純（chún）電動汽車電機霍爾傳感器（qì）檢測

一、新能源電（diàn）機性（xìng）能實驗台-實驗目的
1. 正確認識純電動汽車（chē）電機霍爾傳感器的作用 
2. 了解純電動（dòng）汽車電機霍爾傳感器的結構 
3. 對電機霍（huò）爾傳感器檢測（cè），觀（guān）察其結構，分析其工作原理，熟（shú）悉其部（bù）件。 
4. 對純電動汽車電機霍爾（ěr）傳感器有一個初步（bù）的認識及掌握其檢測方法。

二、實驗原理及說明
1.萬用表功能使用（yòng）介紹。
2.汽車示波器使用介紹。
3.電機霍爾傳感器外觀圖，如圖1所示（shì）。 驅動電機端線束端子含義：
    電機u、v、w輸入接線(粗黃（huáng）色線為U /粗綠色（sè）線為V / 粗藍色線為W)
    5線插（chā）-霍爾傳感器
細紅色線為+5V電源（yuán）
細黑色線為接地線   
    細黃色線為 A          
細綠色線為 B          
細藍色線為 C
霍爾傳感器內部接線電路如圖2所示。
霍爾排列順序為正、正、正為60度電機，如是正、反、正為120度電機。 圖2  霍爾（ěr）傳感器內部接線
6.電機（jī）霍（huò）爾傳（chuán）感器模擬檢測
6.1電機霍爾傳感器電壓檢（jiǎn）測（電路圖如圖3所示，不加（jiā）速工況），測量電壓值； 6.1電機霍爾傳（chuán）感器電（diàn）壓檢測（電路圖如圖3所示，加速工況），測量電壓（yā）值；
6.2電機霍爾傳感器地線與（yǔ）電源測試，電源電壓5V，電（diàn）路圖如圖3所示（shì）；
6.5電機霍爾傳感器波（bō）形測（cè）試，波形如圖4所示； 7.電機霍爾傳感器故障模擬
7.1“電機霍爾（ěr）傳感器”故（gù）障開關向（xiàng）“0”方（fāng）向按下時，設置故障。
7.2踏下電子油門，檢（jiǎn）查故障現象。
7.3萬用表檢測麵板端子，檢測線路與信號，如圖5所示。 7.4“電機霍爾傳感器”故障開關向“1”方向按下時，設置（zhì）排除。
8. 純電動汽車電機霍爾（ěr）傳感器原理
8.1線性（xìng）霍爾傳感器的（de）內部電路如圖6所示。 線性霍爾電（diàn）路（lù）由電壓調整器，霍爾電壓發生器，線性（xìng）放大器和射極跟隨器組成，其輸入是磁（cí）感應強度，輸出是和輸入量成正比的電壓。靜態輸出電壓（yā）（B=0GS）是電源電（diàn）壓的一半左右。S磁極出現在霍爾（ěr）傳感器標（biāo）記麵時，將驅動輸出高於零電平；N磁極（jí）將驅動輸出低於零電平；瞬時和比例輸出電壓電平決定與（yǔ）器件最敏感麵的磁通（tōng）密度。霍耳轉把輸出（chū）電壓的大小，取決於霍（huò）耳元件周圍的磁場強度。轉動時，改變了霍耳元件周圍的磁場強度，也就改變了霍爾傳感器的輸（shū）出電（diàn）壓。
8.2電機霍爾傳感器（qì）
霍（huò）爾的信號線傳遞電機裏麵磁鋼相（xiàng）對於線圈的位（wèi）置，根據三（sān）個（gè）霍爾的信號控製器能知道此（cǐ）時應該如何給電機的線圈供電（不同的霍爾信號，給電機線圈供相（xiàng）對應方向的電流），就是說（shuō）霍爾狀態不（bú）一樣，線圈的電流方向不一（yī）樣。霍爾信號傳遞給控製器，控（kòng）製器通（tōng）過粗的導線給電機線圈供電，電機旋轉，磁（cí）鋼與線（xiàn）圈（纏在定子上的線圈，其實霍爾一般安裝在定子上）發生轉動，霍爾感應出（chū）新的（de）位置（zhì）信號，控製器粗的導線又給（gěi）電機線圈重新改變電流方向供（gòng）電，電機繼續旋（xuán）轉（線圈和磁鋼的位置發生變化時，線圈必（bì）須對（duì）應的改（gǎi）變電流方向，這樣電機（jī）才（cái）能繼續向一（yī）個方向運動，不然電機（jī）就會在某一個位置（zhì）左右擺動，而不是連續旋轉（zhuǎn）），這就是電機換相。以霍爾傳感器取代碳刷換向器，實現電機（jī）的運轉（zhuǎn），如圖7所示（shì）。 上（shàng）圖在這（zhè）三個霍（huò）爾元件位置放置60度4極轉子，極轉子和三個霍爾元件，用於（yú）檢測旋轉。霍爾在直流無刷電機中的（de）作用是很大的，而且是關鍵部件（jiàn）。
在無刷（shuā）直（zhí）流電機中是用霍爾傳感器對轉子的位置進行檢測，並將（jiāng）位置信息發送到電機的邏輯電路中已完成繞組換向功能，使轉子持續獲得恒定動力矩。轉子上（shàng）的相鄰磁體極性各不相同，所以相同極性間的角度為90°。 旋轉的（de）永磁（cí）體轉（zhuǎn）過霍爾傳感器時會使集（jí）成（chéng）電（diàn）路的狀態發生改變，每當南極靠近時，電路就會轉為工作狀態。實際角度為120°由於磁鐵極性（xìng）變化周期為90°，所 以真正間隔角度（dù）為30°）放置的三個集成電路（lù）輸出波形。第（dì）一個集成電路會在30°時轉為工作狀（zhuàng）態，第二個和第三個分別在60°與90°時轉為工作狀（zhuàng）態。由 於北極磁鐵會通過霍爾傳感器使電路轉為釋放（fàng）狀態，而（ér）相鄰南北極相隔45°，因此，集成電路在磁鐵轉過 45°後就轉為釋放狀態（tài）。
8.3電（diàn）機霍爾位置傳感器與電（diàn）機控（kòng）製：電機內部裝有能感應磁場的霍爾傳（chuán）感器(hall-sensor)，做為速度之閉回（huí）路控製，同時也做（zuò）為（wéi）相序控製的依（yī）據。
無刷直流電機的（de）工作原理本質上與（yǔ）有刷（shuā）電機類似，都是通過電機中的永磁體磁（cí）場和繞組中的電流產生驅動（dòng）力而發生轉動。不同的是無刷直（zhí）流（liú）電（diàn）機采用了位 置集成電路和電子開關替（tì）代（dài）傳統的直流電機中的電刷和換向器。由於不存在集電環或者碳刷用於換（huàn）向和摩（mó）擦，因此就不存在通過碳堆積產生的功率損耗或者電氣噪 聲。同時，電子換向在（zài）數（shù）字指令（lìng）的交互過程中也更具有靈活性。
要讓電機轉動起來，首先控製部就必須根據hall-sensor感（gǎn）應到的電機轉子目前所在位置，然後依照定子繞線決（jué）定開（kāi）啟(或關閉)換流（liú）器(inverter)中功率（lǜ）晶體管的順序，如 圖9 inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上（shàng）臂功率晶體管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率晶體（tǐ）管)，使電流依序流經電機（jī）線圈產生順向(或逆向)旋轉（zhuǎn）磁（cí）場，並與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時（shí）轉動。當電機轉子轉動到hall-sensor感應出另一組（zǔ）信（xìn）號的位置時，控（kòng）製部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環電（diàn）機就可以依同一（yī）方向繼續轉動（dòng）直到控（kòng）製部決定要電機轉子停（tíng）止則關閉功率晶體管(或隻開下臂功（gōng）率晶體管)；要電機轉子（zǐ）反向則功率（lǜ）晶體管開啟順序相反。 基本（běn）上（shàng）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（yī）組，  但絕不能開成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因為電子零件總有（yǒu）開關的響應時間，所以功率晶體管在關與開的交錯時間要將零件的響應時間考慮進去，否則當上臂(或下（xià）臂)尚未完全關閉，下臂(或上臂)就已開啟，結果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。
當電機轉動起（qǐ）來（lái），控製部（bù）會再根據驅動器設定的速度（dù）及加（jiā）/減速（sù）率所組（zǔ）成的命令(Command)與hall-sensor信號變化的速度加以比對(或由軟件運算)再來決定由下一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)開關導通，以及導通時間長短。速度不夠則開長（zhǎng），速度過頭（tóu）則減短，此部份工作就（jiù）由PWM來完成。PWM是決定電機轉速快或慢的方式，如何產生這樣的PWM才是要達到較精準速度控製的（de）核心。
三、實驗（yàn）儀器
實驗儀器,包括（kuò）儀器設備條件、物質條件（jiàn）、相（xiàng）關文獻資料等。

序（xù）號	名稱	數量	主要用途
1	新能源汽（qì）車驅動係統結構與性能實驗台
2	汽車電工絕緣工具組
3	高壓萬用表
4	絕緣手套（tào）
5	汽車示波器

(一）純電動汽（qì）車電機霍（huò）爾傳感器認（rèn）識
1.觀摩新能源汽（qì）車驅動係統（tǒng）結構與性能實驗台，識（shí）別電機霍爾傳（chuán）感器部件安裝位置。
2.觀摩（mó）新能源汽車驅動係統結構與性能實驗台，識別（bié）電機霍爾傳感器（qì）各引線功能。
(二）純電動（dòng）汽車（chē）電機霍爾傳感器檢測
2.1電壓（yā）檢測
1)閉合電源總（zǒng）開關，點火開關ON位置。
2)換（huàn）擋操縱機構手（shǒu）柄置於“前進/或者倒車”檔，右腳輕踩電子加速踏板，車輛前輪開始運轉（zhuǎn）；
3)不踩下加速踏板，萬用表檢測霍爾傳感（gǎn）器（qì）的信號端子與地線（xiàn）電壓值。
4)踩下加速踏板，萬（wàn）用表檢（jiǎn）測霍爾傳感器的信（xìn）號端子與地線電（diàn）壓值。
5)萬用表檢測霍爾傳感器的電源端子與地線電壓值。
6）對照麵板檢測控製器端子與地線電壓值。
2.2波形測試
1)閉合電源總（zǒng）開關，點（diǎn）火開關ON位置。
2)換擋操縱機構手柄置於“前（qián）進/或者倒車”檔，右腳輕踩電子加速踏（tà）板，車輛前輪開始運（yùn）轉；
3)慢（màn）慢踩下加速踏板，示波器檢測霍爾傳感器ABC的信號（hào）端子波（bō）形且記（jì）錄。
2.3故障模擬
1)閉合電源總開關，點火開關ON位置。
2)換擋（dǎng）操縱機構手柄置於“前進/或者倒（dǎo）車”檔，右（yòu）腳（jiǎo）輕（qīng）踩電子加速踏板，車輛前輪開始運轉（zhuǎn）；
3)“霍爾傳感器”故（gù）障開關向“0”方向按下時，設置故障。
4)踏下電子油門，檢查故障現象。
5)萬用表（biǎo）檢測麵板端子，檢（jiǎn）測線（xiàn）路（lù）與信號查找原（yuán）因。
6)“霍爾傳感器”故障開（kāi）關（guān）向（xiàng）“1”方向按下時，設置排除。
2.4實訓（xùn）實（shí）驗完畢後，關閉點火開關，斷開電源開關，整理好設備。
五、 實驗報告
1.如何測（cè）試電機霍爾傳感器波形？
2.如何測試電機霍爾傳（chuán）感器電（diàn）壓？正常（cháng）值是多（duō）少？
3.斷開電（diàn）機霍爾傳感器（qì）A或者B線，會有什麽故障現（xiàn）象（xiàng）？為（wéi）什麽？
4.霍爾傳感器波形記錄且分析實測數據結果。
六、 預習與思考題 
1.純電動汽車組成結（jié）構（gòu）與工作原理。
2.純電動汽車電機結構與原理。
3.驅動電機霍（huò）爾傳（chuán）感器結構與原理。

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