輪速傳感器
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-07-26
輪速傳感器的視頻教程
輪速傳感器的實例教程
現(xiàn)代汽車的ABS系統(tǒng)中都設(shè)置有電磁感應(yīng)式的輪速傳感器，它可以安裝在主減速器或變速器中，分為主動、被動兩種基本形式。
概念簡介
輪速傳感器是用來測量汽車車輪轉(zhuǎn)速的傳感器。對于現(xiàn)代汽車而言，輪速信息是必不可少的，汽車動態(tài)控制系統(tǒng)(VDC)、汽車電子穩(wěn)定程序(ESP)、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、自動變速器的控制系統(tǒng)等都需要輪速信息。所以輪速傳感器是現(xiàn)代汽車中最為關(guān)鍵的傳感器之一。
分類及特點
一般來說，所有的轉(zhuǎn)速傳感器都可以作為輪速傳感器，但是考慮到車輪的工作環(huán)境以及空間大小等實際因素，常用的輪速傳感器主要有:磁電式輪速傳感器、霍爾式輪速傳感器。
磁電式輪速傳感器
磁電式輪速傳感器是利用電磁感應(yīng)原理設(shè)計的，其主要部件如下圖所示。圖1 磁電式輪速傳感器
它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、不怕泥污等特點，在現(xiàn)代轎車的ABS防抱死制動系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
但是磁電式輪速傳感器也有一些缺點:
(1)頻率響應(yīng)不高。當(dāng)車速過高時，傳感器的頻率響應(yīng)跟不上，容易產(chǎn)生誤信號;
(2)抗電磁波干擾能力差，尤其是輸出信號振幅值較小時。
霍爾式輪速傳感器
霍爾式輪速傳感器利用霍爾效應(yīng)原理制成，如下圖所示。霍爾式輪速傳感器在汽車上也獲得了較多應(yīng)用。圖2 霍爾式輪速傳感器
霍爾式輪速傳感器具有如下特點:
(1)輸出信號電壓振幅值不受轉(zhuǎn)速的影響;
(2)頻率響應(yīng)高;
(3)抗電磁波干擾能力強。
結(jié)構(gòu)原理
磁電式輪速傳感器
(1)結(jié)構(gòu)
磁電式輪速傳感器一般由磁感應(yīng)傳感頭和齒圈組成，傳感頭由永磁鐵、極軸、感應(yīng)線圈等組成。齒圈是一個運動部件，一般安裝在輪轂上或輪軸上與車輪一起旋轉(zhuǎn)。輪速傳感頭是一個靜止部件，傳感頭磁極與齒圈的端面有一定間隙。如下圖所示。
展開 回到問題上，如果兩個輪速傳感器是同一個廠家的同一個型號的傳感器，也就意味著它們的開發(fā)與生產(chǎn)過程完全一樣，如果在這個過程中產(chǎn)生了系統(tǒng)性失效的話，兩個傳感器的系統(tǒng)性失效也是一模一樣的，同樣缺少要素間的獨立性，因此無法進行ASIL分解。
2.4. 如何給參與ASIL分解的要素提功能安全需求？
假設(shè)#R1的車速監(jiān)控使用輪速傳感器，#R2的車速監(jiān)控使用變速箱軸速傳感器，兩個傳感器滿足獨立性要求，因此采取ASIL B(C)和ASIL A(C)的分解方式。接下來要對傳感器的供應(yīng)商提功能安全要求。
問題：下面兩種釋放給供應(yīng)商的功能安全要求是一樣的嗎？
case1: 輪速傳感器要求ASIL B(C)，軸速傳感器要求ASIL A(C)
case2: 輪速傳感器要求ASIL B，軸速傳感器要求ASIL A
實際上這兩個case的需求是不同的，且這里直接宣布結(jié)論：case2的功能安全需求會造成對隨機硬件失效要求的遺漏，必須避免！
前文中提到，ASIL分解的目的是降低對安全相關(guān)的要素的ASIL等級要求，而關(guān)于ASIL分解對隨機硬件失效的影響，ISO 26262, part9明確指出：
The requirements on the evaluation of the hardware architectural metrics and the evaluation of safety goal violations due to random hardware failures in accordance with ISO 26262-5 shall remain unchanged by ASIL decomposition.
展開 車速計算依賴互為冗余且充分獨立的輪速傳感器和變速箱軸速傳感器。
無論對輪速和變速箱軸速的需求是下列哪一種分配：
輪速ASIL A(D); 變速箱軸速ASIL C(D)
輪速ASIL B(D); 變速箱軸速ASIL B(D)
輪速ASIL C(D); 變速箱軸速ASIL A(D)
對于ECU A這個整體而言，隨機硬件失效要求都要符合ISO 26262, part5中對下面三個指標(biāo)的ASIL D的要求。
SPFM≥99%
LFM≥90%
PMHF＜10 FIT
上面的例子驗證了：
無論在哪一個層級，對隨機硬件失效要求的ASIL等級都應(yīng)該是分解前的值。
但是，不同的層級ASIL等級都繼承分解前的ASIL等級，那么ASIL等級背后的要求也一樣一樣嗎？
答案是否定的。
如果我們站在組成系統(tǒng)的部件的角度，拿上面的輪速傳感器舉例，對輪速傳感器的需求是ASIL B(D)，那么對輪速傳感器的單點故障度量SPFM滿足分解前的ASIL D的要求。
但是，站在系統(tǒng)層的角度，只有當(dāng)輪速傳感器和變速箱軸傳感器同時發(fā)生故障時，才會導(dǎo)致功能產(chǎn)生ASIL D的危害。也就是說，輪速傳感器的單點故障是系統(tǒng)層的潛伏故障。此時，對輪速傳感器的單點故障度量SPFM的要求不是表1而是表2，要求從≥99%降低到了≥90%。
展開 但是ABS系統(tǒng)中輪速傳感器產(chǎn)品多樣性的問題，很多車企研發(fā)在過程中很容易遇到瓶頸。
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展開 假設(shè)車速計算依賴于輪速傳感器輸入，因此safety concept設(shè)計如下。
這個分解成立的前提是兩個輪速信號充分獨立，如果兩個輪速傳感器是同一個供應(yīng)商的同一批次的傳感器，實際上屬于同構(gòu)冗余，以上分解不成立。
2.2. ASIL分解是如何降低功能安全開發(fā)要求的？
前面提到，ASIL分解的目的是降低對安全相關(guān)的元素的ASIL等級要求，從而降低功能安全開發(fā)成本。而ASIL等級背后的要求包括對系統(tǒng)性失效和隨機硬件失效的要求。那么ASIL分解以后對系統(tǒng)性失效和隨機硬件失效的具體影響是什么呢？要回答這個問題，需要先回顧ISO 26262對這兩類失效的要求。
ISO 26262對系統(tǒng)性失效的要求存在于各個層級，包括硬件元器件層(HW part level)、軟件單元層(SW-Unit level)、組件層(compenent level)、系統(tǒng)層(system level)和相關(guān)項層(item level)。同時對系統(tǒng)性失效的要求本質(zhì)上就是對設(shè)計流程和驗證(測試)流程的要求。
產(chǎn)品層級劃分
為了更好地理解上面的解釋，依舊以2.1中提及的EPB系統(tǒng)Safety Goal為例，假設(shè)為了實現(xiàn)這條Safety Goal，EPB系統(tǒng)的功能架構(gòu)和safety concept設(shè)計如下，其中車速計算依賴互為冗余且充分獨立的輪速傳感器和變速箱軸速傳感器，各自分配ASIL B(D)的要求。
對于系統(tǒng)性失效而言，有如下功能要求：
1.車速計算模塊需要滿足ASIL D的軟件開發(fā)流程；
2.EPB系統(tǒng)的集成測試需要滿足ASIL D的測試要求；
3.輪速傳感器和電機轉(zhuǎn)速傳感器的開發(fā)流程需要滿足ASIL B的開發(fā)流程要求和測試要求。
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輪速傳感器的最新內(nèi)容
被測設(shè)備（DUT）從輪速傳感器模擬器（WSE）接收原始輪速信號。四個卡鉗上測量的制動壓力通過傳感器獲取從而完成整個系統(tǒng)的閉環(huán)仿真。BrakeiL制動臺架能夠通過駕駛模擬器實時測試或者通過自動化測試完成，適用于開發(fā)、調(diào)校和驗證制動功能。</p><p><br></p><p><em>更多展品&解決方案，期待您蒞臨現(xiàn)場參觀！
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被測設(shè)備（DUT）從輪速傳感器模擬器（WSE）接收原始輪速信號。四個卡鉗上測量的制動壓力通過傳感器獲取從而完成整個系統(tǒng)的閉環(huán)仿真。BrakeiL制動臺架能夠通過駕駛模擬器實時測試或者通過自動化測試完成，適用于開發(fā)、調(diào)校和驗證制動功能。
被測設(shè)備（DUT）從輪速傳感器模擬器（WSE）接收原始輪速信號，四個卡鉗上測量的制動壓力通過傳感器獲取從而完成整個系統(tǒng)的閉環(huán)仿真。
BrakeiL制動臺架能夠通過駕駛模擬器實時測試或者通過自動化測試完成，適用于開發(fā)、調(diào)校和驗證制動功能。
尊敬的各位來賓，誠摯歡迎您蒞臨我司展位參觀指導(dǎo)！
當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時，制動踏板模塊通過壓力傳感器和角位移傳感器辨識駕駛員的制動意圖．中央控制器根據(jù)駕駛員的制動意圖，并結(jié)合整車縱向加速度傳感器、整車側(cè)向加速度傳感器以及輪速傳感器等傳感器的信息，按照一定的分配策略，計算各個車輪制動力的大小，井將計算結(jié)果通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳人各車輪制動模塊，車輪制動模塊控制電機來實施制動。電源模塊用于給系統(tǒng)的各個部分提供能量。
輪速傳感器仿真應(yīng)用
圖3 輪速傳感器模型
Simcenter3D Flexible Pipe可快速定義及創(chuàng)建輪速傳感器線束幾何數(shù)據(jù)，并可以實現(xiàn)運動仿真動態(tài)間隙偵測。
如下為兩種典型失效方式，圖6為發(fā)動機線束與空調(diào)補液管之間震動接觸造成的磨損，圖7為車輛輪速傳感器在運動到極限位置時悶頭受力后脫落。綜上需嚴(yán)格控制線束在運動包絡(luò)區(qū)域的布置，同時針對線束的磨損需遵循嚴(yán)格的評估標(biāo)準(zhǔn)。
3.自適應(yīng)巡航(ACC)
原理
在車輛行駛過程中，安裝在車輛前部的車距傳感器（雷達）持續(xù)掃描車輛前方道路，同時輪速傳感器采集車速信號。當(dāng)與前車之間的距離過小時，ACC控制單元可以通過與制動防抱死系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作，使車輪適當(dāng)制動，并使發(fā)動機的輸出功率下降，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。
人類駕駛員的感官主要依賴于雙眼，偶爾用到耳朵，而無人駕駛車輛的AI駕駛員的感官包括了激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、差分GPS、慣性單元、輪速計等傳感器。還有一個核心零部件是U-Drive自動駕駛控制器（馭勢科技自研），我們也稱呼它為“車腦”，在“車腦”中會運行一整套的軟件或者算法。
如果我們站在組成系統(tǒng)的部件的角度，拿上面的輪速傳感器舉例，對輪速傳感器的需求是ASIL B(D)，那么對輪速傳感器的單點故障度量SPFM滿足分解前的ASIL D的要求。
但是，站在系統(tǒng)層的角度，只有當(dāng)輪速傳感器和變速箱軸傳感器同時發(fā)生故障時，才會導(dǎo)致功能產(chǎn)生ASIL D的危害。也就是說，輪速傳感器的單點故障是系統(tǒng)層的潛伏故障。
