AMT取消里程表傳感器的研究

隨著人們對駕駛車輛舒適性要求的提高，商用車輛也逐漸使用自動變速器代替手動變速器，以減輕駕駛員的勞動強度。而商用車多數(shù)安裝AMT（AutomaticMechanical Transmission）變速器[1。AMT變速器在國內(nèi)商用車領(lǐng)域也已經(jīng)推廣多年，成為客戶的選擇之一。隨著AMT的發(fā)展與普及，以前手動變速器上的個別零件也變得不再重要，未來甚至可能消失。

里程表傳感器就是未來AMT變速器上可以取消的零部件，通過變速器和整車一定技術(shù)方案的實施，不僅不會影響車輛的任何性能，還可以達到降低成本的目的。

里程表傳感器的類型及功能

電子式里程表傳感器的工作原理一般分為兩種，霍爾型感應式和線圈型感應式，兩者的工作本質(zhì)都是通過電磁感應激勵出模擬信號[2]。同時里程表傳感器以傳感器的探頭與變速器的輸出軸之間是否需要通過蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)過渡來區(qū)分接觸式與非接觸式，沒有蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)過渡的就是非接觸式里程表傳感器。

非接觸式里程表傳感器安裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)由變速器輸出軸、里程表轉(zhuǎn)子及里程表傳感器組成。里程表傳感器探頭與里程表轉(zhuǎn)子之間有一定的間隙，這個間隙一般控制在 。非接觸式里程表傳感器避免了機械部件的直接接觸，這樣機械摩擦損耗大大減少，得到汽車行業(yè)的大力推廣。

里程表傳感器的主要功能是用來檢測汽車的車速，并將車速信號發(fā)送至CAN總線上，也可以結(jié)合輪胎直徑計算行駛里程。本質(zhì)上看，里程表的主要作用就是輸出變速器的輸出軸轉(zhuǎn)速，儀表可以利用這個值計算車速和里程，變速器本身也可以利用這個值進行邏輯判斷，發(fā)動機或整車控制器也可以利用此值進行相關(guān)邏輯判斷。

目前中輕貨車AMT主要使用的是霍爾式里程表傳感器，如圖1所示。

AMT取消里程表傳感器技術(shù)路線分析

取消里程表傳感器以后，整車儀表可以通過讀取CAN報文的變速器輸出軸轉(zhuǎn)速進行計算。具體信號為ETC1 （0CF00203x） ）的TransmissionOutputShaftSpeed。計算方法可以參考以下公式，根據(jù)此公式，儀表即可計算出實際車速

式中 一 —車速，單位為km/h；nout 變速器輸出軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min； ——后橋速比（變速器法蘭至車輪之間的速比）；rtirc 輪胎半徑，單位為m。

此方法的使用需要整車儀表做相關(guān)的開發(fā)工作。如果是舊車型，儀表與手動擋同平臺開發(fā)，二次開發(fā)難度大，則此方法不適用。如果是可以做儀表二次開發(fā)，或者整車匹配VCU（VehicleControlUnit）的新車型，此方法實施方便，穩(wěn)定可靠，節(jié)約成本。

此方法只需要關(guān)注變速器ETC1信號的穩(wěn)定性即可，一般整車CAN網(wǎng)絡(luò)很少出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障也會報相應的故障碼，整車功能也基本上不能使用。如果是TCU（TransmissionControlUnit）與整車通信出現(xiàn)問題，也會報故障碼，而且變速器也不能換擋。以上兩種情況車輛都有明顯故障，需要維修檢查，此時無需考慮車速顯示。重點考慮車輛功能正常時，車速是否正常穩(wěn)定。TCU需要考慮在輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器出故障時還能正常發(fā)送輸出軸轉(zhuǎn)速信號。

需要說明的是，對于帶VCU的車型，或者未來匹配輔助駕駛功能的車輛，甚至可以考慮不使用變速器里程表或輸出軸計算車速，可以通過ABS、雷達、攝像頭等多路信號計算車速。

AMT輸出軸轉(zhuǎn)速計算策略

AMT輸出軸轉(zhuǎn)速計算策略如圖2所示。

1）TCU先判斷是輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器是否正常，如果正常，則發(fā)送此信號給儀表，不做后續(xù)判斷。

2）如果輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器有故障，則使用其他信號替代，并進行適當計算和判斷，再發(fā)送轉(zhuǎn)速信號給儀表。

3）本策略使用三路備用信號來計算輸出軸轉(zhuǎn)速。根據(jù)其可靠性，先采用ABS車速來計算輸出軸轉(zhuǎn)速，再采用發(fā)動機CCVS報文車速來計算輸出軸轉(zhuǎn)速，最后采用輸入軸轉(zhuǎn)速信號和速比關(guān)系，計算輸出軸轉(zhuǎn)速。

4）如果備用信號都失效，則輸出軸轉(zhuǎn)速發(fā)送0，車速也一直為0。輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器都出現(xiàn)故障，整車的換擋性能也會出現(xiàn)明顯問題，此時，輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器和輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器相關(guān)的故障碼都會報出來，提醒駕駛員進行檢查維修。

實車驗證

本方案已在一汽解放J6L、江淮德沃斯、陜汽商用車翼9等車型上使用。以一汽解放J6L為例，說明AMT取消里程表傳感器的實車應用。ABS車速一般最接近實際車速，以EBC2報文的FrontAxleSpeed（單位為km/h ）作為實際車速，以ETC1報文的TransOutputShaftSpeed（單位為r/min）作為變速器輸出軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式（1）計算儀表車速，該樣車的后橋速比為4.333，輪胎半徑為 10.491m 。表1為采集的CAN總線原始數(shù)據(jù)的部分展示。

車速數(shù)據(jù)對比如圖3所示，可以看出儀表車速和實際車速很接近，誤差很小，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，最大誤差lt;4km/h 。雖然整體偏差不大，但計算得出的儀表車速有兩個問題：一是某些時刻儀表車速小于實際車速，不符合法規(guī)要求；二是儀表車速偶發(fā)有較明顯突變，不是連續(xù)變化，與實際情況有誤差，如圖3中車速在0km/h 或者起步階段出現(xiàn)車速上升下降的位置均有較明顯的車速突變情況?？梢钥闯?，要想直接使用公式計算得出儀表車速，還不夠嚴謹，需要對數(shù)據(jù)進行一定的處理。

對于設(shè)計車速 gt;40km/h 的機動車，法規(guī)要求如下

式中 儀表車速，單位為km/h；

———實際車速，單位為km/h。

根據(jù)法規(guī)要求和實際設(shè)計經(jīng)驗，一汽解放決定通過VCU對變速器輸出軸轉(zhuǎn)速信號進行濾波處理，并對計算后的車速乘以1.01倍的放大系數(shù)，然后儀表讀取VCU處理后的車速，作為儀表顯示的車速。通過上述方式處理后的數(shù)據(jù)如圖4所示，VheelBasedVehicleSpeed_VCU（單位為km/h）為處理后的車速，F(xiàn)rontAxleSpeed（單位為km/h）為ABS采集的真實車速。可以看出儀表車速變化平滑沒有突變，曲線毛刺數(shù)量大大減少，而且都略大于實際車速，既滿足法規(guī)要求又能反應真實車速。證明此方法真實有效，量產(chǎn)車型按此方法執(zhí)行。

結(jié)語

根據(jù)技術(shù)方案的論證和實車驗證效果，可以看出，AMT變速器取消里程表傳感器是一個有效的控制變速器和整車成本的方法，而且不會對變速器和整車性能帶來負面影響。儀表或VCU通過輸出軸轉(zhuǎn)速計算出的儀表車速與實際車速基本一致，符合法規(guī)要求。因為其穩(wěn)定可靠，此車速也可以用于變速器，發(fā)動機或整車控制器的其他邏輯判斷。

參考文獻：

[1]趙國強，任憲豐，李強，等.AMT變速箱、AMT變速箱擋位自學習方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)[P].山東?。篊N202111308173.6，2023-06-23.

[2]錢章曦.一種里程表傳感器[P].浙江?。篊N202221888040.0，2022-11-15.

[3]賈冉.車速里程表信號裝置及應用[J].重型汽車，2019（6）：27-28.AUTO1950