Ang sensor ng posisyon ng motor ay isang aparato na nakikita ang posisyon ng rotor (umiikot na bahagi) sa motor na may kaugnayan sa stator (nakapirming bahagi). Ginagawa nitong elektrikal na signal ang mekanikal na posisyon para magamit ng motor controller upang magpasya kung kailan ililipat ang kasalukuyang direksyon at lakas ng motor, sa gayo'y kinokontrol ang bilis ng pag-ikot at torque ng motor.
Sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya, ang tumpak na kontrol ng motor ay direktang nauugnay sa kaligtasan at katatagan ng pagmamaneho ng sasakyan, at ang tumpak na trabaho ng posisyon. ng sensor resolver ang tamang pagtugon ng motor sa mga kritikal na sandali tulad ng emergency braking, acceleration o steering. masisiguro Ito ay partikular na mahalaga para sa permanent magnet synchronous motors (PMSM), na walang mga pisikal na contact commutator at samakatuwid ay umaasa sa impormasyon ng posisyon na ibinigay ng sensor upang magpasya kung kailan lilipat sa direksyon ng kasalukuyang at matiyak ang maayos na operasyon ng motor.
Sa kasalukuyan, mayroong dalawang uri ng mga sensor ng posisyon ng motor na karaniwang ginagamit sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya, eddy current sensor at rotary transformer (rotary sensors).
01.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng umiikot at eddy na alon ay nagmumula sa kanilang pangunahing prinsipyo
Bagaman ang mga eddy current sensor at rotary transformer ay mahusay na nakakatugon sa mga kinakailangan ng pagtukoy ng posisyon ng motor, dahil sa kanilang iba't ibang mga signal generation machine at mga pamamaraan sa pagpoproseso ng signal, magkakaroon ng mga pagkakaiba sa mga partikular na aplikasyon ng produkto ayon sa iba't ibang mga kinakailangan.
Ang pagpili ng uri ng sensor ng posisyon ng motor ay kailangan ding isaalang-alang ang iba pang mga kadahilanan, tulad ng gastos, mga kinakailangan sa katumpakan, kakayahang umangkop sa kapaligiran, pagiging maaasahan, at pagiging kumplikado ng pagsasama ng system, na malapit na nauugnay sa pangunahing pagbuo ng signal at mekanismo ng pagproseso.
Kunin ang pinakakaraniwang ginagamit na rotary sensor bilang isang halimbawa, ang prinsipyo ng pagtatrabaho nito ay batay sa prinsipyo ng electromagnetic induction. Ang prinsipyo ng pagbuo ng signal ay ang motor controller ay nagbibigay ng isang pare-pareho ang frequency AC excitation signal sa excitation coil (coil A), at ang excitation signal na ito ay bumubuo ng alternating magnetic field sa loob ng rotary sensor. Habang umiikot ang rotor, ang magnetic field na nabuo ng excitation coil ay pinuputol, na nagreresulta sa induction ng AC boltahe sa sinusoidal coil B at ang cosine coil C. Sa pamamagitan ng pagsukat ng phase difference at amplitude ng dalawang signal na ito, ang absolute position at rotation direction ng motor rotor ay maaaring tumpak na kalkulahin.
◎ Sa pagpoproseso ng signal, tinatanggap at sinusuri ng motor controller ang mga signal ng sine at cosine ng rotary sensor, at kinakalkula ang tumpak na impormasyon ng Angle sa pamamagitan ng software algorithm (karaniwan ay ang rotary encoder analysis algorithm). Upang makamit ang mas mahusay na pagpoproseso ng signal, kadalasan ay kinakailangan na mag-aplay ng isang espesyal na decoding chip, na naka-install sa controller ng motor, at siyempre, maaari rin itong makamit sa pamamagitan ng software decoding.
Samakatuwid, sa tiyak na hugis ng rotation sensor, kadalasang binubuo ito ng isang exciting na coil (primary coil, coil A), dalawang output coil (sine coil B at cosine coil C) at isang irregularly shaped metal rotor. Ang rotor ay coaxial kasama ang rotor ng motor at umiikot sa pag-ikot ng motor.
Ang eddy current sensor ay gumagamit ng electromagnetic induction principle upang magpadala at tumanggap ng induced AC signal na may katumbas na coil sa dulo ng pagpapadala at sa receiving end, upang makalkula ang posisyon ng target na gulong. Ang target na gulong ay naayos sa umiikot na baras at umiikot kasama ng rotor. Ang kamag-anak na posisyon ng motor rotor at stator ay maaaring masukat sa pamamagitan ng pag-detect sa posisyon ng target na gulong.
◎ Sa mga tuntunin ng pagpoproseso ng signal, kapag ang eddy current sensor ay naka-on, ang sensor na nagpapadala ng coil ay bumubuo ng isang kapana-panabik na magnetic field, at ang target na plato ay sumusunod sa motor upang paikutin at putulin ang kapana-panabik na magnetic field, upang ang receiving coil ay bumubuo ng coil boltahe, at ang sensor module ay na-demodulate at naproseso ang boltahe ng coil upang makuha ang signal ng boltahe ng kaukulang posisyon. Iba sa rotary sensor, ang signal processing chip ng eddy current sensor ay isinama sa sensor, at ang digital signal ay maaaring direktang output.
Samakatuwid, ang eddy current sensor ay karaniwang binubuo ng isang bilang ng mga target na lobe na tumutugma sa bilang ng mga pares ng poste ng motor. Ang grupo ng coil ay binubuo ng isang transmission coil at isang receiving coil, na naayos sa motor stator, at ang eddy current sensor ay karaniwang nakaayos nang direkta sa PCB, at ang signal processing chip ay isinama.
02.
Ang iba't ibang mga prinsipyo ay humahantong sa iba't ibang teknikal na pokus
Makikita na ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng rotation sensor at eddy current sensor sa prinsipyo ay nasa mode ng paggulo, ang mekanismo ng pagbuo ng signal at ang pagiging kumplikado ng pagproseso ng signal. Ang mga bentahe ng rotary sensor ay higit sa lahat sa katatagan ng signal ng paggulo at ang pagpapaubaya ng kapaligiran sa pagtatrabaho, ngunit ang mga disadvantages ay ang impluwensya ng pagbabago ng scheme ng motor ay mas malaki, at ang pagiging tugma ng platform ay mahirap. Ang bentahe ng eddy current sensor ay ang mataas na antas ng electronization, madaling matugunan ang mga pangangailangan ng platform, at malakas na anti-EMC na kakayahan. Ang kawalan ay ito ay bahagyang mas mahina kaysa sa rotary sensor sa mga tuntunin ng environmental tolerance, at ang gastos ay mas mataas kaysa sa rotary sensor sa ilang mga eksena.
Ang pagiging tugma ng platform ay unang makikita sa antas ng bilis, ang 'pagtitipid ng enerhiya at bagong teknolohiya ng sasakyan ng enerhiya na Roadmap 2.0' na inihanda ng China Society of Automotive Engineering ay itinuro na pagsapit ng 2025, ang maximum na bilis ng pagtatrabaho ng position sensor ay 20,000r/min, at ang bandwidth ng decoder ay >2.5kHz. Pagsapit ng 2030, ang maximum na bilis ng pagtatrabaho ng position sensor ay 25,000r/min, at ang bandwidth ng decoder ay >3.0kHz. Makikita na may ilang mga hamon sa rotary sensor sa mataas na bilis.
Ito ay dahil ang dalas ng paggulo ng rotary sensor ay malapit na nauugnay sa estado ng bilis na isinasaalang-alang kapag ito ay dinisenyo, at karaniwang tumutugma sa kasalukuyang estado ng bilis. Habang tumataas ang bilis, kinakailangan ang mas mataas na dalas ng paggulo para sa tumpak na pagsukat, na nangangailangan ng pagbabago sa disenyo ng rotary sensor.
Ang mga kasalukuyang sensor ng Eddy ay walang problemang ito. Sinabi ng Effie Automotive sa NE Time na ang disenyo ng eddy current sensor ay maaaring mas mahusay na umangkop sa trend ng pag-unlad ng mataas na bilis na ito. Ang malawak na hanay ng suporta, mabilis na pagtugon, at mas mahusay na pagganap nito sa high-frequency na pagpoproseso ng signal ay nangangahulugan na ang mga eddy current sensor ay maaaring maging 'pataas na magkatugma' para sa mga aplikasyon sa hinaharap sa mas mataas na bilis. Samakatuwid, ang solusyon sa platform ay maaaring mas mahusay na maisasakatuparan sa mga produktong motor na may iba't ibang bilis. Sa katunayan, isa ito sa mga salik na pinipili ng kasalukuyang mga customer ng motor ang mga eddy current na solusyon,
Bilang karagdagan, dahil sa iba't ibang mga sensor ng eddy current, tulad ng uri ng baras, ang dulo ng baras ay magkatulad, at ang baras ay maaaring nahahati sa O-type at C-type (ang ilan ay tinatawag ding full circle at semi-circle). Samakatuwid, ito ay medyo mas nababaluktot sa pag-angkop ng mga scheme ng disenyo ng motor ng customer.
03.
Ang iba't ibang mga prinsipyo ay humahantong sa iba't ibang mga hamon sa pagbabawas ng gastos
Ang halaga ng mga rotary sensor ay pangunahing nagmumula sa mga materyales at hardware, kabilang ang mga magnetic na materyales (tulad ng mga silicon steel sheet), coils, at iba pa. Samakatuwid, ang kabuuang gastos ay tinutukoy ayon sa laki nito, kadalasan kung mas malaki ang sukat, mas mataas ang gastos.
Ang pangunahing halaga ng eddy current sensor ay higit sa lahat ay nakasalalay sa mga elektronikong bahagi nito, pagproseso ng mga chips, atbp., ang halaga ng mga elektronikong bahagi ay medyo naayos, kaya ang pangunahing halaga ng eddy current sensor ay hindi tumataas nang linear sa laki.
Samakatuwid, ang halaga ng mga eddy current sensor ay mas mababa kaysa sa mga rotary sensor para sa malalaking aplikasyon. Gayunpaman, sa maliit na laki ng mga scheme ng motor, ang mga rotary sensor ay may ilang mga pakinabang sa gastos. Siyempre, pagdating sa partikular na scheme ng aplikasyon, dahil ang chip processing ng signal ng rotary sensor ay madalas na hindi kasama sa pagkalkula ng gastos, ang tiyak na paghahambing ng gastos ay mayroon ding ilang mga pagkakaiba.
Bilang karagdagan sa kasalukuyang paghahambing ng gastos, kinakailangan ding bigyang-pansin ang espasyo sa pagbabawas ng gastos sa hinaharap. Sa kasalukuyan, dahil karamihan sa mga eddy current sensor chips ay nagmula sa mga dayuhang negosyo, ang gastos ay maaaring higit pang mabawasan sa pagpapalawak ng sukat at ang kapanahunan ng mga domestic chip enterprise sa mas huling yugto. Gayunpaman, ang pababang espasyo ng rotary sensor ay medyo limitado.
Samakatuwid, kapag nahaharap sa mga kinakailangan sa gastos sa hinaharap, ang mga kasalukuyang sensor ng eddy ay malinaw na mas kapaki-pakinabang. Sa mga nakalipas na taon, ang bahagi ng merkado ng mga eddy current sensor ay tumaas nang malaki, at sa domestic market, pinili ng mga kumpanya ng sasakyan, kabilang ang Geely at ilang mga bagong pwersa, ang eddy current sensor scheme.
04.
Ang industriya ng eddy kasalukuyang sensor ay kailangan pa ring lumago
Bagama't tumataas ang katanyagan ng mga eddy current sensor application, ang pinakakaraniwang mga sensor ay mga rotary sensor pa rin, kabilang ang mga pinuno ng benta na sina BYD at Tesla. Ang dahilan para dito ay, sa isang banda, ang mga eddy current sensor ay inilapat nang huli sa larangan ng automotive, at sa kabilang banda, walang maraming mga supplier na maaaring magbigay ng mga eddy current sensor, at ang ilang mga kumpanya tulad ng Effie at Sensata ay maaaring magbigay ng mga ito sa industriya.
Para sa mga eddy current sensor, mayroong tatlong pangunahing hamon:
Sa katunayan, ang mga eddy current sensor ay inilapat sa larangan ng industriya, ngunit sa larangan ng automotive, ang unang bagay na kailangang matugunan ay ang mga kinakailangan ng antas ng gauge ng sasakyan, lalo na ang mga kinakailangan ng kaligtasan sa pagganap. Kunin ang Effie Automobile bilang isang halimbawa, upang matiyak ang matatag na paggamit ng eddy current sensor, ang proseso ng pagbuo ay mahigpit na alinsunod sa proseso ng ISO26262 upang matiyak ang mga kinakailangan ng antas ng kaligtasan sa pagganap.
◎ Ang hamon ng chip, hindi lamang dapat matugunan ng chip ang mga functional na kinakailangan, ngunit matugunan din ang antas ng gauge ng kotse. Bilang isang eddy-current sensor enterprise, kinakailangan na magtatag ng isang chip verification standard upang suriin ang pagkakaroon ng chip, na mahalaga din para sa kasunod na aplikasyon ng mga domestic chips. Sa pamamagitan ng mga taon ng pakikipagtulungan sa mga pandaigdigang tagagawa ng chip upang magtatag ng isang kumpletong proseso ng pag-verify, ipinahayag ng Effie Automotive na ang pagpapakilala ng mga domestic chips ay pinlano, siyempre, ang saligan ay upang matugunan ang mga pamantayan.
Mga hamon sa pagiging maaasahan, eddy current sensor dahil sa posisyon ng pag-install, ang proseso ng pagtatrabaho ay madaling kapitan ng thermal shock sa motor, paglamig ng oil sputtering at iba pang mga hamon, na mas malaki para sa chip. Ang solusyon ng Effie Automotive ay maglapat ng adhesive treatment sa lokasyon ng chip, habang pinapataas ang mga kinakailangan sa temperatura ng chip mismo. Upang mapabuti ang kakayahang umangkop sa kapaligiran at pagbutihin ang pagiging maaasahan.
Sa hinaharap, kung ang eddy current ay maaaring ganap na palitan ang rotary sensor ay hindi pa rin alam. Ang mga rotary sensor ay mayroon ding sariling path ng pag-upgrade ng produkto upang makayanan ang mga bagong pangangailangan ng motor. Gayunpaman, ang growth momentum ng eddy current sensor ay mas mabilis kaysa sa rotary sensor, at siyempre, ang base ng eddy current sensor ay mababa.
