霍尔传感器在新能源汽车应用分析(附件)【字数：9981】
摘 要历经近百年的发展，新能源汽车逐步成为现代文明的标志，同时也是大家日常生活最重要的一部分。对于国家或者地区而言，新能源汽车的普及与发展程度，直接成为量化其工业化程度的指标。新能源汽车早已不仅仅局限于交通工具角色，对人类社会发展的作用越来越重要。伴随着电子控制技术的飞速发展，其在新能源汽车内应用逐渐普及化，新技术发展越来越快，新能源汽车取得辉煌成就。为了提高电动机性能，霍尔传感器对于电机的准确转速测量就显得尤为重要。它不仅影响到汽车控制的反馈和判断，更影响到汽车整体安全性的检测状态，对于新能源汽车来说，甚至其精确性的高低会对其各方面指标数值反馈有所差别，固然会影响到车辆电机甚至整车性能和严谨程度。因此，如何将霍尔传感器测速精度提高也成为了一大重心。本文在了解了当前研究背景的基础上，首先分析了新能源汽车传感器的分类，然后进一步总结阐述了霍尔传感器在新能源汽车上对于电动机转速的测量和分析方法并有所改进，本文从传统的M法测速法、T法测速法以及传统的M/T测速法算法以及原理入手，完善了基于DSP的变M/T测速法，其具有更大速度范围的测量能力、更精确的测量能力、更灵敏的快速动态响应能力和更稳定的工作可靠度，并对它们的优劣进行了比较、分析，并提出了运动控制器的设想,根据现有的专利发明状况结合FPGA的热门程度有了改进新想法，借助其优势的算法能力以及响应速度，对霍尔传感器电机测速的算法进行补偿和改善，从而达到从本质上提高精准度的能力。接着详细描述了霍尔传感器在新能源汽车上的应用和优势，在实际观测下进行了深入。经过本课题研究，基本已经能熟练掌握霍尔传感器工作原理，并对其测速算法加以应用和分析，拓宽了思维和能力。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究的内容 2
1.4课题研究的意义 2
第二章 霍尔传感器分类及应用 4
2.1霍尔传感器的类型 4
2.1.1开关型霍尔传感器 4
2.1.2 线性型霍尔传感器 4
2.2 霍尔效应原理 4
2.3 霍尔传感器在新能源汽车上的应用 5
2.3.1电动汽车BMS蓄电池管理系统应用 5< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 2.3.2电动机控制器应用 5
2.3.3直流无刷电机应用 6
第三章 霍尔传感器测速法 7
3.1 传统测速法原理及算法 7
3.1.1 M法测速原理及算法 7
3.1.2 T法测速原理及算法 7
3.1.3 M/T法测速原理及算法 8
3.2 传统M/T法测速的不足 9
3.3 基于DSP的M/T测速法改良及各测速法差异 9
3.4 算法的FPGA的测速改进设想 12
第四章 霍尔传感器实际应用特点及优势 13
4.1 霍尔传感器应用特点 13
4.2 霍尔传感器组成及应用方法 13
4.3 霍尔传感器应用于新能源汽车的优势 14
4.4 在上位机上实时观察车速 14
总结和展望 15
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
随着经济的发展与社会的进步，电子技术扮演的角色越来越重要，其已经跃居为新能源汽车未来发展的决定性因素，该技术的核心为传感器，因此新能源汽车更多的采用传感器，进而提升其经济性、动力性以及排放性能等，明显改善其地盘制动操作性能、转向性能以及安全驾驶性能。为了达到上述目标，新能源汽车就要坚决实现智能化与电子化[1]，其基础为实施获取相关信息，因此在研发过程中，必须引入各种类型的传感器。在过去，传感器体积较大、非常笨重，而且生产成本比较高，因此新能源汽车在引入该项技术时，遇到了很多的困难。最近几年，由半导体集成电路（IC）发展起来的微机电系统（micro electro mechnical system，MEMS）技术逐渐成熟[2]。霍尔传感器逐步成为当前最成熟，而且应用范围最广的微型机电设施，包含采用微型膜片的机械形变而形成电信号输出的微型压力传感器与微型加快度传感器；除此之外，也涉及到磁场传感器、气体传感器、微型温度传感器等等，该类型传感器的面积基本上控制在1mm2以下。随着微电子加工技能，尤其是纳米加工技能的不断完善，霍尔传感器将升级为纳米级传感器。其体积越来越小，不过功能却趋于丰富，能够批次生产，而且精度非常高，生产成本较低，能够广泛应用于新能源汽车。
1.2国内外研究现状
1879年时，美国著名物理学家Edwin?Herbert?Hall提出霍尔效应，基于该理论下研发出霍尔传感器，其种类不断丰富化，逐步应用到工业生产中，扮演的角色也越来越重要。基于上述背景下，最近几年霍尔传感器产业越来越壮大，表现出强大的市场活力。
这种传感器优点突出，具体分为：体积较小、质量较轻、机构稳定、安装快捷、能耗较小、寿命长、防灰尘与油污、耐腐蚀等等。这种传感器具有超强的精密度，而且线性度非常好；霍尔开关传感器不存在抖动、回跳、触点以及磨损，而且位置重复性精度非常高，能够达到μm级。当其中实施补偿机制与保护措施时，工作环境的温度范畴非常宽泛，基本上介于－55℃～150℃间[3]。
我国霍尔传感器研发逐步迈向白热化阶段，首要问题就是算法更新，微型机在当前电气系统行业应用频率越来越高，不断优化与改进传统的传动系统，逐步实现高度数字化，性能得到了明显的提升，而且其原理结构不断改建，比如：各个控制步骤中，反馈量等信息都采用软件算法即可得到，就说明了要更精准的速度测量，智能化算法不可或缺。特别是处于高性能的电机调速系统内，转速反馈量的测量精度对电机调速控制系统具有决定性作用。光电编码器精度较高，而且线性度良好，因此被大量的应用于转速的量化中，基于DSP控制器的M/T法测速，内含捕获单元和正交编码脉冲电路的TMA320LF2407ADSP芯片可以保证测速计与光电编码脉冲计同步化，时间测量非常精确，并且不会涉及到测速周期，因此更多的应用于电动机测速[4]。
在国际上，霍尔传感器更多的表现为集成化与智能化，并且开始打开中国市场，其实在多数集成化领域内，到处能够发现这类型传感器。研发企业具备超强的竞争力，直接威胁国内传感器生产厂商，给其施加非常大的压力。对于我国的霍尔传感器生产商而言，要想在竞争力中占据主动地位，不仅仅要借鉴国外的先进技术，也要参照其管理模式，不断强化管理，从根本上解决问题，以此来保证自身的核心竞争力。
1.3课题研究的内容
在理解霍尔传感器的原理的基础上，分析并研究霍尔传感器的测速原理，研究在汽车怠速、常速和高速下算法的不同，制定不同速度下的计算策略，对转速的准确测量有深远意义。任务内容如下：
1、要求掌握霍尔传感器的基本原理，即霍尔效应原理及工作原理。
2、能够利用仪器设备和上位机显示实时车速，在实验台独立测量。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究的内容 2
1.4课题研究的意义 2
第二章 霍尔传感器分类及应用 4
2.1霍尔传感器的类型 4
2.1.1开关型霍尔传感器 4
2.1.2 线性型霍尔传感器 4
2.2 霍尔效应原理 4
2.3 霍尔传感器在新能源汽车上的应用 5
2.3.1电动汽车BMS蓄电池管理系统应用 5< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 2.3.2电动机控制器应用 5
2.3.3直流无刷电机应用 6
第三章 霍尔传感器测速法 7
3.1 传统测速法原理及算法 7
3.1.1 M法测速原理及算法 7
3.1.2 T法测速原理及算法 7
3.1.3 M/T法测速原理及算法 8
3.2 传统M/T法测速的不足 9
3.3 基于DSP的M/T测速法改良及各测速法差异 9
3.4 算法的FPGA的测速改进设想 12
第四章 霍尔传感器实际应用特点及优势 13
4.1 霍尔传感器应用特点 13
4.2 霍尔传感器组成及应用方法 13
4.3 霍尔传感器应用于新能源汽车的优势 14
4.4 在上位机上实时观察车速 14
总结和展望 15
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
随着经济的发展与社会的进步，电子技术扮演的角色越来越重要，其已经跃居为新能源汽车未来发展的决定性因素，该技术的核心为传感器，因此新能源汽车更多的采用传感器，进而提升其经济性、动力性以及排放性能等，明显改善其地盘制动操作性能、转向性能以及安全驾驶性能。为了达到上述目标，新能源汽车就要坚决实现智能化与电子化[1]，其基础为实施获取相关信息，因此在研发过程中，必须引入各种类型的传感器。在过去，传感器体积较大、非常笨重，而且生产成本比较高，因此新能源汽车在引入该项技术时，遇到了很多的困难。最近几年，由半导体集成电路（IC）发展起来的微机电系统（micro electro mechnical system，MEMS）技术逐渐成熟[2]。霍尔传感器逐步成为当前最成熟，而且应用范围最广的微型机电设施，包含采用微型膜片的机械形变而形成电信号输出的微型压力传感器与微型加快度传感器；除此之外，也涉及到磁场传感器、气体传感器、微型温度传感器等等，该类型传感器的面积基本上控制在1mm2以下。随着微电子加工技能，尤其是纳米加工技能的不断完善，霍尔传感器将升级为纳米级传感器。其体积越来越小，不过功能却趋于丰富，能够批次生产，而且精度非常高，生产成本较低，能够广泛应用于新能源汽车。
1.2国内外研究现状
1879年时，美国著名物理学家Edwin?Herbert?Hall提出霍尔效应，基于该理论下研发出霍尔传感器，其种类不断丰富化，逐步应用到工业生产中，扮演的角色也越来越重要。基于上述背景下，最近几年霍尔传感器产业越来越壮大，表现出强大的市场活力。
这种传感器优点突出，具体分为：体积较小、质量较轻、机构稳定、安装快捷、能耗较小、寿命长、防灰尘与油污、耐腐蚀等等。这种传感器具有超强的精密度，而且线性度非常好；霍尔开关传感器不存在抖动、回跳、触点以及磨损，而且位置重复性精度非常高，能够达到μm级。当其中实施补偿机制与保护措施时，工作环境的温度范畴非常宽泛，基本上介于－55℃～150℃间[3]。
我国霍尔传感器研发逐步迈向白热化阶段，首要问题就是算法更新，微型机在当前电气系统行业应用频率越来越高，不断优化与改进传统的传动系统，逐步实现高度数字化，性能得到了明显的提升，而且其原理结构不断改建，比如：各个控制步骤中，反馈量等信息都采用软件算法即可得到，就说明了要更精准的速度测量，智能化算法不可或缺。特别是处于高性能的电机调速系统内，转速反馈量的测量精度对电机调速控制系统具有决定性作用。光电编码器精度较高，而且线性度良好，因此被大量的应用于转速的量化中，基于DSP控制器的M/T法测速，内含捕获单元和正交编码脉冲电路的TMA320LF2407ADSP芯片可以保证测速计与光电编码脉冲计同步化，时间测量非常精确，并且不会涉及到测速周期，因此更多的应用于电动机测速[4]。
在国际上，霍尔传感器更多的表现为集成化与智能化，并且开始打开中国市场，其实在多数集成化领域内，到处能够发现这类型传感器。研发企业具备超强的竞争力，直接威胁国内传感器生产厂商，给其施加非常大的压力。对于我国的霍尔传感器生产商而言，要想在竞争力中占据主动地位，不仅仅要借鉴国外的先进技术，也要参照其管理模式，不断强化管理，从根本上解决问题，以此来保证自身的核心竞争力。
1.3课题研究的内容
在理解霍尔传感器的原理的基础上，分析并研究霍尔传感器的测速原理，研究在汽车怠速、常速和高速下算法的不同，制定不同速度下的计算策略，对转速的准确测量有深远意义。任务内容如下：
1、要求掌握霍尔传感器的基本原理，即霍尔效应原理及工作原理。
2、能够利用仪器设备和上位机显示实时车速，在实验台独立测量。
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