Motor konum sensörü, motordaki rotorun (dönen parça) statora (sabit parça) göre konumunu algılayan bir cihazdır. Motorun akım yönünü ve mukavemetini ne zaman değiştireceğine karar vermek için motor kontrolörü tarafından kullanılmak üzere mekanik konumu bir elektrik sinyaline dönüştürür, böylece motorun dönme hızını ve torkunu kontrol eder.
Yeni enerji araçlarında, motorun kesin kontrolü doğrudan aracın sürüş güvenliği ve stabilitesi ve konumun doğru çalışması ile doğrudan ilişkilidir. Sensör çözücü, acil durum frenleme, ivme veya direksiyon gibi kritik anlarda motorun doğru tepkisini sağlayabilir. Bu, fiziksel temas komütkerine sahip olmayan ve bu nedenle akımın yönünü ne zaman değiştireceğine ve motorun düzgün çalışmasını sağlamak için sensör tarafından sağlanan pozisyon bilgilerine güvenen Kalıcı Mıknatıs Senkron Motorlar (PMSM) için özellikle önemlidir.
Şu anda, yeni enerji araçlarında, girdap akım sensörlerinde ve döner transformatörlerde (döner sensörler) yaygın olarak kullanılan iki tür motor konum sensörü vardır.
01.
Dönen ve girdap akımları arasındaki fark, temel prensiplerinden kaynaklanmaktadır
Her ne kadar girdap akım sensörleri ve döner transformatörler, farklı sinyal üretim makineleri ve sinyal işleme yöntemleri nedeniyle motor pozisyon tespiti gereksinimlerini iyi karşılayabilse de, belirli ürün uygulamalarında farklı gereksinimlere göre farklılıklar olacaktır.
Motor konum sensörünün türünün seçimi, temel sinyal üretimi ve işleme mekanizması ile yakından ilişkili olan maliyet, doğruluk gereksinimleri, çevresel uyarlanabilirlik, güvenilirlik ve sistem entegrasyon karmaşıklığı gibi diğer faktörleri de dikkate almalıdır.
Örnek olarak en sık kullanılan döner sensörü alın, çalışma prensibi elektromanyetik indüksiyon prensibine dayanmaktadır. Sinyal üretimi prensibi, motor kontrolörünün uyarma bobine (bobin A) sabit bir frekans AC uyarma sinyali sağlaması ve bu uyarma sinyali döner sensörün içinde alternatif bir manyetik alan oluşturur. Rotor döndükçe, uyarma bobini tarafından üretilen manyetik alan kesilir, bu da sinüzoidal bobin B ve kosinüs bobininde AC voltajının indüklenmesine neden olur. Bu iki sinyalin faz farkı ve genliğini ölçerek, motor rotorun mutlak pozisyonu ve rotasyon yönü doğru bir şekilde hesaplanabilir.
Sinyal Sinyal İşleminde, motor kontrolörü döner sensörün sinüs ve kosinüs sinyallerini alır ve analiz eder ve bir yazılım algoritması (genellikle döner kodlayıcı analiz algoritması) aracılığıyla kesin açı bilgilerini hesaplar. Daha iyi sinyal işleme elde etmek için, genellikle motor kontrolörüne monte edilen özel bir kod çözme çipi uygulamak gerekir ve elbette yazılım kod çözme ile de elde edilebilir.
Bu nedenle, dönme sensörünün spesifik şeklinde, genellikle heyecan verici bir bobin (birincil bobin, bobin A), iki çıkış bobini (sinüs bobin B ve kosinüs bobini C) ve düzensiz şekilli bir metal rotordan oluşur. Rotor, motorun rotoru ile koaksiyeldir ve motorun dönüşü ile döner.
Eddy akım sensörü, hedef tekerleğin konumunu hesaplamak için, aktarılan uçta ve alıcı uçta karşılık gelen bobin ile indüklenen AC sinyalini iletmek ve almak için elektromanyetik indüksiyon prensibini kullanır. Hedef tekerlek dönen şaft üzerinde sabitlenir ve rotor ile birlikte döner. Motor rotor ve statorun nispi konumu, hedef tekerleğin konumu tespit edilerek ölçülebilir.
Sinyal İşleme açısından, girdap akımı sensörü çalıştığında, bobin ileten sensör heyecan verici bir manyetik alan üretir ve hedef plaka, heyecan verici manyetik alanı döndürmek ve kesmek için motoru takip eder, böylece alıcı bobin, voltajlı ve işlenmiş bardakları, voltajlı ve işlenmiş paralı, voltaj pozisyonunun voltajı elde eder. Döner sensörden farklı olarak, girdap akımı sensörünün sinyal işleme çipi sensörle entegre edilir ve dijital sinyal doğrudan çıkabilir.
Bu nedenle, girdap akım sensörü genellikle motorun kutup çifti sayısıyla eşleşen bir dizi hedef lobdan oluşur. Bobin grubu, bir şanzıman bobini ve motor statoruna sabitlenen bir alıcı bobinden oluşur ve girdap akımı sensörü genellikle doğrudan PCB'de düzenlenir ve sinyal işleme çipi entegre edilir.
02.
Farklı ilkeler farklı teknik odağa yol açar
Prensipte döndürme sensörü ve girdap akım sensörü arasındaki ana farklılıkların uyarma modunda, sinyal üretim mekanizması ve sinyal işlemenin karmaşıklığı olduğu görülebilir. Döner sensörün avantajları esas olarak uyarma sinyalinin stabilitesi ve çalışma ortamının toleransıdır, ancak dezavantajlar, motor şemasındaki değişimin etkisinin daha büyük olması ve platform uyumluluğunun zayıf olmasıdır. Eddy akım sensörünün avantajı yüksek derecede elektronizasyon, platformun ihtiyaçlarını karşılaması kolay ve güçlü anti-EMC yeteneğidir. Dezavantajı, çevresel tolerans açısından döner sensörden biraz daha zayıf olması ve maliyetin bazı sahnelerde döner sensörden daha yüksek olmasıdır.
Platform uyumluluğu ilk olarak hız seviyesine yansıtılır, Çin Otomotiv Mühendisliği Derneği tarafından hazırlanan 'enerji tasarrufu ve yeni enerji aracı teknolojisi yol haritası 2.0 ', 2025 yılına kadar konum sensörünün maksimum çalışma hızının 20.000r/dk olduğunu ve kod çözücü bant genişliğinin> 2.5khz olduğunu belirtti. 2030 yılına kadar konum sensörünün maksimum çalışma hızı 25.000r/dak ve kod çözücü bant genişliği> 3.0kHz'dir. Döner sensörde yüksek hızda bazı zorluklar olduğu görülebilir.
Bunun nedeni, döner sensörün uyarma frekansının, tasarlandığında dikkate alınan hız durumu ile yakından ilişkili olması ve genellikle geçerli hız durumuyla eşleşmesidir. Hız arttıkça, döner sensörün tasarımında bir değişiklik gerektiren doğru ölçüm için daha yüksek bir uyarma frekansı gereklidir.
Eddy akım sensörleri bu problem yoktur. Effie Automotive, NE Time'a girdap akım sensörünün tasarımının bu yüksek hızın geliştirme trendine daha iyi uyum sağlayabileceğini söyledi. Yüksek frekanslı sinyal işlemede geniş destek, hızlı yanıt ve daha iyi performansı, girdap akım sensörlerinin daha yüksek hızlarda gelecekteki uygulamalar için 'yukarı doğru uyumlu ' olabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, platform çözümü farklı hızlara sahip motor ürünlerinde daha iyi gerçekleştirilebilir. Aslında bu, mevcut motor müşterilerinin Eddy Current Solutions'ı seçtiği faktörlerden biridir,
Ek olarak, şaft tipi gibi girdap akım sensörlerinin çeşitliliği nedeniyle, şaft ucu benzerdir ve şaft O-tipi ve C tipine bölünebilir (bazılarına da tam daire ve yarı daire olarak adlandırılır). Bu nedenle, müşteri motor tasarım şemalarını uyarlamada nispeten daha esnektir.
03.
Farklı ilkeler farklı maliyet azaltma zorluklarına yol açar
Döner sensörlerin maliyeti esas olarak manyetik malzemeler (silikon çelik tabakalar gibi), bobinler vb. Bu nedenle, toplam maliyet büyüklüğüne göre belirlenir, genellikle boyut ne kadar büyük olursa, maliyet o kadar yüksek olur.
Eddy akım sensörünün temel maliyeti esas olarak elektronik bileşenlerinde, işleme yongaları vb.
Bu nedenle, girdap akım sensörlerinin maliyeti, büyük ölçekli uygulamalar için döner sensörlerden daha düşüktür. Bununla birlikte, küçük boyutlu motor şemalarında, döner sensörlerin belirli maliyet avantajları vardır. Tabii ki, spesifik uygulama şeması söz konusu olduğunda, döner sensörün sinyal işleme çipi genellikle maliyet hesaplamasına dahil edilmediğinden, spesifik maliyet karşılaştırmasının da bazı farklılıkları vardır.
Mevcut maliyet karşılaştırmasına ek olarak, gelecekteki maliyet azaltma alanına da dikkat etmek gerekir. Şu anda, girdap akım sensörü çiplerinin çoğu yabancı işletmelerden geldiğinden, daha sonraki aşamada ölçeğin genişlemesi ve yerli çip işletmelerinin olgunluğu ile maliyet daha da azaltılabilir. Bununla birlikte, döner sensörün azalan alanı nispeten sınırlıdır.
Bu nedenle, gelecekteki maliyet gereksinimleriyle karşılaştığında, girdap akım sensörleri açıkça daha avantajlıdır. Son yıllarda, girdap mevcut sensörlerin pazar payı önemli ölçüde arttı ve iç pazarda Geely ve bir dizi yeni güç de dahil olmak üzere araç şirketleri girdap akım sensörü şemasını seçti.
04.
Eddy Mevcut Sensör endüstrisinin hala büyümesi gerekiyor
Her ne kadar girdap akım sensörü uygulamalarının popülaritesi artmakla birlikte, en yaygın sensörler satış liderleri BYD ve Tesla da dahil olmak üzere hala döner sensörlerdir. Bunun nedeni, bir yandan, girdap akım sensörlerinin otomotiv alanında geç uygulanması ve diğer yandan, girdap akım sensörlerini sağlayabilecek pek çok tedarikçi olmaması ve Effie ve Sensata gibi birkaç şirketin onları sektörde tedarik edebileceğidir.
Eddy akım sensörleri için üç ana zorluk vardır:
Aslında, girdap akım sensörleri endüstriyel alanda uygulanmıştır, ancak otomotiv alanında, karşılanması gereken ilk şey araç gösterge seviyesinin gereksinimleri, özellikle fonksiyonel güvenlik gereksinimleridir. Effie Automobile'ı örnek olarak alın, girdap akım sensörünün kararlı uygulamasını sağlamak için geliştirme işlemi, fonksiyonel güvenlik seviyesinin gereksinimlerini sağlamak için kesinlikle ISO26262 sürecine uygundur.
Chip Çipin zorluğu, çip sadece fonksiyonel gereksinimleri karşılamakla kalmaz, aynı zamanda araba gösterge seviyesini de karşılamalıdır. Bir girdap-akım sensörü işletmesi olarak, yurtiçi yongaların daha sonraki uygulaması için de çok önemli olan çipin mevcudiyetini değerlendirmek için bir çip doğrulama standardı oluşturmak gerekir. Tam bir doğrulama süreci oluşturmak için küresel yonga üreticileri ile yıllarca süren işbirliği boyunca Effie Automotive, yerli yongaların tanıtımının planlandığını, elbette öncülün standartları karşılamak olduğunu ortaya koydu.
Güvenilirlik zorlukları, girdap akım sensörü Kurulum pozisyonu nedeniyle, çalışma işlemi motordaki termal şoka, yağ püskürtme ve özellikle çip için daha büyük olan diğer zorluklara eğilimlidir. Effie Automotive'in çözümü, çipin kendisinin sıcaklık gereksinimlerini arttırırken, çip yerine yapışkan işlem uygulamaktır. Çevreye uyarlanabilirliği artırmak ve güvenilirliği artırmak.
Gelecekte, girdap akımının döner sensörün yerini alıp alamayacağı hala bilinmemektedir. Rotary sensörleri ayrıca motorun yeni ihtiyaçları ile başa çıkmak için kendi ürün yükseltme yoluna sahiptir. Bununla birlikte, girdap akım sensörlerinin büyüme momentumu döner sensörlerden daha hızlıdır ve elbette girdap akım sensörlerinin tabanı düşüktür.
