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34解决方案SOLUTION
ROHM的电机用电源解决方案,致力于降低全球的功耗
全球约50%的功耗为电机所消耗,随着空调、冰箱和工业用机器人等使用电机的产品向世界各地普及,预计未来电机的功耗会越来越大。
1、背景
全球约50%的功耗为电机所消耗,随着空调、冰箱和工业用机器人等使用电机的产品向世界各地普及,预计未来电机的功耗会越来越大。
在此背景下,全球性能源问题不断加剧,各发达国家将电机驱动高效化视为解决能源问题的一项非常重要的有效措施。
在中国,白色家电的节能规范,尤其是空调领域,于2010年6月颁布实施了变频空调能效比(SEER:Seasonal energy efficiency ratio:季节能效比)新标准,特别是制冷能力不超过4.5kW的空调,执行新标准后,相对于以往标准能效比改善约23%。
此外,其后在中国的中期规划第十二个五年规划(2011年至 2015年)中,提出①改善妨碍可持续发展的环境问题;②解决危害国民健康的环境问题等政策,以期“进一步完善环保目标”。
值此中国节能政策的转换期,ROHM通过中国小型电机协会和相关电机企业,为中国的节能与低碳社会提出电机高效率驱动技术解决方案,并持续为其普及做出贡献。本文以下将介绍ROHM的电机事业活动。
2、ROHM的事业活动
ROHM作为全球知名半导体制造商,通过支持各种电机应用的高效化、变频化,不断为全球降低功耗贡献力量。ROHM以驱动电机的功率元器件、驱动功率元器件的栅极驱动器、控制栅极驱动器的电机控制器等产品阵容为主,拥有众多业界顶级性能的产品。
此外,公司内部施行包括半导体晶圆制造工序(前期工序)和装配工序(后期工序)的一条龙生产体制,为客户提供集功率元器件和栅极驱动器于一体的IPM(Intelligent Power Module)、以及IPM再加控制器的控制电路内置型IPM。
如上所述,ROHM拥有从元器件到模块的丰富齐全的产品阵容,通过产品组合,提供满足客户要求与需求的最佳电源解决方案。(图1)
图1、电机用电源解决方案
下面将介绍图1的电机用电源解决方案中的(1)功率元器件、(3)IPM和(5)控制电路内置型IPM。
2-1、功率元器件
ROHM以全球首家量产沟槽式结构SiC-MOSFET等引领行业发展的SiC元器件为中心,不断强化可在高耐压、大电流的大功率领域实现更低损耗的功率元器件产品阵容。
SiC以外的元器件,也通过改良集IGBT和Super Junction MOSFET的各自优良特性(大电流特性、低电流特性、高速开关特性)于1枚芯片的HybridMOS和Super Junction MOSFET,利用高速Trr(反向恢复时间)实现更低损耗的ROHM独有的PrestoMOS等,推进灵活运用原材料特点的功率元器件开发。(图2)
图2、各具特色的功率元器件
2-2、IPM
ROHM通过融合上述独有的功率元器件技术、IC控制技术及两者结合的模块技术这三大技术,推出了ROHM的IPM。产品已将功率元器件和驱动用栅极驱动器调谐到最佳状态并一体化封装,因此可大幅度减轻应用的负担。其性能非常适用于空调室外机与冰箱的压缩机、洗衣机和AC伺服等要求电流达到10A~30A的应用。
产品阵容中包括采用600V耐压IGBT的IGBT-IPM产品并已经开始出货。为方便用户购买,ROHM还积极推进网上销售,在中国已经可以从Digi-Key Electronics购买,而AMEYA360、Right IC等中国本地的在线平台即将展开相关销售业务。
图3、IPM产品阵容
此外,前述PrestoMOS增设栅极驱动器的IPM作为MOS-IPM已经于2015年开始出货。而且,也正在研讨开展采用SiC元器件的SiC-IPM开发。如上所述,本公司各具特点的独有功率元器件,能够实现IPM化,可以说ROHM在对高效化和减轻应用负担有需求的市场上已夺得先机。
2-3、控制电路内置型IPM(一体化封装电机驱动器)
ROHM通过融合上述独有的功率元器件技术、IC控制技术及两者结合的模块技术这三大技术,推出了ROHM另一产品控制电路内置型IPM(一体化封装电机驱动器)。
将600V耐压的PrestoMOS、驱动用栅极驱动器再加上控制电路进行一体化封装化,IPM最大限度发挥出各元器件所具有的高性能,无需开发微控制器软件即可实现电机应用的高效化、变频化。其性能最适于风扇和室内空调电机驱动等要求电流达到1.5A~2.5A的应用。
图3、控制电路内置型IPM产品阵容
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图3所示,通电模式有3种,驱动器输出电流有2种。而且,这6种产品均实现相同小型表面贴装封装(同等功能产品中为行业最小级别)、相同引脚配置,非常有助于应用拓展时的缩短开发周期以及降低成本。从2015年已经在中国开始出售产品,由于优异的易用性,其采用量大增。
3、结论
这次简单介绍了ROHM拥有的电机用电源解决方案中的功率元器件、IPM和控制电路内置型IPM(一体化封装电机驱动器)。
ROHM通过高性能驱动器、控制器驱动等各具特点的功率元器件,支持工业设备、空调和冰箱等电机应用的高效化、变频化,进而为世界降低功耗不断做出贡献。
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04专题报道SPECIAL REPORT
中国成微电机产销霸主 电控仍为短板
全球微电机市场需求节节攀升,我国的微电机市场更是风生水起:调查数据显示,中国微小电机产量约占全球的70%,已经成为全球最大的微电机制造基地。中国微电机产销量已成为绝对霸主,那么,国产电机的水平到底怎样?相较国外而言,水平又如何?
随着现代化消费的逐年增加,人们在家用电器、汽车等领域的消费越来越多,微电机作为这些产品的动力来源,市场对其需求也在不断扩大。
全球知名市场研究机构Markets and Markets公开发布消息称,全球微电机市场将会从2015年的282.6亿美元增长到2020年的355.9亿美元,期间年均增长率达到4.56%。
全球微电机市场需求节节攀升,我国的微电机市场更是风生水起:调查数据显示,中国微小电机产量约占全球的70%,已经成为全球最大的微电机制造基地。
对此,深圳市力辉电机有限公司总经理助理郑云峰说道:“中国的微小电机,尤其是微特电机,占全球的比重是非常大的,说不定实际占比要比70%还大。从量上来说,中国已经占了电机产业的霸主地位。”
“但是,现在国产电机是在中低端市场占得比重大,一些高端的市场,还是以欧洲和日本为主,尤其是日本,他们在产品技术上还是很有优势的。”郑云峰继续说道,“现在我们肯定是生产大国,但距离生产强国,还需要进一步的努力。尤其是在一些高端产品领域,国内的企业还是要努力加强技术实力。”
国产电机水平如何?
中国微电机产销量已成为绝对霸主,那么,国产电机的水平到底怎样?相较国外而言,水平又如何?微电机世界网记者就此采访了相关企业。
深圳智创电机有限公司的研发部主管牟利认为仅从电机本身来看的话,国内产品在性能方面跟国外存在一定的差距,从电机控制来看的话,国内外的差距则更为明显。
精进电动科技(北京)有限公司硬件工程师李梦春说道:“国产电机和国外的一些电机相比,差距还是挺大的。制造工艺和国外的没法儿比,比如批量制造工艺。电机控制技术也是有差距的。相比一些国家而言,国内的电机发展时间相对来说还是很短,只有几十年的时间,还需要进一步的沉淀。国外的工业化普及比国内早太多了,水平也高出很多。”
深圳电擎科技有限公司研发部总经理周旭光同样认为制造工艺方面有差距:“电机是一个传统行业,国内电机和国外电机的区别不是很大。不要以为国外的产品有多么的好,基本设计水平差不多。但是制造工艺上面,不得不承认,还是有差异的。”
东莞市维斗科技股份有限公司研发部经理张树庭认为国产电机产品性能仍有欠缺:“从产品的精度和稳定性来看,这一部分国产电机还是有待于提高。”
“至于电机控制这一块,高端电机的控制我们距离国外还是比较大的。比如德国和日本,他们在伺服控制系统这一块,有很完善的一套软件。在兴起的直流电机和伺服电机领域,我们的控制技术是远远不够的。 但在中低端,比如家用型和电器类的,这些国内的电机控制还是可以满足需求的。”张树庭继续说道。
深圳市硕科数控科技有限公司研发部工程师张工同样认为要把高端和中低端区分来看:“从细节来说,与顶尖的水平还是有一定差距的。但中低端的产品,与国外相比差距已经不是太大了。高端的还是比不了一些欧洲国家和日本的产品。”
关于高端产品,周旭光提出了自己的见解:“国人有一种消费心态,即是,不管什么东西,国外就是做得很好,国内的水平就是很低。其实国内做得出好产品来,但是大家的心理是不敢贸然去用。大家既然都在用国外的先进的东西,那我就也用着,这样不会有风险。不是人家电机电控的水准低,而是用户消费理念上的原因。”
依赖进口 国产芯片毫无优势可言?
国产电机数量在全球范围内占据优势,但据调查,大多企业控制芯片依靠进口,其中大约有80%的电机控制芯片是进口而来,电机控制芯片的国产化率还非常低。那么,国产控制芯片水平到底怎样?和国外相比,是否有优势所在?
对此,周旭光说道:“控制芯片设计,这个确实是国内的一个短板。国产的控制芯片,跟国外的芯片相比,差距还是很大的。”
李梦春继续说道:“至于优势,这个东西现在不是说企业有没有优势,而是人家会不会去用。先把品质做出来再说优势吧,没有品质人家都不会用,还谈什么优势?”
“如果用国内的芯片,不知道会出什么问题,没有保障。当然,国内也很少有做芯片的企业。”周旭光补充道。
牟利认为就国内微电机行业的情况来讲,国产电机控制芯片价格比较低,适应于国产电机走的性价比路线,性能只要能适应国内需求就可以了。性价比算是国产控制芯片的一个优势所在。但是,电机控制芯片的门槛和限制越来越高。电机系统的性能包括响应速度、运行精度和效率等,电机系统的高性能需要电机和电机控制都满足这些要求,不能单纯依靠低价格。
“电机控制芯片作为微电机行业的基础,历来以高资本和高技术为壁垒,这两项高特征决定了最终能够在控制芯片领域具备话语权的企业必须具备相当强劲的实力。尤其是电机系统的高可靠性需要电机、控制芯片和系统设计三方共同参与,这对于起步较晚的国内电机控制芯片厂商而言,无论是技术实力还是知名度都难以与国外企业相匹敌。”一位业内人士如是说道。
电机并电控 产业结构正在变化?
随着我国电机产业规模扩大,各企业产能建设加快,产业内竞争更为激烈,电机产业结构呈现出新的变化。一方面电机产业链上下游企业正逐步进入驱动电机产业;另一方面,电机生产企业通过收购或并购方式健全其系统集成和产业链配套能力。其中,以中山大洋电机收购北京佩特来、上海电驱动最具代表性。
对于电机企业并购电机控制企业的现象,周旭光谈道:“这是一种很正常的现象。电机并购电控,电控并购电机;整机厂并购核心零部件,零部件厂商往下游走去并购整机厂。这是很正常的一种业态。也不只是电机厂并购电控,有好多电控厂也并购电机啊,把电机厂整合进来。一家企业既懂电机也懂电控,这肯定很好。可是如果他没有电控能力,就需要找一个有能力且能力强的企业,这样可以少走弯路。”
张树庭则认为:“这种模式能够使零部件与产品接轨,企业在以后的竞争中会更占有优势。通过专业性来看,这一块的人才可能不缺,但缺的是这方面的资源。所以对一些大企业来说,能够并购到合适的企业,相对来说是很好的方法了。”
“电机厂能懂控制,那是最好的啦;电控厂能做自己的电机,那也是最好的了。并购也算是一种快速的方法。但是,企业应在理性基础上进行操作。贸然收购产业链相关产品,进入并不擅长的制造领域,可能会对企业造成很大负担。”周旭光补充道。
智能化、高度集成化趋势
电机一直都在朝着高效能、小型化、低成本、高兼容性、结构简单化的方向发展,这催生了更多先进的电机控制技术出现,从而不断改变着电机控制市场的发展趋势。
周旭光说道:“首先应该是高度集成,其次是智能化。现在比较热的大数据、物联网,都要求在智能控制这一块有所作为。”
张树庭则表示,近期公司的产品都是在向高效化和智能化靠近。
就目前的发展看,更多的控制功能将集成到电机控制一体化中,像位置检测及伺服功能模块化、伺服电机及伺服控制集成化等都会很快实施。电机系统向着集成化的方向发展,降低整个系统的重量和体积,并可以有效地降低系统的制造成本。在这个趋势中,对半导体芯片的要求将是高可靠性、简约设计及功能集成、小型化、宽温度范围等多项新要求。
“发展趋势我不好说,不过肯定是越精越细吧。”张工说,“技术肯定是往上走的,企业要用心做专,投入更大的精力去做研发,去提高产品质量。
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06行业动态INDUSTRY TRENDS
博世集团拟5亿元出售传统电机业务 多家中国企业竞购
德国博世集团欲剥离起动机和发电机事业部(Bosch Starter Motors and Generators)这一消息传出已经一年多了。近日,该项目终于有了新进展。
德国博世集团欲剥离起动机和发电机事业部(Bosch Starter Motors and Generators)这一消息传出已经一年多了。近日,该项目终于有了新进展。
10月21日,包括Bain、Advent、KPS在内的多家私募股权公司和不少中国汽车零部件企业向博世表达了收购与合作意向,并提出了初步报价。公开消息称,德国博世欲以5亿欧元(约38亿元人民币)的价格出售这一业务板块。
有消息人士透露,此次交易包括启停电机、一键启停、48V电机及一款紧凑型轿车配套的新款启停电机(以下统称“传统电机”),但不包括以上板块的售后业务及新能源汽车电机板块。德国博世有意在今年11月底之前约谈重点意向客户。
德国博世为什么要剥离有一定技术优势的传统电机业务?中国汽车零部件企业看中了什么?中国零部件企业在收购巨头抛离的业务时应该考虑哪些因素?对此,记者采访了一些熟知汽车零部件行业收购事项的相关人士。
传统电机市场发展受限
“一艘即将下沉的巨轮,如何补救也终将沉入海底。”一位业内人士如此形容传统汽车电机市场。
据外媒报道称,德国正酝酿在2030年禁止销售燃油车。某新能源电机企业市场负责人对记者说:“博世已经在布局未来5~10年,甚至更长远的战略,其抛售传统电机业务与此有关。”
国际零部件巨头发展战略的重心是聚焦于前景广阔的市场,然后以绝对的技术优势攫取高额利润。有成功收购经验的国内某零部件企业负责人告诉记者:“或许博世下一步的目标是新能源汽车市场的霸主地位。我们不会知道,博世已经聚集了多少研发人员在新能源汽车驱动系统的技术研发上。”
目前来看,对博世电机业务感兴趣的企业和机构很多,有的报价甚至高于5亿欧元。
公开数据显示,2015年,德国博世的全球销售额达706亿欧元,当年起动机和发电机业务板块的销售额是12亿欧元,2014年这一业务的销售额是14亿欧元,可见博世电机业务在集团内部处于萎缩状态。此外,徳国博世传统电机业务板块在全球有10多家工厂及6500名员工。一年多来,德国博世为了该项目一直在与当地工会交涉,并表示,除交易额外,他们也会考虑新买家与当地员工的合作。
拥有丰富国际并购经验的资深分析师向记者表示:“博世可能更愿意与中国汽车零部件企业合作,其次是基金公司,估计并不情愿把业务出售给竞争对手。”
中国企业看中品牌、技术及市场
中国汽车技术多是紧跟德国主流技术路线,因此,很多中国汽车零部件企业“稀罕”巨头们抛售的传统业务。
“汉拿电机、大洋电机以及其他参与投标的企业,看中的都是博世的品牌、技术及市场。”上述分析师如是说。
“自主零部件企业希望通过该项目进入主流整车企业的配套体系,尤其是德系品牌。但品牌使用时效期、博世如何授权及如何与已有配套客户沟通,这些都是该项目交易谈判的难点,也是国内零部件企业最在意的,谁也不知道这些配套客户是否还认可新买家。”该分析师说,目前已知的参与投标的企业,尽管在国内传统电机市场有一定竞争力,但在国际客户的管理能力方面明显有待提高。
该分析师又从博世传统电机业务本身进行具体分析。
一是启停电机技术,这对国内企业来说还是有价值的,比如关键技术的提升及存量业务的增加等。尽管有机构预测,到2030年,70%以上的市场是新能源电机市场,但反过来看,30%的传统电机市场也不小。
二是一键启停电机,这是最有吸引力的。博世在该技术上很有优势,而且该技术也是未来发展趋势。目前国内只有10%的车型配装该系统,且多是高端车型,未来市场增量空间较大。
三是48V电机技术,该技术在中国未来几年可能有一定发展空间,从长远看,48V会增加整车企业平台开发成本,因此可能是过渡产品。从近期召开的巴黎车展上看,奔驰、宝马、大众等欧洲主流车企基本没有推出48V车型,多以深混和纯电动为主,可见,48V在欧洲汽车市场已不是主流。
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08行业动态INDUSTRY TRENDS
专家热评轮毂电机:优势在哪,前景如何?
2016年11月21日,天津天海同步集团旗下的湖北泰特机电有限公司100%收购欧洲最大的新能源汽车轮毂电机生产商——荷兰e-Traction Europe B.V公司新闻发布会在北京举行。“轮毂电机”一时间成为行业热议话题。
2016年11月21日,天津天海同步集团旗下的湖北泰特机电有限公司100%收购欧洲最大的新能源汽车轮毂电机生产商——荷兰e-Traction Europe B.V公司新闻发布会在北京举行。该发布会以“开启中国新能源汽车轮毂电机产业化时代”为题,行业内众多重量级嘉宾出席,国内主流门户网站和行业媒体争先报道,“轮毂电机”一时间成为行业热议话题。
专家热评轮毂电机:优势在哪,前景如何?
有行业人士认为,轮毂电机具有高效、节能、轻量化、小型化等诸多优点,堪称纯电动汽车的终极解决方案。轮毂电机实现了新能源汽车发动机、变速机的一体化,创造性地将动力、传动和制动装置整合到轮毂内,变中央式驱动为分布式驱动,省掉了变速器、传动轴、差速器等传动部件,既可减少80%的传动部件、减轻30%的自身重量,从而提高电池能效,延长续航里程。
湖北泰特机电公司完成对e-Traction公司的并购后,将具备轮毂电机的核心技术,泰特机电公司推广轮毂电机的首要目标是新能源商用车领域。那么,海外并购对中国零部件企业的意义是什么?轮毂电机在新能源商用车领域推广的优势在哪?中国轮毂电机产业化行业前景如何?行业专家们纷纷发表了自己的看法。
美中汽车交流协会主席、全球汽车精英组织主席汪大总:中国企业并购海外企业,不失为发展中国自主零部件企业的有效途径。
汪大总先生指出,我国没有一个强大的自主零部件企业,我们的汽车强国梦是不会实现的。所以我们强调要赶超,要差异化。比如说都是新能源汽车,前者用传统的中央电机,后者用轮毂电机,后者节能15%,这就是差异化。国内企业想把这些有颠覆性技术的跨国零部件首先应用在国内的自主品牌上是不现实的。所以我国企业一起走向海外,并购那些有技术有人才有管理的企业,不失为发展中国的自主零部件企业有效的途径。这也正是本次并购的意义所在。当然并购是有风险的,然而风险是可控的,第一人要对,第二事要对。e-Traction公司有着一个很好的团队,这个团队1981年组建,九十年代末期就开始研究轮毂电机,做了十几年,是一个成建制的成熟团队;从事上来讲,e-Traction公司的产品已在欧洲8个国家的大巴、公交车上应用,装配其产品的车辆已经在路上跑了8年,他们的技术也已开发到第三代。
世界汽车工程师联合会轮值主席赵福全:轮毂电机正迎来一个新的春天。
赵福全先生表示,轮毂电机在电动自行车,在一些商务车领域,很多企业都有所运用,但目前为止的产业量化的规模还不大,所以很多企业还在徘徊。商务车的转速比较低,空间比较大,另外商务车负荷效率要求更高,所以很多企业都致力于在这方面有新的突破。荷兰e-Traction公司就是从商务车的角度出发,现在已经拥有200多个专利,很多行业所担心的尺寸问题、散热问题、遇水问题、避风问题、体积问题等,已经有所突破,所以做了量产。应该说e-Traction在这方面是迈出了很大的一步。从这个角度来讲我认为它正在实现我们理想的状态,以最短的距离最高的效率同时以最小的空间控制整个车。电动客车渐渐成为主流的时候,轮毂电机也正迎来了一个新的开拓创新的春天,e-Traction公司在这方面走的相对靠前,应该说天海同步很有战略眼光,中国有这么大的一个市场,轮毂电机项目在湖北荆门安家落户,从商务车入手一点一点进行技术创新,最后能搭载到轿车上,这是值得期待的一个技术,技术创新就是从无到有,从有到好的过程,这是很了不起的期待。
全国清洁汽车行动协调领导小组办公室专家组组长王秉刚:轮毂电机是技术创新的一个方向。
王秉刚先生认为,客车和乘用车是新能源汽车发展的两个重要领域,公交车作为城市中非常重要的交通工具,是影响城市环境质量的重要因素。所以国家在制定新能源汽车推广过程中一直是把公交车作为重要的突破口和技术创新的重点,应该说在公交车的动力系统创新方面,中国还是做了很多方面的努力。简单总结一下中国的公交车的技术创新,大概有七八种形式,而且这种新形式在国际上已经开始领先。轮毂电机在公交车上的利用,也是技术创新追求的方向之一。不论是内燃机或是中央电机,造成公交车地板高度较高,乘客上车时需要登上去。如果运用轮毂电机,地板就会很低,同时还能减少传动,提高效率。所以说轮毂电机的确是公交车以后重点发展方向,这几年国内也有这方面的工作进展,比如比亚迪也在车上用了轮毂电机,效果也很不错。
国家乘用车自动变速器工程技术研究中心常务副主任徐向阳:轮毂电机对传动行业是革命性冲击。
徐向阳先生表示,轮毂电机一旦在公交车、乘用车或轿车上大规模的推广应用,它对整个传统行业是一个革命性的冲击。轮毂电机一旦放在12米客车上,传统整车一些配套设备都会被取消。另外从技术发展角度来讲,轮毂电机是将来传统汽车或者电传动驱动发展的一个方向。谈到分布式的轮毂驱动,从整车的控制角度,从轮毂电机本身,从一体化的执行设施等方面涉及到很多的技术难题,只有把所有的问题解决以后,轮毂电机才能真正在公交车或者在商用车上得到应用。如今,e-Traction公司的轮毂电机已经在欧洲国家的大巴、公交车上应用,应该说e-Traction已经解决了这些很关键的技术难题,下一步是如何在中国尽快实现产业化,和我国市场结合起来,大幅度的推广应用。
据了解,未来泰特机电将通过e-Traction公司、上海应用研发中心、湖北荆门工厂三大机构开展业务。首先是保留荷兰的e-Traction原有的外方管理团队,荷兰公司将作为泰特机电的全球研发中心,负责基础业务的研发;其次是充分利用位于上海安亭、2400平方米的应用研发中心,负责本土化的应用研发及市场营销推广;湖北荆门的工厂将于2017年底实现量产,一期目标是到2018年实现2万套产量。泰特机电未来目标是成为全球最大的轮毂电机供应商,正如天海同步集团董事长吕超所说:目标是轮毂电机全球No.1。
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10行业动态INDUSTRY TRENDS
毛利持续下降 新能源汽车电机市场将出现分层
本站从中发现,近几年,尽管电机及电控企业的产品销量在快速上升,但综合毛利率均出现下滑趋势。不少电机企业针对此现象表示很苦恼。
近段时间,包括江特电机、大洋电机、信质电机在内的电机电控企业相继发布了2016年半年度报告。
本站从中发现,近几年,尽管电机及电控企业的产品销量在快速上升,但综合毛利率均出现下滑趋势。不少电机企业针对此现象表示很苦恼。
毛利下降已成为趋势
根据年度报告显示,2016年上半年,信质电机及江特电机的电机业务的综合毛利率分别为21.08%和18.48%,较2015年出现了下滑趋势。
这并不是首次出现下滑。其实,信质电机及江特电机2015年的综合毛利率分别为23.32%和24.61%,较2014年下降了0.9%和1.42%。
另外,根据正海磁材的2016年半年报显示,上半年,公司新能源汽车电机驱动系统的综合毛利率为23.09%,较上年同期下降13.12%。
正海磁材的主营业务为高性能钕铁硼永磁材料, 2014年正海磁材收购了上海大郡的81.53%股权,其新能源汽车电机驱动系统业务则是上海大郡的主营业务。
据正海磁材方介绍,上海大郡新能源汽车驱动系统的产品售价及综合毛利率较去年同期均出现下降,导致营业利润较去年同期下降了47.54%。
高工电动车网梳理发现,面临毛利率下降情况的还有蓝海华腾、卧龙电气等企业。而大洋电机2015年新能源动力总成系统业务毛利率为23.99%,同样比2014年下滑0.93%。
可以说,毛利率下滑已经成为新能源电机及电控市场的发展趋势。
毛利下滑的原因何在?
高工产研电动车研究所(GGII)分析师李俊华认为,毛利下降已经成为电机及电控产业的趋势。而下降的主要原因有两方面:一方面是生产成本增加了。
另一方面,补贴退坡,市场竞争日趋激烈,许多电机电控企业不得不减低产品价格来谋求更大的市场份额。
而正海磁材方也表示,毛利下降的主要原因为国家补贴逐年退坡,新能源汽车驱动系统产品售价整体下降所致。
现阶段,综合毛利率下滑主要存在于新能源商用车领域及低速电动车领域。该领域的电机电控的技术门槛相对较低,吸引了众多企业一窝蜂涌入抢食,导致市场竞争激烈,企业纷纷降低产品售价来赢得更大的市场份额。
“有些企业并不注重产品质量和技术研发,往往市场来了,先想尽办法抢市场。”一位行业资深人士向高工电动车网表示。
而江特电机副总经理周南南表示,目前,新能源商用车领域已经打起了价格战,甚至已经出现了产能过剩的现象。
相反,新能源乘用车对电机技术和品质要求较高,一般进入该领域的电机及电控企业都是一些定位于中高端市场的企业。
总的来说,新能源乘用车电机及电控市场还有很大的发展空间,而利润空间也相对较高。
市场将出现分层
目前,大部分新能源电机企业都是从传统电机及相关行业转型过来的,许多电机产品还不能满足新能源乘用车的市场要求。
未来,不排除有一些电机及电控企业通过收购、兼并或与大牌合作等方式转向高端市场。但同时,也不排除有一些没有实力的企业退出电机及电控的舞台。
综合来看,毛利率持续下滑,市场将出现分层现象:定位高端的电机企业更加注重技术和规模竞争,而没有实力的电机企业恐难在激烈的市场竞争中存活。
安徽巨一副总经理王淑旺认为,毛利率整体下降,企业应该做好两方面应对措施:一方面是扩大产业规模,从而提高市场占有率;另一方面是提高产品服务等附加值,让产品更具市场竞争力。
“以技术实力带动企业发展,以量和产品附加值来获得更大盈利空间,这是电机及电控企业未来发展的关键点。”王淑旺补充说道。
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12行业动态INDUSTRY TRENDS
电机电控上市企业前三季度营收情况分析
随着《节能与新能源汽车技术路线图》的发布,以及节能汽车、新能源汽车相关政策的优化调整正在推进实施过程中。未来中国汽车行业的电动化发展趋势已成定局,这将为电机和电机电控带来巨大的商机。
随着《节能与新能源汽车技术路线图》的发布,以及节能汽车、新能源汽车相关政策的优化调整正在推进实施过程中。未来中国汽车行业的电动化发展趋势已成定局,这将为电机和电机电控带来巨大的商机。
从电机电控领域上市企业三季度财报来看,各企业的盈利情况不一。小编就为大家盘点几家比较具有代表性的电机电控上市公司的营收情况。
汇川技术
深圳汇川成立于成立于2003年4月,并于2010年9月28日在A股创业板成功上市(股票简称:汇川技术,股票代码:300124)。
公司专门从事工业自动化控制产品的研发、生产和销售的高新技术企业。业务服务领域涵盖:智能装备&机器人、新能源汽车、轨道交通、工业互联网等。主要产品包括:①变频器、伺服系统、控制系统、工业视觉系统、传感器等智能装备&机器人核心部件及电气解决方案,②单机版电机控制器、集成式电机控制器、辅助动力系统等新能源汽车动力总成核心部件,③牵引变流器、辅助变流器、高压箱、牵引电机和TCMS等轨道交通牵引与控制系统,④智能硬件、信息化管理平台等工业互联网解决方案。产品广泛应用于新能源汽车、机器人/机械手、3C制造、电梯、起重、机床、金属制品、电线电缆、塑胶、印刷包装、纺织化纤、建材、冶金、煤矿、市政、轨道交通、光伏等行业。
2016年前三季度,公司实现营业收入245,323.98万元,较上年同期增长31.10%;实现净利润71,759.43万元,较上年同期增长19.11%;实现归属于上市公司股东净利润68,858.53万元,较上年同期增长17.46%。
其中,2016年1-9月,新能源汽车电机控制器相关产品实现销售收入4.56亿元,同比增长约30%。
蓝海华腾
2016年蓝海华腾在创业板成功上市,股票代码:300484。
公司专业致力于中低压变频器、伺服驱动器、电动汽车电机控制器、逆变器等电力电子产品的研发、制造、销售和服务。公司掌握电机驱动的核心控制技术,同时具有完善的产业化设计和生产能力,拥有丰富的产品系列,产品电压等级涵盖200V、400V、690V、1140V,产品功率范围覆盖0.4kW~3000kW,可满足各类高、中、低端市场的应用需求。
2016年前三季度,公司实现营业收入43,202.31万元,同比增长154.06%;实现净利润10,596.31万元,同比增长174.22%。
报告显示,2016年1-9月,公司电动汽车电机控制器业务实现收入34,083.97万元,同比增长263.89%,成为公司驱动业务收入变化的主要因素。
大洋电机(全称:中山大洋电机股份有限公司,股票代码:002249),创办于2000年,是中国A股上市公司,属广东省高新技术企业和百强民营企业,是微特电机及新能源车辆动力总成系统的专业研发、制造及提供商。大洋电机的业务模块有四块:一是家电及家居电器电机;二是新能源车辆动力总成系统;三是车辆旋转电器业务;四是新能源车辆运营平台。
2016年1月4日,公司完成收购上海电驱动的资产交割手续,将上海电驱动纳入公司合并报表范围,实现新能源车辆动力总成系统业务的重要整合,交易完成后,公司新能源车辆动力总成系统的产能约30万台套,公司与上海电驱动在研发、供应链管理、客户资源等多个方面产生协同效应,公司新能源车辆动力总成系统业务在业内的影响力、地位进一步提高。
2016年前三季度,公司实现营业收入471,686.14万元,同比增长33.01%;实现净利润29,928.62万元,同比增长37.69%。
江特电机
江西特种电机股份有限公司(股票代号:002176)是一家集研发、生产、销售特种电机和锂电新能源系列产品为一体的国家高新技术企业。江特电机的主要业务有四大模块:一是机电产业,包括传统电机和新能源汽车用电机;二是矿产业;三是碳酸锂和锂电池正极材料;三是新能源汽车。
2016年前三季度,公司实现营业收入209,617.41万元,同比增长257.07%;实现净利润17,285.22万元,同比增长281.52%。
信质电机
信质电机股份有限公司(股票代码:002664)是一家长期致力于以自主创新、产品研发、模具开发为基础实现电机及其核心零部件供应的上市公司、国家高新技术企业、中国汽车电子电器行业十强企业、浙江省绿色企业。公司主要从事各类电机及其核心零部件的研发、生产和销售,为国内外众多大型电机电器厂商提供专业配套服务,如法雷奥(Valeo)、博世(Bosch)、电装(Denso)等,系全球最大的汽车发电机定子铁芯供应商。
2016年前三季度,公司实现营业收入127,285.60万元,同比增长12.11%;实现净利润17,765.54万元,同比增长18.82%。
方正电机
浙江方正电机股份有限公司成立于2001年12月,其前身是丽水方正电机制造有限公司,是一家专业从事微型特种电机研制开发、生产、销售的股份有限公司,2007年12月12日在深圳证券交易所正式上市(股票代码:002196)。
方正电机的业务包括缝纫机类电机、家用智能控制器,以及后期涉及的新能源汽车电机及动力总成系统业务。
2016年前三季度,公司实现营业收入71,832.80万元,同比增长32.05%;实现净利润7,176.46万元,同比增长294.64%。
正海磁材
烟台正海磁性材料股份有限公司(股票代码:300224)是专业生产高性能磁性材料及磁体组件的高新技术企业。2015年,公司开启了“高性能钕铁硼永磁材料+新能源汽车电机驱动系统”的双主营业务的发展模式。
2015年正海磁材收购了上海大郡81.53%的股份,资料显示,上海大郡控制技术有限公司主要产品为各类新能源汽车用电机控制系统。产品被用于各类新能源乘用车、纯电动客车和专用车。合作客户有北汽、东风、上海汽车和广汽、长安,厦门金龙、深圳五洲龙等国内大型主机厂。
2016年前三季度,公司实现营业收入111,638.41万元,同比增长13.01%;实现净利润11,229.19万元,同比下滑20.71%。
卧龙电气
卧龙电气集团股份有限公司创建于1998年,2002年6月在上海证券交易所挂牌上市(股票代码:600580)。公司集电机与控制、输变电、电源电池三大产品链,产品涵盖各类微特电机及控制、低压电机及控制、高压电机及控制、电源电池及输变设备等40大系列3000多个品种,主导产品引领国际国内主流市场并配套诸多国家重点工程项目,各项经济指标连续多年居国内同行首位。
2016年前三季度,公司实现营业收入648,857.90万元,同比下滑0.95%;实现净利润15,057.76万元,同比下滑41.12%。
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14应用新闻APPLICATION OF NEWS
新能源汽车市场持续走好 电机控制器领域随之升温
由于未来几年新能源汽车市场将持续走好,该领域市场潜力将会逐渐释放,电机控制器市场规模也将逐渐提升。综合技术和市场趋势分析,未来,车用驱动电机系统的三个技术发展方向是永磁化、数字化和集成化。
由于未来几年新能源汽车市场将持续走好,该领域市场潜力将会逐渐释放,电机控制器市场规模也将逐渐提升。综合技术和市场趋势分析,未来,车用驱动电机系统的三个技术发展方向是永磁化、数字化和集成化。 在前几期的报告中我们分析了新能源汽车电机、VCU市场,本篇中我们将继续分析新能源汽车核心零部件中另一重要领域——电机控制器。
新能源汽车市场持续走好 电机控制器领域随之升温
技术
电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件,其功能包括:电池管理,发动机、电动机能量管理等。电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高,但需要经过多次试验才能掌握关键算法,尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略,技术壁垒较高。
电机控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元,是电机驱动及控制系统的核心,主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。
电机驱动控制系统(包括驱动电机和电机控制器)是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,控制和驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。
一般来讲,电机控制器的主要由如下几部分组成:
1、电子控制模块(ElectronicController)包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流,电压,转速,温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路,以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。
2、驱动器(Driver)将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号,并实现功率信号和控制信号的隔离。
3、功率变换模块(PowerConverter)对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。
目前,电动汽车电机控制器多采用三相全桥电压型逆变电路拓扑,部分产品前置双向DC/DC变换器,以增大电机端输入交流电压,提升高转速下的输出功率,降低电机设计与生产成本。传统控制器中直流支撑电容器体积庞大、耐高温性能较差。为减小直流支撑电容器体积甚至取消直流支撑电容器,新型变换器电路拓扑和控制方法成为电动汽车应用研究的新热点,但尚处于实践探索阶段。目前电动汽车用变流器的研发重点仍然多集中在电力电子集成方面。
综合技术和市场趋势分析,未来,车用驱动电机系统的三个技术发展方向是永磁化、数字化和集成化。
1、永磁化指永磁电机具有功率密度和转矩密度高、效率高、便于维护的优点。目前电机永磁化趋势正凸显,一览众咨询数据显示,永磁同步电机在我国新能源汽车中的使用占比已超过90%。
2、数字化包括驱动控制的数字化、驱动到数控系统接口的数字化和测量单元数字化。用软件最大程度地代替硬件,具有保护、故障监控、自诊断等其他功能。
3、集成化主要体现在两个方面:1)电机方面:电机与发动机总成、电机与变速箱总成的集成化;2)控制器方面:电力电子总成(功率器件、驱动、控制、传感器、电源等)的集成化。未来把电机、减速机、控制器一体化,是一种趋势,不仅减小了体积,更使得产品更加标准化。
市场
由于未来几年新能源汽车市场将持续走好,该领域市场潜力将会逐渐释放,电机控制器市场规模也将逐渐提升。目前客车电机控制器价格一般为3~5万元,乘用车电机控制器价格一般为0.6~1.5万元。通过测算,一览众咨询预计到2020年,国内新能源汽车电机控制器的市场规模将超过150亿元。(详细测算依据见一览众咨询出版的《2016-2020年中国新能源汽车电机及控制器市场投资报告》)。
供应链方面,电机控制器的开发包括软、硬件设计。核心软件一般由整车厂研发,硬件和底层驱动软件可选择由汽车零部件厂商提供。我国控制器硬件水平与国外存在一定差距,产业化能力相对不足。大部分企业推出量产电动汽车产品时更倾向于选择国外整车控制器硬件供应商。另外,控制器基础硬件、开发工具等基本依赖进口。
企业类型方面,目前主流电机控制企业主要分为两类:一类是电动汽车整车企业,其生产的电动汽车电机控制器一般供给其整车产品;另一类是电动汽车零部件企业,其生产的电动汽车电机控制器一般供给特定或非特定的整车企业。
在乘用车领域,整车企业通常具备较强的综合实力,通常自主研发生产电动汽车电机控制器,或者以自主研发生产为主,适当采购零部件企业的产品为辅;在客车领域,整车企业通常电机控制器研发经验不足,一般选择外购电动汽车电机控制器,少数规模较大的整车企业会选择自主研发生产或者自主研发生产与外购相结合的方式。
虽然国内外控制器技术存在差异,但从2015年开始,新能源汽车产品类型多样化,对不同的控制器需求更加丰富。单从数量来看,目前我国电动汽车电机控制器市场主要由国产品牌占据,外资产品因其价格较高等原因,在市场的培育和初期发展阶段所占份额较小。
企业
目前国外新能源汽车以混合动力为主,采用为永磁同步电机及控制器。电机控制器生产企业主要有丰田、本田、日立、博世、福特、通用、明电舍电机、东芝、UQM电机、ACPROPULSION、ENOVA电机、飞思卡尔、MM公司和日本安川电机。
近年来国内企业对新能源汽车及其核心部件的投入力度加大,电机控制器的发展快速从技术研究向产品开发方向发展,先后出现了一些专业研发生产车用电机驱动系统的产业化公司,逐步形成了有利于提高产品品质、降低成本的产业链。国内电机控制器的已批量供货的企业主要有汇川、蓝海华腾、上海电驱动、上海大郡、天津松正、深圳五洲龙、南车时代等。
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16应用新闻APPLICATION OF NEWS
油烟机不合格率奇高 电机功率成重要因素
现在市场上的油烟机品类也越来越多,消费者更应理性思考,选购时记得别被广告忽悠,看准以下四大指标才是关键。
油烟机是我们使用率非常高的厨房电器,随着新技术的开发,油烟机无论在外观上还是功能上,都朝着智能化和人性化的方向发展。如此重要的家电产品,却被屡屡曝出不合格率奇高,难免令消费者忧心忡忡。现在市场上的油烟机品类也越来越多,消费者更应理性思考,选购时记得别被广告忽悠,看准以下四大指标才是关键。
油烟机工作噪音临界值为70dB
我国相关规定抽油烟机的产品工作噪音不能超过70分贝,这一指标可以通过在选购时对抽油烟机进行试用来衡量。优质的油烟机在工作时电机运行平稳,产品的组装也严丝合缝,所以不会出现较大的工作噪音,整体呈现平稳的运转。
油烟机风量临界值为17m3/min
一般来说,电机功率越大,排风量越大,排出的油烟量也越多,但随着其排风量的增大,产品的工作噪音也会随之增加,当油烟机的风量超过15m3/min时,再继续增大风量对提升排烟效果也没有任何帮助,所以17m3/min属于油烟机的排烟临界值。
油脂分离度不少于80%
油烟机的油脂分离度直接影响了其机器内部的油烟堆积程度的关键指标。炒菜时油烟不仅会随烟道排出室外,更多的油脂则藏在机器内部,最后归入油盒。而油脂分离度就是衡量机器内部的油脂分离能力的重要指标。分离度越高,堆积在机器内部的油脂就越少。
一级能效全压效率应大于25%
一级能效要求大于或等于25%,是烟机综合性能考量的指标,全压效率是指油烟机电机输出功率转化为吸油烟机排出风量所携带的功率之比,也就是说全压效率越高,排油烟的效率才越高。一般一级能效要大于25%,而最低不能低于11%。
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18应用新闻APPLICATION OF NEWS
新能源汽车租赁大热 电机厂商如何应战
北上广几个城市的“共享”单车正火的一塌糊涂,既方便出行,又锻炼身体。现在,这种共享租赁之火,已蔓延到新能源汽车领域。
北上广几个城市的“共享”单车正火的一塌糊涂,既方便出行,又锻炼身体。现在,这种共享租赁之火,已蔓延到新能源汽车领域。
11月17日,大众汽车集团(中国)与首汽Gofun出行进行战略合作签约,布局移动出行。大众计划未来3至4年在华推出15款新能源汽车;计划到2020年,在中国市场的新能源车年销量达到40万辆,并从汽车制造商转变成移动出行解决方案提供者。
11月12日,宝驾出行与重庆众泰汽车工业有限公司签署战略合作协议。据悉,双方将成立新能源汽车租赁公司,计划2017年在重庆投入1000台分时租赁汽车,未来两年内达到5000台规模。
日前,颍上县与芜湖恒天易开软件开发科技有限公司举行“恒天易开颍上县新能源汽车分时租赁项目”签约仪式,计划投入1000辆新能源汽车。这意味着,以后颍上居民将可像租公共自行车一样租新能源汽车。
山东省机关事务管理局相关负责人表示,要大力开展新能源汽车推广工作。目前,省直机关推广新能源汽车自助分时租赁服务项目已正式启用,青岛、临沂等市也开展了新能源汽车推广应用试点。
恒天易开公司向奇瑞新能源采购1000辆奇瑞eQ,共同发力新能源分时租赁市场的开发与拓展。
其他诸如北汽、吉利汽车等也开始布局新能源汽车分时租赁。
同时,国家投入巨额资金完善停车网点与充电系统等配套设施,让新能源分时租赁显现出比其他移动出行领域更快的发展节奏。
从市场需求来讲,自驾的市场体量也足够乐观。数据显示,截至2015年年底,中国有超过2.8亿的汽车驾照持有者,但私人汽车的保有量只有1.24亿辆,也就是说从比例上来看,有一多半的人有驾驶需求。而以需要摇号取得购车资格的北京为例,牌照的中标率仅为 0.14%,拍卖牌照的上海仅为3.8%。
在新能源汽车蓬勃发展的今天,分时租赁作为推动电动汽车商业化的一股重要力量,大力推动了新能源汽车的发展,也拉动了电机需求。
电机作为新能源汽车上的三大件之一,无论在技术还是在生产上面,都有很多是需要各位同人亟待解决的问题:出于安全考虑,电机可靠性要高;舒适性而言,则要求噪声低;用户重视续航里程,其效率要高。所以电机厂商应对自身产品进行改革创新,提升品质,以满足市场需求。
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20应用新闻APPLICATION OF NEWS
大力发展机器人 自动化技术引爆工业物流市场
世邦魏理仕发布最新研究报告,指出为了应对国内制造业劳动力不断减少的趋势,中国正加速发展机器人技术,提升工业自动化程度,自动化技术的运用必将为中国工业物流市场来带新的动力。
目前,中国制造业劳动力面对数量减少且成本日益增加的状况,对此中国政府已颁布相关政策,鼓励采用制造业自动化。
就此,世邦魏理仕发布最新研究报告,指出为了应对国内制造业劳动力不断减少的趋势,中国正加速发展机器人技术,提升工业自动化程度,自动化技术的运用必将为中国工业物流市场来带新的动力。
中国低成本制造业竞争力降低 倒逼工业自动化
首先,中国制造业劳动力的收缩态势日益严峻,其成年劳动力数量去年下降近500万人。其次,随着中国经济的成熟和发展,制造业劳动力成本愈加昂贵。中国沿海地区的制造业劳动力成本不断增加,去年已相当于美国制造业工资水平的64%,而2000年仅为30%。这使得中国在低成本制造业的竞争力低于越南、孟加拉国和印度等国。
在自动化新技术蓬勃发展的同时,它对现代化工业也提出了更高的要求,推动物流设施建造和维护方式的转变。
新技术的运用涉及到大量数据需要进行存储和分析,IT基础设施和新的软件方案需要在整个空间中实现互联部署。机器人自动化作业系统的应用对光线、空间、室内净高也提出了新的要求,尤其在土地资源有限的市场,催生出对高层货架立体仓库、多层仓开发项目以及夹层空间的广泛采用。
广泛应用尚待时日 立足本地需有新投入
世邦魏理仕预计自动化技术的全面广泛应用还尚待时日,但创新科技的发展速度远高于预期。在技术应用大规模普及以及整体使用成本下降之前,物流设施标准提高将增加其建造成本,并在短期内推升租金水平。具有前瞻性的物流企业、业主及运营商应该及早积极调整,以应对未来自动化为物流设施布局带来的新形势。
我们将视线回归到本地,武汉在今年投入了10亿元,规划用地300亩,用于建设多式联运海关监管中心和国际商品分拨中心,与武汉铁路中心站无缝对接。武汉至世界30多个城市的多式联运线路已开通运营,该物流园建成后,进出口货物不仅可在此进行“一次申报、一次查验、一次放行”,还能充分依托武汉的立体交通优势更加有效地分拨,促进铁路口岸到水运口岸的衔接运输。
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22应用新闻APPLICATION OF NEWS
人民币贬值 驱动家电巨头频掀海外并购
对于中国家电巨头而言,相当一部分企业的海外营收在总收入中拥有举足轻重的地位,有的甚至成为全年利润的主要来源,人民币贬值对其出口的影响不容忽视。
对于中国家电巨头而言,相当一部分企业的海外营收在总收入中拥有举足轻重的地位,有的甚至成为全年利润的主要来源,人民币贬值对其出口的影响不容忽视。
一个多月来,人民币对美元汇率急速下跌,引发市场关注。
人民币贬值对“出口大户”中国家电企业产生实质性的影响。尤其是在近两年家电产品内销下滑、出口增幅疲软的大背景下,人民币贬值对家电出口的影响,备受各界关注。
业内人士接受《证券日报》记者采访时表示:“人民币汇率波动对家电企业影响不能一概而论。从出口端来看,人民币贬值,对以美元计价的出口有促进作用,但人民币对(兑)美元贬值,而对欧元反而相对升值。同时,人民币贬值将让中国家电企业短期面临压力,长期驱使企业通过调配全球生产资源,来化解汇率波动的风险。此外,人民币汇率变动,将加快中国家电企业海外并购。”
家电巨头海外收入
占比日趋扩大
对于中国家电巨头而言,相当一部分企业的海外营收在总收入中拥有举足轻重的地位,有的甚至成为全年利润的主要来源,人民币贬值对其出口的影响不容忽视。
TCL的海外收入占据总收入的半壁江山。TCL集团2015年财报显示,集团总收入的1046亿元中,海外收入占据了46%,而这个数字在今年年底或突破50%。
TCL集团董事长兼CEO李东生认为,TCL部分出口的订单锁定汇率,短期或许有汇率损失,但公司在对冲安排方面做足准备,将影响降低,长期来看人民币贬值有助于出口,同时加速企业海外扩张。
从今年上半年包括美的、海尔在内白电企业的半年报来看,相对于内销的不振,企业的外销均有突飞猛进的增长。
去年,在青岛海尔的海外收入中,有半数以上收入的产品均是在海外生产、海外销售的。青岛海尔2015年年报显示,公司2015年实现净利润43.01亿元,目前海尔品牌在海外市场的品牌知名度超过60%。海尔已在青岛、日本京都、德国纽伦堡、美国埃文斯维尔等地构建了全球五大研发中心。青岛海尔今年半年报显示,上半年公司国外地区实现营业收入为140.09亿元,同比大增31.33%。
同时,志高控股上半年海外销售额也同比提升4.8%,格力电器外销亦同比增长24.54%。
此前,美的集团发布的上半年业绩报告显示,今年1月份-6月份,美的实现营业总收入为780.08亿元,同比微降5.87%,归属母公司股东净利润为94.96亿元,同比增长14.08%。其中,美的海外销售已占公司总销售超过40%。
业内人士认为:“美的集团上半年空调及零部件毛利率达33.06%,空调涨价及不断优化产品结构均是企业毛利率上升的原因。不过,包括美的、海尔在内的白电企业上半年海外市场销量表现较为凸出,海外收入在总收入中占比提升,这与中国家电巨头加大了对国际市场的拓展有关。”
人民币贬值
助海外扩张提速
在中国家电巨头加速海外扩张的之际,其在引进人才、技术的同时,人民币汇率波动对家电企业而言又好似一把“双刃剑”。
业内人士认为,仅从表面上看,几个百分点的汇率波动,对部分中小型企业影响可能并不明显,但对于订单在百万级美金的出口企业来说,汇率的变化将直接影响到企业的收益。而事实上,今年大部分家电巨头都加大了海外资产的体量,频频掀起并购。
上半年,美的连续发起的三项跨国并购,显示其海外的扩张的野心。据了解,美的在该三项并购总投入资金预期就超过300亿元。
今年3月份,美的东芝战略合作完成股权交割,美的获得东芝家电业务主体“东芝生活电器株式会社”80.1%的股权。随后美的与意大利中央空调企业Clivet正式签署协议,收购Clivet80%的股权,从而挺进欧洲市场。此后,美的还对德国机器人企业库卡集团发出收购要约,欲拿下其持有库卡集团94.55%股权。根据美的集团8月30日公告,目前该项要约收购已经通过美国反垄断审查。
业内人士表示:“今年,海尔收购GE、美的陆续收购库卡等海外资产,中国家电巨头海外收购动作加大。对于已经签合同等待审批的企业,或者已经交割的企业而言,人民币贬值是利好。而如若人民币贬值持续,中国家电企业未来并购成本会提高。”
一位美的内部人士认为:“人民币贬值短期来说产生的风险,对大型企业而言,基本都在可控范围内,而如若将眼光放长远,这必对企业出口长期利好。”
业内人士告诉记者,人民币贬值虽长期有利出家电企业出口。不过反过来看,家电产品的原材料大部分来自于进口,人民币贬值之下,原材料价格会出现上涨。近期,家电和面板厂商纷纷调高产品价格,也有这一部分原因,他表示:“近日,PVC、原油、钢铁等原材料均出现不同程度上涨,PVC甚至上涨了40%,这让企业面临较大的生产成本压力。不过,虽然原材料上涨,但出口到海外的产品便宜,这实际上是一种双向抵消。企业的原材料如果是在国内结算,不需要进口,人民币贬值将对其业绩有较大影响。而对于在海外自产自销的企业而言,人民币贬值影响并不大。”
不过,人民币汇率变化,将带动家电巨头海外资源的重新调配。
海尔家电产业集团副总裁李攀表示,海外的生产几乎几乎遍布全球,为了应对汇率变化的影响,海尔已将部分出口产品的生产基地建在了越南、印尼等地。
“人民币汇率波动,将给跨国企业生产经营带来风险,而企业在海外设厂相对不会受到汇率影响,企业可通过海外并购、建厂规避汇率风险,同时避免长途运输。人民币贬值,在一定程度上将对中国家电企业的全球并购有促进作用。”业内人士如是说。
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24新品速递NEW ARRIVAL
意法半导体针对智能工业和高端消费电子推出智能电机控制器
横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)推出了处理性能强大的智能电机控制单封装芯片组,助力智能工业即智能制造或工业4.0快速发展。
横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)推出了处理性能强大的智能电机控制单封装芯片组,助力智能工业即智能制造或工业4.0快速发展。
意法半导体的新STSPIN32F0电机控制系统级封装 兼具基于微控制器的电机驱动器的处理性能和灵活性与单颗芯片的易用性和空间利用率。目标应用包括智能制造设备、电动工具和散热风扇,新兴的高端科技产品,例如无人机、机器人,以及内置高能效电机的家电,例如高性能便携吸尘器或空气净化器。
意法半导体工业应用和功率转换产品部总经理Domenico Arrigo解释说:“工业4.0和高端消费电子系统设计人员需要自由、灵活地优化电机控制策略,而将中央控制器的干预降到最低程度的自动化运行则需要优异的处理性能。STSPIN32F0利用一个使用便利且空间利用率高的系统封装满足这些特质需求,利用我们独有的功能丰富的STM32生态系统的功率控制固件库和算法,简化智能和功能丰富的电机精度控制开发任务。”
STSPIN32F0模块在一个 7mm x 7mm QFN微型封装内整合微控制器和模拟芯片,提供基于微控制器的电机驱动器的灵活性和性能与单颗芯片的便利性、简易性和空间利用率。对于已经拥有自主开发的电机控制IP或打算使用现成的电机控制算法的开发人员,该解决方案同样具有吸引力。
与其它品牌的基于微控制器的电机驱动解决方案相比,STSPIN32F0使开发设计得到大幅简化,功能丰富的STM32生态系统,包括软件工具、固件库和中间件,尤其是受欢迎的电机控制算法,例如,矢量控制(FOC)和6步控制,帮助开发人员简化固件开发。
STSPIN32F0电机控制模块采用7mm x 7mm QFN系统级封装。
技术细节:
STSPIN32F0内置的STM32F0微控制器基于ARM® Cortex®-M0内核,能够运行多用途电机控制算法,例如,有传感器或无传感器的矢量控制、6步控制等。其优异的处理性能可满足电机转矩和转速精度控制对算法执行速度的要求,系统带宽和余量支持更多功能。
STSPIN32F0内置的高集成度模拟芯片实现一个三相半桥栅驱动器,并内置自举二极管。高达600mA的栅驱动电流让开发人员能够从各种功率MOSFET中为其所选电机选择一款适合的产品。内部保护机制包括实时可编程过流保护、消除具有危害性的直通电流问题的跨导防护、欠压保护和过热保护。
内置运放最大限度提升高性价比的无传感器反馈系统或霍尔传感器反馈系统设计的灵活性。
节省外部元器件,简化系统设计,使用内部3.3V DC-DC降压转换器和12V LDO线性稳压器做电压轨,为微控制器、外部电路和栅驱动器提供电源。芯片可以进入待机模式,关闭除给微控制器供电的直流直流转换器外的所有内部电路,将功耗降至最低限度。
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26新品速递NEW ARRIVAL
MathWorks的Powertrain Blockset可为汽车和工控工程师提供更完善的支持
中国北京 – 2016 年 11 月 15 日 – MathWorks今日发布了一款新产品——Powertrain Blockset,为汽车工程师和控制工程师在动力总成系统建模和仿真方面的工作提供支持。
新产品支持对汽车动力总成系统进行建模和仿真
中国北京 – 2016 年 11 月 15 日 – MathWorks今日发布了一款新产品——Powertrain Blockset,为汽车工程师和控制工程师在动力总成系统建模和仿真方面的工作提供支持。Powertrain Blockset提供了完整的参考应用模型,包括汽油发动机、柴油发动机、混合动力和纯电动动力总成系统;具有完善的零部件模块库,用于仿真发动机系统、变速器总成、驱动电机、动力电池组和相应的控制器。Powertrain Blockset同时还提供了测功机模型,可用于虚拟测试。
Powertrain Blockset提供的标准模型架构,可在整个开发过程中重用。新的工具箱可用于系统设计优化分析、零部件选型、控制参数优化和硬件在环测试。开发团队可通过使用自己的数据对参考应用中的零部件模块进行参数化设置,或使用他们自己的模型替换某一子系统,从而实现模型的自定义。
MathWorks汽车行业市场经理金文思表示:“基于模型设计的汽车开发团队通常会寻找一个好的起点来构建系统模型,并将模型应用于设计开发和测试验证;而全新开发一个系统模型耗费很大,且工程师需要具备深厚的专业能力。Powertrain Blockset提供的模型库维护性好、文档齐全而且完全开放,工程师们可以利用它们进行自定义,实现自己的需求。”
关于 MathWorks
MathWorks公司是数学计算软件领域世界领先的开发商。它所推出的MATLAB是一种用于算法开发、数据分析、可视化和数值计算的程序设计环境,称为“科学计算的语言”。Simulink是一种图形环境,可用于对多领域动态系统和嵌入式系统进行仿真和模型化设计。全球的工程师和科学家们都依赖于MathWorks公司所提供的这些产品家族,来加快在汽车、航空、电子、金融服务、生物医药以及其他行业的发明、创新及开发的步伐。除此之外,MATLAB和Simulink产品还是基础教学和研究工具,为全球众多大学和教学机构所采用。MathWorks创立于 1984 年,总部位于美国马萨诸塞州内蒂克,在15个国家共拥有超过3500名员工。
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28新品速递NEW ARRIVAL
TI近日推出一款用于在线测定电机相电流的新型电流感应放大器
TI近日推出一款用于在线测定电机相电流的新型电流感应放大器,相较于现有的电流感应放大器,它可以提高整个电机的效率。INA240能够提供增强型脉冲宽度调制(PWM)抑制功能,使系统在高达80V的条件下运行,以支持电机控制、电磁阀控制和电力传输系统等各种应用。
TI近日推出一款用于在线测定电机相电流的新型电流感应放大器,相较于现有的电流感应放大器,它可以提高整个电机的效率。INA240能够提供增强型脉冲宽度调制(PWM)抑制功能,使系统在高达80V的条件下运行,以支持电机控制、电磁阀控制和电力传输系统等各种应用。
主要特性和优势:
· 增强型PWM抑制功能以提高电机效率:高速在线PWM电机控制系统需要较高的交流(AC)和直流(DC)精度。INA240增强型PWM抑制功能可以改善瞬态抑制作用,使设计人员能够减少消隐时间、优化电机控制算法并最终提高电机效率。
· 灵活适用于各种电机应用:INA240以超过100kHz的PWM速率工作,其切换边缘速率高达10V/ns,并能够使系统电压高达80V。此外,为满足各种系统的需要,该器件支持由电机电感反冲引起的负电压(-4V)。
· 业界领先的性能和精度:INA240具有业界最佳的低失调电压(5µV)、失调漂移(50nV/°C)、增益误差和漂移性能(分别为0.05%和0.5 ppm/°C)。该器件还能在50kHz下提供出色的AC共模抑制比(CMRR),即93dB。INA240可在各种操作条件下提供良好的性能表现。
· 增强任何电机控制解决方案的性能:INA240的精度展示在用于无刷电机参考设计的48-V 10-A在线三相高频氮化镓(GaN)逆变器中。该BoosterPack™插件模块参考设计与C2000™LaunchPad™套件配套使用,能够演示设计人员如何使用INA240和LMG5200 GaN半桥功率级,在高达125°C的扩展温度范围内降低切换损耗、方便使用更高的PWM频率以及降低散热需求。
如果希望在智能工厂工业4.0现场演示中一睹该款新型电流感应放大器,并了解TI设计工艺创新的其它方式,请于2016年11月8日至11日参加德国慕尼黑国际电子元器件展览会(electronica),并莅临A4展厅219号展位。INA240还会从11月22日开始在德国纽伦堡自动化展(SPS IPC Drives)的6-441号展位展出。
立即启动设计所需的工具与支持
简短的使用案例技术说明也称之为TI TechNotes,其中为工程师提供了与低漂移在线电机甸柳相测量和过电流保护电流监测有关的实施技术。
加入德州仪器在线支持社区电流感应论坛寻找解决方案,获得帮助,并与同行工程师和TI专家分享知识和解决难题。由于拥有TI整个电流感应产品系列,设计人员可以获得全套支持资源,包括TI Designs参考设计、评估模块(EVM)、在线培训系列和SPICE模型的完整资料库。
封装、供货和价格
TI商店和授权分销商可供应3mm×4.4mm薄缩小型小尺寸封装(TSSOP)的8引脚 INA240,订购单位为1,000套。评估模块(EVM)还可从TI商店订购。
INA240是TI不断增长的创新电流感应放大器产品系列的最新成员,具有一流的功率、效率和精度。
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30解决方案SOLUTION
变频器控制电机漏电问题的产生的原因及解决方案
有的现场使用变频器控制电机会出现漏电问题,漏电电压有几十伏到200伏不等,在这里针对此故障的原因进行理论的分析和说明如下。
有的现场使用变频器控制电机,会出现漏电问题,漏电电压有几十伏到二百伏电压不等。针对这个问题,在这里特对此故障产生的原因进行理论的分析和说明如下。
一、漏电问题产生的原因
根据变频器控制电机运行的功能框图(图1),三相电源经过变频器整流桥整流之后,经电容滤波送到逆变桥(IGBT),再经过逆变桥输出频率、电压可调的三 相交流电去控制电机的运行。三相互差120度的交流电在电动机的三相定子线圈绕组里流过,产生旋转磁场,使电动机的转子在定子绕组旋转磁场的作用下自动旋 转起来。
我们都知道,电动机的三相定子绕组流过电流之后产生了旋转磁场,而根据电磁感应的原理,电动机的外壳就会产生感应电动势。此感应电动势的大小,就取决于变 频器IGBT的开关频率的大小和C*DV/DT(与IGBT的开关的速度有关);由于高性能的控制要求较高的开关频率,其开关速度要求较快,则DV/DT 偏大。如果这个感应电动势较大,那么人触摸到就会感觉被电击一样。理论上IGBT的开关频率越高,电机外壳的感应电动势的有效值(即感应电压)就越高,而 变频器对电机的控制精度和动态响应也就越高,人体触摸之后被电的感觉就越大;反之,IGBT的开关频率越低,电机外壳的感应动势的有效值(感应电压)就越 低,而从体触摸到之后被电的感觉就越小。所以,某些国产低端的变频器IGBT的开关频率设计得较低,控制电机运行之后,电机外壳的感应电压较低,但其控制 性能较差、动态响应较慢。我司变频器的性能和动态响应都较好,因而我司变频器IGBT的开关频率和开关速度都较高,感应电动势相对也就会大些。
由于异步电动机运转,电机外壳都会有感应电压(即所谓的漏电),所以,电机制造厂才会在电动机出厂的时候,在其接线盒里面安上接地端子,方便用户在应用时 连接大地以消除其感应电动势(即消除感应漏电电压),以解决人体接触电动机时被电的感觉。当然,因为工频运行电机时,工频的开关频率约为50HZ,很低, 所以一般情况下几乎不会有漏电的感觉(除非电机绝缘很差)。而变频器控制时,由于其开关频率都比工频频率高得多,所以变频器在控制电动机转动时,电机外壳 就会有漏电的感觉。
二、漏电问题的解决方案
为了避免这个问题的发生,变频器硬件在设计的时候,就加入了感应电浪涌滤波器电路(其等效电路如图1所示),并将感应浪涌滤波器的接地端与变频器的外壳相 连,同时在变频器的配线说明中,要求将电机的接地端与变频器的接地端子B相连、将输入电源的地(即大地)与变频器的接地端子A相连。
从而使得电动机运转产生的感应电流能够通过电机与变频器的接地线、变频器与电源之间的接地线形成回路,使得电动机的地、变频器的地与电源的地(即大地)都 处于同等的电位上,它们之间的电位差为0伏电压。这样,人体站在大地上面(也是电源的地)接触到旋转的电动的外壳、机械设备的机架(一般设备的机架是与大 地连接在一起的)、变频器的外壳就都不会有被电的感觉了,因为它们之间的电位差(电压差)为0伏,人体也就没法感觉出来是否有电了。
当电动机的地线未能与变频器的接地端连接在一起,而电源的地线也没有与变频器的地、机械设备的外壳或者电的接地端接在一起的时候,电机的外壳、变频器的外 壳、电源的地(即大地)就不是处于同等电位了。假如在这种情况下,电动机运转产生的感应电压为100V,电动机又与机械设备的某部分机架在一起,因为电源 的地线在配电房没有拉过来,而人体的电气等效模型理论上可以等同于一个约2K欧姆的电阻(如果人体出汗、潮湿时电阻值更小,有时甚至只有几十欧姆),人体 站在大地上触摸到与电动机相连的设备金属时,电动机的感应电(如100V)就能过人体向大地进行放电,那么人体就会有电流流过,就会有被电的感觉。虽然, 理论上电机外壳与机械设备的机架是连接的,而设备的机架又是装在大地上的,按理说人站在大地上触摸到设备机架应该是不会被感应电触电到的,但是,别忘了大 地虽然也是属于导体,但大地毕竟是有阻值的,而且根据不同的土地的土壤成份,阻值也大小不一。否则,为什么国家供电局会要求每个变电站变压器的接地线、每 个公司配电房的接地电阻要求小于4欧姆?为什么如果变电站或者高压配电房的接地电阻不小于4欧姆就不给审批,不允许用电?其实就是这个道理。人与设备有距 离就会有感应电压,人体触摸到设备时就会有电流流过人体,就会有被电的感觉,只是感应电的大小,决定人被电的感觉大小也不一样。
但是,有些工厂内部为了配线方便,高压配电房里面的地线根本就没有拉到生产车间里面,甚至错误的认为大地就是地线了,为什么要拉地线呢?不是多此一举吗? 这种想法就是错误的了,大家不防想想,如果大地可以当作地线,那么我们日常生活中所有的电线又何必要拉N线和地线呢?发电站里面的N线其实与地线也是连接 在一起的呀?我们不用拉地线和N线不是可以节约很大电缆、电线了吗?为何要去做这种又浪费人力、又浪费物力、浪费时间、还浪费钱财的工作呢?
然而,现实中却的确有些工厂没有拉电源地线的,设备没法找到接地点,而电机在使用中却又有感应漏电的情况,遇到这种情况怎么办?在此,我们提出两种方案如下:
方案一:将电机外壳的接地端、机械设备的机架与变频器接地端连接在一起(如图3),
电机、变频器、机架三个的地线连接在一起之后,使它们处于同等的电位,并且经过变频器内部的感应浪涌滤波器电路进行吸收、泄放,使感应电压大大减小,从而 电动机旋转产生的感应电相对于电源的地(即大地)的电压也大大的减小,从而,不至于使人触摸之后会有被电的感觉。也就是说没有电源地线也没有关系,只要将 电机的地、变频器的地和机架连接在一起就好了,这样变频器内部的感应电浪涌滤波器才会起到真正的作用。
方案二:一般情况下,通过方案一处理之后,电动机旋转产生的感应电压已经是很小了,已经不至于会漏电电人的,但是由于某些特殊原因(如:电动机绝缘不好、电器柜在装电器时全部没有接地等),感应电压还是较高,还会有漏电电人的感觉时,提出了方案二。
方案二是在方案一的前提下,再在变频器输入电源端增加一个感应电浪涌滤波器。
并将感应电浪涌滤波器的地与电动机的地、变频器的地接在一起(如图4中的红色线所示),让感应电浪涌滤波器再一次对电机的感应电进行吸收和泄放,进一步减 小感应电压,达到防止漏电电人的目前的。增加的感应电浪涌滤波器的电路原理与变频器内部的浪涌滤波电路是一样的,是由于体积太大,没法设计安装在变频器内 部电路里面,因此做成外接方式。
我们曾经过大量的实验证明,通过方案二这种接法的现场整改,在没有接电源的地线的应用场合下,都能将电动机运转产生的感应电压减小到20V以下,确保现场 操作人员的安全,不会再有被漏电电人的感觉。但是,方案二中如果接有电源线的地线,那么也就不用外接感应电浪涌滤波器都可以了。
另外,如果现场是有多台变频器控制电动机运转时,且不方便安装多个感应电浪涌滤波器的,并不一定是要求每台变频器都配一下感应电浪涌滤波器,也可以只接一 个或两个感应电浪涌滤波器,并将滤波器的接地端与现场几台变频器的接地端、现场电动机的接地端、设备机架接在一起,如图5所示:
由于每台变频器内部都有感应电浪涌滤波器电路,但如果电机的接地线没有接回到变频器的接地端子去的话,感应电浪涌滤波器也就不起作用了,所以现场应用中电 动机的接地端一定要与变频器的接地端接到一起。当然有些设备在某些场合电机不接地线也不会有漏电的感觉,这与本文前面所说的“大地虽然也是属于导体,但大 地毕竟是有阻值的,而且根据不同的土地的土壤成份,阻值也大小不一”原理是一样的。但是按照正确的用电安全规范,是要求电机良好接地的,但条件不允许(如 没有电源接地端)的,电动机的地、电柜外壳与变频器的地总可以接在一起的。
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31解决方案SOLUTION
浩亭连接器解决方案 非常适合电机连接使用的角型外壳北
Han-Modular®Twin是一种将两个Han-Modular®系列模块以极为节省空间且灵活的方式结合使用的连接器解决方案。这款全新角型外壳的推出意味着该系统现在可很方便地作为电机连接器使用。该外壳可使用Han-Modular®Twin以90°角度在电机接线盒位置安装到电机上。
Han-Modular®Twin是一种将两个Han-Modular®系列模块以极为节省空间且灵活的方式结合使用的连接器解决方案。这款全新角型外壳的推出意味着该系统现在可很方便地作为电机连接器使用。该外壳可使用Han-Modular®Twin以90°角度在电机接线盒位置安装到电机上。
这款极其节省空间且人性化的功率连接器非常适合用于70安的大型电机。Han-Modular®Twin也可配合一个4x40A模块和另一个25信号或数据触点模块作为双接口使用。配合一个矩形连接器和两个圆形连接器使用可为伺服电机提供全新的连接方案。当出现驱动错误时更换电机速度更快,极大地缩短了生产停工时间。Han-Modular®Twin的外形尺寸为39x44mm,与小型IP65工业连接器的外观相仿。后盖由两个部件组成-上方部件带有电缆入口,下方为底壳。该设计让嵌件插入后盖更为方便,并且电缆的安装更快更牢固。电缆对电缆的连接也可在无需其他配壳或特殊组件的情况下实现。
文字说明:这款全新角型外壳的推出意味着该系统现在可很方便地作为电机连接器使用。
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32解决方案SOLUTION
汽车马达控制系统MCU选型解析
有内燃发动机的全电动汽车需要安全、具成本效益和高容量的储能系统。高效的软件算法、功能强大的微控制器和高效马达能大幅地利用现有的能源,高整合度有助于实现更精简和低成本的马达控制系统。
有内燃发动机的全电动汽车需要安全、具成本效益和高容量的储能系统。高效的软件算法、功能强大的微控制器和高效马达能大幅地利用现有的能源,高整合度有助于实现更精简和低成本的马达控制系统。专为混合动力汽车和电动汽车而设计新一代高整合度MCU包括能产生马达控制信号的定时结构以及各种I/O端口和接口。
图1显示了混合动力汽车和电动汽车的广泛分类。混合动力汽车和电动汽车的核心要素是传动系统中的马达,该马达在混合动力汽车中与传统的内燃机部署在一起,而在电动汽车中则作为独立的动能来源。选择马达需要仔细分析尺寸、重量、可靠性、耐用性、所需扭矩和整体效率。
图1:混合动力与电动汽车的分类图
适用的马达有两个基本类型。一种是异步马达,这种马达耐用且价格合理,因为它们不需要使用稀土元素制成的磁铁。其特性参数可以透过软件算法得到控制,并且不需要维护。这种马达效率略低于同步马达,在启动时具有较低的扭矩。而缺点则是效率略低,约为90%,且重量更重。
另一种适用马达是永磁同步马达(PMSM),具有高转矩、紧密的尺寸和近94%的高效率。同步电动机由于需要使用稀土元素制造的永久性磁铁,因而成本较高。异步马达和永磁同步马达的无刷版本都不存在电刷损耗的问题。永磁同步马达提供更佳尺寸/力矩比和更高效率,也是目前电动和混合动力汽车传动系统的首选。
控制
如前所述,上述两种马达都有无刷版本。虽然这种无刷马达需要进行更多的整流,却能够提供安全、高效的控制,而这是传动系统中基本且首要的。目前的挑战是实现马达、电力电子、控制单元(微控制器)和控制软件的完美平衡。使用的算法必须适应各自的马达和应用,使电子控制器在任何时候都能实现优化马达整流。如果不能正确适应,可能会导致不良的影响,如不规则的执行和过大的噪音,都能给效率带来某种程度的负面影响。马达控制包含针对不同应用的各种控制算法。
基于传感器的转子位置检测可由各种感应系统实现。一般情况下,检测转子的位置对精确的马达控制是至关重要的。作为一个重要的组成部份,转子位置传感器对马达系统的性能和效率有着显著的影响。霍尔位置传感器基于霍尔效应,透过改变载流导体周围的磁场诱发电压。在转子磁环和黏附在转子上的传感器装置帮助下,霍尔效应传感器成为检测角度便捷而便宜的方法。磁极和霍尔组件的数量越多,分辨率和精确度就越高,也越容易受磁场干扰。
增量编码器是一款常用传感器,在众多设计中都有广泛应用,具有机械和光学扫描特性,可以确定目前的角位置。测量角度时,增量编码器必须基于零位置或参考位置。对微控制器而言,实际的角度测定只涉及检测旋转方向和运算脉冲发散。可以透过简单测量两个脉冲之间的时间间隔来运算角速度。对电磁干扰的非感应性是非常有益的;相反,任何机械摩擦损耗和污垢的易感性,在光学系统中都是不利的。
分解器
分解器是一款在汽车产业界被普遍使用的坚固传感器,不受磁场干扰和污垢影响,而且在角度检测过程中不受摩擦损耗的影响。它由一个永久连接于马达轴(马达旋转器)的轮子和一个永久附着于马达外壳的环形定子组成。该定子至少包含一个励磁线圈和两个传感器线圈。透过增加极对数可以实现更高的分辨率。
图2显示的就是分解器。励磁线圈配备模拟正弦信号。该模拟信号透过磁耦合(感应)传输到两个传感器线圈,相互设置在90度的位置。对由分解器传回的模拟正弦和余弦信号的评估需要一个轴角数字转换器(RDC),它用来从模拟数据中确定角度位置和速率。
图2:分解器示意图和机械结构
分解器在性能和和准确度方面可能并不比其他竞争技术优越,但它们更耐用,在污垢和极端温度等环境下能提供更好的保护。即便在静止的状态下,它也可以随时检测马达的绝对位置,而增量式编码器和霍尔传感器则不能执行该功能。
车载转换器和马达控制MCU
在最简易的情况下,马达控制器包含一个微控制器、一个功率输出级、连接转子位置传感器(分解器)的马达,以及常被作为一个独立电路执行的轴角数字转换器。该控制器产生旋变信号,并基于返回的正弦/余弦信息,快速准确地确定转子的位置和速率。这种信息必须传到微控制器,才能在马达控制运算中被考虑到。外部轴角数字转换器通常经串行外围设备接口(SPI)连接到微控制器。根据系统设计和轴角数字转换器制造商的要求,该连接也可透过其他串行或并行端口实现。
然而,这些解决方案受制于一个很大的不足,即MCU无法经常接触到转子数据,而且必须始终从外部轴角数字转换器中获得(如图3所示)。这样不仅相对较慢,而且可能引发错误,而这些错误可能会对整个系统的功能安全产生负面影响。
图3:配备外部整合轴角数字转换器的马达控制
拥有了最新的MB91580 32位微控制器系列后,富士通半导体在这方面独树一帜。在一个144讯框中,32位微控制器拥有150DMIPS的运算能力、可达1MB的闪存和128KB随机内存,以及多个I/O端口和定时器结构,能够产生所有马达控制信号和充足的通讯接口,如CAN、LIN和Flex Ray(见图4)。轴角数字转换器的整合形成了极简的系统架构。每100纳秒可从专用缓存器中读出旋转器位置、正余弦值和角速度 ,并随时到达MCU。
图4:片上可用资源示意图
开发马达控制器常常用到一种基于模型的方法:强大的新软件工具一般与浮点数一起运作。为了将以这种方式开发的算法转移到传统的微控制器,浮点数必须转化为整数。MB91580中的整合浮点单位增强了运算能力,减少了从模型转换到应用本身的工作量。
分解器诊断增加了功能安全
MCU比较容易识别马达故障。例如,相电流可能没有对应的预期值,或可能无法达到预期速度。在这些情况下,MCU可以设置特定的系统状态而不影响车辆的安全性。
但是,如何监测分解器和诊断故障呢?MB91580可透过合成诊断和像接地短路这样的故障表现,来监测分解器发出或传入的所有信号,这样便可以快速准确地发现缆线的破损和中断,甚至是分解器绕组内的短路情况。一旦这种故障产生,MCU可以立即收到内部中断信号,因而迅速做出反应,并有针对性地处理具体情况。所有这些都是在内部运作,将延迟时间最短化,这与带外部轴角数字转换器的系统不同,在这类系统中故障信号必须透过一个连接到MCU的缓慢接口进行传输。
由于MB91580系列专为机动车应用设计,它会提供其他一些功能来增强执行的安全性。例如,透过ECC(纠错码)来监测所有的闪存和随机内存。内存保护单元可识别和防止对受限内存区域未经授权的存取。整合CRC(循环冗余校验)发电器(CRC16&CRC32)和内部总线上的奇偶校验位可增强安全性。
混合动力汽车和电动汽车中的应用
适合整合马达控制MCU的应用包括用于电力驱动马达的转换器。转换器结构图显示如图5。
图5:转换器结构图
出于功能安全的诸多因素,马达控制MCU(主控)是由一个二级小型微控制器(从属)支持。两个微控制器一直保持联络,一旦发现不正常的情况,从属MCU可以启动系统重置或切断马达电源。主控MCU产生马达通讯信号,测量和监控相电流,发出旋变信号,并透过正弦/余弦反馈信息来确定旋转器的位置和角速度。马达控制运算使用所有用于转子转速和扭矩的相关数据。
转换器透过内部网络(CAN或Flex Ray)与电池管理系统通讯,以确保提供所需的能源。
节能对混合动力汽车和电动汽车至关重要,任何需要持续能源供应的系统,例如液压助力转向系统,都会长期将过度压力施加于储能系统。液压系统持续执行以透过伺服泵设立所需的压力。
纯电动助力转向(EPS)系统只有在使用中才需要能源。原则上,该设计与动力总成转换器的设计相似。有主控和从属MCU,而电源组件主要是在稳压方面有所不同(如图6所示)。永磁同步电动机也用于该应用,而分解器如之前描述的那样执行。
图6:主-从MCU设计图
然而,主控MCU仍须评估转向输入设备(倾角传感器)和扭矩传感器,以随时提供正确的转向辅助。EPS控制需要诸如执行速度这样的数据,它透过内部网络来提供(例如CAN总线)。这些信息有利于运算所需的额外转向扭矩,以及将其传送到转向柱上的马达。
这样做的目的是为了大幅地减少驱动器负责的负载,并提供转向运动的动态支持。例如,相较在高速公路上高速行驶的情况,当车辆几乎处于停滞状态时,转向运动则需要更多的支持。EPS是为了增加驱动器的舒适性和安全性。对于电子稳定控制装置而言,完全可以透过转向干预来主动调节车辆的稳定性。可以设想,EPS成为驱动辅助系统的一部份,使得无需驱动输入便可自动停车。
市场上的混合动力汽车越来越多,其中不少都配有简单的启停系统,预计在未来几年中,全混合动力汽车和插电式混合动力汽车(PHEV)的数量会大幅增加。无内燃机的全电动汽车需要安全、经济、高容量的储能系统。技术开发也一直在向前推进,尽管其速度不如许多人所希望的那样。等发展到一定程度时,混合动力汽车会大幅地使用以燃油和电力为形式的能源。
高效的软件运算、强大的微控制器和高效的电动机将使这些都成为可能。更高程度的整合会使马达控制系统更加精简、经济,这些系统适用于以上应用中,并超越这里所列举的应用。透过整合芯片上的轴角数字转换器,MB91580马达控制MCU系列降低系统成本,提供高度整合,提高系统性能效率,因而展现更多优势。