轉速傳感器信號處理與自學習策略研究

【摘" 要】轉速傳感器作為自動變速器傳動系統控制的重要一環，其在傳動系統應用中，通過采集變速器內部傳動軸齒輪轉速信息，實現精確地控制換擋時機、鎖止離合器狀態、換擋擋位等，是傳動系統自動變速器控制的主信號。但在實際使用過程中，存在轉速傳感器功能正常，卻偶發出現無信號輸出情況，導致自動變速器傳動系統故障，車輛無法正常使用。為此，文章對轉速傳感器無信號輸出故障進行詳細研究，首先從基本原理、信號識別邏輯以及溫度對信號的影響等方面入手，探討轉速傳感器信號在不同溫度下的適應性，總結出轉速傳感器信號在溫升過程中的偏移原因，并針對相關影響因素，對自復位策略進行優化，以便能有效提升傳動系統的穩定性。

【關鍵詞】轉速傳感器；無信號輸出；自學習

中圖分類號：U463.6" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）04-0026-03

Research on Signal Processing and Self-learning Strategy of Speed Sensor

YANG Zheng，XUE Yafei，ZHANG Wenqing，WANG Daisheng

（Chongqing Changan Automobile Co.，Ltd.，Chongqing 400023，China）

【Abstract】As an important part of the automatic transmission system control，the speed sensor collects internal transmission shaft gear speed information in the transmission system application，achieving precise control of shift timing，lock up clutch status，shift position，etc. It is the main signal of automatic transmission control in the transmission system. However，in actual use，there are occasional situations where the speed sensor functions normally but there is no signal output，resulting in a malfunction of the automatic transmission transmission system and the vehicle cannot be used normally. Therefore，the article conducts a detailed study on the fault of no signal output of the speed sensor. Firstly，starting from the basic principle，signal recognition logic，and the influence of temperature on the signal，it explores the adaptability of the speed sensor signal at different temperatures，summarizes the reasons for the deviation of the speed sensor signal during the temperature rise process，and optimizes the self reset strategy based on relevant influencing factors，In order to effectively improve the stability of the transmission system.

【Key words】speed sensor；no signal output；self-learning

隨著日趨嚴苛的國家能耗等法規要求相繼實施，市場需要更優的變速器傳動系統控制。轉速傳感器作為變速器控制的重要零部件，其能夠直接影響變速器的傳動效率等重要性能。由于轉速傳感器處于變速器內部工作，其工作溫度受變速器內部溫度影響較大，不同溫度對信號的識別判斷等都會有較大影響，所以轉速傳感器信號處理需要對溫度變化等有較好的適應能力。但現轉速傳感器在部分使用工況下，存在無轉速信號輸出情況，該現狀不利于變速器傳動系統正常工作和傳動穩定性的提升。為此，深入研究轉速傳感器信號處理邏輯，掌握信號在不同溫度下的適應性十分重要。本文將對轉速傳感器的信號處理、自學習邏輯等進行分析。

1" 轉速傳感器基本原理

1.1" 基本原理

轉速傳感器采用霍爾原理，可通過霍爾元件將齒輪齒型信號轉化為脈沖方波信號輸出，控制單元通過對脈沖信號進行識別運算，最終換算為轉速信號。其結構如圖1所示。

轉速傳感器信號對應圖如圖2所示。當齒輪轉動時，齒頂與齒底逐一經過霍爾芯片（霍爾芯片內部由E1、E2、E3這3個霍爾元件組成），霍爾芯片感受磁場大小變化，并隨之變化，從而實現齒型識別，輸出方波信號。

1.2" 信號識別邏輯

在工作狀態中，霍爾芯片信號識別會根據第1次轉動磁場變化情況、OFFSET基準偏移量，生成BOP、BRP上下限值。當下一個齒經過時，其會按上一個齒記錄的OFFSET值進行修正，修正后信號若穿過BOP、BRP，則認為通過一個齒，輸出一個方波信號，同時以該齒型信號更新OFFSET、BOP、BRP限值。信號識別處理說明如圖3所示。該信號識別邏輯可以規避連續的溫度變化影響，OFFSET、BOP、BRP值可以持續得到更新，以便適應當時的磁場情況。

1.3" 溫度對信號影響

由于溫度變化會對芯片溫度漂移、磁鐵退磁、齒輪傳感器配合氣隙、灌封應力等造成影響，在實際測試中，發現隨著溫度上升磁場強度存在較大偏移。轉動溫升磁場信號偏移如圖4所示。

該溫度偏移會對傳感器工作造成較大影響。在整車特殊工況（冷車起動長時怠速后再行駛）出現BOP、BRP等學習值無法及時更新，最終磁場信號偏移超出前一齒學習值，導致無法識別齒型信號，丟失轉速信號的情況。

圖5為不轉動溫升磁場信號偏移。針對該種情況，逐一對可能因素進行分析。

1）芯片溫度漂移：通過對芯片內部霍爾元件溫度漂移后同向、反向仿真分析，發現同向相同偏移對信號影響較小，不同向偏移對整體速度信號影響較大。如圖6～圖8所示。

2）磁鐵退磁：通過高溫測試，磁鐵本身退磁率較低，且為同向偏移，對信號影響較小。磁鐵退磁率詳見表1。

3）配合氣隙：通過對不同氣隙進行仿真分析，如圖9所示，氣隙越小，強度越高。同時對實物進行測試，如圖10所示，通過對比發現，氣隙越小，偏移程度越低。

4）灌封應力：通過對不同氣隙條件下的未灌封與灌封狀態進行測試，詳見圖11，發現灌封后，信號在溫升過程中偏移明顯。

2" 自復位策略優化

根據上述分析，轉速傳感器信號在溫升過程中的偏移原因主要為灌封應力、配合氣隙等。其受限于生產工藝，在工程化過程中較難提升優化，但可以通過從系統角度增加自復位策略進行整改，以便規避該問題。

自復位策略說明：TCU讀取轉速傳感器、車速傳感器、擋位傳感器信號，當擋位處于D擋/S擋-前進擋，車速大于1km/h，且轉速為0r/min時，TCU主動斷開轉速傳感器供電（斷點時間lt;0.5s），并馬上恢復。

斷電自復位策略如圖12所示。斷電重啟后將重新自學習策略，從而規避磁場偏移導致無法識別問題。斷電自復位輸出信號示意如圖13所示。

3" 結束語

隨著油耗法規執行日趨嚴格，后續對傳動控制要求會越來越高。轉速傳感器作為傳動控制的重要零部件，其工況適應性尤為重要。通過本次轉速傳感器信號處理與自學習策略研究，提出系統優化策略，最終達到提升傳動系統穩定性的目的。

參考文獻：

[1] 郭彬. 汽車傳感器與檢測技術[M]. 北京：北京出版社，2010.

[2] Konrad Reif，Karl-Heinz Dietsche. Automotive Handbook[M]. America：Bentley Publishers，2011.

[3] Ronald K.Jurgen. 汽車電子手冊[M]. 魯植雄，譯.北京：電子工業出版社，2010.

[4] 譚本忠. 汽車波形與數據流分析[M]. 北京：機械工業出版社，2009.

（編輯" 凌" 波）