某轻卡定速巡航车速稳定性优化设计

刘永亮，赵向丽

某轻卡定速巡航车速稳定性优化设计

刘永亮，赵向丽

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要阐述轻卡定速巡航系统的组成，影响定速巡航车速稳定性的主要因素。对市场出现的某轻卡定速巡航车速不稳问题，进行了系统分析，确认问题点，制定相应的解决方案。经验证可解决定速巡航车速不稳问题，提升了用户对车辆的驾乘使用感受。

定速巡航；车速；稳定；车速传感器

引言

随着轻卡品质提升，很多轻卡都配置了定速巡航系统，车辆定速巡航时的车速稳定性是评价巡航系统优劣的一个重要指标。某轻卡市场用户反馈，该车辆定速巡航时，车速会有±10 km/h左右的波动，给驾驶带来不好体验。本文主要对此问题进行了分析，并制定解决方案，进行定速巡航车速稳定性的优化设计。

1 定速巡航系统组成

1.1 定速巡航系统介绍

定速巡航是指车辆在挡行驶时按驾驶者的要求，通过功能按键设置车速之后，不用踩油门踏板就能使车辆以固定的速度行驶。

目前轻卡巡航常见的为三键巡航形式，三键巡航的开启条件如下：

（1）按下巡航主控开关、set键；

（2）车速、转速在巡航设定车速、转速范围内；

（3）不踩刹车、不踩离合；

（4）发动机不限扭。

三键巡航的取消条件如下（满足其一即可）：

（1）巡航主控开关退出；

（2）踩下制动踏板；

（3）踩下离合踏板；

（4）车速小于最低接合车速。

常见的三键巡航操控开关如下图1所示。

1.2 定速巡航系统组成

定速巡航系统由人机交互模块（巡航开关输入、仪表显示、巡航取消信号等）、控制模块（输入信号处理与诊断、巡航功能控制模块、巡航速度控制模块等）和执行器件模块（喷油器、电子节气门等）三部分组成[1]，如下图2所示。

图1 三键巡航操控开关

图2 定速巡航系统组成

1.3 定速巡航车速稳定性影响因素

影响定速巡航车速稳定性的主要因素，如下图3所示。

图3 定速巡航车速不稳FTA分析

2 定速巡航车速不稳问题分析

2.1 问题现状

某轻卡市场用户反馈，车辆定速巡航时，巡航车速会有±10 km/h左右的波动，驾驶体验不佳。

根据对用户进行调研，若巡航车速波动在±3 km/h以内，感受良好，可以接受。

2.2 原因分析

定速巡航系统的人机交互模块和执行器件模块均为硬件，硬件出现问题后，不仅会导致巡航车速不稳，也会导致其他问题。

根据市场问题表现，仅为巡航车速波动，无其他问题，分析是控制模块问题。巡航控制信号主要为车速信号，此信号由车速传感器[2]发出，最终由ECU接收，涉及车速传感器、仪表、ECU等分组。

轻卡车型车速信号传递有以下2种常见形式：

2.2.1硬线方式：车速传感器→ECU

此方式，ECU接收到的信号偏差=车速传感器发出的信号偏差。

2.2.2 CAN线方式：车速传感器→组合仪表→ECU

此方式，经过仪表滤波，ECU接收到的信号偏差≤车速传感器发出的信号偏差。

经调查，该轻卡车速信号传递形式为硬线方式，且该轻卡的车速传感器为机械接触式传感器。

选取量产的两个车速传感器样件，经台架测试，传感器信号输出偏差最大在24.9%，测试数据见下表，推算到整车车速，均不能满足到≤±3 km/h的要求。

表1 车速传感器精度测试数据（样件1）

编号设定车速/（km/h）理论频率/Hz实测频率/Hz最大偏差/% 样件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 车速传感器精度测试数据（样件2）

编号设定车速/（km/h）理论频率/Hz实测频率/Hz最大偏差/% 样件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

综上所述，是由于车速传感器发出的信号偏差过大，导致ECU接收到的车速信号偏差大，ECU为实现巡航控制，会控制喷油不断大幅度调整，导致车辆巡航车速不稳。

3 定速巡航车速稳定性优化

3.1 优化方案

此问题整改核心为提高ECU接收到的车速信号精度。

基于以上分析，制定了以下2种方案：

方案1：参考乘用车，从ABS端取车速信号；

方案2：提高车速传感器输出信号精度。

方案1经分析，需该车发动机配置开发CAN功能，整车ABS需重新标定，该方案开发周期长、标定工作量大、投入成本高。

综合考虑，决定采用方案2，对车速传感器输出信号精度进行提升。

对该车速传感器进行结构优化，内部增加固定磁环，改进后的传感器，选取两个样件进行测试，测试数据如下所示：

表3 车速传感器精度测试数据（改进样件1）

编号设定车速/（km/h）理论频率/Hz实测频率/Hz最大偏差/% 改进样件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 车速传感器精度测试数据（改进样件2）

编号设定车速/（km/h）理论频率/Hz实测频率/Hz最大偏差/% 改进样件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

经测试，改进后的传感器，信号输出偏差最大在28.6%，推算到整车车速，仍然无法满足≤±3 km/h的要求。

机械接触式车速传感器，通过中轴与变速箱齿轮直接连接，变速箱齿轮旋转带动传感器中轴旋转，并发出脉冲信号。由于传感器中轴与变速箱齿轮连接偏差较大，导致信号输出偏差较大，改进后经测试无明显改善。

电子非接触式车速传感器不与变速箱齿轮直接连接，传感器头部通过霍尔元件感应齿轮旋转，并输出信号，信号精度相比机械接触式的精度要高。

电子非接触式车速传感器，经台架测试，输出信号偏差不大于±1%，推算到整车车速，可满足≤±3 km/h的要求。

两种传感器结构示意见图4、图5。

图4 机械接触式车速传感器

图5 电子非接触式车速传感器

电子非接触式车速传感器，在变速箱上的常见安装方式有切向式和径向式，示意图如下所示。

图6 切向式安装示意图

图7 径向式安装示意图

针对该车辆，将车速传感器由机械接触式改为电子非接触式，整车变速箱、线束、仪表、发动机等做同步调整。

变速箱接口及内部齿轮重新开发，匹配非接触式车速传感器，仪表内部车速参数调整，车速传感器整车端接插件调整，ECU数据根据传感器速比做调整。

3.2 验证结果

将设计优化后的零部件更换到该车上，对该车巡航车速稳定性进行验证，验证结果如下：

3.2.1边界条件

50 km/h、60 km/h、70 km/h、80 km/h、90 km/h、100 km/h几种常用车速下评价，车辆定速巡航时通过平路、上坡、下坡等路段同时评价。

3.2.2验证结果

经测试，各种路况下车辆能以稳定的车速进行巡航，主观感受和观察仪表均察觉不到车速的明显变化，经专业设备读取车速波动在±3 km/h以内，主观感受良好，满足用户要求。

4 结论

本文对轻卡定速巡航系统的组成，影响定速巡航车速稳定性的主要因素进行了阐述，选取一例轻卡市场出现的定速巡航车速不稳问题，系统展开进行了分析，最终确认是车速传感器输出的信号偏差较大导致巡航车速不稳。

从传感器本身出发，制定相应的优化方案，提升传感器信号输出精度，将传感器形式由机械接触式优化为电子非接触式。经验证可解决定速巡航车速不稳问题，提升了用户对车辆的驾乘使用感受，同时可推广应用到新产品开发应用中。

[1] 安徽江淮汽车集团股份有限公司.巡航控制通用功能要求:Q/JQ 1078—2014[S].合肥:安徽江淮汽车集团股份有限公司,2014.

[2] 安徽江淮汽车集团股份有限公司.车速传感器技术条件:Q/JQ 3802—2014[S].合肥:安徽江淮汽车集团股份有限公司,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

刘永亮，男，本科，技术经理，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。