一款集成EPB線束的ABS輪速傳感器設計與研究

尹 兵（一汽轎車股份有限公司，吉林 長春 130000）

一款集成EPB線束的ABS輪速傳感器設計與研究

尹 兵（一汽轎車股份有限公司，吉林 長春 130000）

研究集成EPB制動卡鉗電機線束的主動式ABS輪速傳感器在新車型防抱死系統、電子穩定程序、自適應巡航系統上的典型應用。分析該輪速傳感器的基本設計方法、組成結構特點以及所輸出的輪速方向信號的特點。

ABS輪速傳感器；EPB卡鉗電機；輪速方向

集成EPB線束的ABS輪速傳感器主要應用在部分中高級轎車中。這些中高級轎車往往同時具備了當前先進的如電子駐車制動EPB、防抱死ABS、電子穩定程序ESP、自適應巡航ACC、自動保持AUTOHOLD功能。受限于轎車車身和底盤結構的空間限制，要求EPB卡鉗電機線束需要和ABS輪速傳感器自身線束集成在一起。并且輪速傳感器必須可以輸出帶方向的輪速信號，以幫助ACC和AUTOHOLD系統判斷車輪的正反方向的轉動。因此，集成EPB線束的ABS輪速傳感器設計開發難度大、制造工藝復雜。

1 基本結構

集成EPB線束的ABS輪速傳感器的基本結構包括傳感器探頭、集成EPB線束的四芯線（分別對應傳感器工作電壓、傳感器信號、EPB卡鉗電機+、EPB卡鉗電機-）、過孔膠套（線束從車外進入車內）、固定卡扣、保護套管、金屬支架、四芯插接件（與車身線束插接件對接）、兩芯插接件（與EPB制動卡鉗電機插接件對接）等。如圖1所示。

集成EPB線束四芯線根據車型EPB卡鉗電機的電流需要，一般可以選用規格為2×0.35 mm2（輪速信號）+2×2.5 mm2（卡鉗電機電流）的線束；考慮到周邊，按照環境溫度，選用耐溫125 ℃的線束；額定電壓30 V規格。

圖1 集成EPB線束的ABS輪速傳感器基本結構

集成EPB四芯線的走向布置設計，需要依據底盤輪轂軸承和EPB制動卡鉗電機的位置及車身過孔的位置精心設計，同時做好配套支架設計。如圖2所示。

圖2 集成EPB四芯線的走向布置設計

2 集成EPB線束的ABS輪速傳感器工作原理

2.1 EPB集成線束

EBP集成線束包括EPB線束分支和ABS輪速傳感器線束分支。

EPB線束分支傳遞EPB控制單元發出的控制制動卡鉗電機的電流。該線束分支內部芯線的橫截面積必須滿足卡鉗電機的電流要求。該線束必須耐彎折、耐溫度變化、耐大電流沖擊。

ABS輪速傳感器線束分支傳遞ABS控制單元發出的工作電壓，并將感應的輪速信號傳遞至ABS控制單元用于計算。

2.2 ABS輪速傳感器

ABS/ESP控制單元通過車身線束向傳感器探頭提供工作電壓，系主動式。該探頭安裝在車輪輪轂軸承支架上，具備體積小、質量輕、結構簡單的特點。通過設計探頭的外在機械結構和調整探頭內部感應芯片（霍爾式或磁阻式）的擺放位置，可以對應齒圈軸承結構或者磁性環式輪轂軸承結構（圖3）。由于為主動式輪速傳感器，所以即使輪速幾乎等于0時，傳感器依然可以準確測量輪速信號。

圖3 輪速傳感器探頭與輪轂軸承磁性環相對位置

1）主動式且不輸出輪速方向 輪速傳感器輸出信號與車輪（輪轂軸承）的轉速成正比例關系，輸出信號為電流信號，流經車身線束后，通過ABS/ESP控制單元內部電阻來搭鐵，構成回路。霍爾式和磁阻式輪速傳感器輸出的電流信號特征值相同，均為低電流7 mA、高電流14 mA交替變化的方波。方波信號范圍如下：低信號ILOW為5.9～8.4 mA；高信號IHigh為11.8～16.8 mA；信號比IHigh/ILOW≥1.9；占空因數：0.3≤t1/T≤0.7。

2）主動式且輸出輪速方向 能夠輸出輪速方向的主動式輪速傳感器可以輸出低電流7 mA、中電流14 mA和高電流28 mA 3種電流。低電流和高電流描述輪速脈沖信號，每通過一對NS磁極，產生一個低電流和高電流信號。該電流流經內置ABS控制單元的搭鐵電阻形成低電壓和高電壓，ABS控制單元通過讀取低電壓和高電壓波形，計算車輪的輪速。而中電流14 mA則為數據協議，代表當前輪速傳感器的各種狀態，如圖4所示。

圖4 帶輪速方向的輪速信號數據協議

圖4中共有9個數據位，每個數據位均使用波形的上升沿與下降沿來表示對應的0或1，通過0和1表示當前輪速傳感器的狀態。如數據位4即表示車輪轉動方向。數據協議附加功能見表1。

表1 附加功能的分配

3 總結

隨著人們生活水平的提高，轎車產品日益豐富，ABS控制系統（包括車身電子穩定系統ESP）已經普及。特別是現在中高級轎車的自適應巡航ACC/自動保持AUTO HOLD以及電子駐車制動EPB功能，均需要輪速傳感器既能夠輸出穩定的輪速和正確的輪速方向以區分車輪正反轉，同時又可以傳遞EPB制動卡鉗電機驅動電流。所以，集成EPB線束的ABS輪速傳感器應用將會隨著轎車檔次提高和配置的不斷增加而越來越普及！

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[3]李欣玉，粱品.輪速傳感器概述及可靠性測試方法研究[J］.汽車電器，2016（8）：55-57.

（編輯 楊 景）

Study on ABS Wheel Speed Sensor with EPB Harness

YIN Bing
(First Automobile Workshop Co.，Ltd.，Changchun 130000，China)

This article briefly describes active ABS wheel speed sensor with EPB motor harness technology and its typical application in ABS/ESP/ACC system； also analyses the basic design principle structure and direction signal characteristics of this active wheel speed sensor.

ABS wheel speed sensor； EPB motor； wheel direction

U463.6

A

1003-8639（2017）03-0038-02

2016-10-19

尹兵(1979-)，男，吉林長春人，工程師，碩士，從事轎車傳感器設計開發與應用研究工作。