某车型汽车轮速及车速计算方法

葛飞



某车型汽车轮速及车速计算方法

葛飞

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介绍了传统汽车车速的计算方法，以及现某汽车轮速及车速的计算方法，并对两种方法进行对比，同时对现方法中汽车车速的计算逻辑及控制策略进行了规定。

汽车；车速；轮速

引言

汽车车速，一般取自变速箱输出轴上，根据输出轴的转速而计算出汽车车速。

变速箱车速是根据发动机转速，通过变速箱各个齿轮之间传动比到输出轴上，前、后车轮轮速经过差速器各齿轮、传动轴，与变速箱输出轴相连接，实现整车正常行驶以及车速输出。此种普遍应用于各类汽车。

1 传统车型取轮速结构

1.1 概述

车速取自变速箱输出轴，输出轴上有里程表传感器，感应输出轴上齿圈转动，由里程表传感器感应齿圈转动计算车速，输出轴转速是发动机转速通过各个传动比计算后得出的转速；而车轮轮速是变速箱输出轴转速通过传动轴、差速器齿轮（同样存在传动比）而传递到车轮上。差速器各齿轮精度以及传动比的多少，都决定了车轮轮速与变速箱输出轴的转速一致性。若齿轮有磨损或者齿轮啮合间隙控制不好，则整车车速与实际车速就会较大，出现误差。现有一般结构如下：

1.齿圈 2.里程表传感器 3.连接法兰 4.传动轴 5.车轮

1.2 优劣势

现有方案是发动机转速通过变速箱各传动比之后在输出轴上输出转速，由里程表传感器将车速提供给仪表显示车速。

现有轮速方案结构相对简单，应用成熟。

但是车轮轮速是变速箱输出轴通过连接法兰、传动轴、差速器各传动比之后到车轮上，齿轮啮合都是存在啮合间隙，传动比越多，到车轮上轮速与仪表显示车速差距越大，误差越大。同时，若变速箱上的里程表传感器或输出轴齿圈损坏，则整车无车速源，仪表无车速显示，给驾驶员造成不安全感。

2 现车型取轮速方案

2.1 现方案优势

为解决变速箱输出轴输出车速与轮速不一致，即整车车速不准的情况；本发明将通过一种新型取轮速结构设计及计算方法，通过车轮半轴轮毂上齿圈转动转速，直接由传感器感应信号，将信号传输给控制器，由控制器计算出轮速，输出给仪表显示车速。此车速为直接取自车轮轮速，保证了两者的一致性，进而保证整车实际车速的准确性。

2.2 现方案结构

主要通过设计齿圈安装在车轮轴半轴轮毂上，轮毂与车轮刚性连接，齿圈转速与车轮转速同步，齿圈转速信号由轮速传感器直接传输给控制器，计算出车速后提供给仪表进行显示。如图，新型轮速计算结构。

1.线束1 2.线束2 3.轮速传感器 4.齿圈 5.车轮

1.齿圈 2.轮毂 3.车轮

2.3 现方案工作原理

车辆行驶时车轮转动，图3中齿圈4随图3中车轮3同步转动，齿圈4与图3中轮速传感器3相对安装，轮速传感器3感应齿圈4转动圈数，输出电压信号提供给图2中控制器，控制器计算出车速提供给图2中仪表显示车速。轮速传感器原理信号如下：

图4 轮速传感器工作原理

轮速传感器工作原理：

轮速传感器通电时，内部有稳定得磁场，当齿圈相对于传感器转动时影响轮速传感器磁场，当齿圈的顶部与底部经过轮速传感器时，产生不同的高低电压，经过回路输出给控制器，由控制器计算出高低电压频率，从而计算出轮速。

2.4 现方案计算方法

根据整车参数，轮胎滚动半径为R，齿圈齿数为T，控制器设定在周期时间（可设定为5ms或10ms）内计数转过轮速传感器齿圈的齿数，即频率Hz，左轮为Hz1，右轮为Hz2,则轮速计算结果为VL1=2πRHz1/T，VL2=2πRHz2/T,最终车速为V= （VL1+ VL2）/2.若转换为km/h，则V=360*（VL1+ VL2）/2，输出给仪表显示车速，此情况避免在转弯时同轴两车轮轮速不同而导致车速不准确的问题。同时，若左轮轮速传感器或齿圈损坏，则车速取右轮轮速为车速V=VL2=2πRHz2/T，反之，若右轮轮速传感器或齿圈损坏，则车速取左轮V=VL1=2πRHz1/T，避免了因某个部件损坏而无整车车速的问题。

3 现车型取轮速控制策略

整车四轮均有轮速传感器，各车轮轮速均有效以及有部分轮速失效时，车速的输出逻辑及控制策略将按规定好的存储在相关控制器内，具体策略如下表：

RL-左后轮（VRL左后轮轮速）

RR-右后轮（VRR右后轮轮速）

FL-左前轮（VFL左前轮轮速）

FR-右前轮（VFR右前轮轮速）

表1

4 两种结构对比分析

表2

根据两种结构取轮速结构方法，进行综合对比：从结构、成本、可靠性三方面进行对比。

根据结构、成本、可靠性三方面进行对比结果分析，现车型从车轮取车速在成本、可靠性方面皆有较大的优势；同时因现有法规要求，所有车型都要求匹配ABS，故从ABS控制器，即各车轮及轮速传感器提供信号，ABS计算车速并提供给整车，在整车减少里程表传感器，降低整车成本；而且车轮轮速有较多的轮速信号，组合后有非常多的车速计算逻辑及策略，对车速的准确性及可靠性都有很大的提高。

现车型取轮速结构优势：

（1）提高整车车速的准确性，避免车速出现较大误差，同时可以监测到每个车轮轮速。

（2）通过此结构设计简单，且安装方便；轮速传感器车速提供给控制器，控制器既可以集成在ABS、ESC系统中，也可以集成在发动机ECU中。

（3）避免了变速箱因齿轮长时间啮合使用而产生的磨损导致车速准确性的下降。

（4）大大提高了车速的准确性，同时避免因变速箱齿圈或里程表传感器损坏而无整车车速的风险，保证驾驶员可以更好地控制车辆。

5 总结

本文通过传统的汽车车速结构及计算方法与现车型的汽车轮速及计算方法相对比，分析两种方法的结构、原理，以及两者的各方面对比，从而说明了现车型取轮速的结构及可靠性方面具有较大的优势。

本文同时介绍了现车型汽车车速如何通过轮速信号而计算出整车车速，同时能够保证在不同工况下，车速的计算逻辑及控制策略，从而提高整车车速的准确性及可靠性。

[1] 王望予.汽车设计(第3版)[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2] 余志生.汽车理论(第5版)[M].北京:机械工业出版社,20l0.

[3] GB 12676-2014商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法.

[4] GB/T 13594-2003机动车和挂车防抱死制动性能和试验方法.

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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葛飞，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.018