新能源汽車動力系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器應(yīng)用探析
在新能源汽車迅猛發(fā)展的今天，一輛安靜的電動汽車背后，藏著無數(shù)精密技術(shù)在協(xié)調(diào)工作，其中旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器正成為提升車輛性能的無聲英雄。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，對核心動力部件的性能要求日益提高。**旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器**作為一種測量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率的精密儀器，正成為提升新能源汽車動力系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
它通過實(shí)時監(jiān)測動力系統(tǒng)的扭矩變化，為車輛的控制系統(tǒng)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持，直接影響著汽車的動力性能、續(xù)航里程與運(yùn)行可靠性。
## 01 工作原理：從物理變化到電信號
旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器的核心工作原理基于**應(yīng)變電測技術(shù)**。當(dāng)彈性軸受到扭矩作用時，會產(chǎn)生微小形變，粘貼在彈性軸上的應(yīng)變片隨形變發(fā)生電阻值變化。
通過惠斯通電橋電路，電阻值的變化被轉(zhuǎn)化為電壓信號，再經(jīng)信號放大、濾波等處理后，輸出與扭矩成正比的電信號，從而實(shí)現(xiàn)對扭矩的精準(zhǔn)測量。
針對不同應(yīng)用場景，扭矩傳感器發(fā)展出了多種技術(shù)路線。除了常見的應(yīng)變片式傳感器，**電磁誘導(dǎo)相位差式扭矩傳感器**也是一種重要類型。
這種傳感器通過在旋轉(zhuǎn)軸上的相位差基板兩端設(shè)置驅(qū)動線圈與檢測線圈，利用扭矩作用下產(chǎn)生的扭曲角變化導(dǎo)致磁場相位差的原理來測量扭矩。
每種技術(shù)路線各有優(yōu)勢，應(yīng)變片式具有精度高、頻響快的優(yōu)點(diǎn)，而電磁誘導(dǎo)相位差式則保持了高耐久性和長使用壽命，不需要輔助電機(jī)。
## 02 應(yīng)用場景：動力系統(tǒng)的精密控制
在新能源汽車電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配過程中，扭矩傳感器的應(yīng)用至關(guān)重要。傳統(tǒng)的擰緊方式難以精確控制擰緊扭矩，容易出現(xiàn)扭矩不足導(dǎo)致轉(zhuǎn)子松動，或扭矩過大造成轉(zhuǎn)子變形的情況。
**扭矩傳感器安裝于擰緊設(shè)備上，能夠?qū)崟r監(jiān)測擰緊過程中的扭矩值**�？刂葡到y(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的扭矩標(biāo)準(zhǔn)（通常為50-80N·m），精確控制擰緊設(shè)備的動作，確保每個螺栓的擰緊扭矩都穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
某新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配中引入扭矩傳感器后，轉(zhuǎn)子裝配的一次合格率從85%提升至98%，有效減少了因裝配扭矩不當(dāng)導(dǎo)致的電機(jī)異常振動和噪音問題。
在電機(jī)齒輪箱的裝配環(huán)節(jié)，扭矩傳感器同樣發(fā)揮著重要作用。它被用于監(jiān)測齒輪軸安裝、軸承預(yù)緊等工序的扭矩值，確保齒輪軸以合適的扭矩固定在齒輪箱內(nèi)。
**某新能源汽車電機(jī)制造商應(yīng)用扭矩傳感器后，齒輪箱的動力傳輸效率提升了3%**，齒輪磨損情況得到明顯改善，齒輪箱的整體使用壽命延長了約20%。
## 03 技術(shù)革新：智能扭矩控制系統(tǒng)
扭矩傳感器的應(yīng)用不僅限于生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，在新能源汽車的智能控制系統(tǒng)中同樣扮演著重要角色。以比亞迪推出的**智能扭矩控制系統(tǒng)（iTAC）** 為例，它基于電機(jī)響應(yīng)速度極快的特性，可實(shí)時調(diào)整各電機(jī)輸出扭矩。
iTAC技術(shù)通過電機(jī)旋變傳感器，將輪端每一圈分成4096個采集位，而傳統(tǒng)輪速傳感器僅能分成32或48個采集位，信息采集速度和精度大大提升。
這一技術(shù)**較以往提前50ms以上預(yù)測到車輪輪速的變化趨勢**，識別精度提升了300多倍。
在控制策略上，傳統(tǒng)控制策略在面對打滑時只能通過制動降低扭矩的方式來控制車輛，而iTAC在提前預(yù)判的基礎(chǔ)上針對電機(jī)響應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)速調(diào)整更精確的特點(diǎn)，提供了**轉(zhuǎn)移扭矩、適當(dāng)降低扭矩和輸出負(fù)扭矩**等多種方式。
官方實(shí)測結(jié)果顯示，在0-60km雪地直線加速上，iTAC使車輛避免起步打滑，加速時間相比無iTAC功能的車輛快0.7秒。
## 04 發(fā)展趨勢：更高精度與智能化
隨著新能源汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步，對扭矩傳感器的要求也在持續(xù)提高。一方面，扭矩傳感器將**朝著更高精度、更小體積的方向發(fā)展**，以適應(yīng)電機(jī)裝配中更緊湊的空間和更精細(xì)的扭矩控制需求。
有業(yè)內(nèi)報告顯示，中國傳感器市場規(guī)模近年來實(shí)現(xiàn)顯著增長，2022年中國傳感器市場規(guī)模為3096.9億元。預(yù)計(jì)到2024年，中國智能傳感器市場規(guī)模將達(dá)到1643.1億元。
隨著新能源汽車逐步走向更高度的集成化和智能化，扭矩傳感技術(shù)也將與之同步進(jìn)化。未來的傳感器將不僅僅是數(shù)據(jù)收集器，更是**整車智能決策系統(tǒng)的核心成員**之一。
它將在**車輛穩(wěn)定性控制、能量管理優(yōu)化和自動駕駛安全**等方面發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。
正如當(dāng)下比亞迪iTAC等系統(tǒng)所展示的那樣，通過精準(zhǔn)的扭矩監(jiān)測與控制，能夠大幅提升車輛在極端工況下的穩(wěn)定性和安全性。
