二线制霍尔式轮速传感器结构原理及检修

◆文/山东 刘 华 王晓林

二线制霍尔式轮速传感器结构原理及检修

◆文/山东 刘 华 王晓林

刘华 (本刊编委会委员)

毕业于山东工业大学内燃机专业，现为威海职业学院汽车专业教授、高级工程师，哈尔滨工业大学车辆工程专业工学硕士；山东省教学名师，全国机械行指委汽车专指委委员；《汽车柴油机电控系统检修》国家级精品课、共享课负责人；“《柴油机电控高压共轨系统检修》新课程的构建与教学实践”省级教学成果二等奖第一完成人。

霍尔式传感器与磁电式传感器相比较，具有灵敏度高、输出方波信号且信号幅值稳定、抗电磁能力强等优点。在测量位置、转速等用途时，霍尔传感器在汽车上得到广泛的应用(例如霍尔式曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等)。众所周知，汽车应用的传统霍尔传感器为三线制，其插头上有三个接线端子：电源、信号和搭铁。

近年来，随着Bosch公司8.0版本的ABS、ESP系统以及TRW公司EBC 450版本的ABS、ESP系统为许多车型配套，二线制(电源、信号)霍尔式轮速传感器得到广泛的应用。本文将以奇瑞A3汽车(最低配车型安装了Bosch 8.0版本的ABS系统，其他车型均安装了ESP系统，ABS及ESP系统所用的轮速传感器相同)为例，详细分析该车安装的TLE4941型二线制霍尔式轮速传感器的结构原理及检修方法。

一、制动系统组成

奇瑞A3采用了传统的液压、盘式制动，驻车制动为鼓式安装在后轮，制动盘及制动鼓为整体式。前轮及后轮制动系统的结构如图1、图2所示。

图1 前轮制动系统结构图

图2 后轮制动系统结构图

二、二线制霍尔式轮速传感器结构原理

1.后轮轮速传感器

后轮轮速传感器由传感器自身及信号轮等两部分组成，传感器用一个螺钉固定在转向节上，信号轮安装在轮毂上，信号轮由导磁性材料制成且随轮毂同步旋转(图3)。当后轮转动时，信号轮同步旋转，使穿过霍尔传感器内的霍尔元件磁力线密度(磁通)发生变化，根据楞次定律，则会产生霍尔电压。与传统的三线制的霍尔传感器类似，后轮二线制轮速传感器也有磁场，用导磁性材料例如螺丝刀实验，可以明显感觉到吸引力。

2.前轮轮速传感器

前轮轮速传感器由传感器自身及磁性转子等两部分组成，传感器用一个螺钉固定在转向节上，磁性转子安装在前轮轴承的端面上，随轴承同步旋转。磁性转子由内置带磁性离子的橡胶制成的N、S极且按圆周方向均匀布置(图4)。当前轮转动时，磁性转子同步旋转，使穿过霍尔传感器内的霍尔元件的磁力线密度发生变化，根据楞次定律，也会产生霍尔电压。与传统的三线制霍尔传感器不同，前轮二线制霍尔式轮速传感器自身无磁场，用导磁性材料例如螺丝刀实验，无吸引力。而磁性转子是带磁场的，用导磁性材料例如螺丝刀实验，有明显的吸引力。

图3 后轮轮速传感器

图4 前轮轮速传感器

3.电路原理

奇瑞A3安装的Bosch 8.0版本的ABS系统电路简图(省略了相关的保险、导线颜色、导线的横截面积及连接插头代号等)如图5所示。

图5 ABS系统电路简图

二线制霍尔式轮速传感器插头只有两个接线端子：电源与信号，其电路原理如图6所示。该传感器仍然需要外供电源(ABS模块提供12V电源电压)，通过电路改进后将原来的信号输出端子与搭铁线并为一条线路。TLE4941型轮速传感器内部有双霍尔板(属于差分式)，输出的是电流型信号，即高低电流值分别对应传感器的开启与关闭。在ABS模块内部设置了一个采样电阻(R=75Ω±1%)，通过采样电阻将电流信号转换为电压信号并输送给ABS模块。

说明：若ABS模块内的采样电阻及其线路存在断路、短路故障，当车轮转动时，在采样电阻上就无法形成电流信号，更不能转换为电压信号，从而造成ESP模块无法接受到轮速传感器的转速信号，ABS故障报警灯就会常亮。

图6 二线制霍尔式轮速传感器电路原理图

三、推荐检修方法

由于二线制霍尔式轮速传感器与传统的三线制霍尔式传感器电路原理不同，其检修方法有很大的区别，厂家推荐的二线制霍尔式轮速传感器检修方法所需的检测设备：12V直流电源(或12V蓄电池)1个、75Ω电阻1个、数字万用表一个、示波器一个以及导线若干。其电路连接方式如图7所示。

关闭点火开关，拔下轮速传感器的插头，在传感器侧插头(母头)上进行电路连接。RM的一端通过万用表(电流档)与轮速传感器的1号端子连接，另一端搭铁。

将车辆举升后，用手慢慢转动车轮，测量结果应符合下列标准值：Ilow≈7.15mA、Ihigh≈14.3mA，Ulow≈0.54V、Uhigh≈1.07V。另外，可以用示波器测量轮速传感器的电流波形，测量的电流波形应该与图8相吻合。但上述厂家推荐的对二线制霍尔式轮速传感器的检修方法比较繁琐、复杂，不太实用。

四、简便检修方法

通过上述对二线制霍尔式轮速传感器的结构原理分析，对比厂家推荐的检修方法，下列检修方法更简便实用。

若ABS系统故障时，通过诊断仪读取故障码及数据流，经诊断分析确认故障原因在于某个二线制霍尔式轮速传感器信号异常后，首先检查轮速传感器的线路及ABS模块，随后检查传感器自身及其触发信号装置(信号轮或磁性转子)。

图7 厂家推荐检修方法的电路连接

图8 轮速传感器的电流波形

1.外观检查：关闭点火开关，拔下怀疑有故障的轮速传感器插头，检查插头的连接情况；检查轮速传感器或触发信号装置，观察是否吸附了金属铁屑等，检查两者之间的间隙是否正确。

2.轮速传感器与ABS模块的连接线路检查：参考图6，用万用表的电阻档测量轮速传感器线束侧插头(公头)的两个端子与ABS模块对应端子的电阻值，正常值应小于1Ω。

3.电阻值测量：关闭点火开关，拔下轮速传感器的插头。在传感器侧插头(母头)上的测量1号与2号端子之间的电阻，。在线束侧插头上测量1号端子与搭铁之间的电阻值，标准值为75Ω±1%，该测量值为采样电阻的电阻值(参考图6)。

4.供电电压测量：关闭点火开关，拔下轮速传感器的插头。点火开关处于ON位置，在线束侧插头(公头)测量2号端子的供电电压。注意：相关线路正常情况下，此时的测量值为0。因此说明二线制霍尔式轮速传感器在上述情况下(拔下传感器插头)是测量不出供电电压的。

正确的测量方法是插上轮速传感器的插头，在插头上的2号端子处插上一个大头针(须确保大头针与内部的端子连接，可使用万用表的蜂鸣档来确认)，点火开关处于ON位置，用万用表测量大头针处的电压值，测量值应接近12V电源电压。若测量值正确，说明ABS模块的供电以及ABS模块与轮速传感器2号端子之间的线路正常。

5.静态信号电压值测量:在轮速传感器插头上的1号端子处插上一个大头针，点火开关处于ON位置，用万用表测量大头针处的电压值，测量值为0.5～1V左右。若测量值正确，说明ABS模块与轮速传感器1号端子之间的线路正常以及采样电阻R及搭铁线路正常。

6.动态信号电压测量：点火开关处于ON位置，缓慢转动车轮，用万用表在轮速传感器插头上的1号端子大头针处测量电压，该电压值应该在0.5～1V左右跳跃变化。

7.信号电压波形测量：上述检查及电阻、电压值测量等方法属于简易方法，不是很精确，最好用示波器测量轮速传感器的信号电压波形，信号电压波形应为方波且应无缺齿现象。波形直观，通过分析波形更容易发现故障。

测量方法：点火开关处于ON位置，将示波器的一个连接端子与轮速传感器插头上的1号端子大头针处接触，另一个连接端子搭铁，均匀转动车轮，测量轮速传感器输出的信号电压波形。实测的波形如图9所示(A通道、幅值0.5/格、周期20ms)。

图9 实测的轮速传感器信号电压波形