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为应对电气化挑战而拼搏

下载 PDF 版

作者：Rick Fennelly，营销经理，
Allegro MicroSystems, LLC 

为了减少排放，包括欧盟和美国在内的世界各地政府已对内燃机提出了强制的燃油经济性标准。这些举措需要技术方面的创新进步，推动对提高效率的需求，增加对设计团队的负担，并可能影响开发循环时间。

重点领域将是开发相关战略，以减少对车辆发动机的负担。15% 的燃料能量用于在道路以外驱动车辆，发动机和动力传动系统低效损害了平衡。1因此，减轻负载能让发动机更高效的工作，因此有利于减少燃料消耗。我们面临的挑战是在提供相同或强化性能的同时，保持或改善整体驾驶体验。为了实现此目标，对汽车电气化的需求不断提高，其中要使用电机代替皮带驱动系统。为此，汽车应用电机的全球市场正以 4.7% 的年复合增长率 (CAGR) 增长。2 具体而言，汽车应用的直流无刷电机市场预计超出其他电机类型市场增长率的两倍，从 2014 年到 2019 年，CAGR 达到 6.3%。2

利用电气解决方案改善这些系统为第一层制造商带来了新挑战，这些新创新需要增加员工和开发时间。设计师正在谋求缩短开发周期，同时保持高性能目标的方法。因此，BLDC 电机控制的市场份额正在增加。例如，通常采用皮带驱动的汽车水泵已经过渡到电机。这是起停系统的需求，由此提高效率并减少排放。为了保持发动机冷却剂循环，使用电机替换皮带驱动泵。受需要转换为BLDC电机的发动机起停系统影响的其他系统包括液压和油泵。

新一代集成复杂交流算法的电机驱动器 IC 简化了 BLDC 电机控制系统的工程设计。Allegro MicroSystems, LLC 等公司已经开发出成熟算法，用于传感器和无传感器 BLDC 电机的梯形和正弦控制，因此工程师没有编写和验证软件的困难，帮助其满足紧迫的时间要求。

图 1：Allegro 专有算法开发加速了客户设计和验证时间
图 1：Allegro 专有算法开发加速了客户设计和验证时间

 


 

在众多 Allegro 高级电机驱动器中，交流算法集成到了 IC 中。易用使用的软件 GUI 通过 USB 将参数传递给片上 EEPROM，供片上算法使用。这使没有软件编程经验的工程师可以设计并验证电机系统，打破软件开发和验证的耗时周期。像这样降低微控制器工作负载的创新，可以让开发者使用低功率（低成本）器件。对于一些应用，甚至可以一起取消微控制器，进一步节省成本。

Allegro提供高度集成的门驱动器 IC，比如A4960和A4962无传感器BLDC驱动器。这些器件集成片上无传感器交流以及高功率门驱动器，以增强外部逆变器桥。通常编程到微处理器内的向上集成功能可以使这些器件通过集成闭环速度或力矩控制实现独立操作。全面诊断反馈给 ECU，提供有关同步、过压、欠压或 MOSFET 短路条件。通过PWM输入发送故障诊断可以实现单线操作。

高通用性算法提供丰富的编程参数，只需在片上 EEPROM 内修改参数，就可以使工程设计为不同的产品重新使用硬件。因此，Allegro 可编程电机驱动器易于使用，并可重复用于各种电机、负载和应用。向上集成 IC 可与 Allegro 编程工具一起使用，简化工作流程，并缩短设计周期，促进客户创新。这些解决方案使制造商通过电气化来满足严格的燃油经济性标准，同时为最终客户提供强化性能。

图 2：Allegro 的软件设置参数并直接将其加载至 EEPROM。实时评估变化。
图 2：Allegro 的软件设置参数并直接将其加载至 EEPROM。实时评估变化。

 


 

展望未来，车辆自动化将推动电气化车辆的不断发展。IHS Automotive 预计到 2025 年，自动驾驶汽车销量接近 60 万辆。此外，IHS预计，2025-2035年之间，自动驾驶汽车销量的年复合增长率 (CAGR) 将达到43%，接近 2100 万辆。3这样的增长将刺激电机控制需求的不断增加，系统集成将不断推动设计师寻找创新解决方案。自动驾驶汽车需要集成冗余系统，作为消费者安全的因素，汽车将为驾驶员做出更多决策，或借助一些功能，完全避免驾驶员参与决策流程。4。

Allegro MicroSystems, LLC等公司正在制造并不断开发满足 ISO 26262 安全标准的未来产品。ISO 26262 标准定义的汽车安全完整性等级 (ASIL) 包括相关要求，涉及公路汽车安全相关电子系统的开发流程和设计。这项要求需要集成电路元件供应商将更多内容集成到现有的解决方案中，并要求元件能够运行诊断、进行状态通信。5 这些创新产品通过在 IC 内提供监控和验证功能，从而帮助工程师简化其设计，缩短。设计周期

随着汽车市场不断创新，以满足对改善性能和提高燃油经济性的需求，再加上自动驾驶汽车市场的预期发展，电机系统将持续发挥越来越大的作用，为机械系统提供更有效的替代方案。因此，设计工程师将寻找先进的解决方案，简化设计流程，同时提供增值功能，帮助他们开发具有成本效益竞争力的产品。Allegro MicroSystems, LLC等公司认识到这种需求，并领先提供创新产品，满足汽车未来的严格要求。

 

为应对电气化挑战而拼搏

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作者：Rick Fennelly，营销经理，
Allegro MicroSystems, LLC 

为了减少排放，包括欧盟和美国在内的世界各地政府已对内燃机提出了强制的燃油经济性标准。这些举措需要技术方面的创新进步，推动对提高效率的需求，增加对设计团队的负担，并可能影响开发循环时间。

重点领域将是开发相关战略，以减少对车辆发动机的负担。15% 的燃料能量用于在道路以外驱动车辆，发动机和动力传动系统低效损害了平衡。1因此，减轻负载能让发动机更高效的工作，因此有利于减少燃料消耗。我们面临的挑战是在提供相同或强化性能的同时，保持或改善整体驾驶体验。为了实现此目标，对汽车电气化的需求不断提高，其中要使用电机代替皮带驱动系统。为此，汽车应用电机的全球市场正以 4.7% 的年复合增长率 (CAGR) 增长。2 具体而言，汽车应用的直流无刷电机市场预计超出其他电机类型市场增长率的两倍，从 2014 年到 2019 年，CAGR 达到 6.3%。2

利用电气解决方案改善这些系统为第一层制造商带来了新挑战，这些新创新需要增加员工和开发时间。设计师正在谋求缩短开发周期，同时保持高性能目标的方法。因此，BLDC 电机控制的市场份额正在增加。例如，通常采用皮带驱动的汽车水泵已经过渡到电机。这是起停系统的需求，由此提高效率并减少排放。为了保持发动机冷却剂循环，使用电机替换皮带驱动泵。受需要转换为BLDC电机的发动机起停系统影响的其他系统包括液压和油泵。

新一代集成复杂交流算法的电机驱动器 IC 简化了 BLDC 电机控制系统的工程设计。Allegro MicroSystems, LLC 等公司已经开发出成熟算法，用于传感器和无传感器 BLDC 电机的梯形和正弦控制，因此工程师没有编写和验证软件的困难，帮助其满足紧迫的时间要求。

图 1：Allegro 专有算法开发加速了客户设计和验证时间
图 1：Allegro 专有算法开发加速了客户设计和验证时间

 


 

在众多 Allegro 高级电机驱动器中，交流算法集成到了 IC 中。易用使用的软件 GUI 通过 USB 将参数传递给片上 EEPROM，供片上算法使用。这使没有软件编程经验的工程师可以设计并验证电机系统，打破软件开发和验证的耗时周期。像这样降低微控制器工作负载的创新，可以让开发者使用低功率（低成本）器件。对于一些应用，甚至可以一起取消微控制器，进一步节省成本。

Allegro提供高度集成的门驱动器 IC，比如A4960和A4962无传感器BLDC驱动器。这些器件集成片上无传感器交流以及高功率门驱动器，以增强外部逆变器桥。通常编程到微处理器内的向上集成功能可以使这些器件通过集成闭环速度或力矩控制实现独立操作。全面诊断反馈给 ECU，提供有关同步、过压、欠压或 MOSFET 短路条件。通过PWM输入发送故障诊断可以实现单线操作。

高通用性算法提供丰富的编程参数，只需在片上 EEPROM 内修改参数，就可以使工程设计为不同的产品重新使用硬件。因此，Allegro 可编程电机驱动器易于使用，并可重复用于各种电机、负载和应用。向上集成 IC 可与 Allegro 编程工具一起使用，简化工作流程，并缩短设计周期，促进客户创新。这些解决方案使制造商通过电气化来满足严格的燃油经济性标准，同时为最终客户提供强化性能。

图 2：Allegro 的软件设置参数并直接将其加载至 EEPROM。实时评估变化。
图 2：Allegro 的软件设置参数并直接将其加载至 EEPROM。实时评估变化。

 


 

展望未来，车辆自动化将推动电气化车辆的不断发展。IHS Automotive 预计到 2025 年，自动驾驶汽车销量接近 60 万辆。此外，IHS预计，2025-2035年之间，自动驾驶汽车销量的年复合增长率 (CAGR) 将达到43%，接近 2100 万辆。3这样的增长将刺激电机控制需求的不断增加，系统集成将不断推动设计师寻找创新解决方案。自动驾驶汽车需要集成冗余系统，作为消费者安全的因素，汽车将为驾驶员做出更多决策，或借助一些功能，完全避免驾驶员参与决策流程。4。

Allegro MicroSystems, LLC等公司正在制造并不断开发满足 ISO 26262 安全标准的未来产品。ISO 26262 标准定义的汽车安全完整性等级 (ASIL) 包括相关要求，涉及公路汽车安全相关电子系统的开发流程和设计。这项要求需要集成电路元件供应商将更多内容集成到现有的解决方案中，并要求元件能够运行诊断、进行状态通信。5 这些创新产品通过在 IC 内提供监控和验证功能，从而帮助工程师简化其设计，缩短。设计周期

随着汽车市场不断创新，以满足对改善性能和提高燃油经济性的需求，再加上自动驾驶汽车市场的预期发展，电机系统将持续发挥越来越大的作用，为机械系统提供更有效的替代方案。因此，设计工程师将寻找先进的解决方案，简化设计流程，同时提供增值功能，帮助他们开发具有成本效益竞争力的产品。Allegro MicroSystems, LLC等公司认识到这种需求，并领先提供创新产品，满足汽车未来的严格要求。