葛飛

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某車型汽車輪速及車速計算方法

葛飛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了傳統(tǒng)汽車車速的計算方法，以及現(xiàn)某汽車輪速及車速的計算方法，并對兩種方法進(jìn)行對比，同時對現(xiàn)方法中汽車車速的計算邏輯及控制策略進(jìn)行了規(guī)定。

汽車；車速；輪速

引言

汽車車速，一般取自變速箱輸出軸上，根據(jù)輸出軸的轉(zhuǎn)速而計算出汽車車速。

變速箱車速是根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，通過變速箱各個齒輪之間傳動比到輸出軸上，前、后車輪輪速經(jīng)過差速器各齒輪、傳動軸，與變速箱輸出軸相連接，實現(xiàn)整車正常行駛以及車速輸出。此種普遍應(yīng)用于各類汽車。

1 傳統(tǒng)車型取輪速結(jié)構(gòu)

1.1 概述

車速取自變速箱輸出軸，輸出軸上有里程表傳感器，感應(yīng)輸出軸上齒圈轉(zhuǎn)動，由里程表傳感器感應(yīng)齒圈轉(zhuǎn)動計算車速，輸出軸轉(zhuǎn)速是發(fā)動機轉(zhuǎn)速通過各個傳動比計算后得出的轉(zhuǎn)速；而車輪輪速是變速箱輸出軸轉(zhuǎn)速通過傳動軸、差速器齒輪（同樣存在傳動比）而傳遞到車輪上。差速器各齒輪精度以及傳動比的多少，都決定了車輪輪速與變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)速一致性。若齒輪有磨損或者齒輪嚙合間隙控制不好，則整車車速與實際車速就會較大，出現(xiàn)誤差?，F(xiàn)有一般結(jié)構(gòu)如下：

1.齒圈 2.里程表傳感器 3.連接法蘭 4.傳動軸 5.車輪

1.2 優(yōu)劣勢

現(xiàn)有方案是發(fā)動機轉(zhuǎn)速通過變速箱各傳動比之后在輸出軸上輸出轉(zhuǎn)速，由里程表傳感器將車速提供給儀表顯示車速。

現(xiàn)有輪速方案結(jié)構(gòu)相對簡單，應(yīng)用成熟。

但是車輪輪速是變速箱輸出軸通過連接法蘭、傳動軸、差速器各傳動比之后到車輪上，齒輪嚙合都是存在嚙合間隙，傳動比越多，到車輪上輪速與儀表顯示車速差距越大，誤差越大。同時，若變速箱上的里程表傳感器或輸出軸齒圈損壞，則整車無車速源，儀表無車速顯示，給駕駛員造成不安全感。

2 現(xiàn)車型取輪速方案

2.1 現(xiàn)方案優(yōu)勢

為解決變速箱輸出軸輸出車速與輪速不一致，即整車車速不準(zhǔn)的情況；本發(fā)明將通過一種新型取輪速結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算方法，通過車輪半軸輪轂上齒圈轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速，直接由傳感器感應(yīng)信號，將信號傳輸給控制器，由控制器計算出輪速，輸出給儀表顯示車速。此車速為直接取自車輪輪速，保證了兩者的一致性，進(jìn)而保證整車實際車速的準(zhǔn)確性。

2.2 現(xiàn)方案結(jié)構(gòu)

主要通過設(shè)計齒圈安裝在車輪軸半軸輪轂上，輪轂與車輪剛性連接，齒圈轉(zhuǎn)速與車輪轉(zhuǎn)速同步，齒圈轉(zhuǎn)速信號由輪速傳感器直接傳輸給控制器，計算出車速后提供給儀表進(jìn)行顯示。如圖，新型輪速計算結(jié)構(gòu)。

1.線束1 2.線束2 3.輪速傳感器 4.齒圈 5.車輪

1.齒圈 2.輪轂 3.車輪

2.3 現(xiàn)方案工作原理

車輛行駛時車輪轉(zhuǎn)動，圖3中齒圈4隨圖3中車輪3同步轉(zhuǎn)動，齒圈4與圖3中輪速傳感器3相對安裝，輪速傳感器3感應(yīng)齒圈4轉(zhuǎn)動圈數(shù)，輸出電壓信號提供給圖2中控制器，控制器計算出車速提供給圖2中儀表顯示車速。輪速傳感器原理信號如下：

圖4 輪速傳感器工作原理

輪速傳感器工作原理：

輪速傳感器通電時，內(nèi)部有穩(wěn)定得磁場，當(dāng)齒圈相對于傳感器轉(zhuǎn)動時影響輪速傳感器磁場，當(dāng)齒圈的頂部與底部經(jīng)過輪速傳感器時，產(chǎn)生不同的高低電壓，經(jīng)過回路輸出給控制器，由控制器計算出高低電壓頻率，從而計算出輪速。

2.4 現(xiàn)方案計算方法

根據(jù)整車參數(shù)，輪胎滾動半徑為R，齒圈齒數(shù)為T，控制器設(shè)定在周期時間（可設(shè)定為5ms或10ms）內(nèi)計數(shù)轉(zhuǎn)過輪速傳感器齒圈的齒數(shù)，即頻率Hz，左輪為Hz1，右輪為Hz2,則輪速計算結(jié)果為VL1=2πRHz1/T，VL2=2πRHz2/T,最終車速為V= （VL1+ VL2）/2.若轉(zhuǎn)換為km/h，則V=360*（VL1+ VL2）/2，輸出給儀表顯示車速，此情況避免在轉(zhuǎn)彎時同軸兩車輪輪速不同而導(dǎo)致車速不準(zhǔn)確的問題。同時，若左輪輪速傳感器或齒圈損壞，則車速取右輪輪速為車速V=VL2=2πRHz2/T，反之，若右輪輪速傳感器或齒圈損壞，則車速取左輪V=VL1=2πRHz1/T，避免了因某個部件損壞而無整車車速的問題。

3 現(xiàn)車型取輪速控制策略

整車四輪均有輪速傳感器，各車輪輪速均有效以及有部分輪速失效時，車速的輸出邏輯及控制策略將按規(guī)定好的存儲在相關(guān)控制器內(nèi)，具體策略如下表：

RL-左后輪（VRL左后輪輪速）

RR-右后輪（VRR右后輪輪速）

FL-左前輪（VFL左前輪輪速）

FR-右前輪（VFR右前輪輪速）

表1

4 兩種結(jié)構(gòu)對比分析

表2

根據(jù)兩種結(jié)構(gòu)取輪速結(jié)構(gòu)方法，進(jìn)行綜合對比：從結(jié)構(gòu)、成本、可靠性三方面進(jìn)行對比。

根據(jù)結(jié)構(gòu)、成本、可靠性三方面進(jìn)行對比結(jié)果分析，現(xiàn)車型從車輪取車速在成本、可靠性方面皆有較大的優(yōu)勢；同時因現(xiàn)有法規(guī)要求，所有車型都要求匹配ABS，故從ABS控制器，即各車輪及輪速傳感器提供信號，ABS計算車速并提供給整車，在整車減少里程表傳感器，降低整車成本；而且車輪輪速有較多的輪速信號，組合后有非常多的車速計算邏輯及策略，對車速的準(zhǔn)確性及可靠性都有很大的提高。

現(xiàn)車型取輪速結(jié)構(gòu)優(yōu)勢：

（1）提高整車車速的準(zhǔn)確性，避免車速出現(xiàn)較大誤差，同時可以監(jiān)測到每個車輪輪速。

（2）通過此結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，且安裝方便；輪速傳感器車速提供給控制器，控制器既可以集成在ABS、ESC系統(tǒng)中，也可以集成在發(fā)動機ECU中。

（3）避免了變速箱因齒輪長時間嚙合使用而產(chǎn)生的磨損導(dǎo)致車速準(zhǔn)確性的下降。

（4）大大提高了車速的準(zhǔn)確性，同時避免因變速箱齒圈或里程表傳感器損壞而無整車車速的風(fēng)險，保證駕駛員可以更好地控制車輛。

5 總結(jié)

本文通過傳統(tǒng)的汽車車速結(jié)構(gòu)及計算方法與現(xiàn)車型的汽車輪速及計算方法相對比，分析兩種方法的結(jié)構(gòu)、原理，以及兩者的各方面對比，從而說明了現(xiàn)車型取輪速的結(jié)構(gòu)及可靠性方面具有較大的優(yōu)勢。

本文同時介紹了現(xiàn)車型汽車車速如何通過輪速信號而計算出整車車速，同時能夠保證在不同工況下，車速的計算邏輯及控制策略，從而提高整車車速的準(zhǔn)確性及可靠性。

[1] 王望予.汽車設(shè)計(第3版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

[2] 余志生.汽車?yán)碚?第5版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,20l0.

[3] GB 12676-2014商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法.

[4] GB/T 13594-2003機動車和掛車防抱死制動性能和試驗方法.

Calculation method of automobile wheel speed and vehicle speed of a certain model

Ge Fei

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The article introduce calculation method of the traditional Vehicle speed, and modern Vehicle. Also, comparing advantage of the two method. Meanwhile, formulating the calculation logic and the control strateg strategy for modern Vehicle speed.

Vehicle; speed; Wheel-speed

U462

B

1671-7988(2018)24-56-03

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1671-7988(2018)24-56-03

葛飛，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.018