四、霍尔效应式轮速传感器

霍尔效应式轮速传感器是利用霍尔效应原理制成的，霍尔效应式轮速传感器有以下几个优点：①传感器产生数字信号，ECU可以直接使用，信号不需要进行转换；②传感器电压不受车轮转速影响；③传感器信号不易受外界干扰。

按照信号检出形式，可以分为三线制和两线制霍尔效应式轮速传感器两种。三线制传感器为一根电源线、一根搭铁线、一根信号线；两线制传感器为一根电源线、一根信号兼搭铁线。

（一）三线制霍尔效应式轮速传感器

1.结构与工作原理

三线制霍尔效应式轮速传感器由传感头和触发齿圈组成。传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成，永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向触发齿轮，齿轮相当于一个集磁器，其结构如图6-14所示。

齿圈随车轮一起转动，当齿轮位于图6-14a所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱。当齿轮位于图6-14b所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。这样，霍尔元件的磁力线密度发生变化，随齿圈的转动而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一个mV级的正弦波电压U₁。经放大器放大成电压U₂信号后，输入施密特触发器中将正弦波信号转换成标准的脉冲电压U₃信号，最后再经输出极放大成电压U₄信号后输出。电子线路原理框图与各波形如图6-15所示。

电子线路原理如图6-16所示，其工作电压为8～15V，负载电流为100mA，工作频率为20kHz，输出电压幅值为7～14V。

图6-14 霍尔轮速传感器磁路

图6-15 电子线路原理框图与各波形

图6-16 霍尔效应式轮速传感器电子线路原理

2.检测

可用检测输出电压信号的方法来判断霍尔效应式轮速传感器的工作状况，方法如下：

1）将点火开关转至“OFF”位置。

2）用举升机将车辆举起，使四个轮胎离地10cm左右。

3）拔下轮速传感器的导线插接器插头，并用导线将线束插头与轮速传感器插头的电源端子相连。

4）用万用表的交流电压档检测轮速传感器的信号输出端子间的输出电压，注意：红表笔连接“+”端子，黑表笔连接“-”端子。

5）打开点火开关，松开驻车制动器，用手转动车轮，万用表应显示交流电压在7～14V之间。若电压不在规定范围，则应检查传感器与齿圈之间的间隙，标准值为0.2～0.5mm范围内，否则间隙应进行调整。

（二）大众二线制霍尔效应式轮速传感器

1.结构

二线制霍尔效应式轮速传感器的测量元件是霍尔传感器，它包括三个霍尔元件。传统的传感器齿圈（脉冲感知环）被车轮轴承上的磁密封圈所取代，这个密封圈上布置有48对南/北磁极（多极）。二线制霍尔效应式轮速传感器的结构如图6-17所示。

2.工作原理

当车轮转动时，轮速传感器感知磁圈磁通量的变化。三个霍尔元件是错开布置的，元件之间的距离是这样选择的：当元件C测出的磁通量最小时，元件A测出的磁通量最大，如图6-18所示。传感器内部会产生元件A、C的信号及它们之间的差动信号，其波形如图6-19所示。

图6-17 二线制霍尔效应式轮速传感器的结构

图6-18 轮速传感器感知磁圈磁通量的变化

　　霍尔元件B布置在A和C之间。当信号A和C以及差动信号为零时，元件B测出的磁通量最大。以元件B的信号达到最大值（正或负）的时刻作为判定旋转方向的依据。例如：如果A与C之间差动信号的过零点是由信号的下降沿得到的，且元件B信号的最大值为负，那么就认为车轮在逆时针转动。元件A与C之间的差动信号、元件B信号的波形如图6-20所示。

3.与ESP控制单元的连接电路

图6-21所示是二线制霍尔效应式轮速传感器与ESP控制单元的连接电路。轮速传感器通过一个电流接口与ESP控制单元相连，ESP控制单元内装有一个低欧姆的测量电阻R。转速传感器有两个电插头，它与测量电阻一起构成一个分压器。插头1和2之间的电压就是蓄电池电压U_B。传感器信号在测量电阻上会产生一个电压降U_S。这个信号电压由控制单元来进行分析。

图6-19 元件A、C信号的波形

图6-20 元件B信号的波形

（三）宝马二线制霍尔效应式轮速传感器

宝马E38型轿车采用了二线制霍尔效应式轮速传感器。当车轮旋转时，传感器就会发出方波脉冲电压，发送到ECU，主动牵引力和稳定控制系统ECU接收轮速传感器信号，并发送给仪表ECU，用来计算车辆行驶速度。

传感器只有两条线，其中一条电源线，是ECU为传感器提供8V的电源电压，另一条线是信号与搭铁线，因为霍尔元件独特的性能，使传感器的搭铁线和信号线共用一条线。当转子旋转时，传感器产生0.75～2.5V的方波脉冲信号。轮速传感器电路原理如图6-22所示。

图6-21 二线制霍尔效应式轮速传感器与ESP控制单元的连接电路

图6-22 轮速传感器电路原理