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如何進(jìn)行 ABS 滑移率的計算?

  當車(chē)輪滑移率δ=15%一20%時(shí)附著(zhù)系數達到最大值,因此,為了取得最佳的制動(dòng)效果,要控制其滑移率在15%一20%范圍內;坡视嬎惴椒ㄊ牵海ㄜ(chē)速-輪胎角速度*輪胎半徑)/車(chē)速,輪胎角速度可以由輪速傳感器測算,但問(wèn)題是,車(chē)速表的傳感器測量的是變速器輸出端轉速,該速度與車(chē)輛的實(shí)際速度不一定相等,那車(chē)輛的實(shí)際車(chē)速是怎么樣被測量,以進(jìn)行滑移率計算的呢?

如何進(jìn)行 ABS 滑移率的計算?

  正好我研究的東西和這個(gè)有些關(guān)系,也接觸過(guò)一些,就在這里和大家分享一下。


  題主問(wèn)的是如何計算滑移率,滑移率的計算需要知道輪速和車(chē)速,那我們就簡(jiǎn)單探討一下如何才能獲得輪速和車(chē)速。


  首先我們談?wù)勢喫。輪速就是?chē)輪的運動(dòng)速度,如果將車(chē)輪半徑視為不變的話(huà)(實(shí)際上是變的),輪速是可以通過(guò)車(chē)輪轉速和車(chē)輪半徑計算出來(lái)的,因此我們在這里主要探討一下車(chē)輪轉速的測量方法。目前,常見(jiàn)的轉速測量方法,無(wú)非就是用各種傳感器(光電/磁電/霍爾)搭配一個(gè)編碼盤(pán),隨著(zhù)編碼盤(pán)的轉動(dòng),傳感器上可以產(chǎn)生脈沖信號,最終通過(guò)脈沖信號的頻率或周期來(lái)計算出轉速。下圖便是傳統的磁電式輪速傳感器和霍爾傳感器搭配編碼盤(pán)工作時(shí)輸出的信號示意圖。


  對于A(yíng)BS來(lái)說(shuō),由于對價(jià)格十分敏感(目前一套液壓ABS的報價(jià)僅為幾百元人民幣)且對系統的可靠性要求高,大多數都采用結構簡(jiǎn)單且成本低廉的磁電式輪速傳感器或者霍爾輪速傳感器搭配鋼制的編碼盤(pán)(也有人稱(chēng)之為齒圈)。由于傳感器自身的特性限制,以及編碼盤(pán)工藝的限制,通常ABS的車(chē)輪轉速編碼盤(pán)齒數都較少,轎車(chē)上常見(jiàn)的齒數約為48齒。較少的齒數帶來(lái)的問(wèn)題就是輪速傳感器在低轉速時(shí)每秒輸出的脈沖數較少,如果單純采用“頻率法”計算的話(huà),可能會(huì )影響計算的準確度和實(shí)時(shí)性。目前的ABS控制策略,滑移率計算周期通常為5ms(毫秒)~10ms。在車(chē)輛低速行駛時(shí),5ms的周期內甚至可能沒(méi)有輪速脈沖信號,因此ABS的輪速計算就要將“周期法”和“頻率法”結合起來(lái),甚至要跨周期拼接信號來(lái)進(jìn)行計算。輪速算法也算是ABS控制算法當中的一個(gè)核心的算法,細節非常多,感興趣的朋友可以自行查找資料進(jìn)行更深入的研究,也可以私信我進(jìn)行私下的討論。


  下面我們再說(shuō)說(shuō)車(chē)速。車(chē)速其實(shí)就是指車(chē)身相對地面的移動(dòng)速度?萍及l(fā)展到今天,測量一個(gè)物體的對地速度實(shí)在是再簡(jiǎn)單不過(guò)了,我們可以用五輪儀、光電式速度傳感器(工作原理類(lèi)似光電鼠標)以及GPS等進(jìn)行測量。但是對于A(yíng)BS來(lái)說(shuō),由于對成本、可靠性、實(shí)時(shí)性等方面有要求,以上所說(shuō)的那些方法全都不適用。

如何進(jìn)行 ABS 滑移率的計算?

  為了節省成本,整個(gè)ABS當中僅有的傳感器便是輪速傳感器,因此ABS也是通過(guò)輪速信息來(lái)估算車(chē)速的。舉一個(gè)比較簡(jiǎn)單的方法做例子——“次大輪速法搭配速度變化限制”。這里簡(jiǎn)單解釋一下這個(gè)算法:把輪速排序后選出第二大的輪速作為車(chē)速,如果此時(shí)刻的車(chē)速與上一刻的車(chē)速相比超出了最大的速度變化限值,則將此時(shí)刻的車(chē)速修正為“上一刻車(chē)速+速度變化限值”。當然,那些成熟的ABS方案里對車(chē)速估算肯定有更復雜更可靠的方法,但是無(wú)論如何,其都要以輪速為基礎進(jìn)行估算。


  通常情況下,你在儀表板上看到的車(chē)速實(shí)際上也是ABS輸出的,不信你把ABS插頭拔了看看儀表板還有沒(méi)有車(chē)速顯示。


  最后多說(shuō)兩句,其實(shí)目前的ABS,僅僅依靠幾個(gè)輪速傳感器,不僅可以知道輪速、車(chē)速,甚至還能估算出制動(dòng)主缸和輪缸的壓力。

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