O sensor de posição do motor é um dispositivo que detecta a posição do rotor (parte rotativa) no motor em relação ao estator (peça fixa). Ele converte a posição mecânica em um sinal elétrico para uso pelo controlador do motor para decidir quando alternar a direção e a força da corrente do motor, controlando assim a velocidade e o torque de rotação do motor.
Em novos veículos energéticos, o controle preciso do motor está diretamente relacionado à segurança e estabilidade do veículo, e o trabalho preciso da posição O resolvedor do sensor pode garantir a resposta correta do motor em momentos críticos, como frenagem de emergência, aceleração ou direção. Isso é particularmente importante para os motores síncronos de ímã permanente (PMSM), que não possuem comutadores de contato físico e, portanto, contam com as informações de posição fornecidas pelo sensor para decidir quando alternar a direção da corrente e garantir a operação suave do motor.
Atualmente, existem dois tipos de sensores de posição do motor comumente usados em novos veículos de energia, sensores de corrente de Foucault e transformadores rotativos (sensores rotativos).
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A diferença entre o giro e as correntes de redemoinho decorre de seu princípio básico
Embora os sensores de corrente de Foucault e os Transformadores rotativos possam atender aos requisitos da detecção de posição do motor, devido às diferentes máquinas de geração de sinais e métodos de processamento de sinais, haverá diferenças nas aplicações específicas do produto de acordo com diferentes requisitos.
A escolha do tipo de sensor de posição do motor também precisa considerar outros fatores, como custo, requisitos de precisão, adaptabilidade ambiental, confiabilidade e complexidade da integração do sistema, que estão intimamente relacionados à geração básica de sinais e ao mecanismo de processamento.
Tomemos o sensor rotativo mais usado como exemplo, seu princípio de trabalho é baseado no princípio da indução eletromagnética. O princípio da geração de sinal é que o controlador do motor fornece um sinal de excitação CA de frequência constante para a bobina de excitação (bobina A), e esse sinal de excitação gera um campo magnético alternado dentro do sensor rotativo. À medida que o rotor gira, o campo magnético gerado pela bobina de excitação é cortado, resultando na indução de tensão CA na bobina sinusoidal B e na bobina de cosseno C. medindo a diferença de fase e a amplitude desses dois sinais, a posição absoluta e a direção de rotação do rotor do motor podem ser calculadas com precisão.
◎ No processamento de sinal, o controlador do motor recebe e analisa os sinais senoidal e cosseno do sensor rotativo e calcula as informações precisas do ângulo através de um algoritmo de software (geralmente o algoritmo de análise do codificador rotativo). Para obter um melhor processamento de sinal, geralmente é necessário aplicar um chip de decodificação especial, instalado no controlador do motor e, é claro, também pode ser alcançado pela decodificação do software.
Portanto, na forma específica do sensor de rotação, geralmente é composto por uma bobina emocionante (bobina primária, bobina A), duas bobinas de saída (bobina seno B e bobina cosseno C) e um rotor de metal de formato irregular. O rotor é coaxial com o rotor do motor e gira com a rotação do motor.
O sensor de corrente de Foucault usa o Princípio de Indução Eletromagnética para transmitir e receber o sinal CA induzido com a bobina correspondente na extremidade transmissora e na extremidade receptora, de modo a calcular a posição da roda alvo. A roda de destino é fixada no eixo rotativa e gira junto com o rotor. A posição relativa do rotor e do estator do motor pode ser medida detectando a posição da roda alvo.
◎ Em termos de processamento de sinal, quando o sensor de corrente de Foucault é ligado, a bobina de transmissão do sensor gera um campo magnético emocionante, e a placa de destino segue o motor para girar e cortar o campo magnético emocionante, de modo que a bobina de recepção gera a tensão da bobina e o sinalizador do sensor correspondente e processou a bobina. Diferente do sensor rotativo, o chip de processamento de sinal do sensor de corrente de Foucault é integrado ao sensor e o sinal digital pode ser emitido diretamente.
Portanto, o sensor de corrente de Foucault geralmente consiste em vários lobos alvo que correspondem ao número de pares de polos do motor. O grupo de bobinas consiste em uma bobina de transmissão e uma bobina de recebimento, que são fixadas no estator do motor, e o sensor de corrente de Foucault é geralmente organizado diretamente no PCB, e o chip de processamento de sinal é integrado.
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Princípios diferentes levam a diferentes focos técnicos
Pode -se observar que as principais diferenças entre o sensor de rotação e o sensor de corrente de Foucault, em princípio, estão no modo de excitação, o mecanismo de geração de sinal e a complexidade do processamento de sinal. As vantagens do sensor rotativo estão principalmente na estabilidade do sinal de excitação e na tolerância do ambiente de trabalho, mas as desvantagens são que a influência da mudança do esquema motora é maior e a compatibilidade da plataforma é ruim. A vantagem do sensor de corrente de Foucault é seu alto grau de eletronização, fácil atender às necessidades da plataforma e forte habilidade anti-EMC. A desvantagem é que ela é um pouco mais fraca que o sensor rotativo em termos de tolerância ambiental, e o custo é maior que o sensor rotativo em algumas cenas.
A compatibilidade da plataforma é refletida pela primeira vez no nível de velocidade, o 'Roteiro de Tecnologia de Veículos de Energia e Energia' 'Preparado pela Sociedade China de Engenharia Automotiva apontou que, até 2025, a velocidade máxima de trabalho do sensor de posição é de 20.000R/min e o decodificador Bandwidthth é> 2,5kHz. Até 2030, a velocidade máxima de trabalho do sensor de posição é de 25.000r/min, e a largura de banda do decodificador é> 3,0kHz. Pode -se observar que existem certos desafios no sensor rotativo em alta velocidade.
Isso ocorre porque a frequência de excitação do sensor rotativa está intimamente relacionada ao estado de velocidade considerado quando projetado e geralmente corresponde ao estado de velocidade atual. À medida que a velocidade aumenta, é necessária uma frequência mais alta de excitação para uma medição precisa, o que requer uma alteração no projeto do sensor rotativo.
Os sensores de corrente de Foucault não têm esse problema. A Effie Automotive disse à NE Time que o design do sensor de corrente de Foucault pode se adaptar melhor à tendência de desenvolvimento dessa alta velocidade. Sua ampla gama de suporte, resposta rápida e melhor desempenho no processamento de sinais de alta frequência significam que os sensores de corrente de Foucault podem ser '' Upwardly Compatible 'para aplicações futuras em velocidades mais altas. Portanto, a solução da plataforma pode ser melhor realizada nos produtos motores com velocidades diferentes. De fato, este é um dos fatores que os clientes do motor atual escolhem soluções atuais de Eddy,
Além disso, devido à variedade de sensores de corrente de Foucault, como o tipo de eixo, a extremidade do eixo é semelhante e o eixo pode ser dividido no tipo O e do tipo C (alguns também são chamados de círculo completo e semicírculo). Portanto, é relativamente mais flexível na adaptação dos esquemas de design do motor do cliente.
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Princípios diferentes levam a diferentes desafios de redução de custos
O custo dos sensores rotativos vem principalmente de materiais e hardware, incluindo materiais magnéticos (como folhas de aço de silício), bobinas e assim por diante. Portanto, o custo total é determinado de acordo com seu tamanho, geralmente maior o tamanho, maior o custo.
O custo central do sensor de corrente de Foucault reside principalmente em seus componentes eletrônicos, chips de processamento etc., o custo das peças eletrônicas é relativamente fixo; portanto, o custo central do sensor de corrente de Foucault não aumenta linearmente com o tamanho.
Portanto, o custo dos sensores de corrente de Foucault é menor que o dos sensores rotativos para aplicações em larga escala. No entanto, em esquemas motores de pequeno porte, os sensores rotativos têm certas vantagens de custo. Obviamente, quando se trata do esquema de aplicação específico, porque o chip de processamento de sinal do sensor rotativo geralmente não está incluído no cálculo de custos, a comparação de custos específica também tem algumas diferenças.
Além da comparação atual de custos, também é necessário prestar atenção ao espaço futuro de redução de custos. Atualmente, como a maioria dos chips de sensores de corrente de Foucault vem de empresas estrangeiras, o custo pode ser reduzido ainda mais com a expansão da escala e a maturidade das empresas de chip domésticas no estágio posterior. No entanto, o espaço descendente do sensor rotativo é relativamente limitado.
Portanto, ao enfrentar os requisitos futuros de custo, os sensores atuais de redemoinho são obviamente mais vantajosos. Nos últimos anos, a participação de mercado dos sensores de Eddy Current aumentou significativamente e, no mercado doméstico, as empresas de veículos, incluindo Geely e várias novas forças, escolheram o esquema de sensor atual do redemoinho.
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A indústria de sensores atuais de redemoinho ainda precisa crescer
Embora a popularidade das aplicações de sensores de corrente de Foucault esteja aumentando, os sensores mais comuns ainda são sensores rotativos, incluindo líderes de vendas BYD e Tesla. A razão para isso é que, por um lado, os sensores de corrente de Foucault são aplicados no final do campo automotivo e, por outro lado, não há muitos fornecedores que possam fornecer sensores atuais de Foucault e algumas empresas como Effie e Sensata podem fornecê -los no setor.
Para os sensores atuais do redemoinho, existem três desafios principais:
De fato, os sensores de corrente de Foucault foram aplicados no campo industrial, mas no campo automotivo, a primeira coisa que precisa ser atendida são os requisitos do nível do medidor de veículo, especialmente os requisitos de segurança funcional. Tome o Effie Automobile como exemplo, para garantir a aplicação estável do sensor de corrente de Foucault, o processo de desenvolvimento está estritamente de acordo com o processo ISO26262 para garantir os requisitos do nível de segurança funcional.
◎ O desafio do chip, o chip deve não apenas atender aos requisitos funcionais, mas também atender ao nível do medidor de carro. Como uma empresa de sensores de corrente de Foucault, é necessário estabelecer um padrão de verificação de chip para avaliar a disponibilidade do chip, o que também é crucial para a aplicação subsequente de chips domésticos. Através de anos de cooperação com os fabricantes globais de chips para estabelecer um processo completo de verificação, a Effie Automotive revelou que a introdução de chips domésticos foi planejada, é claro, a premissa é atender aos padrões.
Desafios de confiabilidade, sensor de corrente de Foucault devido à posição de instalação, o processo de trabalho é propenso a choque térmico no motor, a pulverização de óleo de resfriamento e outros desafios, o que é especialmente maior para o chip. A solução da Effie Automotive é aplicar tratamento adesivo à localização do chip, aumentando os requisitos de temperatura do próprio chip. Melhorar a adaptabilidade ao meio ambiente e melhorar a confiabilidade.
No futuro, se a corrente do redemoinho pode substituir completamente o sensor rotativo ainda é desconhecido. Os sensores rotativos também têm seu próprio caminho de atualização do produto para lidar com as novas necessidades do motor. No entanto, o momento do crescimento dos sensores de corrente de Foucault é mais rápido que o dos sensores rotativos e, é claro, a base dos sensores de corrente de Foucault é baixa.
