Beitragsbild: Der standardisierte E-Motor-Rotationspositionssensor ist einfach einsetzbar, hocheffizient sowie kompakt und leicht. Foto: Continental
- Motorsteuerung mit höchster Effizienz: Neuer High-Speed-Rotationspositionssensor erfasst durch Induktion die Winkelposition der Rotorwelle in synchronen Elektromotoren
- Vorteile gegenüber bestehenden Sensoren mit Resolverausführung: effizienter, leichter, kompakter und standardisiert für den Einsatz in einer Vielzahl von Motoren
- Continental wird dadurch, zusätzlich zur starken Position bei Motorpositionssensoren, auch einer der führenden Anbieter von Elektromotorpositionssensoren
oulouse, Frankreich, 22. Februar 2023. Das Technologieunternehmen Continental erweitert sein Sensorportfolio für den schnell wachsenden Markt der Elektromobilität mit der Vorstellung eines neuen innovativen Sensors. Der induktive Hochgeschwindigkeits-E-Motor-Rotationspositionssensor (eRPS) erfasst die genaue Position des Rotors in einem elektrischen Synchronmotor. Dieses trägt zu einer Steigerung der Effizienz bei und ermöglicht einen reibungsloseren Betrieb. Bestehende Lösungen für die Rotationsmessung basieren häufig auf dem Resolverprinzip (einem rotierenden elektrischen Transformator), einem komplizierten System, welches für jede Ausführung von Synchronmotoren speziell angepasst werden muss. Der eRPS ist hingegen ein standardisiertes Bauteil, welches unabhängig von der Anzahl der Polpaare für jeden Motor geeignet ist. Dieser neue Sensor lässt sich leicht von einem Motor auf einen anderen übertragen, was ihn zu einer attraktiven Option für Elektrofahrzeuge macht. Im Vergleich zu bestehenden Resolversensoren ist der eRPS kompakter, um 40 Prozent leichter und wesentlich robuster. Der Produktionsstart ist für Ende 2025 geplant.
„Die zunehmende Elektrifizierung von Fahrzeugen führt zu mehr Synchronmotoren. Das reicht von großen und leistungsstarken Motoren wie Traktionsmotoren bis hin zu kleineren wie elektrischen Pumpen. Unsere standardisierte eRPS-Technologie bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in Elektrofahrzeugen“, sagte Laurent Fabre, Leiter des Segments Passive Safety and Sensorics bei Continental. „Messgenauigkeit, kompakte Abmessungen und das All-in-One-Sensorkonzept, das mehrere Funktionen kombiniert, tragen zu einem hohen Integrationsgrad im Auto bei. Continental ist heute einer der führenden Anbieter von Motorpositionssensoren. Mit der Einführung des eRPS sind wir gut aufgestellt, um auch bei den Positionssensoren für Elektromotoren einer der führenden Anbieter zu werden.“
Kompaktheit und Präzision machen eRPS zur idealen Wahl für die Elektromobilität
Der eRPS wurde speziell für die Steuerung von Synchronmotoren entwickelt, bei denen sich der Rotor mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Drehfeld in der Maschine dreht. Um einen maximalen Wirkungsgrad des Motors zu erreichen, muss die Motorsteuerung die genaue Position des Rotors kennen, was diese Sensorausführung zu einem wesentlichen Bestandteil von Synchronmotoranwendungen macht. Während der Resolver ein vergleichsweise massiver Sensor ist, fällt der eRPS sehr flach aus und unterstützt kompakte Motordesigns mit geringer Baulänge. Die Sensorbauweise basiert auf dem Wirbelstromprinzip und ist daraufhin optimiert, die Robustheit gegenüber mechanischen Toleranzen zu erhöhen. Für die Signalverarbeitung kommen hochmoderne integrierte Schaltkreise zum Einsatz. Diese wurden gemäß der Norm ISO 26262 für funktionale Sicherheit im Automobilbereich entwickelt, um ASIL C zu erreichen. Optional können zwei integrierte Schaltkreise in den eRPS eingebettet werden, um Redundanz zu gewährleisten, welche ein wesentlicher Bestandteil der funktionalen Sicherheit des Gesamtsystems darstellt.
Obwohl der Traktionsmotor eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ein prominenter Anwendungsfall ist, gibt es in elektrifizierten Fahrzeugen weitere Synchronmotoren. Trockene Bremssysteme werden beispielsweise ebenfalls elektrisch betätigt und benötigen Positionssensoren. Bei der Entwicklung des eRPS hat Continental auf vorhandenes Wissen und Erfahrungen mit induktiven Messmethoden zurückgegriffen. Beispielsweise verwendet das Brake-by-wire-Bremssystem MK C2 einen induktiven Motorpositionssensor und war die Grundlage für die Entwicklung von Sensorkonzepten mit erhöhter Geschwindigkeit und Genauigkeit, wie es beim eRPS der Fall ist.
Der eRPS wurde speziell für die Steuerung von Synchronmotoren entwickelt – Foto: Continental
Präzise Bewegungserkennung durch Induktion
Der neue eRPS ist ein induktiver Rotationspositionssensor, der mehrere Integrationskonfigurationen abdeckt. Der Sensor kann durch die Rotorwelle hindurch oder am Ende der Welle montiert werden, in diesem Fall sogar mit Dichtungsfunktion. Das Modul enthält Erreger- und Empfangsspulen, in die ein oder zwei integrierte Schaltkreise eingebettet sind, welche direkt die elektrische Winkelposition des metallischen Encoders auf der Rotorwelle erfassen. Diese unkomplizierte, robuste und gewichtssparende Lösung stellt ein Signal zur Verfügung, welches nur eine minimale Signalnachbearbeitung erfordert. Die elektrischen Winkelpositionsdaten werden für eine effiziente Drehmomentsteuerung der E-Maschine und zum Erreichen einer möglichst langen Lebensdauer des Motors benötigt.
„Das Signalmuster des eRPS ist viel einfacher zu handhaben als das eines Resolvers. Das Messprinzip ist sehr schnell, äußerst robust und eignet sich für hohe Motordrehzahlen und Beschleunigungen. Es ist sehr kompakt und kommt mit einer minimalen Anzahl von Teilen aus“, sagte Ronan LeRoy, Leiter des Product Centers Sensors and Subsystems im Segment Passive Safety and Sensorics bei Continental.
Mit einer maximalen Stromaufnahme von 15 mA bietet der eRPS eine elektrische Genauigkeit von ±0,5° für einen Motor mit vier Polpaaren. Er ist so konzipiert, dass er die für künftige Elektrofahrzeugplattformen erforderlichen Drehzahlen (~24.000 U/min) abdeckt. Der Betriebstemperaturbereich des Sensors ist sehr breit und reicht von −40 Grad Celsius bis +140 Grad Celsius mit Spitzenwerten von bis zu 155 Grad Celsius.
Portfolio an Sensoren für Motor und Batterie von Elektrofahrzeugen
Der eRPS erweitert das Sensorportfolio von Continental, welches speziell für die Elektromobilität entwickelt wurde und sowohl die Verkehrssicherheit als auch die Elektrifizierung unterstützt. Mit dem Stromsensormodul und der Batterieanprallerkennung hat das Unternehmen bereits im Jahr 2022 zwei neue Lösungen vorgestellt, die sich auf den Schutz der Batterie bzw. auf die Batterieerhaltung von Elektrofahrzeugen konzentrieren.
Quelle:
Medienmitteilung – Continental – INT
(Text und Bild)
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