Czujnik położenia silnika to urządzenie, które wykrywa położenie wirnika (część obrotowa) w silniku względem stojana (część stała). Przekształca pozycję mechaniczną w sygnał elektryczny do użycia przez sterownik silnika, aby zdecydować, kiedy zmienić kierunek prądu i wytrzymałości silnika, kontrolując w ten sposób prędkość obrotową i moment obrotowy silnika.
W nowych pojazdach energetycznych precyzyjna kontrola silnika jest bezpośrednio związana z bezpieczeństwem i stabilnością pojazdu oraz dokładną pracą pozycji Rozdzielcz czujników może zapewnić prawidłową odpowiedź silnika w krytycznych momentach, takich jak hamowanie awaryjne, przyspieszenie lub sterowanie. Jest to szczególnie ważne w przypadku silników synchronicznych magnesu stałego (PMSM), które nie mają fizycznych komutatorów kontaktowych i dlatego polegają na informacjach o pozycji dostarczonych przez czujnik, aby zdecydować, kiedy zmienić kierunek prądu i zapewnić sprawne działanie silnika.
Obecnie istnieją dwa rodzaje czujników pozycji silnika powszechnie stosowanych w nowych pojazdach energetycznych, czujnikach prądu wirowego i transformatorach obrotowych (czujniki obrotowe).
01.
Różnica między prądami wirowania i wirowymi wynika z ich podstawowej zasady
Chociaż czujniki prądu wirowego i transformatory obrotowe mogą dobrze spełniać wymagania wykrywania pozycji silnika, ze względu na różne maszyny do wytwarzania sygnałów i metody przetwarzania sygnału, będą różnice w określonych zastosowaniach produktów zgodnie z różnymi wymaganiami.
Wybór rodzaju czujnika pozycji silnika musi również wziąć pod uwagę inne czynniki, takie jak koszt, wymagania dotyczące dokładności, zdolność adaptacji środowiska, niezawodność i złożoność integracji systemu, które są ściśle związane z podstawowym mechanizmem generowania sygnału i mechanizmu przetwarzania.
Przykładaj najczęściej stosowany czujnik obrotowy, jego zasada pracy opiera się na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Zasada wytwarzania sygnału jest to, że sterownik silnika zapewnia sygnał wzbudzenia przemiennego stałego częstotliwości do cewki wzbudzenia (cewka A), a ten sygnał wzbudzenia generuje naprzemienne pole magnetyczne wewnątrz czujnika obrotowego. Gdy wirnik obraca się, pole magnetyczne generowane przez cewkę wzbudzenia jest wycinane, co powoduje indukcję napięcia prądu przemiennego w cewce sinusoidalnej B i cewce cosinkiej C. poprzez pomiar różnicy faz i amplitudy tych dwóch sygnałów, położenie bezwzględnego i obrotu wirnika silnika można obliczyć.
◎ W przetwarzaniu sygnału kontroler silnika odbiera i analizuje sygnały sinusoidalne i cosinusowe czujnika obrotowego oraz oblicza dokładne informacje o kącie za pomocą algorytmu oprogramowania (zwykle algorytm analizy enkodera obrotowego). Aby osiągnąć lepsze przetwarzanie sygnału, zwykle konieczne jest zastosowanie specjalnego układu dekodowania, który jest zainstalowany w kontrolerze silnika, i oczywiście można go również osiągnąć przez dekodowanie oprogramowania.
Dlatego w specyficznym kształcie czujnika obrotu zwykle składa się on z ekscytującej cewki (cewka pierwotna, cewka A), dwóch cewek wyjściowych (cewka Sine B i cewka cosinusowa C) i nieregularnie ukształtowany wirnik metalowy. Rotor jest współosiowy z wirnikiem silnika i obraca się wraz z obrotem silnika.
Czujnik prądu wirowego wykorzystuje zasadę indukcji elektromagnetycznej do transmisji i odbierania indukowanego sygnału prądu przemiennego z odpowiadającą cewką na końcu transmisji i końca odbierania, aby obliczyć pozycję koła docelowego. Koło docelowe jest przymocowane do obrotowego wału i obraca się razem z wirnikiem. Względną pozycję wirnika i stojana silnika można zmierzyć, wykrywając położenie koła docelowego.
◎ Pod względem przetwarzania sygnału, gdy czujnik prądu wirowego jest włączony, cewka przesyłająca czujnik generuje ekscytujące pole magnetyczne, a płyta docelowa podąża za silnikiem, aby obrócić i przeciąć ekscytujące pole magnetyczne, tak że cewka odbiorcza generuje napięcie cewki, a moduł czujnika demodowany i przetworzony napięcie cewki w celu uzyskania napięcia napięcia w odpowiednim położeniu. W odróżnieniu od czujnika obrotowego układ przetwarzania sygnału czujnika prądu wirowego jest zintegrowany z czujnikiem, a sygnał cyfrowy może być wysyłany bezpośrednio.
Dlatego czujnik prądu wirowego zwykle składa się z wielu docelowych płatów pasujących do liczby pary bieguna silnika. Grupa cewki składa się z cewki transmisyjnej i cewki odbierającej, które są ustalone na stojanie silnika, a czujnik prądu wirowego jest zwykle rozmieszczany bezpośrednio na PCB, a układ przetwarzania sygnału jest zintegrowany.
02.
Różne zasady prowadzą do odmiennego skupienia się
Można zauważyć, że główne różnice między czujnikiem obrotu a czujnikiem prądu wirowego zasadniczo leżą w trybie wzbudzania, mechanizmie generowania sygnału i złożonością przetwarzania sygnału. Zalety czujnika obrotowego dotyczy głównie stabilności sygnału wzbudzenia i tolerancji środowiska pracy, ale wady są takie, że wpływ zmiany schematu motorycznego jest większy, a zgodność platformy jest słaba. Zaletą czujnika wirowego jest jego wysoki stopień elektronizacji, łatwy do zaspokojenia potrzeb platformy i silna zdolność anty-EMC. Wadą jest to, że jest nieco słabszy niż czujnik obrotowy pod względem tolerancji środowiska, a koszt jest wyższy niż czujnik obrotowy w niektórych scenach.
Kompatybilność platformy jest najpierw odzwierciedlona w poziomie prędkości, „Energy oszczędności i nowej technologii energetycznej Mapa Road Mapa 2.0 ” przygotowana przez China Society of Automotive Engineering wskazała, że do 2025 r. Maksymalna prędkość robocza czujnika położenia wynosi 20 000 R/min, a pasma dekodera wynosi> 2,5 kHz. Do 2030 r. Maksymalna prędkość robocza czujnika położenia wynosi 25 000 R/min, a szerokość pasma dekodera wynosi> 3,0 kHz. Można zauważyć, że istnieją pewne wyzwania w czujniku obrotowym z dużą prędkością.
Wynika to z faktu, że częstotliwość wzbudzenia czujnika obrotowego jest ściśle związana ze stanem prędkości rozważanym, gdy jest on zaprojektowany, i zwykle odpowiada obecnemu stanowi prędkości. Wraz ze wzrostem prędkości wymagana jest większa częstotliwość wzbudzenia do dokładnego pomiaru, co wymaga zmiany konstrukcji czujnika obrotowego.
Obecne czujniki wirowe nie mają tego problemu. Effie Automotive powiedziała NE Time, że projekt czujnika prądu wirowego może lepiej dostosować się do trendu rozwojowego tej dużej prędkości. Jego szeroki zakres wsparcia, szybka reakcja i lepsza wydajność w przetwarzaniu sygnału o wysokiej częstotliwości oznaczają, że czujniki prądu wirowego mogą być „w górę kompatybilne ” dla przyszłych aplikacji przy wyższych prędkościach. Dlatego rozwiązanie platformy można lepiej zrealizować w produktach silnikowych o różnych prędkościach. W rzeczywistości jest to jeden z czynników, które obecni klienci motoryczne wybierają bieżące rozwiązania,
Ponadto, ze względu na różnorodność czujników prądu wirowego, takich jak typ wału, koniec wału jest podobny, a wałek można podzielić na typ O i typ C (niektóre nazywane są również pełnym okrągiem i półkolem). Dlatego jest stosunkowo bardziej elastyczny w dostosowywaniu schematów projektowania silników klientów.
03.
Różne zasady prowadzą do różnych wyzwań związanych z redukcją kosztów
Koszt czujników obrotowych pochodzi głównie z materiałów i sprzętu, w tym materiałów magnetycznych (takich jak krzemowe arkusze stali), cewki i tak dalej. Dlatego całkowity koszt jest określany zgodnie z jego wielkością, zwykle większą wielkością, tym wyższy koszt.
Podstawowy koszt czujnika prądu wirowego leży głównie w jego komponentach elektronicznych, układach przetwarzających itp. Koszt części elektronicznych jest względnie stały, więc podstawowy koszt czujnika prądu wirowego nie wzrasta liniowo o rozmiarze.
Dlatego koszt czujników prądu wirowego jest niższy niż w przypadku czujników obrotowych dla zastosowań na dużą skalę. Jednak w małych schematach motorycznych czujniki obrotowe mają pewne zalety kosztów. Oczywiście, jeśli chodzi o konkretny schemat aplikacji, ponieważ układ przetwarzania sygnału czujnika obrotowego często nie jest uwzględniony w obliczeniach kosztów, konkretne porównanie kosztów ma również pewne różnice.
Oprócz bieżącego porównania kosztów konieczne jest również zwrócenie uwagi na przyszłą powierzchnię redukcji kosztów. Obecnie, ponieważ większość prądu wirowych czujników pochodzi z zagranicznych przedsiębiorstw, koszt można dodatkowo obniżyć wraz z rozszerzeniem skali i dojrzałości krajowych przedsiębiorstw chipowych na późniejszym etapie. Jednak zstępująca przestrzeń czujnika obrotowego jest stosunkowo ograniczona.
Dlatego w obliczu przyszłych wymagań kosztów, bieżące czujniki wirowe są oczywiście bardziej korzystne. W ostatnich latach udział w rynku bieżących czujników Eddy znacznie wzrósł, a na rynku krajowym firmy pojazdu, w tym Geely i szereg nowych sił, wybrały program Current Sensor Eddy.
04.
Obecny przemysł czujników wirowy nadal musi się rozwijać
Chociaż rośnie popularność prądu czujników wirowych, najczęstszymi czujnikami są nadal czujniki obrotowe, w tym liderów sprzedaży BYD i TESLA. Powodem tego jest to, że z jednej strony bieżące czujniki wirowe są stosowane późno w polu motoryzacyjnym, a z drugiej strony nie ma wielu dostawców, którzy mogą zapewnić prądu wirowe czujniki, a kilka firm takich jak Effie i Sensata może dostarczyć je w branży.
W przypadku czujników wirowych istnieją trzy główne wyzwania:
W rzeczywistości w dziedzinie przemysłowej zastosowano czujniki wirowe, ale w polu motoryzacyjnym pierwszą rzeczą, którą należy spełnić, są wymagania poziomu miernika pojazdu, zwłaszcza wymagania bezpieczeństwa funkcjonalnego. Weźmy na przykład Effie Automobile, aby zapewnić stabilne zastosowanie czujnika prądu wirowego, proces rozwoju jest ściśle zgodny z procesem ISO26262 w celu zapewnienia wymagań funkcjonalnego poziomu bezpieczeństwa.
Wyzwanie Chip, układ musi nie tylko spełniać wymagania funkcjonalne, ale także spełniać poziom miernika samochodu. Jako przedsiębiorstwo czujnika wirowego, konieczne jest ustalenie standardu weryfikacji układu, aby ocenić dostępność układu, co jest również kluczowe dla późniejszego zastosowania układów krajowych. Przez lata współpracy z globalnymi producentami CHIP w celu ustanowienia pełnego procesu weryfikacji Effie Automotive ujawniła, że wprowadzenie krajowych układów było oczywiście zaplanowane, przesłanką jest spełnienie standardów.
Wyzwania związane z niezawodnością, czujnik prądu wirowego Ze względu na pozycję instalacji, proces pracy jest podatny na wstrząs cieplny w silniku, rozpylanie oleju chłodzącego i inne wyzwania, co jest szczególnie większe dla układu. Rozwiązaniem Effie Automotive jest zastosowanie obróbki kleju do lokalizacji układu, przy jednoczesnym zwiększeniu wymagań temperaturowych samego układu. Poprawić zdolność adaptacyjną do środowiska i poprawić niezawodność.
W przyszłości, czy prąd wirowy może całkowicie zastąpić czujnik obrotowy, jest nadal nieznany. Czujniki obrotowe mają również własną ścieżkę aktualizacji produktu, aby poradzić sobie z nowymi potrzebami silnika. Jednak pęd wzrostu czujników prądu wirowego jest szybszy niż czujniki obrotowe i oczywiście podstawa czujników prądu wirowego jest niska.
