電気自動車 - EV におけるエンコーダの役割

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電気自動車 - EV 革命を前へ

電気自動車 (EV) の需要が激増し、自動車セクタが大きく変わりつつあります。サプライチェーンの要求に応えるために、EV バッテリの大幅な増産が求められています。そのカギとなるもののひとつがエンコーダです。レニショーでは、高い信頼性とパフォーマンスを誇るポジションエンコーダを幅広くラインナップしております。

EV 生産におけるエンコーダの役割

光学式エンコーダや磁気式エンコーダを含む、さまざまなレニショー位置エンコーダ.jpg

EV バッテリセルの生産

EV バッテリの生産には、最高品質のバッテリセルを安定して製造できる最新鋭の装置が必要です。そこで欠かせないのが、正確な位置をフィードバックし、速度や方向を精密に制御するエンコーダです。精度に目を向けることで歩留まり率が高まり、全体的な品質も向上します。

EV 用バッテリ

スタッキング

EV バッテリの製造にはスタッキング装置が使われますが、スタッキング工程時の電極やモジュールなどの配置精度を支えているのがエンコーダです。

高速性が求められる用途において、特に複数のスタッキングヘッドとリニアモータを展開する際に、アブソリュートエンコーダが重要視されています。アブソリュートエンコーダを組み込むことで効率化でき、歩留まり率を高められます。

RESOLUTE™ は、高速高分解能を誇る真のアブソリュートエンコーダです。電源の ON と同時に位置を取得するため、なめらかな速度制御が可能で、高い位置安定性を発揮します。

リチウムイオンバッテリのセルの製造のポケットスタッキング

ワインディング

円筒形や角形のセルの製造では、スタッキングの代わりにワインディングが用いられます。ワインディングでは、心棒やセンターピンの周りにシートを巻き付けていきます。

多くの高精度なモーションシステムには、エンコーダを内蔵したダイレクトドライブロータリモータが使われます。安定度と速度、応答性の向上という点でエンコーダが効果的です。

RESOLUTE™ は、最高分解能 1nm、最高速度 100m/s で、非常に優れた位置測定パフォーマンスを誇るアブソリュートエンコーダです。

Renishaw resolute - absolute encoder.jpg

溶接

EV バッテリの製造でミスもバリもない溶接を行うには、高精度エンコーダが欠かせません。アブソリュートエンコーダ (リニアモータに組込み) により、高品質なバッテリに必要な小径円弧の溶接を精度良く実施できるようになります。

LA12 は、位置および速度制御ループフィードバック要素としてモーションコントロールに使用するために設計された、磁気式アブソリュートエンコーダシステムです。IP67 により安定した動作が可能で、最高分解能は 0.244µm を誇ります。

検査

コンポーネントの検査に使われるモーションシステムには、高いレベルの精度とパフォーマンスが求められます。レニショーのポジションエンコーダは、不具合検出の時間短縮、検査処理量の拡大に貢献できます。

RESOLUTE™ は±40nm の超低周期誤差と 10nm RMS 未満という超低ノイズ (ジッタ) が特徴のアブソリュートエンコーダです。スムーズな速度制御と高い位置安定性を実現します。

EV トラクションモータの生産

EV の心臓部とも言えるのが、トラクションモータ (ダイレクトドライブまたはギヤ) です。トラクションモータには、ロータの位置と速度をリアルタイムに正確に測定するために、エンコーダが組み込まれるのが通常です。エンコーダによる測定によってモータのトルクと速度の繊細な制御が可能になり、車両を効率的に操作できるようになります。また、コンポーネントをオーバーヒートやストール起因の損傷から守ることができるようにもなります。

EV の最適なパフォーマンスを引き出すには、高精度かつ高分解能のエンコーダが不可欠です。過酷な動作条件に耐えることができ、かつ軽量でコンパクトなエンコーダであれば、省エネの点でも有利です。また、EV モータと制御システムのシームレスな親和性も重要です。

RM16 は省スペース性に優れた、小型で密閉式の高速磁気式ロータリエンコーダです。直径わずか 16mm で、EV のトラクションモータに最適なサイズ感です。

EV モータの断面図

EV 向けにエンコーダを選定する際に考慮する要素

下表に、EV の製造にエンコーダを選定する際に考慮する、エンコーダの精度、環境条件、取付け条件などといった代表的な要素を記載します。

電気自動車 (EV)

パフォーマンス

✔ 分解能
✔ 回転範囲
✔ 速度
✔ コントローラの入力周波数

環境

✔ 温度
✔ 湿度
✔ 振動
✔ 電磁両立性 (EMC)
✔ IP 保護等級

取付け

✔ 寸法
✔ 取付け高さの公差
✔ ヨー、ピッチ、ロール

その他

✔ アナログ、デジタル
✔ 内挿分割クロック周波数
✔ アラームタイプ
✔ 自動車認証

サクセスストーリー: 自動車

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どのレースでも、安定したオペレーション

Salakazi Racing チームは、チームのレース用バイクにデジタルコントローラ搭載の 4 段クラッチを組み込んだ。乗り手がスロットルをあけるとクラッチが入る。30,000rev/min までのモニタリングが可能な RM22 エンコーダの出番である。

磁気アクチュエータをシャフトの端部に直接取り付けました。エンコーダの本体は、クラッチハウジング内の反対側です。このエンコーダの設置環境より過酷な環境は宇宙ロケットくらいでしょう。

Salakazi Racing チーム (フィンランド)

RM22 は、過酷な環境向けに設計された、コンパクトな高速磁気式ロータリエンコーダである。2 個のパーツから構成される非接触式方式のため、パッキンやベアリングが不要で、長期にわたる信頼性と簡単な取付けが実現している。

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モータスポーツ - 正確な位置制御

Dynisma 社はモータスポーツや自動車セクターの顧客に向けて、新たにモーションジェネレータを開発した。それが DMG-1 である。動きを超正確に再現し、極めて高い没入感を実現する。また、DMG-1 は自動車開発時の動的テストや NVH (騒音、振動、ハーシュネス) にも使用できるのが特徴である。

大きな動作を担う側である低周波プラットフォームを駆動するベルト駆動アクチュエータの正確な位置制御を行うために、Dynisma 社は、レニショーの関連会社である RLS が製造および提供する LA11 磁気式リニアアブソリュートエンコーダを採用した。

その点、LA11 は 1 組のリードヘッドとスケールで両方の情報を出力できて省スペースになるので、理想的でした。

レニショーさんと RLS さんとは強力な関係を築けています。また、製品の選定やサポートをしていただいています。

Dynisma 社 (英国)

推奨ソリューション

電気自動車 (EV)

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For electric vehicles (EVs)

RESOLUTE™ アブソリュートエンコーダ

高速高分解能を誇る真のアブソリュートエンコーダです。電源の ON と同時に位置を取得するため、なめらかな速度制御が可能で、高い位置安定性を発揮します。リニアシステムとロータリシステムのどちらも構築可能で、複数のシリアルインターフェースに対応しています。

✔ 高速

✔ 汚れに対する優れた耐性

✔ 低周期誤差

✔ 低ジッタ

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ATOM™ 超小型光学式エンコーダ

超小型ボディに、優れた信号安定性、汚れ耐性および信頼性を融合した革新的設計が施された、光学式インクリメンタルエンコーダです。リニアシステムおよびロータリシステムに対応しています。

✔ 超小型

✔ 安定した信号出力

✔ 汚れに対する耐性

✔ 信頼性

詳細

QUANTiC™ インクリメンタルエンコーダ

実績あるフィルタリング機構と内挿分割機構を小型ボディに集約したオープンタイプの光学式インクリメンタルエンコーダです。アナログタイプとデジタルタイプをラインナップしており、広い取付け公差とキャリブレーション機能が特徴です。

✔ 広い取付け公差

✔ 汚れに対する耐性

✔ 高性能

✔ 堅牢

詳細

LA12 磁気式アブソリュートエンコーダ

位置および速度制御ループフィードバック要素として、モーションコントロールに使用するために設計された、磁気式リニアアブソリュートエンコーダシステムです。リードヘッドの耐環境性能は IP67 で安定した動作が可能です。最高分解能は 0.244µm で、Mitsubishi、Yaskawa、Fanuc の各シリアル通信に対応しています。

✔ 真のアブソリュートシステム

✔ 堅牢設計、EMC 準拠

✔ 高い動的制御ループに理想的

✔ オイル、クーラント、グリースに耐性あり

詳細

RM16 インクリメンタル/アブソリュートエンコーダ

省スペース性に優れた、超小型で密閉式の高速磁気式ロータリエンコーダです。エンコーダ本体は直径わずか 16mm で、アルミ製のハウジングに収納しています。

✔ 超小型

✔ 摩耗のない非接触式設計

✔ 高速

✔ RoHS 準拠

詳細

OnAxis™ エンコーダモジュール

磁気式ロータリエンコーダモジュールは、磁石とセンサーボードから構成されます。さまざまなパッケージ構成をご用意しています。相手先ブランド製造業者 (OEM) システムへの組込みに最適です。

✔ シンプルな取付け

✔ 頻繁なメンテナンスは不要

✔ 高い信頼性

✔ OEM 先での組込みを想定した低価格品

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