某車型汽車輪速及車速計算方法

葛飛

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某車型汽車輪速及車速計算方法

葛飛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了傳統汽車車速的計算方法，以及現某汽車輪速及車速的計算方法，并對兩種方法進行對比，同時對現方法中汽車車速的計算邏輯及控制策略進行了規定。

汽車；車速；輪速

引言

汽車車速，一般取自變速箱輸出軸上，根據輸出軸的轉速而計算出汽車車速。

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

1 傳統車型取輪速結構

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，感應輸出軸上齒圈轉動，由里程表傳感器感應齒圈轉動計算車速，輸出軸轉速是發動機轉速通過各個傳動比計算后得出的轉速；而車輪輪速是變速箱輸出軸轉速通過傳動軸、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，出現誤差。現有一般結構如下：

1.齒圈 2.里程表傳感器 3.連接法蘭 4.傳動軸 5.車輪

1.2 優劣勢

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

現有輪速方案結構相對簡單，應用成熟。

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 現車型取輪速方案

2.1 現方案優勢

為解決變速箱輸出軸輸出車速與輪速不一致，即整車車速不準的情況；本發明將通過一種新型取輪速結構設計及計算方法，通過車輪半軸輪轂上齒圈轉動轉速，直接由傳感器感應信號，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，進而保證整車實際車速的準確性。

2.2 現方案結構

主要通過設計齒圈安裝在車輪軸半軸輪轂上，輪轂與車輪剛性連接，齒圈轉速與車輪轉速同步，齒圈轉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行顯示。如圖，新型輪速計算結構。

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 現方案工作原理

車輛行駛時車輪轉動，圖3中齒圈4隨圖3中車輪3同步轉動，齒圈4與圖3中輪速傳感器3相對安裝，輪速傳感器3感應齒圈4轉動圈數，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，內部有穩定得磁場，當齒圈相對于傳感器轉動時影響輪速傳感器磁場，當齒圈的頂部與底部經過輪速傳感器時，產生不同的高低電壓，經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 現方案計算方法

根據整車參數，輪胎滾動半徑為R，齒圈齒數為T，控制器設定在周期時間（可設定為5ms或10ms）內計數轉過輪速傳感器齒圈的齒數，即頻率Hz，左輪為Hz1，右輪為Hz2,則輪速計算結果為VL1=2πRHz1/T，VL2=2πRHz2/T,最終車速為V= （VL1+ VL2）/2.若轉換為km/h，則V=360*（VL1+ VL2）/2，輸出給儀表顯示車速，此情況避免在轉彎時同軸兩車輪輪速不同而導致車速不準確的問題。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定好的存儲在相關控制器內，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 兩種結構對比分析

表2

根據兩種結構取輪速結構方法，進行綜合對比：從結構、成本、可靠性三方面進行對比。

根據結構、成本、可靠性三方面進行對比結果分析，現車型從車輪取車速在成本、可靠性方面皆有較大的優勢；同時因現有法規要求，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，對車速的準確性及可靠性都有很大的提高。

現車型取輪速結構優勢：

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

（2）通過此結構設計簡單，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系統中，也可以集成在發動機ECU中。

（3）避免了變速箱因齒輪長時間嚙合使用而產生的磨損導致車速準確性的下降。

（4）大大提高了車速的準確性，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險，保證駕駛員可以更好地控制車輛。

5 總結

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

本文同時介紹了現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確性及可靠性。

[1] 王望予.汽車設計(第3版)[M].北京:機械工業出版社,2004.

[2] 余志生.汽車理論(第5版)[M].北京:機械工業出版社,20l0.

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[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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葛飛，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.018