ams to boost automotive electrification with launch of first inductive position sensor for high-speed motors ams bringt mit der Einführung des ersten induktiven Positionssensors für schnelllaufende Motoren die Elektrifizierung im Automobil voran
2019/12/17
Innovative AS5715 sensor IC provides cost, size and weight savings compared to the resolvers in common use in vehicles today
Das innovative Sensor-IC AS5715 bietet im Vergleich zu den Resolvern, die heute in Fahrzeugen verbreitet sind, erhebliche Vorteile bei Kosten, Größe und Gewicht
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Premstaetten, Austria (December 17, 2019) -- ams (SIX: AMS), a leading worldwide supplier of high performance sensor solutions, has today introduced the first inductive position sensor for high-speed, automotive and industrial electric motors to be available as a standard product on the open market.
New rotor position sensing solutions based on the AS5715 can match the accuracy and latency of resolvers widely used in high-speed motor applications, while providing substantial savings in bill-of-materials cost, size and weight. Importantly, it is also ISO 26262 functional safety standard compliant as the IC is based on an ASIL-C implementation and the redundant implementation supports ASIL-D.
The commercialization by ams of inductive position sensor semiconductor technology marks an important advance in the drive to electrify automotive systems such as power steering, as well as the traction systems in electric and hybrid electric vehicles. The AS5715 inductive sensor is highly configurable, and can be used in on-axis (end-of-shaft) and off-axis (through shaft or side-of-shaft)
topologies, and with many types of multi-pole-pair motor.
Chris Feige, Executive Vice President for Automotive Solutions at ams, says, “With the launch of the AS5715, ams takes another big step forward in its mission to provide technology for the greener, safer, smarter and more comfortable vehicle of tomorrow. Motors built with the AS5715 will be smaller and lighter, and deliver a smoother, more powerful output. This, coupled with cost savings are perfect reasons for automotive manufacturers to replace expensive, cumbersome resolvers with the AS5715 inductive sensor.”
Driving the motor market
The AS5715’s breakthrough in performance, size and cost is set to disrupt a fast-growing market. The overall market for electric motors (including traction motors) is forecast to grow at 8.3% compound annual growth rate (CAGR) by value, reaching an estimated $34.6 billion in 2021 [1].
Meanwhile, the automotive electric motor market is changing, with the permanent magnet synchronous motor (PMSM) supplanting the brushless DC motor in many high-speed applications.
At the same time, new government regulations worldwide are tightening the requirements on the car industry to cut average fuel consumption across their fleets in response to the climate crisis. By replacing legacy electro-mechanical and hydraulic automotive systems with efficient electronically controlled motors, car manufacturers can reach their fuel consumption targets more quickly.
The highly accurate, low-latency position measurements produced by the AS5715 underpin the operation of electric motor-control systems, enabling high-speed motors to maximize torque, limit torque ripple, and achieve high efficiency. A position sensor system based on an AS5715 IC and its associated coil printed on a simple, low-cost PCB can achieve accuracy up to ±0.3° at rotation speeds up to 100,000rpm in various motor types including four-pole-pair PMSMs.
Easy-to-use measurement outputs
Developers who have worked previously with resolvers will find they are familiar with the mode of operation of the AS5715. It provides two pairs of differential analog outputs, as sine waves and cosine waves. These may be resolved to an angle measurement by applying an arctan function in the host controller.
Comprehensive documentation and applications guidance from ams shows how to design the Tx and Rx coils in the static sensor PCB, and the rotating target assembly affixed to the rotor.
The AS5715 also supports automotive manufacturers’ programmes for compliance with the ISO 26262 functional safety standard. A fully redundant measurement system can be implemented by mounting two AS5715 ICs on the sensor board.
The AS5715 is available for sampling now. An evaluation kit for the AS5715 inductive position sensor is available on request from ams.
For sample requests and for more technical information, go to https://ams.com/as5715r.
1 IHS Electric motors in automotive applications – 2017
Premstätten, Österreich (17. Dezember 2019) – ams (SIX: AMS), ein weltweit führender Anbieter von Hochleistungssensorlösungen, hat heute den ersten induktiven Positionssensor für schnell-laufende Elektromotoren in Automobilen und Industriemaschinen vorgestellt, der als Standardprodukt auf dem Markt frei verkäuflich sein wird.
Neue Lösungen zur Bestimmung der Rotorposition mit dem AS5715 bieten die gleiche Genauigkeit und Latenz wie die bei schnelllaufenden Motoren verbreiteten Resolver, erlauben jedoch erhebliche Einsparungen bei Materialkosten, Größe und Gewicht. Ein wichtiger Aspekt ist, dass sie auch der Norm ISO 26262 für die Funktionssicherheit entsprechen, da das IC auf einer ASIL-C-Implementierung aufbaut und eine redundante Implementierung nach ASIL-D unterstützt.
Die Einführung induktiver Positionssensoren in der Halbleitertechnologie durch ams ist ein bedeutender Schritt auf dem Weg zur Elektrifizierung automotiver Systeme, z.B. der Servolenkung sowie der Antriebssysteme in elektrischen und Hybridfahrzeugen. Der induktive Sensor AS5715 ist weitgehend konfigurierbar und kann in Topologien am Ende der Welle oder neben der Welle (durch die Welle oder seitlich) sowie mit vielen Typen von Motoren mit mehreren Polpaaren verwendet werden.
Chris Feige, Executive Vice President für den Geschäftsbereich Automotive Solutions bei ams, sagte hierzu: „Mit der Vorstellung des AS5715 macht ams einen weiteren großen Schritt nach vorn in der Mission, Technologie für grünere, sicherere, intelligentere und komfortablere Fahrzeuge von morgen zu schaffen. Motoren mit dem AS5715 werden kleiner und leichter, lassen sich gleichmäßiger regeln und liefern mehr Leistung. Hinzu kommen die Kosteneinsparungen als perfekter Grund für die Automobilhersteller, die teuren und sperrigen Resolver durch den induktiven Sensor AS5715 zu ersetzen.“
Fortschritt im Markt für Motoren
Der AS5715 ist ein Durchbruch in Leistung, Größe und Kosten und wird diesen schnell wachsenden Markt rasch erobern. Für den gesamten Markt für Elektromotoren (einschließlich Antriebsmotoren) wird eine kumulierte jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 8,3% nach Wert vorhergesagt, was 2021 geschätzten 34,6 Mrd. USD entspricht [1].
Gleichzeitig geht die Entwicklung im Markt für Elektromotoren dahin, dass Synchronmotoren mit Permanentmagneten (PMSM) die bürstenlosen Gleichstrommotoren in vielen Anwendungen mit hoher Drehzahl ersetzen werden.
Währenddessen verschärfen Regierungen auf der ganzen Welt die Anforderungen an die Automobilindustrie, ihren Flottenverbrauch zu senken – als Antwort auf den Klimawandel. Durch den Ersatz technisch überholter elektromechanischer und hydraulischer Systeme im Fahrzeug durch effiziente elektronisch gesteuerte Motoren können die Automobilbauer ihre Ziele bei der Kraftstoffeinsparung schneller erreichen.
Die hochpräzise Messung und die geringe Latenz des AS5715 unterstützen den Betrieb von Steuersystemen für Elektromotoren und erlauben Motoren mit hoher Drehzahl bei maximalem Drehmoment, geringer Drehmomentwelligkeit und hohem Wirkungsgrad. Ein Positionssensorsystem aus einem AS5715 und der zugehörigen Spule als Leiterbahn auf einer einfachen kostengünstigen Leiterplatte erreicht Genauigkeiten bis ±0,3° elektrisch bei Drehzahlen bis 100.000 min-1 mit verschiedenen Motortypen, einschließlich PMSM mit vier Polpaaren. Das entspricht 0.075° mechanische Genauigkeit.
Leicht zu verarbeitende Ausgangssignale
Entwickler, die bisher mit Resolvern gearbeitet haben, werden feststellen, dass ihnen die Funktion des AS5715 durchaus vertraut ist. Er verfügt über zwei differenzielle Sinus- und Cosinus-Ausgänge. Aus diesen kann in der ECU mit einer arctan-Funktion ein Winkel berechnet werden.
Reichhaltige Dokumentation und Anwendungshinweise von ams erklären die Konstruktion der Tx- und Rx-Spulen auf der statischen Sensorleiterplatte und der am Motor befestigten rotierenden Target-Einheit.
Der AS5715 unterstützt auch Standards der Automobilhersteller wie beispielsweise die Norm ISO 26262 zur Funktionalen Sicherheit in Automobielen. Mit zwei AS5715 auf dem Sensorboard kann ein ASIL-D konformes Messsystem umgesetzt werden.
Der AS5715 ist ab sofort als Muster verfügbar. Ein Evaluierungs-Kit für den induktiven Positionssensor AS5715 ist auf Anfrage bei ams verfügbar.
Für weitere technische Informationen oder um Muster anzufordern gehen Sie bitte auf https://ams.com/as5715r.
1 IHS Electric motors in automotive applications – 2017