无级变速器转速传感器温漂故障分析与排除

廖振伟 梁存通

摘 要：无级变速器（简称CVT）是指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速器，具备良好的驾驶平顺性及燃油经济性，为传统燃油车动力优选组合。然而CVT独特的传动结构及转速传感器安装方式，在冬季用车暖机时间较长时容易出现转速传感失效故障，本文将阐述该失效故障的根本原因及推荐的解决方案，谨供参考。

关键词：无级变速器 转速传感器 温漂 故障排除

1 CVT传动结构及转速传感器介绍

如图1所示来自发动机的动力输入经液力变矩器（简称TC）涡轮轴传递至DNR离合器，而后根据换挡手柄选择对应的离合器片将动力传送至主动带轮，主动带轮与从动带轮间通过金属钢带进行动力传递，最终动力经由从动带轮、输出轴传递至整车的驱动轮。在此期间CVT通过调节主动带轮与从动带轮的半径比值从而改变总传动速比。

CVT内部安装有涡轮转速传感器、主动轮转速传感器、从动轮转速传感器，它们分别安装在TC涡轮轴信号轮、主动带轮以及从动带轮的信号轮上。当发动机运行时会带动TC涡轮轴转动，此时用户未挂挡让DNR离合器结合，主动带轮和从动带轮仍处于静止状态。

2 CVT转速传感器工作原理

CVT转速传感器为电流型霍尔式传感器。如图2所示，传感器内部带有永磁铁和检测磁场强度的霍尔芯片，当转速传感器正对信号轮的凸齿时，传感器内部的永磁铁与外部凸齿形成强磁场回路，传感器感应到的磁场强度最大;反之当传感器正对信号轮的凹齿时，传感器内部的永磁铁与外部凹齿形成弱磁场回路，传感器感应到的磁场强度最小。随着信号轮的转动，转速传感器内部对信号进行调理后最终输出与信号轮转速相对应的频率信号。

3 CVT转速传感器的自学习原理

转速传感器根据磁场强度变化来判断信号轮的旋转，但是不同种类的信号轮材质、尺寸、工作的环境温度及信号轮到传感器头部的气间隙都会影响磁场的强度，因此转速传感器不能根据固定的阈值来判断信号轮旋转是否旋转。当前市场上的转速传感器均采用上电后自学习的方式获取判断信号轮旋转带来的磁场强度变化阈值。

随着信号轮的转动，转速传感器将获取到最大磁场强度与最小的磁场强度，其平均值就是判断磁场强度的阈值。当传感器检测到磁场强度大于阈值时则认为是信号轮的凸齿经过，反之则认为是信号轮的凹齿经过。强度的阈值是可根据磁场强度进行动态调整，但是调整的前提是磁场强度变化值要覆盖原阈值。如图3蓝色线所示，虽然磁场强度在逐渐减弱，但阈值也在不断更新，转速传感器同样能够检测到信号轮的转动。

4 温度漂移引起的故障分析

我国北方冬季温度较低，用户会进行原地停车暖机操作，车辆停止时CVT主动带轮会处于静止状态，如图3红色线所示，若此时转速传感器头部恰好对着信号轮凸齿，传感器获取到了最大的磁场强度值，而后随着暖机时间的增加传感器环境温度不断地升高，传感器内部永磁铁的磁场强度会随着温度上升而急剧减弱，转速传感器的检测到的磁场强度也随之降低，但此时强度阈值仍停留在较高的位置。当车辆起步行驶时，转速传感器虽然检测到磁场强弱变化，但是变化的幅度远远小于阈值，传感器并不认为是信号轮转动引起的磁场变化，造成即使信号轮不停地转动，但是转速传感器却无法检测到转速，造成整车CVT系统无法正常工作，严重的影响用户车辆的使用。

5 解决方案分析效果验证

根据上述情况，可知转速传感器失效根本原因是车辆起动后处于静止状态，转速传感器上电后无法获取信号轮转动时的磁场强度变化阈值，而后较长的暖机时间，造成转速传感器温度会引起传感器磁场的强度减弱。当磁场减弱超过一定程度，引起自学习阈值远远偏离信号轮转动产生的磁场变化强度时，则转速传感器将被带入自学习死区，转速传感器无法检测转速值，更严重的是进入死区后只能通过重新上电清除自学习阈值解决问题。

基于上述问题现象，制定了TCU軟件中增加转速传感器温度变化监控功能的解决方案。首先软件对CVT转速传感器温度进行监测，当温度变化接近导致温漂失效的阈值时，TCU软件将对处于静止状态的转速传感器供电进行复位操作，若当前转速传感器已读取到转速值，则无需对该转速传感器进行复位操作。如图4所示，当监测到温度变化Δt >x时，传感器供电进行复位操作，当车辆行驶且转速传感器读取到转速值时，则复位功能将被抑制，保证行车过程中转速传感器工作不受复位操作影响。

对转速传感器供电进行复位操作，清除转速传感器内部的自学习阈值，保证温度变化不会影响自学习阈值，从而避免转速传感器温漂失效的故障。

6 结束语

本文中阐述的TCU软件增加转速传感器温度变化监控功能已在某型号的CVT变速器中广泛应用，搭载该功能的CVT及整车经过了完整的整车道路耐久试验、以及冬季与夏季恶劣环境试验，充分证明了该方案能够从源头上解决了由温度变化引起的转速传感器失效问题。不仅如此，针对由油温变化引起的传感器失效故障，本文中阐述的方案提供了宝贵的经验借鉴。

参考文献：

[1]林占江、林放 电子测量技术（第四版）电子工业出版社2019.

[2]Infineon-TLE4955C E2-DS-v01_01-EN，英飞凌TLE4955C芯片手册.