海拉传感器:海拉EPS传感器.ppt

2021/10/31 04:15 · 传感器知识资讯 ·  · 海拉传感器:海拉EPS传感器.ppt已关闭评论
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海拉传感器:海拉EPS传感器.pptHella/en/2010-07-18/CIPOS海拉胡克双合有限公司CIPOS?-传感器海拉以客户的利益为向导!海拉胡克双合有限公司–CIPOS?-传感器目录基于CIPOS?技术的转向传感器传感器原理CIPOS

海拉传感器:海拉EPS传感器.ppt

Hella/en/2010-07-18/CIPOS 海拉胡克双合有限公司 CIPOS? - 传感器 海拉以客户的利益为向导! 海拉胡克双合有限公司– CIPOS?-传感器 目录 基于 CIPOS? 技术的转向传感器 传感器原理 CIPOS?-应用于X-By-Wire系统的传感器 原理设计 CIPOS? – 非接触式感应位置传感器 角度传感器 (例如: 60度) CIPOS? – 非接触式感应位置传感器 主要技术数据 海拉胡克双合有限公司 – CIPOS?-传感器 目录 基于CIPOS?技术的转向传感器 转向速度传感器 基于CIPOS?技术的转向传感器 扭矩角度传感器 – 第1代 – 基于 CIPOS? 技术的转向传感器 扭矩角度传感器– 第 2代– 海拉 CIPOS? 第2代 扭矩角度传感器 装配示意图 – 原理概念 – 基于 CIPOS? 技术的转向传感器 扭矩和增量角 设计: 根据客户的安装尺寸进行调整 尺寸: 外部尺寸: ?60mm / R40mm 外壳厚度: 15 mm 包含转子的厚度: 33 mm 电气接口: 2路数字信号 基于 CIPOS? 技术的转向传感器 具有多圈功能的扭矩和多圈角度测量 通过齿轮组实现多圈角度测量, 尺寸: 外部尺寸: ?60mm / R40mm 壳体厚度: <25 mm 包含转子的厚度: 33 mm 电气接口 (增加一路信号): 1x PWM 安全事项 CIPOS? – 非接触式感应位置传感器 概述 CIPOS?-非接触式感应位置传感器 概述 * Confidential.The Contents may only be passed on, used or made known with our express permission. All rights reserved. 2010-07-18 非接触式感应位置传感器CIPOS? 技术 基于 CIPOS? 技术的转向传感器 转子 定子 电子元器件 激励线圈 接收线圈 感应 通过电磁场的变化实现线性和转动位置的非接触式测量 i 线性传感器 (8mm – 70mm) 扇形传感器 (高达 110°) 角度传感器 (10°到 360°; 多圈) 标准材料 标准工艺 标准元器件 同一原理 多种应用形式 Rotor 定子 激励线圈 3组接收线圈 技术数据 典型值 5 mA 输出电流: 模拟信号, PWM (标准) SENT 输出信号: 12 bit (全量程) 分辨率: 0.1 % (全量程) 重复度: < ± 1 % (全量程) 精度: < 10 mA 消耗电流: 5 V ± 0,5 V 供电电压: 非接触式感应位置传感器CIPOS? 技术 基于 CIPOS? 技术的转向传感器 高精度的非接触式传感器用于电子液压助力转向系统. 6 x 60 度的角度测量范围. 精度高, 寿命长,受温度的影响小 2001年量产 自量产至今已生产1000万套 客户: 福特 大众 菲亚特 2007年量产 差分角测量原则 简单的机械结构 基于成熟的 CIPOS 技术 PCB 扭棒 转子 1 (安装在输入轴) 转子 2 (安装在输出轴) 转子1带套衬 (安装在输入轴) 定位环 外壳 下壳体 输出轴 转子2 (安装在输出轴) 输入轴 PCB ISO-视图 ISO-视图 按照EPAS 要求 SIL 3(ASIL D)安全等级设计 开发流程符合IEC 和ISO/DIS 要求 高温稳定性 高精度与分辨率 抗干扰能力强 振动和机械应力 化学试剂 磁场 EMC 组装灵活和安装简单 价格低: 标准元器件,标准工艺 完整的传感器方案 规格齐全,为各种应用配备多种角度测量范围 海拉在汽车行业非接触式位置测量领域处于领先地位! 为什么选择 CIPOS 客户要求: 非接触式传感器原理 数字信号接口 可按客户要求定制 可选的连接头接口 具有可选多圈角度功能 高分辨率和高精度 安全性高 有竞争力的价格 为什么选择第2代CIPOS? TAS? 谢谢! * Hella KGaA Hueck & Co. * Confidential.The Contents may only be passed on, used or made known with our express permission. All rights reserved.

海拉传感器:海拉感应式位置传感器技术及其应用

海拉感应式位置传感器技术及其应用
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在传动系统和底盘系统中实现电控可进一步提高驾驶性能、安全性
能、燃油经济性能以及排放水平。而在汽车可靠性不断提高的同时,作为电
控装置的基本组成元件——位置传感器的开发也必须取得突破性的进展,

将传感器设计成为能有效免除灰尘影响的非接触类型。
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实际应用表明,非接触式传感器替代电压计式传感器代表着技术进
步的发展方向。因此,外界不断召唤新的非接触式传感器的出现。当然,最
好的结果是在应用非接触式传感器的同时还要能够保留电压计式传感器的
优点。
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海拉拥有专利技术的感应式位置传感器是一种能够满足上述条件的新
型位置传感器,它在一个简单、紧凑的空间条件下能够实现对线位移和角位
移的非接触式测量,另外,它对制造精度和周围的环境要求较低,在汽车制
造领域内获得了广泛的应用,如节气门传感器、加速踏板传感器和转向传感
器等。
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一、结构与原理
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海拉传感器:海拉EPS传感器.ppt  第1张

海拉传感器:海拉感应式位置传感器技术及其应用_1

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1、海拉感应式位置传感器技术及其应用 在传动系统和底盘系统中实现电控可进一步提高驾驶性能、安全性能、燃油经济性能以及排放水平。而在汽车可靠性不断提高的同时,作为电控装置的基本组成元件位置传感器的开发也必须取得突破性的进展,即将传感器设计成为能有效免除灰尘影响的非接触类型。 实际应用表明,非接触式传感器替代电压计式传感器代表着技术进步的发展方向。因此,外界不断召唤新的非接触式传感器的出现。当然,最好的结果是在应用非接触式传感器的同时还要能够保留电压计式传感器的优点。海拉拥有专利技术的感应式位置传感器是一种能够满足上述条件的新型位置传感器,它在一个简单、紧凑的空间条件下能够实现对线位移和角位移的非接触

2、式测量,另外,它对制造精度和周围的环境要求较低,在汽车制造领域内获得了广泛的应用,如节气门传感器、加速踏板传感器和转向传感器等。一、结构与原理1结构图1 海拉传感器结构和信号原理 感应式位置传感器同其他角传感器一样,也是由定子和转子组成的。在PCB上的定子由激励线圈、3个感应接受线圈和其他信号处理电子元件组成,转子是一块简单的冲压金属片。图1所示的是一个海拉的测量范围为60的传感器结构和信号原理简图,从中可以看出ASIC芯片内的振荡单元及PCB上的激励线圈和3个感应接受线圈,3个感应线圈的角度差值为量程的1/3(即20)。 2工作原理图2感应耦合原理 感应耦合的原理如图2所示,激励线圈中电流产

3、生的电磁场在转子中产生感应电流。第一次感应耦合与角位置无关,其作用仅是通过感应耦合将能量传递给转子。传感器的相关信息是通过转子与接受线圈之间的第二次感应耦合来实现的,这次感应与转子相对于定子的相对位置有关。在第二次感应中,定子上的电压幅值随相对位置而变化,信号处理单元接受线圈的电压信号,进行整流、放大并成对地将其按比例输出。这种将输出电压与角度按比例测量的原理在很大程度上不会受到机械公差(如空气间隙的变化、轴线偏心和倾斜)的影响。同时,电信号和电磁干扰在很大程度上也得到了抑制。 120和60的角度传感器相比较,仅需根据测量范围相应地改变PCB上的感应线圈和转子形状,其他零件都是不变的。这种标准

4、化设计是海拉感应传感技术的优点之一,使得应用变得简单。图3 线性位置传感器结构 感应传感原理的应用不仅仅局限于旋转机构,同样也可以将传感器设计成线性结构(如图3所示)。电子油门踏板模块就是线性感应传感原理应用的一个典型实例,由一块金属片组成的滑片(转子)贴在靠近回位弹簧的滑动元件上,能够实现100mm内的位移测量。 与静电磁场原理不同的是,感应式位置传感器里面没有与温度相关的磁性材料,如铁心、铁氧体或磁铁芯。因此,这种没有受温度影响元件的传感器无须设计专门的温度补偿回路,所有因尺寸变化和电信号处理过程中产生的温度漂移都可通过比例测量技术加以消除。现在,该特性已在多种应用中得到了证实。 二、技术

5、特点 1定制芯片和定制芯片的研制图4 海拉位置传感器的基本原理图 定制芯片技术是海拉的感应式位置传感器的一个重要组成部分。使用一个定制芯片,可以相应地减少传感器的电子元件。图4所示的是海拉传感器的原理框图,其输出信号有两种:模拟信号和脉宽调制信号。同时,该传感器还可以设计有总线通信接口。但由于只有基于大批量生产才能获得可以接受的价格,相比于直接提供模拟信号和脉宽调制信号的传感器而言,这种可用于总线通信的传感器还没有得到大规模应用。 除了这个挑战外,在汽车中的应用还要求传感器能在-40+50的温度范围和振动高达30g的情况下工作,具有可靠性好、寿命长、耐湿度性能好等特性,并能在各种不同形式的电磁

6、场下工作。 2ASIC芯片家族及其开发策略 通过修改ASIC芯片,可在非接触式位置传感器的应用中不断取得进展。模块化的方法简化了传感器ASIC芯片的技术设计,使其可应用于各种场合。 有两种策略可以实现低成本的开发目标。第一种是以一个ASIC芯片实现所有功能,其优势在于该芯片可以实现大批量生产,但芯片尺寸偏大。另一种策略是定制ASIC芯片来实现特定的应用,其优势在于芯片尺寸小但批量不大。因此,必须利用模块化设计将传感器和芯片系列化,使得一种ASIC芯片要么满足特定的市场要么具有一定的应用功能。 为了降低复杂度并快速推向市场,第一种芯片往往只具有最基本的功能,芯片的输出通过一个微控制器通信完成。在

7、此基础上,海拉研制出了更为复杂的芯片来完全替代电压计式传感器。这种微电子芯片可以逐个产品进行标定,具有可灵活设置的界面和自检等特性,能够替代电压计的感应传感器芯片包含所有上述特性。这种芯片在大灯调节系统中的轴位置传感器、空气悬架系统及从2000年开始大量生产的加速油门踏板中得到了广泛的应用。同时,该系列芯片还有两个应用特例,即:海拉设计的一种更为简洁的产品,能够实现踏板传感器的要求;海拉提供脉宽调制信号输出的旋转传感器。 3安全性能要求及其解决方案 简单的传感器仅能应用于与安全无关的场合。如果传感器能够进行自我诊断,则该传感器必须占用电源电压。接受线圈的开路输入可以作为失效被检测到,另外一些数

8、字信号处理的内部参数可以通过自检程序来控制和检查。在失效情形,ASIC芯片可以关闭输出,而系统控制单元可以通过得到的非正常的电平发出相应的指令。 出于安全的考虑,电控系统需要冗余的电信号。上述的感应式传感技术可以轻易地满足此类要求。在同一块PCB上,可以设计2个独立电源、2个激励线圈、2套接受线圈、2个ASIC芯片的独立传感器,这给容错设计提供了非常好的基础。 三、感应式位置传感器的优点 非接触位置传感器能够适用于恶劣的工作环境并满足各种负载的要求,因此,在发动机舱的机电系统中经常会用到它们。这种环境的极限高温达到150,有时甚至更高,振动高达30g,同时还有灰尘、水和其他物质(如润滑油、制动

9、液等)的污染。 非接触式传感器不仅可以满足苛刻的使用环境要求,而且还保留了电压计式传感器的一个主要优点比例测量技术。利用比例测量技术,传感器在一个较大范围内可以免除工作温度、振动和机械、电器公差的影响。 感应式位置传感器具有如下优点: 比例测量原理受公差和干扰的影响小,传感器无需设定温度补偿; 传感器由印刷电路板和电子芯片组成,不需额外的磁性材料; 传感器不受磁场和电信号的干扰; 能够实现所有汽车电磁兼容性的要求; 所有的测量角度都可达到360,甚至更大,应用灵活; 能够实现角位移和线性位移的测量; 利用ASIC芯片技术便于在终检线上对机械公差和电气公差进行标定。 以上优势使得海拉的感应式位置

10、传感器在整个寿命周期和温度范围内能够将精度保持在1%以内,使用了标准化技术,不需要特殊的制造规范和很小的装配公差要求,很容易实现传感器的大批量生产。由于该传感器由PCB或陶瓷混合材料组成,很容易将其集成到控制器或其他电路中。在机电装置中,这种技术可以将传感器同其他电子元件集成到同一个PCB中。海拉传感器的布置简单就是其传感器的一个最大优势,将其集成至控制单元不需要额外的壳体和线束,线束的简化及连接件的减少同时还有利于可靠性的提高。 四、应用实例 汽车工业中位置传感器的另一个重大进展是将传感器集成在系统当中,而海拉拥有优化结构和强化封装的感应式传感器为集成方案提供了极大的方便。 1电控动力系统

11、电控动力系统由电子油门踏板单元、发动机管理系统和电马达驱动的节气门(汽油机)组成。图5 节气门传感器 图5所示的节气门传感器是一个120的角度传感器,转子直接安装集成在齿轮的轴端上,定子直接安装在壳体上。这种设计便于装配,同时传感器的设计能够消除机械公差的影响。踏板模块包含的传感器将驾驶者的加速意图传递至发动机控制单元,同时将踏板力反馈给驾驶者。发动机管理系统决定喷油量、控制点火时间并将气门控制在合适的位置,通过同时调整空气/燃油混合比来提高发动机性能和排放水平。该模块另有一个传感器用于测量气门的位置。 在这些应用中,海拉新研制的非接触式传感器技术取代了传统的电压计式传感器技术。 2转向角度传

12、感器 现代的动力转向系统都装有位置传感器以提高伺服机构的调节能力。电液动力转向系统使用位置传感器的转向速度信号来调节转向支撑。未来的机电动力转向系统将同时使用角度传感器和扭矩传感器。另外,转向位置传感器是电子稳定程序和智能前转向系统的基本组成部件,转向角度传感器件也是将来电控转向系统不可缺少的关键零件之一。 3车身水平传感器图6 集成了控制单元的车身水平传感器 高级底盘控制系统需要检测车身的倾斜情况。图6是一个与大灯调节系统控制单元一起工作的车身水平传感器,该位置传感器装在前后轴上,监测车辆的悬架运动情况。由于不同的机构和车身情况决定了该传感器必须具有不同的角度范围,要求该传感器输出模拟信号或

13、脉宽调制信号。研制的可编程接口可使海拉的传感器无需在生产时进行调整便可直接安装在车上。车身水平传感器的另一个特别之处在于它可以和控制单元集成在一个封装中。这种集成方案可以减少零件数目、简化连接,同时增加功能。集成工作也是传感器系统研制的一个重要方向。 五、汽车领域中的应用需求 越来越多的应用要求将传感器直接集成在一个机电装置或一个控制单元中。在装置中直接处理传感器数据,可以通过算法补偿装置的动态特性和精度,集成在功能模块里的传感器可以提高装置的瞬态特性。另外,容易在终检线上对该方案进行测试,也可以在汽车的维护使用过程中进行诊断。 在恶劣环境中,如在发动机舱使用电子元件要解决温度、化学物质和机械载荷的影响,需要丰富的设计经验将电器集成在机械元件中。通常要采用成本较高的特殊装配方法,使得工程师必须对所采用的方案成本进行权衡。 集成设计概念不仅对传感器本身有影响,而且还会影响到整个系统产品的开发过程。在机电装置中将不同的部分(如电子装置或机械)集成在一起,因此,需要不同学科领域的工程师在早期的开发过程中就要开始紧密的合作。

海拉传感器:海拉EPS传感器.ppt  第2张

海拉传感器:海拉电子 | 核心传感器技术助力自动驾驶

想要真正实现自动驾驶,最关键的技术难点就在于汽车如何能对现实中复杂的交通状况了如指掌!毫米波雷达凭借在各种天气或者光线环境下,依然可以提供可靠的性能,成为了智能驾驶汽车不可或缺的重要感知元件。
早在2005年,海拉集团就将其第一代24GHz雷达传感器投入批量生产。凭借产品的可靠性能和成熟的解决方案,海拉在核心传感器技术领域树立了领导地位。为了全力推进自动驾驶的发展,有效满足不同等级的自动化驾驶在雷达探测距离和覆盖范围上的不同要求,海拉推出了77GHz雷达系列产品。
不仅具有射频收发模块,还高度集成了具有连续数字信号处理的带有自诊断的单片微波集成电路。这不仅可以实现紧凑化设计,而且可以减少模拟射频信号传输中可能出现的信息丢失和故障。雷达传感器的自我诊断系统一直监控所有功能的运行情况 - 这是实现高度自动驾驶的重要先决条件。紧凑型的设计为传感器的安装提供了新的可能,诸如安装在车身侧面内部,以便于传感器能360度无死角的识别整辆汽车周围的环境,在自动泊车中尤其重要。
凭借着海拉专业的天线设计和MIMO技术,77Ghz雷达拥有更广的FOV,更准确的探测精度,更远的测量距离,更高纬度的探测能力(高度测量)。新的产品采用了机器学习算法,实现了目标物体精准分类(货车,汽车,两轮车,行人)。新雷达实现多种工作模式在同一个周期内自如切换。在近距模式下可识别静态障碍物,尤其对路牙,路桩等小障碍物的识别;在远距模式下,雷达可探测距离达到190m。在通讯上,雷达支持高速CANFD和以太网,实现客户菜单式数据融合定制需求。
海拉在核心传感技术领域的强大技术储备,能够最大限度地提高驾驶安全性。海拉以创新为最重要的发展动力,以技术研发为主要驱动因素,继续深耕雷达技术领域,助力自动驾驶阔步发展。
大家一起来领略
海拉核心传感技术的魅力吧
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