एड़ी करंट बनाम रिज़ॉल्वर, मोटर स्थिति सेंसर के लिए इष्टतम समाधान कौन है

 मोटर स्थिति सेंसर एक उपकरण है जो स्टेटर (स्थिर भाग) के सापेक्ष मोटर में रोटर (घूर्णन भाग) की स्थिति का पता लगाता है। यह मोटर नियंत्रक द्वारा उपयोग के लिए यांत्रिक स्थिति को विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है ताकि यह तय किया जा सके कि मोटर की वर्तमान दिशा और शक्ति को कब बदलना है, जिससे मोटर की घूर्णन गति और टोक़ को नियंत्रित किया जा सके।

नई ऊर्जा वाहनों में, मोटर का सटीक नियंत्रण सीधे वाहन की ड्राइविंग सुरक्षा और स्थिरता और स्थिति के सटीक कार्य से संबंधित है सेंसर रिज़ॉल्वर आपातकालीन ब्रेकिंग, त्वरण या स्टीयरिंग जैसे महत्वपूर्ण क्षणों में मोटर की सही प्रतिक्रिया सुनिश्चित कर सकता है। यह स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर्स (पीएमएसएम) के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जिसमें भौतिक संपर्क कम्यूटेटर नहीं होते हैं और इसलिए यह तय करने के लिए कि वर्तमान की दिशा कब बदलनी है और मोटर का सुचारू संचालन सुनिश्चित करना है, सेंसर द्वारा प्रदान की गई स्थिति की जानकारी पर निर्भर करते हैं।

वर्तमान में, नई ऊर्जा वाहनों में आमतौर पर दो प्रकार के मोटर पोजिशन सेंसर का उपयोग किया जाता है, एड़ी वर्तमान सेंसर और रोटरी ट्रांसफार्मर (रोटरी सेंसर)।

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चक्करदार और भंवर धाराओं के बीच अंतर उनके मूल सिद्धांत से उत्पन्न होता है

यद्यपि एड़ी वर्तमान सेंसर और रोटरी ट्रांसफार्मर मोटर स्थिति का पता लगाने की आवश्यकताओं को अच्छी तरह से पूरा कर सकते हैं, उनकी विभिन्न सिग्नल पीढ़ी मशीनों और सिग्नल प्रोसेसिंग विधियों के कारण, विभिन्न आवश्यकताओं के अनुसार विशिष्ट उत्पाद अनुप्रयोगों में अंतर होगा।

मोटर स्थिति सेंसर के प्रकार की पसंद को अन्य कारकों पर भी विचार करने की आवश्यकता है, जैसे लागत, सटीकता की आवश्यकताएं, पर्यावरणीय अनुकूलन क्षमता, विश्वसनीयता और सिस्टम एकीकरण जटिलता, जो मूल सिग्नल पीढ़ी और प्रसंस्करण तंत्र से निकटता से संबंधित हैं।

उदाहरण के तौर पर सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाले रोटरी सेंसर को लें, इसका कार्य सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित है। सिग्नल पीढ़ी का सिद्धांत यह है कि मोटर नियंत्रक उत्तेजना कॉइल (कॉइल ए) को एक निरंतर आवृत्ति एसी उत्तेजना सिग्नल प्रदान करता है, और यह उत्तेजना सिग्नल रोटरी सेंसर के अंदर एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। जैसे ही रोटर घूमता है, उत्तेजना कॉइल द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र कट जाता है, जिसके परिणामस्वरूप साइनसॉइडल कॉइल बी और कोसाइन कॉइल सी में एसी वोल्टेज शामिल हो जाता है। इन दो संकेतों के चरण अंतर और आयाम को मापकर, मोटर रोटर की पूर्ण स्थिति और रोटेशन दिशा की सटीक गणना की जा सकती है।

◎ सिग्नल प्रोसेसिंग में, मोटर नियंत्रक रोटरी सेंसर के साइन और कोसाइन सिग्नल प्राप्त करता है और उनका विश्लेषण करता है, और एक सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम (आमतौर पर रोटरी एनकोडर विश्लेषण एल्गोरिदम) के माध्यम से सटीक कोण जानकारी की गणना करता है। बेहतर सिग्नल प्रोसेसिंग प्राप्त करने के लिए, आमतौर पर एक विशेष डिकोडिंग चिप लगाना आवश्यक होता है, जो मोटर नियंत्रक में स्थापित होता है, और निश्चित रूप से, इसे सॉफ़्टवेयर डिकोडिंग द्वारा भी प्राप्त किया जा सकता है।

इसलिए, रोटेशन सेंसर के विशिष्ट आकार में, यह आमतौर पर एक रोमांचक कॉइल (प्राथमिक कॉइल, कॉइल ए), दो आउटपुट कॉइल (साइन कॉइल बी और कोसाइन कॉइल सी) और एक अनियमित आकार के धातु रोटर से बना होता है। रोटर मोटर के रोटर के साथ समाक्षीय होता है और मोटर के घूमने के साथ घूमता है।

एड़ी वर्तमान सेंसर प्रेषण अंत और प्राप्तकर्ता अंत पर संबंधित कॉइल के साथ प्रेरित एसी सिग्नल को प्रसारित करने और प्राप्त करने के लिए विद्युत चुम्बकीय प्रेरण सिद्धांत का उपयोग करता है, ताकि लक्ष्य पहिया की स्थिति की गणना की जा सके। लक्ष्य पहिया घूर्णन शाफ्ट पर तय होता है और रोटर के साथ घूमता है। लक्ष्य पहिए की स्थिति का पता लगाकर मोटर रोटर और स्टेटर की सापेक्ष स्थिति को मापा जा सकता है।

◎ सिग्नल प्रोसेसिंग के संदर्भ में, जब एड़ी वर्तमान सेंसर चालू होता है, तो सेंसर ट्रांसमिटिंग कॉइल एक रोमांचक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, और लक्ष्य प्लेट रोमांचक चुंबकीय क्षेत्र को घुमाने और काटने के लिए मोटर का अनुसरण करती है, ताकि प्राप्त करने वाला कॉइल कॉइल वोल्टेज उत्पन्न करता है, और सेंसर मॉड्यूल संबंधित स्थिति के वोल्टेज सिग्नल प्राप्त करने के लिए कॉइल वोल्टेज को डिमॉड्यूलेटेड और संसाधित करता है। रोटरी सेंसर से अलग, एड़ी वर्तमान सेंसर की सिग्नल प्रोसेसिंग चिप सेंसर के साथ एकीकृत होती है, और डिजिटल सिग्नल सीधे आउटपुट हो सकता है।

इसलिए, एड़ी वर्तमान सेंसर में आमतौर पर मोटर के ध्रुव जोड़े की संख्या से मेल खाने वाले कई लक्ष्य लोब होते हैं। कॉइल समूह में एक ट्रांसमिशन कॉइल और एक रिसीविंग कॉइल होता है, जो मोटर स्टेटर पर तय होता है, और एड़ी वर्तमान सेंसर आमतौर पर सीधे पीसीबी में व्यवस्थित होता है, और सिग्नल प्रोसेसिंग चिप एकीकृत होता है।

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अलग-अलग सिद्धांत अलग-अलग तकनीकी फोकस की ओर ले जाते हैं

यह देखा जा सकता है कि रोटेशन सेंसर और एड़ी वर्तमान सेंसर के बीच मुख्य अंतर सिद्धांत रूप से उत्तेजना मोड, सिग्नल पीढ़ी तंत्र और सिग्नल प्रोसेसिंग की जटिलता में निहित है। रोटरी सेंसर के फायदे मुख्य रूप से उत्तेजना सिग्नल की स्थिरता और कामकाजी माहौल की सहनशीलता में हैं, लेकिन नुकसान यह है कि मोटर योजना के परिवर्तन का प्रभाव अधिक है, और प्लेटफ़ॉर्म संगतता खराब है। एड़ी वर्तमान सेंसर का लाभ इसकी उच्च स्तर की इलेक्ट्रॉनिकीकरण, प्लेटफ़ॉर्म की जरूरतों को पूरा करने में आसान और मजबूत एंटी-ईएमसी क्षमता है। नुकसान यह है कि पर्यावरण सहनशीलता के मामले में यह रोटरी सेंसर से थोड़ा कमजोर है, और कुछ दृश्यों में लागत रोटरी सेंसर से अधिक है।

प्लेटफ़ॉर्म अनुकूलता सबसे पहले गति स्तर में परिलक्षित होती है, चाइना सोसाइटी ऑफ ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग द्वारा तैयार 'ऊर्जा बचत और नई ऊर्जा वाहन प्रौद्योगिकी रोडमैप 2.0' में बताया गया है कि 2025 तक, स्थिति सेंसर की अधिकतम कार्य गति 20,000r/मिनट है, और डिकोडर बैंडविड्थ >2.5kHz है। 2030 तक, स्थिति सेंसर की अधिकतम कार्य गति 25,000r/मिनट है, और डिकोडर बैंडविड्थ >3.0kHz है। यह देखा जा सकता है कि उच्च गति पर रोटरी सेंसर में कुछ चुनौतियाँ हैं।

ऐसा इसलिए है क्योंकि रोटरी सेंसर की उत्तेजना आवृत्ति इसे डिज़ाइन करते समय मानी जाने वाली गति स्थिति से निकटता से संबंधित होती है, और आमतौर पर वर्तमान गति स्थिति से मेल खाती है। जैसे-जैसे गति बढ़ती है, सटीक माप के लिए उत्तेजना की उच्च आवृत्ति की आवश्यकता होती है, जिसके लिए रोटरी सेंसर के डिजाइन में बदलाव की आवश्यकता होती है।

एड़ी करंट सेंसर में यह समस्या नहीं होती है। एफी ऑटोमोटिव ने एनई टाइम को बताया कि एडी करंट सेंसर का डिज़ाइन इस उच्च गति के विकास की प्रवृत्ति को बेहतर ढंग से अनुकूलित कर सकता है। इसके समर्थन की विस्तृत श्रृंखला, तेज़ प्रतिक्रिया और उच्च-आवृत्ति सिग्नल प्रोसेसिंग में बेहतर प्रदर्शन का मतलब है कि एड़ी वर्तमान सेंसर उच्च गति पर भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए 'ऊपर की ओर संगत' हो सकते हैं। इसलिए, विभिन्न गति वाले मोटर उत्पादों में प्लेटफ़ॉर्म समाधान को बेहतर ढंग से महसूस किया जा सकता है। वास्तव में, यह उन कारकों में से एक है जिसके कारण वर्तमान मोटर ग्राहक एड़ी वर्तमान समाधान चुनते हैं,

इसके अलावा, शाफ्ट प्रकार जैसे एड़ी वर्तमान सेंसर की विविधता के कारण, शाफ्ट अंत समान है, और शाफ्ट को ओ-प्रकार और सी-प्रकार (कुछ को पूर्ण सर्कल और अर्ध-सर्कल भी कहा जाता है) में विभाजित किया जा सकता है। इसलिए, यह ग्राहक मोटर डिज़ाइन योजनाओं को अपनाने में अपेक्षाकृत अधिक लचीला है।

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विभिन्न सिद्धांत अलग-अलग लागत कटौती चुनौतियों को जन्म देते हैं

रोटरी सेंसर की लागत मुख्य रूप से सामग्री और हार्डवेयर से आती है, जिसमें चुंबकीय सामग्री (जैसे सिलिकॉन स्टील शीट), कॉइल इत्यादि शामिल हैं। इसलिए, कुल लागत उसके आकार के अनुसार निर्धारित की जाती है, आमतौर पर आकार जितना बड़ा होगा, लागत उतनी ही अधिक होगी।

एड़ी वर्तमान सेंसर की मुख्य लागत मुख्य रूप से इसके इलेक्ट्रॉनिक घटकों, प्रसंस्करण चिप्स आदि में निहित है, इलेक्ट्रॉनिक भागों की लागत अपेक्षाकृत तय होती है, इसलिए एड़ी वर्तमान सेंसर की मुख्य लागत आकार के साथ रैखिक रूप से नहीं बढ़ती है।

इसलिए, बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों के लिए एड़ी वर्तमान सेंसर की लागत रोटरी सेंसर की तुलना में कम है। हालाँकि, छोटे आकार की मोटर योजनाओं में, रोटरी सेंसर के कुछ निश्चित लागत लाभ होते हैं। बेशक, जब विशिष्ट अनुप्रयोग योजना की बात आती है, क्योंकि रोटरी सेंसर के सिग्नल प्रोसेसिंग चिप को अक्सर लागत गणना में शामिल नहीं किया जाता है, तो विशिष्ट लागत तुलना में भी कुछ अंतर होते हैं।

वर्तमान लागत तुलना के अलावा, भविष्य की लागत में कमी की गुंजाइश पर भी ध्यान देना आवश्यक है। वर्तमान में, क्योंकि अधिकांश एड़ी वर्तमान सेंसर चिप्स विदेशी उद्यमों से आते हैं, बाद के चरण में पैमाने के विस्तार और घरेलू चिप उद्यमों की परिपक्वता के साथ लागत को और कम किया जा सकता है। हालाँकि, रोटरी सेंसर का अवरोही स्थान अपेक्षाकृत सीमित है।

इसलिए, भविष्य की लागत आवश्यकताओं का सामना करते समय, एड़ी वर्तमान सेंसर स्पष्ट रूप से अधिक फायदेमंद होते हैं। हाल के वर्षों में, एड़ी वर्तमान सेंसर की बाजार हिस्सेदारी में काफी वृद्धि हुई है, और घरेलू बाजार में, Geely और कई नई ताकतों सहित वाहन कंपनियों ने एड़ी वर्तमान सेंसर योजना को चुना है।

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एडी करंट सेंसर उद्योग को अभी भी बढ़ने की जरूरत है

यद्यपि एड़ी वर्तमान सेंसर अनुप्रयोगों की लोकप्रियता बढ़ रही है, सबसे आम सेंसर अभी भी रोटरी सेंसर हैं, जिनमें बिक्री नेता बीवाईडी और टेस्ला शामिल हैं। इसका कारण यह है कि, एक ओर, ऑटोमोटिव क्षेत्र में एड़ी करंट सेंसर देर से लगाए जाते हैं, और दूसरी ओर, ऐसे कई आपूर्तिकर्ता नहीं हैं जो एड़ी करंट सेंसर प्रदान कर सकें, और एफी और सेंसटा जैसी कुछ कंपनियां उन्हें उद्योग में आपूर्ति कर सकती हैं।

एड़ी वर्तमान सेंसर के लिए, तीन मुख्य चुनौतियाँ हैं:

वास्तव में, एड़ी वर्तमान सेंसर औद्योगिक क्षेत्र में लागू किए गए हैं, लेकिन ऑटोमोटिव क्षेत्र में, पहली चीज जिसे पूरा करने की आवश्यकता है वह वाहन गेज स्तर की आवश्यकताएं हैं, विशेष रूप से कार्यात्मक सुरक्षा की आवश्यकताएं। एक उदाहरण के रूप में एफी ऑटोमोबाइल को लें, एड़ी वर्तमान सेंसर के स्थिर अनुप्रयोग को सुनिश्चित करने के लिए, कार्यात्मक सुरक्षा स्तर की आवश्यकताओं को सुनिश्चित करने के लिए विकास प्रक्रिया सख्ती से ISO26262 प्रक्रिया के अनुसार है।

◎ चिप की चुनौती, चिप को न केवल कार्यात्मक आवश्यकताओं को पूरा करना होगा, बल्कि कार गेज स्तर को भी पूरा करना होगा। एक एड़ी-वर्तमान सेंसर उद्यम के रूप में, चिप की उपलब्धता का मूल्यांकन करने के लिए एक चिप सत्यापन मानक स्थापित करना आवश्यक है, जो घरेलू चिप्स के बाद के अनुप्रयोग के लिए भी महत्वपूर्ण है। संपूर्ण सत्यापन प्रक्रिया स्थापित करने के लिए वैश्विक चिप निर्माताओं के साथ वर्षों के सहयोग के माध्यम से, एफी ऑटोमोटिव ने खुलासा किया कि घरेलू चिप्स की शुरूआत की योजना बनाई गई है, बेशक, इसका आधार मानकों को पूरा करना है।

विश्वसनीयता की चुनौतियाँ, स्थापना की स्थिति के कारण एड़ी करंट सेंसर, काम करने की प्रक्रिया में मोटर में थर्मल शॉक, ठंडा तेल का फटना और अन्य चुनौतियाँ होती हैं, जो विशेष रूप से चिप के लिए अधिक होती हैं। एफी ऑटोमोटिव का समाधान चिप स्थान पर चिपकने वाला उपचार लागू करना है, जबकि चिप की तापमान आवश्यकताओं को बढ़ाना है। पर्यावरण के अनुकूल अनुकूलनशीलता में सुधार और विश्वसनीयता में सुधार करना।

भविष्य में, क्या एड़ी धारा रोटरी सेंसर को पूरी तरह से बदल सकती है या नहीं यह अभी भी अज्ञात है। मोटर की नई जरूरतों से निपटने के लिए रोटरी सेंसर के पास अपना स्वयं का उत्पाद उन्नयन पथ भी है। हालाँकि, एड़ी वर्तमान सेंसर की वृद्धि गति रोटरी सेंसर की तुलना में तेज़ है, और निश्चित रूप से, एड़ी वर्तमान सेंसर का आधार कम है।