電動汽車 （EV） 中的霍爾效應傳感器

從確定方向盤、踏板和座椅的位置到各種閥門、旋鈕和執行器的設置，位置傳感器的應用范圍很廣，是現代汽車的常見功能。傳統上，霍爾效應傳感器用于此目的，因為它們具有許多優點，包括高可靠性（因為它們無需物理接觸即可工作）和高速運行。然而，EV的環境與它正在逐漸取代的傳統內燃機動力汽車的環境大不相同，這給霍爾效應傳感器的繼續使用帶來了問題。在這篇文章中，我們回顧了霍爾效應傳感器的操作，并解釋了為什么它不適合在電動汽車中使用。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汽車位置傳感應用的更好替代品。

在EV中使用霍爾效應傳感器的問題

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

如果提供的屏蔽不足，位于電池組或動力總成模塊附近的帶有霍爾效應傳感器的ECU可能會受到低頻磁場的影響。電動汽車對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航里程時，這兩種傳感器都是不可取的。由于雜散磁場數量的迅速增加，新的汽車規格要求在更高的磁場下進行更多的抗擾度測試。在電磁兼容性 （EMC） 認證期間，汽車電子設備現在承受超過 5 mT（毫特斯拉）直流電場和高達 150 kHz 交流電場的頻率。任何安全關鍵傳感器（動力轉向、油門踏板、牽引轉子位置）的錯誤讀數都是不能容忍的。

電感式傳感器優勢

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的金屬物體中感應電流來工作。傳感器使用振蕩器產生磁場。兩個次級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換為電壓。干擾該磁場的金屬目標將感應出與其作用相反的渦流，并將目標處的場強降低到零。放置在不同物理位置的兩個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物體的位置。

雜散磁場對于使用稱為有源解調技術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，該定律僅對交流電場做出反應，因此它們不會拾取任何外部直流磁場。使用電感式傳感器的其他優點包括：

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，并且在高溫環境中，信號處理電子設備不需要靠近傳感線圈。磁性傳感器要求電子調節電路位于傳感點。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，因為它們只需要一個金屬目標，可以直接內置到ECU中。霍爾傳感器需要磁鐵，必須將其集成到其安裝中。

編輯：黃飛

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