01面向更加清潔的未來，汽車所面臨的一大挑戰(zhàn)

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

這類新的動力總成擴大了汽車工業(yè)對電動機的需求。特別是牽引電機和起動機/發(fā)電機，在已有的搭載于傳統(tǒng)汽車的電動助力轉(zhuǎn)向，電動泵和電動駐車制動器的基礎(chǔ)上，進一步擴大了對電動機的需求。

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

具體地說，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，同時也是開發(fā)更好的電機所需的另一個重要條件。當(dāng)然，電機位置傳感器不僅需要更長壽命和耐用性，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時的檢測精度不足和僅能夠用于軸端應(yīng)用的問題。而旋轉(zhuǎn)變壓器雖然可以利用貫穿軸式的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對多極電機的應(yīng)用，但它不僅昂貴、笨重，而且會占用更多的空間。

03電機控制的新時代

為了應(yīng)對在軸端結(jié)構(gòu)和貫穿軸結(jié)構(gòu)下都能以很高的精度進行檢測的需求，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和外置被動元件以及安裝在電機軸上的金屬靶組成。

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

IPS2550位置傳感器實現(xiàn)了高達1/10的厚度和1/100的輕量化，大幅降低了使用旋轉(zhuǎn)變壓器解決方案時的BOM成本。IPS2550的位置傳感器能夠使感測線圈的扇區(qū)數(shù)與極數(shù)相匹配，從而實現(xiàn)對多極電機提供最先進的解決方案，這是磁性位置傳感器所無法做到的。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)進步。

04傳感元件設(shè)計的挑戰(zhàn)

對于IPS2550這類基于渦流效應(yīng)的傳感器，傳感元件設(shè)計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)計的工具。此外，瑞薩電子擁有一個名為Customer Reference Board catalog (CRB)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫具有不同的尺寸和極數(shù)組合，以及多個傳感器設(shè)計示例，可以簡單快速地適用于電機。這些參考設(shè)計可以以Garbar文件的形式提供給客戶，用于制造電路板。