技术干货丨瑞萨：利用汽车电感式位置传感器推动线控和电机控制的未来
汽车行业正处于历史性变革之中。电气化、自动驾驶和软件定义架构正在重塑车辆设计和功能。最关键创新应用包括：
1、线控转向、制动相关应用;
2、转向、制动、节气门和变速箱中机械连杆的电子替代;
3、动力总成的高速电机控制。
图1：面向汽车全球市场的全球线控系统。不同型号车辆的市场规模。
*资料来源：2030年汽车线控系统市场规模报告
这些技术助力车辆实现轻量化、更安全、高能效的升级，却也带来了传统传感解决方案难以应对的新挑战。
现代汽车系统面临的主要挑战
更高功能安全：转向和制动是安全关键功能。任何故障都可能导致灾难性事故。这些系统必须符合ISO 26262标准并达到ASIL D等级(汽车安全完整性等级)，实现跨平台和架构安全性的同时，保持高性价比，且传感器必须提供冗余通道、诊断和故障安全机制。
电磁抗扰度：电动汽车动力总成和高压系统会产生强大的杂散磁场。传统的磁传感器(霍尔效应、磁阻式)可能会出现信号失真或故障。传感器不受杂散磁场干扰的特性，可确保在恶劣的电动汽车环境中可靠运行。
紧凑、轻巧的设计：设备制造商的目标是减轻重量以提高效率和续航里程。因此，位置传感器必须安装在狭小的空间内，且需保证高精度和高可靠性。这意味着基于PCB的电感式传感器将取代笨重的旋转变压器或基于磁铁的传统方案。
高速性能：支持600k rpm的电气转速。这对传感器的要求很严格：超低延迟(<100ns)和高分辨率，以实现精确控制，任何延迟或错误都可能导致扭矩纹波、振动或安全隐患。
成本和可持续性：传统传感器中使用的稀土磁铁价格昂贵且存在环境问题。目标去除磁铁并简化机械设计。因此，无磁电感式传感器可降低成本，提高可回收性，并支持可持续发展目标。
图2：汽车线控系统市场。市场份额-按具体应用分类。
瑞萨电感式位置传感器
瑞萨电子新发布的电感式位置传感器(IPS)IC，包括车规级RAA2P452x和RAA2P4500，为这些挑战提供了突破性的解决方案。利用无磁电感技术，这些传感器提供：
杂散磁场免疫：IPS技术本质上不受磁干扰，使其成为电动汽车环境的理想选择。
高精度和速度：高达19bits分辨率和低于100ns的传播延迟确保了高速电机的精确控制。
灵活的配置：支持转向、制动和牵引应用的轴端、穿轴和轴侧设计。
纤薄、轻巧的外形：非常适合空间受限的汽车系统。
ISO 26262合规性：实现ASIL C/D系统级安全要求。
免维护操作：无磁铁、无磨损、无需重新校准，降低成本。
瑞萨IPS与MCU、驱动芯片等相结合，可为客户提供线控转向、线控制动和主驱电机控制的完整解决方案。
为什么选择电感技术
与磁性或光学编码器相比，电感式传感器在严苛的汽车应用环境中表现突出：
不受灰尘、湿气、振动和杂散磁场的影响。
无稀土磁铁，成本低，环境影响低。
长期稳定，减少维护需求。
这使得IPS成为下一代电动汽车和ADAS平台的理想选择。
使用电感式位置传感器线圈工具加速您的设计
为了简化定制，瑞萨电子提供了电感式位置传感器线圈工具，这是一种功能强大的基于Web的设计工具，可以：
自动执行线圈布局和仿真。
预测线性误差和电感。
提供用于PCB制造的Gerber文件。
支持旋转、线性和圆弧运动模板。
使工程师能够实现最佳性能，而无需手动试错。
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