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如何进行 ABS 滑移率的计算?

时间:2022-01-24     【转载】

  当车轮滑移率δ=15%一20%时附着系数达到最大值,因此,为了取得最佳的制动效果,要控制其滑移率在15%一20%范围内。滑移率计算方法是:(车速-轮胎角速度*轮胎半径)/车速,轮胎角速度可以由轮速传感器测算,但问题是,车速表的传感器测量的是变速器输出端转速,该速度与车辆的实际速度不一定相等,那车辆的实际车速是怎么样被测量,以进行滑移率计算的呢?

如何进行 ABS 滑移率的计算?

  正好我研究的东西和这个有些关系,也接触过一些,就在这里和大家分享一下。


  题主问的是如何计算滑移率,滑移率的计算需要知道轮速和车速,那我们就简单探讨一下如何才能获得轮速和车速。


  首先我们谈谈轮速。轮速就是车轮的运动速度,如果将车轮半径视为不变的话(实际上是变的),轮速是可以通过车轮转速和车轮半径计算出来的,因此我们在这里主要探讨一下车轮转速的测量方法。目前,常见的转速测量方法,无非就是用各种传感器(光电/磁电/霍尔)搭配一个编码盘,随着编码盘的转动,传感器上可以产生脉冲信号,最终通过脉冲信号的频率或周期来计算出转速。下图便是传统的磁电式轮速传感器和霍尔传感器搭配编码盘工作时输出的信号示意图。


  对于ABS来说,由于对价格十分敏感(目前一套液压ABS的报价仅为几百元人民币)且对系统的可靠性要求高,大多数都采用结构简单且成本低廉的磁电式轮速传感器或者霍尔轮速传感器搭配钢制的编码盘(也有人称之为齿圈)。由于传感器自身的特性限制,以及编码盘工艺的限制,通常ABS的车轮转速编码盘齿数都较少,轿车上常见的齿数约为48齿。较少的齿数带来的问题就是轮速传感器在低转速时每秒输出的脉冲数较少,如果单纯采用“频率法”计算的话,可能会影响计算的准确度和实时性。目前的ABS控制策略,滑移率计算周期通常为5ms(毫秒)~10ms。在车辆低速行驶时,5ms的周期内甚至可能没有轮速脉冲信号,因此ABS的轮速计算就要将“周期法”和“频率法”结合起来,甚至要跨周期拼接信号来进行计算。轮速算法也算是ABS控制算法当中的一个核心的算法,细节非常多,感兴趣的朋友可以自行查找资料进行更深入的研究,也可以私信我进行私下的讨论。


  下面我们再说说车速。车速其实就是指车身相对地面的移动速度。科技发展到今天,测量一个物体的对地速度实在是再简单不过了,我们可以用五轮仪、光电式速度传感器(工作原理类似光电鼠标)以及GPS等进行测量。但是对于ABS来说,由于对成本、可靠性、实时性等方面有要求,以上所说的那些方法全都不适用。

如何进行 ABS 滑移率的计算?

  为了节省成本,整个ABS当中仅有的传感器便是轮速传感器,因此ABS也是通过轮速信息来估算车速的。举一个比较简单的方法做例子——“次大轮速法搭配速度变化限制”。这里简单解释一下这个算法:把轮速排序后选出第二大的轮速作为车速,如果此时刻的车速与上一刻的车速相比超出了最大的速度变化限值,则将此时刻的车速修正为“上一刻车速+速度变化限值”。当然,那些成熟的ABS方案里对车速估算肯定有更复杂更可靠的方法,但是无论如何,其都要以轮速为基础进行估算。


  通常情况下,你在仪表板上看到的车速实际上也是ABS输出的,不信你把ABS插头拔了看看仪表板还有没有车速显示。


  最后多说两句,其实目前的ABS,仅仅依靠几个轮速传感器,不仅可以知道轮速、车速,甚至还能估算出制动主缸和轮缸的压力。

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