Automobil- und Industrieelektronik

Branchenkleinster Hall-Sensor integriert 100-nF-Kondensatoren

| Autor / Redakteur: Matthieu Rezé * / Gerd Kucera

Bild 1: Das Emissionsziel von 95 g CO2/km liegt erheblich unter den Emissionen von 139 g/km, die 2010 festgelegt wurden und einer Emissionsreduzierung von 31% entsprechen.
Bild 1: Das Emissionsziel von 95 g CO2/km liegt erheblich unter den Emissionen von 139 g/km, die 2010 festgelegt wurden und einer Emissionsreduzierung von 31% entsprechen. (Bild: Micronas)

Zum EMV-sicheren Erfassen von Wegen und Winkeln integriert der Hall-Sensor HAC 830 zwei Blockkondensatoren mit dem branchenhöchsten Wert von 100 nF im TO92-UP-Gehäuse und ist bis über 7 kV ESD-fest.

Die Sensor-Familie HAL 83x umfasst robuste Sensoren zur Erkennung linearer Bewegungen und Winkel. Für Flexibilität in der Anwendung sorgen sowohl ein Analog- und PWM-Ausgang als auch der programmierbare Tiefpassfilter. Der Chip hat eine hohe Temperaturstabilität, sodass sich die Sensoren weitläufig unter rauen Betriebsumgebungen nutzen lassen; das betrifft nicht nur Industrieapplikationen, sondern insbesondere Automotive-Anwendungen.

Die Fähigkeit der Sensoren, niedrige Magnetfelder detektieren zu können, führt zu geringeren Systemkosten. Bei Anwendungen ohne Leiterplatte, etwa bei der Drosselklappe oder dem Turbolader eines Kraftfahrzeugs, erhöht der HAC 830 nicht nur die EMV-Performance, sondern steigert auch die Systemzuverlässigkeit. Die Besonderheiten des Hall-Sensors HAC 830 bzw. der Sensor-Serie HAL 83x beschreibt der Artikel am Beispiel der Verwendung im anspruchsvollen Automobil-Bereich.

Die hohen Anforderungen des Automotive-Sektors

Höherer Fahrkomfort, optimale Motorleistung und mehr Fahrvergnügen bei gleichzeitiger Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und des CO2-Ausstoßes – um diese Ansprüche zu erfüllen, spielt das Motor-Management eine Schlüsselrolle. Allein im letzten Jahrzehnt wurden Anwendungen im Antriebsstrang dank automatischer Steuerung erheblich verbessert. Präzise Sensoren liefern alle benötigten Informationen an die Steuereinheit, die so auf jeden Betriebszustand optimal reagieren kann.

Magnetfeldsensoren aus Silizium, insbesondere jene, die auf dem Hall-Effekt beruhen, sind in vielen Antriebsstrangsystemen die Technologie der Wahl. Der kürzlich von Micronas vorgestellte robuste und programmierbare Hall-Sensor, erfüllt die strengen Standards hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) in Fahrzeugen ohne zusätzliche externe Komponenten. Autohersteller benötigen solche Produkte zum Einsatz in modernen Motoren, z.B. bei Euro-6-kompatiblen Aktuatoren im Luftkreislauf.

Strenges Emissionsziel braucht leistungsstarke Sensorik

95 g/km heißt das strenge, von der EU-Kommission vergangenes Jahr festgesetzte CO2-Emissionsziel für Pkw, die nach 2021 in Europa verkauft werden. Dieser Wert erscheint auf den ersten Blick als eine echte Herausforderung, wird jedoch von vielen Ländern wie China, einer der weltgrößten CO2-Emitenten, mit 106 g/km im Jahr 2020 schon fast erreicht. Die USA, bekannt für ihre Spritschlucker, haben sich ein ähnliches Ziel gesetzt, jedoch erst nach 2025.

Das neue Emissionsziel von 95 g/km liegt erheblich unter den 139 g/km, die 2010 festgelegt wurden und einer Emissionsreduzierung von 31% entsprechen. Dieser Wert allein zeigt den enormen Druck, unter dem die Regierungen stehen, wenn es darum geht, die Umweltbelastung entsprechend den Forderungen der zunehmend umweltbewussten Verbraucher zu verringern. In der Europäischen Union entfallen etwa 20% aller CO2-Emissionen auf den Straßenverkehr, während Pkw rund 12% dazu beitragen. In allen modernen Staaten besteht mittlerweile überwiegend Einigkeit hinsichtlich ähnlicher Vorschriften zur Begrenzung der Abgasemissionen bei Neufahrzeugen.

In Europa definiert eine Reihe von EU-Richtlinien diese Emissionsnormen, die zunehmend strikter formuliert werden. Der Ausstoß von Stickoxid (NOx), Gesamtkohlenwasserstoff (THC), Nichtmethan-Kohlenwasserstoff (NMHC), Kohlenmonoxid (CO) und Feinstaub (PM) wird beispielsweise für die meisten Fahrzeugmodelle vorgegeben. Diese Entwicklung nahm ihren Anfang in den Siebzigerjahren, wobei die Stufen in der Regel als Euro 1, Euro 2, Euro 3 usw. als Normen für Leichtfahrzeuge bezeichnet werden. Die neueste Norm, Euro 6, trat 2015 in Kraft. Die Einhaltung der Norm wird überprüft, indem der Motor einen standardisierten Testzyklus durchläuft. Fahrzeuge, die diese Norm nicht erfüllen, können in der EU nicht verkauft werden.

Ergänzendes zum Thema
 
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In den Vereinigten Staaten wurden in den Siebzigerjahren nach der Ölkrise die ersten CAFE-Normen (Corporate Average Fuel Economy; etwa: Flottenverbrauch) verabschiedet. Dies erfolgte parallel zu den Normen bezüglich Treibhausgasemissionen, die von der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde (EPA) erlassen wurden. Nach 2010 wurden beide Normen harmonisiert, um gemeinsame Emissionsziele zu erreichen.

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