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发布时间：2024-04-13 04:36:44 | 作者: 半岛在线登录官网
霍尔效应传感器是一种普遍的使用的传感器，可为电机控制器提供转子位置反馈。让我们不难发现该传感器在汽车电机控制管理系统中的重要性。
BLDC 电机控制管理系统是一个复杂的电路，其中多个组件协同工作以使电机以所需的方式移动。效率、耐用性和性能是工程师在设计此类系统时最关心的属性。
虽然磁铁和线圈负责电气方面，但微控制器充当驱动电机的大脑。但即使是最敏锐的大脑也需要感官输入。
在这里很重要的两个感官输入是速度和位置。让我们在电机换向的背景下理解它们。
霍尔效应传感器在汽车电机控制解决方案中的重要性可以在电动助力转向 （EPS） 系统中观察到。在EPS系统中，小型电动机辅助驾驶员转动方向盘，从而更容易在低速时操纵车辆。
为了确保对电动机的精确控制，霍尔效应传感器用于检测方向盘和电机转子的位置。这些传感器向电机控制器提供反馈，电机控制器根据驾驶员的输入和方向盘的位置调整提供给电机的电量。
如果没有霍尔效应传感器，电机控制器将无法准确确定方向盘或转子的位置，这可能会引起不稳定或不稳定。
在有刷电机中，电刷与换向器接触并切换电流以推动电机的运动。无刷直流电机没有电刷;因此，它们需要用电机控制管理系统进行电子驱动。
BLDC 电机控制器向转子磁铁提供矩形波形（电压），并产生驱动电机的磁场。
BLDC 电机中的换向是一个 6 步过程。三相H桥用于创建3个流矢量，每个矢量导致电机旋转6度（对应于下一个位置），从而使电机完全旋转60度。
为了移动电机，电机控制器通过定子的线圈发送电流。这会产生磁场，进而产生转子（永磁体）上的扭矩。结果，转子开始移动。
现在，如果转子到达移动它的磁场附近，转子将由于极性变化而趋于停止。在这种情况下，磁场将开始吸引转子并停止运动。为了尽最大可能避免这种情况，电机控制管理系统切换提供给定子的电流，并产生新的磁场，转子继续运动。因此，换向过程就是在
需要传感器向电机控制管理系统提供反馈，指示转子何时到达所需位置。如果换向比转子的速度快或慢，磁体就会与定子的磁场不同步。这会导致转子振动并停止而不是旋转。
在一次换向后，必须确定转子相对于定子的位置，以便启动下一次换向。因此，位置检测也是一个关键参数。
电机行业使用多种类型的传感器，如编码器、开关和电位计。然而，使用和部署最广泛的传感器是霍尔效应传感器。
当垂直于磁场引入电流沿一个方向流动的导体或半导体时，获得可测量电压的效果称为霍尔效应。简单来说，当在垂直于电流的方向上施加磁场时，在电导体上产生电压。霍尔效应传感器是一种固态器件，它应用此原理来确定有效运行 BLDC 电机所需的位置、速度和各种其他属性。
少量电流始终流过霍尔条。如前所述，来自该转子磁铁的交变磁场将在霍尔条上产生电压。然后将电压馈送到数字电路（如上图所示），数字电路又提供数字信号作为霍尔效应传感器输出。
通常，BLDC 电机在转子或定子上安装三个霍尔效应传感器。这些霍尔传感器彼此相距 120 度放置，提供 0 至 360 度的角度位置。
当这些霍尔传感器与转子的磁场接触时，它会产生相应的数字脉冲，即 1 和 0，如下图所示。
通过六个步骤，这些霍尔传感器能够给出电机位置（角度）。在图中，矩形波形显示了所有三个霍尔效应传感器（A、B 和 C）以相应角度产生的正脉冲和负脉冲。
相应的图表还显示了当角度达到 6 度时，如何分 360 步完成一次换向。
当转子磁铁穿过其中一个传感器时，它会产生低信号或高信号，具体取决于通过的是转子的北极还是南极。当转子穿过所有三个传感器时，这些传感器在低和高之间切换，从而每 60 度给出转子的位置。
下图显示了一个典型的 BLDC 电机控制器。从电机到控制器的三条线描述了三个霍尔效应传感器发送的信号。
霍尔效应传感器能够区分向相反方向挪动的正电荷和负电荷。霍尔效应传感器检验测试到的磁场被转换为合适的模拟或数字信号，电子系统（通常是电机控制管理系统）可以读取该信号。
下面显示的是三个霍尔效应传感器读数得出的真值表。如您所见，H桥的晶体管状态取决于传感器检验测试到的信号。向下箭头显示顺时针运动 （CW），向上箭头显示逆时针运动 （CCW）。
虽然内燃机的辅助系统在ABS和电动车窗等电动机上运行，但电动汽车的传动系统本身在电动机上运行。在这种情况下，霍尔效应传感器变得更重要，因为它们的精度直接影响电动汽车的性能。
在电动汽车中使用霍尔效应传感器能精确监测和控制电机的速度和位置，从而使车辆可提供高效可靠的性能。例如，传感器允许车辆精确控制电机的扭矩输出，这对于保持车辆的稳定性和牵引力控制至关重要。
霍尔效应传感器在再生制动中也发挥着一定的作用，这是电动汽车的一个关键特征。它允许他们在制动过程中回收能量并将其存储在电池中以备后用。这不仅提高了车辆的整体能源效率，而且还扩展了车辆的续航能力，这是任何电动汽车车型的USP。
此外，霍尔效应传感器在电动汽车的安全性方面也发挥着作用。通过监控车轮和其他组件的位置，传感器能检测系统中的任何潜在问题或故障。可以及时提醒潜水员，并采取纠正措施以防止事故或车辆损坏。
BLDC 电机控制管理系统内部发生了很多事情。有FOC算法，H桥电路，高效换向等等。在 BLDC 电机控制管理系统内的众多组件中，一个非常小且不起眼的传感器 - 霍尔效应传感器，让人感觉到它的存在。这些传感器经济高效且易于实施，使电机控制解决方案更加高效和易于部署。
