Die neue SPINpad-Technologie von TT Electronics - AB Elektronik GmbH stärkt Fahrzeugelektronik durch höhere Genauigkeit und durch deutlich erhöhte Messgeschwindigkeit

Die anspruchsvollen Fahrzeuganwendungen in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen erfordern Sensoren, die hinsichtlich ihrer Ansprechzeit, Genauigkeit und auch Robustheit gegenüber Temperatur- und Vibrationseinflüssen den neuesten Entwicklungen der Elektroniksysteme entsprechen. Die Funktionalität und Effektivität der Motorelektronik hängt dabei direkt von der Zuverlässigkeit der Sensoren ab, die physikalische Größen wie zum Beispiel die Drehzahl oder die Position in elektrische Signale umwandeln und an das Steuergerät übertragen.

 


Die neue induktive Hochgeschwindigkeitsrotations- und Positions-Technologie (SPINpad) von TT Electronics bietet spezielle Features zur Unterstützung dieser innovativen Systeme und übertrifft dabei die klassische Signalerfassung marktüblicher Systeme deutlich hinsichtlich der Genauigkeit und unterstützt in der Applikation den ASIL B Level.

Die SPINpad-Technologie wurde gemäß ISO 26262 entwickelt und ermöglicht die Erfassung der Geschwindigkeit und der Position von Drehbewegungen insbesondere für Sensoren im Motor- und Fahrzeuganbaubereich oder des Antriebsstranges.

Der grundlegende Aufbau der SPINpad-Technologie basiert auf der konzerneigenen Autopad®-Technologie, einer induktiven, berührungslosen Positionssensorik, die bereits millionenfach im Feld eingesetzt wird. Für die Anwendung in der SPINpad-Technologie wurde die Spulenstruktur mit einer Senderspule und zwei Empfängerspulen angepasst und weitere spezielle Details optimiert.

Die neue SPINpad-Technologie verwendet standardmäßig ein zweikanaliges System. Die Information des zweiten Kanals kann wahlweise je nach Kundenforderungen und Zielanwendung zur Steigerung der Genauigkeit oder für höhere Sicherheitsanforderungen (mindestens ASIL B) verwendet werden.

Kommt es darüber hinaus zu dem Bedarf einer präzisen, linearen Positionsbestimmung mit kleinem Bauraum, eignet sich die ebenfalls in unserem Hause entwickelte SIMPSpad Technologie, die Positionen auch durch Nichteisen-Metalle erfasst.


Besondere Eigenschaften

  • Ein Absolutwinkel kann direkt nach dem Power on berechnet werden
  • Präzises Positionssignal über 360° mit Hilfe zweier Kanäle
  • Während klassische Resolver an die Grenzen ihrer Genauigkeit stoßen, steht die SPINpad-Technologie erst am Anfang
  • B-Feld Störfestigkeit
  • Vernier-Berechnung
  • Redundantes System für funktionskritische Systeme
  • Positions- und Geschwindigkeitssignal kombinierbar
  • Schlanke Bauform
  • Kostengünstiger Aufbau dank einfacher Bauformen
  • Entwicklung nach ISO 26262 - FUSI: ASIL (B)
  • Schnittstelle für Drehzahl: Sinus, Cosinus, Pulse
  • Schnittstelle für Absolutwinkel: SENT gemäß Revision 4; PSI5 (mit 20Bit)

 

 

Applikationen

Die SPINpad-Technologie bietet ein breites Feld an Anwendungsmöglichkeiten im Motor- und Fahrzeuganbaubereich oder im Antriebsstrange von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, von PKW über LKWs bis hin zu Off Road Fahrzeugen. Ein Einsatz ist an allen sich drehenden Wellen (Kurbelwelle, Nockenwelle, Räder, Getriebe) möglich.

Die neue Technologie kann bestehende Systeme ersetzen, wenn höhere Schnelligkeit und Genauigkeit erfordert sind. Zudem lässt sich das System als kombinierter Sensor gewicht-, bauraum- und kosten-sparend an die Anforderungen der neuen Systeme anpassen.

 

 

SPINpad zur hochgenauen Bestimmung der Winkelposition

Durch die Verwendung eines zweiten, unabhängigen Messkanals im selben Bauraum können die Messdaten beider Kanäle nach dem Nonius-Prinzip berechnet werden. Dadurch kann die erreichbare Genauigkeit um ein Vielfaches gesteigert werden. Im direkten Vergleich zu aktuellen Systemen, die an den Grenzen ihrer maximalen Genauigkeit stehen, steht die SPINpad-Technologie erst am Anfang und bietet großes Potential für die nächste Sensorgeneration. Anhand von ersten Prototypen konnten bereits Winkel über eine volle Drehung von 360° mit einem maximalen Fehler von ± 0,06 % gemessen werden. Mit der neuen Technologie können Positionssensoren für Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 30.000 U/min bei Temperaturen von -40°C bis +150°C umgesetzt werden.

SPINpad als Resolver

Als Abwandlung für Verbrennungsmaschinen kommt ein Sensor zum Einsatz, der neben den Analogausgängen (Sinus + Cosinus) auch den Absolutwinkel (Analogspannung oder digitales Protokoll (PSI5; Sent) und Pulse generiert. Der Pulsausgang ist frei programmierbar und kann als klassischer Nockenwellen-, oder Kurbelwellensensor fungieren.
Gerade bei der Nockenwellenverstellung stößt die AB Elektronik hier in ein Feld vor, eine Sensorik anzubieten, die es ermöglicht, unsere Rohstoffe zu schonen und den CO2 Ausstoß weiter zu senken. Denkbar wäre auch die gleiche Sensorik an der Kurbelwelle einzusetzen. Neben der mechanischen Anpassung müsste lediglich der Pulsausgang anders programmiert werden.

SPINpad zur gleichzeitigen Bestimmung von Winkelposition- und Geschwindigkeit

Durch die Verwendung von unterschiedlichen Trägerfrequenzen können zwei unabhängige Bestimmungen der Winkellage parallel durchgeführt und als PSI5 oder SENT ausgegeben werden. Die SPINpad-Technologie sieht standardmäßig einen zweikanaligen Aufbau vor. Dadurch lassen zwei Funktionen kosten- und bauraum-sparend in einem Sensor realisieren. Ein so kombinierter Sensor lässt sich beispielweise als Höhenstandssensor anwenden.

SPINpad als kombinierter Sensor

Zu den genannten denkbaren Anwendungen sind auch weitere Kombinationen der beschriebenen Eigenschaften entsprechend dem Kundenwunsch denkbar.

Alternativen BezeichnungenTypische Applikationen

Induktiver Positionssensor, genaue Erkennenung der Rotorposition, Hochgeschwindigkeitsrotationssensor, 

Motoren in Elektro- und Hybridfahrzeugen, elektrische Servolenkung, aktive Federungssysteme
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