Il sensore di posizione del motore è un dispositivo che rileva la posizione del rotore (parte rotante) nel motore rispetto allo statore (parte fissa). Converte la posizione meccanica in un segnale elettrico per l'uso da parte del controller del motore per decidere quando cambiare la direzione e la resistenza della corrente del motore, controllando così la velocità e la coppia di rotazione del motore.
Nei nuovi veicoli energetici, il controllo preciso del motore è direttamente correlato alla sicurezza di guida e alla stabilità del veicolo e al lavoro accurato della posizione Il risolutore del sensore può garantire la risposta corretta del motore in momenti critici come frenata di emergenza, accelerazione o sterzo. Ciò è particolarmente importante per i motori sincroni permanenti a magnete (PMSM), che non dispongono di commutatori di contatto fisico e quindi si basano sulle informazioni di posizione fornite dal sensore per decidere quando cambiare la direzione della corrente e garantire un funzionamento regolare del motore.
Al momento, ci sono due tipi di sensori di posizione motoria comunemente utilizzati in nuovi veicoli energetici, sensori di corrente parassita e trasformatori rotanti (sensori rotanti).
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La differenza tra girading e correnti parassite deriva dal loro principio di base
Sebbene i sensori di corrente di Eddy e i trasformatori rotanti possano soddisfare i requisiti del rilevamento della posizione del motore, a causa delle diverse macchine di generazione del segnale e metodi di elaborazione del segnale, ci saranno differenze in specifiche applicazioni di prodotto in base a diversi requisiti.
La scelta del tipo di sensore di posizione motoria deve anche considerare altri fattori, quali costi, requisiti di accuratezza, adattabilità ambientale, affidabilità e complessità di integrazione del sistema, che sono strettamente correlati alla generazione di segnali di base e al meccanismo di elaborazione.
Prendi il sensore rotante più comunemente usato come esempio, il suo principio di lavoro si basa sul principio dell'induzione elettromagnetica. Il principio della generazione del segnale è che il controller del motore fornisce un segnale di eccitazione CA di frequenza costante alla bobina di eccitazione (bobina A) e questo segnale di eccitazione genera un campo magnetico alternato all'interno del sensore rotante. Man mano che il rotore ruota, viene tagliato il campo magnetico generato dalla bobina di eccitazione, con conseguente induzione della tensione CA nella bobina sinusoidale B e la bobina del coseno C. Misurando la differenza di fase e l'ampiezza di questi due segnali, la posizione assoluta e la direzione di rotazione del rotazione del motore possono essere calcolate.
◎ Nell'elaborazione del segnale, il controller del motore riceve e analizza i segnali seno e coseno del sensore rotante e calcola le informazioni precise dell'angolo attraverso un algoritmo software (di solito l'algoritmo di analisi dell'encoder rotante). Al fine di ottenere una migliore elaborazione del segnale, di solito è necessario applicare un chip di decodifica speciale, che è installato nel controller del motore e, naturalmente, può anche essere ottenuto dalla decodifica del software.
Pertanto, nella forma specifica del sensore di rotazione, di solito è composto da una bobina entusiasmante (bobina primaria, bobina A), due bobine di uscita (bobina seno B e bobina del coseno C) e un rotore di metallo a forma irregolare. Il rotore è coassiale con il rotore del motore e ruota con la rotazione del motore.
Il sensore di corrente elegante utilizza il principio di induzione elettromagnetica per trasmettere e ricevere il segnale AC indotto con la bobina corrispondente all'estremità trasmessa e all'estremità ricevente, in modo da calcolare la posizione della ruota target. La ruota target è fissata sull'albero rotante e ruota insieme al rotore. La posizione relativa del rotore del motore e dello statore può essere misurata rilevando la posizione della ruota target.
◎ In termini di elaborazione del segnale, quando il sensore di corrente parassita è acceso, la bobina che trasmette il sensore genera un eccitante campo magnetico e la piastra target segue il motore per ruotare e tagliare l'eccitante campo magnetico, in modo che la bobina di ricezione generi la tensione della bobina e il modulo del sensore demodulato ed elaborato la tensione della bobina demodulata ed elaborata Diversamente dal sensore rotante, il chip di elaborazione del segnale del sensore di corrente parassita è integrato con il sensore e il segnale digitale può essere uscito direttamente.
Pertanto, il sensore di corrente vorticoso di solito è costituito da un numero di lobi target che corrispondono al numero di coppie di palo del motore. Il gruppo della bobina è costituito da una bobina di trasmissione e una bobina di ricezione, che sono fissate sullo statore del motore, e il sensore di corrente elevatore è generalmente disposto direttamente nel PCB e il chip di elaborazione del segnale è integrato.
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Principi diversi portano a diverse focus tecniche
Si può vedere che le principali differenze tra il sensore di rotazione e il sensore di corrente parassita in linea di principio si trovano nella modalità di eccitazione, il meccanismo di generazione del segnale e la complessità dell'elaborazione del segnale. I vantaggi del sensore rotante sono principalmente nella stabilità del segnale di eccitazione e nella tolleranza dell'ambiente di lavoro, ma gli svantaggi sono che l'influenza del cambiamento dello schema motorio è maggiore e la compatibilità della piattaforma è scarsa. Il vantaggio del sensore di corrente elevatore è il suo alto grado di elettronizzazione, facile soddisfare le esigenze della piattaforma e una forte capacità anti-EMC. Lo svantaggio è che è leggermente più debole del sensore rotante in termini di tolleranza ambientale e il costo è superiore al sensore rotante in alcune scene.
La compatibilità della piattaforma si riflette per la prima volta nel livello di velocità, la roadmap 2.0 'di risparmio energetico e nuovo energia di energia preparata dalla China Society of Automotive Engineering ha sottolineato che entro il 2025, la velocità di lavoro massima del sensore di posizione è di 20.000R/min e la larghezza di banda del decoder è> 2,5khz. Entro il 2030, la velocità di lavoro massima del sensore di posizione è di 25.000R/min e la larghezza di banda del decodificatore è> 3,0 kHz. Si può vedere che ci sono alcune sfide nel sensore rotante ad alta velocità.
Questo perché la frequenza di eccitazione del sensore rotante è strettamente correlata allo stato di velocità considerato quando è progettato e di solito corrisponde allo stato di velocità attuale. All'aumentare della velocità, è necessaria una frequenza di eccitazione più elevata per una misurazione accurata, che richiede una variazione nella progettazione del sensore rotante.
I sensori di corrente elegante non hanno questo problema. Effie Automotive ha dichiarato a NE Time che la progettazione del sensore di corrente parassita può adattarsi meglio alla tendenza di sviluppo di questa alta velocità. La sua vasta gamma di supporto, risposta rapida e migliori prestazioni nell'elaborazione del segnale ad alta frequenza significano che i sensori di corrente elevatore possono essere 'compatibili verso l'alto ' per applicazioni future a velocità più elevate. Pertanto, la soluzione della piattaforma può essere meglio realizzata nei prodotti motori con velocità diverse. In effetti, questo è uno dei fattori che gli attuali clienti motori scelgono Eddy Current Solutions,
Inoltre, a causa della varietà di sensori di corrente parassita, come il tipo di albero, l'estremità dell'albero è simile e l'albero può essere diviso in tipo O e di tipo C (alcuni sono anche chiamati cerchio completo e semicerchio). Pertanto, è relativamente più flessibile nell'adattare gli schemi di progettazione del motore del cliente.
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Principi diversi portano a diverse sfide di riduzione dei costi
Il costo dei sensori rotanti proviene principalmente da materiali e hardware, compresi i materiali magnetici (come fogli di acciaio al silicio), bobine e così via. Pertanto, il costo complessivo viene determinato in base alle sue dimensioni, di solito maggiore è il costo.
Il costo fondamentale del sensore di corrente parassita si trova principalmente nei suoi componenti elettronici, chip di elaborazione, ecc., Il costo delle parti elettroniche è relativamente fisso, quindi il costo principale del sensore di corrente parassita non aumenta linearmente con la dimensione.
Pertanto, il costo dei sensori di corrente parassita è inferiore a quello dei sensori rotanti per applicazioni su larga scala. Tuttavia, negli schemi motori di piccole dimensioni, i sensori rotanti hanno alcuni vantaggi in termini di costi. Naturalmente, quando si tratta dello schema di applicazione specifico, poiché il chip di elaborazione del segnale del sensore rotante non è spesso incluso nel calcolo dei costi, il confronto specifico dei costi ha anche alcune differenze.
Oltre all'attuale confronto dei costi, è anche necessario prestare attenzione allo spazio di riduzione dei costi futuri. Allo stato attuale, poiché la maggior parte dei chip del sensore di corrente vorticoso proviene da imprese straniere, il costo può essere ulteriormente ridotto con l'espansione della scala e la maturità delle imprese di chip domestiche nella fase successiva. Tuttavia, lo spazio discendente del sensore rotante è relativamente limitato.
Pertanto, quando affrontano i requisiti di costo futuri, i sensori attuali elementi sono ovviamente più vantaggiosi. Negli ultimi anni, la quota di mercato degli attuali sensori di Eddy è aumentata in modo significativo e, nel mercato interno, le società di veicoli, tra cui Geely e una serie di nuove forze, hanno scelto lo schema di sensore attuale Eddy.
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L'industria del sensore attuale di Eddy deve ancora crescere
Sebbene la popolarità delle applicazioni del sensore di corrente vorticosa sia in aumento, i sensori più comuni sono ancora sensori rotanti, compresi i leader delle vendite BYD e Tesla. La ragione di ciò è che, da un lato, i sensori di corrente vorticosi vengono applicati in ritardo nel campo automobilistico e, dall'altro, non ci sono molti fornitori che possono fornire sensori di corrente di Eddy e alcune aziende come Effie e Sensata possono fornirli nel settore.
Per i sensori di corrente elegante, ci sono tre sfide principali:
In effetti, i sensori di corrente di Eddy sono stati applicati nel campo industriale, ma nel campo automobilistico, la prima cosa che deve essere soddisfatta sono i requisiti del livello di indicatore del veicolo, in particolare i requisiti di sicurezza funzionale. Prendi Effie Automobile come esempio, al fine di garantire l'applicazione stabile del sensore di corrente di Eddy, il processo di sviluppo è rigorosamente conforme al processo ISO26262 per garantire i requisiti del livello di sicurezza funzionale.
◎ La sfida del chip, il chip non deve solo soddisfare i requisiti funzionali, ma anche soddisfare il livello di indicatore dell'auto. Come impresa di sensore a corrente elevata, è necessario stabilire uno standard di verifica del chip per valutare la disponibilità del chip, che è anche cruciale per la successiva applicazione di chip domestici. Attraverso anni di cooperazione con i produttori di chip globali per stabilire un processo di verifica completa, Effie Automotive ha rivelato che l'introduzione di chip domestici è stata prevista, ovviamente, la premessa è soddisfare gli standard.
Sfide di affidabilità, sensore di corrente vorticoso A causa della posizione di installazione, il processo di lavoro è soggetto a shock termico nel motore, raffreddamento dell'olio e altre sfide, che è particolarmente maggiore per il chip. La soluzione di Effie Automotive è quella di applicare il trattamento adesivo alla posizione del chip, aumentando al contempo i requisiti di temperatura del chip stesso. Per migliorare l'adattabilità all'ambiente e migliorare l'affidabilità.
In futuro, se la corrente parassita può sostituire completamente il sensore rotante è ancora sconosciuto. I sensori rotanti hanno anche il proprio percorso di aggiornamento del prodotto per far fronte alle nuove esigenze del motore. Tuttavia, lo slancio di crescita dei sensori di corrente parassita è più veloce di quello dei sensori rotanti e, naturalmente, la base dei sensori di corrente parassita è bassa.
