新型傳感器提升電動(dòng)機(jī)性能并降低功耗
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如果芯片的傳輸延遲是100μs，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)每秒，那么動(dòng)態(tài)角度誤差為1.2度。如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增至10,000轉(zhuǎn)每秒，動(dòng)態(tài)角度誤差就增至12度。
圖4：傳輸延遲如何增加動(dòng)態(tài)角度誤差
設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)并不希望從本質(zhì)上增加物料成本，也不想花費(fèi)太多時(shí)間來開發(fā)、測(cè)試和修正他們的補(bǔ)償算法。
新型傳感器減少動(dòng)態(tài)角度誤差
如剛才所說，磁性位置傳感器的傳輸延遲是固定的，而動(dòng)態(tài)角度誤差的值取決于傳輸延遲的時(shí)間和轉(zhuǎn)速。
現(xiàn)在，奧地利微電子已經(jīng)開發(fā)出新的補(bǔ)償方案應(yīng)用到磁性傳感器中，該方案正在申請(qǐng)專利。這種新的內(nèi)部補(bǔ)償技術(shù)叫做DAEC(動(dòng)態(tài)角度誤差補(bǔ)償)，首先試用于47系列的磁性傳感器。DAEC能夠有效減少汽車位置傳感器AS5147的傳輸延遲誤差至僅1.9μs。這意味著AS5147在14,500轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速下，動(dòng)態(tài)角度誤差僅為0.17度，幾乎可以忽略不計(jì)。
圖5：集成補(bǔ)償方案的傳感器輸出（上）以及未集成補(bǔ)償方案的傳感器輸出（下）
圖6：左圖顯示了傳統(tǒng)的分散式動(dòng)態(tài)角度誤差補(bǔ)償法。右圖顯示了新的動(dòng)態(tài)角度誤差補(bǔ)償法。
當(dāng)然，傳感器內(nèi)部補(bǔ)償還能降低系統(tǒng)成本，原因是沒有額外的MCU，又或是能夠使用更小功率的ECU。
抵御雜散磁場(chǎng)
許多磁性傳感器的另一個(gè)弊端是容易受到雜散磁場(chǎng)的干擾。轉(zhuǎn)子磁鐵以外的磁場(chǎng)干擾隨時(shí)會(huì)破壞芯片的角度測(cè)量，而這種隨機(jī)的錯(cuò)誤無法通過主機(jī)ECU或MCU來補(bǔ)救。因此，用戶不得不對(duì)芯片采取屏蔽措施，這就增加了物料成本和裝配成本；還可能違背對(duì)空間有要求應(yīng)用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
根據(jù)ISO 26262汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)，免受雜散磁場(chǎng)的干擾已經(jīng)成為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)制性要求。
“差分傳感”專利技術(shù)被應(yīng)用于奧地利微電子的所有磁性位置傳感器中，包括47系列，使傳感器免受雜散磁場(chǎng)影響的最高值達(dá)到25,000A/m。低于該臨界值，就無需采取屏蔽措施。
結(jié)論
奧地利微電子DAEC技術(shù)的推出意味著無刷直流電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)制造商能夠利用極其精確的位置數(shù)據(jù)使高轉(zhuǎn)速應(yīng)用中的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大化，同時(shí)通過磁性位置傳感器縮小電動(dòng)機(jī)的尺寸，提高可靠性。
DAEC技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于AS5147*單層晶圓）和AS5247(雙層冗余晶圓）汽車磁性位置傳感器(AEC-Q100 階段0汽車應(yīng)用認(rèn)證)，支持無刷直流電動(dòng)機(jī)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，如電子動(dòng)力方向盤(EPS)、傳動(dòng)裝置(變速箱、促動(dòng)器)、泵以及制動(dòng)器。
在工業(yè)應(yīng)用方面，采用DAEC技術(shù)的AS5047D也已投入使用，提供十進(jìn)制ABI輸出，是替換光學(xué)編碼器的理想之選。
評(píng)論