El sensor de posición del motor es un dispositivo que detecta la posición del rotor (parte giratoria) en el motor en relación con el estator (parte fija). Convierte la posición mecánica en una señal eléctrica para su uso por el controlador del motor para decidir cuándo cambiar la dirección y la resistencia de corriente del motor, controlando así la velocidad y el torque de rotación del motor.
En los nuevos vehículos de energía, el control preciso del motor está directamente relacionado con la seguridad y estabilidad del vehículo, y el trabajo preciso de la posición El resolutor del sensor puede garantizar la respuesta correcta del motor en momentos críticos, como frenado de emergencia, aceleración o dirección. Esto es particularmente importante para los motores sincrónicos de imán permanente (PMSM), que no tienen conmutadores de contacto físico y, por lo tanto, confían en la información de posición proporcionada por el sensor para decidir cuándo cambiar la dirección de la corriente y garantizar el funcionamiento suave del motor.
En la actualidad, hay dos tipos de sensores de posición del motor comúnmente utilizados en nuevos vehículos de energía, sensores de corrienteult y transformadores rotativos (sensores rotativos).
01.
La diferencia entre las corrientes de giro y remolino se deriva de su principio básico
Aunque los sensores de corriente de Eddy y los transformadores rotativos pueden cumplir bien los requisitos de la detección de la posición del motor, debido a sus diferentes máquinas de generación de señales y métodos de procesamiento de señales, habrá diferencias en aplicaciones específicas de productos de acuerdo con diferentes requisitos.
La elección del tipo de sensor de posición motor también debe considerar otros factores, como el costo, los requisitos de precisión, la adaptabilidad ambiental, la confiabilidad y la complejidad de la integración del sistema, que están estrechamente relacionadas con la generación básica de la generación y el mecanismo de procesamiento.
Tome el sensor rotativo más utilizado como ejemplo, su principio de trabajo se basa en el principio de inducción electromagnética. El principio de generación de señales es que el controlador del motor proporciona una señal de excitación de CA de frecuencia constante a la bobina de excitación (bobina A), y esta señal de excitación genera un campo magnético alterno dentro del sensor rotativo. A medida que el rotor gira, el campo magnético generado por la bobina de excitación se corta, lo que resulta en la inducción de voltaje de CA en la bobina sinusoidal B y la bobina de coseno C. midiendo la diferencia de fase y la amplitud de estas dos señales, la posición absoluta y la dirección de rotación del rotor motor se pueden calcular con precisión.
◎ En el procesamiento de la señal, el controlador del motor recibe y analiza las señales seno y coseno del sensor rotativo, y calcula la información del ángulo preciso a través de un algoritmo de software (generalmente el algoritmo de análisis del codificador rotativo). Para lograr un mejor procesamiento de señal, generalmente es necesario aplicar un chip de decodificación especial, que se instala en el controlador del motor y, por supuesto, también se puede lograr mediante la decodificación del software.
Por lo tanto, en la forma específica del sensor de rotación, generalmente se compone de una bobina emocionante (bobina primaria, bobina A), dos bobinas de salida (bobina sinusoidal B y bobina de coseno C) y un rotor de metal de forma irregular. El rotor es coaxial con el rotor del motor y gira con la rotación del motor.
El sensor de corriente de Eddy utiliza el principio de inducción electromagnética para transmitir y recibir la señal de CA inducida con la bobina correspondiente en el extremo de transmisión y el extremo receptor, para calcular la posición de la rueda objetivo. La rueda objetivo se fija en el eje giratorio y gira junto con el rotor. La posición relativa del rotor y el estator del motor se puede medir detectando la posición de la rueda objetivo.
◎ En términos de procesamiento de señal, cuando el sensor de corriente de Fouca Eddy está encendida, la bobina de transmisión del sensor genera un campo magnético emocionante, y la placa de destino sigue al motor para girar y cortar el campo magnético emocionante, de modo que la bobina receptora genera voltaje de la bobina, y el módulo del sensor demoduló y procesó el voltaje de la bobina para obtener la señal de voltaje de la posición correspondiente. A diferencia del sensor rotativo, el chip de procesamiento de señal del sensor de corriente de Eddy está integrado con el sensor, y la señal digital se puede emitir directamente.
Por lo tanto, el sensor de corriente Eddy generalmente consiste en una serie de lóbulos objetivo que coinciden con el número de pares de polos del motor. El grupo de bobina consiste en una bobina de transmisión y una bobina receptora, que se fija en el estator del motor, y el sensor de corriente de Fouca Eddy generalmente se organiza directamente en la PCB, y el chip de procesamiento de señal está integrado.
02.
Diferentes principios conducen a un enfoque técnico diferente
Se puede ver que las principales diferencias entre el sensor de rotación y el sensor de corriente de Eddy en principio se encuentran en el modo de excitación, el mecanismo de generación de señales y la complejidad del procesamiento de la señal. Las ventajas del sensor rotativo están principalmente en la estabilidad de la señal de excitación y la tolerancia del entorno laboral, pero las desventajas son que la influencia del cambio del esquema motor es mayor, y la compatibilidad de la plataforma es pobre. La ventaja del sensor de corriente de Eddy es su alto grado de electronización, fácil de satisfacer las necesidades de la plataforma y una fuerte capacidad anti-EMC. La desventaja es que es ligeramente más débil que el sensor rotativo en términos de tolerancia ambiental, y el costo es más alto que el sensor rotativo en algunas escenas.
La compatibilidad de la plataforma se refleja primero en el nivel de velocidad, el 'ahorro de energía y la nueva hoja de ruta de tecnología de vehículos de energía 2.0 ' preparado por la Sociedad de Ingeniería Automotriz de China señaló que para 2025, la velocidad de trabajo máxima del sensor de posición es de 20,000R/min, y el ancho de banda de decodificadores es> 2.5kHz. Para 2030, la velocidad de trabajo máxima del sensor de posición es de 25,000R/min, y el ancho de banda del decodificador es> 3.0kHz. Se puede ver que hay ciertos desafíos en el sensor rotativo a alta velocidad.
Esto se debe a que la frecuencia de excitación del sensor rotativo está estrechamente relacionada con el estado de velocidad considerado cuando está diseñado, y generalmente coincide con el estado de velocidad actual. A medida que aumenta la velocidad, se requiere una mayor frecuencia de excitación para una medición precisa, lo que requiere un cambio en el diseño del sensor rotativo.
Los sensores de corriente de Eddy no tienen este problema. Effie Automotive le dijo a NE Time que el diseño del sensor de corriente Eddy puede adaptarse mejor a la tendencia de desarrollo de esta alta velocidad. Su amplia gama de soporte, respuesta rápida y un mejor rendimiento en el procesamiento de señales de alta frecuencia significan que los sensores de corriente de Eddy pueden ser 'ascendente compatible' para futuras aplicaciones a velocidades más altas. Por lo tanto, la solución de la plataforma se puede realizar mejor en los productos del motor con diferentes velocidades. De hecho, este es uno de los factores que los clientes de motor actuales eligen soluciones actuales de Eddy,
Además, debido a la variedad de sensores de corriente deult, como el tipo de eje, el extremo del eje es similar, y el eje se puede dividir en tipo O y C-tipo (algunos también se llaman círculo completo y semicírculo). Por lo tanto, es relativamente más flexible para adaptar los esquemas de diseño del motor del cliente.
03.
Diferentes principios conducen a diferentes desafíos de reducción de costos
El costo de los sensores rotativos proviene principalmente de materiales y hardware, incluidos materiales magnéticos (como láminas de acero de silicio), bobinas, etc. Por lo tanto, el costo general se determina de acuerdo con su tamaño, generalmente cuanto mayor sea el tamaño, cuanto mayor sea el costo.
El costo central del sensor de corriente de Eddy se encuentra principalmente en sus componentes electrónicos, procesadores de chips, etc., el costo de las piezas electrónicas es relativamente fijo, por lo que el costo central del sensor de corriente de Eddy no aumenta linealmente con el tamaño.
Por lo tanto, el costo de los sensores de corrienteult es más bajo que el de los sensores rotativos para aplicaciones a gran escala. Sin embargo, en los esquemas de motor de tamaño pequeño, los sensores rotativos tienen ciertas ventajas de costos. Por supuesto, cuando se trata del esquema de aplicación específico, debido a que el chip de procesamiento de señal del sensor rotativo a menudo no se incluye en el cálculo de costos, la comparación de costos específica también tiene algunas diferencias.
Además de la comparación de costos actual, también es necesario prestar atención al espacio de reducción de costos futuros. En la actualidad, debido a que la mayoría de los chips de sensores de corriente de Eddy provienen de empresas extranjeras, el costo puede reducirse aún más con la expansión de la escala y la madurez de las empresas de chips nacionales en la etapa posterior. Sin embargo, el espacio descendente del sensor rotativo es relativamente limitado.
Por lo tanto, al enfrentar los requisitos de costos futuros, los sensores actuales de Eddy son obviamente más ventajosos. En los últimos años, la cuota de mercado de los sensores actuales de Eddy ha aumentado significativamente, y en el mercado interno, las compañías de vehículos, incluidas Geely y una serie de nuevas fuerzas, han elegido el esquema de sensores de corriente de Eddy.
04.
La industria de los sensores actuales de Eddy aún necesita crecer
Aunque la popularidad de las aplicaciones de sensores actuales de Eddy está aumentando, los sensores más comunes siguen siendo sensores rotativos, incluidos los líderes de ventas BYD y Tesla. La razón de esto es que, por un lado, los sensores actuales de Eddy se aplican al final del campo automotriz, y por otro lado, no hay muchos proveedores que puedan proporcionar sensores actuales de Eddy, y algunas compañías como Effie y Sensata pueden suministrarles en la industria.
Para los sensores actuales de Eddy, hay tres desafíos principales:
De hecho, los sensores de corriente de Eddy se han aplicado en el campo industrial, pero en el campo automotriz, lo primero que debe cumplirse son los requisitos del nivel de medidor del vehículo, especialmente los requisitos de seguridad funcional. Tome el automóvil Effie como ejemplo, para garantizar la aplicación estable del sensor de corriente de Eddy, el proceso de desarrollo está estrictamente de acuerdo con el proceso ISO26262 para garantizar los requisitos del nivel de seguridad funcional.
◎ El desafío del chip, el chip no solo debe cumplir con los requisitos funcionales, sino también cumplir con el nivel de indicador del automóvil. Como una empresa sensor de corriente de luz remolacha, es necesario establecer un estándar de verificación de chips para evaluar la disponibilidad del chip, que también es crucial para la aplicación posterior de chips domésticos. A través de años de cooperación con fabricantes de chips globales para establecer un proceso de verificación completo, Effie Automotive reveló que se ha planeado la introducción de chips nacionales, por supuesto, la premisa es cumplir con los estándares.
Desafíos de confiabilidad, sensor de corriente de Eddy Debido a la posición de instalación, el proceso de trabajo es propenso al choque térmico en el motor, la pulverización de aceite de enfriamiento y otros desafíos, que es especialmente mayor para el chip. La solución de Effie Automotive es aplicar tratamiento adhesivo a la ubicación del chip, al tiempo que aumenta los requisitos de temperatura del chip en sí. Mejorar la adaptabilidad al medio ambiente y mejorar la confiabilidad.
En el futuro, si la corriente de Eddy puede reemplazar completamente el sensor rotativo aún se desconoce. Los sensores rotativos también tienen su propia ruta de actualización del producto para hacer frente a las nuevas necesidades del motor. Sin embargo, el impulso de crecimiento de los sensores de corriente Eddy es más rápido que el de los sensores rotativos y, por supuesto, la base de los sensores de corriente de Eddy es baja.
