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电涡流传感器设计方案

在汽车电机控制系统中,BLDC电机转子的位置检测非常重要,但是传统的霍尔开关检测存在缺陷:一是无法连续输出转子角度值,无法给电机的精确控制提供数据支撑;二是霍尔器件需要安装到电机内部,在电机内部高温、高震动和强磁场的共同作用下,霍尔器件容易损坏,其可靠性无法满足要求。为此,“旋转变压器”受到重视,但是旋转变压器价格高昂,安装困难,输出信号速度低,无法满足高速电机控制的要求。而电涡传感器可以有效地克服以上缺点。

电涡传感器的技术特点

电机内部存在着磁脉冲干扰与传输干扰,为解决信号抗干扰问题,从电涡流传感器的屏蔽与驱动引线入手,在编码元件和解码元件的背后安放不锈钢屏蔽片,有效地屏蔽了自电机内部脉冲磁场的干扰;引出线采用4对屏蔽双绞线和4FPC扁平电缆两种方式解决,效果都非常好。

采取空间电压矢量模型,解决电涡流传感器的驱动与信号解析问题。该模型的优点是:不需要开发专用芯片,而仅仅采用一片车规级的普通单片机,就可以实现电涡流传感器励磁驱动,而且仅仅需要一个肖特基整流桥就可以实现空间矢量电压信号的处理,成本低廉、可靠性高、且不损失检测精度。

电涡流传感器除了应用于BLDC电机的转子角度传感之外,也可以用于其他应用场合,如:方向盘的偏转角度检测、油门检测、刹车检测、车轮旋转检测等。

电涡流传感器的优势就突显出来了,主要表现在以下几个方面:

一是精度高。电涡流角度传感器,引入了三相空间电压矢量解析角度的方法。该方法数学模型简单、有效,对信号处理电路的要求低,角度输出速度高,在5000r/min的转速下,可以获得0.5 - 1°的角度解析度,这个精度与速度能够满足汽车控制的需求。

二是可靠性高。电涡流传感器采用高可靠的不锈钢(304镜面不锈钢)作为转子编码元件,用PCB线圈作为解码元件,不需要焊接脆弱的IC芯片。这些高可靠性的部件安装到电机内部,可以经受的住高温、高震动、强磁场环境考验。

三是成本低。电涡流传感器的成本低廉,远远低于旋转变压器。