基于 Infineon 霍尔技术的TLE4997在电子节气门位置传感器ETC 优

2023-01-03  

开发背景

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随着时代的发展,人们对汽车的动力性、经济性、环保性、舒适性、安全性和方便性,提出了更高的要求,为此,多样化的智能发动机管理系统日渐普及。智能控制系统,在新款的乘用车上广泛使用,替代了"拉索式"的控制方式,简化了各控制系统的整体结构,综合控制功能得到提高,取消了各式怠速阀。作为汽车电子控制系统的信号源,传感器的性能直接决定了系统的性能,其中节气门是电子控制系统中非常重要的传感器之一,它是怠速控制、燃油喷射系统、点火提前角控制等主要信号源。
控制系统是闭环控制系统,它对油门加速踏板位置信号、节气门位置信号进行采样处理,根据两者的误差值以确定节气门阀的基本开度;系统在计算出基本开度后,通过CAN总线与整车ECU通信,获得整车工况信息,综合计算出对发动机的输出功率和输出转矩的需求,对基本开度进行修正,通过输出PWM控制驱动电机用以控制节气门的实际开度.

本方案以智能为研究对象,采用的是英飞凌E2方案进行相应的硬件和软件设计,实现功能,及典型应用.

一.  电子节气门基本原理
       电子节气门控制系统是闭环控制系统,它对油门加速踏板位置信号、节气门位置信号进行采样处理,根据两者的误差值以确定节气门阀的基本开度;系统在计算出基本开度后,通过CAN总线与整车ECU通信,获得整车工况信息,综合计算出对发动机的输出功率和输出转矩的需求,对基本开度进行修正,通过输出PWM控制驱动电机用以控制节气门的实际开度.

电子节气门

                                                                                    图1

二.  硬件设计

      1..电源电路设计 
      电源部分主要为电控单元、传感器和直流电动机提供电源。其中由于传感器电 路精度比较高,节气门和踏板输入的模拟信号供电电压必须非常稳定,否则对踏板位置传感器和节气门位置传感器信号会有很大的扰动,本设计中给传感器单独供电,电控单元5V供电电源与传感器SV供电电源分开。本设计共需两个5V和一个12V直流电源。其中5V电源由两个电压转换器件LM317从12V直流电源直接转化得到。直流电机所需12V直流电源直接从12V蓄电池得到。图2所示为系统采用电源稳压电路图,主要由电源稳压芯片LM317组成。


                                                                                        图2
      2.角位移信号调理电路
               该电路是电控系统的重要组成部分,主要完成信号的跟随和滤波。信号调理可以防止各种干扰信号进入系统,
        是整个系统抗干扰的重点部分。其原理图如图3所示。图3 节气门位置信号调理电路

                                                                                        图3
       3.工作指示电路
        该电路是LED明亮程度,指示节气门的开度或者反应的油门的大小,车子当前工作状态.

                                                                                      图4
 三.   软件设计
         1.开发工具
          编程器:PGSISI-2
          开发板
          DC24V电源
          USB通讯线

                                                                                           图5
2.1.设置参数

                                                                                          图6.1

2.2.设置参数
                                                                                
                                                                                         图6.2


3.1 两点校准

                                                                                          图7.1

3.2 两点校准

                                                                                         图7.2


4.程序烧录

4.1参数检查


                                                                                         图8.1

4.2烧录设定程序


                                                                                       图8.2


四.方案可以实现:

1.精确控制节气门开度。
2.改善发动机的节油和排放性能。
3.发动机全范围的最佳扭矩的输出。
4.冗余设计,具有更高的车辆行驶可靠性。
5.不同的车况,可选不同的工作模式。
6.可获得海拔高度补偿。

五.典型应用1  

线性和角度位置检测
1.,节气门位置
2.座椅位置,阀门转角
3.悬架控制
4.转向系统   
5.大灯的角度

六.典型应用2  

 大电流检测
1. 电池管理
2.电机控制
3.电子保险丝

►场景应用图

►产品实体图

►展示板照片

►方案方块图

►电子节气门内部结构图

►核心技术优势

线性霍尔IC 是专为满足高精度旋转和位置检测的需求而设计的,以及电流测量应用。该传感器测量磁场的垂直分量,并输出与磁场成正比的信号,并可选择不同的接口,即PWM、SENT或SPC。 采用BiCMOS技术,具有高电压能力,并提供反极性保护。数字信号处理采用16位DSP结构和完全可预测,数字温度补偿保证,与模拟系统相比,长期稳定,无漂移。最小的整体分辨率是12位。然而,一些内部阶段的分辨率高达20位 具体优势

■允许稳定的重现操作和精确的确定性参数设置

■靠近电源和/或地电平的输出电压范围更宽

■真实可靠的12位模拟输出性能

■灵活适应各种磁性配置

■无需任何设置回路,即可实现高精度的复杂磁路热补偿

■全自动操作范围

■提供精确的校准设置和恒定的采集精度超过温度、压力和寿命

■可对大量应用电路进行断线、传感器供应调节器故障和短路检测

■由于机械应力造成的漂移非常小

■适用于汽车环境,在不损失输出值的情况下,能承受电压下降

■允许以更高的带宽采集更短的信号延迟

■简单可靠的校准,高数据保存性——另外还采用了内部前向纠错功能

►方案规格

■可达20位的全数字信号处理

■宽输出范围的12位整体分辨率

■低比度误差,低积分和优秀的微分非线性

■电压输入范围4V~7V

■3个磁量程:±50/100/200 mT

■全数字和确定性二阶温度补偿

■广泛的温度范围-40℃至150℃

■低零场偏置和异常低偏置漂移

■对上拉和下拉载荷的实时诊断,过欠压电压检测

■所有引脚EMC、开路、短路、过欠压、反极性、过温等保护功能

■机械鲁棒性,超低噪音测量

■具有单位错误校正的参数EEPROM

文章来源于:电子产品世界    原文链接
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