سنسور موقعیت موتور وسیله ای است که موقعیت روتور (قسمت چرخشی) را در موتور نسبت به استاتور (قسمت ثابت) تشخیص می دهد. این موقعیت مکانیکی را برای استفاده توسط کنترل کننده موتور به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند تا تصمیم بگیرد که چه زمانی جهت و استحکام جریان موتور را تغییر دهد ، در نتیجه سرعت و گشتاور چرخشی موتور را کنترل می کند.
در وسایل نقلیه انرژی جدید ، کنترل دقیق موتور مستقیماً با ایمنی رانندگی و پایداری وسیله نقلیه و کار دقیق موقعیت مرتبط است حل کننده سنسور می تواند پاسخ صحیح موتور را در لحظه های بحرانی مانند ترمز اضطراری ، شتاب یا فرمان تضمین کند. این امر به ویژه برای موتورهای همزمان آهنربای دائمی (PMSM) ، که دارای کمیترهای تماس فیزیکی نیستند ، بسیار مهم است و بنابراین به اطلاعات موقعیت ارائه شده توسط سنسور متکی هستند تا تصمیم بگیرند چه زمانی جهت جریان را تغییر دهند و از عملکرد صاف موتور اطمینان حاصل کنند.
در حال حاضر ، دو نوع سنسور موقعیت حرکتی وجود دارد که معمولاً در وسایل نقلیه انرژی جدید ، سنسورهای جریان گرداب و ترانسفورماتورهای چرخشی (سنسورهای چرخشی) استفاده می شوند.
01.
تفاوت بین جریان های گرداب و گرداب از اصل اساسی آنها ناشی می شود
اگرچه سنسورهای جریان گرداب و ترانسفورماتورهای چرخشی به خوبی می توانند الزامات تشخیص موقعیت حرکتی را برآورده کنند ، به دلیل دستگاه های مختلف تولید سیگنال و روش های پردازش سیگنال ، با توجه به نیازهای مختلف ، در برنامه های خاص محصول تفاوت هایی وجود خواهد داشت.
انتخاب نوع سنسور موقعیت حرکتی همچنین باید عوامل دیگری مانند هزینه ، الزامات دقت ، سازگاری با محیط زیست ، قابلیت اطمینان و پیچیدگی ادغام سیستم را در نظر بگیرد که از نزدیک با تولید اصلی سیگنال و مکانیسم پردازش مرتبط هستند.
به عنوان نمونه ، متداول ترین سنسور دوار استفاده کنید ، اصل کار آن مبتنی بر اصل القاء الکترومغناطیسی است. اصل تولید سیگنال این است که کنترلر موتور یک سیگنال تحریک AC فرکانس ثابت را به سیم پیچ تحریک (سیم پیچ A) فراهم می کند ، و این سیگنال تحریک یک میدان مغناطیسی متناوب را در درون سنسور دوار ایجاد می کند. با چرخش روتور ، میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ تحریک برش داده می شود و در نتیجه القاء ولتاژ AC در سیم پیچ سینوسی B و سیم پیچ Cosine C. با اندازه گیری اختلاف فاز و دامنه این دو سیگنال ، موقعیت مطلق و جهت چرخش روتور حرکتی را می توان به طور دقیق محاسبه کرد.
◎ در پردازش سیگنال ، کنترل کننده موتور سیگنال های سینوسی و کسین سنسور دوار را دریافت و تجزیه و تحلیل می کند و اطلاعات زاویه دقیق را از طریق یک الگوریتم نرم افزاری (معمولاً الگوریتم آنالیز رمزگذار روتاری) محاسبه می کند. برای دستیابی به پردازش بهتر سیگنال ، معمولاً لازم است یک تراشه رمزگشایی ویژه ، که در کنترلر موتور نصب شده است ، استفاده کنید و البته با رمزگشایی نرم افزار نیز می توان آن را بدست آورد.
بنابراین ، در شکل خاص سنسور چرخش ، معمولاً از یک سیم پیچ مهیج (سیم پیچ اولیه ، سیم پیچ A) ، دو سیم پیچ خروجی (سیم پیچ B و کویل Cosine C) و یک روتور فلزی به شکل نامنظم تشکیل شده است. روتور با روتور موتور کواکسیال است و با چرخش موتور می چرخد.
سنسور جریان Eddy از اصل القایی الکترومغناطیسی برای انتقال و دریافت سیگنال AC ناشی از سیم پیچ مربوطه در انتهای انتقال و انتهای دریافت استفاده می کند ، تا بتواند موقعیت چرخ هدف را محاسبه کند. چرخ هدف بر روی شافت چرخان ثابت شده و همراه با روتور می چرخد. موقعیت نسبی روتور موتور و استاتور را می توان با تشخیص موقعیت چرخ هدف اندازه گیری کرد.
◎ از نظر پردازش سیگنال ، هنگامی که سنسور جریان گرداب روشن می شود ، سیم پیچ انتقال دهنده سنسور یک میدان مغناطیسی هیجان انگیز ایجاد می کند ، و صفحه هدف از موتور برای چرخش و برش میدان مغناطیسی هیجان انگیز پیروی می کند ، به طوری که سیم پیچ دریافت کننده ولتاژ سیم پیچ تولید می کند ، و ماژول سنسور از بین می رود و ولتاژ سیم پیچ را به دست می آورد تا از ولتاژ ولتاژ مربوط به ولتاژ استفاده کند. متفاوت از سنسور دوار ، تراشه پردازش سیگنال سنسور جریان Eddy با سنسور یکپارچه شده است و سیگنال دیجیتال می تواند مستقیماً از آن خارج شود.
بنابراین ، سنسور فعلی Eddy معمولاً از تعدادی از لوب های هدف مطابقت دارد که تعداد جفت قطب موتور را مطابقت می دهد. گروه سیم پیچ از یک سیم پیچ انتقال و یک سیم پیچ دریافت کننده تشکیل شده است که بر روی استاتور موتور ثابت است و سنسور جریان گرداب معمولاً به طور مستقیم در PCB مرتب می شود و تراشه پردازش سیگنال یکپارچه است.
02.
اصول مختلف منجر به تمرکز فنی مختلف می شود
مشاهده می شود که تفاوتهای اصلی بین سنسور چرخش و سنسور جریان گرداب در اصل در حالت تحریک ، مکانیسم تولید سیگنال و پیچیدگی پردازش سیگنال قرار دارد. مزایای سنسور دوار عمدتاً در ثبات سیگنال تحریک و تحمل محیط کار است ، اما مضرات این است که تأثیر تغییر طرح حرکتی بیشتر است و سازگاری سکو ضعیف است. مزیت سنسور جریان Eddy درجه بالایی آن ، آسان برای پاسخگویی به نیازهای سکو و توانایی ضد EMC قوی است. نقطه ضعف این است که از نظر تحمل محیطی کمی ضعیف تر از سنسور دوار است و هزینه در بعضی از صحنه ها بالاتر از سنسور دوار است.
سازگاری پلتفرم ابتدا در سطح سرعت منعکس می شود ، '' صرفه جویی در مصرف انرژی و راه راه جدید فناوری انرژی انرژی 2.0 'تهیه شده توسط انجمن مهندسی خودرو چین خاطرنشان کرد: تا سال 2025 ، حداکثر سرعت کار سنسور موقعیت 20،000r/دقیقه است و پهنای باند رمزگشایی> 2.5kHz است. تا سال 2030 ، حداکثر سرعت کار سنسور موقعیت 25،000r در دقیقه و پهنای باند رمزگذار> 3.0kHz است. مشاهده می شود که در سنسور دوار با سرعت بالا چالش های خاصی وجود دارد.
این امر به این دلیل است که فرکانس تحریک سنسور دوار از نزدیک با حالت سرعت در نظر گرفته شده در هنگام طراحی در نظر گرفته شده است و معمولاً با حالت سرعت فعلی مطابقت دارد. با افزایش سرعت ، برای اندازه گیری دقیق فرکانس بالاتر تحریک لازم است که نیاز به تغییر در طراحی سنسور دوار دارد.
سنسورهای فعلی ادی این مشکل را ندارند. Effie Automobile به NE Time گفت که طراحی سنسور جریان Eddy می تواند بهتر با روند توسعه این سرعت بالا سازگار باشد. طیف گسترده ای از پشتیبانی ، پاسخ سریع و عملکرد بهتر آن در پردازش سیگنال با فرکانس بالا بدان معنی است که سنسورهای جریان گرداب می توانند 'سازگار با رو به بالا' برای برنامه های آینده با سرعت بالاتر باشند. بنابراین ، راه حل پلتفرم می تواند در محصولات حرکتی با سرعت های مختلف بهتر تحقق یابد. در واقع ، این یکی از عواملی است که مشتریان فعلی موتور راه حل های فعلی Eddy را انتخاب می کنند ،
علاوه بر این ، به دلیل تنوع سنسورهای جریان گرداب ، مانند نوع شافت ، انتهای شافت مشابه است و شافت را می توان به نوع O و نوع C تقسیم کرد (برخی نیز به صورت دایره کامل و نیمه دایره ای نامیده می شوند). بنابراین ، در تطبیق طرح های طراحی موتور مشتری نسبتاً انعطاف پذیرتر است.
03.
اصول مختلف منجر به چالش های مختلف کاهش هزینه می شود
هزینه سنسورهای دوار عمدتاً از مواد و سخت افزار از جمله مواد مغناطیسی (مانند ورق های فولادی سیلیکون) ، کویل ها و غیره تهیه می شود. بنابراین ، هزینه کلی با توجه به اندازه آن تعیین می شود ، معمولاً هرچه اندازه بزرگتر باشد ، هزینه نیز بیشتر می شود.
هزینه اصلی سنسور جریان ادی عمدتاً در اجزای الکترونیکی آن ، تراشه های پردازش و غیره نهفته است ، هزینه قطعات الکترونیکی نسبتاً ثابت است ، بنابراین هزینه اصلی سنسور جریان ادی با اندازه به صورت خطی افزایش نمی یابد.
بنابراین ، هزینه سنسورهای جریان گرداب پایین تر از سنسورهای چرخشی برای برنامه های در مقیاس بزرگ است. با این حال ، در طرح های حرکتی با اندازه کوچک ، سنسورهای چرخشی مزایای هزینه خاصی دارند. البته وقتی صحبت از طرح برنامه خاص می شود ، زیرا تراشه پردازش سیگنال سنسور دوار اغلب در محاسبه هزینه گنجانده نشده است ، مقایسه هزینه خاص نیز تفاوت هایی دارد.
علاوه بر مقایسه هزینه فعلی ، همچنین باید به فضای کاهش هزینه های آینده توجه کنیم. در حال حاضر ، از آنجا که بیشتر تراشه های سنسور فعلی گرداب از شرکت های خارجی تهیه می شوند ، با گسترش مقیاس و بلوغ شرکتهای تراشه داخلی در مرحله بعدی می توان هزینه را بیشتر کاهش داد. با این حال ، فضای نزولی سنسور دوار نسبتاً محدود است.
بنابراین ، هنگام مواجهه با نیاز به هزینه های آینده ، سنسورهای فعلی Eddy به وضوح سودمندتر هستند. در سالهای اخیر ، سهم بازار سنسورهای فعلی Eddy به میزان قابل توجهی افزایش یافته است ، و در بازار داخلی ، شرکت های وسیله نقلیه از جمله Geely و تعدادی از نیروهای جدید ، طرح سنسور فعلی Eddy را انتخاب کرده اند.
04.
صنعت سنسور فعلی Eddy هنوز نیاز به رشد دارد
اگرچه محبوبیت برنامه های سنسور فعلی Eddy در حال افزایش است ، اما متداول ترین سنسورها هنوز سنسورهای دوار هستند ، از جمله رهبران فروش BYD و تسلا. دلیل این امر این است که ، از یک طرف ، سنسورهای فعلی Eddy در اواخر زمینه خودرو اعمال می شوند و از طرف دیگر ، تأمین کنندگان زیادی وجود ندارند که بتوانند سنسورهای فعلی ادی را ارائه دهند و چند شرکت مانند Effie و Sensata می توانند آنها را در صنعت تأمین کنند.
برای سنسورهای فعلی Eddy ، سه چالش اصلی وجود دارد:
در حقیقت ، سنسورهای فعلی ادی در زمینه صنعتی اعمال شده اند ، اما در زمینه خودرو ، اولین چیزی که باید برآورده شود ، الزامات سطح سنج وسیله نقلیه ، به ویژه الزامات ایمنی عملکردی است. برای اطمینان از کاربرد پایدار سنسور فعلی Eddy ، فرایند توسعه کاملاً مطابق با فرآیند ISO26262 برای اطمینان از الزامات سطح ایمنی عملکردی ، به عنوان نمونه از خودرو Effie استفاده کنید.
◎ چالش تراشه ، تراشه نه تنها باید نیازهای عملکردی را برآورده کند ، بلکه سطح سنج خودرو را نیز برآورده می کند. به عنوان یک شرکت سنسور ادیج ، لازم است یک استاندارد تأیید تراشه برای ارزیابی در دسترس بودن تراشه ایجاد شود ، که برای کاربرد بعدی تراشه های خانگی نیز بسیار مهم است. Effie Automobile با گذشت سالها همکاری با تولید کنندگان جهانی تراشه برای ایجاد یک فرآیند تأیید کامل ، فاش کرد که معرفی تراشه های داخلی برنامه ریزی شده است ، البته فرضیه مطابق با استانداردها است.
چالش های قابلیت اطمینان ، سنسور فعلی Eddy به دلیل موقعیت نصب ، روند کار مستعد شوک حرارتی در موتور ، خنک کننده روغن خنک کننده و سایر چالش ها است که به ویژه برای تراشه بیشتر است. راه حل Effie Automobile استفاده از درمان چسب در محل تراشه است ، در حالی که نیازهای دما خود تراشه را افزایش می دهد. برای بهبود سازگاری با محیط و بهبود قابلیت اطمینان.
در آینده ، این که آیا جریان گرداب می تواند سنسور دوار را به طور کامل جایگزین کند ، هنوز ناشناخته است. سنسورهای دوار همچنین مسیر ارتقاء محصول خاص خود را برای مقابله با نیازهای جدید موتور دارند. با این حال ، حرکت رشد سنسورهای جریان گرداب سریعتر از سنسورهای دوار است و البته پایه سنسورهای جریان ادی کم است.
