霍尔传感器原理与应用.docx

教案

课题章节

任务2霍尔传感器原理与应用

课型

专业课

课时

4

教具学具

电教设施

多媒体教室、资源库、

教

学

目

标

知识教学点

知道什么是霍尔效应；

能理解霍尔电流、转速、位置传感器的原理；

知道霍尔电流、转速、位置传感器在新能源汽车上的应用。

能力培养点

能通过实训使用直流电压表测量霍尔电流、位置传感器的特性输出；

能通过实训使用示波器测量霍尔转速传感器的波形，并做出正确分析。

德育渗透点

万事开头难，做人事事情，从开头就要做好

教学重点难点

重点

霍尔电流、转速、位置传感器的原理

难点

霍尔电流、转速、位置传感器的原理

学法引导

讲授法、讨论法；通过系统介绍引发学生兴趣，给出资料学生获取信息，然后应用所获信息解决问题

教学内容更新、补充、删节

增加近年来的新知识及新的发展动态，删除过时信息

参考资料

课后体会

教与学互动设计

教师活动内容

学生活动内容

时间

课程介绍:

课堂：20%作业（课堂笔记）：20%考试：60%

学习目标：

1.知道什么是霍尔效应；

2.能理解霍尔电流、转速、位置传感器的原理；

3.知道霍尔电流、转速、位置传感器在新能源汽车上的应用。

4.能通过实训使用直流电压表测量霍尔电流、位置传感器的特性输出；

5.能通过实训使用示波器测量霍尔转速传感器的波形，并做出正确分析。

学习任务描述：

随着汽车技术的发展，特别是新能源汽车的出现，传统接触式传感器的局限性越来越明显。霍尔传感器具备与被测对象无接触的优点，所以新能源汽车逐渐使用霍尔传感器来取代传统接触式传感器。

本实训通过搭建电路，测量霍尔传感器工作特性，学习霍尔传感器的基本原理，并通过规范的操作，养成良好的职业素养。

知识讲授：

知识链接1：霍尔效应

一个正常通电的导体中，如果对其施加一个垂直于电流流动方向的磁场，则在洛仑兹力的作用下，电子的运动轨迹将发生偏转，并在导体两侧产生电荷积累，形成垂直于电流和磁场方向的电场。最后电子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。这个现象就是霍尔效应。

知识链接2：霍尔电流传感器的原理

霍尔电流传感器利用的是霍尔效应原理，主要组成有：霍尔原边电路、聚磁环、霍尔器件、线圈和放大电路等。当有电流通过聚磁环时，在导线周围会产生磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，聚磁环的磁场会使霍尔元件产生相应的输出电压。由于导线周围产生的磁场较弱，霍尔电压信号较低，需要经信号放大器进行放大后输出给控制单元。

知识链接3：霍尔电流传感器的应用

动力电池控制系统中广泛应用霍尔电流传感器，该传感器安装在高压电池箱内，，主要检测高压电池的充电状态和放电状态。当传感器检测到电池放电出现异常情况时，会向电池管理系统BMS发出信号，控制单元及时地断开动力电池的电压输出，以防发生安全事故或造成电池损坏。

知识链接4：霍尔位置传感器的原理

霍尔位置传感器是由磁块和霍尔元件组成，霍尔元件放在磁导体的中间，磁场产生的磁力线可以穿过霍尔元件。磁块随着被测物体的运动而改变与霍尔元件的相对位置，此时磁力线穿过霍尔元件的角度就会发生变化，从而霍尔元件输出的电压也会产生相应的变化。

知识链接5：霍尔位置传感器在新能源汽车的应用

油门踏板连接的磁铁采用的是霍尔式位置传感器，其主要作用是给控制单元提供两个信息：油门的位置信号和油门位置变化的速度，控制单元根据这两个信号来控制电机的动力输出。

知识链接6：霍尔转速传感器的原理

霍尔传感器由霍尔元件和磁性转盘组成，磁性转盘与输出轴连接。当转轴旋转时，磁性转盘也随转轴1：1地转动，所以固定在磁性转盘附近的霍尔元件能感应到磁场的交替变化。霍尔元件会在每个小磁场的经过产生一个对应的脉冲电压，通过计算单位时间内产生的脉冲数，可以间接计算出被测轴的转速。

知识链接7：霍尔转速传感器在新能源汽车的应用

大部分品牌的新能源汽车使用的是霍尔式转速传感器，该传感器安装在动力系统的输出轴上。该信号用于汽车仪表系统显示车速、用于巡航定速系统的车速反馈和制动过程中ABS控制制动力的分配等等。

磁电式传感器正常工作时无需外接电源，是利用磁电感应来测量物体转速的一种传感器。在新能源汽车领域，用于测量驱动电机的转速，主要是依靠信号盘的铁齿感应线圈来产生输出信号。该传感器制造成本低，工作可靠，安装方便，在传统发动机汽车和新能源汽车中都广泛使用。

技能训练：

一、技能训练项目

本次的实训项目为霍尔传感器原理与应用实训

二、实训组织

1、6-7人一组

2、实习、学习指导（教师分工）

教师负责实训室进行操作示范，指导完成相关学习任务

三、使用设备

霍尔电流传感器实训板、霍尔油门位置传感器实训板、霍尔转速传感器实训板、DC