EV լուծիչի սենսորների երեք հիմնական ցավի կետերը.

I. Ի՞նչ է լուծիչի սենսորը:

Էլեկտրական մեքենայի շարժիչ շարժիչում կա մի աննկարագրելի, բայց կարևոր բաղադրիչ՝ պտտվող տրանսֆորմատոր, որը սովորաբար հայտնի է որպես 'լուծիչ .' Այն հաճախ նկարագրվում է որպես շարժիչի կառավարման համակարգի 'աչքեր' և 'ականջներ':

Լուծիչը անալոգային անկյունային սենսոր է, որն աշխատում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքով: Նրա կառուցվածքը համեմատաբար պարզ է՝ բաղկացած է ստատորից և ռոտորից։ Ստատորը կրում է գրգռման կծիկ և սինուս/կոսինուսի հայտնաբերման պարույրներ, մինչդեռ ռոտորը կոաքսիալ կերպով տեղադրված է շարժիչի լիսեռի վրա: Երբ շարժիչի կարգավորիչը AC ազդանշան է կիրառում գրգռման կծիկի վրա, ռոտորի պտույտը փոխում է մագնիսական միացումը՝ առաջացնելով լարման ազդանշաններ սինուսի և կոսինուսի կծիկներում, որոնք տարբերվում են անկյան տակ: Այս երկու ազդանշանների ամպլիտուդները չափելով՝ ռոտորի բացարձակ դիրքը և պտտման ուղղությունը կարելի է ճշգրիտ հաշվարկել։

Այսօր մշտական ​​մագնիսների համաժամանակյա շարժիչները լայնորեն օգտագործվում են EV քարշիչ շարժիչներում, և դրանց կառավարումը մեծապես կախված է ռոտորի դիրքի ճշգրիտ արձագանքից: Ըստ էության, լուծիչի կողմից թողարկվող յուրաքանչյուր անկյունային ազդանշան ուղղակիորեն ազդում է շարժիչի ոլորող մոմենտ ստեղծելու, արագության կարգավորման և մեքենայի ընդհանուր վարման անվտանգության և սահունության վրա:

Այնուամենայնիվ, լուծիչի սենսորները գործնական կիրառություններում բախվում են երեք անխուսափելի ցավի կետերի՝ ճշգրտություն, չափաբերում և ծախսեր, որոնք կազմում են բարդ փոխզիջման հարաբերություններ:

II. Ցավի կետ 1. Ճշգրտություն. Միսսը մղոնի չափ լավ է

Լուծիչի ճշգրտությունը ուղղակիորեն որոշում է շարժիչի կառավարման որակը: Եթե ​​անկյունային սխալը չափազանց մեծ է, դա կարող է առաջացնել շարժիչի ցնցում, դանդաղ արագացում, աննորմալ աղմուկ կամ նույնիսկ լուրջ խնդիրներ, ինչպիսիք են անվերահսկելի արագացումը կամ գործարկման ձախողումը: Ցավոք, լուծիչի ճշգրտության ապահովումը հեռու է պարզ լինելուց:

Նախ, սխալի աղբյուրները բազմաթիվ են և բարդ:  Լուծիչի ճշգրտության սխալները բխում են երեք հիմնական մակարդակից՝ նախագծման սխալներ (օրինակ՝ քառակուսի սխալ և ամպլիտուդային սխալ), արտադրական գործընթացի սխալներ (օրինակ՝ զրոյական դիրքի սխալ) և տեղադրման/օգտագործման սխալներ (օրինակ՝ էքսցենտրիկության պատճառով առաջացած զրոյական դիրքի սխալը): Դրանց թվում, տեղադրման էքսցենտրիկությունը տարածված խնդիր է. երբ լուծիչի ռոտորի և ստատորի կենտրոնները չեն համընկնում շարժիչի ռոտորի կենտրոնի հետ, սինուսի/կոսինուսի ազդանշանների գագաթնակետային արժեքները դառնում են անհամապատասխան կիսաշրջանների միջև՝ ուղղակիորեն վտանգելով չափման ճշգրտությունը: Ավելին, շարժիչի ներսում բարձր ջերմաստիճանի միջավայրը հակված է սրելու էքսցենտրիկության խնդիրները:

Երկրորդ, ճշգրտությունը կտրուկ վատանում է բարձր արագությամբ:  Քանի որ EV շարժիչի արագությունները շարունակում են բարձրանալ, լուծիչի սահմանափակումը բարձր պտտվող արագություններում գնալով ավելի ակնհայտ է դառնում: Ներկայումս հիմնական շարժիչի արագությունները տատանվում են 16,000-ից մինչև 21,000 պտույտ/րոպե, իսկ բարձր լարման հարթակների աճը առավելագույն արագությունները դուրս է մղել 30,000 պտ/րոպից: Լուծիչի գրգռման ազդանշանի հաճախականությունը սովորաբար 10 կՀց է: Գերբարձր արագության դեպքում ֆիքսված հիմնական ալիքների ցիկլերի թիվը կտրուկ նվազում է. 20000 պտ/րոպում հասանելի ազդանշանը միայն մեկ քառորդն է, քան 5000 պտ/րոպում: Ապամոնտաժված անկյունային ազդանշանն այնուհետև զգալիորեն շեղվում է իրական անկյունից: Ընթացիկ լուծիչներից շատերը պահանջում են անկյունային ճշգրտություն ±33′-ի սահմաններում (մեխանիկական անկյուն, 4 բևեռ զույգ), մինչդեռ բարձր ճշգրտության արդյունաբերության պահանջարկն արդեն հասել է ±22,5′-ի:

Ավելին, էլեկտրամագնիսական միջամտությունը մեծ ճշգրտության սպանիչ է:  Ինքնին գերարագ շարժիչի մագնիսական դաշտերը, էլեկտրական կառավարման միավորում IGBT-ների միացման գործողությունների հետ միասին, առաջացնում են էլեկտրամագնիսական աղմուկ, որը խանգարում է լուծիչի ազդանշանի փոխանցման ուղուն: Լուծիչի 10 կՀց գրգռման հաճախականությունը պատահում է, որ համընկնում է IGBT միացման հաճախականության հետ, ուստի IGBT անջատիչ աղմուկը կարող է հեշտությամբ ազդել սկզբնական կրիչի ալիքի վրա՝ առաջացնելով դեմոդուլացված ազդանշանի աղավաղում և ավելի վատթարացնելով անկյունային ճշգրտությունը:

III. Ցավի կետ 2. Կալիբրացիա. յուրաքանչյուր շարժիչ եզակի է

Եթե ​​ճշգրտությունը լուծիչի բնածին 'սահմանադրությունը' է, ապա չափաբերումը 'լավ կարգավորում' է ծնվելուց հետո: Յուրաքանչյուր լուծիչ պետք է տրամաչափվի արտադրությունից հետո. հակառակ դեպքում, նույնիսկ լավագույն ճշգրտությունն անօգուտ է:

Ինչու է չափաբերումը պարտադիր:  Լուծիչը չափում է մեխանիկական անկյունը, սակայն շարժիչի դաշտային կառավարումը պահանջում է էլեկտրական անկյուն: Լուծիչի 0° մեխանիկական անկյունը հավասար չէ շարժիչի մագնիսական բևեռի 0° էլեկտրական անկյունին. մշակման և հավաքման անխուսափելի հանդուրժողականության պատճառով հարաբերական դիրքը տարբերվում է շարժիչից շարժիչ: Առանց չափաբերման, կարգավորիչը հաշվարկում է սխալ անկյունը: Կալիբրացիայի հիմնական խնդիրը պարզ է. որոշել լուծիչի զրոյական դիրքի և շարժիչի ռոտորի մագնիսական բևեռի զրոյական դիրքի ֆիքսված շեղումը, գրել այն կարգավորիչի մեջ և հասնել ճշգրիտ զրոյական հավասարեցման:

Կալիբրացիան ինքնին մարտահրավեր է:  Ավանդական տրամաչափումը հիմնված է ձեռքով աշխատանքի վրա՝ օգտագործելով օսցիլոսկոպ՝ լուծիչը ձեռքով զրոյացնելու համար, որը ժամանակատար է և հաճախ անբավարար ճշգրիտ: Քանի որ արտադրության ծավալները մեծանում են, ավտոմատացված ներգծային տրամաչափումը դարձել է նորմ. շարժիչը ամրագրված է փորձարկման նստարանին, և ընդունող համակարգիչը ուղարկում է տրամաչափման հրամաններ՝ զրոյական որոնումը ավտոմատ կերպով կատարելու համար: Այնուամենայնիվ, ավտոմատացված տրամաչափումը նույնպես բախվում է դժվարությունների՝ տրամաչափման երկար ժամանակ և անհամապատասխան ճշգրտություն: Որոշ արտոնագրային գրականություն բացահայտորեն մատնանշում է, որ առկա լուծիչի զրոյական օֆսեթ տրամաչափման մեթոդները տառապում են «երկար տևողությունից և թույլ ճշգրտությունից»: Կալիբրացիայի արդյունավետության բարելավումը, միաժամանակ ճշգրտության ապահովումը գործնական երկընտրանք է արտադրական գծում:

Կալիբրացիայի ճշգրտությունը նույնպես սահմանափակվում է չափման սարքավորումներով:  Անկյունների չափման ստատիկ և դինամիկ չափորոշիչները պահանջում են բարձր ճշգրտության հղման սարքեր, ինչպիսիք են պտտվող սեղանները, շրջանաձև ցանցերը և ֆոտոէլեկտրական ավտոկոլիմատորները: Այս գործիքները թանկ են՝ ավելի մեծացնելով չափաբերման մեջ ներդրումները: Վերջին տարիներին ի հայտ են եկել ինտեգրված լուծիչ անալիզատորներ, որոնք համատեղում են մի քանի ավանդական գործիքների գործառույթները՝ նվազեցնելով սարքավորումների ծախսերը 70%-ով: Այնուամենայնիվ, չափաբերումը մնում է զգալի ժամանակի և փողի ծախս լուծիչների հավելվածներում:

IV. Ցավի կետ 3. արժեքը. Խաղը 400 Յուանից մինչև 100 Յուան

Երեք ցավոտ կետերի մեջ արժեքը մեկն է, որն ունի ամենաանմիջական 'բիզնես իրականությունը':

Լուծիչի ծախսերի կառուցվածքը հատուկ է:  Նյութական ծախսերը գերակշռում են սիլիկոնային պողպատե թիթեղներով: Սարքը բարդ է նախագծման մեջ և դժվար է արտադրել, որը ներառում է աշխատատար գործընթացներ, ինչպիսիք են ոլորումը և զոդումը, ինչը դժվարացնում է ծախսերի կրճատումը պարզ միջոցներով: Բացի այդ, լուծիչը պահանջում է հատուկ ապակոդավորիչ չիպ (RDC, լուծիչից թվային փոխարկիչ) ազդանշանների մշակման համար, ինչը զգալի ծախսեր է ավելացնում: Ավտոմոբիլային կարգի լուծիչ ապակոդավորիչ չիպերի համաշխարհային տարեկան արտադրությունը հասնում է տասնյակ միլիոնավոր միավորների, որոնց վաճառքի միջին գինը կազմում է մոտ 3,6 ԱՄՆ դոլար մեկ չիպի համար:

Նախկինում այս շուկայում երկար ժամանակ գերիշխում էին օտարերկրյա ընկերությունները:  Մինչ ներքին փոխարինումը սկսելը, ներկրված լուծիչի սենսորներն արժեն ավելի քան 400 յուան ​​մեկ միավորի համար՝ բարձրացնելով մեքենաների ծախսերը և խոցելի դարձնելով մատակարարման շղթաները: Վերջին տարիներին չինական ընկերությունները, ինչպիսին է Huaxuan Sensing-ը, հասել են հիմնական տեխնոլոգիական առաջընթացների՝ նվազեցնելով սենսորների գները ավելի քան 400 յուանից մինչև մոտ 100 յուան՝ նախկին գնի ընդամենը մեկ քառորդը: Ներքին լուծումներն արդեն մտել են խոշոր ավտոարտադրողների մատակարարման շղթաներ, ներառյալ SAIC, BYD, Li Auto և XPeng:

Ծախսերի նվազեցումը շարունակվում է.  Վերջին տասնամյակի ընթացքում լուծիչների վաճառքի գները տարեկան միջին հաշվով նվազել են մոտ 10%-ով: Ծախսերի կրճատումը գալիս է երկու հիմնական ուղղություններից. առաջինը՝ արտադրության մեջ արդյունաբերական ավտոմատացման ներդրում, տարեկան արդյունավետության բարձրացում 20%-ով և արտադրական ծախսերի իջեցում; երկրորդը՝ բարձրորակ սիլիկոնային պողպատից նյութերի տեղափոխում ճապոնական Nippon Steel-ից դեպի հայրենական արտադրության Baosteel և Shougang պողպատներ՝ օգտագործելով ավելի ցածր կարգի փոխարինիչներ, որոնք նվազեցնում են նյութի ծախսերը տարեկան 8%-10%-ով: Բացի այդ, ի հայտ են գալիս ծրագրային ապահովման վրա հիմնված ապակոդավորման լուծումներ՝ օգտագործելով ներկառուցված միկրոկոնտրոլերի մոդուլներ և ծրագրային ալգորիթմներ՝ առանց հատուկ ապակոդավորիչ չիպերի ազդանշանների վերծանման համար՝ կտրուկ նվազեցնելով ապարատային ծախսերը: Որոշ սխեմաներ նվազեցրել են BOM-ի ծախսերը ավելի քան 15 ԱՄՆ դոլարից մինչև մոտ 1,5 ԱՄՆ դոլար:

V. Դժվար առևտուրը երեքի միջև

Ճշգրտությունը, չափաբերումը և արժեքը անկախ չեն. նրանք փոխազդում և կաշկանդում են միմյանց. մեկի բարելավումը հաճախ գալիս է մյուսի հաշվին:

հետապնդումը  Ավելի բարձր ճշգրտության  սովորաբար պահանջում է ավելի ճշգրիտ արտադրական գործընթացներ, ավելի լավ նյութեր և ավելի բարդ կառուցվածքային նախագծեր, որոնք բոլորն էլ վկայում են  ավելի բարձր ծախսերի մասին : Միևնույն ժամանակ, բարձր ճշգրտության լուծիչը պահանջում է տեղադրման ավելի խիստ ճշգրտություն, ինչը մեծացնում է  տրամաչափման դժվարությունն ու արժեքը.

հետապնդելը  Ավելի ցածր ծախսեր  կարող է ստիպել «նվազեցնել» նյութերը (օրինակ՝ բարձրորակ սիլիցիումային պողպատով փոխարինելը) կամ գործընթացների պարզեցում, ինչը անխուսափելիորեն խաթարում է  ճշգրտությունը : Արտադրական գծում  տրամաչափման արդյունավետության բարելավումը  (ծախսը նվազեցնելու համար) կարող է զոհաբերել որոշ չափաբերման ճշգրտություն, մինչդեռ տրամաչափման ճշգրտությունը երաշխավորելը պահանջում է ավելի շատ ժամանակ և սարքավորում՝ կրկին բարձրացնելով  ծախսերը :.

Սա մի տեսակ 'անհնարին եռանկյունի' է ձևավորում. ճշգրտությունը, արդյունավետությունը (չափորոշումը) և ծախսը դժվար է ձեռք բերել միաժամանակ:

Այդ իսկ պատճառով արդյունաբերությունը ուսումնասիրել է տարբեր լուծումներ։ Օրինակ, 'ցածր ճշգրտության երկակի լուծիչի ավելորդ միացում' սխեման օգտագործում է երկու էժան լուծիչներ միասին՝ բարձր ճշգրտության չափման հասնելու համար: Մեկ այլ մոտեցում՝ կրկնակի նմուշառման դիֆերենցիալ դիրքի վերծանումը, բարելավում է դիրքի վերծանման ճշգրտությունը ավելի քան 80%-ով՝ առանց ապարատային արժեքի ավելացման: Բացի այդ, լուծիչի զրոյական անկյան ինքնուսուցման տեխնոլոգիան թույլ է տալիս վերահսկիչին ինքնաբերաբար հայտնաբերել և ուղղել զրոյական շեղումները: Այս բոլոր փորձերը փորձում են կոտրել եռանկյունու կոշտ սահմանափակումները:

VI. Outlook. Եռանկյունին կոտրելու նոր ուղիներ

Երկարաժամկետ հեռանկարում լուծիչի սենսորների 'ճշգրտություն-չափորոշում-արժեք' եռանկյունին աստիճանաբար բացվում է:

առումով  Ճշգրտության մագնիսական դիմադրողական լուծիչների նոր նախագծերը շարունակաբար օպտիմիզացվում են, որոշ ապրանքներ արդեն հաջողությամբ լուծում են բարձր արագությամբ շարժիչներում դիրքի սենսորների ցածր ճշգրտության խնդիրը՝ զգալիորեն բարձրացնելով շարժիչի առավելագույն արագությունը և կառավարման ճշգրտությունը: մեջ  Չափորոշման նեյրոնային ցանցի վրա հիմնված հարմարվողական կանխատեսման փոխհատուցման մեթոդները և ավտոմատացված տրամաչափման համակարգերը գործընթացը տեղափոխում են 'ձեռքի փորձից' դեպի 'տվյալների վրա հիմնված' մոտեցումներ: առումով  Արժեքի կենցաղային փոխարինման ալիքը հեռու է ավարտվելուց. նյութերի տեղայնացումը, գործընթացների ավտոմատացումը և ծրագրային ապահովման վրա հիմնված վերծանումը զուգահեռաբար զարգանում են՝ ծախսերի կրճատման հետագա տեղ թողնելով:

Լուծող սենսորների պատմությունը, ըստ էության, նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների արդյունաբերության ճամփորդության մանրադիտակն է «ֆունկցիոնալից» դեպի «գերազանց» դեպի «մատչելի»: Ճշգրտության, չափաբերման և արժեքի փոխզիջումը կատարյալ պատասխան չունի. միայն ավելի մոտավոր մոտարկումներ՝ անխնա ինժեներական օպտիմալացման միջոցով: Եվ հենց դա է տեխնոլոգիական առաջընթացի իսկական հմայքը։