大众加速踏板传感器浅析

◆文/河南 徐达河

一、大众加速踏板传感器简介

大众公司早期的电子节气门系统的油门踏板位置采用的是接触性传感器(电位计式)，此种传感器信号线型较好，检测范围较广，但采用了直接接触式，耐脏污程度不高，因此，使用一段时间后会存在摩擦，容易导致信号中断或检测不准确、汽车发动机运行出现异常等情况。2003年起，大众公司开始在电子节气门系统中使用非接触型电子油门踏板，在国内，速腾从2006年开始装备此款非接触型的电磁感应式加速踏板位置传感器(以下简称大众加速踏板传感器)。

1.组成

大众加速踏板传感器由加速踏板、联动机构、活动触电、盖板及电路板等组成，如图1所示。

图1 加速踏板传感器组成

2.结构

大众加速踏板传感器采用的是电磁感应技术，由德国海拉胡克集团公司制造。大众加速踏板传感器上的活动触点(金属片)通过联动机构与踏板相连，如图2所示。在驾驶员踩下踏板时活动触电将随之联动，并在电路板上方开始随着踏板的移动而移动，可实现100mm内的位移测量。

图2 加速踏板传感器的联动机构

大众加速踏板的内部采用了1个励磁线圈和3个菱形的接收线圈，3个线圈呈120°分布排列，这样的布局可以使电控单元精确得知加速踏板的位置，同时踏板内部依然采用2个传感器使信号呈冗余信号输出，防止1个传感器出现故障后不能行车。大众加速踏板传感器内部构造如图3所示。

图3 大众加速踏板传感器内部构造

3.感应耦合的原理

感应耦合原理如图4所示。大众加速踏板传感器的励磁线圈采用的供电方式为交流电，它可以使励磁线圈周围产生1个交变磁场，此磁场穿透可以移动的活动铁片，并使活动铁片中所感生的电流将在活动铁片周围产生第2个交变磁场 (励磁线圈中电流产生的交变磁场在活动触点中产生感应电流；第1次电磁感应耦合与位置无关，其作用仅是通过电磁感应耦合将能量传递给活动触点)。

励磁线圈和活动铁片的2个交变磁场作用于3个接收线圈并感生出正余弦的交变电压(交流电压)。因活动铁片的感应与其位置无关，而3个接收线圈的感应取决于与金属铁片的位置以及其3个接收线圈自身的位置，活动铁片根据位置的不同与某个接收线圈重合，因此其感生电压强度根据3个接收线圈的位置而不同。电子评估系统将接收线圈的交变电压校正到相同，并将其增强，然后将3个接收线圈的输出电压相互调整成比例关系(成比例的测量)。根据对电压值的评估，结果被相应转换成线性电压信号并在传感器输出端供使用。

图4 感应耦合原理

4.加速踏板开度与电压关系

大众加速踏板上由于使用了2个传感器，所以它使用了双供电原则。其中，1号脚和2号脚为电源正电5V供给，3号脚和5号脚为传感器的负极供电，4号脚为传感器信号电压输出，输出电压为1～4.5V，6号脚也是传感器信号输出，但输出电压为0.45～2.5V。加速踏板开度与电压关系如图5所示。

图5 加速踏板开度与电压关系

5.优点

大众加速踏板传感器具有无接触、无磨损、信号线性输出、不存在磁性减弱情况、适用性强、抗脏污能力强、没有与温度相关的磁性材料、无须设计专门的温度补偿回路等优点。

二、总结

汽车在降低油耗、提高环境保护的同时，也需要更加注重降低故障发生的频率。如今，各个汽车公司都在开发和使用一些寿命更长、故障率更低的传感器，目的就是为了使汽车在整个使用周期内降低发生故障的频率，而作为一名汽修人员也需不断学习新技术，以便跟上行业的发展。