추세 1번: 시스템의 전기화

자율 주행, 더 나은 사용자 경험에 대한 요구, 온실가스 배출량 감축에 대한 노력으로 인해 차량의 전기화가 증가하면서 위치 센서를 비롯한 더 많은 반도체 디바이스가 자동차에 탑재되고 있습니다. 이것이 우리의 첫 번째 추세입니다.

열 효율성은 전기 자동차(EV)에서 가장 중요합니다. 전기 펌프는 오일 및 물 글리콜과 같은 냉각제를 차량 전체에 순환시켜 다양한 시스템 수준 온도를 지속적으로 점검합니다. 여러 ECU(전자 제어 장치)가 이러한 시스템을 제어합니다. EV가 켜지면 MCU는 온도를 모니터링하여 충분한 냉각수가 특정 시스템으로 공급되었는지 확인할 수 있습니다. 전기 펌프 증분 회전식 인코더에 사용되는 고해상도 홀 효과 센서를 통해 마이크로프로세서가 열 이벤트에 훨씬 더 효율적으로 응답할 수 있습니다. 고대역폭 TMAG5110-Q1과 같은 디바이스는 낮은 지연 시간의 출력을 제공하는 동시에 고감도 기능을 제공하여 설계자가 센서 배치를 더욱 유연하게 할 수 있습니다.

스티어링 컬럼 설계는 한 OEM(Original Equipment Manufacturer)부터 다른 장치까지 다양하지만 가장 인기 있는 구현은 여러 제어 모듈을 연결하고 방향등, 헤드라이트, 와이퍼, 크루즈 컨트롤 및 스크롤 휠과 같은 여러 스위치 및 버튼 제어 기능을 관리합니다. 이전에는 자율 주행이나 편의성을 위해 기계적으로 구현된 이러한 기능이 이제는 자기 기능을 통합한 전기 솔루션이 되었습니다. 대부분의 애플리케이션에서 TMAG5170D-Q1 및 TMAG5173-Q1은 높은 정확도로 복잡한 각도를 측정할 수 있는 기능이 있어 차량용 안전 무결성 수준(ASIL) B 또는 ASIL D 시스템 수준 호환을 가능하게 합니다. 그림 2에서는 기계적 접촉부를 3D 홀 효과 센서 개발 보드로 대체하기 위해 리트로피팅된 OEM 스티어링 칼럼 컨트롤 모듈을 보여줍니다.

그림 2 TI 3D 센서 평가 모듈이 보강된 스티어링 컬럼.

모터 위치 센서는 전기 모터 설계의 기본 측면으로, 최적의 효율로 실행되도록 보장하는 것입니다. 전력 효율성 요구 사항이 증가함에 따라 모터 샤프트의 정확한 회전 위치를 정확하게 모니터링하는 위치 센서의 성능 기대도 증가합니다. 모터의 위치를 알면 트랙션 인버터 내의 마이크로프로세서와 전력계가 모터 코일에 정확한 양의 전류를 제공하여 토크를 더 효율적으로 관리할 수 있습니다. 모터가 최고 속도(100,000rpm 이상)로 작동하는 동안 최대 정격 온도 범위에서 가능한 가장 높은 정확도(약 0.5°)로 각도를 측정해야 합니다. LDC5072-Q1 유도성 센서(유도성 리졸버라고도 함)는 스트레이 자기장에 대한 고유의 내성을 가진 이 작업에 적합합니다. 이 기술의 또 다른 이점은 자석이 필요하지 않는다는 것입니다. 그림 3은 상단에 트랙션 인버터가 장착된 전기 모터를 보여줍니다.

그림 3 전기 모터 및 트랙션 인버터.

차량 전기화는 전자 파워 스티어링(EPS)을 사용하여 위치 센서에 대한 많은 사용 사례를 만들었습니다. EPS가 계속 발전함에 따라 모터 위치 센서와 휠 위치 센서의 정확도와 해상도 요구 사항이 높아졌습니다. EPS 시스템에서 TMAG6181-Q1은 모터 로터 위치를 최소 각도 오차 0.4°와 2µs 미만의 지연 시간으로 최대 100,000rpm을 지원할 수 있으며, TMAG5170D-Q1은 스티어링 휠의 3D 위치를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 스티어링 휠 각도 센서는 최적의 차량 작동 및 제어를 위해 데이터를 ECU로 전송합니다.

전기화에는 자동차뿐 아니라 전기 자전거, 페달 전기 주기 및 전기 스쿠터와 같은 수송 시스템도 포함됩니다. 이러한 제품은 수년 동안 사용되어 왔지만 위치 센서가 필요한 모터 정류, 케이던스 및 휠 속도 감지에 대한 새로운 발전이 있었습니다. 전기 자전거의 새로운 추세는 몇 가지 주목할 만한 가치가 있습니다.

• 이전에 3래치 브러시리스 DC 모터 구현에서 발생했지만 대부분의 전기 자전거 모터 공급자는 고속, 고정밀 각도 센서로 모터를 모니터링합니다. TMAG6180-Q1 AMR 센서는 고정밀 각도 측정(실온에서 0.1°) 때문에 이 애플리케이션에 매우 적합합니다.
• 휠 속도 및 케이던스 모니터링에 TMAG5115와 같은 홀 효과 래치를 사용하여 낮은 지터와 빠른 응답 시간을 제공하여 더 정밀한 속도 및 방향 측정을 가능하게 합니다. 과거에는 홀 효과 스위치가 주로 휠 속도 감지에 사용되었습니다.