Drehwinkelsensoren für die nächste Generation von Automobilaktoren

Die Einführung des Sensors HAL 3025 erweitert das bestehende Portfolio an magnetischen Positionssensoren, um den hohen Anforderungen von X-by-Wire-Anwendungen wie Steer-by-Wire- und Brake-by-Wire-Systemen gerecht zu werden. Dieser Sensor nutzt die vertikale Hall-Effekt-Technologie, um einen vollen 360-Grad-Rotationswinkel durch die Auswertung der vertikalen Magnetfeldkomponente zu messen. Eine zentrale technische Herausforderung in modernen Elektrofahrzeugen sind die elektromagnetischen Interferenzen, die durch benachbarte Leistungselektronik und Elektromotoren erzeugt werden. Die Komponente löst dies durch eine integrierte magnetische Streufeldkompensation, die der Norm ISO 11452-8:2015 entspricht. Dieser Mechanismus unterdrückt sowohl externe Gleichstrom- als auch Wechselstrom-Magnetfelder, was kompakte Motorlayouts ohne zusätzliche schwere magnetische Abschirmungen oder überdimensionierte Targetmagneten ermöglicht. Folglich können Systementwickler einen standardmäßigen zweipoligen Ferritmagneten in einer End-of-Shaft-Konfiguration verwenden, was die Gesamtstückliste reduziert.

Funktionale Sicherheitsarchitektur und Hochgeschwindigkeits-Motorkommutation
Die als Safety Element out of Context entwickelte Komponente ist gemäβ der funktionalen Sicherheitsnorm ISO 26262:2018 als ASIL D ready eingestuft. Im Gegensatz zu traditionellen Architekturen, die auf Dual-Die- oder Multi-Die-Redundanz setzen, um eine hohe Diagnoseabdeckung zu erreichen, implementiert dieses Bauteil eine fehlersichere Ein-Chip-Architektur. Dieses Design integriert On-Chip-Sicherheitsüberwachungsfunktionen – einschlieβlich Drahtbrucherkennung sowie Über- und Unterspannungsschutz –, wodurch der sekundäre Überwachungsaufwand für das externe elektronische Steuergerät minimiert wird.

Für die Hochleistungs-Motorsteuerung ist der analoge Signalpfad so optimiert, dass er Drehzahlen von bis zu 60.000 U/min unterstützt. Der Sensor bietet differenzielle oder massebezogene analoge Sinus- und Cosinus-Ausgangssignale, wodurch externe Mikrocontroller absolute Winkelpositionen mit minimaler Latenz berechnen können. Diese hohe Ausgangsbandbreite ist entscheidend für die Kommutation von bürstenlosen Gleichstrommotoren, Permanentmagnet-Synchronmotoren und Hochvolt-Traktionsmotoren.

Thermische Beständigkeit und End-of-Line-Kalibrierung
Das Bauteil ist in einem kompakten SOIC8-SMD-Gehäuse untergebracht und behält die Pin-Kompatibilität mit früheren Generationen bei, um direkte Hardware-Upgrades zu erleichtern. Um rauen Automobilumgebungen standzuhalten, ist die Komponente für einen Sperrschichttemperaturbereich von -40 °C bis 170 °C ausgelegt. Für die End-of-Line-Kalibrierung können die Parameter des internen nichtflüchtigen Speichers direkt über die Ausgangspins programmiert werden. Diese Funktion ermöglicht es Technikern, Sinus- und Cosinus-Verstärkung, Offset, Nullwinkel und Orthogonalität einzustellen, ohne dass dedizierte Programmierpins erforderlich sind. Muster des Sensors sind verfügbar, und der Produktionsstart ist für das zweite Quartal 2026 geplant.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarking, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren

Auf dem Markt für Automobil-Positionssensoren mit funktionaler Sicherheit stellt das Erreichen der ASIL-D-Konformität auf einem einzigen Chip einen eigenständigen architektonischen Ansatz im Vergleich zu traditionellen Dual-Die-Lösungen dar, wie sie beispielsweise in der
Serie Infineon TLE5014 oder in Melexis MLX90380-Konfigurationen zu finden sind. Während Dual-Die-Sensoren Redundanz durch Platzierung von zwei unabhängigen Sensorelementen im selben Gehäuse erreichen, verdoppeln sie die interne Siliziumfläche und erhöhen die Anforderungen an die Gehäusegröße. Die hier bewertete Ein-Chip-Architektur stützt sich stattdessen auf umfassende interne Diagnoseschaltkreise, um den von der ISO 26262 geforderten Grad der Diagnoseabdeckung zu erreichen, wodurch die Hardwarekomplexität des Steuergeräts und der Platzbedarf auf der Leiterplatte minimiert werden. Darüber hinaus positioniert die maximale Drehzahlgrenze von 60.000 U/min das Bauteil im oberen Bereich der Leistungsfähigkeit magnetischer Automobilsensoren, wo standardmäßige Tunnel-Magnetowiderstands- oder konventionelle Hall-Sensoren die Betriebsdrehzahl aufgrund von Laufzeitverzögerungen in der digitalen Verarbeitungsschleife häufig auf Werte zwischen 30.000 U/min und 45.000 U/min begrenzen.

Editiert von Evgeny Churilov, Induportals Media - Umgesetzt durch KI.

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