简介

监测电机位置对于在现代汽车中实现标准和豪华功能而言至关重要。本文档探讨了汽车中使用的不同电机模块中的各种位置检测方法和应用，这些方法和应用增强了功能和用户体验。

图 1 展示了车身电机中需要位置传感器的许多功能。

精确的位置监测

在现代车辆中，精确的位置监测对于编程的方向盘位置、侧后视镜中的路缘查看以及高级座椅调节等功能而言至关重要。这涉及到使用霍尔效应传感器等传感器为电机控制提供准确的反馈。这些电机模块的常见机械配置包括电机轴上用于驱动蜗轮的蜗杆。该蜗轮进而可用于移动圆弧齿轮、另一个蜗杆（用于实现横向移动）或杆（用于实现重复周期性移动）。有关该机械配置的直观表示，请参阅图 2。

环形磁体和径向磁体可以放置在任何齿轮轴上进行电机编码，如图 3 和图 4 所示。图 3 展示了蜗杆轴上的环形磁体与 TMAG5111-Q1 等 2D 锁存器器件一起用于计算磁极转换次数。或者，可以使用两个分立式 DRV5013-Q1 1D 锁存器。任何一种方法都需要校准初始位置并将计数值存储在非易失性存储器中。图 4 展示了采用 TMAG5170-Q1 的径向磁体。径向磁体选项可以在单次旋转中提供高分辨率，无需存储器即可记住单次旋转中磁体的当前位置。

对于横向移动，可以使用 DRV5055-Q1（模拟输出）、DRV5057-Q1（PWM 输出）、TMAG5170-Q1（SPI 输出）或 TMAG5173-Q1（I2C 输出）等线性器件来监测磁体，如图 5 所示。

当磁体横向移动时（如图 5 所示），磁体的移动也可以通过机械方式转换为偏转角或俯仰角，例如侧后视镜中发生的情况。这样，对于任何机械系统而言，可能存在旋转或横向运动，因此可以使用多种潜在的方法来监测系统的状态。

移动终点位置监测

某些功能（如滑动门和折叠后视镜）只需要监测特定位置（例如完全打开或关闭）。除了查找默认静止位置之外，挡风玻璃雨刮器等模块通常不需要精确的位置监测。移动终点位置传感器为这些应用提供简单而有效的反馈，提示电机何时可以分离。

车门模块

对于前后车门，移动终点位置监测对于验证车门是否完全关闭或打开而言至关重要。该反馈对于接合锁定装置而言至关重要。如果有遥控钥匙，则 FDC1004-Q1 等电容式传感器可用于在把手附近检测到人手时触发锁分离。此外，1D 线性锁存器（如 DRV5015-Q1 和 DRV5013-Q1）还可用于通过使用磁体并监测磁场来帮助检测车门何时完全关闭或仍然打开。

滑动门受益于精确的位置监测和移动终点位置传感器。监测车门的位置有助于保持平稳运行，同时检测完全打开或关闭状态以相应地接合电机。

天窗电机模块

负责天窗打开和关闭等操作的天窗电机模块依靠精确的位置监测来提供准确的移动和用户控制。DRV5015-Q1 和 DRV5013-Q1 等器件可用于检测转轮的每一次旋转，方法是检测安装在旋转轴上的磁体，然后对磁体进行计数，以帮助确定电机的位置。

座椅模块

标准座椅调节（包括前移、后移、升高、降低和倾斜）使用线性执行器和位置传感器提供可编程到存储器中的定制座椅位置。座椅的腰部支撑和按摩功能等高级功能需要精确的位置监测。TMAG5111-Q1 等锁存器可以跟踪调节，为用户提供定制的舒适度设置。保持正确的座椅位置（尤其是对于进入辅助）需要使用 TMAG5123-Q1 等移动终点位置开关。这些传感器有助于调节座椅和方向盘，使驾驶员方便进出。

方向盘模块

电动助力转向 (EPS) 系统由三个重要元件组成：电子控制单元 (ECU)、电动助力电机和转向位置传感器。转向位置传感器负责检测方向盘的位置。转向位置传感器通常使用 1D 锁存传感器，例如 DRV5013-Q1 和 DRV5015-Q1。该技术融合了精确的位置监测、移动终点位置和发起移动功能，可修改方向盘的高度和距离。TMAG5170-Q1 和 TMAG5173-Q1 等器件还可用于转向位置传感器，以测量方向盘上其他 HMI 系统的位置。

后备箱模块

后备箱模块负责打开和关闭后备箱，可通过移动终点位置监测来帮助确定后备箱是完全打开还是关闭。如果有遥控钥匙，则 FDC1004-Q1 等电容式传感器可用于在后备箱附近检测到人手或用脚踢后保险杠时触发锁分离。或者，也可以使用 PGA460-Q1 等超声波器件来检测保险杠附近是否有脚。该反馈对于正确使用电机和为用户提供便利而言至关重要。

车窗模块

每个车门都配备了一个车窗模块开关，主模块位于驾驶员车门上。这些开关利用磁传感器技术根据功能确定开关的工作状态。TMAG5131-Q1 和 DRV5021-Q1 等器件集成可用于这些应用。每个开关都连接到相应的车窗电机模块。此外，1D 锁存器（如 DRV5015-Q1 和 DRV5013-Q1）可用于旋转编码器。这些器件可用于在手动激活开关时接收信号，从而使车窗沿适当方向移动。为了增强车窗模块的功能并控制车窗电机的停止点，按照上一节所述实现了移动终点位置机构。

雨刮器模块

雨刮器模块包含各种传感器，从超声波传感器到磁传感器，不一而足。雨水感应雨刮器的操作非常简单，因为这些雨刮器利用发光二极管来检测降雨。检测到雨水后，系统会向电机发送信号，从而激活雨刮器。德州仪器 (TI) 的先进技术，尤其是 DRV5013-Q1 和 DRV5015-Q1 通过一维锁存器提供高带宽和高灵敏度，这对于旋转编码和电机换向而言至关重要。此外，如前所述，移动终点位置机构可确定何时停止雨刮器电机，从而增强了雨刮器模块的功能。