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Unter der Haube

Sensorlösungen für Anforderungen in Automobilanwendungen

| Autor/ Redakteur: Carolyn Mathas * / Peter Koller

Heutzutage kann man sich kaum mehr vorstellen, dass 1995 nur etwa 10 Sensoren in einer Automobil-Motorsteuerung zum Einsatz kamen. Bis 2012 ist diese Anzahl auf mehr als 30 angestiegen.

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Bild 1: Der SS350PT/SS460P ist ein hochempfindlicher Hall-Effekt-Sensor mit Latch-Schaltverhalten.
Bild 1: Der SS350PT/SS460P ist ein hochempfindlicher Hall-Effekt-Sensor mit Latch-Schaltverhalten.
( Honeywell)

Die Verwendung von Sensoren "unter der Haube" in Autos und Lastwagen ist aufgrund der Sicherheitsanforderungen und einer Tendenz zu einer verbesserten Betriebseffizienz, geringeren Emissionen und einem geringeren Kraftstoffverbrauch rasant angestiegen. Zählt man ein weiteres rasant wachsendes Segment des Automobilmarkts, das Infotainment, hinzu, so kann man erwarten, dass der gesamte Automobilsensormarkt bis 2022 die Marke von 33,59 Milliarden US-$ erreicht, wobei von einer Wachstumsrate (Compound annual growth rate, CAGR) von 7,8 Prozent ausgegangen wird.

Die Anzahl der intelligenten Systeme in Autos und Lastwagen schnellt in die Höhe und die Kunden verlangen immer mehr Komfort, Infotainment und Kraftstoffeffizienz. Dies führt dazu, dass die Anzahl an Sensoren und der Grad der Sensorfusion und -integration ungewohnte Ausmaße erreichen wird. Was die Einheiten anbelangt, so wird erwartet, dass die Anzahl an Sensoren für den Automobilmarkt im Jahr 2022 die Marke von 8,93 Milliarden erreicht – ausgehend vom einem Wert von 2,965 Milliarden im Jahr 2012, was einer geschätzten Wachstumsrate von 11,7 Prozent von 2013 bis 2022 gleichkommt, wie der von MarketsandMarkets veröffentlichte neue Marktforschungsbericht “Sensors Market for Automotive Applications 2012 – 2022” feststellt.

Sensoren führen viele wichtige Aufgaben in allen Bereichen des Fahrzeugs aus, von der Motorleistung und Sicherheit der Insassen bis hin zum Komfort und dynamischen Fahrverhalten. Die Zukunft der Fortschritte bei Sensoren für den Automobilmarkt hängt stark von Sensortechnologien wie MEMs, drahtlosen Sensoren, Radar usw. ab.

Gesetzliche Bestimmungen in Nordamerika, Europa, Japan, China und Südkorea treiben weiterhin die Nachfrage nach Sicherheitsfunktionen an, die passive und integrierte aktive und passive Sicherheitssysteme umfassen. Das Wachstum der Fahrassistenz- und Sicherheitsanwendungen in Fahrzeugen erklärt sich vor diesem Hintergrund. Die Segmente Motormanagement, Komfort der Insassen und fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme entwickeln sich schnell. Auch die Verwendung von Netzwerken spielt eine immer größere Rolle, da verschiedene Subsysteme intern in den Fahrzeugen und mit externen Geräten und Netzwerken kommunizieren.

Es ist ganz offensichtlich, dass zahlreiche Sensoren und sensorbasierte Systeme für Automobilanwendungen zur Verfügung stehen. Aus der großen Auswahl an Sensoren haben wir drei bemerkenswerte Bausteine ausgewählt, die für die Art von Sensoren, die heute in Automobilanwendungen verwendet werden, sehr repräsentativ sind.

Hall-Effekt-Sensor-IC mit Latch-Schaltverhalten

Das hochempfindliche, digitale Hall-Effekt-Sensor-IC mit Latch-Schaltverhalten SS350PT/SS460P (Bild 1) mit integriertem Pull-up-Widerstand von Honeywell wird in den folgenden Automobil- und industriellen Anwendungen verwendet: Durchflussmessung, Geschwindigkeits- und Drehzahlmessung, Tachometer, Zähler und Motor- und Lüftersteuerung. Der Sensor wird über ein magnetisches Feld eines Dauermagneten oder Elektromagneten betrieben und ist so ausgelegt, dass er auf alternierende Nord- und Südpole reagiert. Dank des integrierten Pull-up-Widerstands kann auf externe Komponenten verzichtet werden, was die Kosten reduziert.

Diese Sensor-ICs verwenden keine Chopperstabilisierung auf dem Hall-Element und bieten ein sauberes Ausgangssignal und eine schnellere Ansprechzeit des Latch-Schaltverhaltens im Vergleich zu Konkurrenz-Sensor-ICs mit hoher Empfindlichkeit und bipolarem Latch-Schaltverhalten mit Chopperstabilisierung.

Der Baustein SS350PT/SS460P arbeitet bereits ab 30 Gauss typisch, bei 25 °C und 55 Gauss maximal über den vollständigen Temperaturbereich von -40 °C bis 125 °C, wodurch der Einsatz kleinerer Magnete oder ein breiterer Luftspalt möglich sind. Das integrierte Pullup-Hall-IC-Design sorgt für geringe Komponentenkosten und vereinfacht die Installation, während das magnetisch bipolare Latch-Schaltverhalten eine genaue Geschwindigkeits- und Drehzahlmessung ermöglichen. Der Sensor weist ein robustes Design auf und sein RoHS-konformes Material erfüllt die Richtlinie 2002/95.

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