純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)霍爾傳感器檢測(cè)

一、新能源電機(jī)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)-實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1. 正確認(rèn)識(shí)純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)霍爾傳感器的作用
2. 了解純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)
3. 對(duì)電機(jī)霍爾傳感器檢測(cè)，觀察其結(jié)構(gòu)，分析其工作原理，熟悉其部件。
4. 對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)霍爾傳感器有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)及掌握其檢測(cè)方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理及說(shuō)明
1.萬(wàn)用表功能使用介紹。
2.汽車(chē)示波器使用介紹。
3.電機(jī)霍爾傳感器外觀圖，如圖1所示。

圖1 電機(jī)霍爾傳感器
驅(qū)動(dòng)電機(jī)端線束端子含義：
    電機(jī)u、v、w輸入接線(粗黃色線為U /粗綠色線為V / 粗藍(lán)色線為W)
    5線插-霍爾傳感器
細(xì)紅色線為+5V電源
細(xì)黑色線為接地線
    細(xì)黃色線為 A
細(xì)綠色線為 B
細(xì)藍(lán)色線為 C
霍爾傳感器內(nèi)部接線電路如圖2所示。
霍爾排列順序?yàn)檎�、正、正�?0度電機(jī)，如是正、反、正為120度電機(jī)。

（a)60度角電機(jī)接線

（b)120度角電機(jī)接線
圖2 霍爾傳感器內(nèi)部接線
6.電機(jī)霍爾傳感器模擬檢測(cè)
6.1電機(jī)霍爾傳感器電壓檢測(cè)（電路圖如圖3所示，不加速工況），測(cè)量電壓值；

圖3 電路圖
6.1電機(jī)霍爾傳感器電壓檢測(cè)（電路圖如圖3所示，加速工況），測(cè)量電壓值；
6.2電機(jī)霍爾傳感器地線與電源測(cè)試，電源電壓5V，電路圖如圖3所示；
6.5電機(jī)霍爾傳感器波形測(cè)試，波形如圖4所示；

圖4 電機(jī)霍爾傳感器波形
7.電機(jī)霍爾傳感器故障模擬
7.1“電機(jī)霍爾傳感器”故障開(kāi)關(guān)向“0”方向按下時(shí)，設(shè)置故障。
7.2踏下電子油門(mén)，檢查故障現(xiàn)象。
7.3萬(wàn)用表檢測(cè)面板端子，檢測(cè)線路與信號(hào)，如圖5所示。

圖5 萬(wàn)用檢測(cè) 面板對(duì)應(yīng)的端子的通斷
7.4“電機(jī)霍爾傳感器”故障開(kāi)關(guān)向“1”方向按下時(shí)，設(shè)置排除。
8. 純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)霍爾傳感器原理
8.1線性霍爾傳感器的內(nèi)部電路如圖6所示。

圖6 線性霍爾傳感器的內(nèi)部電路
線性霍爾電路由電壓調(diào)整器，霍爾電壓發(fā)生器，線性放大器和射極跟隨器組成，其輸入是磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是和輸入量成正比的電壓。靜態(tài)輸出電壓（B=0GS）是電源電壓的一半左右。S磁極出現(xiàn)在霍爾傳感器標(biāo)記面時(shí)，將驅(qū)動(dòng)輸出高于零電平；N磁極將驅(qū)動(dòng)輸出低于零電平；瞬時(shí)和比例輸出電壓電平?jīng)Q定與器件最敏感面的磁通密度�；舳D(zhuǎn)把輸出電壓的大小，取決于霍耳元件周?chē)拇艌?chǎng)強(qiáng)度。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，改變了霍耳元件周?chē)拇艌?chǎng)強(qiáng)度，也就改變了霍爾傳感器的輸出電壓。
8.2電機(jī)霍爾傳感器
霍爾的信號(hào)線傳遞電機(jī)里面磁鋼相對(duì)于線圈的位置，根據(jù)三個(gè)霍爾的信號(hào)控制器能知道此時(shí)應(yīng)該如何給電機(jī)的線圈供電（不同的霍爾信號(hào)，給電機(jī)線圈供相對(duì)應(yīng)方向的電流），就是說(shuō)霍爾狀態(tài)不一樣，線圈的電流方向不一樣�；魻栃盘�(hào)傳遞給控制器，控制器通過(guò)粗的導(dǎo)線給電機(jī)線圈供電，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，磁鋼與線圈（纏在定子上的線圈，其實(shí)霍爾一般安裝在定子上）發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾感應(yīng)出新的位置信號(hào)，控制器粗的導(dǎo)線又給電機(jī)線圈重新改變電流方向供電，電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)（線圈和磁鋼的位置發(fā)生變化時(shí)，線圈必須對(duì)應(yīng)的改變電流方向，這樣電機(jī)才能繼續(xù)向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，不然電機(jī)就會(huì)在某一個(gè)位置左右擺動(dòng)，而不是連續(xù)旋轉(zhuǎn)），這就是電機(jī)換相。以霍爾傳感器取代碳刷換向器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖7所示。

圖7 電機(jī)霍爾傳感器ABC

霍爾在實(shí)際電路中的位置，如圖8所示。

圖8 霍爾在實(shí)際電路中的位置
上圖在這三個(gè)霍爾元件位置放置60度4極轉(zhuǎn)子，極轉(zhuǎn)子和三個(gè)霍爾元件，用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)�；魻栐谥绷鳠o(wú)刷電機(jī)中的作用是很大的，而且是關(guān)鍵部件。
在無(wú)刷直流電機(jī)中是用霍爾傳感器對(duì)轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行檢測(cè)，并將位置信息發(fā)送到電機(jī)的邏輯電路中已完成繞組換向功能，使轉(zhuǎn)子持續(xù)獲得恒定動(dòng)力矩。轉(zhuǎn)子上的相鄰磁體極性各不相同，所以相同極性間的角度為90°。旋轉(zhuǎn)的永磁體轉(zhuǎn)過(guò)霍爾傳感器時(shí)會(huì)使集成電路的狀態(tài)發(fā)生改變，每當(dāng)南極靠近時(shí)，電路就會(huì)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。實(shí)際角度為120°由于磁鐵極性變化周期為90°，所以真正間隔角度為30°）放置的三個(gè)集成電路輸出波形。第一個(gè)集成電路會(huì)在30°時(shí)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，第二個(gè)和第三個(gè)分別在60°與90°時(shí)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。由于北極磁鐵會(huì)通過(guò)霍爾傳感器使電路轉(zhuǎn)為釋放狀態(tài)，而相鄰南北極相隔45°，因此，集成電路在磁鐵轉(zhuǎn)過(guò) 45°后就轉(zhuǎn)為釋放狀態(tài)。
8.3電機(jī)霍爾位置傳感器與電機(jī)控制：電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場(chǎng)的霍爾傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時(shí)也做為相序控制的依據(jù)。
無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理本質(zhì)上與有刷電機(jī)類(lèi)似，都是通過(guò)電機(jī)中的永磁體磁場(chǎng)和繞組中的電流產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。不同的是無(wú)刷直流電機(jī)采用了位置集成電路和電子開(kāi)關(guān)替代傳統(tǒng)的直流電機(jī)中的電刷和換向器。由于不存在集電環(huán)或者碳刷用于換向和摩擦，因此就不存在通過(guò)碳堆積產(chǎn)生的功率損耗或者電氣噪聲。同時(shí)，電子換向在數(shù)字指令的交互過(guò)程中也更具有靈活性。
要讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，首先控制部就必須根據(jù)hall-sensor感應(yīng)到的電機(jī)轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開(kāi)啟(或關(guān)閉)換流器(inverter)中功率晶體管的順序，如圖9 inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上臂功率晶體管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經(jīng)電機(jī)線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機(jī)順時(shí)/逆時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到hall-sensor感應(yīng)出另一組信號(hào)的位置時(shí)，控制部又再開(kāi)啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)電機(jī)就可以依同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)直到控制部決定要電機(jī)轉(zhuǎn)子停止則關(guān)閉功率晶體管(或只開(kāi)下臂功率晶體管)；要電機(jī)轉(zhuǎn)子反向則功率晶體管開(kāi)啟順序相反。

圖9 上臂功率晶體管/下臂功率晶體管
基本上功率晶體管的開(kāi)法可舉例如下：
AH、BL一組→AH、CL一組→BH、CL一組→BH、AL一組→CH、AL一組→CH、BL一組，但絕不能開(kāi)成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因?yàn)殡娮恿慵傆虚_(kāi)關(guān)的響應(yīng)時(shí)間，所以功率晶體管在關(guān)與開(kāi)的交錯(cuò)時(shí)間要將零件的響應(yīng)時(shí)間考慮進(jìn)去，否則當(dāng)上臂(或下臂)尚未完全關(guān)閉，下臂(或上臂)就已開(kāi)啟，結(jié)果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，控制部會(huì)再根據(jù)驅(qū)動(dòng)器設(shè)定的速度及加/減速率所組成的命令(Command)與hall-sensor信號(hào)變化的速度加以比對(duì)(或由軟件運(yùn)算)再來(lái)決定由下一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以及導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)短。速度不夠則開(kāi)長(zhǎng)，速度過(guò)頭則減短，此部份工作就由PWM來(lái)完成。PWM是決定電機(jī)轉(zhuǎn)速快或慢的方式，如何產(chǎn)生這樣的PWM才是要達(dá)到較精準(zhǔn)速度控制的核心。
三、實(shí)驗(yàn)儀器
實(shí)驗(yàn)儀器,包括儀器設(shè)備條件、物質(zhì)條件、相關(guān)文獻(xiàn)資料等。

序號(hào) 名稱數(shù)量主要用途

1 新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)

2 汽車(chē)電工絕緣工具組

3 高壓萬(wàn)用表

4 絕緣手套

5 汽車(chē)示波器

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟
(一）純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)霍爾傳感器認(rèn)識(shí)
1.觀摩新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，識(shí)別電機(jī)霍爾傳感器部件安裝位置。
2.觀摩新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，識(shí)別電機(jī)霍爾傳感器各引線功能。
(二）純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)霍爾傳感器檢測(cè)
2.1電壓檢測(cè)
1)閉合電源總開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ON位置。
2)換擋操縱機(jī)構(gòu)手柄置于“前進(jìn)/或者倒車(chē)”檔，右腳輕踩電子加速踏板，車(chē)輛前輪開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)；
3)不踩下加速踏板，萬(wàn)用表檢測(cè)霍爾傳感器的信號(hào)端子與地線電壓值。
4)踩下加速踏板，萬(wàn)用表檢測(cè)霍爾傳感器的信號(hào)端子與地線電壓值。
5)萬(wàn)用表檢測(cè)霍爾傳感器的電源端子與地線電壓值。
6）對(duì)照面板檢測(cè)控制器端子與地線電壓值。
2.2波形測(cè)試
1)閉合電源總開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ON位置。
2)換擋操縱機(jī)構(gòu)手柄置于“前進(jìn)/或者倒車(chē)”檔，右腳輕踩電子加速踏板，車(chē)輛前輪開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)；
3)慢慢踩下加速踏板，示波器檢測(cè)霍爾傳感器ABC的信號(hào)端子波形且記錄。
2.3故障模擬
1)閉合電源總開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ON位置。
2)換擋操縱機(jī)構(gòu)手柄置于“前進(jìn)/或者倒車(chē)”檔，右腳輕踩電子加速踏板，車(chē)輛前輪開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)；
3)“霍爾傳感器”故障開(kāi)關(guān)向“0”方向按下時(shí)，設(shè)置故障。
4)踏下電子油門(mén)，檢查故障現(xiàn)象。
5)萬(wàn)用表檢測(cè)面板端子，檢測(cè)線路與信號(hào)查找原因。
6)“霍爾傳感器”故障開(kāi)關(guān)向“1”方向按下時(shí)，設(shè)置排除。
2.4實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，整理好設(shè)備。
五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1.如何測(cè)試電機(jī)霍爾傳感器波形？
2.如何測(cè)試電機(jī)霍爾傳感器電壓？正常值是多少？
3.斷開(kāi)電機(jī)霍爾傳感器A或者B線，會(huì)有什么故障現(xiàn)象？為什么？
4.霍爾傳感器波形記錄且分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。
六、預(yù)習(xí)與思考題
1.純電動(dòng)汽車(chē)組成結(jié)構(gòu)與工作原理。
2.純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)結(jié)構(gòu)與原理。
3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)霍爾傳感器結(jié)構(gòu)與原理。

其他產(chǎn)品鏈接：
加強(qiáng)中職學(xué)生對(duì)弱電與強(qiáng)電認(rèn)識(shí)
好氧堆肥實(shí)驗(yàn)裝置使用說(shuō)明
 電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置
 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)溫度控制儀表操作說(shuō)明
 太陽(yáng)能光伏發(fā)電綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使用說(shuō)明
 電動(dòng)機(jī)技術(shù)工作原理及運(yùn)行維護(hù)
電機(jī)與拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告
 光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室介紹
 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室
 齒輪范成儀使用說(shuō)明書(shū)
基礎(chǔ)電工電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)備
 定制熱管換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)
家用電器之電子消毒柜實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱
 初級(jí)維修電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)
臭氧氧化脫色實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)
萃取精餾教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
二氧化碳PVT關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
空氣絕熱指數(shù)測(cè)定裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
填料吸收實(shí)驗(yàn)裝置使用指導(dǎo)書(shū)
超濾、納濾、反滲透多功能膜分離實(shí)驗(yàn)裝置說(shuō)明
 孔口管嘴實(shí)驗(yàn)儀說(shuō)明書(shū)
熱電偶制作校驗(yàn)儀說(shuō)明書(shū)
好氧堆肥實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)
沿程阻力系數(shù)測(cè)定裝置說(shuō)明書(shū)
文丘里除塵器性能實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試實(shí)訓(xùn)裝置指導(dǎo)書(shū)
化工傳熱實(shí)驗(yàn)裝置使用說(shuō)明書(shū)
數(shù)據(jù)采集板式靜電除塵器指導(dǎo)書(shū)
《臺(tái)虎鉗》實(shí)測(cè)繪圖組合訓(xùn)練裝置
 自由對(duì)流橫管管外放熱系數(shù)測(cè)試裝置使用說(shuō)明書(shū)
流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置使用說(shuō)明書(shū)
《典型零件》實(shí)測(cè)繪圖訓(xùn)練裝置
 制冷制熱工作原理及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/u>
挖掘機(jī)液壓模擬訓(xùn)練平臺(tái)操作說(shuō)明
 中溫法向輻射率測(cè)量?jī)x實(shí)驗(yàn)裝置的介紹及使用說(shuō)明
 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)及維護(hù)
熱電偶校驗(yàn)儀使用說(shuō)明
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 做燃料電池教具實(shí)驗(yàn)要注意什么
 電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)的基本要求及安全操作規(guī)程
 交流及直流電源實(shí)驗(yàn)操作說(shuō)明
 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)溫度控制儀表操作說(shuō)明
 沖擊水浴除塵器實(shí)驗(yàn)裝置使用說(shuō)明
 變壓器耦合推挽功率放大器實(shí)驗(yàn)說(shuō)明
 平面磨床面板器件布局圖及電路實(shí)訓(xùn)單元故障現(xiàn)象

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序號(hào)	名稱	數(shù)量	主要用途
1	新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)
2	汽車(chē)電工絕緣工具組
3	高壓萬(wàn)用表
4	絕緣手套
5	汽車(chē)示波器

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