電動(dòng)汽車 （EV） 中的霍爾效應(yīng)傳感器

從確定方向盤、踏板和座椅的位置到各種閥門、旋鈕和執(zhí)行器的設(shè)置，位置傳感器的應(yīng)用范圍很廣，是現(xiàn)代汽車的常見功能。傳統(tǒng)上，霍爾效應(yīng)傳感器用于此目的，因?yàn)樗鼈兙哂性S多優(yōu)點(diǎn)，包括高可靠性（因?yàn)樗鼈儫o需物理接觸即可工作）和高速運(yùn)行。然而，EV的環(huán)境與它正在逐漸取代的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力汽車的環(huán)境大不相同，這給霍爾效應(yīng)傳感器的繼續(xù)使用帶來了問題。在這篇文章中，我們回顧了霍爾效應(yīng)傳感器的操作，并解釋了為什么它不適合在電動(dòng)汽車中使用。然后，我們將展示電感式位置傳感器的工作原理，以及是什么使它們成為電動(dòng)汽車位置傳感應(yīng)用的更好替代品。

在EV中使用霍爾效應(yīng)傳感器的問題

霍爾效應(yīng)位置傳感器根據(jù)永磁目標(biāo)的磁場強(qiáng)度產(chǎn)生小電壓。輸出電壓可用于測量磁體與霍爾效應(yīng)集成電路 （IC） 之間的距離。但是，如果其他因素在與霍爾效應(yīng) IC 相同的附近引入磁場，則會(huì)出現(xiàn)問題。如果發(fā)生這種情況，則傳感器輸出電壓不可靠。為了防止這種情況在汽車應(yīng)用中發(fā)生，屏蔽通常用于保護(hù)傳感器免受車輛中雜散磁場的影響。雖然這種方法在傳統(tǒng)車輛中令人滿意，但電動(dòng)汽車對(duì)霍爾效應(yīng)傳感器提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在電動(dòng)汽車中，低頻磁場由四個(gè)主要的高壓模塊（即動(dòng)力總成模塊、車載充電器 （OBC）、電池組和 DC-DC 模塊）產(chǎn)生，這些會(huì)影響車輛中的某些電子控制單元 （ECU）。用于動(dòng)力轉(zhuǎn)向和制動(dòng)輔助的無刷直流電機(jī)也導(dǎo)致了這個(gè)問題。

如果提供的屏蔽不足，位于電池組或動(dòng)力總成模塊附近的帶有霍爾效應(yīng)傳感器的ECU可能會(huì)受到低頻磁場的影響。電動(dòng)汽車對(duì)額外屏蔽的要求意味著更大更重的傳感器——在試圖延長電池壽命和車輛續(xù)航里程時(shí)，這兩種傳感器都是不可取的。由于雜散磁場數(shù)量的迅速增加，新的汽車規(guī)格要求在更高的磁場下進(jìn)行更多的抗擾度測試。在電磁兼容性 （EMC） 認(rèn)證期間，汽車電子設(shè)備現(xiàn)在承受超過 5 mT（毫特斯拉）直流電場和高達(dá) 150 kHz 交流電場的頻率。任何安全關(guān)鍵傳感器（動(dòng)力轉(zhuǎn)向、油門踏板、牽引轉(zhuǎn)子位置）的錯(cuò)誤讀數(shù)都是不能容忍的。

電感式傳感器優(yōu)勢

像我們的LX3302A這樣的電感式接近傳感器通過在傳感器工作范圍內(nèi)的金屬物體中感應(yīng)電流來工作。傳感器使用振蕩器產(chǎn)生磁場。兩個(gè)次級(jí)線圈用于檢測該磁場，就像使用變壓器一樣，法拉第定律將該磁場轉(zhuǎn)換為電壓。干擾該磁場的金屬目標(biāo)將感應(yīng)出與其作用相反的渦流，并將目標(biāo)處的場強(qiáng)降低到零。放置在不同物理位置的兩個(gè)接收線圈檢測不同的電壓，然后可以使用其比率來確定目標(biāo)物體的位置。

雜散磁場對(duì)于使用稱為有源解調(diào)技術(shù)的電感式傳感器來說不是問題。這樣可以過濾掉任何不需要的外部磁場，以便傳感器僅檢測感興趣的信號(hào)頻率。此外，由于電感式位置傳感器使用法拉第定律，該定律僅對(duì)交流電場做出反應(yīng)，因此它們不會(huì)拾取任何外部直流磁場。使用電感式傳感器的其他優(yōu)點(diǎn)包括：

電感式傳感器在更高的溫度下比基于磁鐵的傳感器具有更好的性能，并且在高溫環(huán)境中，信號(hào)處理電子設(shè)備不需要靠近傳感線圈。磁性傳感器要求電子調(diào)節(jié)電路位于傳感點(diǎn)。電感式位置傳感器非常精確，可用于測量許多不同長度（5–600 mm）的線性位置。它們也更容易安裝，因?yàn)樗鼈冎恍枰粋€(gè)金屬目標(biāo)，可以直接內(nèi)置到ECU中。霍爾傳感器需要磁鐵，必須將其集成到其安裝中。

審核編輯：郭婷