簡介

監(jiān)測電機位置對于在現(xiàn)代汽車中實現(xiàn)標準和豪華功能而言至關重要。本文檔探討了汽車中使用的不同電機模塊中的各種位置檢測方法和應用，這些方法和應用增強了功能和用戶體驗。

圖 1 展示了車身電機中需要位置傳感器的許多功能。

精確的位置監(jiān)測

在現(xiàn)代車輛中，精確的位置監(jiān)測對于編程的方向盤位置、側后視鏡中的路緣查看以及高級座椅調節(jié)等功能而言至關重要。這涉及到使用霍爾效應傳感器等傳感器為電機控制提供準確的反饋。這些電機模塊的常見機械配置包括電機軸上用于驅動蝸輪的蝸桿。該蝸輪進而可用于移動圓弧齒輪、另一個蝸桿（用于實現(xiàn)橫向移動）或桿（用于實現(xiàn)重復周期性移動）。有關該機械配置的直觀表示，請參閱圖 2。

環(huán)形磁體和徑向磁體可以放置在任何齒輪軸上進行電機編碼，如圖 3 和圖 4 所示。圖 3 展示了蝸桿軸上的環(huán)形磁體與 TMAG5111-Q1 等 2D 鎖存器器件一起用于計算磁極轉換次數(shù)。或者，可以使用兩個分立式 DRV5013-Q1 1D 鎖存器。任何一種方法都需要校準初始位置并將計數(shù)值存儲在非易失性存儲器中。圖 4 展示了采用 TMAG5170-Q1 的徑向磁體。徑向磁體選項可以在單次旋轉中提供高分辨率，無需存儲器即可記住單次旋轉中磁體的當前位置。

對于橫向移動，可以使用 DRV5055-Q1（模擬輸出）、DRV5057-Q1（PWM 輸出）、TMAG5170-Q1（SPI 輸出）或 TMAG5173-Q1（I2C 輸出）等線性器件來監(jiān)測磁體，如圖 5 所示。

當磁體橫向移動時（如圖 5 所示），磁體的移動也可以通過機械方式轉換為偏轉角或俯仰角，例如側后視鏡中發(fā)生的情況。這樣，對于任何機械系統(tǒng)而言，可能存在旋轉或橫向運動，因此可以使用多種潛在的方法來監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)。

移動終點位置監(jiān)測

某些功能（如滑動門和折疊后視鏡）只需要監(jiān)測特定位置（例如完全打開或關閉）。除了查找默認靜止位置之外，擋風玻璃雨刮器等模塊通常不需要精確的位置監(jiān)測。移動終點位置傳感器為這些應用提供簡單而有效的反饋，提示電機何時可以分離。

車門模塊

對于前后車門，移動終點位置監(jiān)測對于驗證車門是否完全關閉或打開而言至關重要。該反饋對于接合鎖定裝置而言至關重要。如果有遙控鑰匙，則 FDC1004-Q1 等電容式傳感器可用于在把手附近檢測到人手時觸發(fā)鎖分離。此外，1D 線性鎖存器（如 DRV5015-Q1 和 DRV5013-Q1）還可用于通過使用磁體并監(jiān)測磁場來幫助檢測車門何時完全關閉或仍然打開。

滑動門受益于精確的位置監(jiān)測和移動終點位置傳感器。監(jiān)測車門的位置有助于保持平穩(wěn)運行，同時檢測完全打開或關閉狀態(tài)以相應地接合電機。

天窗電機模塊

負責天窗打開和關閉等操作的天窗電機模塊依靠精確的位置監(jiān)測來提供準確的移動和用戶控制。DRV5015-Q1 和 DRV5013-Q1 等器件可用于檢測轉輪的每一次旋轉，方法是檢測安裝在旋轉軸上的磁體，然后對磁體進行計數(shù)，以幫助確定電機的位置。

座椅模塊

標準座椅調節(jié)（包括前移、后移、升高、降低和傾斜）使用線性執(zhí)行器和位置傳感器提供可編程到存儲器中的定制座椅位置。座椅的腰部支撐和按摩功能等高級功能需要精確的位置監(jiān)測。TMAG5111-Q1 等鎖存器可以跟蹤調節(jié)，為用戶提供定制的舒適度設置。保持正確的座椅位置（尤其是對于進入輔助）需要使用 TMAG5123-Q1 等移動終點位置開關。這些傳感器有助于調節(jié)座椅和方向盤，使駕駛員方便進出。

方向盤模塊

電動助力轉向 (EPS) 系統(tǒng)由三個重要元件組成：電子控制單元 (ECU)、電動助力電機和轉向位置傳感器。轉向位置傳感器負責檢測方向盤的位置。轉向位置傳感器通常使用 1D 鎖存?zhèn)鞲衅鳎?DRV5013-Q1 和 DRV5015-Q1。該技術融合了精確的位置監(jiān)測、移動終點位置和發(fā)起移動功能，可修改方向盤的高度和距離。TMAG5170-Q1 和 TMAG5173-Q1 等器件還可用于轉向位置傳感器，以測量方向盤上其他 HMI 系統(tǒng)的位置。

后備箱模塊

后備箱模塊負責打開和關閉后備箱，可通過移動終點位置監(jiān)測來幫助確定后備箱是完全打開還是關閉。如果有遙控鑰匙，則 FDC1004-Q1 等電容式傳感器可用于在后備箱附近檢測到人手或用腳踢后保險杠時觸發(fā)鎖分離。或者，也可以使用 PGA460-Q1 等超聲波器件來檢測保險杠附近是否有腳。該反饋對于正確使用電機和為用戶提供便利而言至關重要。

車窗模塊

每個車門都配備了一個車窗模塊開關，主模塊位于駕駛員車門上。這些開關利用磁傳感器技術根據(jù)功能確定開關的工作狀態(tài)。TMAG5131-Q1 和 DRV5021-Q1 等器件集成可用于這些應用。每個開關都連接到相應的車窗電機模塊。此外，1D 鎖存器（如 DRV5015-Q1 和 DRV5013-Q1）可用于旋轉編碼器。這些器件可用于在手動激活開關時接收信號，從而使車窗沿適當方向移動。為了增強車窗模塊的功能并控制車窗電機的停止點，按照上一節(jié)所述實現(xiàn)了移動終點位置機構。

雨刮器模塊

雨刮器模塊包含各種傳感器，從超聲波傳感器到磁傳感器，不一而足。雨水感應雨刮器的操作非常簡單，因為這些雨刮器利用發(fā)光二極管來檢測降雨。檢測到雨水后，系統(tǒng)會向電機發(fā)送信號，從而激活雨刮器。德州儀器 (TI) 的先進技術，尤其是 DRV5013-Q1 和 DRV5015-Q1 通過一維鎖存器提供高帶寬和高靈敏度，這對于旋轉編碼和電機換向而言至關重要。此外，如前所述，移動終點位置機構可確定何時停止雨刮器電機，從而增強了雨刮器模塊的功能。