Senzor položaja motorja je naprava, ki zazna položaj rotorja (vrteči se del) v motorju glede na stator (fiksni del). Mehanski položaj pretvori v električni signal za uporabo krmilnika motorja, da se odloči, kdaj bo preklopil tok in moč motorja, s čimer nadzoruje rotacijsko hitrost in navor motorja.
V novih energetskih vozilih je natančen nadzor motorja neposredno povezan z varnostjo vožnje in stabilnostjo vozila ter natančnim delom položaja Sensor Resolver lahko zagotovi pravilen odziv motorja v kritičnih trenutkih, kot so zaviranje v sili, pospešek ali krmiljenje. To je še posebej pomembno za trajne sinhronske motorje magneta (PMSM), ki nimajo fizičnih kontaktnih komutatorjev in se zato zanašajo na podatke o položaju, ki jih senzor, ki jih zagotavlja, odločijo, kdaj bo preklopil smer toka in zagotovil nemoteno delovanje motorja.
Trenutno obstajata dve vrsti senzorjev motorja, ki se običajno uporabljata v novih energetskih vozilih, senzorjih vrtinkovega toka in vrtljivih transformatorjih (vrtljivi senzorji).
01.
Razlika med vrtinčenjem in vrtastimi tokovi izhaja iz njihovega osnovnega načela
Čeprav lahko senzorji vrtinkov in rotacijski transformatorji dobro izpolnjujejo zahteve zaznavanja položaja motorja, zaradi različnih strojev za ustvarjanje signalov in metod obdelave signalov, bodo v določenih aplikacijah izdelkov razlike v glede na različne zahteve.
Izbira vrste senzorja motorja mora upoštevati tudi druge dejavnike, kot so stroške, zahteve glede natančnosti, prilagodljivost okolja, zanesljivost in kompleksnost sistemske integracije, ki so tesno povezani z osnovnim mehanizmom za ustvarjanje in obdelavo signalov.
Kot primer vzemite najpogosteje uporabljeni rotacijski senzor, njegovo delovno načelo temelji na načelu elektromagnetne indukcije. Načelo nastajanja signala je, da motorni krmilnik zagotavlja signal vzbujanja s konstantno frekvenco vzbujanja (tuljava A), ta vzbujevalni signal pa ustvari izmenično magnetno polje znotraj vrtljivega senzorja. Ko se rotor vrti, se magnetno polje, ki nastane z vzbujevalno tuljavo, reže, kar ima za posledico indukcijo izmenične napetosti v sinusoidni tuljavi B in kosinusove tuljave C. Z merjenjem fazne razlike in amplitude teh dveh signalov je mogoče natančno izračunati absolutni položaj in smer vrtenja motorja.
◎ Pri obdelavi signala krmilnik motorja sprejema in analizira sinusne in kosinusne signale vrtljivega senzorja ter izračuna natančne informacije o kotu s pomočjo programskega algoritma (običajno algoritem za analizo vrtljivega dajalnika). Da bi dosegli boljšo obdelavo signalov, je običajno treba uporabiti poseben čip za dekodiranje, ki je nameščen v krmilniku motorja, seveda pa ga je mogoče doseči tudi z dekodiranjem programske opreme.
Zato je v specifični obliki rotacijskega senzorja običajno sestavljen iz vznemirljive tuljave (primarna tuljava, tuljava A), dveh izhodnih tuljav (sinusna tuljava B in kosinusna tuljava C) in nepravilno oblikovanega kovinskega rotorja. Rotor je koaksialen z rotorjem motorja in se vrti z vrtenjem motorja.
Senzor vrtinčnega toka uporablja načelo elektromagnetne indukcije za prenos in sprejem induciranega izmeničnega signala z ustrezno tuljavo na oddajnem koncu in sprejemnem koncu, tako da izračuna položaj ciljnega kolesa. Ciljno kolo je pritrjeno na vrteči se gred in se vrti skupaj z rotorjem. Relativni položaj motorja rotorja in statorja je mogoče izmeriti z zaznavanjem položaja ciljnega kolesa.
◎ Glede na obdelavo signala, ko se senzor vrtinčnega toka vklopi, senzor, ki oddaja tuljavo, ustvari vznemirljivo magnetno polje, ciljna plošča pa sledi modelu za vrtenje in rezanje vznemirljivega magnetnega polja, tako da sprejemni tuljava ustvari napetost tuljave in senzorski modul, ki je demoduliral in predelal napetost tuljave, da dobite pozicijo. Različen od vrtljivega senzorja je čip za obdelavo signala senzorja vrtinčnega toka integriran s senzorjem, digitalni signal pa je mogoče neposredno izdati.
Zato senzor vrtinčnega toka običajno sestavljajo številni ciljni režnji, ki ustrezajo številu poljskih parov motorja. Skupina tuljave je sestavljena iz tuljave za menjavo in sprejemne tuljave, ki sta pritrjena na statorju motorja, senzor vrtinčnega toka pa je običajno razporejen neposredno v PCB, čip za obdelavo signala pa je integriran.
02.
Različna načela vodijo do različnih tehničnih osredotočenosti
Vidimo, da so glavne razlike med senzorjem vrtenja in senzorjem vrtinčnega toka načeloma v načinu vzbujanja, mehanizmu za ustvarjanje signala in zapletenosti obdelave signala. Prednosti vrtljivega senzorja so predvsem v stabilnosti vzbujevalnega signala in tolerance delovnega okolja, vendar so pomanjkljivosti, da je vpliv spremembe motorične sheme večji, združljivost platforme pa slaba. Prednost senzorja Eddy toka je njegova visoka stopnja elektronizacije, enostavna za potrebe platforme in močna sposobnost proti EMC. Pomanjkljivost je, da je v smislu okoljske tolerance nekoliko šibkejša od vrtljivega senzorja, stroški pa so v nekaterih prizorih višji od vrtljivega senzorja.
Kompatibilnost platforme se najprej odraža v ravni hitrosti, načrt za varčevanje z energijo in novim energetskim vozilom 2,0 ', ki ga je pripravilo Kitajsko društvo za avtomobilski inženiring, je poudarilo, da je do leta 2025 največja delovna hitrost senzorja položaja 20.000r/min, dekoderjeva pasovna širina pa je> 2,5kHz. Do leta 2030 je največja delovna hitrost senzorja položaja 25.000r/min, pasovna širina dekoderja pa> 3,0kHz. Vidimo, da so v vrtljivem senzorju z veliko hitrostjo določeni izzivi.
To je zato, ker je frekvenca vzbujanja vrtljivega senzorja tesno povezana s hitrostjo, ki je obravnavana, ko je zasnovana, in se običajno ujema s trenutnim stanjem hitrosti. Ko se hitrost povečuje, je za natančno merjenje potrebna večja frekvenca vzbujanja, kar zahteva spremembo zasnove vrtljivega senzorja.
Senzorji Eddy Current nimajo te težave. Effie Automotive je za NEW povedal, da se lahko zasnova senzorja vrtinčnega toka bolje prilagodi razvojnemu trendu te visoke hitrosti. Njegova široka paleta podpore, hitri odziv in boljša zmogljivost pri obdelavi visokofrekvenčnih signalov pomenijo, da so lahko senzorji vrtinčenja toka 'navzgor združljivi za prihodnje aplikacije z večjo hitrostjo. Zato je mogoče rešitev platforme bolje uresničiti v motoričnih izdelkih z različnimi hitrostmi. Pravzaprav je to eden od dejavnikov, ki jih trenutni motorični kupci izberejo rešitve Eddy Current,
Poleg tega je zaradi raznolikosti senzorjev vrtinčnega toka, kot je vrsta gredi, konec gredi podoben, gred pa lahko razdelimo na o-tip O in C (nekateri se imenujejo tudi polni krog in polkrog). Zato je relativno bolj prilagodljiv pri prilagajanju shem oblikovanja motorja.
03.
Različna načela vodijo do različnih izzivov z zmanjševanjem stroškov
Stroški vrtljivih senzorjev v glavnem izvirajo iz materialov in strojne opreme, vključno z magnetnimi materiali (kot so silicijeve jeklene liste), tuljave in tako naprej. Zato se skupni stroški določijo glede na njegovo velikost, običajno večja je velikost, višji so stroški.
Osrednji stroški senzorja vrtinčnega toka so predvsem v njegovih elektronskih komponentah, obdelavi čipov itd., Stroški elektronskih delov so razmeroma fiksni, zato se osnovni stroški senzorja vrtinčnega toka ne povečajo linearno z velikostjo.
Zato so stroški senzorjev vrtinčnega toka nižji od stroškov vrtljivih senzorjev za velike aplikacije. Vendar imajo v motoričnih shemah majhne velikosti rotacijski senzorji določene stroške prednosti. Seveda, ko gre za posebno aplikacijsko shemo, ker čip za obdelavo signalov rotacijskega senzorja pogosto ni vključen v izračun stroškov, ima tudi posebna primerjava stroškov nekaj razlik.
Poleg trenutne primerjave stroškov je treba biti pozoren tudi na prihodnji prostor za zmanjšanje stroškov. Trenutno, ker večina senzorskih čipov vrtinčenja prihaja iz tujih podjetij, lahko stroške še dodatno zmanjšamo s širitvijo obsega in zrelostjo domačih podjetij v poznejši fazi. Vendar je padajoči prostor vrtljivega senzorja razmeroma omejen.
Zato so pri soočanju s prihodnjimi stroški, senzorji Eddy tok očitno bolj ugodni. V zadnjih letih se je tržni delež Eddy Current Sensors znatno povečal, na domačem trgu pa so podjetja vozila, vključno z Geely in številnimi novimi silami, izbrala senzorsko shemo Eddy Current.
04.
Industrija senzorjev vrtinkov še vedno mora rasti
Čeprav se priljubljenost senzorskih aplikacij Eddy tok povečuje, so najpogostejši senzorji še vedno vrtljivi senzorji, vključno s prodajnimi voditelji BYD in Tesla. Razlog za to je, da se na eni strani senzorjev vrtinčenja toka nanesejo pozno na avtomobilskem polju, na drugi strani pa ni veliko dobaviteljev, ki bi lahko zagotovili senzorji vrtinkov, in nekaj podjetij, kot sta Effie in Sensata, jih lahko dobavi v industriji.
Za senzorje Eddy Current obstajajo trije glavni izzivi:
Dejansko so bili na industrijskem področju uporabljeni senzorji Eddy toka, toda na avtomobilskem polju je prva stvar, ki jo je treba izpolnjevati, zahteve ravni merilnika vozila, zlasti zahteve po funkcionalni varnosti. Kot primer vzemite Effie Automobile, da bi zagotovili stabilno uporabo senzorja vrtinčnega toka, je razvojni postopek strogo v skladu s postopkom ISO26262, da zagotovite zahteve funkcionalne ravni varnosti.
◎ Izziv čipa, čip ne sme izpolnjevati samo funkcionalnih zahtev, ampak tudi izpolnjevati raven merilnika avtomobilov. Kot Eddy-to-tok senzorjev Enterprise je treba vzpostaviti standard preverjanja čipov za oceno razpoložljivosti čipa, ki je ključnega pomena tudi za kasnejšo uporabo domačih čipov. Z dolgoletnimi sodelovanjem z globalnimi proizvajalci čipov za vzpostavitev popolnega postopka preverjanja je Effie Automotive razkril, da je bila predvidena uvedba domačih čipov, seveda je predpostavka izpolnjevanje standardov.
Izzivi zanesljivosti, senzor vrtinčnega toka Zaradi namestitvenega položaja je delovni postopek nagnjen k toplotnemu šoku v motorju, hladilnem olju in drugih izzivih, kar je še posebej večje za čip. Rešitev Effie Automotive je, da na lokacijo čipa uporabi lepilno obdelavo, hkrati pa poveča temperaturne zahteve samega čipa. Za izboljšanje prilagodljivosti okolju in izboljšanje zanesljivosti.
V prihodnosti, ali lahko vrtinčni tok popolnoma nadomesti rotacijski senzor, še vedno ni znano. Rotacijski senzorji imajo tudi svojo pot nadgradnje izdelkov, da se spopadejo z novimi potrebami motorja. Vendar je zagon rasti senzorjev vrtinčnega toka hitrejši kot pri vrtljivih senzorjih, seveda pa je osnova senzorjev vrtinčnega toka nizka.
