自動(dòng)駕駛汽車轉(zhuǎn)向的技術(shù)挑戰(zhàn)

 

為了讓自動(dòng)駕駛汽車融入生活，并進(jìn)一步推進(jìn)其發(fā)展，世界各地的汽車制造商都在積極地進(jìn)行開(kāi)發(fā)、合作和融資。許多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始著手實(shí)際試驗(yàn)并提供機(jī)器人出租車服務(wù)。然而，自動(dòng)駕駛汽車仍然面臨各種技術(shù)挑戰(zhàn)。汽車有三大基本功能：行駛、轉(zhuǎn)向、停車，其中通過(guò)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的汽車轉(zhuǎn)向需要較高的技術(shù)含量。

 

一般來(lái)說(shuō)，汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是根據(jù)方向盤*1的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)改變輪胎方向的機(jī)械裝置。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以協(xié)助駕駛員，讓輪胎輕巧地轉(zhuǎn)動(dòng)，這也是讓汽車進(jìn)行轉(zhuǎn)向的重要功能。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)過(guò)去主要是液壓系統(tǒng)，但近年來(lái)被電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS*2)系統(tǒng)所取代，其主要的原因是后者的燃油效率更高。

 

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的全球需求預(yù)測(cè)
 

 

全球范圍內(nèi)越來(lái)越多的汽車采用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)。

 

EPS系統(tǒng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，因此很容易對(duì)其進(jìn)行電子控制，并且可以在無(wú)需駕駛員干預(yù)的情況下對(duì)車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)向，非常適合未來(lái)的自動(dòng)駕駛。檢測(cè)轉(zhuǎn)向角的傳感器對(duì)實(shí)現(xiàn)這一操作至關(guān)重要。檢測(cè)到的角度數(shù)據(jù)可應(yīng)用于自動(dòng)轉(zhuǎn)向和電子穩(wěn)定控制(ESC)系統(tǒng)等停車輔助系統(tǒng)，從而助力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

 

高性能3D霍爾傳感器解決方案，在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)四種測(cè)量模式

 

出于安全、舒適和能效考慮，通常使用磁傳感器對(duì)汽車進(jìn)行位置檢測(cè)（包括轉(zhuǎn)向角檢測(cè)），磁傳感器通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)的強(qiáng)度或變化來(lái)確定目標(biāo)的位置或旋轉(zhuǎn)。TDK提供HAL 39xy 3D霍爾傳感器，該傳感器符合ISO 26262自動(dòng)駕駛車輛安全標(biāo)準(zhǔn)，具有出色的功能和靈活性。

 

3D霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量x軸、y軸和z軸的磁場(chǎng)，從而檢測(cè)線性運(yùn)動(dòng)以及磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)。HAL 39xy是唯一一款能在單個(gè)芯片上提供以下四種測(cè)量模式的磁傳感器：1.線性位置，2.旋轉(zhuǎn)角度可達(dá)360°，3.旋轉(zhuǎn)角度可達(dá)180°和4.3D測(cè)量。它不僅具有低功耗的特點(diǎn)，而且支持各種最新的數(shù)字接口*3，包括SENT/PSI5和Short PWM Code (SPC)，并且已被采用在自動(dòng)駕駛汽車的轉(zhuǎn)向角檢測(cè)系統(tǒng)中。

 

單個(gè)芯片上的四種測(cè)量模式

 

 

傳感器的另一個(gè)主要特點(diǎn)是其補(bǔ)償雜散磁場(chǎng)*4的內(nèi)置功能。隨著汽車的計(jì)算機(jī)化和電氣化程度越來(lái)越高，來(lái)自各種磁場(chǎng)的干擾已經(jīng)成為一個(gè)日益突出的問(wèn)題，但HAL 39xy用一項(xiàng)革命性的技術(shù)解決了這一難題：為傳感器配備補(bǔ)償功能。

此外，小巧輕便的HAL 39xy有望應(yīng)用于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向角檢測(cè)等解決方案中。目前，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用開(kāi)發(fā)，有望應(yīng)用于高級(jí)自動(dòng)駕駛。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依靠電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，省去了駕駛員控制方向盤和輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)之間的機(jī)械連接。此外，HAL 39xy還可以用于多種線控系統(tǒng)，從線控制動(dòng)到線控?fù)Q擋。

 

HAL 39xy的汽車應(yīng)用示例

 

 

除了轉(zhuǎn)向角檢測(cè)外，HAL 39xy還可應(yīng)用于車輛各處的位置檢測(cè)，如踏板、閥門和變速桿的位置檢測(cè)。

 

HAL 39xy是由TDK集團(tuán)旗下公司TDK-Micronas開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。TDK-Micronas總部位于德國(guó)西南部的弗萊堡。30多年來(lái)，TDK-Micronas一直是霍爾傳感器開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造方面的佼佼者，已為汽車和工業(yè)應(yīng)用提供了50多億個(gè)傳感器。

 

產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理Jens Schubert介紹了公司是如何成功開(kāi)發(fā)HAL 39xy：“TDK-Micronas的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)，該技術(shù)目前是大規(guī)模集成(LSI)制造工藝的主流技術(shù)。這得益于我們30多年來(lái)積累的信號(hào)處理專業(yè)知識(shí)，以及獨(dú)特生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)。”

 

 

3D霍爾傳感器HAL 39xy

 

3D霍爾傳感器HAL 39xy是一款低功耗位置傳感器，具有2D/3D檢測(cè)功能，適合各種應(yīng)用場(chǎng)景，包括踏板、閥門和變速桿的位置檢測(cè)。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)產(chǎn)品中心。

 

術(shù)語(yǔ)

 

*1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：改變前輪/輪胎角度從而實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)。有些汽車采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)所有車輪。

*2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)：使用電力（電動(dòng)機(jī)）輔助轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)。

*3 數(shù)字界面：車載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)。

*4 雜散磁場(chǎng)：影響各種設(shè)備正常運(yùn)行的外部磁干擾。

 

 

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