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昆泰芯 KTH7812 在电摩应用中的优势

2023-12-04·昆泰芯微电子·阅读约 6 分钟

在电摩的电机系统中，编码器通过精确监测电机转子的位置，优化扭矩输出、提高效率，并提升整体性能和行驶稳定性。本文从扭矩输出、效率和安全性等方面介绍 KTH7812 在电摩应用中的优势。

本文要点

KTH7812 是 16 位高精度低延时霍尔角度编码器，可实现精细的扭矩调节
ABZ 增量输出引入磁滞，减少微小振动或噪声引起的误读
可编程磁场强度阈值实时监测磁场，MTP 存储零位与 ABZ 等配置参数

随着环保意识的增强和城市交通压力的加剧，电动摩托车（简称「电摩」）作为一种现代交通工具，正受到越来越多人的青睐。在电摩的心脏——电机系统中，位置传感器，尤其是编码器的作用不可小觑。编码器通过精确监测电机转子的位置，不仅优化了电机的扭矩输出，提高了效率，还提升了电摩的整体性能和行驶稳定性。

昆泰芯 KTH7812 的高精度、多接口输出、强大的校验和校准功能，以及低噪声和广泛的工作磁场范围，使其成为电摩电机系统中不可或缺的关键组件。这些技术特性直接影响到电摩的性能，包括提升电摩的扭矩输出、提高效率、增强安全性和实现精确控制。随着技术的不断进步，KTH7812 将在电摩领域发挥更加重要的作用，推动电动交通工具的发展。

优化电摩扭矩输出

高精度与电摩扭矩的关系

KTH7812 是一款 16 位高精度低延时霍尔角度编码器。在电摩的应用中，扭矩输出的优化至关重要。电摩的加速度、爬坡能力以及对不同负载的适应性都直接受扭矩控制的影响。因此，精确测量和控制电机转子的位置对于实现最优扭矩输出至关重要。

高精度的角度编码器，如 KTH7812，通过精确测量转子的位置，可以确保电机在每一个时刻都产生恰当的扭矩。这种精确控制尤其在电摩的起步、加速、上坡时显得尤为重要。由于 KTH7812 提供高达 16 位的分辨率，它能够检测微小的位置变化，从而实现极其精细的扭矩调节。这样不仅提升了电摩的动力性能，也使得电摩在各种驾驶情况下都能保持更好的控制和稳定性。

ABZ 输出磁滞的作用

KTH7812 提供 ABZ 增量输出，其特点是引入了磁滞效应。磁滞可以理解为一种「延迟响应」机制，它减少了由于微小振动或噪声引起的误读。在电摩的应用中，这种特性尤其重要，因为它减少了由于路面不平或电机本身振动引起的位置测量误差。这种稳定的测量输出进一步优化了电摩电机的扭矩响应，确保了更平稳的加速和更可靠的性能。

在电摩面临上坡或需要快速加速的情况下，编码器的这一功能变得尤为关键。它提供的准确转子位置信息允许电机调整其扭矩输出，确保有足够的动力来应对这些挑战。特别是在坡道或弯道行驶时，扭矩的适时调整至关重要，它不仅影响驾驶的平稳性，还关系到乘坐的安全性。

提高电摩效率

编码器是电动机系统中的一个重要部件，它通过监测转子的确切位置来优化电机的控制策略。这种监测允许控制系统精确地调节电流，这样就可以在不牺牲性能的情况下降低能量损耗。电机效率的提升，哪怕只有 5%，也能显著提高电动摩托车（电摩）的电池续航时间。续航时间的增加不仅对日常使用有好处，对于那些需要长途旅行的用户来说尤其重要，因为它减少了充电次数，增加了旅途中电动摩托车的可靠性。

昆泰芯 KTH7812 磁编码器的高精度、多接口输出、磁滞特性以及灵活的阈值设置功能，使其成为提升电动摩托车能效的关键组件。通过优化电机控制策略，减少能量损耗，提升动力响应和优化电池使用，KTH7812 在电摩的能效优化中发挥着至关重要的作用。

精确控制电机转速和位置

KTH7812 磁编码器通过其 16 位的高精度测量能够提供极其精确的角度信息，这对于电动摩托车电机的转速和位置控制至关重要。高精度意味着控制系统可以非常准确地知道电机转子的具体位置，从而使电机在最佳效率点运行，减少能量损耗。这种精确的位置和速度控制直接提高了电机的能效和响应性能。

减少能量损耗

KTH7812 的多种输出接口，如 SPI、SSI 和 PWM，为电机控制系统提供了灵活性和准确性。这些接口的高效数据传输能力允许控制系统及时准确地调节电机的运行状态，减少在加速、减速或变速过程中的能量损耗。特别是 PWM 输出模式，其高分辨率的占空比调制可以更精细地控制电机，进一步减少不必要的能量消耗。

提升动力系统响应

KTH7812 提供的 ABZ 增量输出特性，包括其磁滞效应，有助于提高电摩动力系统的响应性能。这种磁滞特性可以有效减少由于微小振动或环境噪声引起的误差，从而提供稳定和连续的位置反馈。这样的稳定性保证了电机控制系统能够迅速而准确地响应各种驾驶条件，提升整车的动力响应。

优化电池使用

由于 KTH7812 能够提供精确且连续的电机控制，这有助于更有效地使用电池储存的能量。例如，KTH7812 的低阈值磁场报警和高阈值磁场报警功能，可以帮助系统识别并适应不同的运行条件，从而减少不必要的能量消耗。这种优化的能量使用不仅提升了电摩的动力性能，还有助于延长电池的续航里程。

增强电摩安全性

昆泰芯 KTH7812 磁编码器的高精度位置测量、抵抗环境干扰的能力以及对动态和安装公差的适应性，共同提高了电摩的操作安全性。这些特性确保了电摩在各种驾驶条件下都能保持稳定和可靠的性能，从而大大增强了驾驶者的安全感。因此，KTH7812 在电摩的安全性能提升方面发挥着至关重要的作用。

精准的位置控制

磁编码器，如 KTH7812，能够提供电机转子的精确位置信息，这对于电摩的性能至关重要。如 Sensor Methods 网站所述，电动摩托车的电机，特别是永磁同步电机（PMSM），需要知道转子的确切位置以实现高效的性能。在低速或静止时，编码器能够提供必要的转子位置信息，确保电机产生充足的扭矩，从而增强电摩的安全性。这种精确的位置控制对于电摩在启动、加速、减速等关键时刻的稳定性和可预测性至关重要。

抵抗环境干扰

磁编码器对灰尘、油脂、污垢和冷凝水不敏感。在电摩的日常运行中，这些环境因素常常存在，特别是在恶劣的天气条件下。KTH7812 的这种抵抗环境干扰的能力可以确保在各种路况下都能提供准确和稳定的位置信息，这对于保持电摩的性能和安全性至关重要。

适应动态和安装公差

磁编码器还能适应多种安装和动态公差。在电摩的应用中，这意味着即使在安装条件不理想或者电机运行时发生轻微的动态变化时，KTH7812 依然能够提供准确的角度和位置信息。这种适应性对于确保电摩在各种运行条件下的稳定性和安全性至关重要。

例如，在恶劣天气如雨天或大雾中，准确的速度和位置信息对于维持电摩的稳定性至关重要。编码器能够提供这些关键信息，使得电机控制系统能及时调整扭矩输出，以适应滑滑的路面或其他不稳定的驾驶条件。这样的精确控制不仅保持了电摩的平稳运行，也显著提高了骑行的安全性。

输出模式与配置功能

KTH7812 提供多种灵活的角度输出模式，满足不同应用需求。首先，它支持可编程的最大 4096 步 ABZ 正交脉冲输出，提供高分辨率和精准的位置信息。其次，可编程的 1 ~ 8 对极 UVW 增量输出可满足不同场合的应用。此外，KTH7812 还支持四线制 SPI 输出角度，便于与其他设备进行通信和数据交换。

为了更好地适应实际应用需求，KTH7812 还内置了磁场强度检测功能。用户可以根据具体情况通过编程设置过高和过低磁场强度的阈值，实时监测磁场强度并进行相应处理。这为用户选择合适的磁铁和安装距离提供了便利。

此外，KTH7812 集成了 MTP（多次可编程存储器），用于存储重要配置参数。用户可以存储参考零角位置、ABZ 编码器设置和磁场检测阈值等信息，以便在不同应用场景下进行灵活配置和调整。

编码器对电摩电机的性能产生了深远的影响。随着技术的发展，编码器将在电摩电机中发挥更加重要的作用，为电动交通工具的发展带来新的突破。

本文首发于微信公众号「昆泰芯微电子」，2023-12-04。查看原文