最新の EV、eBike、AGV モーション システム

マイク・サントラ著 | 2023 年 3 月 20 日

私たちは最近、電気自動車 (EV)、スクーター、eBike、自動地上走行車 (AGV) の設計と使用における傾向について数人の業界専門家に尋ねました。 これらの専門家が語った内容は次のとおりです。

イアン・ブラッシュ | シニアディレクター - ビジネス開発 • JabilJames Gallant | オペレーションディレクター • ISL Products International Ltd.Jarod Garbe | 自動車産業セグメントマネージャー • FestoChris Gottlieb | ディレクター — ドライブとコントロール • KollmorgenLawrence Lin | EV バッテリー事業開発マネージャー • FestoRobert Luchars | ビジネス開発担当副社長 • ECM PCB ステーター テクノロジーMatt Mowry | 製品マネージャー — ドライリン リニア ベアリング • イグス株式会社 Biren Patel | ビジネス開発マネージャー — モビリティ ソリューション • maxonBruce Rose | プリンシパル アプリケーション エンジニア • CUI Inc.Dave Schellenberger | マネージャー — 自動車製品事業部 (米州) • Microchip Technology 梅野 義隆 | グローバル マーケット マネージャー — 医療およびロボット工学 • Kollmorgen Corp.

勇敢:当社は、これらのタイプの EV、eBike、AGV アプリケーションおよびデバイス向けに DC モーターおよびギア モーターを仕様化しています。 モーション制御の場合、お客様は通常、これらのアプリケーションの DC モーター/ギア モーターに当社のインクリメンタル磁気エンコーダの 1 つを追加することを要求します。 当社の BLDC モーター ソリューションの場合は、追加のモーター コントローラーが必要です。 標準的な BLDC モーター コントローラーを提供します。 完全にカスタマイズされたモーター コントローラーをご希望のお客様には、PCB 設計中に電子エンジニアに技術サポートを提供します。

薔薇： DC-DC コンバータは、10 Vdc 未満から 1000 Vdc 以上までの入力電圧をサポートしており、小型低電圧バッテリー パックのドローンや自転車から大型高電圧バッテリー パックの商用バスやトラックまで使用されています。 AC-DC 電源と DC-DC コンバータは、コンセントから電源を供給するドローンや自転車の充電器から、自動車、トラック、バス用の高出力の固定設置型充電器に至るまで、さまざまなバッテリー充電システムで使用されます。

EV に搭載された多数のセンサーよりも興味深いのは、センサーを有効にし、そこから膨大な量のデータを転送するために採用されている電力および通信技術です。 自動車、トラック、バス、航空機の配電は、データセンターで使用されているのと同様の状況に変わりつつあります。 48 Vdc 電力供給バックボーンを多くのブランチおよび関連する負荷点 DC-DC コンバータとともに使用することが、より一般的になりつつあります。 POL コンバータは、配電電圧を各センサーまたはアクチュエーターが必要とするレベルまで下げます。 このトポロジを実装することで、配電に必要な銅の重量と体積が大幅に削減されます。

Jabil の短波長赤外線 3D カメラ デモンストレーターは 1130 nm の波長で動作するため、屋外用途に適しています。

モーリー: EV の自動運転が進むほど、ドライバーと乗客のエクスペリエンスを向上させるために、運転室内での自動化がさらに進んでいます。 当社のリードスクリューは、充電ポートの自動開閉、ピックアップ トラックの後部のパワー スライド ウィンドウ、ダッシュボード、ステアリング ホイール、またはインテリアのその他の部分の位置を変更してより快適な空間を実現するリニア システムなどに新たな用途が見られています。乗客のためのユーザースペース。

この植物の図は、Jabil の SWIR 3D カメラ デモンストレーターが、部分的に太陽に照らされ、部分的に太陽から影になった物体の深さ情報を捕捉する能力を強調しています。

あなたは戦います： ECM の PCB ステータ電気モーターは、e モビリティ アプリケーションにおいて電気エネルギーをトルク、馬力、機械出力、および前進運動に変換するための中心的なコンポーネントです。 実際、プリント基板、アキシャルフラックスモータートポロジーを SaaS プラットフォームに結合することは、電気モビリティのための新しい技術ツールを表します。 ECM の PCB ステーター電気モーターは、従来の機械よりも軽量、高速、静かで、はるかに高い効率を実現します。 これをモーター CAD ソフトウェア PrintStator に接続し、前例のない設計の柔軟性を提供します。 ECM の SaaS プラットフォームは、トルク、パワー、希望の回転速度の量などの慎重な入力を受け取り、それらをアキシャル フラックス マシンで使用されるカスタム PCB ステーターの設計に変換します。

アキシャル磁束空心マシンにおける ECM のモーター設計は、はるかに小さい設置面積で最大のトルクと優れた出力を実現します。 これにより、ドローン、電動自転車、特定の船舶などの電動アプリケーションに対して、設計と性能に多くのメリットがもたらされます。 最も明白な利点には、パフォーマンスの向上とバッテリー効率の向上に伴う重量の軽減が含まれます。

シェレンバーガー: Microchip Technology は、e-モビリティ市場向けにさまざまな半導体ベースのソリューションを提供しています。 当社の炭化ケイ素 (SiC) ソリューションは、EV、電動バイク、スクーターの推進に必要な高電圧電力の変換、調整、制御を可能にします。 高性能 DSP エンジンと特殊な周辺機器を備えた当社の AUTOSAR 対応デジタル シグナル コントローラー (DSC) は、デジタル パワー アプリケーションで驚くべきパフォーマンスの向上をもたらします。 これらのコアコンポーネントに加えて、特に電源管理、接続、タイミング、セキュリティソリューションも提供し、クライアントが E-Mobility アプリケーション向けのトータルシステムソリューションを構築できるように支援します。

センシングの面では、LiDAR、レーダー、超音波、およびカメラベースのシステムが自動運転車の道をリードしています。 さらに、当社の誘導センシング ソリューションは、電気自動車のモーター制御アプリケーションや位置センシングにとって重要です。 駆動側では、電気自動車の推進に必要な高電圧システムにより、数百ボルトに耐えることができる SiC MOSFET とダイオードの需要が生じています。

リン： EV バッテリーの生産においてモーション コントロールがどのように使用されるかを考えてみましょう。 電池の製造には 2 つの動作環境があります。角形、円筒形、パウチ型電池が密封される前の乾燥室 (露点 < -20°C) と、密封されたアセンブリセルが配置される周囲の工場環境です。モジュールで。 セルをモジュールに配置した後、セルを接着剤でモジュールに固定し、押し込んで閉じ、車両に取り付けるための EV バッテリー パックに配置します。

Festo Cartesian ガントリー ロボットは、工場内のピッキング、配置、封印、プレス作業に使用されます。 ガントリーはもともとコンパクトなので、作業領域のほぼ 100% を使用するため、工場フロアの設置面積が小さくなります。 ガントリーでは必要な保護が少なくなり、コストとスペースが節約されます。 ガントリーの動作は、ピッキング アンド プレース、シール、プレスの 3 軸動作に対して高速かつ正確です。

競争力を得るには、EV バッテリー OEM はより優れ、より高速で、パフォーマンスの面で優れたシステムを提供する必要があります。 Festo は、ガントリーの設計時間を業界平均の 2 週間から 20 分に短縮する、ハンドリング ガイド オンライン エンジニアリング生産性ツールを開発しました。 この無料のオンライン ツールを使用して、エンジニアは質量、トルク、速度などの基本的なアプリケーション パラメータを入力すると、ハンドリング ガイド オンラインが最適なガントリーを設計します。 設計セッションの終了時に、エンジニアは 3D CAD 図面、部品表、納期予定日、およびシステムのコストの見積もりを受け取ります。 3D CAD 図面を使用すると、OEM はガントリーの納品を待っている間に機械の設計を進め、プロジェクトを進め続けることができます。

Festo は完全にテストされたガントリーを提供し、すぐに組み立てられるキット、または完全に組み立てられ、すぐに設置できるシステムとして出荷されます。 各 OEM は、再注文とコンポーネントの識別を容易にするために、ガントリーの一意の部品番号を受け取ります。 Festo ガントリーと制御キャビネットが到着すると、OEM は制御ケーブルとともに電源を接続し、事前にインストールされた機能ブロックを使用してユニットをプログラムします。 Festo Motion Control Package を使用すると、OEM は標準的な試運転時間を 1 週間から 1 ～ 2 日に短縮できます。

Festo コンポーネントは、電気自動車のバッテリーの製造に使用されます。 ここにあるのは Festo GBBatterie マシンの内部です。

敬意を表して： EV バッテリーの生産では、生産用の自動機械の迅速な設計、構築、試運転に対する多大なプレッシャーがかかります。 これらのマシンは、優れた稼働時間、精度、データ取得、信頼性を発揮する必要があります。 電気自動車に対する消費者の需要の高まりと、自動車会社が市場リーダーになろうとする動きに加え、インフレ抑制法により、法案に含まれる税制上の優遇措置により、業界は以前よりもさらに迅速に行動するよう促されています。 2030 年までの膨大な生産目標があります。自動車メーカーがこれらの目標を達成する唯一の方法は、高度に自動化された信頼性の高い生産方法を使用することです。 電気自動車のバッテリー生産では、OEM は 6 軸ロボットではなく、精度を高めるために直線運動ベースのガントリーを使用します。 6 軸アームがベースから遠ざかるにつれて、ロボットの精度は低下します。 ガントリーは作業範囲全体で高い精度を維持します。 バッテリー業界の OEM は、複数のサプライヤーからコンポーネントを購入することを望んでいないことがわかりました。 多数のベンダーを使用すると、時間、在庫、およびマルチコンポーネント/マルチベンダー システムのサポートの点で注文が複雑になり、コンポーネントに相互運用性の問題が発生する危険性があります。

プログラミングと配線の習得には、より多くの内部リソースも必要です。 OEM は、マシンの納品と試運転がより速く、確実に高性能で、サポートが容易であることを望んでいます。 これらすべてがベンダーの統合につながります。 オンライン ハンドリング ガイドにより、ガントリー ロボットの納期が業界平均の 8 週間から 3 週間に短縮されます。

EV用電池の生産イメージ：Festo

パテル:マクソンは、必要なときにサポートを提供し、フレームに統合できる軽量のミッドマウントドライブユニットを開発しました。 Bikedrive AIR ドライブ ユニットの重量はわずか 1.9 kg、Q ファクターは 155 mm から始まり、顕著な抵抗を生じないフリーホイール テクノロジーを備えています。 これは、ペダルを後ろに漕いで補助なしで走行する場合、モーターによる摩擦力を克服する必要がないことを意味します。 薄型ドライブ ユニットにより、レーシング バイク、グラベル バイク、アーバン バイク、キッズ バイク、マウンテン バイクのメーカーは従来のフレーム設計を引き続き使用できます。

AGV 向けに、マクソンは統合ドライブの開発を続けており、IDX 70 のリリースでこの製品に追加しました。IDX70 コンパクトドライブはオンラインで簡単に構成でき、70 mm ギアボックス GPX70 と組み合わせると最大 87.5 Nm のピークトルクを提供します。

梅野：コルモーゲンは、EV 用バッテリーの生産に多くの自動化ソリューションを提供してきました。 既存の大規模なアジア市場をサポートする当社の成功と専門知識は、ヨーロッパと北米での生産をサポートするために活用されています。 コーティングプロセスは、リチウムイオン電池の製造において重要です。 コーティング機械のメーカーは、高歩留まりに対するメーカーの要件を満たすために、Kollmorgen のダイレクト ドライブ テクノロジーを利用しています。

ああ： Jabil は、屋内と屋外の両方の環境で最大 20 メートルの範囲でシームレスに動作する機能を備えた次世代 3D カメラを開発しました。 Jabil、ams OSRAM、Artilux は、それぞれ、スケーラブルな相補型金属酸化物半導体 (CMOS) 技術プラットフォームに基づく 3D センシング アーキテクチャ設計、半導体レーザー、およびゲルマニウム シリコン (GeSi) センサー アレイにおける独自の技術を組み合わせて、 1130 ナノメートルの短波長赤外線 (SWIR) で動作する 3D カメラ。 カメラは短波赤外線 1130 nm で動作し、深度の計算に使用される信号対雑音比が大幅に向上します。まず、1130 nm をターゲットにすることで、カメラは太陽の太陽スペクトルのギャップを利用し、影響を与えるバックグラウンド ノイズを低減します。 ToF信号。 第二に、レーザーの目の安全閾値は 850nm や 940nm よりも 1130nm の方が高いため、信号の大きさも大きくすることができます。 その結果、明るい太陽光の下でも動作し、動作範囲が拡張され、深度精度が向上する 3D カメラが実現しました。

重要な意味は、ロボット プラットフォームが屋内での動作に限定されなくなったことです。 自律移動ロボット (AMR) やその他の自律プラットフォームのコストが高いことを考慮すると、その実用性、安全性、信頼性を向上させることは、業界のすべての人に利益をもたらします。 窓や開いた出入り口などの障害物を避けるためのルート計画は、もはや問題ではありません。

私たちの目標は、市場の多くの部品サプライヤーと協力して、環境条件に影響されずにパフォーマンスを維持できるフォークリフト、AMR、農業機器、航空機の運航をサポートするプラットフォームなどを可能にする低コストの 3D センサーを作成することです。 1130nm の 3D カメラの使用は、特に衝突回避のために AGV に取り付けることもできます。 積み込みベイに沿って移動したり、建物の間を移動したり、屋外環境で完全に動作したりする可能性のある AGV では、1130nm の使用を検討する必要があります。

ゴットリーブ: Kollmorgen は AGV の主要ベンダーです。 多額の投資をすることなく製造と倉庫の効率を向上させます。 市場のトレンドは消費者への直送が増加しており、最も効率的なツールによって実現される倉庫管理戦略により、勝者は市場シェアを引き上げることになります。 Kollmorgen Motion Control は、ドローンや EV 市場にも販売しています。 当社の製品は、ダイレクト ドライブ テクノロジー、ドライブの精度と速度、コンサルティング エンジニアによる市場投入までの時間の短縮という要件を満たしています。