42新能源汽車旋變傳感器的工作原理及常見(jiàn)故障檢測(cè)方法01旋變傳感器的工作原理旋變傳感器的安裝位置旋變傳感器一般安裝在電動(dòng)汽車電機(jī)內(nèi)部，起著測(cè)定轉(zhuǎn)子磁極位置從而為逆變器提供正確換向信息的重要作用。二、旋變傳感器的作用汽車轉(zhuǎn)速位置傳感器的分類：旋變傳感器和霍爾編碼器旋變傳感器的作用是檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，并把該信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給控制器進(jìn)行解碼獲得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子角度、轉(zhuǎn)子方向。你可以這么理解，如果說(shuō)電機(jī)控制器控制電機(jī)就像駕駛員操縱汽車那樣，那旋變的作用就像車上的車速表，司機(jī)可以通過(guò)車速表和導(dǎo)航知道車輛的速度。電機(jī)控制器就是通過(guò)旋變知道電機(jī)是正著轉(zhuǎn)還是反著轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到哪里，轉(zhuǎn)的有多快。三、旋變傳感器的工作原理在了解旋變傳感器之前，先簡(jiǎn)單了解一下變壓器的工作原理。變壓器就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)也是一種電感器，利用電磁互感應(yīng)來(lái)變換電路中交流電壓、電流和阻抗特性的器件。變壓器的原理是：當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓。普通變壓器輸入線圈和輸出線圈都是固定的，兩端的電壓比值是固定的。與普通變壓器的區(qū)別在于普通變壓器的原邊、副邊繞組是相對(duì)固定的，所以輸出電壓和輸入電壓之比是常數(shù)。而旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊、副邊繞組則隨轉(zhuǎn)子的角位移發(fā)生相對(duì)位置的改變，因而其輸出電壓的大小隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。利用氣隙和磁阻的變化使輸出繞組的感應(yīng)電壓會(huì)隨機(jī)械轉(zhuǎn)角作相應(yīng)正弦或余弦的變化，同時(shí)轉(zhuǎn)子必須滿足多磁極的要求，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)是不相同的，定子磁極數(shù)比轉(zhuǎn)子的多。旋變的三個(gè)線圈，其中轉(zhuǎn)子齒為4個(gè)，定子齒畫出5個(gè)。激磁線圈、正弦線圈和余弦線圈均安置在定子槽內(nèi)，輸入的激磁繞組1-1是逐個(gè)磁極反向串接，而正弦線圈2-2及余弦3-3，則是以兩個(gè)磁極為間隔，反向串接的輸出繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子、轉(zhuǎn)子間氣隙的磁導(dǎo)發(fā)生變化，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子齒距，氣隙的磁導(dǎo)變化一個(gè)周期。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一圈時(shí)，則變化出與轉(zhuǎn)子齒相同的數(shù)個(gè)周期。氣隙磁導(dǎo)的變化導(dǎo)致輸入和輸出繞組之間互感的變化，輸出繞組感應(yīng)的電勢(shì)也隨之發(fā)生變化。輸出繞組按正弦及余弦規(guī)律變化來(lái)判斷轉(zhuǎn)子的瞬間位置以及旋轉(zhuǎn)的方向。旋變傳感器是如何判斷正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)的呢？當(dāng)電機(jī)控制器給勵(lì)磁繞組加上一個(gè)正弦信號(hào)（交流電）的時(shí)候，如果轉(zhuǎn)子不動(dòng)，正弦繞組、余弦繞組會(huì)輸出一個(gè)頻率和幅值不變的正弦信號(hào)跟輸入是一樣的，但是可能它的幅值大小會(huì)有點(diǎn)不同。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，由于轉(zhuǎn)子上有凸起還有凹陷，通過(guò)線圈磁通量不同，會(huì)造成線圈產(chǎn)生電壓不同。正弦上的電壓會(huì)呈現(xiàn)包絡(luò)信號(hào)，余弦上的電壓會(huì)呈現(xiàn)包絡(luò)信號(hào)與正弦相差90度。正轉(zhuǎn)特征：正弦波形超前余弦波形90°；

反轉(zhuǎn)特征：正弦波形滯后余弦波形90°。旋變傳感器是怎樣計(jì)算這些信號(hào)角度呢？假設(shè)我們勵(lì)磁輸入電壓是V1，正弦繞組信號(hào)電壓是V2，余弦信號(hào)電壓就是V3。V2=V1*sinωT

ω就是角速度，V3=V1*cosωT

V2/V3=(V1*SinωT)/(V1*cosωT)=tanωT。ωT是角度，那么V2V3的電壓我們就是可以測(cè)量出來(lái)的，那么就可以通過(guò)計(jì)算就可以得到一個(gè)角度。此外，電機(jī)控制器內(nèi)部有對(duì)應(yīng)接口電路，接口電路作為旋變傳感器與主控芯片之間的橋梁，保證了兩者之間信號(hào)的有效傳輸和處理，是實(shí)現(xiàn)電機(jī)高精度控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。主控芯片輸出3.3V高電平的PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)，經(jīng)過(guò)接口電路中的激勵(lì)信號(hào)調(diào)理模塊。該模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和功率放大，生成高頻激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)電阻R1、R2傳輸給旋變傳感器。原理：功率放大是為了讓激勵(lì)信號(hào)有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，確保旋變傳感器能夠正常工作并產(chǎn)生準(zhǔn)確的反饋信號(hào)。旋變傳感器產(chǎn)生的正余弦信號(hào)S1、S3和S2、S4輸入到接口電路的正余弦信號(hào)調(diào)理模塊。接口電路將處理后的激勵(lì)控制信號(hào)EXCT以及正余弦信號(hào)SIN、COS傳輸給主控芯片TC1782。主控芯片通過(guò)內(nèi)置的旋變解碼模塊對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行解碼，結(jié)合矢量控制算法，計(jì)算出電機(jī)的角度θ和角速度ω，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確控制。旋變傳感器是如何判斷轉(zhuǎn)速的呢？如何得到儀表上的車速？通過(guò)接口電路對(duì)旋變傳感器輸出的正余弦信號(hào)進(jìn)行處理傳輸給主控芯片，主控芯片利用內(nèi)置的旋變解碼模塊，根據(jù)正余弦信號(hào)的幅值關(guān)系計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前的角度位置。角度值計(jì)算:θ=atan2(sin信號(hào)幅值/cos信號(hào)幅值)轉(zhuǎn)速計(jì)算：轉(zhuǎn)速=角度變化量/時(shí)間間隔車速由電機(jī)轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)系統(tǒng)減速比等參數(shù)共同決定。控制器將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為實(shí)際車速值，并通過(guò)CAN總線發(fā)送至儀表盤顯示。02旋變傳感器的常見(jiàn)故障檢測(cè)方法旋變傳感器故障的原因可能有:傳感器本身?yè)p壞、芯片損壞、信號(hào)線短路或斷路等。當(dāng)旋變變壓器有故障的時(shí)候，我們是怎么樣去判斷它的好壞呢？方法一：波形測(cè)量1、將示波器通道a連接正弦，通道b連接余弦。2、用12伏變壓器給勵(lì)磁繞組通入12伏交流電。3、將旋變定子放到合適位置，發(fā)現(xiàn)正弦、余弦感應(yīng)出了固定伏值的交流電。4、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，正弦、余弦的交流電壓發(fā)現(xiàn)了伏值的變化。結(jié)果分析：將截取到的波形放大，波形呈現(xiàn)正余弦的變化關(guān)系。一個(gè)信號(hào)到達(dá)最大時(shí)，另一個(gè)信號(hào)到達(dá)最小，將會(huì)相差90度為正常。如果沒(méi)有示波器，可以使用萬(wàn)用表測(cè)量旋變線圈的阻值來(lái)確定旋變的好壞。方法二：電阻測(cè)量拔掉電機(jī)低壓插頭測(cè)量電阻，可以通過(guò)分別測(cè)量電機(jī)側(cè)勵(lì)磁繞組、正弦繞組、余弦繞組的電阻來(lái)判斷好壞。不同電機(jī)品牌旋變變壓器電阻可能不一樣。R正弦=R余弦R勵(lì)磁=1