De motorpositie -sensor is een apparaat dat de positie van de rotor (roterend onderdeel) in de motor detecteert ten opzichte van de stator (vast onderdeel). Het converteert de mechanische positie in een elektrisch signaal voor gebruik door de motorcontroller om te beslissen wanneer de huidige richting en sterkte van de motor moet veranderen, waardoor de rotatiesnelheid en het koppel van de motor worden geregeld.
In nieuwe energievoertuigen is de precieze controle van de motor direct gerelateerd aan de rijveiligheid en stabiliteit van het voertuig, en het nauwkeurige werk van de positie Sensorresolver kan de juiste reactie van de motor waarborgen op kritieke momenten zoals noodremmen, versnelling of besturing. Dit is met name belangrijk voor permanente magneet synchrone motoren (PMSM), die geen fysieke contactcommutators hebben en daarom afhankelijk zijn van de door de sensor verstrekte positie -informatie om te beslissen wanneer de stroomrichting moet worden gewijzigd en een soepele werking van de motor te garanderen.
Momenteel zijn er twee soorten motorpositiesensoren die vaak worden gebruikt in nieuwe energievoertuigen, wervelstroomsensoren en roterende transformatoren (roterende sensoren).
01.
Het verschil tussen wervelende en wervelstromen komt voort uit hun basisprincipe
Hoewel wervelstroomsensoren en roterende transformatoren goed kunnen voldoen aan de vereisten van motorische positiedetectie, zullen er vanwege hun verschillende signaalgeneratiemachines en signaalverwerkingsmethoden verschillen zijn in specifieke producttoepassingen volgens verschillende vereisten.
De keuze van het type motorische positiesensor moet ook rekening houden met andere factoren, zoals kosten, nauwkeurigheidsvereisten, aanpassingsvermogen van het milieu, betrouwbaarheid en complexiteit van systeemintegratie, die nauw verwant zijn met het basialisatie- en verwerkingsmechanisme.
Neem de meest gebruikte roterende sensor als een voorbeeld, het werkprincipe is gebaseerd op het principe van elektromagnetische inductie. Het principe van signaalgeneratie is dat de motorcontroller een constant frequentie AC -excitatiesignaal biedt voor de excitatiespoel (spoel A), en dit excitatiesignaal genereert een afwisselend magnetisch veld in de roterende sensor. Terwijl de rotor roteert, wordt het magnetische veld gegenereerd door de excitatiespoel gesneden, wat resulteert in de inductie van AC -spanning in de sinusvormige spoel B en de cosinusspoel C. Door het faseverschil en de amplitude van deze twee signalen te meten, kan de absolute positie en rotatierichting van de motorrotor nauwkeurig worden berekend.
◎ Bij signaalverwerking ontvangt en analyseert de motorcontroller de sinus- en cosinussignalen van de roterende sensor en berekent de precieze hoekinformatie via een software -algoritme (meestal het Rotary Encoder Analysis Algoritm). Om een betere signaalverwerking te bereiken, is het meestal noodzakelijk om een speciale decoderende chip toe te passen, die is geïnstalleerd in de motorcontroller, en natuurlijk kan deze ook worden bereikt door software -decodering.
Daarom bestaat het in de specifieke vorm van de rotatiesensor meestal uit een spannende spoel (primaire spoel, spoel A), twee uitgangsspoelen (sinusspoel B en cosinusspoel C) en een onregelmatig gevormde metalen rotor. De rotor is coaxiaal met de rotor van de motor en roteert met de rotatie van de motor.
De wervelstroomsensor gebruikt het elektromagnetische inductieprincipe om het geïnduceerde AC -signaal te verzenden en te ontvangen met de overeenkomstige spoel aan het uiteinde en de ontvangende uiteinde, om de positie van het doelwiel te berekenen. Het doelwiel is bevestigd op de roterende as en roteert samen met de rotor. De relatieve positie van de motorrotor en stator kan worden gemeten door de positie van het doelwiel te detecteren.
◎ In termen van signaalverwerking, wanneer de wervelstroomsensor wordt aangedreven, genereert de sensor die spiraal verzenden een opwindend magnetisch veld en volgt de doelplaat de motor om te roteren en het opwindende magnetische veld te snijden, zodat de ontvangende spoel de spoelspanning genereert, en de sensormodule gedemoduleerde en bewerkte coil -spanningssignaal van de overeenkomstige positie. Anders dan de roterende sensor, is de signaalverwerkingschip van de wervelstroomsensor geïntegreerd met de sensor en kan het digitale signaal direct worden uitgevoerd.
Daarom bestaat de wervelstroomsensor meestal uit een aantal doellobben die overeenkomen met het aantal poolparen van de motor. De spoelgroep bestaat uit een transmissiespoel en een ontvangende spoel, die op de motorstator zijn bevestigd, en de wervelstroomsensor is meestal direct in de PCB gerangschikt en de signaalverwerking chip is geïntegreerd.
02.
Verschillende principes leiden tot verschillende technische focus
Het is te zien dat de belangrijkste verschillen tussen de rotatiesensor en de wervelstroomsensor in principe in de excitatiemodus, het signaalgeneratiemechanisme en de complexiteit van signaalverwerking liggen. De voordelen van de roterende sensor zijn voornamelijk in de stabiliteit van het excitatiesignaal en de tolerantie van de werkomgeving, maar de nadelen zijn dat de invloed van de verandering van het motorschema groter is en de platformcompatibiliteit slecht is. Het voordeel van Eddy Current Sensor is de hoge mate van elektronisatie, gemakkelijk om aan de behoeften van het platform te voldoen en een sterke anti-EMC-vaardigheden. Het nadeel is dat het iets zwakker is dan de roterende sensor in termen van omgevingstolerantie, en de kosten zijn hoger dan de roterende sensor in sommige scènes.
Platformcompatibiliteit wordt eerst weerspiegeld in het snelheidsniveau, de 'energiebesparing en nieuwe energievoertuigtechnologie Roadmap 2.0 ' bereid door de China Society of Automotive Engineering wees erop dat tegen 2025 de maximale werksnelheid van de positiesensor 20.000R/min is, en de decoderbandbreedte is> 2,5 kHz. Tegen 2030 is de maximale werksnelheid van de positie -sensor 25.000R/min en is de bandbreedte van de decoder> 3,0 kHz. Het is te zien dat er met hoge snelheid bepaalde uitdagingen in de roterende sensor zijn.
Dit komt omdat de excitatiefrequentie van de roterende sensor nauw verwant is aan de snelheidstoestand die wordt beschouwd wanneer deze wordt ontworpen en meestal overeenkomt met de huidige snelheidstoestand. Naarmate de snelheid toeneemt, is een hogere excitatiefrequentie vereist voor een nauwkeurige meting, wat een verandering in het ontwerp van de roterende sensor vereist.
Eddy -huidige sensoren hebben dit probleem niet. Effie Automotive vertelde NE Time dat het ontwerp van de wervelstroomsensor zich beter kan aanpassen aan de ontwikkelingstrend van deze hoge snelheid. Het brede scala aan ondersteuning, snelle respons en betere prestaties bij hoogfrequente signaalverwerking betekent dat wervelstroomsensoren 'opwaarts compatibel ' kunnen zijn voor toekomstige toepassingen bij hogere snelheden. Daarom kan de platformoplossing beter worden gerealiseerd in de motorproducten met verschillende snelheden. Dit is zelfs een van de factoren die huidige motorische klanten kiezen voor Eddy Current Solutions,
Vanwege de verscheidenheid aan wervelstroomsensoren, zoals het astype, is bovendien het asuiteinde vergelijkbaar en kan de as worden verdeeld in O-type en C-type (sommige worden ook de volledige cirkel en semi-cirkel genoemd). Daarom is het relatief flexibeler bij het aanpassen van de ontwerpschema's van de klantmotor.
03.
Verschillende principes leiden tot verschillende uitdagingen voor kostenreductie
De kosten van roterende sensoren komen voornamelijk uit materialen en hardware, waaronder magnetische materialen (zoals siliciumstaalbladen), spoelen, enzovoort. Daarom worden de totale kosten bepaald op basis van de grootte, meestal hoe groter de grootte, hoe hoger de kosten.
De kernkosten van wervelstroomsensor liggen voornamelijk in zijn elektronische componenten, het verwerken van chips, enz., De kosten van elektronische onderdelen zijn relatief vast, dus de kernkosten van wervelstroomsensor stijgen niet lineair met de grootte.
Daarom zijn de kosten van wervelstroomsensoren lager dan die van roterende sensoren voor grootschalige toepassingen. In kleine motorschema's hebben roterende sensoren echter bepaalde kostenvoordelen. Natuurlijk, als het gaat om het specifieke applicatieschema, omdat de signaalverwerkingschip van de roterende sensor vaak niet is opgenomen in de kostenberekening, heeft de specifieke kostenvergelijking ook enkele verschillen.
Naast de huidige kostenvergelijking is het ook noodzakelijk om aandacht te besteden aan de toekomstige kostenreductieruimte. Op dit moment, omdat de meeste Eddy Current Sensor -chips afkomstig zijn van buitenlandse ondernemingen, kunnen de kosten verder worden verlaagd met de uitbreiding van de schaal en de looptijd van binnenlandse chip -ondernemingen in de latere fase. De dalende ruimte van roterende sensor is echter relatief beperkt.
Daarom zijn Eddy -huidige sensoren duidelijk voordeliger bij toekomstige kostenvereisten. In de afgelopen jaren is het marktaandeel van Eddy Current Sensors aanzienlijk gestegen, en op de binnenlandse markt hebben voertuigbedrijven, waaronder Geely en een aantal nieuwe strijdkrachten, het Eddy Current Sensor -schema gekozen.
04.
De Eddy Current Sensor -industrie moet nog steeds groeien
Hoewel de populariteit van Eddy Current Sensor -toepassingen toeneemt, zijn de meest voorkomende sensoren nog steeds roterende sensoren, waaronder verkoopleiders BYD en Tesla. De reden hiervoor is dat enerzijds wervelstroomsensoren laat in het automobielveld worden toegepast, en aan de andere kant zijn er niet veel leveranciers die wervelstroomsensoren kunnen bieden, en een paar bedrijven zoals Effie en Sensata kunnen ze in de industrie leveren.
Voor Eddy Current Sensors zijn er drie belangrijke uitdagingen:
In feite zijn wervelstroomsensoren toegepast in het industriële veld, maar op het gebied van automotive is het eerste dat moet worden voldaan de vereisten van het voertuigmetaalniveau, met name de vereisten van functionele veiligheid. Neem de automobiel Effie als voorbeeld, om de stabiele toepassing van de wervelstroomsensor te waarborgen, is het ontwikkelingsproces strikt in overeenstemming met het ISO26262 -proces om de vereisten van functioneel veiligheidsniveau te waarborgen.
◎ De uitdaging van de chip, de chip moet niet alleen voldoen aan de functionele vereisten, maar ook voldoen aan het niveau van het autometer. Als een werveltichte sensoronderneming is het noodzakelijk om een chipverificatienorm op te zetten om de beschikbaarheid van de chip te evalueren, wat ook cruciaal is voor de daaropvolgende toepassing van binnenlandse chips. Door jaren van samenwerking met wereldwijde chipfabrikanten om een volledig verificatieproces op te zetten, onthulde Effie Automotive dat de introductie van binnenlandse chips is gepland, natuurlijk is het uitgangspunt om aan de normen te voldoen.
Betrouwbaarheidsproblemen, wervelstroomsensor Vanwege de installatiepositie, is het werkproces gevoelig voor thermische schok in de motor, koeloliesputteren en andere uitdagingen, wat vooral groter is voor de chip. De oplossing van Effie Automotive is het toepassen van lijmbehandeling op de chiplocatie, terwijl de temperatuurvereisten van de chip zelf worden verhoogd. Om het aanpassingsvermogen aan het milieu te verbeteren en de betrouwbaarheid te verbeteren.
In de toekomst is of de wervelstroom de roterende sensor volledig kan vervangen, nog steeds onbekend. Rotary -sensoren hebben ook hun eigen productupgradepad om het hoofd te bieden aan de nieuwe behoeften van de motor. Het groeimomentum van wervelstroomsensoren is echter sneller dan dat van roterende sensoren, en natuurlijk is de basis van wervelstroomsensoren laag.
