CN216900615U - 一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置。包括故障诊断控制单元和电机传动装置；单片机分别连接液晶显示屏、蜂鸣器、轮速处理模块和电机驱动模块，轮速处理模块和电机驱动模块经连接器接电机传动装置；外壳内装有齿轮和电机，电机同轴套装齿轮，输出轴穿外壳后同轴接磁环，第一霍尔传感器在外壳侧壁，磁环同轴固接于齿圈上，齿圈外有环形圈，环形圈上装第二霍尔传感器，电机、第一第二霍尔传感器接连接器。本实用新型控制电机传动装置带动轮毂电机总成齿圈，进而使安装在轮毂电机总成上的霍尔轮速传感器感应到磁场变化，输出变化的轮速信号进行检测和显示，能诊断轮毂电机总成的齿圈与传感器的气隙是否符合安装要求。

Description

一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置

技术领域

本实用新型属于传感器领域的一种汽车用的故障检测装置，具体涉及一种轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置。

背景技术

轮速传感器在车辆行驶过程中，实时采集车轮转速信息，发送给整车控制单元用于计算整车的运动趋势。轮速传感器利用霍尔效应，通常传感器与齿圈气隙小于2mm。当工人对轮毂电机总成上的轮速传感器安装时，需要人为进行游标卡尺测量来保证气隙的在规定范围内，并需要将轮毂电机总成安装在车辆上，使得轮胎的转动来验证轮速信号。此种方式测试效率低，一旦发现无轮速需要对轮毂电机总成进行拆解，并调整气隙或更换传感器来排除故障。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置。

本实用新型的技术方案是：

一、一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置：

装置包括故障诊断控制单元和电机传动装置；所述的故障诊断控制单元包括单片机、液晶显示屏、蜂鸣器、按键、轮速处理模块、电机驱动模块和连接器；单片机分别连接液晶显示屏、蜂鸣器、按键、轮速处理模块和电机驱动模块，轮速处理模块和电机驱动模块经连接器连接到电机传动装置。

所述的故障诊断控制单元还包括电池，电池同时分别连接单片机、液晶显示屏、轮速处理模块和电机驱动模块。

所述的电机传动装置包括磁环、输出轴、齿轮、第一霍尔传感器、电机、线束和外壳；外壳内装有齿轮和电机，电机的输出轴外同轴套装齿轮，输出轴穿出外壳后的端部同轴连接磁环，第一霍尔传感器靠近齿轮地布置在外壳外侧壁，电机和第一霍尔传感器均引出线束，线束连接到故障诊断控制单元的连接器；

磁环通过磁吸同轴固接于轮毂电机总成的齿圈上，齿圈外周设有轮毂电机总成的环形圈，环形圈上的一侧表面固定安装第二霍尔传感器，第二霍尔传感器连接到故障诊断控制单元的连接器。

所述的电机控制端依次通过线束、连接器后和故障诊断控制单元的电机驱动模块相连，第一霍尔传感器输出端依次通过线束、连接器后和故障诊断控制单元的轮速处理模块相连，第二霍尔传感器输出端依次通过连接器后和故障诊断控制单元的轮速处理模块相连。

所述的齿圈为实心圆形金属结构，在表面圆周边缘设有沿周向间隔均布的磁极条，每个磁极条径向布置，所述的齿轮采用磁性材料，齿轮上的齿数和齿圈的磁极条的数量一致。

轮毂电机总成上的第二霍尔传感器与电机传动装置的第一霍尔传感器通过连接器连接到故障诊断控制单元的轮速处理模块上，轮速处理模块对从第二霍尔传感器和第一霍尔传感器接收到的霍尔检测信号进行解析，并发送到单片机，使得单片机能够实时获得两个霍尔传感器的两路轮速信号。

二、一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断方法

单片机运行，驱动电机带动磁环与齿轮进行同步转动，进而磁环同步带动齿圈旋转：在齿轮旋转过程中，通过第一霍尔传感器感应齿轮的旋转输出代表齿轮旋转圈数的轮速脉冲；在齿圈旋转过程中，通过第二霍尔传感器感应齿圈的旋转输出代表齿圈旋转圈数的轮速脉冲；

第一霍尔传感器和第二霍尔传感器将各自的轮速脉冲经轮速处理模块解析后发送到单片机，单片机再发送到液晶显示屏上，在液晶显示屏上显示第一霍尔传感器和第二霍尔传感器两者各自的轮速脉冲。

在故障诊断控制单元中，

当单片机检测到第一霍尔传感器第一次脉冲时，液晶显示屏上将轮速脉冲计数清零，开始实时显示轮毂电机总成上的第二霍尔传感器输出信号；

当单片机当检测第一霍尔传感器的第二次脉冲时，单片机不再采集轮速信号，液晶显示屏显示保持最后采集到第二霍尔传感器的脉冲计数总数值；

当齿轮和齿圈旋转停止时，即测试结束时，故障诊断控制单元的液晶显示屏上的脉冲计数为96代表测试通过，安装气隙无问题，若不等于96，则安装气隙或轮速传感器有问题。

本实用新型通过故障诊断控制单元，控制电机传动装置带动轮毂电机总成的齿圈，进而使安装在轮毂电机总成上的霍尔轮速传感器感应到磁场变化，输出相应变化的轮速信号给单片机。单片机将采集到的轮速信号边沿数实时输出显示到液晶显示屏上。

本实用新型以轮毂电机总成的齿圈旋转一周，计数边沿数为齿圈极对数的2倍为依据，用以诊断轮毂电机总成的齿圈与传感器的气隙是否符合安装要求。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型避免了人工采用游标卡尺的进行的气隙测量，费时费力且存在因不同的人员测量具有差异。采用安装气隙故障诊断装置，无需将总成件安装到车辆上，只需设备布置正确，就能自动化的进行测试，避免了人为的误差及后续测试有问题需拆解得问题，节省了人力物力成本。

附图说明

图1是一种安装气隙故障诊断装置中的诊断控制单元的架构图；

图2是一种安装气隙故障诊断装置中的电机传动装置爆炸图；

图3是一种安装气隙故障诊断装置测试布置图。

图中：单片机(1)，液晶显示屏(2)，蜂鸣器(3)，按键(4)，轮速处理模块(5)，电机驱动模块(6)，连接器(7)，电池(8)；磁环(9)，输出轴(10)，齿轮(11)，第一霍尔传感器(12)，电机(13)，线束(14)，外壳(15)，第二霍尔传感器(16)，齿圈(17)。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明

具体实施的装置包括故障诊断控制单元和电机传动装置。

如图1所示，故障诊断控制单元包括单片机1、液晶显示屏2、蜂鸣器3、按键4、轮速处理模块5、电机驱动模块6和连接器7；单片机1分别连接液晶显示屏2、蜂鸣器3、按键4、轮速处理模块5和电机驱动模块6，轮速处理模块5和电机驱动模块6经连接器7通过线束14连接到电机传动装置，轮速处理模块5和电机驱动模块6分别用于接收解析电机传动装置中的霍尔传感器的信号，和控制制电机传动装置中的电机运行。

故障诊断控制单元还包括电池8，电池8同时分别连接单片机1、液晶显示屏2、轮速处理模块5和电机驱动模块6，以进行供电。

如图2所示，电机传动装置包括磁环9、输出轴10、齿轮11、第一霍尔传感器12、电机13、线束14和外壳15；外壳15内装有齿轮11和电机13，电机13的输出轴10外同轴套装齿轮11，齿轮11位于外壳15内，输出轴10穿出外壳15后的端部同轴连接磁环9，输出轴10连接磁环9与齿轮11，第一霍尔传感器12靠近齿轮11地布置在外壳15外侧壁，第一霍尔传感器12靠近齿轮11在2mm范围内布置，电机13和第一霍尔传感器12均引出线束14，线束14连接到故障诊断控制单元的连接器7。

如图3所示，磁环9通过磁吸同轴固接于轮毂电机总成的齿圈17上，齿圈17外周设有轮毂电机总成的环形圈，环形圈上的一侧表面固定安装第二霍尔传感器16，第二霍尔传感器16连接到故障诊断控制单元的连接器7。

电机传动装置的磁环9能够稳定吸附在轮毂电机总成的齿圈17的中心，并且输出轴10能够稳固在磁环9中。

电机13控制端依次通过线束14、连接器7后和故障诊断控制单元的电机驱动模块6相连，第一霍尔传感器12输出端依次通过线束14、连接器7后和故障诊断控制单元的轮速处理模块5相连，第二霍尔传感器16输出端依次通过连接器7后和故障诊断控制单元的轮速处理模块5相连。

本实用新型安装气隙是指环形圈和齿圈17沿轴向的距离，如果距离过大，会使得安装在环形圈上的第二霍尔传感器16所检测的霍尔磁场不稳定而导致漏检脉动的结果。

外壳15为透明材质，用于观察传动装置内部结构有无异常。

齿圈17为实心圆形金属结构，在表面圆周边缘设有沿周向间隔均布的磁极条，每个磁极条径向布置，具体实施中磁极条的数量为48极；齿轮11采用磁性材料，齿轮11上的齿数和齿圈17的磁极条的数量一致。

故障诊断控制单元中，当按键4当按下时，启动系统，单片机1通过电机驱动模块6连接线束14来驱动电机13，从而带动磁环9与齿轮11进行同步转动，进而带动齿圈17。

蜂鸣器3用于提示系统开始测试，具体实施中，蜂鸣一声代表开始测试，一直蜂鸣代表测试结束。

轮毂电机总成上的第二霍尔传感器16与电机传动装置的第一霍尔传感器12通过连接器7连接到故障诊断控制单元的轮速处理模块5上，轮速处理模块5对从第二霍尔传感器16和第一霍尔传感器12接收到的霍尔检测信号进行解析，并发送到单片机1，使得单片机能够实时获得两个霍尔传感器的两路轮速信号。

本实用新型的车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断过程如下：

单片机1运行，驱动电机13带动磁环9与齿轮11进行同步转动，进而磁环9同步带动齿圈17旋转：在齿轮11旋转过程中，通过第一霍尔传感器12感应齿轮11的旋转输出代表齿轮11旋转圈数的轮速脉冲；在齿圈17旋转过程中，通过第二霍尔传感器16感应齿圈17的旋转输出代表齿圈17旋转圈数的轮速脉冲；

第一霍尔传感器12和第二霍尔传感器16将各自的轮速脉冲经轮速处理模块5解析后发送到单片机1，单片机1再发送到液晶显示屏2上，在液晶显示屏2上显示第一霍尔传感器12和第二霍尔传感器16两者各自的轮速脉冲。

在故障诊断控制单元中，

当单片机1检测到第一霍尔传感器12第一次脉冲时，液晶显示屏2上将轮速脉冲计数清零，开始实时显示轮毂电机总成上的第二霍尔传感器16输出信号；

当单片机1当检测第一霍尔传感器12的第二次脉冲时，单片机不再采集轮速信号，液晶显示屏2显示保持最后采集到第二霍尔传感器16的脉冲计数总数值；

当齿轮11和齿圈17旋转停止时，即测试结束时，故障诊断控制单元的液晶显示屏2上的脉冲计数为96代表测试通过，安装气隙无问题，若不等于96，则安装气隙或轮速传感器有问题。

以电机传动装置的第一霍尔传感器12第一次检测到脉冲为计数起点，当第二次检测到脉冲时，代表齿轮11旋转一周，理论上此时轮毂电机总成的齿圈17刚好也旋转一周，第二霍尔传感器16也应检测到两次脉冲，代表了齿圈17也旋转一周，然而但是实际上由于安装气隙的存在，第二霍尔传感器16所检测的脉冲数会和第一霍尔传感器12所检测的脉冲数不同，说明产生了误差，具有安装气隙。

本实用新型实施例的测试的流程如下：

步骤1：将电机传动装置的线束14与故障诊断控制单元的连接器7相连。按下按键4启动系统，当听到蜂鸣器3蜂鸣一声，10s内在次连续的蜂鸣，说明电机传动装置无故障，可进行诊断。

步骤2：故障诊断装置的布置如图3所示，将未装车的轮毂电机总成放置在水平面上。将磁环9放置在齿圈17的中心位置，确保磁环9与齿圈17依靠磁力稳固连接。将电机传动装置的输出轴10稳固的插入到磁环9中。将电机传动装置的线束14与故障诊断控制单元的连接器7相连。

步骤3：按下按键4，启动系统，当听到蜂鸣器3蜂鸣一声，此时需观察液晶显示屏2脉冲计数清零，当再次听到蜂鸣器一直蜂鸣，测试结束，查看此时液晶显示屏2上保持的脉冲计数值。

步骤4：若故障诊断控制单元的液晶显示屏2上的脉冲计数为96代表测试通过，安装气隙及轮传感器无问题，若小于96，则需要排查气隙与轮速传感器的异常。

Claims (6)

1.一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置，其特征在于：包括故障诊断控制单元和电机传动装置；所述的故障诊断控制单元包括单片机(1)、液晶显示屏(2)、蜂鸣器(3)、按键(4)、轮速处理模块(5)、电机驱动模块(6)和连接器(7)；单片机(1)分别连接液晶显示屏(2)、蜂鸣器(3)、按键(4)、轮速处理模块(5)和电机驱动模块(6)，轮速处理模块(5)和电机驱动模块(6)经连接器(7)连接到电机传动装置。

2.根据权利要求1所述的一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置，其特征在于：所述的故障诊断控制单元还包括电池(8)，电池(8)同时分别连接单片机(1)、液晶显示屏(2)、轮速处理模块(5)和电机驱动模块(6)。

3.根据权利要求1所述的一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置，其特征在于：所述的电机传动装置包括磁环(9)、输出轴(10)、齿轮(11)、第一霍尔传感器(12)、电机(13)、线束(14)和外壳(15)；外壳(15)内装有齿轮(11)和电机(13)，电机(13)的输出轴(10)外同轴套装齿轮(11)，输出轴(10)穿出外壳(15)后的端部同轴连接磁环(9)，第一霍尔传感器(12)靠近齿轮(11)地布置在外壳(15)外侧壁，电机(13)和第一霍尔传感器(12)均引出线束(14)，线束(14)连接到故障诊断控制单元的连接器(7)；

磁环(9)通过磁吸同轴固接于轮毂电机总成的齿圈(17)上，齿圈(17)外周设有轮毂电机总成的环形圈，环形圈上的一侧表面固定安装第二霍尔传感器(16)，第二霍尔传感器(16)连接到故障诊断控制单元的连接器(7)。

4.根据权利要求1所述的一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置，其特征在于：所述的电机(13)控制端依次通过线束(14)、连接器(7)后和故障诊断控制单元的电机驱动模块(6)相连，第一霍尔传感器(12)输出端依次通过线束(14)、连接器(7)后和故障诊断控制单元的轮速处理模块(5)相连，第二霍尔传感器(16)输出端依次通过连接器(7)后和故障诊断控制单元的轮速处理模块(5)相连。

5.根据权利要求3所述的一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置，其特征在于：所述的齿圈(17)为实心圆形金属结构，在表面圆周边缘设有沿周向间隔均布的磁极条，每个磁极条径向布置，所述的齿轮(11)采用磁性材料，齿轮(11)上的齿数和齿圈(17)的磁极条的数量一致。

6.根据权利要求1所述的一种车用轮毂电机总成轮速传感器安装气隙故障诊断装置，其特征在于：轮毂电机总成上的第二霍尔传感器(16)与电机传动装置的第一霍尔传感器(12)通过连接器(7)连接到故障诊断控制单元的轮速处理模块(5)上，轮速处理模块(5)对从第二霍尔传感器(16)和第一霍尔传感器(12)接收到的霍尔检测信号进行解析，并发送到单片机(1)，使得单片机能够实时获得两个霍尔传感器的两路轮速信号。

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