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基于MLX90365/MLX90365主控器件的智能电子节气门ETC解决方案

来源:
2018-03-12
类别:工业控制
eye 1235
文章创建人 拍明

  概述

  普通电子节气门只实现ETC阀门位置检测功能,阀门位置信号的处理和电机(驱动阀门转动)控制是通过外部ECU实现的。存在控制精度不够高、长线远距离信号传输容易受到干扰,不能实现自主控制等问题。智能电子节气门在普通电子节气门基础上增加了电机控制功能,同时解决上述技术难点。

  器件优势

  · MELEXIS汽车级电机驱动SOC芯片MLX81150,集成LIN收发器,电压调节器,内置运放与比较器用于电流检测,1相或2相BLDC电机驱动,宽电压工作范围5.5V到18V,45V过压保护;降低智能节气门总体成本和设计难度,提高产品可靠性。

【MLX81150】

melexis公司推出了具有嵌入式闪存以及cpu的mlx81150直流电机控制器,可用于汽车的大电流应用。高度集成的mlx81150与少量几个高功率n-mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)相结合,便可以大大简化直流电机的控制、诊断及保护。mlx81150是最新带闪存的汽车执行器“melexcm”assp家族中的首个成员。

melexis的最新系列的带嵌入式闪存的微控制器适用于需要大电流直流电机驱动器的关键应用,例如:雨刷、安全带收缩装置、转向柱锁、电动刹车、泵、加热器及鼓风机。mlx81150的高耐热性使其特别适合在诸如节流阀、进气管、涡轮以及egr(废气再循环系统)之类的引擎部件中使用。

mlx81150产品特性

• mlx81150基于“melexcm”平台,采用全新的低成本集成概念;melexcm多芯片概念将两个芯片集成到一个6x6mm的qfn封装中;

• 一个带有5mips的双任务闪存cpu芯片和一个集成了稳压器、rc振荡器、高电压 i/o、lan收发器及模数转换器的专用高压芯片;

• 集成一个带低端旁路测量功能并可编程的用于驱动h桥的前置电路,用来增强其在直流电机控制应用中的功能;

• 两个芯片之间设有专用通信接口,确保从软件角度可以用单一指令与模拟集成电路上的外设进行通信,如同单芯片解决方案;

• mosfet门驱动器以及fet检测电路集成在同一芯片上,无需再加fet的前置驱动电路,因此能够大大减少系统的材料成本(bom);

• spi或uart接口,可以连接外部的位置传感器;

• 八个高压i/o端口能够连接外部系统;

• 30ma休眠电流适合苛刻的待机应用。

元件供应:

芯片:MLX81150LLW-DAA-000-SP    品牌:MELEXIS


  · MELEXIS三轴霍尔位置传感器MLX90365可实现4点或多达17点编程,内置温度补偿,灵敏度温漂小于±0.3%,与其他的位置和角度检测传感器相比,具有更高的位置和角度检测精确度,可保证ETC阀门位置检测的精确性。输出方式可编程(4种模拟或3种PWM),便于与ECU/SOC通信。带过压、过流、反向电压、输出钳位等自诊断功能,以及编程后对EEPROM的锁定等保护功能(防止编程标定后数据非法篡改)。温度范围-40ºC到150ºC,AEC-Q100认证,即便在高温和电压波动的恶劣条件下都能可靠的工作。

【MLX90365】

MLX90365 是第 II½ 代 Triaxis® 位置传感器。

MLX90365 是第 II½ 代 Triaxis® 位置传感器。.png

这款单片器件可凭借其表面的集磁片 (IMC),以一种非接触方式感测所施加磁通密度的 3 个空间分量(即 Bx、By 和 Bz)。

位置传感器应用这种独特的感测原理,可在机械(气隙,轴外)容差范围内确保位置信号的高度稳健性。

该水平分量的旋转在宽范围(高达 360º - 整转)内感测,并由片上 DSP(数字信号处理)处理,最终报告轴端磁体的绝对角位置。

也可单独测量水平和垂直分量,此时 MLX90365 能够满足线性行程(位移)位置传感器的要求,使用通轴磁体还能够满足绝对旋转位置传感器的要求。

MLX90365 以成比例的模拟量输出或 PWM(脉宽调制)信号的形式报告。

从感测和报告的角度来看,MLX90365 是一款功能极其丰富的产品,适用于任何独立的远程位置传感器应用。

输出传输特性完全可编程(例如,偏移、增益、钳位电平、线性度、热漂移、滤波、范围...),从而可通过行尾校准满足任何指定要求。迈来芯编程单元 PTC-04 专门通过连接器端子 (Vdd-Vss-Out) 与器件通信并对器件进行校准。

MLX90365 的目标应用为汽车和工业系统中常见的大量非接触式旋转位置传感器应用。

该器件可采用单一和双重冗余实施方案,能够以经济高效的方式满足各种应用的要求(包括安全关键型感测要求)。

MLX90365 作为 ASIL-B SEooC(独立安全单元 - ISO 26262)组件提供。

MLX90365 与前几代 Triaxis® 位置传感器引脚兼容(第 I代:MLX90316/MLX90324/MLX90333 - 第 II代:MLX90360)

Top Features

绝对线性位置和旋转位置传感器

简单稳固的磁性设计

Triaxis® 技术

特性和优势

绝对线性位置和旋转位置传感器

简单稳固的磁性设计

Triaxis® 技术

环境温度范围从 –40°C 至 +150°C

可编程测量范围(角度可达 360 度)

可编程线性传输特性

可编程线性化算法:任意点或分段线性化

可选输出模式:模拟(比率)和 PWM

12 位角度分辨率

10 位角度精度

48 位 ID 编号

断线诊断(Vdd 开路,Vss 开路)

片上诊断 - ASIL-B (SEooC)

过电压保护

W低电压检测

符合 AEC-Q100 标准 - 0 级

单芯片 - SOIC-8 封装 - 无铅且符合 RoHS 规范

双芯片(全冗余)- TSSOP-16 封装 - 无铅且符合 RoHS 规范

与第 I 代和第 II 代引脚兼容

应用行业

汽车行业 - 车身、空调系统、舒适和照明

汽车行业 - 底盘与安全

汽车行业 - 混合动力和电动动力系统

汽车行业 - 动力系统

汽车行业 - 变速器

工业和机器人行业

建筑,安全,家庭和办公自动化行业

家电和家用电器

非汽车运输行业

   产品类别:三轴霍尔位置传感器

  品牌:       MELEXIS

  推荐产品:MLX90365

  优势特征

  1、4 点或多达 17 点编程,内置温度补偿,灵敏度温漂小于±0.3%,提高了智能电子节气门位置测量精度。

  2、输出模式可编程为模拟或数字PWM,满足不同 ECU/SOC 对信号输入的要求,PWM 输出具有更高的抗干扰性能,EMC 性能更好。

  3、单 DIE 和双 DIE 多种型号可选,满足车厂对控制器的冗余设计需求, AEC-Q100 认证,超高性价比。

  4、主推型号,备货充足。

  相关元件供应

  型号:MLX90365LDC-ABD-000-RE      品牌:MELEXIS

  型号:MLX90365LGO-ABD-000-RE     品牌:MELEXIS

  型号:MLX90365KDC-ABD-000-RE     品牌:MELEXIS

  型号:MLX90365KDC-ABB-000-RE     品牌:MELEXIS

  型号:MLX81150LLW-DAA-000-SP    品牌:MELEXIS

  型号:MLX90365LDC-ABB-000-SP     品牌:MELEXIS

  电子节气门(electronic throttle)是汽车发动机的重要控制部件。由发动机、转速传感器、节气门等构成,采用电子节气门控制系统,可以使节气门开度得到精确控制。

  电子节气门系统的基本结构有以下几个部分组成:1、 发动机 2、 转速传感器 3、节气门位置传感器4、 节气门执行器 5、 节气门 6、 加速踏板位置传感器 7、 车速传感器 8、 变速器 9、 加速踏板 10、 节气门电子控制单元(ECU)。

  为了提高汽车行驶的安全性、动力性、平稳性及经济性,并减少排放污染,世界各大汽车制造商推出了各种控制特性良好的电子节气门及其相应的电子控制系统,组成电子节气门控制系统(ETCS)。采用电子节气门控制系统,使节气门开度得到精确控制,不但可以提高燃油经济性,减少排放,同时,系统响应迅速,可获得满意的操控性能;另一方面,可实现怠速控制、巡航控制和车辆稳定控制等的集成,简化了控制系统结构。

基于MLX90365智能电子节气门ETC优选器件方案.png

  驾驶员操纵加速踏板,加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元,控制单元首先对输入的信号进行滤波,以消除环境噪声的影响,然后根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图,计算出对发动机扭矩的基本需求,得到相应的节气门转角的基本期望值。然后再经过CAN总线和整车控制单元进行通讯,获取其他工况信息以及各种传感器信号如发动机转速、档位、节气门位置、空调能耗等等,由此计算出整车所需求的全部扭矩,通过对节气门转角期望值进行补偿,得到节气门的最佳开度,并把相应的电压信号发送到驱动电路模块,驱动控制电机使节气门达到最佳的开度位置。节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控制单元,形成闭环的位置控制。

  节气门驱动电机一般为步进电机或直流电机,两者的控制方式也有所不同。驱动步进电机常采用H桥电路结构,控制单元通过发出的脉冲个数、频率与方向控制电平对步进电机进行控制。电平的高低控制步进电机转动的方向,脉冲个数控制电机转动的角度,即发出一个脉冲信号,步进电机就转动一个步进角,脉冲频率控制电机转速,转速与脉冲频率成正比。因此,通过对上述三个参数的调节可以实现电机精确定位与调速。

  控制直流电机采用脉冲宽度调制(PWM)技术,其特点有频率高,效率高,功率密度高与可靠性高。控制单元通过调节脉宽调制信号的占空比,来控制直流电机转角的大小,电机方向则是由和节气门相连的复位弹簧控制的。电机输出转矩和脉宽调制信号的占空比成正比。当占空比一定,电机输出转矩与回位弹簧阻力矩保持平衡时,节气门开度不变;当占空比增大时,电机驱动力矩克服回位弹簧阻力矩,节气门开度增大;反之,当占空比减小时,电机输出转矩和节气门开度也随之减小。

  ECU对系统的功能进行监控,如果发现故障,将点亮系统故障指示灯,提示驾驶员系统有故障。同时电磁离合器被分离,节气门不再受电机控制。节气门在回位弹簧的作用下返回到一个小开度的位置,使车辆慢速开到维修地点。



责任编辑:Davia

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