英飞凌TMR轮速传感器技术解析：从磁阻升级到智能底盘感知

轮速信号：从 ABS 到底盘智能化的感知底座

在汽车电子系统中，轮速传感器长期处于“存在感不强但不可或缺”的位置。它直接决定 ABS 防抱死、ESC 车身稳定、自动驻车等功能的触发精度，也是整车速度估算、里程记录与能量回收的重要数据来源。随着汽车电子电气架构向域集中、线控底盘与高级自动驾驶演进，轮速信号不再只是“有没有”，而是“准不准、稳不稳、够不够安全”。

本届慕尼黑上海电子展，英飞凌将轮速传感器模块放上了 Infineon Mobile Robot 多模块化 Demo 平台，通过一颗转动的小轮和一套 SSRT 评估板，把“速度信号如何产生、如何读取、如何落地到系统”这一系列工程问题直观呈现出来。

Infineon Mobile Robot 上的轮速传感器模块

Infineon Mobile Robot 是英飞凌的一套多模块化 Demo 平台，集成 LED、电源、功率、雷达与轮速等子模块。其中 LED 模块用于系统可视化，电源与功率模块展示供电能力，雷达模块负责环境感知，而轮速模块则聚焦底盘运动状态的基础测量。各模块共用英飞凌芯片，形成一套可移动、可演示的系统级参考平台。

轮速子模块由“被测轮 + 评估板”组成：被测轮在电机带动下旋转，评估板实时读取速度传感器信息并向后端展示。现场工程师介绍，这套Demo可以评估英飞凌所有的速度传感器，可以直观地让客户看到“轮子速度到协议”的完整链路，以及如何快速评估速度传感器的性能。

轮速信号如何产生：两类检测方案解析

轮速传感器按“被测目标”不同可分为两条路线。第一种是将磁编码极轮安装在旋转轴上，沿圆周布置多对磁极，IC 通过感受磁场的周期性变化还原转速与方向。由于磁极直接提供周期变化磁场，该方案通常具有较好的信号一致性。

第二种是将齿轮与集成在传感器模块中的背偏置磁铁相结合，由磁铁建立静态偏置磁场，齿顶与齿根交替切割磁感线，使静态磁场受到齿轮齿的调制，从而在传感器内部产生周期性信号。齿轮方案的最大优势是加工成熟、成本低廉，可利用成熟机械结构，在车轮端和动力系统中具有较高应用基础，因此成为车规轮速的主流目标形式。其设计难点在于背偏磁体的选型与安装位置优化：与极轮配置相比，齿轮系统对机械公差更为敏感，产生的磁信号强烈依赖传感器与目标齿轮之间的气隙和几何对准情况，因此传感器在不同气隙条件下的性能成为设计中的关键考虑因素，同时也需兼顾温度漂移与 EMC 表现。

霍尔、GMR、TMR：车规轮速的三种磁感方案

在车规轮速传感器中，霍尔与 GMR 是已被广泛采用的两条磁感技术路线；TMR（隧道磁阻）作为更高精度的新选项，正逐步进入相应场景。霍尔技术结构最为简单，仅由一个霍尔平面构成，在集成式传感器中历史最久、也最为成熟，已被人们认识数十年并广泛应用于汽车与工业领域。其宽量程、强抗干扰与低成本优势，使其长期以来胜任 ABS 与 ESC 等底盘系统；差分霍尔结构可同时适配磁性轮与无磁齿轮两类目标形式。不过霍尔传感器的主要局限在于相对较低的信噪比：在较大气隙或较弱磁场下性能会明显下降，从而限制其在更高要求场景中的适用性。为获得足够灵敏度，通常需要较强磁场，这往往要使用稀土磁体，进而增加系统的复杂性与成本。

与霍尔技术相比，GMR（巨磁阻）具有更高灵敏度，已广泛应用于现代车轮速度传感。GMR 由多个薄膜层构成，其电阻随磁性层相对取向的变化而改变，并利用电子自旋相关散射实现磁电转换，能在更小的磁场变化下产生可用信号，从而在部分应用中支持更低速检测以及更宽的设计裕量。它主要对面内磁场分量（BX）敏感，但响应也会受到垂直磁场分量（BY）的影响，这会在传递特性中引入磁滞效应，在某些工作条件下导致抖动增大。部分 GMR 方案已能同时输出速度、方向与零速信息并集成自诊断，满足早期底盘电子化对信号维度增加的需求。

TMR 凭借更高磁阻变化率和良好的线性特性，成为近年来磁传感器领域受关注的发展方向。其核心是用一层极薄的绝缘隧道势垒分隔两个铁磁层——参考层与自由层，两层磁化方向的相对角度直接决定元件电阻；TMR 基于与 GMR 类似的多层结构，但电流传输机制不同，电子隧穿发生在垂直于层叠的方向上，这一物理原理使其灵敏度更高、信号特性也更独特。相比 GMR，TMR 通常具备更高磁阻变化率，并能够在灵敏度、线性度和噪声控制方面提供进一步优化空间。不过传统 TMR 虽具有较高的信噪比，但可用磁场范围通常有限；为克服这一限制，英飞凌开发了高线性度 TMR 技术，在保持技术固有灵敏度的同时扩展了线性工作范围：增强的线性度消除了零交叉区域的磁滞效应，并在更广泛工作条件下支持更稳定的信号特性，扩展的工作范围也使磁系统设计更加灵活，包括使用基于铁氧体的背偏置磁体等简化或成本优化的磁体配置。本届展示的高线性 TMR 轮速传感器，正是利用这些器件优势，提高轮速信号检测中的线性度、灵敏度和稳定性，面向智能底盘、高级辅助驾驶等场景下不断提升的车辆状态检测需求。

 从 ABS 到线控底盘与自动驾驶：精度门槛的持续攀升

轮速信号的需求不是静态的。ABS 防抱死阶段，系统只需判断车轮是否趋于抱死，对速度绝对值精度和低速分辨率的要求相对宽松，霍尔方案已能胜任。进入 ESC 时代，系统需要实时比较四个车轮的滑移率，对方向识别、零速检测与信号稳定性提出了更高要求，推动 GMR 方案逐步渗透。

到了线控底盘阶段，转矩矢量分配、制动能量回收与线控制动（EMB）等功能开始上车，它们要求轮速信号在低速蠕行与高速巡航之间都保持高分辨率、低抖动，并且能够抵抗制动抖动、路面激励等干扰。这意味着传感器不仅要“测得到”，还要“测得准、测得稳”。

随着智能底盘和高级辅助驾驶系统的发展，车辆控制系统对轮速信号可靠性的要求不断提高。在满足功能安全要求的系统中，高精度、低噪声并具备诊断能力的轮速传感器具备更大的应用价值。

 SSRT 评估板：从单器件到速度信号方案

工程师在 Demo 中反复用到的 SSRT（Speed Sensor Read-out）评估板，把“一颗芯片”扩展成“一套可评估的设计包”。通过该评估板，用户可以读取英飞凌速度传感器芯片的名称与独有的英飞凌 ID，借助 SPI 获取后端诊断与状态信息，展示输出协议是 AK 还是 PWM，并辅助完成背偏磁体的设计验证。相比过去“每个传感器单独一块评估板”的模式，SSRT 将轮速、变速箱与发动机转速传感器集成于一体，形成“一块评估板支持多类速度传感器评估”的形态。

这一变化反映出厂商对客户开发流程的理解：整车与 Tier 1 客户关注的已不只是芯片本身，而是“能落到系统里的速度信号方案”。从磁体设计、信号读取、协议解析到故障诊断，评估板承担的是“缩短开发周期、降低试错成本”的角色，也体现出车规传感器竞争焦点正从单器件参数转向系统级交付能力。

产业视角：轮速传感器为何重新成为焦点

从产业角度看，轮速传感器的热度回升与整车电子电气架构的演进高度相关。软件定义汽车、线控底盘与高级自动驾驶的发展，都把底盘每一个运动状态的数字化、可控化、冗余化作为目标。轮速作为车辆纵向与横向运动估算的基础输入，其精度与可靠性直接影响控制闭环质量。

与此同时，整车厂与 Tier 1 对供应商的交付形态也在变化：过去是“选型—买芯片—自己搭电路”，现在更希望获得包含评估板、参考设计、磁体仿真与诊断算法的完整方案。英飞凌通过 Infineon Mobile Robot 现场 Demo 与 SSRT 评估板展示的，也是这种“从芯片到速度信号方案”的转型。对于传感器厂商而言，未来车规传感器竞争除了器件性能外，也将更加关注评估工具、参考设计以及系统支持能力。

结语

从慕展 Infineon Mobile Robot 上那一颗转动的小轮出发，轮速传感器这条看似细分的赛道，实际与软件定义汽车、线控底盘与高级辅助驾驶的发展紧密相关。霍尔、GMR、TMR 三种技术路线的发展，对应着车规系统对速度信号精度、稳定性与功能安全要求持续提升；而 SSRT 评估板的出现，也体现出传感器厂商以“方案化交付”回应客户的系统级需求。

下一次面对轮速信号设计，值得多问一句：手里的方案，是否已经适应智能底盘对速度信号精度、可靠性和诊断能力不断提升的需求？当汽车底盘逐步成为由软件定义的执行系统，轮速传感器这个“老零件”也在其中发挥着愈发基础的作用。