Induktive Positionssensoren EV-Winkelgeber für sicherheitskritische Positionsüberwachung

Von Gerd Kucera

Mit der stetig wachsenden Komplexität elektronischer Komponenten in Fahrzeugen steigt auch die Möglichkeit der Fehlfunktion. Das will die Norm ISO 2626-2 für sicherheitsrelevante elektrische/elektronische Systeme vermeiden. Der Positionssensor LX34070 von Microchip ist ISO-26262-konform und soll dazu beitragen, Lösungen für die sicherheitskritische Positionsüberwachung von EV-Motoren zu beschleunigen.

Der induktive Positionssensor LX34070 für EV-Motorsteuerungen ist ISO-26262-konform.
Der induktive Positionssensor LX34070 für EV-Motorsteuerungen ist ISO-26262-konform.
(Bild: Microchip )

Entwickler von Motorsteuerungen für industrielle oder automotive Anwendungen ersetzen zunehmend Hall-Effekt-Positionssensoren und ältere magnetische Resolver-Lösungen durch induktive Alternativen, konstatiert Microchip, diese kommen ohne teure Magnete und andere schwere transformatorbasierte Komponenten aus und lassen sich daher auf einfachen, kompakten Leiterplatten integrieren. Microchip erweitert daher sein bereits umfangreiches Angebot an induktiven Positionssensoren für EV-Motoransteuerungen mit dem Positionssensor LX34070, der speziell für diesen Zweck entwickelt wurde.

Der Sensor-Chip hat für solche Aufgaben differenzielle Ausgänge, entsprechend schnelle Abtastraten und Funktionen, die ihn für die funktionale Sicherheit prädestinieren, so Microchip, um so der ISO 26262 nach ASIL-C-Klassifizierung (Automotive Safety Integrity Level) zu entsprechen.

Dazu erklärt Fanie Duvenhage (Vice President der Mixed Signal und Linear Analog Business Unit bei Microchip): „Der induktive Positionssensor LX34070 ermöglicht leichtere, kleinere und zuverlässigere Motorsteuerungen, die strenge Sicherheitsanforderungen erfüllen, die Gesamtsystemkosten senken und in der störbehafteten Umgebung von DC-Motoren, hohen Strömen und Magnetspulen eines Fahrzeugs nahtlos und präzise funktionieren. Entwickler können den Sensor nutzen, um EV-Motorsteuerungen weiter zu optimieren, indem sie ihn mit anderen für funktionale Sicherheit geeigneten Bausteinen von Microchip koppeln, darunter unsere 8-Bit-AVR- und PIC-Mikrocontroller, unsere 32-Bit-Mikrocontroller und unsere digitalen dsPIC-Signalcontroller.“

Höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit

Der Sensor LX34070 biete zahlreiche Vorteile im Vergleich zu magnetischen Resolvern und linearen Spannungsdifferenzialwandlern (LVDT) zu reduzierten Kosten. Durch Verwendung von Leiterbahnen anstelle von transformatorbasierten Magnetwicklungen und Spulenstrukturen habe der neue Sensor eine vernachlässigbare Größe und Masse im Vergleich zu konventionellen Alternativen. Die Genauigkeit werde verbessert, weil der LX34070 nicht von der Magnetstärke abhängt. Er erhöhe zudem die Robustheit, weil er magnetische Streufelder aktiv unterdrückt. Diese und andere Eigenschaften geben Entwicklern mehr Flexibilität bei der Platzierung des flachen, leichten PCB-basierten Sensors in ihren EV-Motorsteuerungen, heißt es.

Entwicklerforen: Leistungselektronik & Antriebstechnik 2022

Chips, Tipps und Tools für effiziente Leistungselektronikentwicklung

Entwicklerforum Leistungselektronik

Am 18. Oktober 2022 wird im VCC Würzburg erstmals das Entwicklerforum Leistungselektronik stattfinden. Den Eröffnungsvortrag hält Dr. Martin Schulz, Global Principal Application Engineer bei Littelfuse Europe. Das Entwicklerforum ist eine von insgesamt sechs Themenkonferenzen mit gemeinsamer Ausstellung rund um die Leistungselektronik. Der fachspezifische Kern betrifft alle Anwendungsfelder von Komponenten, Schaltungsentwurf, Anwendung, Energieerzeugung, Energietransport, Stromversorgung bis hin zur Antriebselektronik, E-Mobility und dem Power Management. Am 19.10.2022 findet das Praxisforum Elektrische Antriebstechnik statt, ebenfalls im VCC Würzburg. Hier geht es um interdisziplinäres Wissen und aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung rund um die elektrischen Antriebe. Nutzen Sie den fachlichen Branchen-Austausch untereinander, diskutieren Sie die vorgestellten Best-Practice-Beispiele.

Duvenhage beschreibt: „Leiterplattenbasierte induktive Positionssensoren erzeugen mit einer Primärspule ein magnetisches Wechselfeld, das mit zwei Sekundärspulen gekoppelt ist. Ein kleines metallisches Zielobjekt stört das Magnetfeld, sodass jede Sekundärspule eine andere Spannung erhält, deren Verhältnis zur Berechnung der absoluten Position verwendet wird. Mit dieser Technik hat Microchip vor über einem Jahrzehnt seinen ersten induktiven Sensor für Automotive- und Industrieanwendungen in Serie eingeführt. Zahlreiche weitere Bausteine auf der Basis dieser Technik folgten. Der LX34070 bietet nun die gleichen bewährten Leiterplatten-Materialien, Ansätze und vereinfachten, kostengünstigen Gehäuse für EV-Motorsteuerungen und andere Anwendungen, die Eigenschaften wie hohe Geschwindigkeit und geringe Latenz benötigen.“ Der induktive Positionssensor LX34070 von Microchip ist ab sofort über autorisierte Distributoren erhältlich.

Unterstützung bei der ISO-26262-Zertifizierung

Microchip arbeitet eng mit Automotive-OEMs und -Zulieferern zusammen, um gegebene Anforderungen gemäß ISO 26262 erfüllen zu können. Duvenhage: „Die Pakete für funktionale Sicherheit bieten genau das, was in den verschiedenen Phasen des Evaluierungs- und Entwicklungszyklus benötigt wird, einschließlich zertifizierte Sicherheitshandbücher, FMEDA-Berichte (Failure Mode Effect and Diagnostics Analysis) und in einigen Fällen Diagnosesoftware wie zertifizierte Selbsttestbibliotheken für relevante ASILs. Microchip praktiziert auch eine kundenorientierte Obsoleszenz, wobei weiterhin Bausteine geliefert werden, solange Bedarf besteht und alle Komponenten verfügbar sind. Damit entfällt das Risiko eines erzwungenen Redesigns, wenn ein Bauteil unerwartet das Ende seiner Lebensdauer erreicht.“

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Technische Spezifikationen des Positionssensors LX34070 und Empfehlungen für das Automotive Design von Microchip

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