霍爾傳感器:目前汽車上應(yīng)用的磁傳感器大多基于霍爾效應(yīng)的原理,簡稱為霍爾傳感器。主要用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)量,如位臵、角度、速度、電流等,分為霍爾開關(guān)、位臵霍爾(線性 / 角度 /3D)、轉(zhuǎn)速霍爾、電流霍爾及導(dǎo)航系統(tǒng)磁力計(jì)等類型。
霍爾傳感器的測(cè)量原理——霍爾效應(yīng)是指當(dāng)電流通過磁場(chǎng)中的霍爾元件時(shí),磁場(chǎng)會(huì)對(duì)霍爾元件中的電子產(chǎn)生垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向的作用力,使得在垂直導(dǎo)體與磁感線方向正負(fù)電荷聚集,形成霍爾電壓。
霍爾傳感器的測(cè)量原理是運(yùn)動(dòng)切割磁感線引起磁場(chǎng)以及感應(yīng)電流的變化,最終導(dǎo)致霍爾電壓的變化,依據(jù)該變化來探測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化。
圖:霍爾效應(yīng)原理圖
xMR 磁阻:AMR、 GMR、 TMR 均基于磁阻原理,作為下一代磁傳感器技術(shù),憑借性能優(yōu)勢(shì),滲透率正日益提升。目前 AMR/GMR 技術(shù)已經(jīng)在輪速、方向盤轉(zhuǎn)角 / 扭矩、電子節(jié)氣門位臵、曲軸和凸輪軸轉(zhuǎn)速等傳感器領(lǐng)域得到規(guī)?;瘧?yīng)用。
TMR 傳感器的性能提升十分顯著,利用磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應(yīng),與霍爾元件、 AMR、 GMR 相比, 優(yōu)勢(shì)突出:
第一, 溫度性能好,前端模塊電鍍了納米厚度的氧化層, 而不是半導(dǎo)體;
第二, 電流功耗小,從霍爾的 5-20mA 減少到 μA 級(jí)別;
第三, 敏感性很強(qiáng),規(guī)模上量后成本更低, 霍爾元件需要用釹鐵硼等強(qiáng)力磁鐵。
TMR 傳感器將憑借突出的產(chǎn)品性能, 在高要求應(yīng)用場(chǎng)景替代霍爾傳感器:
1、 角度、轉(zhuǎn)速、位臵類傳感器:包括 BLDC 轉(zhuǎn)子位臵、方向盤轉(zhuǎn)角、輪速、節(jié)氣門位臵、曲軸 / 凸輪軸角度等功能安全等級(jí)要求非常高的應(yīng)用場(chǎng)合。
2、 液位傳感器:TMR 取代干簧管, 干簧管容易破裂、 一致性差、 成本較高, TMR 靈敏度高、成本低、克服破碎問題。
化學(xué)傳感器
氧傳感器:汽車中一般設(shè)臵前氧和后氧兩個(gè)氧傳感器。前氧傳感器檢測(cè)混合排氣中氧的含量, 并反饋給發(fā)動(dòng)機(jī) ECU修正噴油量,控制混合氣的空燃比在理論值附近,使三元催化達(dá)到效率最高。后氧傳感器檢測(cè)催化轉(zhuǎn)化后混合氣體中的氧含量,用來判定三元催化轉(zhuǎn)化器是否失效。
圖:氧傳感器工作原理
氮氧化物傳感器:氮氧化物傳感器主要應(yīng)用在柴油車后處理 SCR 系統(tǒng)(Selective Catalytic Reduction System),用于檢測(cè)尾氣催化還原之后NOx 的含量是否滿足排放要求。
溫度傳感器
汽車上普遍用熱敏電阻來測(cè)量溫度,可分為 PTC 和 NTC 兩類。
NTC: 電阻隨溫度升高而降低,主要用來測(cè)量氣體、液體、環(huán)境溫度,包括冷卻液、進(jìn)氣管、空調(diào)蒸發(fā)器出口、車內(nèi)外等溫度檢測(cè)。
PTC: 超過一定溫度時(shí),電阻明顯增大, 主要用于過流保護(hù)、溫度限制、加熱等場(chǎng)景,如電機(jī)保護(hù)傳感器。
面對(duì)高溫場(chǎng)合,如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管、三元催化器溫度高達(dá) 800℃以上, 傳統(tǒng)的熱敏電阻無法滿足要求,通常采用鉑電阻溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量。