范雷云，汪　超

(奇瑞汽车河南有限公司，河南 开封 475000)



浅谈汽车车速里程表设计

范雷云，汪超

(奇瑞汽车河南有限公司，河南 开封 475000)

摘要：车速里程表是汽车必备仪表之一，是为驾驶员提供车辆当前车速及里程信息的重要仪表。按照工作原理车速里程表可分为机械式和电子式两种，随着汽车技术的不断发展，市场上大多数车速里程表为电子式。本文主要以某种轻卡上用的车速里程表为例分析了电子式的车速里程表的工作原理、速比的计算方法及显示要求等。

关键词：车速里程表；工作原理，速比计算

汽车的车速信息是驾驶员正常安全行驶的一个必要信息，因此车速里程表也是汽车标配仪表。车速里程表由车速表和里程表组成，可以指示汽车行驶的当前车速、汽车的行驶总里程及本次行驶的里程即里程小计等信息。按照工作原理可以分为机械式和电子式，由于机械式现已经应用较少，本文重点介绍电子式车速里程表的工作原理及相关参数的计算方法。另简单介绍了车速里程表的显示要求。

1车速里程表的组成及工作原理

1.1机械式车速里程表

车速及里程信号通过一根软轴由变速箱传递给车速里程表。车辆行驶时，变速箱输出端部分的转速变化带动软轴使车速表中永磁铁磁场变化驱动仪表指示位置变化，通过车速标定常数指示相应车速；里程表由软轴传动使里程表中的数字轮组转动来累计行驶里程。

1.2电子式车速里程表

电子式车速里程表车速信号由安装在变速箱上的车速传感器提供，传感器将从变速箱处感应到的转速信号转换成仪表中单片机可以处理的脉冲信号。车速里程表单片机再把脉冲信号计算处理后驱动仪表显示机构显示当前车速及里程。车速表一般为指针指示，里程表为数码显示，里程小计是可以人为清零的，但里程总计记录该车出厂后行驶的总里程不可以清零。

车速传感器按照安装方式分为接触式和非接触式。由于接触式传感器容易损坏现在车上较为常见的为非接触式车速传感器，即传感器安装在变速箱主动轮齿圈外部。传感器感应面与齿圈齿顶保持规定的间隙一般为(1.4±0.6)mm，距离过大或者过小，传感器信号都不能正常的输出。非接触式车速传感器安装示意图如图1所示。

图1　非接触式车速传感器安装示意图

输出信号的脉冲数通常与被感应齿轮的齿数一致，即如果被感应齿轮为8个齿的，那么主动轮转1圈传感器输出8个脉冲。现在也有对输出脉冲数有要求的，传感器输出的脉冲数与齿数不一致，经传感器电路调整转换按照特定的比例系数输出信号，例如16齿的主动轮转1圈传感器可以输出8个脉冲或者是4个脉冲等。

接触式传感器安装在变速箱输出轴上感应从动轮的转速，传感器轴头随输出轴同步转动，输出脉冲数与传感器内布置的磁钢数相关。信号的输出脉冲的高低电平基本与接触式传感器是一致的，但接触式传感器可靠性比非接触式传感器低，传感器轴头容易老化损坏。

车速传感器信号一般为两路输出，一路输入车速里程表，另一路输入发动机ECU，两路信号相差半个周期示意图如图2。

图2　车速里程传感器双路信号示意图

2车速里程表速比计算

2.1速比定义

速比为汽车车速为1 km/h时变速箱上车速里程传感器的感应齿轮的转数。例如某轻卡的速比为1∶2 133，即为车速为1 km/h，变速箱齿轮转速为2 133 r/h。

2.2速比计算方法

速比计算实际就是先计算出车速为1 km/h时汽车轮胎的转数，再用此转数乘以后桥主减速比得到变速箱传动轴在经后桥减速前的转数，用该转数再除以内部传动系统的一个比例系数即变速箱蜗轮组件的传动比得出变速箱主动轮(从动轮)的转数，即得出了车速速比。

具体速比计算公式为：

K=1：[(k1/k2)×1 000/(2πR)] .

式中：K为理论速比；k1为后桥主减速比；k2为变速箱蜗轮组件的传动比；R为轮胎的滚动半径。

举例如下：

某轻卡相关参数为：后桥主减速比k1为4.875，如果安装的是接触式的车速传感器，由于安装位置与非接触式传感器不同k2一般为一个小于1的比值；此轻卡变速箱上安装的为非接触式车速传感器，k2值为1，轮胎型号为215/75R16LT 8PR，轮胎滚动半径为364 mm=0.364 m。

K=1：[(k1/k2)×1 000/(2πR)]=

1：[(4.875/1×1 000/(2×3.14×0.364)]≈1∶2 133 .

该速比即为所求的理论速比值。

如果按照理论速比设计车速表，那么指示值会有超差现象，不满足国标《GB 15082-2008汽车用车速表》要求。国标要求车速表指示车速V1(单位：km/h)与实测车速V2(单位：km/h)之间应符合：0≤V1-V2≤(V2/10)+4，要求指示值要比实际车速高才可以，不能有指示低于实际车速的情况。按照国标计算指示车速和实际车速对照表如表1。

表1　国标要求的指示车速和实际车速对照表

为了使仪表指示符合要求，要选择一个合适的速比，满足0≤V1-V2≤(V2/10)+4。此处按照实际车速V2为80 km/h，仪表指示车速V1为85 km/h计算，假设该速比为K0。实际车速为80 km/h时对应的频率为：

f=K×8×V2/3600=2 133×8×80/3 600≈379 Hz .

注：上述公式中的“8”为车速传感器感应的变速箱上齿轮的齿数，即齿轮转1圈传感器输出8个脉冲。同样的频率车速表指示85 km/h，即

379=K0×8×V1/3 600

K0=379×3 600/(8×V1)=379×3 600/(8×85)≈2006

按照此速比可以推算出实际车速V2为20 km/h、40 km/h、60 km/h、100 km/h、120 km/h、140 km/h时的指示车速分别为21.2 km/h、42.5 km/h、63.8 km/h、106.3 km/h、127.6 km/h、148.9 km/h，车速的各个指示值都满足国标误差要求，故可以选择2006的速比。但这个速比并不是唯一满足要求的，在规定误差的范围内也可以选择其他速比值。车企生产中对车速指示的误差要求一般会更高一些，具体为0≤V1-V2≤(V2/20)+4，车速误差对照表如表2。

表2　企标要求的指示车速和实际车速对照表

可以按照上表计算出满足生产的合适速比。

车速里程表另一个重要功能就是里程累计，该功能一般是按照理论速比计算的，即单片机接口读取传感器发来的脉

冲数，根据脉冲计数来累加里程。以1∶2 133的速比为例，车辆行驶1 km的脉冲数为2 133×8=17 064，那么单片机读取17 064个脉冲后便累加1 km里程。对于里程表的指示误差，由于累计里程与车辆的使用寿命、保养间隔相关所以里程表误差不能太大，车企对里程表的误差要求为当里程小计为10.0 km时，对比实际里程，要求误差为±2%，里程表允许出现负偏差。

3车速里程表设计其他要求

3.1车速表盘面刻度的要求

车速表盘面可指示的车速范围应包容整车厂对该车给出的最高车速。在20 km/h以上至上限刻度值之间，分度值应标示成1、2、5、10 km/h中的任一种，如果盘面上的最高数值未超过200 km/h，刻度值应以不超过20 km/h的间隔显示；如果盘面上的最高数值超过200 km/h，刻度值应以不超过30 km/h的间隔显示。标度盘上标示的车速值的间隔可以不均匀。下面是某轻卡车型的车速表表盘：

图3　车速表盘面示意图

当车速平稳变化时，车速表指针运动要平稳，不能有卡顿现象。除了指针式的车速表，也有以数码形式显示车速表，数显车速表数字在跳动过程中的保留时间为(1±0.2)s，在任意恒定的车速下，车速表显示值的变化不能超过1 km/h。

3.2里程表显示要求

里程表包括里程总计和里程小计，具体显示要求如下：

里程总计显示范围：0～999 999 km，里程累计显示每1 km刷新一次，在里程表断电的情况下，里程总计要有记忆功能，整车出厂时里程表的显示值小于10 km。

里程小计显示范围：0～999.9 km，里程小计显示每0.1 km刷新一次，在里程表断电的情况下里程小计可以没有记忆功能。

参考文献

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 .GB15082-2008汽车用车速表[S].北京:中国标准出版社，2008-01-18.

[2]奇瑞汽车股份有限公司.Q/SQR.04.189—2011乘用车电子组合仪表[S].2011.

[3]奇瑞汽车股份有限公司.Q/SQR.04.1265—2009汽车用电子车速里程传感器试验规范[S].2009.

Introduction to the Car Speed Odometer Design

Fan Leiyun, Wang Chao

(CheryAutomobileHenanCo.,Ltd,KaifengHenan475000,China)

Abstract:The speedometer is one of the essential instruments and the important instrument to show the current vehicle speed and mileage information for driver. According to the working principle of speedometer, it can be divided into two kinds which are mechanical and electronic. Along with the development of automobile technology, most speedometers used in market are electronic. Taking the speedometer used in a light truck as example, this paper mainly analyzes the working principle of electronic speedometer, calculation method of speed ratio and display requirements.

Key words:speedometer; working principle; speed ratio calculation

收稿日期：2016-02-29

作者简介：范雷云(1983- )，男，工程师，研究方向为汽车电子电器产品控制。

文章编号：1674- 4578(2016)03- 0020- 02

中图分类号：U463.7l；TP 273

文献标识码：A