产业科技创新 Industrial Technology Innovation
孙振保1，冯 泽2，冯婉京2
（1.广西城市职业大学，广西 崇左 532200；2.广西点成金科技有限公司，广西 崇左 532200）摘要：文章对传统汽车车速信号处理过程中存在的问题进行简要介绍，然后对基于整车控制器（VCU）的汽车车速信号处理技术进行探讨，旨在提升车速信号的处理水平，保证整车的安全运行。汽车测速器
关键词：整车控制器；汽车车速信号；处理技术
中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）24-0030-02
在传统的汽车车速信号处理中存在一些难以解决的问题，如车速信号异常丢失等。随着VCU新技术的出现，车速信号的处理技术有了新的解决方案，该项技术智能的处理汽车的车速信号。
1 传统汽车车速信号处理存在的问题
1.1 汽车车速传感器的使用
汽车大多采用传感器完成车辆的测速工作，通过测定传动轴的转动速度，随后通过物理方式降频显示在仪表盘上。与此同时经过处理的车速会以信号的形式传送给CAN通信系统。此外，汽车导航系统的车速也是从CAN通信系统中获取。由于降频装置安装于变速箱的附近，不具备良好的密封条件，容易受到道路灰尘、车辆溢油、线路老化的影响，而且会由于汽车稳定性差而造成的震动损坏。各种各样的因素极易造成降频装置失常或损坏，甚至会导致里程表盘的损坏。通过计算的方式进行预估车速还会导致车速估计不准。仪表盘显示的车速与实际车速不符的很大一个因素还在于轮胎半径易发生变动。在轮胎气压不足和磨损后会使轮胎半径降低，导致车速预估过高，导致导航系统错乱。
1.2 车速信号的获取及分析
车速信号的获取在整车控制器的应用过程中起着决定性的作用。当前的汽车大多都配备了防抱死刹车系统（ABS），对于车速的预估也会将此系统的信号进行综合处理。当汽车处于发动状态时，点火控制模块被启动，系统将会进行车速对比，比对防抱死刹车系统传送的车速信息与点火控制模块测定的车速是否一致。倘若防抱死刹车系统测定的速度小于点火控制模块，系统将会采取点火控制模块提供的车速作为当前车速，反之则会使用防抱死刹车系统提供的车速作为当前车速。当系统认为防抱死刹车系统提供的车速不准确时点火控制模块还会对信号传输系统中测定的车速进行比对，在点火控制模块和信号传输系统提供的车速中选取最大值进行显示，作为当前的实时车速。
1.3 车速信号异常丢失机理
为保证车速信号传递的时效性，目前的汽车大多都配备了高速的信号传输系统。保证能够将车速共享至发动机管理系统、点火控制模块、电子稳定程序系统等系统来共同保证车辆正常运行。在此过程中，电子稳定程序会在工作中提供4个轮胎的转速信号以及每个轮胎的拐角。生产控制系统将会对信号进行处理，通过计算获得车速信号传送到仪表盘系统。每种类型的汽车都可以适配该系统进行车速显示，但是每种类型的车需要因车适宜的开发仪表盘程序，由于该系统的可移植性不强，且适配复杂，往往采用相似车型的成熟仪表盘系统的方法。能够显示电子稳定程序系统和自动变速箱控制单元之外的所有信号。该解决方案能够提供较为稳定的车速显示，但是由于在参考模型和数据传输链的协议各不相同，信号传输系统的速度难以保证，尤其在汽车熄火后，仪表盘处于关闭状态，再次发动汽车后仪表盘容易发生小概率假死状态，从而造成仪表盘失灵，车速信号异常丢失。
2 VCU技术简介及其在车速信号处理中的应用
2.1 整车控制器的应用
汽车的整车控制器（vehicle control unit，VCU）是汽车的动力总成控制器。它在汽车的行驶过程中执行多项任务，采集加速踏板的信号、制动踏板信号以及车速信息的获取等。并且综合的对各种信息进行决策处理，做出相应的判断后，控制下层的各部件的控制器的动作，实现整车驱动、制动、能量回收。
作者简介：孙振保（1980- ），男，山东济宁人，硕士，讲师，工程师，主要从事人工智能技术应用开
发方面研究。
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此系统的优劣直接影响其他电器性能的发挥，是整车性能好坏的决定性因素之一。整车控制器在汽车中的应用也愈加成熟。在汽车车速信号的处理方面，整车控制器具有显著的优势，它将之前割裂的各个系统进行了统一管理，发挥中央处理器的功能，能够保证汽车车速的实时性和有效性。尤其在汽车的控制方面，整车控制器的使用十分关键。在传统的整车控制器的应用过程中，相应的衍生出了横向泊车整车控制器。该种控制器的应用前景在于停车的灵活性较高。通过实现0°、80°和90°三种角度的轮毂电机放置位置的方向控制，能够完成传统汽车无法实现的行为控制。例如可完成横向泊车车辆在前进、原地转弯以及横向泊车时的速度控制。通过降低轮毂电机的转速、强制轮毂电机降低转速或者通过外部刹车器的控制等操作，可以实现正常行驶过程中的车速控制。采用互斥模式能够实现车辆原地旋转和横向泊车的功能，保证车辆运行过程中的安全。整车控制器还能够完成数据的分析和处理，将整车的运动模式和运动速度加以分析，能够配合整车的能量回收机制来进行电量的回收利用。也即为能够通过合理分类协调电能的运作来达到节能的作用。横向泊车控制器可以优化电动汽车车载的耗能系统，通过协调和管理供电系统来提高能源的利用效率，进而能够优化整车的能耗，降低能量的损失，提升汽车的续航能力。在能够综合车辆电池和发动机的运转情况的前提下，通过优化驱动系统和制动能量的回收利用系统，能够根据汽车运行状况参数提供能量的回收利用功能，进一步优化了整车的能量利用管理，增强电动汽车
的续航能力。
2.2 基于传感器获取车速
整车控制器能够综合ABS轮速信号、车速传感器、加速度传感器对车速进行综合评估。其中的一种方式就是基于传感器获取车速。整车控制器通过车速传感器接受到的信号与变速器输出的变频靶向信号，并根据四个轮胎的桥速比以及轮胎的半径计算车速。车速传感器是基于霍尔式频率传感器的原理制造的。通过霍尔式频率传感器的物理模型及其机理可以知道该传感器具有较强的稳定性，不易受到环境的干扰。从而能够保证车速测定的稳定性。并且该传感器能够避免轮胎转速异常造成的车速估计过高的现象，在较差的环境中保证传感器的使用寿命。在设计整车控制器的过程中会将轮胎半径的变动考虑进去，引入相应的修正系数，在每次启动汽车后进行自动定标工作。通过不断调整修正系数，达到汽车的显示速度与实际速度的误差最小化。进而提升汽车运行过程中的稳定性。就横向泊车的整车控制器来说，通过传感器获取车速成为控制器获取车辆情况的重要途径。所研究的横向泊车整车控制器能够通过CAN总线监控通信网络及其信息的调度情况。将各个线路的信号传送的中央处理器进行处理，通过系统的计算获取车辆的实时信息，并将关键的信息通过车载液晶显示器对车辆状况的实时信息进行显示。利用车载的标准CAN端口实现了控制参数的传输控制，该系统能够利用系统设定进行各项参数的自动定标，保证参数获取的真实有效性，同时能够保证各个功能的正常运行，对其进行合理监控。该控制器能够提供用于故障信息的传输功能，并且能够提供传输整车控制器心跳报文传递的接口，能够表征当前整
车控制器的运行状态，有利于对车况进行判断，支持故障诊断的功能。当车辆处于下坡状态时，通过整车控制器的电子传感器监控车辆的整体速度，在使用电子刹车的前提下控制车辆在坡道中的形式安全，防止车辆由于坡道原因速度得不到控制，或者在坡道上起步时不能及时起步造成的溜车情况。
2.3 基于ABS系统获取车速
在车速传感器正常运行的情况下，车速测定同实际车速基本一致。但是为了提升整车控制器的鲁棒性，必须保证车速信号真实有效。为了防止传感器端的车速不准，防抱死刹车系统测定的车速作为参考车速进行控制。防抱死刹车系统控制器通过底盘的信号传输系统将车速信号快速的传送到整车控制器，整车控制器通过车辆的轮胎滚动半径计算车速。防抱死刹车系统会将两个前轮的平均轮速作为车速传送至整车控制器。在轮胎均正常运行时车速预测较为准确，其中一侧发生故障时的车速预估精度无法保证。尽管防抱死刹车系统的车速预估精度不及车速传感器，但是在车速传感器运行不正常、出现故障时，防抱死刹车系统可作为备用信源使用，且整车控制器能够提醒驾驶人员车速传感器发生故障，能够对故障进行及时的处置，保证车辆和驾驶人员的安全。
3 结语
在考虑到出行的效率、驾驶安全等各方面因素时，整车控制器在汽车的车速控制方面表现出的显著优势成为其在汽车行业大行其道的重要因素。在此项技术的辅助下，汽车出行更能够满足人们的需求，做到
效率、安全两不误。
参考文献：
[1] 窦国伟，刘奋，程浩，等. 纯电动轿车整车驱动控制策略
开发实践[J]. 上海汽车，2010，37（5）：8-11，31. [2] 王知学，刘媛，张云，等. 电动汽车驱动电机及控制系统
研究现状[J]. 山东科学，2010，23（3）：67-70.
孙振保等：基于VCU的新能源汽车车速控制信号处理技术的探讨
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