【導(dǎo)讀】隨著混合動力車輛/電動車輛（HEV/EV）市場不斷擴(kuò)大，人們對于更高效和智能的電機(jī)位置控制的需求也變得更為關(guān)鍵。今天，原始設(shè)備制造商（OEMs）比以往任何時候都更專注于如何增強(qiáng)電機(jī)的能力，同時通過診斷維持高度的系統(tǒng)可見性，以此保證時刻知曉系統(tǒng)的健康狀況。為了達(dá)到這些目標(biāo)，電機(jī)位置控制的高度集成解決方案，尤其是電機(jī)效率和扭矩控制的解決方案變得至關(guān)重要。
前言
隨著世界范圍的人們對更高能源效率的交通方式的需求增加，HEV/EVs將首當(dāng)其沖，成為人們的首要選擇的交通方式。為了更好的了解電動與混合動力車輛市場的潛力與發(fā)展情況，我們不可避免的要知道在本文中提到的是什么類型的車輛。在Strategy Analytics[1]的報告中：“2007年到2021年混合動力車輛系統(tǒng)的需求預(yù)測，”將HEV/EV分為四類：
1. 輕度混合動力
2. 完全混合動力
3. 插電式混合動力
4. 純電動
這些分類的每一種均考慮車輛電機(jī)的功率以及電機(jī)在系統(tǒng)中準(zhǔn)確負(fù)責(zé)的任務(wù)。例如，在上述報告中，Strategy Analytics將輕度混合動力車輛歸到電機(jī)功率小于20kW的那一類。此種電機(jī)用于配合內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的剎車恢復(fù)和扭矩輔助功能。一旦你理解了輕度混合動力與純電動的權(quán)衡，就更容易理解電機(jī)位置傳感器在該領(lǐng)域的總體有效市場。表1列出了Strategy Analytic報告中定義的系統(tǒng)分類，這些會貫穿全文。
表1：Strategy Analytics使用的電動車輛的不同分類。
既然我們已經(jīng)了解正討論的車輛類型，那就深入研究市場，以此來更好得了解正在投資HEV/EV車輛的汽車制造商的潛在目標(biāo)市場。
如表1所示，每部車輛都可能搭載1到4個電機(jī)。（搭載4個電機(jī)是出于每個輪胎都需要一臺電機(jī)）。每臺使用的電機(jī)都將需要搭配合適的系統(tǒng)，以安全高效地驅(qū)動與控制這些電機(jī)。這些系統(tǒng)需要具備控制可見性和粒度，以實(shí)現(xiàn)合適的扭矩與電機(jī)控制。牢記電機(jī)與其控制系統(tǒng)需要的知識，表2（同樣來自Strategy Analytics的報告）給2015-2021期間市場上的每種類型車輛的數(shù)量一個估計值
表2：Strategy Analytics使用的每種類型車輛的數(shù)量。
表2顯示出HEV/EV市場的穩(wěn)定增長以及汽車市場對電動解決方案的興趣。隨著需求的增加，原始設(shè)備制造商將繼續(xù)尋找提升這些車輛性能，并同時增加使用內(nèi)置診斷、保護(hù)和監(jiān)控設(shè)備增加系統(tǒng)自診斷容易性的方法。
為了了解這一新興且發(fā)展迅猛的市場，了解該領(lǐng)域的汽車制造商所關(guān)注的主要驅(qū)動因素是至關(guān)重要的。首先是使這些車輛能夠?yàn)樗麄兊碾姍C(jī)驅(qū)動器（逆變器）提供精確精準(zhǔn)的電機(jī)控制非常重要。其次是為什么系統(tǒng)在設(shè)備層面的集成對為HEV/EV提供更小、更智能和更有效的解決方案非常關(guān)鍵。
精確精準(zhǔn)的電機(jī)控制
對于任何車輛，不管電動與否，電機(jī)是驅(qū)動車輛前進(jìn)的動力系統(tǒng)的中心部件。特別是電動車輛，需要電機(jī)的位置信息，包括角度和速度數(shù)據(jù)，以保證電機(jī)控制系統(tǒng)能夠高效精確地工作。由逆變器收集的數(shù)據(jù)被積極用來控制和監(jiān)控每個電機(jī)相中的電流情況?？刂坪驼{(diào)節(jié)電機(jī)電流的過程就是用來為電機(jī)創(chuàng)造扭矩的過程。電動車輛的扭矩控制對客戶和汽車制造商均至關(guān)重要。扭矩至關(guān)重要的主要領(lǐng)域包括：
1. 在以低速啟動電機(jī)和爬坡時需要高扭矩
2. 扭矩控制保證車輛高速度巡航時的高功率
3. 加速時的快速的扭矩響應(yīng)要求精確的電機(jī)控制
4. 精確的電機(jī)和扭矩控制實(shí)現(xiàn)回饋制動需要的高頻率
控制和理解電機(jī)中的扭矩使車輛可以為駕駛者向車輪提供更順滑的動力。準(zhǔn)確地了解電機(jī)位置是保證合適扭矩控制的關(guān)鍵。通過了解電機(jī)軸的準(zhǔn)確定位以及搭載可以根據(jù)電機(jī)數(shù)據(jù)做出決策的智能系統(tǒng)，電動車輛的控制系統(tǒng)能夠精確地計算出駕駛者需要的扭矩。控制越精確，用戶在處理所列的任意一種情況時將獲得更好的體驗(yàn)。
電動和混合動力車輛使用的電機(jī)控制系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)，見圖1。預(yù)想該系統(tǒng)如何工作的，您可以想象一下作為駕駛員您在駕駛的時候決定改變速度的場景。當(dāng)你使發(fā)動機(jī)/電機(jī)控制單元（逆變器）加速（或減速）時，車輛的電池提供驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行的動力。然后，位置感測器（旋轉(zhuǎn)變壓器）會讀取電機(jī)的角度信息并將其轉(zhuǎn)化成逆變器系統(tǒng)的微控制器可操作的格式。該數(shù)據(jù)一旦傳輸?shù)轿⒖刂破?，電機(jī)控制系統(tǒng)就可以增加或降低電機(jī)扭矩。這些速度的增加或降低以同樣的方式被處理，而且合適的扭矩會根據(jù)用戶的原始輸入傳遞到系統(tǒng)。
圖1：電動機(jī)控制單元與位置感測器裝備地點(diǎn)。
集成
了解了電機(jī)控制在HEV/EV驅(qū)動系統(tǒng)中的重要性后，我們現(xiàn)在可以調(diào)查多種當(dāng)今市場上用來增強(qiáng)控制車輛扭矩系統(tǒng)的方法。
電機(jī)控制系統(tǒng)的中心部件是一個逆變器電路板。該部件用來向微控制器、電機(jī)驅(qū)動器和用來讀取和操作收集到的電機(jī)信息的傳感器接口提供動力。為了能夠做到這一點(diǎn)，在車輛的引擎蓋下靠近電機(jī)的地方為系統(tǒng)裝備該電子產(chǎn)品。該電路板的位置給混合動力和電動車輛制造商帶來一對挑戰(zhàn)。
由于每輛車的引擎蓋下方的空間已然很有限，因此保證一個方案具有小型化的結(jié)構(gòu)與封裝是至關(guān)重要的。為了實(shí)現(xiàn)更小的解決方案，電子元件供應(yīng)商正專注于如何在一個封裝板內(nèi)集成更多的功能甚至更多的器件?，F(xiàn)在正引入市場的汽車器件集成一部分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能所需的元件在一個芯片上（例如信號鏈、通信或電源）。然后將集成的芯片組合起來用于降低電路板上用來控制電機(jī)的元件的數(shù)量。
通過在一個封裝板中集成更多的功能和器件，混合動力和電動車輛制造商可以縮小逆變器系統(tǒng)的整體板子尺寸以及省去一些不再需要的電子元件的成本。更小和更具成本效率的電子元件層面的解決方案給予原始設(shè)備制造商們有利優(yōu)勢，使其不必再為顧客增加成本。
隨著市場趨向于集成化，另一個解決的因素是系統(tǒng)的整體智能和連接性。這到底意味著什么？當(dāng)車輛內(nèi)部的各模塊變得更加復(fù)雜時，進(jìn)行系統(tǒng)診斷和健康檢查是有必要的，以確保他們正常工作。對于HEV/EV電機(jī)控制系統(tǒng)，做這些類型的檢查將會使電機(jī)、驅(qū)動電路以及位置感測器的健康狀況成為已知變量，而系統(tǒng)的運(yùn)行依靠這些變量。憑借電機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的可見性，如果誤差或問題發(fā)生，對驅(qū)動的評估將更智能與更迅速。更智能的電機(jī)控制可以報告控制系統(tǒng)的狀態(tài)并采取行動。這樣的電機(jī)控制系統(tǒng)是HEV/EV市場成功的必要條件。
總結(jié)
為汽車系統(tǒng)供應(yīng)商和汽車制造商夠提供更智能、更小型與更節(jié)約成本的解決方案是HEV/EV市場的關(guān)鍵。隨著該市場迅速擴(kuò)張，電機(jī)控制高度集成化的解決方案成為電動車輛增長的核心所在。最終，以較低的價格向顧客提供高性能的系統(tǒng)才是推動該市場向更成功邁進(jìn)的真正動力。
