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不受電磁干擾的3D磁傳感器助力自動駕駛汽車安全轉(zhuǎn)向


  來源: TDK中國 時間:2021-05-20 編輯:清風(fēng)
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自動駕駛要求實現(xiàn)汽車基本功能的自動化,如行駛、轉(zhuǎn)向、停車。TDK開發(fā)的HAL 39xy是一款用于檢測轉(zhuǎn)向角的霍爾傳感器,而轉(zhuǎn)向角的檢測一直是汽車實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向的一大挑戰(zhàn)。這是一款全方位傳感器,能夠在單一芯片上提供四種傳感模式,同時不受EV(電動汽車)的磁場干擾或系統(tǒng)電氣化造成的干擾。除了轉(zhuǎn)向檢測外,該傳感器還可以為各種其他汽車應(yīng)用提供位置檢測,包括踏板、閥門和變速桿的位置檢測。


自動駕駛汽車轉(zhuǎn)向的技術(shù)挑戰(zhàn)


為了讓自動駕駛汽車融入生活,并進一步推進其發(fā)展,世界各地的汽車制造商都在積極地進行開發(fā)、合作和融資。許多國家已經(jīng)開始著手實際試驗并提供機器人出租車服務(wù)。然而,自動駕駛汽車仍然面臨各種技術(shù)挑戰(zhàn)。汽車有三大基本功能:行駛、轉(zhuǎn)向、停車,其中通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實現(xiàn)的汽車轉(zhuǎn)向需要較高的技術(shù)含量。


一般來說,汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是根據(jù)方向盤*1的轉(zhuǎn)動來改變輪胎方向的機械裝置。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以協(xié)助駕駛員,讓輪胎輕巧地轉(zhuǎn)動,這也是讓汽車進行轉(zhuǎn)向的重要功能。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)過去主要是液壓系統(tǒng),但近年來被電動助力轉(zhuǎn)向(EPS*2)系統(tǒng)所取代,其主要的原因是后者的燃油效率更高。


電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的全球需求預(yù)測


來源:2017年10月13日,Yano Research Institute Ltd.發(fā)布的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場報告。注:基于EPS和EHPS系統(tǒng)的總出貨量


全球范圍內(nèi)有越來越多的汽車采用電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)。


EPS系統(tǒng)通過電動機提供動力,因此很容易對其進行電子控制,并且可以在無需駕駛員干預(yù)的情況下對車輛進行轉(zhuǎn)向,非常適合未來的自動駕駛。檢測轉(zhuǎn)向角的傳感器對實現(xiàn)這一操作至關(guān)重要。檢測到的角度數(shù)據(jù)可應(yīng)用于自動轉(zhuǎn)向和電子穩(wěn)定控制(ESC)系統(tǒng)等停車輔助系統(tǒng),從而助力實現(xiàn)自動駕駛。


高性能3D霍爾傳感器解決方案,在單個芯片上實現(xiàn)四種測量模式


出于安全、舒適和能效考慮,通常使用磁傳感器對汽車進行位置檢測(包括轉(zhuǎn)向角檢測),磁傳感器通過測量磁場的強度或變化來確定目標的位置或旋轉(zhuǎn)。TDK提供HAL 39xy 3D霍爾傳感器,該傳感器符合ISO 26262自動駕駛車輛安全標準,具有出色的功能和靈活性。


3D霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)來測量x軸、y軸和z軸的磁場,從而檢測線性運動以及磁場旋轉(zhuǎn)。HAL 39xy是唯一一款能在單個芯片上提供以下四種測量模式的磁傳感器:1.線性位置,2.旋轉(zhuǎn)角度可達360°,3.旋轉(zhuǎn)角度可達180°和4.3D測量。它不僅具有低功耗的特點,而且支持各種最新的數(shù)字接口*3,包括SENT/PSI5和Short PWM Code (SPC),并且已被采用在自動駕駛汽車的轉(zhuǎn)向角檢測系統(tǒng)中。


單個芯片上的四種測量模式



傳感器的另一個主要特點是其補償雜散磁場*4的內(nèi)置功能。隨著汽車的計算機化和電氣化程度越來越高,來自各種磁場的干擾已經(jīng)成為一個日益突出的問題,但HAL 39xy用一項革命性的技術(shù)解決了這一難題:為傳感器配備補償功能。

此外,小巧輕便的HAL 39xy有望應(yīng)用于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向角檢測等解決方案中。目前,線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正在進行實際應(yīng)用開發(fā),有望應(yīng)用于高級自動駕駛。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依靠電信號來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向,省去了駕駛員控制方向盤和輪胎轉(zhuǎn)動之間的機械連接。此外,HAL 39xy還可以用于多種線控系統(tǒng),從線控制動到線控換擋。


HAL 39xy的汽車應(yīng)用示例



除了轉(zhuǎn)向角檢測外,HAL 39xy還可應(yīng)用于車輛各處的位置檢測,如踏板、閥門和變速桿的位置檢測。


HAL 39xy是由TDK集團旗下公司TDK-Micronas開發(fā)的產(chǎn)品。TDK-Micronas總部位于德國西南部的弗萊堡。30多年來,TDK-Micronas一直是霍爾傳感器開發(fā)、設(shè)計和制造方面的佼佼者,已為汽車和工業(yè)應(yīng)用提供了50多億個傳感器。


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