【应用】三轴霍尔位置传感器在汽车电子节气门中的应用

2017-07-13 世强 在路上

节气门是汽车上用于控制和调节进入发动机空气量的可控阀门。按照功能实现方式有传统的拉线式节气门和电子节气门两种。


电子节气门(控制系统)主要通过节气门位置传感器来检测阀门位置,同时结合油门踏板位置、车速、档位及发动机工况等参数(来自于其他控制系统),ECU通过运算之后,再通过控制执行器(直流电机或步进电机),驱动节气阀门旋转到一个最佳的开启位置(角度),从而调节进气量的大小。下图1和图2分别是电子气门总成实物图及内部结构和电子节(控制系统)组成框图。


图1:电子节气门实物图及内部结构


图2:电子节气门(控制系统)组成框图


从上面的介绍可以看出,电子节气门(控制系统),对汽车行驶的安全性、动力性(响应和操控性能)、平稳性及经济性,以及减少污染物排放等方面,都有重大的影响。而要达到对节气门开度的精确控制,离不开传感器检测位置的准确性、ECU算法的先进性以及控制的及时准确性。对于节气阀门位置的检测,这里推荐Melexis三轴霍尔位置传感器MLX90365来实现(在汽车节气门位置检测上,MELEXIS的第一、二代的三轴霍尔位置传感器产品MLX90316MLX90360已经有了较长时间,并且是大批量的应用了)。


MELEXIS第2.5代的三轴霍尔传感器MLX90365(MLX90360的升级)采用了IMC专利技术,图三是其内部结构框图,包了平面霍尔盘和集磁片(IMC),可检测X、Y、Z三个方向上磁场强度和矢量大小的变化,可实现对XY、XZ和YZ任意两个轴向的位移和旋转角度检测,因此传感器和磁铁的相对位置就可以更灵活,起到降低了节气门结构设计的难度和复杂度的作用。


此外,MLX90365还集成放大器、15位高精度的ADC、高速DSP(包括控制器,EEPROM等)、电压调整器及保护电路等。


图3:MLX90365内部系统框图


与其他的位置和角度检测传感器相比,MLX90365具有更高的位置和角度检测精确度。另外可实现4点和多达17点编程,内置温度补偿,灵敏度温漂小于±0.3%。MLX90365输出方式可编程为4种模拟输出和3种PWM输出模式,可非常方便与ECUMCU的ADC或者输入捕获接口进行连接,且输出线性度更高。其数字PWM输出的频率可从100Hz到1KHz范围内进行编程设置,具有更高的抗干扰性能和更好的EMC性能。


MLX90365有单DIE和双DIE两种类型可选。在节气门位置检测上,推荐使用单颗双DIE的传感器MLX90365来实现角度检测,因为两个DIE的输出曲线互补,ECU可以通过两个DIE的输入电压变化,通过算法来判断两个DIE正常工作与否。从而实现高可靠性的冗余设计,这对电子节气门来说非常重要。另外MLX90365具有过压、过流、反压、输出钳位等自诊断功能,以及编程后对EEPROM进行锁定等保护功能。该传感器还通过了AEC-Q100的汽车级认证,其最高工作温度150℃。上述的种种性能均对显著提高电子节气门系统的安全和可靠性起到了及其重要的作用。


三轴霍尔传感器MLX90365是一款性价比高的产品,在汽车领域,如本文提到的节气门位置检测、在油门踏板、离合、刹车踏板,档位检测等应用非常广泛。当然,在其他领域(如无人机云台、遥控手柄、游戏手柄、操纵杆)只要涉及到线性位移、旋转角度检测的场合,也均有应用机会和案例。如需MLX90365的样品和相应的设计资料,请与世强联系。


相关技术文档:

Melexis MLX90365位置传感器 详细数据手册 详情>>>

Melexis MLX90365无卤/绿色遵守声明 测试报告 详情>>>


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