某輕卡定速巡航車速穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉永亮，趙向麗

某輕卡定速巡航車速穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉永亮，趙向麗

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要闡述輕卡定速巡航系統(tǒng)的組成，影響定速巡航車速穩(wěn)定性的主要因素。對市場出現(xiàn)的某輕卡定速巡航車速不穩(wěn)問題，進(jìn)行了系統(tǒng)分析，確認(rèn)問題點(diǎn)，制定相應(yīng)的解決方案。經(jīng)驗(yàn)證可解決定速巡航車速不穩(wěn)問題，提升了用戶對車輛的駕乘使用感受。

定速巡航；車速；穩(wěn)定；車速傳感器

引言

隨著輕卡品質(zhì)提升，很多輕卡都配置了定速巡航系統(tǒng)，車輛定速巡航時(shí)的車速穩(wěn)定性是評價(jià)巡航系統(tǒng)優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。某輕卡市場用戶反饋，該車輛定速巡航時(shí)，車速會有±10 km/h左右的波動，給駕駛帶來不好體驗(yàn)。本文主要對此問題進(jìn)行了分析，并制定解決方案，進(jìn)行定速巡航車速穩(wěn)定性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 定速巡航系統(tǒng)組成

1.1 定速巡航系統(tǒng)介紹

定速巡航是指車輛在擋行駛時(shí)按駕駛者的要求，通過功能按鍵設(shè)置車速之后，不用踩油門踏板就能使車輛以固定的速度行駛。

目前輕卡巡航常見的為三鍵巡航形式，三鍵巡航的開啟條件如下：

（1）按下巡航主控開關(guān)、set鍵；

（2）車速、轉(zhuǎn)速在巡航設(shè)定車速、轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)；

（3）不踩剎車、不踩離合；

（4）發(fā)動機(jī)不限扭。

三鍵巡航的取消條件如下（滿足其一即可）：

（1）巡航主控開關(guān)退出；

（2）踩下制動踏板；

（3）踩下離合踏板；

（4）車速小于最低接合車速。

常見的三鍵巡航操控開關(guān)如下圖1所示。

1.2 定速巡航系統(tǒng)組成

定速巡航系統(tǒng)由人機(jī)交互模塊（巡航開關(guān)輸入、儀表顯示、巡航取消信號等）、控制模塊（輸入信號處理與診斷、巡航功能控制模塊、巡航速度控制模塊等）和執(zhí)行器件模塊（噴油器、電子節(jié)氣門等）三部分組成[1]，如下圖2所示。

圖1 三鍵巡航操控開關(guān)

圖2 定速巡航系統(tǒng)組成

1.3 定速巡航車速穩(wěn)定性影響因素

影響定速巡航車速穩(wěn)定性的主要因素，如下圖3所示。

圖3 定速巡航車速不穩(wěn)FTA分析

2 定速巡航車速不穩(wěn)問題分析

2.1 問題現(xiàn)狀

某輕卡市場用戶反饋，車輛定速巡航時(shí)，巡航車速會有±10 km/h左右的波動，駕駛體驗(yàn)不佳。

根據(jù)對用戶進(jìn)行調(diào)研，若巡航車速波動在±3 km/h以內(nèi)，感受良好，可以接受。

2.2 原因分析

定速巡航系統(tǒng)的人機(jī)交互模塊和執(zhí)行器件模塊均為硬件，硬件出現(xiàn)問題后，不僅會導(dǎo)致巡航車速不穩(wěn)，也會導(dǎo)致其他問題。

根據(jù)市場問題表現(xiàn)，僅為巡航車速波動，無其他問題，分析是控制模塊問題。巡航控制信號主要為車速信號，此信號由車速傳感器[2]發(fā)出，最終由ECU接收，涉及車速傳感器、儀表、ECU等分組。

輕卡車型車速信號傳遞有以下2種常見形式：

2.2.1硬線方式：車速傳感器→ECU

此方式，ECU接收到的信號偏差=車速傳感器發(fā)出的信號偏差。

2.2.2 CAN線方式：車速傳感器→組合儀表→ECU

此方式，經(jīng)過儀表濾波，ECU接收到的信號偏差≤車速傳感器發(fā)出的信號偏差。

經(jīng)調(diào)查，該輕卡車速信號傳遞形式為硬線方式，且該輕卡的車速傳感器為機(jī)械接觸式傳感器。

選取量產(chǎn)的兩個(gè)車速傳感器樣件，經(jīng)臺架測試，傳感器信號輸出偏差最大在24.9%，測試數(shù)據(jù)見下表，推算到整車車速，均不能滿足到≤±3 km/h的要求。

表1 車速傳感器精度測試數(shù)據(jù)（樣件1）

編號設(shè)定車速/（km/h）理論頻率/Hz實(shí)測頻率/Hz最大偏差/% 樣件1#50111.1097.37，94.97，90.33，96.15，93.72，92.59，92.59，93.72，100，96.1518.6 82182.2197.36，197.36，214.27，208.33，192.31，214.27，214.27，202.72，208.3317.6 100222.22234.36，241.95，234.36，234.36，241.95，250.00，241.95，241.95，258.6016.4 120266.66258.60，267.88，258.60，258.60，258.60，267.88，258.60，258.60，258.603.02

表2 車速傳感器精度測試數(shù)據(jù)（樣件2）

編號設(shè)定車速/（km/h）理論頻率/Hz實(shí)測頻率/Hz最大偏差/% 樣件2#50 111.10104.17，105.63，97.37，104.17，93.72，102.74，97.37，102.74，104.1715.6 82 182.22178.57，187.51，170.44，192.31，192.31，202.72，187.51，187.51，208.3314.3 100 222.22227.27，227.27，227.27，227.27，220.60，220.60，227.27，220.60，227.272.27 120 266.66333.03，258.60，277.78，267.88，277.78，277.78，277.78，267.88，267.8824.9

綜上所述，是由于車速傳感器發(fā)出的信號偏差過大，導(dǎo)致ECU接收到的車速信號偏差大，ECU為實(shí)現(xiàn)巡航控制，會控制噴油不斷大幅度調(diào)整，導(dǎo)致車輛巡航車速不穩(wěn)。

3 定速巡航車速穩(wěn)定性優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

此問題整改核心為提高ECU接收到的車速信號精度。

基于以上分析，制定了以下2種方案：

方案1：參考乘用車，從ABS端取車速信號；

方案2：提高車速傳感器輸出信號精度。

方案1經(jīng)分析，需該車發(fā)動機(jī)配置開發(fā)CAN功能，整車ABS需重新標(biāo)定，該方案開發(fā)周期長、標(biāo)定工作量大、投入成本高。

綜合考慮，決定采用方案2，對車速傳感器輸出信號精度進(jìn)行提升。

對該車速傳感器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，內(nèi)部增加固定磁環(huán)，改進(jìn)后的傳感器，選取兩個(gè)樣件進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)如下所示：

表3 車速傳感器精度測試數(shù)據(jù)（改進(jìn)樣件1）

編號設(shè)定車速/（km/h）理論頻率/Hz實(shí)測頻率/Hz最大偏差/% 改進(jìn)樣件1#50 111.10120.96，115.38，125.00，120.96，122.96，129.32，122.96，125.00，120.9616.4 82 182.22208.83，227.27，220.06，220.06，214.27，234.36，220.06，220.06，214.2728.6 100 222.22250.00，234.36，241.96，227.27，250.00，234.36，241.96，227.27，241.9612.5 120 266.66277.78，288.43，288.43，277.78，277.78，288.43，277.78，277.78，288.438.2

表4 車速傳感器精度測試數(shù)據(jù)（改進(jìn)樣件2）

編號設(shè)定車速/（km/h）理論頻率/Hz實(shí)測頻率/Hz最大偏差/% 改進(jìn)樣件2#50111.10102.74，108.70，105.63，102.74，107.15，110.29，111.94，102.74，110.297.5 82182.22166.67，178.57，170.44，170.44，163.05，170.44，170.44，159.57，166.6712.4 100222.22227.27，234.36，241.96，220.60，234.36，227.27，214.27，227.27，234.368.9 120266.66250.00，258.60，258.60，267.88，258.60，258.60，258.60，258.60，258.606.2

經(jīng)測試，改進(jìn)后的傳感器，信號輸出偏差最大在28.6%，推算到整車車速，仍然無法滿足≤±3 km/h的要求。

機(jī)械接觸式車速傳感器，通過中軸與變速箱齒輪直接連接，變速箱齒輪旋轉(zhuǎn)帶動傳感器中軸旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出脈沖信號。由于傳感器中軸與變速箱齒輪連接偏差較大，導(dǎo)致信號輸出偏差較大，改進(jìn)后經(jīng)測試無明顯改善。

電子非接觸式車速傳感器不與變速箱齒輪直接連接，傳感器頭部通過霍爾元件感應(yīng)齒輪旋轉(zhuǎn)，并輸出信號，信號精度相比機(jī)械接觸式的精度要高。

電子非接觸式車速傳感器，經(jīng)臺架測試，輸出信號偏差不大于±1%，推算到整車車速，可滿足≤±3 km/h的要求。

兩種傳感器結(jié)構(gòu)示意見圖4、圖5。

圖4 機(jī)械接觸式車速傳感器

圖5 電子非接觸式車速傳感器

電子非接觸式車速傳感器，在變速箱上的常見安裝方式有切向式和徑向式，示意圖如下所示。

圖6 切向式安裝示意圖

圖7 徑向式安裝示意圖

針對該車輛，將車速傳感器由機(jī)械接觸式改為電子非接觸式，整車變速箱、線束、儀表、發(fā)動機(jī)等做同步調(diào)整。

變速箱接口及內(nèi)部齒輪重新開發(fā)，匹配非接觸式車速傳感器，儀表內(nèi)部車速參數(shù)調(diào)整，車速傳感器整車端接插件調(diào)整，ECU數(shù)據(jù)根據(jù)傳感器速比做調(diào)整。

3.2 驗(yàn)證結(jié)果

將設(shè)計(jì)優(yōu)化后的零部件更換到該車上，對該車巡航車速穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如下：

3.2.1邊界條件

50 km/h、60 km/h、70 km/h、80 km/h、90 km/h、100 km/h幾種常用車速下評價(jià)，車輛定速巡航時(shí)通過平路、上坡、下坡等路段同時(shí)評價(jià)。

3.2.2驗(yàn)證結(jié)果

經(jīng)測試，各種路況下車輛能以穩(wěn)定的車速進(jìn)行巡航，主觀感受和觀察儀表均察覺不到車速的明顯變化，經(jīng)專業(yè)設(shè)備讀取車速波動在±3 km/h以內(nèi)，主觀感受良好，滿足用戶要求。

4 結(jié)論

本文對輕卡定速巡航系統(tǒng)的組成，影響定速巡航車速穩(wěn)定性的主要因素進(jìn)行了闡述，選取一例輕卡市場出現(xiàn)的定速巡航車速不穩(wěn)問題，系統(tǒng)展開進(jìn)行了分析，最終確認(rèn)是車速傳感器輸出的信號偏差較大導(dǎo)致巡航車速不穩(wěn)。

從傳感器本身出發(fā)，制定相應(yīng)的優(yōu)化方案，提升傳感器信號輸出精度，將傳感器形式由機(jī)械接觸式優(yōu)化為電子非接觸式。經(jīng)驗(yàn)證可解決定速巡航車速不穩(wěn)問題，提升了用戶對車輛的駕乘使用感受，同時(shí)可推廣應(yīng)用到新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用中。

[1] 安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司.巡航控制通用功能要求:Q/JQ 1078—2014[S].合肥:安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司,2014.

[2] 安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司.車速傳感器技術(shù)條件:Q/JQ 3802—2014[S].合肥:安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司,2014.

Optimal Design of Speed Stability of a Truck During Constant Speed Cruise

LIU Yongliang, ZHAO Xiangli

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

This paper mainly expounds the composition of light truck constant speed cruise system,and the main factors affecting the stability of constant speed cruise speed. It makes a systematic analysis on the problem of unstable constant speed cruise speed of a light truck in the market, confirms the problem points, and formulates corresponding solutions. It is verified that it can solve the problem of unstable constant speed cruise speed and improve the user's driving experience of the vehicle.

Constant speed cruise;Speed;Stability;Speed sensor

U463

A

1671-7988(2021)23-69-04

U463

A

1671-7988(2021)23-69-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.023.019

劉永亮，男，本科，技術(shù)經(jīng)理，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。