CN109406816B - 基于轮速传感器计算车速的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于轮速传感器计算车速的方法，若四个车轮均处于制动抱死状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有制动抱死，则车轮车速＝没有制动抱死车轮的轮速传感器轮速之和的平均值‑若四个车轮均处于驱动打滑状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有打滑，则车轮车速＝没有驱动打滑车轮的轮速传感器轮速之和的平均值。依据ABS系统的轮速传感器来计算车辆行驶速度，相比传统的车速传感器，基于轮速传感器计算的车速具有可靠性更高、精度更高的优点；同时整车无需再安装传统的车速传感器，降低整车制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子控制系统技术领域，具体涉及一种基于轮速传感器计算车速的方法。
背景技术
目前计算车速有以下两种：
一种是利用变速箱输出轴转速计算车速。计算公式为车速＝转速(变速箱输出轴)/主减速器速比×轮胎滚动半径×2π。此计算方案在任意一个驱动轮打滑或制动抱死情况下，计算的车速完全不能反映真实的车速，比实际的车速偏大或偏小。例如在车辆停止不动，左后车轮打滑情况下，变速箱输出轴转速＝300r/min，主减速器速比＝5.3，轮胎滚动半径＝0.67m，依据上述公式计算的车速＝14.2km/h，严重错误。
另一种是利用ABS系统的轮速传感器计算车速。通用的计算方法为车速＝(右前轮速传感器转速+右后传感器转速+左前轮速传感器转速+左后轮速传感器转速)×轮胎滚动半径×2π/4。此方案同样存在任意一个驱动轮打滑或制动抱死情况下，计算的车速完全不能反映真实的车速，比实际的车速偏大或偏小。例如在车辆停止不动，左后车轮打滑情况下，变速箱输出轴转速＝300r/min，右前轮速传感器转速＝0r/min，右后传感器转速＝58r/min，左前轮速传感器转速＝0r/min，左后轮速传感器转速＝58r/min，轮胎滚动半径＝0.67m，依据上述公式计算的车速＝7.3km/h，严重错误。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术的不足，提供一种可靠性更高、精度更高的基于轮速传感器计算车速的方法。
为实现上述目的，本发明所设计的基于轮速传感器计算车速的方法，具体过程如下：
1)初始化
ECU检测四个轮速传感器工作状态，若四个轮速传感器信号均正常，则执行步骤2)；
2)ECU检测制动踏板是否踩下，若制动踏板踩下，则执行步骤3)，若制动踏板未踩下，则执行步骤4)；
3)ECU判断四个车轮是否制动抱死，若四个车轮均处于制动抱死状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有制动抱死，则车轮车速＝没有制动抱死车轮的轮速传感器轮速之和的平均值，即车速＝车轮车速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
4)ECU判断四个车轮是否打滑，若四个车轮均处于驱动打滑状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有打滑，则车轮车速＝没有驱动打滑车轮的轮速传感器轮速之和的平均值，即车速＝车轮车速×车轮滚动半径，且车速信号有效。
进一步地，所述步骤1)中，若至少一个轮速传感器信号异常，则执行如下步骤：
若任意一个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝(驱动桥信号正常的轮速传感器轮速+对角的非驱动桥轮速传感器轮速)/2，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若任意二个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝另外两个信号正常的轮速传感器轮速之和/2，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若任意三个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝信号正常的轮速传感器的轮速，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若四个轮速传感器信号均异常，则车速＝0km/h，且车速信号无效。
进一步地，所述步骤3)中，紧急制动抱死判断依据：抱死系数＝100％-任意一个车轮转速/平均车轮转速，若抱死系数＞20％，则判断为该车轮制动抱死，平均车轮转速＝四个轮速传感器轮速之和的平均值。
进一步地，所述步骤4)中，打滑判断依据：打滑系数＝任意一个车轮转速/平均车轮转速-1 00％，若打滑系数＞20％，则判断为该车轮驱动打滑，平均车轮转速＝四个轮速传感器轮速之和的平均值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明基于轮速传感器计算车速的方法，依据ABS系统的轮速传感器来计算车辆行驶速度，相比传统的车速传感器，基于轮速传感器计算的车速具有可靠性更高、精度更高的优点；同时整车无需再安装传统的车速传感器，降低整车制造成本。
附图说明
图1为本发明基于轮速传感器计算车速的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
基于轮速传感器计算车速的方法，利用ABS系统安装每一车轮上的轮速传感器，通过ABS系统控制器分析计算每一车轮上的轮速传感器是否产生故障以及无故障情况下的车轮转速；利用整车右前(RF)、左前(LF)、右后(RR)、左后(LR)四个轮速传感器计算出整车在各种工况下的平均轮胎转速；再通过车轮滚动半径、主减速器速比计算出整车车速，具体过程如下：
1)初始化
ECU检测四个轮速传感器工作状态，若四个轮速传感器信号均正常，则执行步骤2)，若至少一个轮速传感器信号异常，则执行步骤5)；
2)ECU检测制动踏板是否踩下，若制动踏板踩下，则执行步骤3)，若制动踏板未踩下，则执行步骤4)；
3)ECU判断四个车轮是否制动抱死，若四个车轮均处于制动抱死状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有制动抱死，则车轮车速＝没有制动抱死车轮的轮速传感器轮速之和的平均值，即车速＝车轮车速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
其中，紧急制动抱死判断依据：抱死系数＝100％-任意一个车轮转速/平均车轮转速，若抱死系数＞20％，则判断为该车轮制动抱死，平均车轮转速＝四个轮速传感器轮速之和的平均值；
4)ECU判断四个车轮是否打滑，若四个车轮均处于驱动打滑状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有打滑，则车轮车速＝没有驱动打滑车轮的轮速传感器轮速之和的平均值，即车速＝车轮车速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
其中，打滑判断依据：打滑系数＝任意一个车轮转速/平均车轮转速-1 00％，若打滑系数＞20％，则判断为该车轮驱动打滑，平均车轮转速＝四个轮速传感器轮速之和的平均值；
5)若任意一个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝(驱动桥信号正常的轮速传感器轮速+对角的非驱动桥轮速传感器轮速)/2，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若任意二个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝另外两个信号正常的轮速传感器轮速之和/2，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若任意三个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝信号正常的轮速传感器的轮速，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若四个轮速传感器信号均异常，则车速＝0km/h，且车速信号无效。
上述计算方法中，若轮速传感器有1～3个信号均异常，采用平均轮速传感器的轮速计算会出现因有效的轮速传感器的轮速样本过少，导致计算准确度大大降低，故不采用本发明方法计算车轮转速。
下面通过具体试验对比数据详细分析本发明基于轮速传感器计算车速的方法。
分别在驱动轮打滑空转、冰雪路面(地面附着力差)、沥青路面(地面附着力良好)用三种方法测量计算的车速和专业的多普勒测速仪测量的实际车速做比较，并分析出本发明计算的车速和专业的多普勒测速仪测量的实际车速最为接近，从而有力的证明本发明基于轮速传感器计算车速的方法的有效性。
说明测试车辆相关参数:东风凯普特N300，主减速器速比＝5.3，车轮滚动半径＝0.67m。
工况一：车辆静止，正常操作启动车辆，然后油门踏板开度由0％(松开)在90秒内匀速踩到100％(完全踩到底)，驱动轮打滑空转。待多普勒测速仪显示车速为60km/h左右，紧急松开油门，然后制动踏板开度由0％(松开)在90秒内匀速踩到100％(完全踩到底)。
表1
分析上述采集的数据，得出车辆在驱动轮打滑空转情况下结论如下：
在驱动情况下，本发明方法计算的车速和车辆实际车速(多普勒测速仪记录的车速)基本一致，重合度高达100％。车速传感器计算的车速和一般轮速传感器算法计算的车速和车辆实际车速随着发动机转速越高，数值偏差越大，其中车速传感器计算的车速比一般轮速传感器算法计算的车速偏差大一倍。
在制动情况下，本发明方法计算的车速和车辆实际车速(多普勒测速仪记录的车速)基本一致，重合度高达100％。车速传感器计算的车速和一般轮速传感器算法计算的车速和车辆实际车速随着发动机转速越高，数值偏差越大，其中车速传感器计算的车速比一般轮速传感器算法计算的车速偏差大一倍。
工况二：车辆在冰雪路面(地面附着力差)上静止，正常操作启动车辆，然后油门踏板开度由0％(松开)在90秒内匀速踩到100％(完全踩到底)。待多普勒测速仪显示车速为60km/h左右，紧急松开油门，然后制动踏板开度由0％(松开)在90秒内匀速踩到100％(完全踩到底)。
表2
分析上述采集的数据，得出车辆在地面附着力差的道路上驾驶的结论如下：
在驱动打滑越严重(起步或急加速情况下)，本发明方法计算的车速和车辆实际车速(多普勒测速仪记录的车速)基本一致，重合度高达99.5％以上。车速传感器计算的车速和一般轮速传感器算法计算的车速和车辆实际车速随着驱动打滑越严重，数值偏高越大，其中车速传感器计算的车速与车辆实际车速重合度小于80％，一般轮速传感器算法计算的车速与车辆实际车速重合度小于90％。
在紧急制动情况下，本发明方法计算的车速和车辆实际车速(多普勒测速仪记录的车速)基本一致，重合度高达95％以上。车速传感器计算的车速和一般轮速传感器算法计算的车速和车辆实际车速随着紧急制动越严重，数值偏低越大，其中车速传感器计算的车速与车辆实际车速重合度小于80％，一般轮速传感器算法计算的车速与车辆实际车速重合度小于85％。
工况三：车辆在沥青路面(地面附着力良好)上静止，正常操作启动车辆，然后油门踏板开度由0％(松开)在120秒内匀速踩到100％(完全踩到底)。待多普勒测速仪显示车速为60km/h左右，紧急松开油门，然后制动踏板开度由0％(松开)在120秒内匀速踩到100％(完全踩到底)。
表3
分析上述采集的数据，得出车辆在地面附着力良好的道路上驾驶的结论如下：
在驱动力缓慢增加/减少情况下，说明车速传感器计算的车速、一般轮速传感器算法计算的车速、本发明方法计算的车速和车辆实际车速(多普勒测速仪记录的车速)基本一致，重合度高达99％以上。
在制动力缓慢增加/减少情况下，说明车速传感器计算的车速、一般轮速传感器算法计算的车速、本发明方法计算的车速和车辆实际车速(多普勒测速仪记录的车速)基本一致，重合度高达99％以上。
Claims (1)
1.一种基于轮速传感器计算车速的方法，其特征在于：具体过程如下：
1)初始化
ECU检测四个轮速传感器工作状态，若四个轮速传感器信号均正常，则执行步骤2)；
若至少一个轮速传感器信号异常，则执行如下步骤：
若任意一个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝(驱动桥信号正常的轮速传感器轮速+对角的非驱动桥轮速传感器轮速)/2，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若任意二个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝另外两个信号正常的轮速传感器轮速之和/2，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若任意三个轮速传感器信号异常，则车轮转速＝信号正常的轮速传感器的轮速，即车速＝车轮转速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
若四个轮速传感器信号均异常，则车速＝0km/h，且车速信号无效；
2)ECU检测制动踏板是否踩下，若制动踏板踩下，则执行步骤3)，若制动踏板未踩下，则执行步骤4)；
3)ECU判断四个车轮是否制动抱死，若四个车轮均处于制动抱死状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有制动抱死，则车轮车速＝没有制动抱死车轮的轮速传感器轮速之和的平均值，即车速＝车轮车速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
紧急制动抱死判断依据：抱死系数＝100％-任意一个车轮转速/平均车轮转速，若抱死系数＞20％，则判断为该车轮制动抱死，平均车轮转速＝四个轮速传感器轮速之和的平均值；
4)ECU判断四个车轮是否打滑，若四个车轮均处于驱动打滑状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有打滑，则车轮车速＝没有驱动打滑车轮的轮速传感器轮速之和的平均值，即车速＝车轮车速×车轮滚动半径，且车速信号有效；
打滑判断依据：打滑系数＝任意一个车轮转速/平均车轮转速-100％，若打滑系数＞20％，则判断为该车轮驱动打滑，平均车轮转速＝四个轮速传感器轮速之和的平均值。
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