线控转向时代,TAS传感器如何成为智驾转向的关键?

慧生活 20260601

  • 车规级传感器
  • 扭矩角度传感器

线控转向时代,TAS传感器如何成为智驾转向的关键?

随着智能驾驶技术的迅速发展,汽车转向系统正经历从传统机械式向线控转向(SBW)的转型。作为感知驾驶员转向意图的核心组件,扭矩角度传感器(TAS)已从辅助功能升级为决定转向精度、响应速度和功能安全的关键部件。

本文以赛卓电子的TAS传感器芯片解决方案为切入点,深入剖析线控转向系统的底层逻辑、传感器选型策略以及车规级落地路径,全面解读转向传感器技术的发展趋势。

一、转向系统演变与线控转向结构

从机械转向到线控转向,汽车转向技术历经多个发展阶段:

  • 机械转向 → 液压助力(HPS) → 电液助力(EHPS) → 电动助力(EPS) → 线控转向(SBW)

作为当前最先进的形态,线控转向系统彻底取消方向盘与转向轮之间的机械连接,通过电信号传输指令,具备三大核心优势:

  • 转向响应速度更快,满足高端智能驾驶控制需求;
  • 座舱布局更灵活,释放车内空间;
  • 路感反馈可编程,提升驾驶舒适性。

线控转向系统主要由三个模块组成:

  • 转向盘模块:采集转向扭矩、转角和转速,提供路感反馈;
  • 转向执行模块:驱动转向电机并采集车轮转角与位移;
  • 中央ECU:统筹信号处理、算法运算并下发控制指令。

在这一系统中,扭矩角度传感器是感知的起点。

二、转向传感器的分类与介绍

在汽车转向系统中,扭矩与角度传感并非采用单一方案,而是根据功能需求分级适配不同车型:

  • TOS(纯扭矩传感器):仅检测转向扭矩,结构简单、成本低,适用于经济型燃油车或入门电动车。
  • TIS(扭矩+索引传感器):提供扭矩信号及每圈一个索引脉冲,用于ECU进行圈数计数和零位校准,适用于主流乘用车。
  • TAS(扭矩+角度传感器):同步输出扭矩和绝对角度信号,能够精准捕捉转向意图,是中高端车型、智能驾驶平台及线控转向系统的标准配置。

三、TIS 与 TAS 的核心对比

TIS(扭矩 + 索引传感器) TAS(扭矩 + 角度传感器)
核心定义 扭矩检测 + 单圈零位索引,不输出连续角度 电感测扭矩 + 磁传感测角度,直接输出 0~360° 绝对角度
工作原理
  • 依靠 Index 零位脉冲实现基准定位
  • 每 360° 输出 1 个索引脉冲
  • 仅输出脉冲,不计算圈数 / 角度
  • ECU 通过脉冲计数算绝对位置
  • 基于磁场方向检测,独立解算角度
  • 转向轴配径向充磁磁铁同步旋转
  • 芯片检测磁场方向(非强度)
  • 内置算法直接解算 0~360° 绝对角度
选型参数要求 TIS(扭矩 + 索引传感器) TAS(扭矩 + 角度传感器)
扭矩测量要求
  • 范围:±10Nm / ±20Nm / ±50Nm
  • 精度:≤±1% FS
  • 线性度:≤±0.5% FS
  • 响应:≤1ms
  • 全温低漂移
  • 范围:±10Nm / ±20Nm / ±50Nm
  • 精度:≤±1% FS
  • 线性度:≤±0.3% FS
  • 无零点漂移、全温稳定
角度 / 索引要求
  • Index 脉冲:每圈 1 个零位脉冲
  • 位置精度 ≤±1°
  • 脉冲固定、无漂移、上电快校准
  • 角度范围:0°~360° 绝对角度
  • 精度:≤±0.5°
  • 分辨率:≤0.01°
  • 响应延时:≤500μs
信号输出
  • 开漏 / 推挽
  • 仅扭矩 + Index 脉冲
  • 模拟 / PWM / SPI / SENT / PSI5
  • 扭矩 + 角度同步输出,双路冗余
电气环境
  • 供电:5V / 3.3V
  • 温度:-40℃~150℃
  • 符合 AEC-Q100 / ISO26262 ASIL B
  • 供电:5V / 3.3V
  • 温度:-40℃~160℃
  • 高抗振 / EMC / ESD
  • 符合 AEC-Q100 / ISO26262 ASIL B/D
应用特点
  • 无连续角度,ECU 间接算角
  • 高性价比,适配基础 EPS
  • 原生高精度绝对角度
  • 安全冗余,适配高端 EPS / 线控转向

四、赛卓车规级芯片全栈方案

针对线控转向与 EPS 市场,赛卓电子提供从 TIS 到 TAS 的完整芯片矩阵,所有产品均符合 AEC-Q100 和 ISO 26262 功能安全标准。

✦ TIS 推荐方案:SC245X 单极开关霍尔芯片

  • 安全等级:符合 AEC-Q100 车规标准,支持 ISO26262 ASIL B 功能安全。
  • 宽电压耐压:支持 24V / 40V 耐压规格,适配多种供电系统。
  • 宽温工作:工作温度区间 -40℃~150℃,适应多种复杂环境。
  • 防护可靠:内置过热关断保护,有效防止高温损坏。
  • 抗干扰强:具备良好的 EMC 与 ESD 抗扰能力。
  • 输出适配:标准开漏输出,兼容常见外围控制电路。

✦ TAS 推荐方案:SC69431 多协议输出角度传感器芯片

  • 安全等级:满足 AEC-Q100、ISO26262 ASIL B 功能安全标准。
  • 检测原理:采用 IMC 3D 感应技术,支持 XY、XZ、YZ 多平面检测。
  • 检测范围:支持角度位移、直线位移、XYZ 三维位置检测。
  • 超宽温域:工作温度 -40℃~160℃,具备优异的高温适应性。
  • 多输出模式:支持模拟、PWM、SPI、SENT、PSI5 多种输出方式。
  • 可编程特性:支持 4 点、8 点、16 段、32 段多档位线性曲线校准,适用于高精度定制化应用。

五、市场趋势与行业展望

随着 EPS 技术的全面普及和线控转向的迅速落地,转向传感市场正呈现以下发展趋势:

  • TAS 渗透率持续提升:成为中高端车型和智能驾驶平台的标配,逐步取代传统 TIS/TOS。
  • 车规要求更严格:高抗干扰、宽温域、功能安全、长寿命已成为行业标配。
  • 国产替代进程加快:本土企业在性价比、交付周期和服务响应方面更具优势。

赛卓电子依托其在车规级传感器领域的研发与量产能力,深入绑定主流车企和 Tier1 供应商,通过高可靠性、多功能输出和易集成的传感器方案,推动线控转向系统的国产化落地。未来,赛卓将持续深耕车规传感领域,以技术创新匹配高端制造需求,为智能转向系统提供更安全、更精准、更具成本优势的芯片解决方案。

审核编辑:黄宇

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