第二節 車輪轉速傳感器
車輪轉速傳感器用于測量汽車車輪的轉速，轉速信號借助于電纜傳送給汽車上的ABS、ASR、ESP等控制單元，調節每個車輪的制動力，保證汽車行駛穩定性和操縱性。另外，智能網聯汽車的導航系統、車道偏離報警系統、車道保持輔助系統、自適應巡航控制系統等，也需要將采集到的車輪轉速信號根據預設的車速計算公式換算成車速信號發送到CAN總線，通過CAN總線獲取車速信號。車速信號的準確與否直接關系到智能網聯汽車行駛的安全性及可靠性。
車輪轉速傳感器類型主要有電磁式轉速傳感器和霍爾式轉速傳感器。
一、電磁式轉速傳感器
電磁式轉速傳感器組成如圖2-1所示，主要結構是齒圈和由永磁體、感應線圈、極軸組成的傳感頭，其中極軸頭部結構有鑿式和柱式兩種。它是屬于無源傳感器。
圖2-1 電磁式轉速傳感器的組成
齒圈是運動的，一般安裝在隨車輪一起轉動的部件上；傳感頭是靜止的，安裝在車輪附近，一般前輪傳感頭固定在車輪轉向架上，后輪傳感頭固定在后車軸支架上，如圖2-2所示。
圖2-2 電磁式轉速傳感器在車輪上安裝的位置
車輪的旋轉引起傳感頭和齒圈的齒頂與齒隙間距不同，引起磁通量的交替變化，從而產生感應電動勢，此信號通過感應線圈末端的電纜輸入ABS的電控單元。當齒圈的轉速發生變化時，感應電動勢的頻率也變化。ABS電控單元通過檢測感應電動勢的頻率來檢測車輪轉速。感應電動勢的頻率為
f=Zn/60 （2-1）
式中，f為感應電動勢的頻率；Z為齒圈齒數；n為齒圈轉速，即車輪轉速。
電磁式轉速傳感器優點是結構簡單、成本低。
電磁式轉速傳感器具有以下缺點。
①輸出信號的幅值隨轉速的變化而變化，當轉速比較低時，電控單元可能檢測不到信號。
②頻率響應低，當汽車速度超過規定值時，容易產生錯誤信號。
③抗電磁波干擾能力差，輸出信號弱時比較明顯。
目前，國內外ABS的控制速度范圍一般為15～160km/h，如果要求控制速度范圍擴大到8～260km/h乃至更大，則電磁式轉速傳感器很難適應。
二、霍爾式轉速傳感器
霍爾式轉速傳感器也是由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永磁體、霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒圈，如圖2-3所示。它屬于有源傳感器。
圖2-3 霍爾式轉速傳感器的磁路
當齒圈位于圖2-3（a）所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線分散，磁場相對較弱；而當齒圈位于圖2-3（b）所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線集中，磁場相對較強。齒圈轉動時，傳感頭在齒圈齒頂和齒隙之間交替變化，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個毫伏級的準正弦波電壓，此信號還需由電子電路轉換成控制單元要求的信號輸入使用。
霍爾式轉速傳感器可以把永磁體、霍爾元件和電子電路等用塑料密裝，體積小，質量輕，為選擇安裝位置提供了極大地靈活性。圖2-4所示為霍爾式轉速傳感器安裝在車輪軸承上。
圖2-4 霍爾式轉速傳感器安裝在車輪軸承上
霍爾式轉速傳感器具有以下優點。
①輸出電壓信號穩定，在車輪轉速范圍內和蓄電池標準電壓下，傳感器輸出電壓能穩定在11.5～12V不變，輸出電壓幅值不受轉速的影響。
②頻率響應高，其響應頻率高達20kHz，相當于車速為1000km/h時所檢測的信號頻率，最高響應頻率能夠保證汽車高速運行時的測量精度。
③抗電磁波干擾能力強。
霍爾式轉速傳感器與電磁式轉速傳感器相比，制造成本高。
霍爾式轉速傳感器不僅廣泛應用于ABS輪速檢測，也廣泛應用于其控制系統的轉速檢測。