3D-Hall-Effekt-Sensor für die Bewegungssteuerung in Fahrzeugen

Die TDK hat ihr Portfolio magnetischer Sensorlösungen um die HAL-13xy-Familie erweitert, einen werkseitig programmierbaren Hall-Effekt-Schaltersensor für die Geschwindigkeits- und Richtungserfassung in Automobil- und Industrieanwendungen. Basierend auf der proprietären 3D-Hall-Technologie des Unternehmens integriert der Sensor drei orthogonal angeordnete Hall-Elemente in einer Pixelzelle und ermöglicht dadurch die gleichzeitige Messung mehrerer Magnetfeldkomponenten. Dies unterstützt flexible Systemdesigns für Elektromotoren und Positionssensorik.

3D-Magnetfeldsensorik für die Motorsteuerung
Die HAL-13xy-Familie verfügt über drei Hall-Elemente entlang der X-, Y- und Z-Achse. Diese Konfiguration erzeugt Quadratursignale mit einer festen Phasenverschiebung von 90 Grad, unabhängig von Magnetpolabständen und Luftspalten.

Durch die gleichzeitige Erfassung von zwei Magnetfeldkomponenten bietet der Sensor größere Flexibilität bei der Platzierung von Sensoren und Magneten und gewährleistet gleichzeitig eine zuverlässige Geschwindigkeits- und Richtungserkennung. Im Vergleich zu herkömmlichen Hall-Sensoren, die von einer präzisen magnetischen Ausrichtung abhängig sind, reduziert diese Architektur die mechanischen Konstruktionsanforderungen.

Das Dual-Output-Design kann entweder für Quadratur-Geschwindigkeitssignale oder für Geschwindigkeits-/Richtungssignale konfiguriert werden. Dadurch eignet sich der Sensor für kompakte Motorsteuerungen, bei denen präzise Positionsrückmeldungen und eine platzsparende Integration erforderlich sind.

Automobilanwendungen für Positions- und Geschwindigkeitserfassung
Die Sensorfamilie richtet sich an Fahrzeuganwendungen mit hohen Anforderungen an Bewegungssteuerung und Positionsüberwachung. Zu den typischen Einsatzbereichen zählen Sitzverstellmotoren, Schiebedachantriebe, Heckklappenmotoren, Lenksäulenmotoren, Lenkwinkelerfassungssysteme, Ventilpositionsüberwachung sowie Fensterheber mit Einklemmschutzfunktion. Darüber hinaus eignet sich der Sensor für industrielle Automatisierungsanwendungen, bei denen Drehzahlerfassung, Richtungsbestimmung und kompakte Motorintegration erforderlich sind.

Robuster Betrieb unter erweiterten Umgebungsbedingungen
Der HAL 13xy wurde für den Einsatz unter anspruchsvollen Automobilbedingungen entwickelt. Der Sensor unterstützt Versorgungsspannungen von 3,0 V bis 24 V und arbeitet bei Sperrschichttemperaturen von –40 °C bis 170 °C. Zu den Schutzfunktionen gehören eine Lastabwurffestigkeit bis 40 V, ein Verpolschutz bis –18 V sowie Kurzschluss- und Übertemperaturschutz. Nach Angaben von TDK bleiben die Schaltpunkte über den gesamten Temperatur- und Spannungsbereich konstant, wodurch eine stabile Messleistung gewährleistet wird.

Der Sensor unterstützt statische und dynamische Magnetfelder bis 40 kHz und ist dank verschiedener Temperaturkoeffizientenoptionen mit Ferrit- und Seltenerdmagneten kompatibel.

Funktionale Sicherheit und EMV-Konformität
Die HAL-13xy-Familie verfügt über eine kontinuierliche integrierte Selbsttestfunktion (Built-In Self-Test, BIST) und wurde als Safety Element out of Context (SEooC) entwickelt. Der Sensor ist gemäß ISO 26262 ASIL-B-ready und kann in sicherheitsrelevante Fahrzeugsysteme integriert werden. Für den Automotive-Einsatz erfüllt die Sensorfamilie die Anforderungen der Norm AEC-Q100 und bietet elektromagnetische Verträglichkeit gemäß relevanten ISO- und IEC-Standards.

Zu den weiteren Robustheitsmerkmalen zählt ein ESD-Schutz von bis zu 4 kV nach Human Body Model (HBM), wodurch eine zuverlässige Funktion auch in elektrisch anspruchsvollen Umgebungen gewährleistet wird.

Kompaktes Gehäuse für platzkritische Anwendungen
Der Sensor ist in einem kompakten 5-poligen SOT23-Gehäuse untergebracht und eignet sich für Anwendungen mit begrenztem Leiterplattenplatz. In Kombination mit konfigurierbaren Sensorachsen und programmierbaren Ausgangssignalen bietet die Lösung eine kompakte Plattform für Motorsteuerung, Positionserkennung und Bewegungsüberwachung.

Der Produktionsstart der HAL-13xy-Familie ist für Oktober 2026 geplant. Muster sind bereits verfügbar.

Zusätzlicher Kontext: Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleiche, die nicht Bestandteil der ursprünglichen Produktankündigung waren
Der Markt für Hall-Effekt-Sensoren zur Positions- und Geschwindigkeitserfassung im Automobilbereich umfasst Lösungen von Unternehmen wie Infineon Technologies, Allegro MicroSystems, Melexis, Texas Instruments und TDK. Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen in diesem Segment zählen Magnetfeldempfindlichkeit, Temperaturstabilität, EMV-Festigkeit, funktionale Sicherheit und die Unterstützung hochdynamischer Drehzahlerfassung.

Dreidimensionale Hall-Sensortechnologien bieten gegenüber herkömmlichen einachsigen Hall-Sensoren Vorteile, da sie mehrere Magnetfeldvektoren gleichzeitig erfassen können. Dies vereinfacht die mechanische Integration und erhöht die Toleranz gegenüber Abweichungen bei der Magnetpositionierung in automobilen Aktuatorsystemen.

In Anwendungen der Fahrzeugbewegungssteuerung werden ASIL-konforme Sensoren mit integrierten Diagnose- und Selbsttestfunktionen zunehmend benötigt, um sicherheitsrelevante Funktionen wie Lenksysteme, elektrische Aktuatoren, Sitzverstellungen und Einklemmschutzsysteme zu unterstützen. Darüber hinaus gewinnen Betriebstemperaturen von über 150 °C Sperrschichttemperatur in elektrifizierten Fahrzeugarchitekturen zunehmend an Bedeutung.

Bearbeitet von Maria Brueva, Induportals-Redakteurin – mit KI angepasst.

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