S11全球总决赛竞猜将来电动汽车牵引机电需乞降
admin 2021-10-20

  ag真人游戏平台官网S11外围竞猜作者:Allegro MicroSystems L. Stewart, P. Suyderhoud, J. Whalen

  :利用牵引机电的车辆活着界范畴内曾经愈来愈提高。本文讨论了牵引机电体系中速率以及地位传感器的使用需要趋向,包罗高速才能、启动精度、低速运转、抗振动性、EMC鲁棒性以及宁静性等。Allegro MicroSystems可以供给多种处理计划,能够满意这些使用请求以及其余终端用户的请求。

  跟着市场朝着电动汽车利用愈来愈普遍的标的目的开展,两个枢纽身分将影响现有牵引机电体系的需要开展方法:

  2. 扩展范畴:使电池动力电动汽车(BEV)以及插电式混淆动力汽车(PHEV)成为更普遍使用的可行挑选计划。这些身分将持续鞭策制作商寻觅既可进步机能又可利用更具本钱效益的电动汽车机电处理计划。

  与内燃机汽车差别,电动车辆凡是不拥有变速器或只要低齿数变速器。电动汽车利用的牵引机电需求在普遍的速率范畴内有用运转;因而,大大都时分只要求一个或两个差减变速器(gear ratio)便可。较少传动齿轮需求牵引机电比内燃策动机以更高的转速运转。这使传感装备必需施行一组新的手艺请求。

  固然典范的内燃策动机在约6,000 rpm时进入转速红区,但很多电动汽车牵引机电的运行才能却远不止于此,找到比ICE策动机转速快两倍或更多的EV机电十分简单。比方,自2016年以来不断在市场上贩卖的雪佛兰Bolt EV利用最大转度为8,810 rpm的牵引机电,这是在Bolt前身Chevrolet Spark EV(2013 – 2016)根底上的改良,Chevrolet Spark EV利用的最大转速仅为4,500 rpm[1]。日产聆风(Leaf)是可与Bolt媲美的车辆,它利用的是EM57牵引机电,最大速率为10,390 rpm[2]。

  特斯拉Model 3等更高机能电动汽车需求更高的转速。据估量,Model 3牵引机电在162 mph最高时度下能够到达27,200 rpm的转速[a]。Model 3是已往多少年中广受欢送的电动汽车之一,因而对高机能电动汽车有明白的需要。未来,将来市场对可以到达Model 3速率的牵引机电需要能够还会增大,必需从头设想半导体传感器件,以满意这些新的高速高机能使用需要。

  牵引机电的启动请求按照所触及的机电范例而有很大差别。大大都汽车牵引机电都利用永磁同步机电(PMSM)或感到机电(异步机电)。每一种机电拥有差别的功用,因此也拥有差别的传感器件请求。

  基于永磁同步机电的使用需求反应处理计划,可在启动时供给绝对的转子地位,这关于初始启动相当主要,由于同步机电的定子以及转子需求“同相”运转。启动时转子地位反应的毛病解招致机电驱动的相位不分歧,招致转子加快以及/或“急动”以婚配机电驱动器的初始相位,以至能够与预期驱动器的标的目的相反。

  用于永磁同步机电需要的现有处理计划凡是包罗绝对地位编码器或旋改变压器(resolver)。旋改变压器因为其在卑劣汽车使用情况中显现的高牢靠性而成为市场上最支流的处理计划,凡是也更耐受电磁滋扰以及低温。

  基于感到机电的使用在启动时不受与永磁同步处理计划不异的绝对地位反应请求束缚。因为启动时无需转子以及定子之间间接的相位婚配,因而启动时转子将遵照任何给出的定子相位。

  可以满意感到机电需要的现有处理计划凡是利用旋改变压器或增量地位编码器,此中增量地位编码器在启动时供给的信息很少以至没有(关于异步机电是可承受的),可是与旋改变压器及其绝对地位计划比拟,还能够节流本钱。固然在启动时没必要供给绝对地位,但因为可供给更高的牢靠性,旋改变压器在利用感到机电的使用中仍旧很常见。

  低速机能关于牵引机电相当主要。因为关于大大都牵引机电体系来讲,较低速率是一种低服从形式,因而必需加重因为机电掌握不良而酿成的任何分外功率丧失。别的,关于正在开辟的用于牵引机电的主动体系,比方主动泊车以及特斯拉的“智能呼唤”功用,请求这些机电掌握体系的反应拥有更高分辩率。

  虽然诸如旋改变压器之类的模仿传感处理计划拥有没有限的分辩率,但牵引体系仍旧遭到ADC分辩率以及体系噪声等限定。增长ADC的位数(到达受体系噪声界定的水平),并低落体系噪声将招致更高分辩率。

  编码器等数字感测处理计划(比方处理计划)拥有内置的分辩率,按照每一转感测到的输出跳变数而定。增长目的被感测特性数目将进步体系分辩率。

  像启动以及低速同样,传感器以及对振动变乱的呼应在牵引机电体系机能中起着很大感化。牵引机电体系中存在多种情势的振动,假如未准确检测以及/或准确处置,则一切振动城市发生潜伏的偏差,进而会在差别水平上影响掌握体系的反应回路,比方从角度的细小以及临时偏差,到转子地位的完整毛病计较,城市招致机电驱动不妥以及对宁静相当主要的毛病。减缓掌握体系中振动所带来的影响在很洪水平上取决于所利用的传感处理计划,因而,一些传感器的设想接纳了初级算法,可以完成所希冀的机能,而不会惹起毛病。这些与振动相干的手艺仿佛是一项新的前进,但在诸如变速器以及曲轴传感器之类的特别使用中,振动算法曾经存在了很短工夫。

  旋改变压器以及绝对地位编码传感器对振动变乱十分结实。现在,传感器可以处置并消弭振动变乱中的毛病旌旗灯号,将有用旌旗灯号供给给。关于这些处理计划,不需求对反应体系的先行常识便可一般运转,而且不需求分外的恳求便可在振动变乱后规复。在振动变乱时期,体系的呼应完整取决于,由于传感器将持续在每一一个采样上输出转子的准确地位。

  增量式地位编码器能够会因振动变乱而丧失以及/或增长齿数,因而需求在传感器以及中愈加精密,以加重因为振动惹起的影响。假如呈现缺失或多出的齿数,则传感器以及/或能够按照振动的严峻水平以及齿数偏差在差别水平长进行抵偿。不然,直到辨认出索引或同步旌旗灯号为止(凡是每一转一次),转子地位能够会呈现差别水平的偏差。

  为了满意低落本钱以及扩展续航里程的市场需要,能够预期永磁同步机电将持续成为牵引机电受欢送的处理计划,这已从特斯拉Model 3中的第一个同步机电处理计划设想中获患上了证实。虽然特斯拉持久以来不断提倡利用感到机电处理计划,但为了使Model 3 [b]满意整体本钱以及服从请求[6],改用同步机电是绝对须要的。

  跟着用于电动车辆牵引体系的永磁同步机电连续开展,再加之为低落本钱而不竭增大的压力,汽车制作商需求寻觅替换现有高本钱旋改变压器以及绝对地位编码器的处理计划。

  别的,替换处理计划需求满意高分辩率输出请求,而且传感器以及/或方面必需拥有结实的算法,以满意对振动变乱鲁棒性不竭进步的需要,出格是更高功用宁静性的请求。

  EMC请求能够因差别的使用、器件以及地点地域等而变革。总的趋向是,跟着工夫的流逝,EMC的结实性已成为从OEM到1级以及2级供给商的一项更加枢纽以及严厉请求,关于牵引机电市场特别云云。跟着愈加庞大体系的开辟,对体系中利用的组件请求愈来愈高,需求免受杂散电磁场的影响并能接受更高的电压、电流以及其余电磁旌旗灯号。别的,鉴于牵引机电体系等使用电气化水平不竭进步,这些体系及此中包罗的组件将需求顺应严厉的排放请求。

  一样,出于对更具本钱效益以及更高服从牵引机电体系的需要,将会开辟出更多的低压体系。这将请求部件接受的额定电压要比前多少代产物高很多,这一样合用于内燃机或其余单电池/高压使用。

  功用宁静在汽车行业中变患上愈来愈主要。大大都OEM都遵照ISO 26262尺度,它界说了汽车宁静完好性品级(ASIL)分类体系,利用ISO 26262尺度可确保车辆利用寿命内的牢靠性以及毛病办理。从最低危害到最高危害,ASIL的四个级别别离为A,B,C以及D。跟着愈来愈多的主动驾驶车辆开端利用,车辆体系愈来愈需求服从更严厉的宁静请求,而且大大都体系将需求D级特征。

  [b]该当留意的是,按照特斯拉Model 3的选配计划,供给的牵引机电可所以永磁同步机电,也可所以永磁同步机电以及感到机电。

  ATS17501 / A17501是单片集成电路(IC)处理计划,设想用于牵引机电体系中常见的铁磁齿轮或环形磁体目的的扭转地位感测。ATS17501接纳4引脚单插直列封装(SIP)(“ SG”封装),此中集成有稀土背磁(rare-earth magnetic pellet),易于制作,在全部温度范畴内拥有不变的使用机能,并可以进步牢靠性(见图4)。A17501接纳4引线SIP(“ K”封装)封装,当用背磁体准确地“反向偏置”时,可用于感测环形磁体或铁磁目的(见图4)。

  传感器IC中集成为了三个霍尔元件,因此可以在IC中创立两个自力的差分磁感测通道。这些输入由数字IC电路以及壮大的算法停止处置,旨在消弭磁场以及体系偏移中的无害影响,并处理由牵引机电体系中常见的启动以及低速运转时目的振动惹起的虚伪输出瞬态。差分旌旗灯号用于发生高精度速率输出,并在需求时供给有关扭转标的目的的信息。

  先辈的校准手艺可用于优化旌旗灯号偏移以及幅度,这类校准与旌旗灯号的数字跟踪相分离,能够在气隙、S11全球总决赛竞猜官网速率以及温度等参数上发生精确的开关点。

  传感器IC能够针对各类差别使用停止编程,以满意对双相齿轮速率以及地位旌旗灯号信息或同时拥有高分辩率齿轮速率以及标的目的信息等需要。

  ATS17501 / A17501可经由过程利用ABZ编码来跟踪扭转齿轮的地位。双路输出可以发生正交的通道A以及通道B旌旗灯号。索引或通道Z旌旗灯号凡是由零丁的传感器发生,这些旌旗灯号可用于肯定目的的扭转速率以及标的目的。

  先前的传感处理计划需求两个传感器才气患上到通道A以及通道B的正交旌旗灯号。利用ATS17501或A17501,能够削减传感器、电线以及线束的数目,从而低落团体体系本钱以及庞大性。

  ATS17501 / A17501十分合适牵引机电使用。这些传感器IC的最高事情频次为40 kHz,能够满意牵引机电关于高速开关不竭增加的需要。

  可选的算法用于肯定什么时候从磁输入旌旗灯号发生输出转换。关于一切选项,都在ATS17501/A17501中配置了一个阈值,当颠末数字化磁旌旗灯号(开关点)时,该阈值触发输出转换。若把传感器IC编程为利用“牢固阈值”选项时,绝对阈值将存储在非易失性存储器中,以配置开关点的操纵以及开释点。该算法许可在上电后立刻患上到精确的输出转换,以患上到分歧的磁输入旌旗灯号,而无需“进修”旌旗灯号。存储在存储器中,并在上电时期加载的阈值包罗针对温度的阈值程度,许可就温度对磁性输入旌旗灯号停止偏移漂移调解。传感器IC包罗一个温度传感器,可用于按照使用需求持续在温度范畴内调理开关点。还能够将传感器编程为利用“静态阈值”选项,此中每一一个开关点都是按照相关先前目的特性信息计较患上出。该算法可以完成鲁棒的跟踪,并针对不分歧的磁输入旌旗灯号(偏置漂移、幅度变革等)发生精确的输出转换。别的,能够对传感器停止编程,以利用“混淆阈值”选项,即在启动时由“牢固阈值”选项肯定,而后在跟踪旌旗灯号准确获患上磁输入旌旗灯号以后转换为“静态阈值”选项。

  ATS17501以及A17501还包罗可对消牵引机电体系中振动的负面影响的算法。当发作标的目的变革时,将停息峰值跟踪旌旗灯号的向内鸿沟,以避免毛病地按照振动旌旗灯号配置来自开关点的毛病输出转换。别的,一旦在振动变乱以后真实的目的扭转规复,就可以够立刻获患上磁输入旌旗灯号。

  ATS17501 / A17501包罗一个片上稳压器,能够在很宽的电源电压范畴内事情。假如利用恰当的内部组件,传感器则拥有壮大的EMC机能。

  ATS17501 / A17501包罗有模仿以及数字电路诊断监督器。在启用“毛病检测形式”后,它们会持续监督并陈述能否发明任何以障、计较毛病或无效的输入鼓励。假如诊断监督器触发,则传感器IC可经由过程输出电压电平转达毛病。关于一切毛病,输出将连结在毛病电压电平充足短工夫,以许可体系可以监测到已发作的毛病。关于某些诊断,能够经由过程重置传感器IC的外部来肃清毛病。假如这些诊断监督器中的任何一个触发了毛病变乱,则传感器IC在将输出连结在毛病电压充足短工夫后,传感器IC将主动施行外部的复位,以许可体系监测毛病变乱。启用毛病检测形式可在断路或短路的状况下停止其余方法通讯,在启用“毛病检测形式”后,传感器IC能够在ASIL B(D)级别体系中利用。 ASIL D体系能够经由过程利用多个传感器来完成。

  Allegro努力于不竭改良,以供给可以满意牵引机电市场请求不竭进步的立异产物,将来也会不竭设想、测试以及公布拥有改良功用的新产物。请与Allegro联络以获患上最新产物以及供货信息。