Senzor polohy motora je zariadenie, ktoré detekuje polohu rotora (rotujúca časť) v motore vzhľadom na stator (pevná časť). Premieňa mechanickú polohu na elektrický signál na použitie regulátorom motora, aby sa rozhodol, kedy prepnúť smer prúdu a pevnosť prúdu motora, čím sa riadi rýchlosť a krútiaci moment motora.
V nových energetických vozidlách presná kontrola motora priamo súvisí s bezpečnosťou jazdy a stabilitou vozidla a presnou prácou polohy Rozlíšiteľ senzora môže zabezpečiť správnu odozvu motora v kritických chvíľach, ako je núdzové brzdenie, zrýchlenie alebo riadenie. Toto je obzvlášť dôležité pre synchrónne motory s permanentnými magnetmi (PMSM), ktoré nemajú fyzické kontaktné komutátory, a preto sa spoliehajú na informácie o polohe poskytnutých senzzorom, aby sa rozhodli, kedy prepínať smer prúdu a zabezpečiť hladkú prevádzku motora.
V súčasnosti existujú dva druhy senzorov motora, ktoré sa bežne používajú v nových energetických vozidlách, senzoroch vírivého prúdu a rotačných transformátorov (rotačné senzory).
01.
Rozdiel medzi vírivými a vírivými prúdmi pramení z ich základného princípu
Aj keď senzory vírivého prúdu a rotačné transformátory môžu dobre spĺňať požiadavky detekcie polohy motora, kvôli rôznym strojom na výrobu signálu a metódami spracovania signálu budú existovať rozdiely v konkrétnych aplikáciách produktu podľa rôznych požiadaviek.
Výber typu snímača motorovej polohy musí tiež zvážiť ďalšie faktory, ako sú náklady, požiadavky na presnosť, adaptabilita environmentálnej, spoľahlivosť a komplexnosť integrácie systému, ktoré úzko súvisia so základným mechanizmom tvorby a spracovania signálu.
Ako príklad vezmite najčastejšie používaný rotačný senzor, jeho pracovný princíp je založený na princípe elektromagnetickej indukcie. Princíp generovania signálu je to, že motorový regulátor poskytuje excitačný signál konštantnej frekvencie AC pre excitačnú cievku (cievka A) a tento excitačný signál generuje striedavé magnetické pole vo vnútri rotačného senzora. Keď sa rotor otáča, magnetické pole generované excitačnou cievkou je rezané, čo vedie k indukcii striedavého napätia v sínusoidálnej cievke B a Cosine Coil C. Zmeraním fázového rozdielu a amplitúdy týchto dvoch signálov je možné presne vypočítať absolútnu polohu a smer rotácie rotora motora.
◎ Pri spracovaní signálu regulátor motora prijíma a analyzuje sínusové a kosínové signály rotačného senzora a vypočíta presné informácie o uhle prostredníctvom softvérového algoritmu (zvyčajne algoritmus analýzy rotačnej kódovača). Aby sa dosiahlo lepšie spracovanie signálu, je zvyčajne potrebné použiť špeciálny dekódovací čip, ktorý je nainštalovaný v riadiacich zariadeniach motora, a samozrejme ho možno dosiahnuť aj dekódovaním softvéru.
Preto sa v špecifickom tvare snímača rotácie zvyčajne skladá z vzrušujúcej cievky (primárna cievka, cievka A), dve výstupné cievky (sínusová cievka B a Cosine Ciel C) a nepravidelne tvarovaný kovový rotor. Rotor je koaxiálny s rotorom motora a otáča sa rotáciou motora.
Senzor vírivého prúdu používa zásadu elektromagnetickej indukcie na prenos a prijímanie indukovaného striedavého signálu so zodpovedajúcou cievkou na vysielacom konci a prijímacom konci, aby sa vypočítala poloha cieľového kolesa. Cieľové koleso je pripevnené na rotujúcom hriadeli a otáča sa spolu s rotorom. Relatívna poloha rotora motora a statora sa môže merať zistením polohy cieľového kolesa.
◎ Pokiaľ ide o spracovanie signálu, keď je napájaný snímač vírivého prúdu, senzor prenášajúca cievka generuje vzrušujúce magnetické pole a cieľová doska sleduje motor, aby sa otáčal a rezal vzrušenie magnetického poľa, takže prijímajúca cievka generuje napätie cievok a modul demodulovaný a spracovaný napätie napätia na získanie napätia napätia. Na rozdiel od rotačného senzora je čip spracovania signálu snímača vírivého prúdu integrovaný so senzorom a digitálny signál môže byť priamo výstupný.
Preto senzor vírivého prúdu zvyčajne pozostáva z niekoľkých cieľových lalokov, ktoré zodpovedajú počtu pólových párov motora. Skupina cievok pozostáva z prenosovej cievky a prijímacej cievky, ktorá je pripevnená na stator motora, a snímač vírivého prúdu je zvyčajne usporiadaný priamo do PCB a čip spracovania signálu je integrovaný.
02.
Rôzne princípy vedú k rôznym technickým zameraním
Je zrejmé, že hlavné rozdiely medzi snímačom rotácie a senzorom vírivého prúdu v zásade spočívajú v excitačnom režime, mechanizme tvorby signálu a zložitosť spracovania signálu. Výhody rotačného senzora sú hlavne v stabilite excitačného signálu a tolerancii pracovného prostredia, ale nevýhodami sú, že vplyv zmeny motorickej schémy je väčší a kompatibilita platformy je zlá. Výhodou snímača vírivého prúdu je jeho vysoký stupeň elektronizácie, ľahko spĺňa potreby platformy a silnú schopnosť anti-EMC. Nevýhodou je, že je o niečo slabší ako rotačný senzor, pokiaľ ide o toleranciu v oblasti životného prostredia, a náklady sú vyššie ako rotačný senzor v niektorých scénach.
Kompatibilita platformy sa najskôr odráža v úrovni rýchlosti, „úspory energie a nová technológia energetických vozidiel Road MAP 2.0 “, ktorú pripravila Čína spoločnosť automobilového inžinierstva, poukázala na to, že do roku 2025 je maximálna pracovná rýchlosť snímača polohy 20 000 R/min a šírka pásma dekodéra je> 2,5 kHz. Do roku 2030 je maximálna pracovná rýchlosť snímača polohy 25 000 R/min a šírka pásma dekodéra je> 3,0 kHz. Je zrejmé, že v rotačnom senzore sú určité výzvy pri vysokej rýchlosti.
Dôvodom je, že excitačná frekvencia rotačného senzora úzko súvisí so stavom rýchlosti, ktorý sa zvažuje, keď je navrhnutý, a zvyčajne zodpovedá stavu aktuálnej rýchlosti. Keď sa rýchlosť zvyšuje, na presné meranie je potrebná vyššia frekvencia excitácie, čo si vyžaduje zmenu návrhu rotačného senzora.
Senzory Eddy Current nemajú tento problém. Effie Automotive povedal NE Time, že návrh senzora vírivého prúdu sa môže lepšie prispôsobiť vývojovému trendu tejto vysokej rýchlosti. Jeho široká škála podpory, rýchla reakcia a lepší výkon vo vysokofrekvenčnom spracovaní signálu znamenajú, že senzory vírivého prúdu môžu byť „nahor kompatibilné “ pre budúce aplikácie pri vyšších rýchlostiach. Preto je možné riešenie platformy lepšie realizovať v motorových výrobkoch s rôznymi rýchlosťami. V skutočnosti je to jeden z faktorov, ktoré súčasní zákazníci motorov vyberajú riešenia Eddy Current,
Okrem toho je z dôvodu rozmanitosti snímačov vírivého prúdu, ako je typ hriadeľa, koniec hriadeľa je podobný a hriadeľ sa dá rozdeliť na typ O-typu a typu C (niektoré sa tiež nazývajú úplný kruh a polkruh). Preto je relatívne flexibilnejší pri prispôsobovaní schém dizajnu motora zákazníka.
03.
Rôzne zásady vedú k rôznym výzvam na zníženie nákladov
Náklady na rotačné senzory pochádzajú hlavne z materiálov a hardvéru vrátane magnetických materiálov (ako sú kremíkové oceľové listy), cievky atď. Preto sa celkové náklady určujú podľa jeho veľkosti, zvyčajne čím väčšia je veľkosť, tým vyššia je náklady.
Hlavné náklady na snímač vírivého prúdu spočívajú hlavne v jeho elektronických komponentoch, spracovateľských čipoch atď., Náklady na elektronické časti sú relatívne pevné, takže náklady na základné snímač vírivého prúdu sa s veľkosťou lineárne nezvyšujú.
Náklady na senzory vírivého prúdu sú preto nižšie ako náklady na rotačné senzory pre rozsiahle aplikácie. V motoroch s malou veľkosťou však majú rotačné senzory určité nákladové výhody. Samozrejme, pokiaľ ide o špecifickú schému aplikácie, pretože čip na spracovanie signálu rotačného senzora nie je často zahrnutý do výpočtu nákladov, špecifické porovnanie nákladov má tiež určité rozdiely.
Okrem súčasného porovnania nákladov je potrebné venovať pozornosť budúcemu priestoru na zníženie nákladov. V súčasnosti, pretože väčšina štiepnych snímačov vírivého prúdu pochádza z zahraničných podnikov, náklady sa môžu ďalej znížiť s rozšírením stupnice a zrelosti domácich čipových podnikov v neskoršej fáze. Zostupný priestor rotačného senzora je však relatívne obmedzený.
Preto, keď čelia budúcim požiadavkám na náklady, sú Eddy Current Sensors zjavne výhodnejšie. V posledných rokoch sa trhový podiel senzorov Eddy Current výrazne zvýšil a na domácom trhu si vybrali vozidlá vrátane spoločnosti Geely a mnohých nových síl schému senzorov vírivých prúdov.
04.
Odvetvie senzorov s vírivými prúdmi stále potrebuje rásť
Aj keď popularita aplikácií senzorov Eddy Current Sensor sa zvyšuje, najbežnejšími senzormi sú stále rotačné senzory vrátane vedúcich predaja BYD a Tesla. Dôvodom je to, že na jednej strane sa v automobilovom poli aplikujú neskoro a na druhej strane nie je veľa dodávateľov, ktorí by mohli poskytnúť vírivé prúdové senzory, a niekoľko spoločností, ako sú Effie a Sensata, ich v odbore môže dodávať.
V prípade senzorov Eddy Current existujú tri hlavné výzvy:
V skutočnosti sa v priemyselnom poli uplatňovali senzory Eddy Current Senzory, ale v automobilovom poli je potrebné splniť požiadavky úrovne rozchodu vozidla, najmä požiadavky funkčnej bezpečnosti. Ako príklad si vezmite Effie Automobile, aby ste zabezpečili stabilné uplatňovanie snímača vírivého prúdu, proces vývoja je striktne v súlade s procesom ISO26262, aby sa zabezpečilo požiadavky funkčnej úrovne bezpečnosti.
◎ Výzva čipu musí čip nielen spĺňať funkčné požiadavky, ale tiež spĺňať úroveň rozchodu automobilu. Ako podnik senzorov s vírivým prúdom je potrebné stanoviť štandard overovania ChIP na vyhodnotenie dostupnosti čipu, čo je tiež rozhodujúce pre následné uplatňovanie domácich čipov. V priebehu rokov spolupráce s globálnymi výrobcami ChIP s cieľom vytvoriť kompletný proces overovania spoločnosť Effie Automotive odhalila, že zavedenie domácich čipov bolo samozrejme plánované, samozrejme, predpokladom je splniť normy.
Výzvy spoľahlivosti, snímač vírivého prúdu V dôsledku inštalačnej polohy, pracovný proces je náchylný k tepelnému šoku v motore, naprašovaniu oleja chladiaceho oleja a ďalším výzvam, ktoré sú obzvlášť väčšie pre čip. Riešením spoločnosti Effie Automotive je aplikovať lepiace ošetrenie na umiestnenie čipu a zároveň zvyšovať požiadavky na teplotu samotného čipu. Zlepšiť prispôsobivosť na životné prostredie a zlepšiť spoľahlivosť.
V budúcnosti, či vírivý prúd môže úplne vymeniť rotačný senzor, je stále známe. Rotačné senzory majú tiež svoju vlastnú cestu upgrade produktu, aby sa vyrovnali s novými potrebami motora. Avšak rastový hybnosť senzorov vírivého prúdu je rýchlejšia ako rýchlosť rotačných senzorov a samozrejme základňa senzorov vírivého prúdu je nízka.
