ABS新一代通过ISO26262 ASIL-B 功能安全机制的国产霍尔轮速传感器平台
vABS（防抱死系统）简介
ABS( Antilock Braking System )：汽车制动防抱死系统。
vABS的发展和现状
(1)ABS最早在飞机和火车上使用。
(2) 上个世纪五十年代，福特公司将飞机的ABS移置在林肯 (Lincoln)轿车上 。
(3)上个世纪八十年，ABS开始在欧美普及。
(4)现在ABS是车辆的标配，技术更成熟。
vABS的作用
Ø 当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。
Ø 制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制 动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力。
Ø 制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、 提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。
vABS的结构
ABS系统通常由车轮速度传感器、液压控制单元（液压调节器、制动压力调节器）和电控单元ECU等组成。
vABS的工作流程
在整个ABS系统中，转速传感器是系统执行的信息输入端，起着重要的作用
vABS轮速传感器简介
ABS轮速传感器通常简称为ABS传感器，用来检测车轮转速，将该速度信号传 给ECU决定是否进行防抱死制动。
一般的汽车四个轮子上各有一个ABS轮速传感器，它由传感器头和齿圈组成， 按照传感器的外形可以分为两类：
凸轴式（配合齿轮使用），端盖式（配合齿圈 使用）。
vABS常见轮速传感器外形
按照结构及其工作原理，ABS轮速传感器分为电磁式和霍尔式两大类。
vABS电磁原理 （以微传AMR芯片 VCW1866W PWM 输出为例）
齿圈旋转时，齿顶和齿隙交替对向极轴。在齿圈旋转过程中，感应线圈内部的磁通量交替变化从而产生感应电动势，此信号通过感应线圈末端的电缆输入ABS的电控单元。
当齿圈的转速发生变化时，感应电动势的频率也变化，ABS电控单元通过检测感应电动势的频率来检测车轮转速。
vABS霍尔原理（以赛卓SC9641 为例）
霍尔式ABS轮速传感器是基于霍尔效应，传感器内部的霍尔芯片后面背有永磁体，霍尔芯片内部有两个霍尔元件，当齿峰正对霍尔元件时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强，当齿谷正对霍尔元件时，磁力线分散，磁场相对较弱，所以当齿轮转动时，两个霍尔元件间会产生一个呈正弦变化的磁场差（∆B），霍尔芯片内部电路对该磁场差值信号进行处理，最后输出高低变化的电流信号，外部用一个采样电阻将电流信号转化为电压信号。
当齿圈的转速发生变化时，电压信号的频率也变化，ABS电控单元通过检测该电压信号的频率来检测车轮转速。
vABS轮速计算
无论是电磁式还是霍尔式，ABS电控单元最后检测的都是电压信号的频率，根据频率、齿轮齿数、车轮滚动半径来计算轮速，计算公式如下：
1）测出电压信号的周期 T（T=1/f）
2）齿数 Z
3）车轮滚动半径 r
4）齿轮转动角速度ω=2π/ZT
5）又ω=V/r ，则 V = 2πr/ZT
vABS方案比较
电磁式
优点：结构简单，成本低
缺点：1、输出信号幅值随转速变化而变化，若车速过慢，输出信号幅值过
低，电控单元就无法检测。
2、响应频率不高，当转速过高时，传感器频率响应跟不上。
3、抗电磁波干扰能力差。
霍尔式
优点：1、输出信号电压幅值不受转速影响。
2、频率响应高达20KHz，相当于车速1000km/h所检测的信号频率。
3、因为是电流传输，抗电磁波干扰能力强。
vABS轮速传感器市场
近年来，随着Bosch公司8.0版本的ABS、ESP系统以及TRW公司EBC 450版本的ABS、ESP系统为许多车型配套，两线制（电源、信号）霍尔式轮速传感器得到广泛应用，目前市面上80%的ABS轮速传感器都是两线制霍尔式。
vABS两线制霍尔式轮速传感器结构
两线制霍尔式ABS轮速传感器结构简单，一般的包括Hall IC、磁铁、定位套、电缆。
vABS常用磁铁规格
一般的所背磁铁有两种：方形、圆柱形，推荐规格如下图。
vABS三种常用的输出波形
vABS常见生产工序 （以英飞凌TLE4941为例）
在众多工序中与芯片有关的重要工序有磁钢磁极、芯片折弯和剪切、热铆和芯片引脚焊接、灌胶注塑。
磁钢与芯片粘接
磁钢一般选用表磁在3800GS的钕铁硼磁铁，磁铁尺寸要能完全覆盖芯片，且左右距离芯片最好等距，芯片背面与磁铁表面要完全贴合，建议在磁铁和芯片之间加一个薄铁片，起集磁作用，这样即使在磁铁背偏的情况下，芯片内两个霍尔板的offset也接近于0。
芯片折弯
磁钢芯片折弯要放在夹具中，且折弯部位要在孔洞的中心靠下部位（具体以芯片实际尺寸为准）。
热铆和芯片引脚焊接
热铆工序主要是用热铆机的烙铁头将卡在芯片管腿之间骨架的塑料突起铆平，对芯片起固定作用。在热铆过程中用力不要太大，且铆的方向是从芯片的电源脚到地脚，以防电源脚受力过大，致使芯片封装损坏。
热铆和芯片引脚焊接
焊接工序主要是将带有金属片的引线焊接到芯片管脚上，一般使用压焊机压焊，在此工序过程中要注意焊接时的防静电措施。
灌胶注塑
注塑工序是ABS轮速传感器生产中最重要的工序，该工序要注意模具和流道的设计。
① 模具和芯片固定骨架的空间不能太小，以防在注塑过程中，骨架发生微小的偏移，导致芯片与模具壁接触，芯片表面承受的压力过大，导致芯片损坏。
② 注塑压力要适中，注塑压力过大，会使芯片内部晶圆碎裂从而失效，芯片封装体承受的平面压力要在3400N以下。
vABS常见失效模式
以赛卓SC9641（SC9642）为例，赛卓产品在前装市场出货超过 千万只，失效模式主要可以分为两大类：
1）芯片损坏导致失效
a.芯片内部晶圆碎裂
b.电源端键合丝断裂
c.芯片内部电路烧毁
2）应用方式不对导致失效
a.检测距离过远
b.齿圈或齿轮宽窄不一
d.磁铁背偏或有倾斜
芯片晶圆碎裂
SC9641和SC9642是特殊的TS-2封装，封装较薄，在芯片折弯、热铆、注塑这些工序中若芯片表面或芯片管腿收到的机械应力过大或不均匀，会导致芯片内部晶圆碎裂。
电源端键合丝断裂
由于SC9641和SC9642封装的特殊构架，芯片的电源脚和晶圆之间只靠一根键合丝连接，若电源脚受到较大应力可能会将该键合丝拉断，从而造成电源端断路失效。
芯片内部电路烧毁
SC9641和SC9642的电源端口极限耐压值为30V，且无反向耐压能力。在实际应用过程中，可能会有高压或反压进入芯片内部，导致芯片内部电路因过压而损坏，从而失效。
检测距离过远
根据SC9641检测原理，芯片实现高低电流翻转的条件是，在齿轮转动过程中，芯片内两个霍尔板感应到的磁场差值∆B至少为5GS，若传感器距离齿轮太远则不能满足该条件，故无法实现正常翻转，会出现丢波和占空比不良现象。
SC9641背磁后的最佳检测距离为0.5mm~1.5mm（芯片表面到齿轮的距离），最远检测距离为2.8mm。SC9642检测距离参照SC9642输出模式。
距齿轮或齿圈宽窄不一
若齿轮或齿圈宽窄不一，有的齿过宽，就会导致在输出电流本该翻转的地方，由于芯片内部两个霍尔板感应到的磁场无差值，无法正常翻转，到下一个正常齿，又恢复正常翻转，从输出波形上看，输出脉冲宽度较宽，表现为占空比不良。
磁铁背偏或有倾斜轮
根据芯片的检测原理，理想状态下，背磁后无在静态情况下，芯片内两个霍尔板感应到的磁场差值∆Bstart为0GS，但实际情况中总存在一定的offset，芯片自身有一定的能力将该偏差修正到0GS，但修正能力有限，能修正的最大offset值为200GS,若超过该值则会导致翻转异常，表现为输出波形占空比异常或丢波。
vABS新一代通过ISO26262 ASIL-B 功能安全机制的国产霍尔轮速传感器平台
前一代产品已经稳定在车厂/前装市场出货超千万只， 覆盖99% 汽车主机厂，新一代传感器平台在性能、稳定性、可靠性上做了大幅度的提升， 符合车规级
AECQ100 GRADE 0等级， 满足ISO26262 ASIL-B 功能安全
• 设计开发遵循ISO26262标准，满足ASIL-B等级;
• 内置主动诊断能力；
• 优化了感应点计算方法，满足更大气隙应用;
• 利用激光烧写永久性固化内部配置;• 晶圆测试阶段全面的内部电路检查能力；
• 带有振动抑制能力；
• 更出色的EMC防护能力；
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