα συνδέεται στενά με την κατάσταση ταχύτητας που εξετάζεται όταν έχει σχεδιαστεί και συνήθως ταιριάζει με την τρέχουσα κατάσταση ταχύτητας. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα, απαιτείται υψηλότερη συχνότητα διέγερσης για ακριβή μέτρηση, η οποία απαιτεί αλλαγή στο σχεδιασμό του περιστροφικού αισθητήρα.
Οι αισθητήρες ρεύματος Eddy δεν έχουν αυτό το πρόβλημα. Η Effie Automotive δήλωσε στο NE Time ότι ο σχεδιασμός του αισθητήρα ρεύματος Eddy μπορεί να προσαρμοστεί καλύτερα στην τάση ανάπτυξης αυτής της υψηλής ταχύτητας. Το ευρύ φάσμα υποστήριξης, γρήγορη απόκριση και καλύτερη απόδοση στην επεξεργασία σήματος υψηλής συχνότητας σημαίνουν ότι οι αισθητήρες ρεύματος Eddy μπορούν να είναι συμβατά με τις μελλοντικές εφαρμογές σε υψηλότερες ταχύτητες. Ως εκ τούτου, η λύση πλατφόρμας μπορεί να πραγματοποιηθεί καλύτερα στα προϊόντα κινητήρα με διαφορετικές ταχύτητες. Στην πραγματικότητα, αυτός είναι ένας από τους παράγοντες που οι τρέχοντες πελάτες κινητήρα επιλέγουν λύσεις ρεύματος Eddy,
Επιπλέον, λόγω της ποικιλίας των αισθητήρων ρεύματος Eddy, όπως ο τύπος του άξονα, το άκρο του άξονα είναι παρόμοια και ο άξονας μπορεί να χωριστεί σε τύπου Ο και C-Type (μερικοί ονομάζονται επίσης πλήρες κύκλο και ημικύκλιο). Ως εκ τούτου, είναι σχετικά πιο ευέλικτο στην προσαρμογή των σχεδίων σχεδιασμού κινητήρα πελατών.
03.
Διαφορετικές αρχές οδηγούν σε διαφορετικές προκλήσεις μείωσης του κόστους
Το κόστος των περιστροφικών αισθητήρων προέρχεται κυρίως από υλικά και υλικό, συμπεριλαμβανομένων μαγνητικών υλικών (όπως φύλλα χάλυβα πυριτίου), πηνία κ.ο.κ. Επομένως, το συνολικό κόστος καθορίζεται ανάλογα με το μέγεθός του, συνήθως όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος, τόσο υψηλότερο είναι το κόστος.
Το βασικό κόστος του αισθητήρα ρεύματος Eddy βρίσκεται κυρίως στα ηλεκτρονικά του εξαρτήματα, στην επεξεργασία των τσιπς κλπ., Το κόστος των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων είναι σχετικά σταθερό, οπότε το κόστος του βασικού κόστους του αισθητήρα ρεύματος Eddy δεν αυξάνεται γραμμικά με το μέγεθος.
Ως εκ τούτου, το κόστος των αισθητήρων ρεύματος Eddy είναι χαμηλότερο από αυτό των περιστροφικών αισθητήρων για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας. Ωστόσο, σε σχήματα κινητήρων μικρού μεγέθους, οι περιστροφικοί αισθητήρες έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα κόστους. Φυσικά, όταν πρόκειται για το συγκεκριμένο σχήμα εφαρμογής, επειδή το τσιπ επεξεργασίας σήματος του περιστροφικού αισθητήρα συχνά δεν περιλαμβάνεται στον υπολογισμό του κόστους, η συγκεκριμένη σύγκριση κόστους έχει επίσης κάποιες διαφορές.
Εκτός από την τρέχουσα σύγκριση κόστους, είναι επίσης απαραίτητο να δοθεί προσοχή στον μελλοντικό χώρο μείωσης του κόστους. Επί του παρόντος, επειδή τα περισσότερα από τα τσιπ αισθητήρα ρεύματος Eddy προέρχονται από ξένες επιχειρήσεις, το κόστος μπορεί να μειωθεί περαιτέρω με την επέκταση της κλίμακας και την ωριμότητα των εγχώριων επιχειρήσεων σε μεταγενέστερο στάδιο. Ωστόσο, ο φθίνιος χώρος του περιστροφικού αισθητήρα είναι σχετικά περιορισμένος.
Ως εκ τούτου, όταν αντιμετωπίζετε μελλοντικές απαιτήσεις κόστους, οι αισθητήρες ρεύματος Eddy είναι προφανώς πιο επωφελείς. Τα τελευταία χρόνια, το μερίδιο αγοράς των αισθητήρων Eddy Current έχει αυξηθεί σημαντικά και στην εγχώρια αγορά, οι εταιρείες οχημάτων, συμπεριλαμβανομένων των Geely και αρκετών νέων δυνάμεων, επέλεξαν το σύστημα αισθητήρα ρεύματος Eddy.
04.
Η βιομηχανία αισθητήρα ρεύματος Eddy εξακολουθεί να χρειάζεται να αναπτυχθεί
Αν και η δημοτικότητα των εφαρμογών αισθητήρων ρεύματος Eddy αυξάνεται, οι πιο συνηθισμένοι αισθητήρες εξακολουθούν να είναι περιστροφικοί αισθητήρες, συμπεριλαμβανομένων των ηγετών πωλήσεων BYD και Tesla. Ο λόγος για αυτό είναι ότι, αφενός, οι αισθητήρες ρεύματος Eddy εφαρμόζονται αργά στο πεδίο αυτοκινήτων και, αφετέρου, δεν υπάρχουν πολλοί προμηθευτές που μπορούν να παρέχουν αισθητήρες ρεύματος Eddy και μερικές εταιρείες όπως η Effie και η Sensata μπορούν να τους προμηθεύσουν στη βιομηχανία.
Για τους αισθητήρες ρεύματος Eddy, υπάρχουν τρεις κύριες προκλήσεις:
Στην πραγματικότητα, οι αισθητήρες ρεύματος Eddy έχουν εφαρμοστεί στον βιομηχανικό τομέα, αλλά στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, το πρώτο πράγμα που πρέπει να ικανοποιηθεί είναι οι απαιτήσεις του επιπέδου μετρητή οχημάτων, ειδικά των απαιτήσεων της λειτουργικής ασφάλειας. Πάρτε το Effie Automobile ως παράδειγμα, προκειμένου να διασφαλίσετε τη σταθερή εφαρμογή του αισθητήρα ρεύματος Eddy, η διαδικασία ανάπτυξης είναι αυστηρά σύμφωνα με τη διαδικασία ISO26262 για να διασφαλίσετε τις απαιτήσεις του λειτουργικού επιπέδου ασφάλειας.
◎ Η πρόκληση του τσιπ, το τσιπ πρέπει όχι μόνο να ανταποκρίνεται στις λειτουργικές απαιτήσεις, αλλά και να πληροί το επίπεδο μετρητών του αυτοκινήτου. Ως επιχείρηση αισθητήρα Eddy-ρεύματος, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα πρότυπο επαλήθευσης τσιπ για την αξιολόγηση της διαθεσιμότητας του τσιπ, το οποίο είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την επακόλουθη εφαρμογή εγχώριων τσιπς. Μέσα από χρόνια συνεργασίας με τους κατασκευαστές παγκόσμιων τσιπ για τη δημιουργία μιας πλήρους διαδικασίας επαλήθευσης, η Effie Automotive αποκάλυψε ότι η εισαγωγή των εγχώριων τσιπ έχει προγραμματιστεί, φυσικά, η προϋπόθεση είναι να ανταποκριθεί στα πρότυπα.
Οι προκλήσεις αξιοπιστίας, ο αισθητήρας ρεύματος Eddy λόγω της θέσης εγκατάστασης, η διαδικασία εργασίας είναι επιρρεπής σε θερμικό σοκ στον κινητήρα, ψύξη πετρελαίου ψύξης και άλλες προκλήσεις, οι οποίες είναι ιδιαίτερα μεγαλύτερες για το τσιπ. Η λύση της Effie Automotive είναι να εφαρμόσει θεραπεία συγκολλητικής συγκόλλησης στη θέση του τσιπ, αυξάνοντας ταυτόχρονα τις απαιτήσεις θερμοκρασίας του ίδιου του τσιπ. Για τη βελτίωση της προσαρμοστικότητας στο περιβάλλον και τη βελτίωση της αξιοπιστίας.
Στο μέλλον, αν το ρεύμα Eddy μπορεί να αντικαταστήσει εντελώς τον περιστροφικό αισθητήρα είναι ακόμα άγνωστο. Οι περιστροφικοί αισθητήρες διαθέτουν επίσης τη δική τους διαδρομή αναβάθμισης του προϊόντος για να αντιμετωπίσουν τις νέες ανάγκες του κινητήρα. Ωστόσο, η δυναμική ανάπτυξης των αισθητήρων ρεύματος Eddy είναι ταχύτερη από αυτή των περιστροφικών αισθητήρων και φυσικά η βάση των αισθητήρων ρεύματος Eddy είναι χαμηλή.
