01面向更加清潔的未來(lái)，汽車所面臨的一大挑戰(zhàn)

減少CO2排放的要求正在推動(dòng)著全球的運(yùn)輸設(shè)備制造商實(shí)現(xiàn)越來(lái)越低的排放標(biāo)準(zhǔn)，這使得他們不僅要提高內(nèi)燃機(jī)的效率，同時(shí)還要向諸如混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車等替代傳統(tǒng)的動(dòng)力總成過(guò)渡。

這類新的動(dòng)力總成擴(kuò)大了汽車工業(yè)對(duì)電動(dòng)機(jī)的需求。特別是牽引電機(jī)和起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，在已有的搭載于傳統(tǒng)汽車的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向，電動(dòng)泵和電動(dòng)駐車制動(dòng)器的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大了對(duì)電動(dòng)機(jī)的需求。

02現(xiàn)有的傳感技術(shù)及其局限性

轉(zhuǎn)子位置傳感器可用于改善閉環(huán)控制下的電機(jī)性能。使用轉(zhuǎn)子位置傳感器可以實(shí)現(xiàn)在包括啟動(dòng)期間在內(nèi)的所有負(fù)載條件下進(jìn)行出色的轉(zhuǎn)矩控制。以及在制動(dòng)和保持狀態(tài)下進(jìn)行高精度的角度控制，在高速旋轉(zhuǎn)下進(jìn)行更好的旋轉(zhuǎn)控制。這不僅提高了電機(jī)的總體效率，同時(shí)降低了噪聲和振動(dòng)以及發(fā)熱。

具體地說(shuō)，這些新型傳感器用于提高精度，減小尺寸和重量，并降低總BOM成本。雜散場(chǎng)抗干擾性不僅提高了在復(fù)雜電磁環(huán)境中使用的傳感器的可靠性，同時(shí)也是開發(fā)更好的電機(jī)所需的另一個(gè)重要條件。當(dāng)然，電機(jī)位置傳感器不僅需要更長(zhǎng)壽命和耐用性，而且需要在高溫、潮濕、灰塵多等惡劣環(huán)境下工作。

最近的汽車工業(yè)使用的是利用了霍爾元件或xMR元件的磁性位置傳感器或旋轉(zhuǎn)變壓器。其中，磁性位置傳感器面臨著適用于多極電機(jī)時(shí)的檢測(cè)精度不足和僅能夠用于軸端應(yīng)用的問(wèn)題。而旋轉(zhuǎn)變壓器雖然可以利用貫穿軸式的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多極電機(jī)的應(yīng)用，但它不僅昂貴、笨重，而且會(huì)占用更多的空間。

03電機(jī)控制的新時(shí)代

為了應(yīng)對(duì)在軸端結(jié)構(gòu)和貫穿軸結(jié)構(gòu)下都能以很高的精度進(jìn)行檢測(cè)的需求，瑞薩電子開發(fā)了IPS2550。這款革命性的新產(chǎn)品是一款用于高速電機(jī)的位置傳感器，具有正弦/余弦輸出接口，可支持600krpm的最大電機(jī)轉(zhuǎn)速，精度為0.2%滿量程。傳感器具有標(biāo)準(zhǔn)的2層印刷電路板，由IPS2550和外置被動(dòng)元件以及安裝在電機(jī)軸上的金屬靶組成。

IPS2550基于渦流效應(yīng)的物理原理，使用3個(gè)線圈組(1個(gè)用于發(fā)射，2個(gè)用于接收)。

IPS2550位置傳感器實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1/10的厚度和1/100的輕量化，大幅降低了使用旋轉(zhuǎn)變壓器解決方案時(shí)的BOM成本。IPS2550的位置傳感器能夠使感測(cè)線圈的扇區(qū)數(shù)與極數(shù)相匹配，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多極電機(jī)提供最先進(jìn)的解決方案，這是磁性位置傳感器所無(wú)法做到的。這種創(chuàng)新方法提高了精度，降低了重量，尺寸和系統(tǒng)的總體成本，是一次重大的技術(shù)進(jìn)步。

04傳感元件設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)

對(duì)于IPS2550這類基于渦流效應(yīng)的傳感器，傳感元件設(shè)計(jì)是獲得良好精度特性的關(guān)鍵。瑞薩電子開發(fā)了一套用于位置傳感器設(shè)計(jì)的工具。此外，瑞薩電子擁有一個(gè)名為Customer Reference Board catalog (CRB)的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)具有不同的尺寸和極數(shù)組合，以及多個(gè)傳感器設(shè)計(jì)示例，可以簡(jiǎn)單快速地適用于電機(jī)。這些參考設(shè)計(jì)可以以Garbar文件的形式提供給客戶，用于制造電路板。