Winkelgeber

Rein analog für bürstenlose Gleichstrommotoren im Auto

| Redakteur: Thomas Kuther

Der KMZ60 von NXP Semiconductors ist laut Hersteller der industrieweit erste magnetoresistive Winkelgeber mit integriertem Verstärker-IC.

Der KMZ60 basiert auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt (AMR) und wurde zur preisgünstigen Steuerung bürstenloser Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) konzipiert. Typische Beispiele für den Einsatz energieeffizienter BLDC-Motoren im Auto sind elektrische Servolenkungen oder Scheibenwischersysteme.

IMS Research geht davon aus, dass bürstenlose Gleichstrommotoren in Automobilanwendungen beträchtlich Marktanteile gewinnen werden. Die wachsende Popularität dieser Motorbauart erklärt sich durch den niedrigeren Energieverbrauch, die höhere Präzision, den besseren Signal-Rauschabstand und die längere Lebensdauer verglichen mit konventionellen bürstenbehafteten Motoren. „Bis zum Jahr 2018 werden 600 Millionen BLDC-Motoren in leichten Kraftfahrzeugen im Einsatz sein, Elektro-, Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeuge nicht mitgezählt. Dies ist dreimal so viel wie die Schätzung für 2011 von 200 Millionen und eine Steigerung des Marktanteils um 8 Prozent“, heißt es bei IMS Research.

Bislang waren es die Kosten und die Komplexität der Ansteuerelektronik, die den Vormarsch der BLDC-Motoren auf dem Kfz-Sektor bremsten. Der KMZ60 von NXP senkt nun die Systemkosten erheblich und ist dabei extrem schnell und präzise. Aufgrund seiner speziellen Eigenschaften ist der KMZ60 ideal geeignet für Umgebungen, in denen es auf hohe Geschwindigkeit und Präzision ankommt. Als rein analoger Winkelgeber sorgt der KMZ60 für eine insgesamt höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Applikation. Diese wiederum ist wichtig für sicherheitskritische Anwendungen, wie etwa für die Messung des Lenkwinkels oder in Scheibenwischer-Applikationen.

Drue Freeman, Vice President Global Automotive Sales and Marketing bei NXP Semiconductors, kommentiert: „Moderne Kraftfahrzeuge enthalten zwischen 10 und 100 Elektromotoren. Werden die bisherigen Motoren traditioneller Bauart durch BLDC-Motoren ersetzt, können die Automobilhersteller den Energieverbrauch erheblich senken. Dank ihrer echten Winkelmessung arbeiten unsere magnetoresistiven Sensoren stets zuverlässig – unabhängig von Veränderungen und Drift-Effekten, die durch Alterung, Temperatureinflüsse oder mechanische Belastungen hervorgerufen werden. Dies ermöglicht hochpräzise Messwerte selbst bei anspruchsvollen Umgebungsbedingungen, wie sie beispielsweise im Innern eines Motors herrschen.“

Der Winkelgeber KMZ60 besteht aus zwei Mikrochips in einem SO8-Gehäuse. Der eigentliche Winkelgeber wird durch ein Verstärker-IC ergänzt, das zum rotierenden Magnetfeld in einem Motor die entsprechenden Sinus und Cosinus-Signale ausgibt. Da dank des integrierten Verstärkers keine externen Verstärker benötigt werden, ergeben sich unter dem Strich Kostensenkungen. Ein Power-Down-Modus ermöglicht überdies einen stromsparenden Betrieb, wenn der Sensor nicht im Einsatz ist.

Wichtige Eigenschaften:

  • Hochpräziser Sensor zur Magnetfeld-Winkelmessung
  • Temperaturkompensierte ratiometrische Ausgangssignale von -40 bis 150 °C
  • Ratiometrisches Verhalten der Ausgangsspannungen zur Versorgungsspannung
  • Automotive-qualifiziert
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