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[FAQ] 自动变速装置换挡器设计建议使用哪种霍尔效应传感器?

使用 3D 霍尔效应传感器降低系统成本并简化汽车换挡器的机械设计

 

在自动变速装置换挡器中,标准挡位为驻车挡、行驶挡、空挡和倒车挡。多个前进挡仅替换为一个或两个挡位 - 行驶挡和一个其他挡位的低挡设置。如今,许多车辆还在自动变速装置中包含一个具有加减设置的手动模式,以便驾驶员进行更多控制。

 

标准杆换挡器

大多数车辆使用标准换挡杆进行换挡,其中换挡杆以直线或之字形移动,以选择不同的挡位(驻车挡、倒车挡、空挡、行驶挡、低挡和手动设置),如 1 所示。

1:标准杆换挡器

  

霍尔效应检测是换挡器位置检测技术的理想之选。

在基于标准杆的系统中,换挡器主要使用简单的霍尔效应开关来设置变速器中的相应挡位,如 2 所示。磁体连接到杆上,当磁体从一个位置滑动到另一个位置时,关联的霍尔效应开关的输出将改变状态以切换变速器内部的排挡。根据挡位的数量,需要使用 5-6 个霍尔效应开关来实现该系统。

2:具有多个霍尔效应开关的标准杆换挡器

 

三维 (3D) 磁传感器

现在,在 3D 磁传感器可用的情况下,设计人员可以通过使用 3D 位置检测代替线性霍尔效应开关阵列来节省空间和成本并简化设计,如下面的 3 所示。借助 3D 霍尔效应传感器,我们利用磁体的角位置(以 3D 霍尔效应传感器为基准)来确定不同的挡位。此外,借助 3D 传感器,与更昂贵的钕磁铁相比,更便宜的铁氧体磁体可用于降低成本。

3:具有 3D 霍尔效应传感器的标准杆换挡器

 

刻度盘式换挡器

现在,一些较新的汽车配备用于换档的刻度盘或圆形旋钮,取代了图 4 中所示的标准杆,从而实现更时尚的外观并节省中央控制台中的空间。

4:刻度盘或旋钮式换挡器

使用多个霍尔效应开关( 5),或者像标准杆换挡器那样仅使用一个 3D 霍尔效应传感器( 6),也可以实现刻度盘或旋钮设计。3D 磁传感器方法再次提高了机械灵活性和设计简易性。汽车电子系统对安全的需求日益增加,从而推动对冗余架构的需求,这与面向空间限制的 3D 霍尔效应传感器相契合 – 两个 3D 传感器与 PCB 上 10-12 个霍尔效应开关对比鲜明。

5:具有霍尔效应开关的刻度盘换挡器                                      6:具有 3D 霍尔效应传感器的刻度盘换挡器

 

开始使用 TI 的霍尔效应磁传感器

无论您设计何种类型的换挡器,TI 都可以提供适合您设计的霍尔效应传感器 – DRV5021-Q1(5V 霍尔效应开关)或 DRV5023-Q1(高压(高达 38V)霍尔效应开关)。在 3D 霍尔效应传感器中,TMAG5170-Q1 是具有集成 CORDIC 角计算器和安全诊断功能的理想产品,可通过单个 IC 帮助符合 ISO26262 ASIL-B 标准,或在冗余架构中通过两个 IC 帮助实现更高的 ASIL 等级。 

其他资源

  • 有关 TI 霍尔效应传感器的更多信息,请查看我们的磁传感器页面
  • 有关使用多轴线性霍尔效应传感器进行角度测量的应用手册
  • 磁传感器相关的 TI 高精度实验室 (TIPL) 视频培训系列