一文了解纳芯微新能源汽车传感器解决方案

汽车电子 时间:2022-11-25来源:纳芯微

针对新能源汽车这一重要市场领域,纳芯微丰富的传感器产品为汽车电子解决方案赋能,其中包括新能源三电系统中的磁电流传感器、热管理系统磁角度传感器、BMS系统中的MEMS压力传感器,还有用于混动车及传统燃油车的各种类型MEMS压力传感器、油压测量传感器及信号调理芯片等。


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图1:新能源汽车中的纳芯微传感器解决方案


新能源车三电系统磁电流传感器


磁电流传感器主要用于汽车三电系统,OBC/DCDC使用的是霍尔电流传感器,通过对OBC输入侧PFC端及DCDC高压输出端进行电流采样,实现电流反馈及过流保护功能。其检测电流一般为几十安,采样延时要求3μs以内,采样精度在3%左右。这种应用通常使用宽体SOIC-16脚贴片霍尔电流传感器。


与之不同,在电驱系统当中,电流通常高达数百安,所以要使用线性霍尔电流传感器或由线性霍尔传感器模块。纳芯微有贴片无磁芯线性霍尔电流传感器NSM2020和线性霍尔电流传感器NSM203x系列,下一代产品也在研发中。


NSM201x有五个型号,其中偶数结尾的NSM2012和NSM2016是8脚封装,奇数结尾的NSM2011、NSM2013和NSM2015是16脚封装。其区别在于,NSM2012不带过流保护输出引脚,支持比例输出和固定输出。


NSM2016支持过流保护输出和固定输出;NSM2011支持比例输出,但不支持过流保护输出;NSM2013支持固定输出,不支持过流保护;NSM2015同时支持固定输出和过流保护输出。


OBC中主要使用16脚封装芯片,也就是NSM2011和NSM2015。NSM2011、NSM2011是宽体16脚封装贴片霍尔电流传感器,测量范围从20A到100A,支持3.3V或5V供电,带宽为240kHz,延时2.2μs。由于进行了温度补偿设计和出厂前校正,芯片可在全温度范围内实现2%的测量精度,完全满足OBC对传感器的要求;芯片满足5000V绝缘电压和1550V基本绝缘工作电压。


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图2:NSM2011贴片霍尔电流传感器


相比之下,NSM2015带宽为320kHz,延时低至1.5μs,同样是全温范围2%测量精度,耐压和可靠性与NSM2011一样。不同的是,NSM2015还支持过流保护输出,且支持用户过流点配置。NSM2011和NSM2015都兼容市场上主流的竞争型号。


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图3:NSM2015霍尔电流传感器


NSM203x系列霍尔电流传感器包括NSM2031、NSM2031F、NSM2032和NSM2033,其中NSM2031与NSM2031F支持240kHz带宽和2.2μs延时,具有0.5至15mV/G动态范围OTP编程功能,NSM2031F支持过流保护输出,NSM2032与NSM2033支持400kHz带宽和1.8us延时,从OTP升级到了MTP编程提高了灵活性,有助于客户提高批量生产良率。NSM203x系列采用TO94直脚及折脚封装;NSM2032支持参考电压输出,NSM2033支持过流保护输出。


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图4:NSM2031线性霍尔电流传感器


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图5:NSM2033霍尔电流传感器


NSM2020的参数和NSM2033相似,但采用的是TSSOP8封装,更方便主机厂集成电流采样功能,简化系统设计并优化整体成本。由于纳芯微采用检测垂直方向磁场的方法,芯片对共模磁场具有强抑制能力,无需加屏蔽罩即可实现高精度电流检测。


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图6:NSM2020线性霍尔电流传感器


针对以上的车规级磁电流传感器,纳芯微都可以提供车规AEC-Q100测试报告,PPAP文件及安规认证证书。


热管理系统角度传感器


新能源车的热管理系统需要使用水泵和水阀,用来平衡不同模块和组件之间的温度。针对热管理系统,纳芯微开发了系统解决方案,包括水泵电机驱动SoC、水阀反馈角度传感器,以及BLDC电机换相磁开关。


NSM301x是基于霍尔原理的系列芯片,采用四霍尔盘角度检测原理,配合Cordic角度解算完成角度测量;MTP支持零点输出数据配置、4段线性标定等,校正后输出角度精度可达1度,甚至低至0.2度。NSM301x输出形式多样,包括模拟、PWM、3线SPI、UVW等等。目前该系列传感器芯片已经进入量产阶段。


BMS系统MEMS压力传感器


针对汽车BMS系统(电池管理系统)的热失控问题,纳芯微推出了MEMS压力传感器,用于热失控早期的压力检测。NSPASx系列MEMS压力传感器支持10至400kPa测量范围,精度优于±1%。


NSPASx系列MEMS压力传感器还可用于汽车座椅中的气囊气压检测,提高乘客的座椅舒适度;以及真空助力刹车系统中真空泵的真空度检测。


混动/燃油车动力总成与燃油供给传感器


不同于纯新能源汽车,混动车辆保持了原有的燃油车设计。纳芯微提供各种类型MEMS压力传感器、油压测量传感器及信号调理芯片,而且这些传感器可以根据型号和适用场景PIN TO PIN兼容市面上其他解决方案。


此外,纳芯微针对电阻式和电容式压力传感器信号调理ASIC也制定了完整的产品路线图,以不同系列产品支持不同输出类型,包括模拟输出、SENT、LIN总线输出,以满足不同的客户需求。

关键词: 纳芯微

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