用于安全關(guān)鍵應(yīng)用的雙AMR電機(jī)位置傳感器

電機(jī)軸位置（MSP）角度與相電流測量信息相結(jié)合，用于EPS電機(jī)驅(qū)動器的換向和控制。基本的典型EPS電機(jī)控制回路如圖5所示。所需的扭矩輔助水平因駕駛條件而異，由輪速傳感器和扭矩傳感器決定，扭矩傳感器測量駕駛員或無人駕駛汽車中的電機(jī)執(zhí)行器施加到方向盤上的扭矩。然后，微控制器將MSP數(shù)據(jù)與相電流數(shù)據(jù)結(jié)合使用，以控制提供給電機(jī)的電流負(fù)載，以提供所需的幫助。

圖5.典型的EPS電機(jī)控制回路。

EPS 電機(jī)位置和相電流傳感器

MPS 傳感器故障或故障可能會導(dǎo)致或?qū)е聡?yán)重的系統(tǒng)故障，例如轉(zhuǎn)向鎖或自動轉(zhuǎn)向，因此 MPS 是 EPS 系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件。因此，系統(tǒng)必須具有全面的傳感器故障診斷覆蓋范圍和內(nèi)置冗余，以確保在發(fā)生MPS傳感器錯誤或故障時繼續(xù)運(yùn)行，并確保不會發(fā)生嚴(yán)重的系統(tǒng)故障，或者在發(fā)生錯誤時，系統(tǒng)以安全的方式發(fā)生故障。

電流檢測放大器通常用于電機(jī)負(fù)載的間接精密測量，通常應(yīng)用于三個電機(jī)相位中的兩個，從而提供額外的診斷信息，可用作整個系統(tǒng)安全案例的一部分。

此外，高精度電機(jī)位置和相電流測量可以提高EPS電機(jī)控制性能，從而在系統(tǒng)級別上產(chǎn)生非常高效、安靜和平穩(wěn)的轉(zhuǎn)向感覺，改善整體駕駛員體驗，因此是系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件。

EPS 電機(jī)控制中的功能安全

可以采用不同的方法在EPS或其他安全關(guān)鍵型電機(jī)控制應(yīng)用中實現(xiàn)ASIL D合規(guī)性。以下示例說明雙通道各向異性磁阻（AMR）電機(jī)位置傳感器與ADI公司的電流檢測放大器相結(jié)合，可以集成到此類系統(tǒng)中，并提供在系統(tǒng)級實現(xiàn)ISO 26262 ASIL D合規(guī)性所需的性能和冗余水平。

在圖 6 中概述的框圖中，雙 AMR 傳感器與基于替代技術(shù)（例如霍爾、GMR 或 TMR）的附加傳感器相輔相成。雙AMR傳感器用作主要（高精度）傳感通道，輔助備用傳感器技術(shù)通道用于三個目的：

啟用 2/3 （2oo3） 比較，以驗證與其他系統(tǒng)輸入結(jié)合使用時其中一個傳感器通道是否存在故障。

在兩個 AMR 通道發(fā)生故障時提供位置反饋。

在電機(jī)極數(shù)不均勻的情況下，向電機(jī)換向所需的微控制器提供 360° 象限信息。

精密角度測量將繼續(xù)由雙AMR傳感器的兩個通道提供。電機(jī)負(fù)載和軸位置等其他系統(tǒng)診斷可以從精確的相電流檢測放大器間接推斷為動態(tài)狀態(tài)（反電動勢）。

圖6.用于安全關(guān)鍵應(yīng)用的電機(jī)位置和相電流檢測架構(gòu)示例。

如果我們查看此傳感器架構(gòu)示例中所有可能的傳感器故障模式，則始終應(yīng)有兩個位置傳感器輸入可用于合理性檢查。即使在兩個AMR通道由于常見原因故障而同時發(fā)生故障的不太可能和極端的情況下，仍然可以使用來自輔助傳感器通道的降級位置檢測信息，并將其與來自動態(tài)狀態(tài)下電流傳感器的反電動勢信息進(jìn)行交叉檢查，并確保持續(xù)的基本系統(tǒng)功能。

然后，這種系統(tǒng)級診斷功能將確保不會發(fā)生嚴(yán)重故障模式，并且系統(tǒng)符合ISO 26262 ASIL D標(biāo)準(zhǔn)。然后可以安全地關(guān)閉系統(tǒng)電源，或移至跛行回家模式，并返回經(jīng)銷商進(jìn)行維修。

總結(jié)

為提高汽車安全性而引入ADAS，加上全自動駕駛汽車和半自動駕駛汽車的出現(xiàn)，推動了對符合ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)的更可靠、智能、更高性能和冗余的電動執(zhí)行器解決方案的需求。ADI公司的電機(jī)軸位置和相電流檢測產(chǎn)品不僅可以滿足平滑高效電機(jī)控制的改進(jìn)性能要求，還可以提供滿足EPS或制動系統(tǒng)等安全關(guān)鍵型應(yīng)用中高ASIL要求所需的冗余。

ADI公司的ADA4571-2雙通道AMR傳感器專為需要冗余和獨(dú)立檢測通道的安全關(guān)鍵型應(yīng)用而設(shè)計。這是一款集成信號調(diào)理放大器和ADC驅(qū)動器的2通道AMR傳感器。該產(chǎn)品集成了兩個AMR（Sensitec AA745）傳感器和兩個放大器信號調(diào)理ASIC。該傳感器提供非常低的角度誤差信號，通常在0.1°范圍內(nèi)，遲滯可以忽略不計，帶寬高，延遲低，線性度良好。這些屬性可以減少轉(zhuǎn)矩脈動和可聽噪聲，從而實現(xiàn) BLDC 電機(jī)的平穩(wěn)高效控制。此外，AMR傳感器在飽和>30 mT下工作，因此沒有磁窗上限限制，并且在高磁場下操作傳感器使該解決方案對惡劣環(huán)境中存在的雜散磁場非?？煽?。

ADI公司的電流檢測放大器AD8410在EPS和其他BLDC電機(jī)控制系統(tǒng)中通過分流電阻執(zhí)行雙向電流測量。這是一款高電壓、高分辨率和高帶寬分流放大器，設(shè)計用于在惡劣環(huán)境中工作，在這些環(huán)境中需要精確測量以在安全關(guān)鍵應(yīng)用中提供所需的診斷，并能夠減少轉(zhuǎn)矩紋波和可聽噪聲，從而平穩(wěn)有效地控制 BLDC 電機(jī)，例如 EPS 或制動， 并改善整體駕駛員體驗。

審核編輯：郭婷