Sensori i pozicionit të motorit është një pajisje që zbulon pozicionin e rotorit (pjesa rrotulluese) në motor në lidhje me statorit (pjesa fikse). Ai e konverton pozicionin mekanik në një sinjal elektrik për përdorim nga kontrolluesi i motorit për të vendosur se kur të ndërrohet drejtimi dhe fuqia aktuale e motorit, duke kontrolluar kështu shpejtësinë e rrotullimit dhe çift rrotullues të motorit.
Në automjetet me energji të re, kontrolli i saktë i motorit lidhet drejtpërdrejt me sigurinë dhe stabilitetin e drejtimit të automjetit dhe punën e saktë të pozicionit. Zgjidhësi i sensorit mund të sigurojë reagimin e saktë të motorit në momente kritike si frenimi emergjent, nxitimi ose drejtimi. Kjo është veçanërisht e rëndësishme për motorët sinkron me magnet të përhershëm (PMSM), të cilët nuk kanë komutatorë të kontaktit fizik dhe për këtë arsye mbështeten në informacionin e pozicionit të dhënë nga sensori për të vendosur se kur të ndërrohet drejtimi i rrymës dhe për të siguruar funksionimin e qetë të motorit.
Aktualisht, ekzistojnë dy lloje të sensorëve të pozicionit të motorit që përdoren zakonisht në automjetet me energji të re, sensorë të rrymës vorbull dhe transformatorë rrotullues (sensorë rrotullues).
01.
Dallimi midis rrymave rrotulluese dhe vorbullave rrjedh nga parimi i tyre themelor
Megjithëse sensorët e rrymës vorbull dhe transformatorët rrotullues mund të plotësojnë mirë kërkesat e zbulimit të pozicionit të motorit, për shkak të makinave të tyre të ndryshme të gjenerimit të sinjalit dhe metodave të përpunimit të sinjalit, do të ketë dallime në aplikimet specifike të produktit sipas kërkesave të ndryshme.
Zgjedhja e llojit të sensorit të pozicionit të motorit gjithashtu duhet të marrë parasysh faktorë të tjerë, si kostoja, kërkesat e saktësisë, përshtatshmëria mjedisore, besueshmëria dhe kompleksiteti i integrimit të sistemit, të cilët janë të lidhur ngushtë me gjenerimin dhe mekanizmin bazë të përpunimit të sinjalit.
Merrni si shembull sensorin rrotullues më të përdorur, parimi i tij i punës bazohet në parimin e induksionit elektromagnetik. Parimi i gjenerimit të sinjalit është se kontrolluesi i motorit siguron një sinjal të ngacmimit AC me frekuencë konstante në bobinën e ngacmimit (spiralja A), dhe ky sinjal ngacmues gjeneron një fushë magnetike alternative brenda sensorit rrotullues. Ndërsa rotori rrotullohet, fusha magnetike e krijuar nga bobina e ngacmimit pritet, duke rezultuar në induksionin e tensionit AC në bobinën sinusoidale B dhe bobinën e kosinusit C. Duke matur diferencën e fazës dhe amplituda e këtyre dy sinjaleve, pozicioni absolut dhe drejtimi i rrotullimit të rotorit të motorit mund të llogaritet me saktësi.
◎ Në përpunimin e sinjalit, kontrolluesi i motorit merr dhe analizon sinjalet e sinusit dhe kosinusit të sensorit rrotullues dhe llogarit informacionin e saktë të këndit përmes një algoritmi softuerësh (zakonisht algoritmi i analizës së koduesit rrotullues). Për të arritur një përpunim më të mirë të sinjalit, zakonisht është e nevojshme të aplikohet një çip special dekodues, i cili është i instaluar në kontrolluesin e motorit dhe natyrisht, mund të arrihet edhe me dekodim softuerësh.
Prandaj, në formën specifike të sensorit të rrotullimit, ai zakonisht përbëhet nga një mbështjellje emocionuese (spiralja primare, spiralja A), dy mbështjellje dalëse (spiralja e sinusit B dhe spiralja e kosinusit C) dhe një rotor metalik me formë të çrregullt. Rotori është koaksial me rotorin e motorit dhe rrotullohet me rrotullimin e motorit.
Sensori i rrymës vorbull përdor parimin e induksionit elektromagnetik për të transmetuar dhe marrë sinjalin AC të induktuar me spiralen përkatëse në fundin e transmetimit dhe në skajin marrës, në mënyrë që të llogaritet pozicioni i rrotës së synuar. Rrota e synuar është e fiksuar në boshtin rrotullues dhe rrotullohet së bashku me rotorin. Pozicioni relativ i rotorit të motorit dhe statorit mund të matet duke zbuluar pozicionin e rrotës së synuar.
◎ Për sa i përket përpunimit të sinjalit, kur ndizet sensori i rrymës vorbull, spiralja transmetuese e sensorit gjeneron një fushë magnetike emocionuese dhe pllaka e synuar ndjek motorin për të rrotulluar dhe prerë fushën magnetike emocionuese, në mënyrë që spiralja marrëse të gjenerojë tension të spirales, dhe moduli i sensorit demodulon dhe përpunon spiralen e tensionit të shenjës korresponduese të tensionit. Ndryshe nga sensori rrotullues, çipi i përpunimit të sinjalit të sensorit të rrymës vorbull është i integruar me sensorin dhe sinjali dixhital mund të dalë drejtpërdrejt.
Prandaj, sensori i rrymës vorbull zakonisht përbëhet nga një numër lobesh objektivi që përputhen me numrin e çifteve të poleve të motorit. Grupi i spirales përbëhet nga një spirale transmetimi dhe një spirale marrëse, të cilat janë të fiksuara në statorin e motorit, dhe sensori i rrymës vorbull zakonisht vendoset drejtpërdrejt në PCB, dhe çipi i përpunimit të sinjalit është i integruar.
02.
Parime të ndryshme çojnë në fokus të ndryshëm teknik
Mund të shihet se dallimet kryesore midis sensorit të rrotullimit dhe sensorit të rrymës vorbull në parim qëndrojnë në mënyrën e ngacmimit, mekanizmin e gjenerimit të sinjalit dhe kompleksitetin e përpunimit të sinjalit. Përparësitë e sensorit rrotullues janë kryesisht në qëndrueshmërinë e sinjalit të ngacmimit dhe tolerancën e mjedisit të punës, por disavantazhet janë se ndikimi i ndryshimit të skemës së motorit është më i madh, dhe përputhshmëria e platformës është e dobët. Avantazhi i sensorit të rrymës vorbull është shkalla e tij e lartë e elektronizimit, e lehtë për të përmbushur nevojat e platformës dhe aftësia e fortë anti-EMC. Disavantazhi është se është pak më i dobët se sensori rrotullues për sa i përket tolerancës mjedisore, dhe kostoja është më e lartë se sensori rrotullues në disa skena.
Përputhshmëria e platformës fillimisht reflektohet në nivelin e shpejtësisë, 'Udhërrëfyesi i teknologjisë së kursimit të energjisë dhe energjisë së re të automjeteve 2.0' i përgatitur nga Shoqëria Kineze e Inxhinierisë së Automjeteve theksoi se deri në vitin 2025, shpejtësia maksimale e punës e sensorit të pozicionit është 20,000 r/min dhe gjerësia e brezit të dekoderit është >2.5kHz. Deri në vitin 2030, shpejtësia maksimale e punës së sensorit të pozicionit është 25,000 r/min, dhe gjerësia e brezit të dekoderit është >3.0 kHz. Mund të shihet se ka disa sfida në sensorin rrotullues me shpejtësi të lartë.
Kjo është për shkak se frekuenca e ngacmimit të sensorit rrotullues është e lidhur ngushtë me gjendjen e shpejtësisë që merret parasysh kur është projektuar dhe zakonisht përputhet me gjendjen aktuale të shpejtësisë. Me rritjen e shpejtësisë, kërkohet një frekuencë më e lartë e ngacmimit për matje të saktë, gjë që kërkon një ndryshim në dizajnin e sensorit rrotullues.
Sensorët e rrymës vorbull nuk e kanë këtë problem. Effie Automotive i tha NE Time se dizajni i sensorit të rrymës vorbull mund të përshtatet më mirë me trendin e zhvillimit të kësaj shpejtësie të lartë. Gama e tij e gjerë e mbështetjes, reagimi i shpejtë dhe performanca më e mirë në përpunimin e sinjalit me frekuencë të lartë do të thotë që sensorët e rrymës vorbull mund të jenë 'përputhshëm për lart' për aplikacionet e ardhshme me shpejtësi më të larta. Prandaj, zgjidhja e platformës mund të realizohet më mirë në produktet motorike me shpejtësi të ndryshme. Në fakt, ky është një nga faktorët që klientët aktualë të motorëve zgjedhin zgjidhjet e rrymës vorbull,
Përveç kësaj, për shkak të shumëllojshmërisë së sensorëve të rrymës vorbull, siç është lloji i boshtit, fundi i boshtit është i ngjashëm, dhe boshti mund të ndahet në tip O dhe C (disa quhen edhe rrethi i plotë dhe gjysmërrethi). Prandaj, është relativisht më fleksibël në përshtatjen e skemave të dizajnit të motorëve të klientëve.
03.
Parime të ndryshme çojnë në sfida të ndryshme për uljen e kostos
Kostoja e sensorëve rrotullues kryesisht vjen nga materialet dhe pajisjet, duke përfshirë materialet magnetike (të tilla si fletët e çelikut të silikonit), mbështjelljet, etj. Prandaj, kostoja e përgjithshme përcaktohet sipas madhësisë së saj, zakonisht sa më e madhe të jetë madhësia, aq më e lartë është kostoja.
Kostoja kryesore e sensorit të rrymës vorbull qëndron kryesisht në komponentët e tij elektronikë, çipat e përpunimit, etj., Kostoja e pjesëve elektronike është relativisht fikse, kështu që kostoja kryesore e sensorit të rrymës vorbull nuk rritet në mënyrë lineare me madhësinë.
Prandaj, kostoja e sensorëve të rrymës vorbull është më e ulët se ajo e sensorëve rrotullues për aplikime në shkallë të gjerë. Sidoqoftë, në skemat e motorëve me madhësi të vogël, sensorët rrotullues kanë disa avantazhe në kosto. Sigurisht, kur bëhet fjalë për skemën specifike të aplikimit, për shkak se çipi i përpunimit të sinjalit të sensorit rrotullues shpesh nuk përfshihet në llogaritjen e kostos, krahasimi i kostos specifike gjithashtu ka disa dallime.
Përveç krahasimit të kostos aktuale, është gjithashtu e nevojshme t'i kushtohet vëmendje hapësirës së reduktimit të kostos në të ardhmen. Aktualisht, për shkak se shumica e çipave të sensorëve të rrymës vorbull vijnë nga ndërmarrje të huaja, kostoja mund të reduktohet më tej me zgjerimin e shkallës dhe maturimin e ndërmarrjeve vendase të çipave në fazën e mëvonshme. Megjithatë, hapësira zbritëse e sensorit rrotullues është relativisht e kufizuar.
Prandaj, kur përballemi me kërkesat e ardhshme të kostos, sensorët e rrymës vorbull janë padyshim më të favorshëm. Vitet e fundit, pjesa e tregut të sensorëve të rrymës vorbull është rritur ndjeshëm, dhe në tregun vendas, kompanitë e automjeteve, duke përfshirë Geely dhe një numër forcash të reja, kanë zgjedhur skemën e sensorëve të rrymës vorbull.
04.
Industria e sensorëve të rrymës vorbull ende duhet të rritet
Megjithëse popullariteti i aplikacioneve të sensorëve të rrymës vorbull po rritet, sensorët më të zakonshëm janë ende sensorë rrotullues, duke përfshirë udhëheqësit e shitjeve BYD dhe Tesla. Arsyeja për këtë është se, nga njëra anë, sensorët e rrymës vorbull aplikohen vonë në fushën e automobilave, dhe nga ana tjetër, nuk ka shumë furnitorë që mund të ofrojnë sensorë të rrymës vorbull dhe disa kompani si Effie dhe Sensata mund t'i furnizojnë ato në industri.
Për sensorët e rrymës vorbull, ekzistojnë tre sfida kryesore:
Në fakt sensorët e rrymës vorbull janë aplikuar në fushën industriale, por në fushën e automobilave gjëja e parë që duhet plotësuar janë kërkesat e nivelit të matësit të automjetit, veçanërisht kërkesat e sigurisë funksionale. Merrni si shembull Effie Automobile, për të siguruar aplikimin e qëndrueshëm të sensorit të rrymës vorbull, procesi i zhvillimit është rreptësisht në përputhje me procesin ISO26262 për të siguruar kërkesat e nivelit të sigurisë funksionale.
◎ Sfida e çipit, çipi jo vetëm që duhet të plotësojë kërkesat funksionale, por edhe të përmbushë nivelin e matësit të makinës. Si një ndërmarrje me sensorë vorbull, është e nevojshme të krijohet një standard verifikimi i çipit për të vlerësuar disponueshmërinë e çipit, i cili është gjithashtu thelbësor për aplikimin e mëvonshëm të çipave vendas. Përmes viteve të bashkëpunimit me prodhuesit globalë të çipave për të krijuar një proces të plotë verifikimi, Effie Automotive zbuloi se prezantimi i çipave vendas është planifikuar, natyrisht, premisa është përmbushja e standardeve.
Sfidat e besueshmërisë, sensori i rrymës vorbull për shkak të pozicionit të instalimit, procesi i punës është i prirur ndaj goditjes termike në motor, spërkatjes së vajit të ftohjes dhe sfidave të tjera, që është veçanërisht më e madhe për çipin. Zgjidhja e Effie Automotive është aplikimi i trajtimit me ngjitës në vendndodhjen e çipit, duke rritur kërkesat për temperaturën e vetë çipit. Për të përmirësuar përshtatshmërinë ndaj mjedisit dhe për të përmirësuar besueshmërinë.
Në të ardhmen, ende nuk dihet nëse rryma vorbull mund të zëvendësojë plotësisht sensorin rrotullues. Sensorët rrotullues kanë gjithashtu rrugën e tyre të përmirësimit të produktit për të përballuar nevojat e reja të motorit. Sidoqoftë, momenti i rritjes së sensorëve të rrymës vorbull është më i shpejtë se ai i sensorëve rrotullues, dhe natyrisht, baza e sensorëve të rrymës vorbull është e ulët.
