基于VCU的商用车车速信号处理技术

车速识别技术是车辆控制中最基本的技术之一，传统商用车采用涡轮蜗杆配磁电式车速传感器，脉冲信号经过车速控制盒处理后发送仪表进行车速计算和显 示， 具有传递环节多、误差大、可靠性差、车速控制盒售后维护困难等缺点，市场反馈经常出现车速指针摆动、归零等故障现象，并导致巡航功能失效，用户驾驶体验较差。

GB7258-2012规定，自2014年9月1日以后生产的半挂牵引车应安装防抱死制动装置，即ABS已经成为当今卡车标准配置，ABS系统本身采集4轮或6轮轮速信息，如果能加以利用，可提高车速信号可靠性。又EBS、行车记录仪等部件需要第三方车速进行校验，所以车速传感器又不能取消。基干以上车辆客观存在的两路信号源，利用整车控制器进行综合计算、冗余设计，可大大提供车速信号的准确性、可靠性。

本文从系统构成、计算方法、工程实现等几个方面介绍了整车控制器车速处理技术的具体方案，试验结果表明此方法切实可行，可大规模应用于量产车型。

系统构成与原理本文所述方法基于商用车整车控制系统，其中包括VCU、车速传感器、ABS控制器、ABS轮速传感器、加速度传感器、CAN仪表行车记录仪，系统原理框图如图1所示。

VCU同时有以下两种方式获得车速。

1）方式1，传感器车速∶ VCU硬线连接车速传感器，采集变速器输出轴靶轮脉冲信号，根据车辆后桥速比、轮胎滚动半径计算车速。

2）方式2，ABS车速∶ ABS控制器通过底盘CAN总线发轮速信号给VCU，VCU根据车辆轮胎滚动半径计算车速。

VCU优先选取传感器车速作为第一车速，ABS车速作为冗余车速。当VCU识别出车速传感器出现故障时将使用ABS车速，同时仪表提示驾驶员车速传感器出现故障，尽快维修处理。

1. 实现方法

1.1 传感器车速计算方法

车速传感器采用霍尔式频率传感器，霍尔式传感器具有抗干扰能力强，输出信号幅值不受靶轮转速影响、使用寿命长等优点。传感器安装于变速器输出轴靶轮，采集靶轮脉冲信号，VCU根据脉冲信号周期、车辆后桥速比、轮胎滚动半径计算车速，计算公式如下∶

1.2 ABS车速计算方法

ABS发送的EBC2报文中含有前轮平均轮速信号，单位为km/h，正常情况下取前轮两轮速的平均值，在车轮无抱死情况下较为准确。如一个出现故障，则发送正常工作的车轮轮速，如两个同时出现故障，则不发送平均轮速，会发送故障状态。

ABS控制器发送的轮速是按照轮胎滚动一周3200mm（厂家默认值）计算的，VCU需要根据实际车辆轮胎滚动半径、滚动半径误差进行修正∶

本文阐述的车速处理方法中，VCU优先选取车速传感器作为信号源，当VCU识别出车速传感器出现故障后，选用ABS车速进行仪表显示及控制。

车速传感器故障主要为信号不可信，这是一种逻辑故障，即通过逻辑判断识别出的故障，主要有以下两种逻辑。

1）车速传感器与ABS发出的轮速信号进行对比，差别超过阈值则报车速传感器故障。ABS轮速传感器同时出现故障时，EBC2将不发轮速信息，即策略里默认只要可以接收到轮速信息即认为是可信的。

2）根据车速传感器计算的车速计算车辆加速度，与加速度传感器进行对比，差别超过一定阈值报车速传感器信号不可信故障。 

1.3车速补偿

根据法规 《GB 15082-2008》要求，仪表显示车速要大于实际车速，以免驾驶员超速行驶，具体范围如下∶

原则上显示车速在大于实际车速前提下越准确越好，无论是ABS车速还是传感器车速， 主要误差来自于轮胎滚动半径的误差（机械传动系误差可忽略），轮胎实际滚动半径受胎压、车辆载荷、胎面磨损等因素影响，为了保证轮胎更换前显示车速仍不小于实际车速，经过试验对车速补偿2%较为合理，即A值为1.02，仪表进行1:1显示。

2. 信号品质

车速信号品质分为最低识别车速、分辨率、误差、响应时间（表1），其中最低识别车速和分辨率取决于传感器性能和车辆传动系参数，响应时间取决于控制器处理速度 CAN总线传输速率、传输路径。以FAW某主销重型牵引车举例说明。

车速传感器/ABS轮速传感器最低响应频率∶5 Hz;变速器输出轴靶轮齿数∶ 48; 后桥主减速比∶ 3.417;轮胎规格及滚动半径∶12R22.5，527 mm;ABS靶轮齿数∶100。

车速传感器最低识别车速:

3. 工程实现及售后

3.1工程实现

为了实现车速计算，VCU需要获取以下车辆参数∶

①车速传感器靶轮齿数;

②ABS齿圈齿数;

③后桥主减速比;

④轮胎滚动半径。

其中，FAW某车型前两项为标准配置，固化于软件中 （可标定），后两项不同车型变化较为多样，为了不让这两项影响VCU的整车标定数据种类，通过下面方法可以实现。

1）在PDM（Product Data Management，产品数据管理系统）车型结构下的后桥总成、轮胎总成中增加属性信息，后桥总成增加主减速比，轮胎总成增加滚动半径，如图2、 图3所示。

2）在解放整车装配线终端，EOL设备扫面车型码获取装车BOM中的后桥减速比、轮胎半径信息，并写入VCU的预留Flash区，VCU获取用于车速计算。 

3.2 关于售后

商用车在用户使用过程中经常遇见更换不同规格轮胎的情况，甚至为了适应运输区域地理特点更换不同减速比的后桥，又或者车辆某些原因更换了新的VCU，VCU刷写的整车数据中只有默认的轮胎半径和后桥速比，这些可能的变化势必会影响车速计算的准确性。传统车辆这种情况需要重新计算传递参数选择不同的车速控制盒，实现过程较为复杂且会增加成本。

基于VCU的车速方案，遇到以上情况，可利用诊断仪对后桥减速比、轮胎半径进行简单的选择匹配即可，既快捷方便又经济实惠。如图4所示。