傳感器在汽車(chē)通用電機(jī)上的應(yīng)用

一.之前汽車(chē)中的大多數(shù)電動(dòng)機(jī)都采用標(biāo)準(zhǔn)的12V汽車(chē)系統(tǒng)，現(xiàn)在，雙電壓12V和48V系統(tǒng)正在成為主流，雙電壓系統(tǒng)可以將部分較高電流負(fù)載從12V電池中移出。使用48V電源的優(yōu)點(diǎn)是相同功率的電流降低4倍，并且伴隨著電纜和電機(jī)繞組重量的減輕。可能更新到48V電源的高電流負(fù)載的應(yīng)用包括起動(dòng)電機(jī)、渦輪增壓器、燃油泵、水泵和冷卻風(fēng)扇。為這些組件安置48V電氣系統(tǒng)可能會(huì)節(jié)省約10%的燃料消耗。

二.不同的應(yīng)用需要不同的電機(jī)，電機(jī)的分類(lèi)方式有很多種。

1.根據(jù)工作電源分類(lèi)——根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。

2.根據(jù)工作原理——按結(jié)構(gòu)及工作原理的不同，電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同布電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。

3.根據(jù)啟動(dòng)與運(yùn)行方式分類(lèi)——電動(dòng)機(jī)按啟動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容啟動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。

4.根據(jù)用途分類(lèi)——電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具(包括鉆孔、拋光、磨光、開(kāi)槽、切割、擴(kuò)孔等工具)用電動(dòng)機(jī)、家電(包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等)用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備(包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、、電子儀器等)用電動(dòng)機(jī)。控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。

5.根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類(lèi)——電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(舊標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī))和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(舊標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為繞線型異步電動(dòng)機(jī))。

6.根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類(lèi)——電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。

三.目前，汽車(chē)車(chē)身應(yīng)用中的電機(jī)多采用有刷直流電機(jī)，這是一種傳統(tǒng)的解決方案。由于電刷提供換向功能，這些電機(jī)的驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單并且相對(duì)便宜。在某些應(yīng)用中，無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)在功率密度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，從而減輕重量并提供更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和更低的排放，制造商在擋風(fēng)玻璃刮水器、機(jī)艙加熱、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)鼓風(fēng)機(jī)和泵中都選擇使用BLDC電機(jī)。在這些應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)傾向于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，而不是像電動(dòng)車(chē)窗或電動(dòng)座椅那樣的瞬時(shí)操作，其中有刷式電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單性和成本效益仍然具有優(yōu)勢(shì)。

四.適合電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)

從燃油車(chē)向純電動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)變，將使汽車(chē)的核心引擎轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)式。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的心臟，它由電機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、各種檢測(cè)傳感器和電源組成。適合電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)有：直流電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。

直流電動(dòng)機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)，因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。它還具有啟動(dòng)力矩大，控制比較簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此，凡是在重負(fù)載下啟動(dòng)或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)械，例如大型可逆軋鋼機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電力機(jī)車(chē)、電車(chē)等，都適合采用直流電機(jī)。

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)非常符合電動(dòng)汽車(chē)的負(fù)載特性，具有低速大轉(zhuǎn)矩特性，能提供大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，滿足電動(dòng)汽車(chē)的加速要求，同時(shí)，它可以在低、中、高寬速度范圍內(nèi)運(yùn)行，它還具有高效率特性，在輕載車(chē)況下，具有較高的效率。缺點(diǎn)是電機(jī)本身比交流電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，控制器比有刷直流電機(jī)復(fù)雜。

異步電動(dòng)機(jī)即感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是將轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，獲得一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造維護(hù)，它具有接近恒速的負(fù)載特性，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械拖動(dòng)的要求。但是，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速有固定的轉(zhuǎn)差率，因而調(diào)速性較差，不如直流電機(jī)經(jīng)濟(jì)、靈活。另外，在大功率、低轉(zhuǎn)速場(chǎng)合的應(yīng)用，異步電機(jī)不如同步電機(jī)合理。

永磁同步電機(jī)是由永磁體勵(lì)磁產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步電機(jī)，永磁體作為轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相定子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下通過(guò)電樞反應(yīng)，感應(yīng)三相對(duì)稱(chēng)電流。永磁電動(dòng)機(jī)體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，功率密度高，適合電動(dòng)汽車(chē)空間有限的特點(diǎn)，另外，其轉(zhuǎn)矩慣量比大，過(guò)載能力強(qiáng)，尤其低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩大，適合電腦汽車(chē)的啟動(dòng)加速。因此，永磁電動(dòng)機(jī)得到了國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)屆的普遍認(rèn)可，已在多款電動(dòng)汽車(chē)上使用。例如，日本的電動(dòng)汽車(chē)大都采用永磁電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，豐田普銳斯混合動(dòng)力車(chē)就采用了這種電機(jī)。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型調(diào)速電機(jī)，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一代無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，且在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率，系統(tǒng)可靠性高。主要有開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器與位置檢測(cè)器四部分組成。控制器內(nèi)包含功率變換器和控制電路，而轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器則安裝在電機(jī)的一端。現(xiàn)如今，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展取得了明顯的進(jìn)步，已成功地應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)、通用工業(yè)、家用電器和紡織機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域，功率范圍從10W到5MW，速度高達(dá)100,000 r/min。

輪轂電機(jī)技術(shù)也被稱(chēng)為車(chē)輪內(nèi)裝電機(jī)技術(shù)，它的特點(diǎn)就是將動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置都整合一起到輪轂內(nèi)，得以將電動(dòng)車(chē)輛的機(jī)械部分大為簡(jiǎn)化。

輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器與散熱系統(tǒng)組成，輪轂電機(jī)的電機(jī)類(lèi)型主要有永磁、感應(yīng)、開(kāi)關(guān)磁阻式，其動(dòng)力系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子類(lèi)型分成兩種:內(nèi)轉(zhuǎn)子型和外轉(zhuǎn)子型。由于輪轂電機(jī)具備單個(gè)車(chē)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的特性，因此無(wú)論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，它都可以比較輕松地實(shí)現(xiàn)，全時(shí)四驅(qū)在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛上實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常容易。同時(shí)輪轂電機(jī)可以通過(guò)左右車(chē)輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)類(lèi)似履帶式車(chē)輛的差動(dòng)轉(zhuǎn)向，大大減小車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向(不過(guò)此時(shí)對(duì)車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和輪胎的磨損較大)，對(duì)于特種車(chē)輛很有價(jià)值，例如，風(fēng)靡大街的平衡車(chē)很多都采用了輪轂電機(jī)。但輪轂電機(jī)也有缺點(diǎn)，采用輪轂電機(jī)會(huì)增大汽車(chē)簧下質(zhì)量和輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)車(chē)輛的操控會(huì)有影響。另外，輪轂電機(jī)的電制動(dòng)性能有限，維持制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行需要消耗不少電能,對(duì)密封散熱也有更高要求。

五.針對(duì)不同類(lèi)型電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)森瑟科技推薦

(1)推薦型號(hào)310A性能特點(diǎn)：堅(jiān)固耐用 耐腐蝕 金屬密封焊接 外殼隔離 EMI/RFI屏蔽 抗沖擊。

（2）536A產(chǎn)品是一款專(zhuān)為工業(yè)監(jiān)控應(yīng)用設(shè)計(jì)的IEPE三軸加速度傳感器，采用剪切模式的壓電陶瓷作為敏感元件，具有寬頻帶響應(yīng)的特性。此IEPE加速度傳感器結(jié)合 了優(yōu)質(zhì)的壓電晶體和低噪聲微電子元件, 與其它類(lèi)型 的傳感器相比在工作溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了超低溫度靈敏 度誤差; 剪切模式技術(shù)同時(shí)保證了的靈敏度基座 應(yīng)變誤差。536A加速度傳感器采用外殼隔離、一體線 輸出的結(jié)構(gòu)，保證了產(chǎn)品低質(zhì)量，寬頻帶響應(yīng)的特性。 出色的振幅和相位頻率響應(yīng)，使得此產(chǎn)品非常適合結(jié)構(gòu) 測(cè)試、部件檢測(cè)、跌落測(cè)試和通用實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)測(cè)量項(xiàng)目。 微型扁平結(jié)構(gòu)使得測(cè)試工程師或技術(shù)員可以很方便地 在現(xiàn)場(chǎng)同步測(cè)量三個(gè)相互垂直軸向的加速度，測(cè)試數(shù)據(jù) 精度高，性能長(zhǎng)期穩(wěn)定。

（3）嵌入式壓電加速度傳感器540A性能特點(diǎn)：超高分辨率 ，穩(wěn)定的環(huán)型剪切結(jié)構(gòu)，的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 ，寬頻響范圍 0.5Hz to 28kHz (±3dB)，低噪聲: 4µg/√Hz @1kHz ，線性 ±0.5% ，500g范圍內(nèi)，低功耗電流: 0.6mA l ?55°C to +150°C 溫度范圍，敏感方向垂直于安裝面 l 大量程: 50~500g，小體積 10 mm × 10 mm × 5.5 mm，兼容回流焊工藝.