Melexis方位和速度传感器营销司理 Nick Czarnecki
跟着顾客益发重视环保、相关法规的日益增多以及燃料本钱的不断上涨,进步功率已然成为当今轿车职业一起的“标语”。
无论是在最新的电动轿车 (EV)/混合动力轿车 (HEV) 的研制方面,仍是在设法进步内燃机 (ICE) 车辆功率方面,轿车职业都在寻求技能革新以推进职业的进一步开展。
纵使轿车职业风云变幻,技能始终是其间的国家栋梁。
很多车载运用正在阅历要害的转机时期:此前经过机械或液压完成的功用正逐渐改动为电气或电子运用。例如电子节气门体、电动流体泵、电子涡轮增压器,以及由电池供电的 EV 和 HEV 中的电子传动体系。向电气化的改动不只使轿车愈加高效,一起还大幅进步了轿车的可靠性,并下降车重, 轿车分量的下降又能进一步进步轿车功率。
但是,所有这些运动部件都需求精确可靠地感应方位,以便操控单元办理整个体系。只需完成高水平的精度,才干最大极限地进步功率。
运动部件方位感应并非全新技能,电阻式或光学传感器已在线性和旋转方位感应范畴运用多年。
这些办法尽管卓有成效,但非常简略遭到车辆中常见的尘埃、尘垢和振荡影响,而且因为其自身选用机械结构而不免遭受磨损。
现在,磁感应技能正遭到越来越多的重视。这种高精度技能既不会磨损,也不会遭到尘垢、尘埃和振荡等环境要素的影响。
尽管磁感应在可靠性方面有大幅进步,但其一般较易遭到杂散磁场的影响,这为车辆规划者带来了全新的应战,尤其是在车辆内部电子器材越来越多的现在。
驱动 EV 和 HEV 的电机需求很多电流,因而从电池或沟通发电机向电机运送电流的电缆周围会发生强磁场。相同,驱动电动转向 (EPS) 泵、敞开车窗、敞开/封闭天窗或其他电动设备等低电流需求运用也会发生磁场。
磁传感器邻近的任何杂散磁场都会影响传感器精度,有或许导致输出过错,乃至带来更严峻的结果。
无法正常封闭天窗会令人不快,而无法精确感应制动踏板、油门踏板或转向体系则或许危及驾乘人员和周边人员的人身安全。
轿车职业高度重视安全性,因而拟定了一系列规范,以确认杂散磁场的影响。ISO81452-8 是其间一项重要规范,内容包括磁场抗扰度测验。 此外还有 ISO26262,界说了保证 IC 在正常运转时和发生毛病时的正常运转和安全性的流程与程序。
因为传统的平面和笔直霍尔效应传感器以及磁阻 (MR) 传感器规划用于丈量邻近被测物所附磁体发生的磁场,因而对车辆中的杂散场非常灵敏。
电流(特别是主驱动电机的巨大电流)可发生巨大的杂散磁场,如不采纳有用的按捺办法,将无法运用传统感应方法。此刻旋转传感器的差错或许会超越 10 度,而阀门或节气门体等体系的最大旋转视点仅为 90 度,踏板的旋转视点更小,乃至或许只需 15 度,因而这个差错非常严峻。
在此情况下,当转向和制动存在严峻安全隐患时,发动机操控单元 (ECU) 将无法有用办理发动机功用,而且许多其他功用也将遭到明显影响。
现在有两种解决计划,可供需求(或期望)在现代车辆中运用磁感应的规划人员挑选。
第一种, 是为磁传感器和相关磁体屏蔽杂散磁场。
此计划需求运用高磁导率资料,费用较为杂乱贵重。 而且因为屏蔽会吸收部分磁场并改动磁通回路,还会对用于丈量方位的磁铁发生的磁场形成影响。
此影响尽管能够经过添加物理距离来躲避,但物理距离的添加又会导致尺度、分量和本钱的添加,而这些恰恰是现代车辆规划中所竭力防止的。
第二种,是运用本质上无惧杂散磁场的磁传感器 IC。
Melexis 的 MLX90372 Triaxis® 方位处理器正是此类传感器 IC。这款单片 IC 由一个 Triaxis 霍尔磁性前端、一个模数信号调节器、一个数字信号处理器 (DSP) 和一个输出级驱动器组成。MLX90372 对施加于 IC 的三个磁通分量(BX、BY 和 BZ)非常灵敏,只需磁路正确,即可检测任何运动磁体的肯定方位(旋转或线性)。感应进程完全无触摸,因而不会磨损;尘垢、尘埃和液体也无法形成影响。
该器材内置杂散磁场抗扰形式,可大幅下降乃至消除最高 4kA/m(或 5mT)的杂散磁场导致的任何差错。因而可装置于车辆中紧邻载流导体或其他磁体的方位。只需 4 极磁体即可完成旋转运动的杂散磁场抗扰,线性运动仅需 2 极磁体。
凭仗简略的磁场规划,传感器 IC 可将杂散磁场导致的视点差错下降至 0.4 度以下,这是大都首要车辆制作商能够承受的值。
此外,运用此传感器 IC 能够大幅削减乃至无需运用以往必不可少的屏蔽,然后有用下降体系的尺度、分量和本钱。
灵敏的 MLX90372 供给可编程丈量规模以及可编程线性传输特性(依据 4/8 多点或 16/32 分段线性点),可在需求时供给更高的全体精度。
传感器 IC 经过依据 Secure Sensor 格局编码的 SENT 帧完成与主处理器的通讯,这些增强型串行音讯可包括过错代码和用户界说值。 如有需求,还可装备脉宽调制 (PWM) 输出。 此器材的姊妹产品 MLX90371 可供给成份额模拟量电压输出。
MLX90372 具有高水平的 EMC 稳健性,供给单芯片版别和全冗余双芯片版别,适用于具有超高安全性需求的运用。 单芯片版别选用 SOIC-8 封装,双芯片版别选用 TSSOP-16 封装。 一起还为紧凑空间内的无 PCB 装置和直接装置于外壳内的运用需求供给单芯片 DMP-4 封装。
凭此共同优势,以及其可满意 ISO26262 ASIL-C 要求的单芯片稳健性和功能,此款传感器 IC 正是要求严苛的现代轿车运用的抱负之选。