浅谈电动汽车电机控制与角度传感器技术

随着环保意识的日益提升以及对建立可持续发展社会的关注，汽车市场正不断朝着“电动汽车转型”的方向发展，即从传统汽油车向电动车过渡。为实现更高性能的电动汽车 (xEV) 和电动摩托车，亟需在高效率、高可靠性、紧凑型、轻量化和高性价比等要素之间取得高度平衡的新一代电机技术。

本文将首先探讨电动汽车对电机控制技术的具体需求，以及电机角度传感器在其中的关键作用。

本文的对比表中列举了电机控制中用于检测旋转角度的各种角度传感器技术，并解释为何我们的TMR角度传感器更具优势。

电动汽车所需的电机控制技术

电机作为汽车的动力来源，必须兼具高效和优良的性能，并且将在电动汽车的普及过程中发挥关键作用。

高效电机可降低能耗并延长电池的使用寿命。车辆只需充电一次便可进行长途行驶，为用户提供了更大的便利。此外，低噪音和低振动的特点能够提供舒适的驾乘体验，同时有效减少车辆运行时产生的噪音和振动。

电机所需的角度传感器技术

尤其是用于检测电机旋转角度的角度传感器，在提高车辆控制系统的准确性和效率方面扮演着至关重要的角色，应具备以下特点：

高精度角度测量: 在剧烈振动以及-40°C至150°C的极端温度条件下，仍需保持稳定和准确的运行，以确保车辆的精密电机控制系统能实现精准运行，确保安全，同时提升驾驶效率并降低能耗。

低功耗：减少角度传感器的自身能耗，有助于降低电池驱动车辆的整体能耗，从而延长行驶里程。这对于提升汽车的能源效率至关重要，尤其是在电力资源有限的纯电动车辆中。

小型化与轻量化：增强车辆设计的灵活性，提升整体效率。这使得电机的设计更加灵活，提高了空间的利用效率。

冗余：在某些情况下，为了确保即使一个角度传感器出现故障，电机仍能继续运作，必要时需实现双重或四重冗余。

成本效益：在竞争激烈的电动汽车市场中，需要具备适合大规模生产且具有成本效益的设计和零部件选择。

角度传感器所面临的挑战

当前，旋转变压器和电感式角度传感器占据主导地位，但它们仍然存在一些问题。

首先，旋转变压器面临的一个主要问题是其高昂的成本。这些传感器的设计较为复杂，制造难度较大，材料费用也较高，从而导致整体成本上升。此外，与传感器配套使用的编码器许可费用以及R/D转换器集成电路(IC)的相关成本必须纳入预算，进一步增加了成本。

接下来是尺寸的问题。旋转变压器在旋转过程中需要高惯性的金属靶材，同时通过线圈系统留出足够的空间。电感器由印刷电路板上的三个或更多线圈以及安装在轴上并覆盖这些线圈的金属板构成，不利于进一步微型化。另外，更多的零部件数量还会增加故障率，这也是一大缺陷。

另一种可行的解决方案是采用磁传感器，但这会带来磁场抗噪的问题。由于磁传感器会被磁场强度和方向的干扰，所以容易受到目标磁体周围磁场噪声的影响。某些情况下若缺乏磁屏蔽措施可能无法实现精确检测。

这些问题妨碍了角度传感器技术的进步，因此亟需探索新的解决方案。

本文中我们探讨了电动汽车电机控制技术的重要性以及角度传感器所面临的挑战。