艾菲汽车陈音福：新一代电机位置传感器的开发和应用

艾菲汽车零部件公司研发中心产品应用负责人陈音福指出，以机电一体化和电子电磁技术为依托，艾菲汽车布局四大产品线, 同时不乏研发创新能力，拥有系统性的研发和工艺能力，领域涉及机电技术开发、电子磁力学开发、基础软件开发，并具有完整的实验测试开发能力。

以下是演讲实录

陈音福：非常荣幸代表艾菲汽车零部件给大家讲这个话题，现在因为新能源电动化在中国发展非常的迅猛，我们也在做快速的转型。我们十年前就开始研究这项技术（电涡流传感器），现在也有成功的量产经历还有量产的产线。所以在这里我想尽量简短地把产品中一些关键的东西，给大家讲清楚。

艾菲汽车集团是一家法资独资企业，在全球大概有1600个员工，工程师的话差不多有200人左右，每年会放9%的这么一个销售额占比放到研发投入上面。去年集团的销售额大概在2亿欧元，不算大，在我们看来艾菲集团是一家比较小而精的企业。

这个是我们的现任CEO，也就是艾菲集团第四代掌门人Beatrice女士，艾菲到今年也将近有90年的历史，我们是在1936年创办，总部位于法国里昂；中国我们第一个工厂在武汉，在2004年创建的，在武汉经开区， 2022年也在上海成立了分公司。这里可以看到我们全球的布局，刚才我说它小而精是因为它规模不大，但在全球各地有很多工厂和办事处可以为全球OEM、Teir1提供支持。

我们内部叫做DIGIPOS平台，就是电涡流原理的传感器，电涡流目前在我们集团内部有越来越多的项目和订单，做这一块产品的探讨，所以我们公司把它划分为DIGIPOS平台，当然也分高速应用和低速应用。

右边的是低速应用，应用也比较早，它用在一些档位传感器、离合器、后轮转向做直线移动和旋转移动的探测，今天我们主题还是集中在左边这个，应用在我们高速电驱动这里面的电涡流位置传感器，因为现在我们知道大家都在探ISO26262功能安全，然后我们这个产品其实也是可以为客户做功能安全的，单产品而言。我们如果使用双芯片的话，可以做到最高等级ASIL D，当前我们还是模拟量输出的模式，然后也正在研发跟芯片厂家合作，研发下一代数字输出接口。

当前这个产品的精度是很高的，行业内几种技术对比而言是处于高精度的表现，满足电机的各种应用，这个产品因为我们看到它基本上是一些注塑件外形，设计会比较灵活，装在我们电机各个位置都能够很好做一个适配和定制化的开发。

讲到电涡流原理，其实可能在座各位专家和学者可能都比我了解的深入，我们就大概简短介绍一下这个产品核心的东西。首先它会有一个线圈，分为初级线圈和次级线圈，我们最新产品设计，它会直接蚀刻在PCB电路板上面，然后第二部分就是目标轮，目标轮它可以就是一个简单的冲压金属轮就好了，然后它也相比传统传感器而言已经实现了无磁化，不需要使用稀土磁铁什么的。

我们初级线圈需要一个5V直流供电，产生3.5兆赫兹左右高频交流信号，作用在金属的目标轮表面，形成一个涡流效应；目标轮转动的时候，次级线圈会接收到磁场变化，然后形成电压的高低值变化，把这个变化经过芯片内部的解码，这里很关键，它芯片内部就可以做解码（提取幅值包络线），给到上位机的话直接反正切计算，就可以得到转子实际位置。

回顾一下位置传感器在电驱里面的一个作用，其实我们也都知道，现在电驱里面谈到一个能量回收包括急加速、急减速，位置传感器提供的位置精度对我们电机控制很有帮助的，精度的提高也可以在很大程度上，帮助我们提高这个电机扭矩功率以及它的效率。

没有对比就没有伤害，我们做过了很多的试验测试和实际的量产项目数据收集，包括市场的调研，我们今天推荐这款电涡流技术产品，我们可以看到中间三款，就是我们现在推的O-Shape（全月形）还有C-Shape（半月形）还有右边一点的装在末端的 END-OF-SHAFT。总体而言，我们的精度表现目前比市场上的技术方案会有精度提高，当然XMR技术应该精度也差不多，但是XMR有一个很大弱点就是它对磁场非常敏感。

所以现在我们包括跟一些新势力还有包括主流的OEM沟通起来，这个产品我们还是很大程度上愿意去用电涡流的产品，功能安全的话它基本上我们现在也有功能安全做到ASIL D量产项目，EMC表现上面，相比于传统的Resolver，电涡流传感器它是一个高频的、3.5兆赫兹高频信号，所以它对低频率的磁场干扰免疫力比较强。最重要的是这个产品，我们也在做跟芯片厂家做下一代研究，下一代可能会有一个数字化，数字信号接口出来，所以它可能会进一步提高它的EMC性能，并且携带更多的诊断模式。

可能大家比较关注的是它的价格，我们从系统层面的一个市场上调研的话，发现这个产品也是价格上相比于传统的一些其他技术是有节省。所以，综合了以上几个性能，我们现在会有越来越多的项目采用这种技术，应用在新能源的电驱上面。

刚才讲到这个产品的优势，其实并不是我们公司的优势，我们艾菲作为专注于汽车行业的传感器研发和生产制造企业，能给客户完全的做一个正向开发，本地化的团队。项目前期我们最核心的东西，这个产品就是在线圈的设计上面会做磁电仿真、EMC仿真、结构仿真，前期我们可以把线圈质量做一个仿真模拟，把线圈质量调到最高，这样的话在前期就知道它应用在不同的环境下，它的精度表现大概在什么样的水平。

另外重要一点是我们一直跟芯片厂家，不同的芯片厂家有深度合作，所以我们会前期跟芯片厂家做大量的一些芯片方面的验证工作。另外一个重点就是我们在武汉，有一个比较完整的实验室，针对这个产品完全本土化的验证，基本上DV里面所有的试验项，包括老化、耐油、耐久我们都能做，现在很重要一点我们在集团内有高转速台，达到2万多转，模拟在高速电机工况下产品实际性能表现。

我们把这个产品也拆给大家看一下，也并不是那么复杂，我们可以看到它的主要一些设计BOM的话，就是有一个金属轮，传感器部分有一些注塑壳体，包括最核心的部分PCBA，PCBA里面有线圈和电涡流专用的芯片，会做封装，要么是树脂封装，要么是激光焊接盖子两种工艺都有，这个传感器定子部分连接器的话，我们有甩线形式，也有注塑集成在传感器上的，这两种工艺都有。右边的图看到两个芯片是我们做的冗余设计，两路单独的输出。

讲到开发的话，我们正常开发周期是一年半时间，可能也会有些人会说，这挺快的，但是有些人会说怎么需要这么久，其实这个是一个正常的开发周期，在我们现在新势力加入以后，汽车包括电驱迭代速度非常快，所以我们也是在全力压缩开发周期，这一类产品我们是平台化开发，所以在有些设计上，板子布线如果能借用类似的地方我们也会借用，包括试验验证相同的应用环境，部分试验可能可以跳过去，在整个项目开发节点上会做一些时间上的节省。

这一页给大家一个直观感受，这个产品实际上已经在很多量产项目上已经有实际应用，也举了一些实际的案例。这里面都是艾菲这边开发的产品，包括用在混动箱电机里面，还有纯电EDS、智能刹车系统，大的电机、小的电机都可以用这样的技术，我们电机只要需要精准角度位置信号的话都可以用电涡流传感器。

艾菲集团在这一块技术研发非常早，我们在2018年到2022年陆续有项目量产，看到有两个在欧洲，一个在中国，然后包括后面两三年，我们也会陆续有接近6-10个项目会量产。所以我们现在在开发中的项目就国内而言，也超过10个项目。这个产品它能够适应很高的转速，当然大家会问它能最高支持到多高的转速呢？我们现在都在谈高速电机，可能未来会做到两万五千转、三万转，但是对这个产品而言它的探测能力是完全没有问题的，因为我们的芯片它专门为这种技术开发的芯片能支持到24万转，保证精度前提下，24万转的电角度，除以电机极对数的话，比如说你是6对极，它能支持4万转，如果你是4对极，可能它就能支持到6万转。

这个产品我们刚才也说了很大的优势是芯片的验证这一块，我们现在有三款芯片被确认，用这种技术，跟我们公司也是有战略合作关系。这个平台的话，大概刚才也把所有的优点给大家介绍了，我们作为一家专业传感器、执行器制造商，能给大家提供一个本土化的技术团队的支持，做到真正的快速响应，然后给中国的新能源电驱动开发这一块，提供更快的响应和速度。

这个平台产品讲完，大概也分享一下其他平台的产品，另外我们在出门左手边就有展台，大家也可以看到我们一些其他的产品，包括最早我们用在传统的发动机、变速箱里面的温度、换档位置还有传感器模组等等。也有我们现在比较看重的一块，就是在智能的一些电子驻车，电子换档、脱开机构等这一块的智能执行器，这一块公司也是加大投资力度，然后在国内也是有很多量产的项目。

另外一个平台就是EFIPOWER，在新能源电流传感器、智能铜排、充电机器人，这一块对未来中国市场也会慢慢投入进来。以上就是我介绍的所有的艾菲产品，然后我们在外面有展台，所以想更深入交流的Tier1和OEM客户，有问题需要进行更深入探讨的话，可以到我们展台去细聊，谢谢大家。

主持人：好的，谢谢陈总，陈总请留步，我们还有一个提问。

提问：您好陈总，问一下贵司现在在量产产品最高转速是多少？还有一个问题是关于贵司产品在油冷和水冷应用环境下设计的差异。再一个就是贵司芯片是不是已经完全国产化了？谢谢。

陈音福：好的，第一个问题的话最高转速我们现在在实际项目上应用的话已经测到18000转了，我本人去客户现场台架测过的，性能表现完全是OK的。

第二个问题是油冷和水冷它的差别，油冷、水冷的话其实我们这个电涡流安装环境是单独的一个小空间，当然了油冷的话因为它可能会接触到油，所以我们产品本身的话会做树脂封装，然后在高温油环境下，耐油试验都是有做的，高温耐油做到了1600个小时。

水冷里面它可能不会完全接触到水，它可能只是一个有湿度的空间，所以我们会采用一些激光焊接盖子的方案就行了。

最后一个问题是国产化芯片这一块，国产化芯片应用在电涡流的话，在国内据我们了解，现在还没有完全成熟的国产化芯片可以用，当然我们在工业上可能有很多电涡流国产芯片，但是在主驱电机上的芯片，我们正在和一些芯片厂家积极探讨，谢谢，希望回答到你的问题。