Motorläget är en anordning som upptäcker rotorns (roterande del) i motorn relativt statorn (fast del). Den omvandlar den mekaniska positionen till en elektrisk signal för användning av motorstyrenheten för att bestämma när den ska växla motorns nuvarande riktning och styrka och därmed kontrollera motorns rotationshastighet och vridmoment.
I nya energifordon är den exakta kontrollen av motorn direkt relaterad till fordonets körsäkerhet och stabilitet och positionens exakta arbete Sensorupplösaren kan säkerställa att motorns korrekta svar vid kritiska stunder såsom nödbromsning, acceleration eller styrning. Detta är särskilt viktigt för Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM), som inte har fysiska kontaktkommutatorer och därför förlitar sig på positionsinformationen som tillhandahålls av sensorn för att bestämma när den ska växla strömriktningen och säkerställa en smidig drift av motorn.
För närvarande finns det två typer av motorpositionsensorer som vanligtvis används i nya energifordon, virvelström sensorer och roterande transformatorer (rotationssensorer).
01.
Skillnaden mellan virvlande och virvelströmmar härrör från deras grundläggande princip
Även om virvelströmsensorer och roterande transformatorer väl kan uppfylla kraven för detektering av motorisk position, på grund av deras olika signalgenereringsmaskiner och signalbehandlingsmetoder, kommer det att finnas skillnader i specifika produktapplikationer enligt olika krav.
Valet av typen av motorpositionssensor måste också ta hänsyn till andra faktorer, såsom kostnader, noggrannhetskrav, miljöanpassningsbarhet, tillförlitlighet och systemintegrationskomplexitet, som är nära besläktade med den grundläggande signalgenerering och bearbetningsmekanism.
Ta den mest använda rotationssensorn som exempel, dess arbetsprincip är baserad på principen om elektromagnetisk induktion. Principen för signalgenerering är att motorstyrenheten tillhandahåller en konstant frekvens AC -excitationssignal till exciteringsspolen (spole A), och denna excitationssignal genererar ett växlande magnetfält inuti rotationssensorn. När rotorn roterar skärs magnetfältet som genereras av excitationsspolen, vilket resulterar i induktion av AC -spänning i sinusformad spol B och kosinskolan C. genom att mäta fasskillnaden och amplituden för dessa två signaler kan motorrotorns absoluta position och rotationsriktning beräknas noggrant.
◎ Vid signalbehandling tar motorstyrenheten och analyserar sinus- och kosinus -signalerna från rotationssensorn och beräknar den exakta vinkelinformationen genom en mjukvarualgoritm (vanligtvis Rotary -kodaranalysalgoritmen). För att uppnå bättre signalbehandling är det vanligtvis nödvändigt att tillämpa ett speciellt avkodningschip, som är installerat i motorstyrenheten, och naturligtvis kan det också uppnås genom mjukvarukodning.
Därför består den i den specifika formen på rotationssensorn vanligtvis av en spännande spole (primär spole, spole A), två utgångspolar (sinusspol och kosinusspol C) och en oregelbundet formad metallrotor. Rotorn är koaxial med motorns rotor och roterar med motorns rotation.
Eddy Current Sensor använder den elektromagnetiska induktionsprincipen för att överföra och ta emot den inducerade AC -signalen med motsvarande spole vid den sändande änden och den mottagande änden för att beräkna målhjulets position. Målhjulet är fixerat på den roterande axeln och roterar tillsammans med rotorn. Den relativa positionen för motorrotorn och statorn kan mätas genom att detektera målhjulets position.
◎ När det gäller signalbehandling, när virvelströmsensorn är påslagen, genererar sensorn som överför spolen ett spännande magnetfält, och målplattan följer motorn för att rotera och klippa det spännande magnetfältet, så att den mottagande spolen genererar spolspänning, och sensormodulen demoduleras och bearbetas spolspänning till spolningens spolning. Till skillnad från rotationssensorn är signalbehandlingschipet för virvelströmsensorn integrerad med sensorn och den digitala signalen kan matas ut direkt.
Därför består virvelströmsensorn vanligtvis av ett antal mållober som matchar antalet polpar på motorn. Spolgruppen består av en transmissionsspole och en mottagande spole, som är fixerad på motorstatorn, och virvelströmsensorn är vanligtvis ordnad direkt i PCB, och signalbehandlingschipet är integrerat.
02.
Olika principer leder till olika tekniska fokus
Det kan ses att de viktigaste skillnaderna mellan rotationssensorn och virvelströmssensorn i princip ligger i excitationsläget, signalgenereringsmekanismen och komplexiteten i signalbehandling. Fördelarna med rotationssensorn är huvudsakligen i stabiliteten i excitationssignalen och toleransen för arbetsmiljön, men nackdelarna är att påverkan av förändringen av motorschemat är större och plattformskompatibiliteten är dålig. Fördelen med Eddy Current Sensor är dess höga elektroniseringsgrad, lätt att tillgodose plattformens behov och stark anti-EMC-förmåga. Nackdelen är att den är något svagare än rotationssensorn när det gäller miljötolerans, och kostnaden är högre än rotationssensorn i vissa scener.
Plattformskompatibilitet återspeglas först i hastighetsnivån, 'Energibesparing och ny energiteknologi för energiteknologi 2.0 ' Utarbetad av China Society of Automotive Engineering påpekade att år 2025 är den maximala arbetshastigheten för positionssensorn 20 000 r/min, och avkodarens bandbredd är> 2,5 kHz. År 2030 är den maximala arbetshastigheten för positionssensorn 25 000 r/min, och avkodarens bandbredd är> 3,0 kHz. Det kan ses att det finns vissa utmaningar i rotationssensorn med hög hastighet.
Detta beror på att excitationsfrekvensen för rotationssensorn är nära besläktad med det hastighetstillstånd som beaktas när det är utformat och matchar vanligtvis det aktuella hastighetstillståndet. När hastigheten ökar krävs en högre frekvens av excitation för exakt mätning, vilket kräver en förändring i utformningen av rotationssensorn.
Eddy -strömsensorer har inte detta problem. Effie Automotive berättade för NE Time att utformningen av virvelströmsensorn bättre kan anpassa sig till utvecklingstrenden för denna höga hastighet. Dess breda utbud av stöd, snabbt svar och bättre prestanda i högfrekventa signalbehandling innebär att virvelströmsensorer kan vara 'uppåt kompatibelt' för framtida applikationer med högre hastigheter. Därför kan plattformslösningen realiseras bättre i motorprodukterna med olika hastigheter. I själva verket är detta en av de faktorer som nuvarande motorkunder väljer virvelströmlösningar,
På grund av olika virvelström sensorer, såsom axeltypen, är dessutom axeln likadan, och axeln kan delas upp i O-typ och C-typ (vissa kallas också full cirkel och halvcirkel). Därför är det relativt mer flexibelt när det gäller att anpassa kundmotorns designprogram.
03.
Olika principer leder till olika utmaningar för kostnadsminskning
Kostnaden för rotationssensorer kommer främst från material och hårdvara, inklusive magnetiska material (såsom kiselstålark), spolar och så vidare. Därför bestäms den totala kostnaden efter dess storlek, vanligtvis ju större storlek, desto högre kostnad.
Kärnkostnaden för virvelströmsensor ligger huvudsakligen i dess elektroniska komponenter, bearbetning av chips etc., kostnaden för elektroniska delar är relativt fixerade, så kärnkostnaden för virvelström sensor ökar inte linjärt med storleken.
Därför är kostnaden för virvelström sensorer lägre än för rotationssensorer för storskaliga applikationer. I småstora motorscheman har emellertid rotationssensorer vissa kostnadsfördelar. Naturligtvis, när det gäller det specifika applikationsschemat, eftersom signalbehandlingschipet för rotationssensorn ofta inte ingår i kostnadsberäkningen, har den specifika kostnadsjämförelsen också vissa skillnader.
Utöver den nuvarande kostnadsjämförelsen är det också nödvändigt att uppmärksamma det framtida kostnadsminskningsutrymmet. För närvarande, eftersom de flesta av virvelströmsensorchips kommer från utländska företag, kan kostnaden minskas ytterligare med utvidgningen av skalan och mognaden för inhemska chipföretag i det senare skedet. Det fallande utrymmet för rotationssensor är emellertid relativt begränsat.
Därför, när de står inför framtida kostnadskrav, är virvelströmsensorer uppenbarligen mer fördelaktiga. Under de senaste åren har marknadsandelen för Eddy Current Sensors ökat avsevärt, och på den inhemska marknaden har fordonsföretag, inklusive Geely och ett antal nya krafter, valt Eddy Current Sensor Scheme.
04.
Eddy Current Sensor -industrin behöver fortfarande växa
Även om populariteten för Eddy Current Sensor -applikationer ökar, är de vanligaste sensorerna fortfarande roterande sensorer, inklusive säljledare BYD och Tesla. Anledningen till detta är att å ena sidan är virvelströmsensorer tillämpade sent i bilfältet, och å andra sidan finns det inte många leverantörer som kan tillhandahålla virvelströmsensorer, och några få företag som Effie och Sensata kan leverera dem i branschen.
För Eddy Current Sensors finns det tre huvudutmaningar:
Faktum är att virvelströmsensorer har tillämpats inom industrifältet, men inom fordonsområdet är det första som måste uppfyllas kraven på fordonsmätnivån, särskilt kraven på funktionell säkerhet. Ta Effie Automobile som ett exempel, för att säkerställa en stabil applicering av virvelströmsensorn är utvecklingsprocessen strikt i enlighet med ISO26262 -processen för att säkerställa kraven på funktionell säkerhetsnivå.
◎ Chipens utmaning måste inte bara uppfylla de funktionella kraven utan också uppfylla bilmätnivån. Som ett virvelströmssensorföretag är det nödvändigt att upprätta en chipverifieringsstandard för att utvärdera tillgängligheten för chipet, vilket också är avgörande för efterföljande tillämpning av inhemska chips. Genom flera års samarbete med globala chiptillverkare för att upprätta en fullständig verifieringsprocess avslöjade Effie Automotive att införandet av inhemska chips har planerats, naturligtvis är förutsättningen att uppfylla standarderna.
Tillförlitlighetsutmaningar, virvelström sensor På grund av installationspositionen är arbetsprocessen benägen att termisk chock i motorn, kylande oljesputtering och andra utmaningar, vilket är särskilt större för chipet. Effie Automotives lösning är att tillämpa limbehandling på chip -platsen, samtidigt som temperaturkraven ökar chipet. För att förbättra anpassningsförmågan till miljön och förbättra tillförlitligheten.
I framtiden är huruvida virvelströmmen helt kan ersätta rotationssensorn fortfarande okänd. Rotary -sensorer har också sin egen produktuppgraderingsväg för att hantera motorns nya behov. Emellertid är tillväxtmomentet för virvelström sensorer snabbare än för rotationssensorer, och naturligtvis är basen för virvelström sensorer låg.
