第六节 转向盘转角传感器

一、大众转向盘转角传感器

1．作用

ESP ECU根据转向盘转角传感器和轮速传感器判断驾驶人想往什么方向行驶，同时ECU根据横摆率传感器和横向加速传感器判断车辆实际行驶方向。如果车辆实际行驶方向与驾驶人的意图相同，则ESP系统不工作；如果车辆发生跑偏或甩尾，导致车辆实际行驶方向与驾驶人意图不同的时候，则ESP系统工作，调节车辆实际行驶方向，防止发生事故。当车辆转向不足时，通过对内侧后轮施加相应的制动，并控制发动机和变速器管理系统，减小动力输出，ESP在一定程度内阻止车辆向外驶出弯道。当车辆出现过度转向时，通过对外侧前轮施加制动，并对发动机和变速器管理系统施加控制，ESP在一定程度内可以阻止车辆向内过度转向。向带有EDL/TCS/ESP的ABS控制单元传递方向盘转角信号。测量范围为±720°，4圈；测量精度为1.5°；分辨速度为1～2000（°）/s。

2．安装位置与结构

如图2-89所示，转向角传感器位于转向柱锁开关和方向盘之间的转向柱上，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。安装时，要保证转向角传感器在正中位置，观察孔内黄色标记可见；进行标定，如图2-90所示。

如果缺少转向角传感器的信息，ESP系统就无法得知所需要的行驶方向，ESP系统功能失效。在更换了控制单元或传感器后，须重新校准起始位置（零位），否则转向角传感器无法通信。注意：调整轮距后可能出现故障，一定要注意传感器与方向盘的连接。安装时，要保证G85在正中位置，观察孔内黄色标记可见。

转向角传感器G85是ESP系统中唯一直接通过CAN总线将信息传递给控制单元的传感器。只要方向盘转角达到4.5°，接通点火开关后，该传感器就开始初始化，这相当于转动了约1.5cm，其电路如图2-91所示。

转向角传感器G85（它是个独立的驱动CAN总线用户）测量出当前的转向角值并把该值发送到CAN总线上。驻车转向系统控制单元现在就可以从转向角实际值与规定值的对比中确定出实际驻车路线与理想驻车路线之间的偏差，根据这个偏差信息计算出新的转向角规定值并把该值发送到CAN总线上。打开点火开关后，转向盘被转动4.5°（相当于1.5cm），传感器进行初始化。

3．工作原理

转向角传感器主要由带有两只编码环的编码盘以及带有一只光源和一只光学传感器的光栅对组成。如图2-92所示，编码盘由两只环组成，在外面的一只叫作绝对环，里面的一只叫作增量环。增量环被分为5个扇区，每个扇区72°，它由一对光栅对读取，如图2-93所示。该环在扇区有开口，同一扇区内的开口顺序是相同的，但不同扇区之间的开口顺序则不同，从而实现了各扇区之间的设码。

绝对环确定精度，它被6只光栅对读取。转向角传感器可以识别1044°的转向角，它对角度进行累加，由此当超出360°标记时，能够识别转向盘完全转动了一圈。转向器的这种设计结构可以使转向盘转动2.76圈。

4．角度测量原理

1）结构与测量原理。角度的测量是通过光栅原理来实现的，如图2-94所示。传感器基本构件由光源、编码盘、光学传感器、计数器等组成，用于传递转动的圈数。编码盘由两个环构成，一个是绝对环，一个是增量环。每个环由两个传感器进行扫描。

2）信号产生机理。为了简化结构，将两个带孔蔽光框放在一起，一个为增量蔽光框，另一个是绝对蔽光框。在两个蔽光框之间有光源，其外侧是光学传感器。如果光透过缝隙照到传感器上，就会产生一个信号电压（图2-95a）；如果光源被遮住，这个电压就又消失了（图2-95b）。

如图2-95c所示，如果移动蔽光框，就会产生两个不同的电压。增量传感器传送一个均匀的信号，这是因为间隙是均匀分布的；绝对传感器传送一个不均匀信号，这是因为间隙是不均匀分布的。系统通过对比这两个信号，就可计算出蔽光框移动的距离，于是就确定了绝对部件运动的起始点。转向角传感器的工作原理与此相同，只是运动变成了旋转运动。

二、丰田转向盘角度传感器

丰田转向盘角度传感器安装在组合开关区。该传感器能检测转向力和转向方向，向防滑控制ECU输出信号。转向盘转角（简称转向角）传感器包括一个带孔的信号盘、一个微型处理器和几个光电断路器（SS1、SS2、SS3），如图2-96所示，光电断路器包括发光二极管和光敏二极管。当转动转向盘时，信号盘会随着转向盘转动，发光二极管发出的光线一定周期地经过信号盘光孔照射在光敏二极管上，光敏二极管就发出一定的电压信号。光电断路器则检测信号，再把信号传给微型处理器，由微型处理器把这些信号转化成数字信号传给ECU，ECU通过这个数字信号来判断转向盘的中间位置、旋转方向和转向的角度。检测车速的方法如图2-97所示，转向角传感器检测旋转方向的方法如图2-98所示。