十、转向轮角度传感器

1.作用

转向轮角度传感器主要应用在电子稳定控制系统中，该系统的任务是在制动作用下将汽车保持在驾驶人设定的行驶道路上。在控制单元中将转向轮调整角度和给定的制动压力与汽车实际的转向和行驶速度进行比较，必要时制动车轮。这样不仅保证车轴与转向的偏差，还可防止不希望的过度转向，保证适度的不足转向。

电子稳定控制系统中的角度传感器主要有两个作用：一是用于检测转向轮角度，二是用于检测传感器测量的可信度或者在理想情况下还可自诊断。常用的转向轮角度传感器有电位器式、光代码式和磁电式三种。

2.结构与工作原理

Bosch（博世）电子稳定控制系统的电控单元配用的测量绝对角度的电磁式角度传感器有两种。它们可在任何时间，在整个角度范围内测出转向轮角度。

（1）LWS 1型霍尔转向轮角度传感器 LWS 1型霍尔转向轮角度传感器有14个霍尔传感器检测角度和转向轮的转动，如图4-142所示。每个霍尔传感器都像1个光栅，用来检测相邻磁铁的磁场。磁场由于被与转向柱一起转动的金属编码盘阻挡而大为减弱，甚至屏蔽。这样，9个霍尔传感器得到转向轮角度的编码（数字）信息，剩下的5个霍尔传感器记录转向轮的转动。通过4∶1的减速比，将该转动变为360°，即4转变1转。

图4-142 LWS 1型霍尔转向轮角度传感器的结构

从LWS 1型转向轮角度传感器结构图可知，上面9个磁铁，根据转向轮转向位置，被放在它下面的软磁材料的编码盘逐个屏蔽。在印制电路板上有霍尔传感器和微处理器。在微处理器中可检测传感器的可信度，并对检测的角度进行译码，并为CAN总线传输数据作准备。LWS 1型转向轮角度传感器的下半部分是减速器和5个传感器。LWS 1型转向轮角度传感器因为元件众多，需等距离安装磁铁及对准，而被LWS 3型转向轮角度传感器代替。

为使成本更便宜，LWS 4型转向轮角度传感器代替了LWS3，提高ESP系统的安全性。

（2）LWS 3型磁阻式转向轮角度传感器 LWS 3型磁阻式转向轮角度传感器带有各向异性的磁阻式传感器（AMR-Anisotrop Magnetoresistiven Sensoren）。磁阻式传感器电阻随外部磁场方向（即磁通密度）的变化而改变，其结构原理见图4-143。通过测量两个齿轮的角度就可得到转向轮在4整圈的角度信号。两个齿轮（3、7）由转向轴上的一齿轮（6）驱动。该两个齿轮差1个齿，这样，从两个齿轮的一对角度值就可知道转向转的每个可能的位置。两个磁铁（5）放在两个齿轮（3和7）中，在两个磁铁上面是两个AMR传感器（2）和求值电路（4）。

图4-143 LWS 3型AMR转向轮角度传感器结构原理图

1—转向轴 2—AMR传感器 3—m个齿的齿轮 4—求值电路 5—磁铁 6—n个齿的齿轮，n＞m 7—m+1个齿的齿轮

利用“游标原理”的数学算法（按一定的计算流程）可在微处理器中算出转向轮角度。同时两个AMR传感器的测量精度还可校正，另外还有自身控制的可能性。这样，通过CAN总线可将非常可信的测量值传输给电控单元。

（3）LWS 4型转向轮角度传感器 为降低成本，采用装在转向轴轴端的单个AMR角度传感器，即LWS 4型转向轮角度传感器（图4-144），以确保ESP系统的安全性。但它有一缺点，只能测量360°的角度范围。

图4-144 LWS 4型AMR转向轮角度传感器

1—转向柱 2—转向变速器 3—转向角度传感器 4—齿条