二線制霍爾式輪速傳感器結構原理及檢修

◆文/山東 劉 華 王曉林

二線制霍爾式輪速傳感器結構原理及檢修

◆文/山東 劉 華 王曉林

劉華 (本刊編委會委員)

畢業于山東工業大學內燃機專業，現為威海職業學院汽車專業教授、高級工程師，哈爾濱工業大學車輛工程專業工學碩士；山東省教學名師，全國機械行指委汽車專指委委員；《汽車柴油機電控系統檢修》國家級精品課、共享課負責人；“《柴油機電控高壓共軌系統檢修》新課程的構建與教學實踐”省級教學成果二等獎第一完成人。

霍爾式傳感器與磁電式傳感器相比較，具有靈敏度高、輸出方波信號且信號幅值穩定、抗電磁能力強等優點。在測量位置、轉速等用途時，霍爾傳感器在汽車上得到廣泛的應用(例如霍爾式曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器等)。眾所周知，汽車應用的傳統霍爾傳感器為三線制，其插頭上有三個接線端子：電源、信號和搭鐵。

近年來，隨著Bosch公司8.0版本的ABS、ESP系統以及TRW公司EBC 450版本的ABS、ESP系統為許多車型配套，二線制(電源、信號)霍爾式輪速傳感器得到廣泛的應用。本文將以奇瑞A3汽車(最低配車型安裝了Bosch 8.0版本的ABS系統，其他車型均安裝了ESP系統，ABS及ESP系統所用的輪速傳感器相同)為例，詳細分析該車安裝的TLE4941型二線制霍爾式輪速傳感器的結構原理及檢修方法。

一、制動系統組成

奇瑞A3采用了傳統的液壓、盤式制動，駐車制動為鼓式安裝在后輪，制動盤及制動鼓為整體式。前輪及后輪制動系統的結構如圖1、圖2所示。

圖1 前輪制動系統結構圖

圖2 后輪制動系統結構圖

二、二線制霍爾式輪速傳感器結構原理

1.后輪輪速傳感器

后輪輪速傳感器由傳感器自身及信號輪等兩部分組成，傳感器用一個螺釘固定在轉向節上，信號輪安裝在輪轂上，信號輪由導磁性材料制成且隨輪轂同步旋轉(圖3)。當后輪轉動時，信號輪同步旋轉，使穿過霍爾傳感器內的霍爾元件磁力線密度(磁通)發生變化，根據楞次定律，則會產生霍爾電壓。與傳統的三線制的霍爾傳感器類似，后輪二線制輪速傳感器也有磁場，用導磁性材料例如螺絲刀實驗，可以明顯感覺到吸引力。

2.前輪輪速傳感器

前輪輪速傳感器由傳感器自身及磁性轉子等兩部分組成，傳感器用一個螺釘固定在轉向節上，磁性轉子安裝在前輪軸承的端面上，隨軸承同步旋轉。磁性轉子由內置帶磁性離子的橡膠制成的N、S極且按圓周方向均勻布置(圖4)。當前輪轉動時，磁性轉子同步旋轉，使穿過霍爾傳感器內的霍爾元件的磁力線密度發生變化，根據楞次定律，也會產生霍爾電壓。與傳統的三線制霍爾傳感器不同，前輪二線制霍爾式輪速傳感器自身無磁場，用導磁性材料例如螺絲刀實驗，無吸引力。而磁性轉子是帶磁場的，用導磁性材料例如螺絲刀實驗，有明顯的吸引力。

圖3 后輪輪速傳感器

圖4 前輪輪速傳感器

3.電路原理

奇瑞A3安裝的Bosch 8.0版本的ABS系統電路簡圖(省略了相關的保險、導線顏色、導線的橫截面積及連接插頭代號等)如圖5所示。

圖5 ABS系統電路簡圖

二線制霍爾式輪速傳感器插頭只有兩個接線端子：電源與信號，其電路原理如圖6所示。該傳感器仍然需要外供電源(ABS模塊提供12V電源電壓)，通過電路改進后將原來的信號輸出端子與搭鐵線并為一條線路。TLE4941型輪速傳感器內部有雙霍爾板(屬于差分式)，輸出的是電流型信號，即高低電流值分別對應傳感器的開啟與關閉。在ABS模塊內部設置了一個采樣電阻(R=75Ω±1%)，通過采樣電阻將電流信號轉換為電壓信號并輸送給ABS模塊。

說明：若ABS模塊內的采樣電阻及其線路存在斷路、短路故障，當車輪轉動時，在采樣電阻上就無法形成電流信號，更不能轉換為電壓信號，從而造成ESP模塊無法接受到輪速傳感器的轉速信號，ABS故障報警燈就會常亮。

圖6 二線制霍爾式輪速傳感器電路原理圖

三、推薦檢修方法

由于二線制霍爾式輪速傳感器與傳統的三線制霍爾式傳感器電路原理不同，其檢修方法有很大的區別，廠家推薦的二線制霍爾式輪速傳感器檢修方法所需的檢測設備：12V直流電源(或12V蓄電池)1個、75Ω電阻1個、數字萬用表一個、示波器一個以及導線若干。其電路連接方式如圖7所示。

關閉點火開關，拔下輪速傳感器的插頭，在傳感器側插頭(母頭)上進行電路連接。RM的一端通過萬用表(電流檔)與輪速傳感器的1號端子連接，另一端搭鐵。

將車輛舉升后，用手慢慢轉動車輪，測量結果應符合下列標準值：Ilow≈7.15mA、Ihigh≈14.3mA，Ulow≈0.54V、Uhigh≈1.07V。另外，可以用示波器測量輪速傳感器的電流波形，測量的電流波形應該與圖8相吻合。但上述廠家推薦的對二線制霍爾式輪速傳感器的檢修方法比較繁瑣、復雜，不太實用。

四、簡便檢修方法

通過上述對二線制霍爾式輪速傳感器的結構原理分析，對比廠家推薦的檢修方法，下列檢修方法更簡便實用。

若ABS系統故障時，通過診斷儀讀取故障碼及數據流，經診斷分析確認故障原因在于某個二線制霍爾式輪速傳感器信號異常后，首先檢查輪速傳感器的線路及ABS模塊，隨后檢查傳感器自身及其觸發信號裝置(信號輪或磁性轉子)。

圖7 廠家推薦檢修方法的電路連接

圖8 輪速傳感器的電流波形

1.外觀檢查：關閉點火開關，拔下懷疑有故障的輪速傳感器插頭，檢查插頭的連接情況；檢查輪速傳感器或觸發信號裝置，觀察是否吸附了金屬鐵屑等，檢查兩者之間的間隙是否正確。

2.輪速傳感器與ABS模塊的連接線路檢查：參考圖6，用萬用表的電阻檔測量輪速傳感器線束側插頭(公頭)的兩個端子與ABS模塊對應端子的電阻值，正常值應小于1Ω。

3.電阻值測量：關閉點火開關，拔下輪速傳感器的插頭。在傳感器側插頭(母頭)上的測量1號與2號端子之間的電阻，。在線束側插頭上測量1號端子與搭鐵之間的電阻值，標準值為75Ω±1%，該測量值為采樣電阻的電阻值(參考圖6)。

4.供電電壓測量：關閉點火開關，拔下輪速傳感器的插頭。點火開關處于ON位置，在線束側插頭(公頭)測量2號端子的供電電壓。注意：相關線路正常情況下，此時的測量值為0。因此說明二線制霍爾式輪速傳感器在上述情況下(拔下傳感器插頭)是測量不出供電電壓的。

正確的測量方法是插上輪速傳感器的插頭，在插頭上的2號端子處插上一個大頭針(須確保大頭針與內部的端子連接，可使用萬用表的蜂鳴檔來確認)，點火開關處于ON位置，用萬用表測量大頭針處的電壓值，測量值應接近12V電源電壓。若測量值正確，說明ABS模塊的供電以及ABS模塊與輪速傳感器2號端子之間的線路正常。

5.靜態信號電壓值測量:在輪速傳感器插頭上的1號端子處插上一個大頭針，點火開關處于ON位置，用萬用表測量大頭針處的電壓值，測量值為0.5～1V左右。若測量值正確，說明ABS模塊與輪速傳感器1號端子之間的線路正常以及采樣電阻R及搭鐵線路正常。

6.動態信號電壓測量：點火開關處于ON位置，緩慢轉動車輪，用萬用表在輪速傳感器插頭上的1號端子大頭針處測量電壓，該電壓值應該在0.5～1V左右跳躍變化。

7.信號電壓波形測量：上述檢查及電阻、電壓值測量等方法屬于簡易方法，不是很精確，最好用示波器測量輪速傳感器的信號電壓波形，信號電壓波形應為方波且應無缺齒現象。波形直觀，通過分析波形更容易發現故障。

測量方法：點火開關處于ON位置，將示波器的一個連接端子與輪速傳感器插頭上的1號端子大頭針處接觸，另一個連接端子搭鐵，均勻轉動車輪，測量輪速傳感器輸出的信號電壓波形。實測的波形如圖9所示(A通道、幅值0.5/格、周期20ms)。

圖9 實測的輪速傳感器信號電壓波形