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霍尔在汽车领域的应用——汽车天窗开关霍尔 时间:【2017-05-03】 共阅【52216】次 【打印】 【返回

霍尔的应用极为广泛,在汽车领域的应用集中于汽车天窗,车窗,座椅后背控制等,此类应用适

合用双极锁存型霍尔;例如MH180,MH188,FS41G1-A等

关键词:位置控制霍尔,无刷电机霍尔,汽车天窗开关霍尔

作用:位置控制,检测转子位置,通过霍尔传感器进行信号放大,整形和分析,从而检测天窗所

处位置;并且通过检测霍尔信号的脉冲宽度实现天窗的防夹功能.同类型霍尔型号EW510,SS30AT

天窗霍尔选型表.png

   图1 双极锁存霍尔推荐选型


1.1电机驱动模块的电路设计

汽车电动天窗控制模块的控制对象是供电电压11-15V,工作电流不大于15A,堵转电流不大于

28A的永磁直流电机。由两个继电器组成的电机驱动电路控制电机的起订,停止正转,反转。

所以电机驱动模块要能控制汽车天窗的运动方向与位移。


汽车电动车窗防夹系统.png电机驱动模块原理图.png


1.2基于霍尔传感器的车窗防夹模块设计 

当天窗关闭时,对障碍物的防夹功能是汽车天窗控制单元必须具备的功能。目前汽车电子领域,

主流的防夹方案一般是采用霍尔传感器加上检测电机电流的方式或是仅用霍尔传感器的方式,

这两种方式都是基于电机电流特写。通过控制器中引入霍尔传感器,从而对其信号进行分析。由

于霍尔传感器直接输出的脉冲信号不规则,因此设计图3电路,对霍尔器件输出的脉冲信号隔直,

放大,整形成标准方波。

霍尔隔直,放大,整形原理图.png天窗脉冲对比.png



实验中所用的天窗具有两个霍尔传感器,对其输出波形分析后,得出两个霍尔传感器安装位置的

相位差为90度。据此,通过两个霍尔传感器的波形来判断电机转动位移以及转动方向。再者,还

可对障碍物进行防夹判断。通过霍尔传感器的脉冲技术决定车窗运行位置,同事利用脉宽的变化

确定是否有物体被夹。图4为相同时间基准下测得的车窗电机正常运行和遇阻运行时的脉冲波形。

图4中,当车窗遇到障碍物时,脉冲脉宽明显变宽。当电机转动时,ECU实时检测霍尔的信号输入

以及其他输入信号(按键输入等),对输入信号进行分析,然后通过继电器控制电机工作,由此

可以检测出障碍物,再结合当前天窗的运动位置就可由ECU控制天窗反向移动直到天窗完全打开,

从而实现天窗的防夹反转功能。

 

1.3 优化集成电路,则主要通过消除零位误差和温度补偿,来有效提高汽车霍尔传感器精度。

1.3.1针对消除零位误差,典型技术是冗余设计,采用两个相对偏置的霍尔元件并联,不等位电势被抵消,

有效提高霍尔传感器精度。与其原理类似,还可采用4个霍尔元件并联,以及采用多个霍尔元件并联;

1.3.2.针对温度补偿,一方面可以设置电阻等元件形成温度补偿电路,一方面可以在检测用霍尔元件附

近配置温度监控用霍尔元件,通过运算电路进行抵消霍尔电压的温度特性的运算。


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