轎車(chē)ABS/ASR/ACC集成化電控系統
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現在世界上很多汽車(chē)公司和零部件生產(chǎn)廠(chǎng)家都在致力于提高汽車(chē)行駛的安全性能，特別是致力于提高汽車(chē)行駛的主動(dòng)安全性能，這已經(jīng)成為汽車(chē)電子化發(fā)展的一個(gè)重要方面。
汽車(chē)制動(dòng)防抱死系統（Antilock Braking System），簡(jiǎn)稱(chēng)ABS，是汽車(chē)主動(dòng)安全裝置的代表，其作用是在制動(dòng)過(guò)程中防止車(chē)輪抱死，提高車(chē)輛在制動(dòng)過(guò)程中的方向穩定性、轉向控制能力和縮短制動(dòng)距離，使汽車(chē)制動(dòng)更為安全有效。
汽車(chē)驅動(dòng)防滑系統（Anti-slip Regulation），簡(jiǎn)稱(chēng)ASR，也是一種主動(dòng)安全裝置，可根據車(chē)輛的行駛行為使車(chē)輛驅動(dòng)輪在惡劣路面或復雜路面條件下得到最佳縱向驅動(dòng)力，能夠在驅動(dòng)過(guò)程中，特別在起步、加速、轉彎等過(guò)程中防止驅動(dòng)車(chē)輪發(fā)生過(guò)份滑轉，使得汽車(chē)在驅動(dòng)過(guò)程中保持方向穩定性和轉向操縱能力及提高加速性能等。故又稱(chēng)為牽引力控制系統（Traction Control System），即TCS 系統。
ASR 可視為ABS 在技術(shù)上的自然延伸。在裝備了ABS 的汽車(chē)上，添加了發(fā)動(dòng)機輸出力矩的調節和驅動(dòng)輪制動(dòng)壓力的調節功能后，ABS 所用的車(chē)輪轉速傳感器和壓力調節器可全部為ASR 所利用。ASR 和ABS 在算法上相類(lèi)似，許多程序模塊可以通用，大大簡(jiǎn)化了程序結構，節省存儲空間。因而在實(shí)際應用中可以把兩者集成在一起，并將它們的控制邏輯也集成在一個(gè)控制器中，形成ABS/ASR 集成系統。
基于A(yíng)BS/ASR 集成系統，可以開(kāi)發(fā)出更多的車(chē)輛電子控制系統。例如電子制動(dòng)力分配系統（Electronic braking force distribution，EBD），汽車(chē)行駛穩定性控制系統（Electronic stability program，ESP），下坡輔助控制系統（Downhill assist control，DAC），坡道起步輔助控制系統（Hill-start assist control，HAC），轉向制動(dòng)控制系統（Cornering brake control，CBC），汽車(chē)信息記錄儀（Event data recorder，EDR）等。
汽車(chē)ABS/ASR/ACC 集成系統是一個(gè)新的汽車(chē)主動(dòng)安全行駛的發(fā)展方向，ABS/ASR 的執行機構可完全滿(mǎn)足ABS/ASR/ACC 系統的需要，傳感器方面只需添加探測主車(chē)與目標車(chē)輛信息的車(chē)距傳感器，在A(yíng)BS/ASR ECU 的基礎上，對硬件電路進(jìn)行相應的擴充和軟件控制邏輯的有機融合，就可實(shí)現ABS/ASR/ACC 控制的集成化。
ACC 系統可通過(guò)ASR 的節氣門(mén)開(kāi)度調節和主動(dòng)制動(dòng)調節的方法調節車(chē)速，保持安全車(chē)距行駛，避免或減小追尾事故。緊急情況時(shí)，能自動(dòng)發(fā)揮ABS 功能，確保制動(dòng)過(guò)程的穩定性和安全性。
自2002 年起，我們承擔了福特－中國研究與發(fā)展基金第三期項目“汽車(chē)ABS/ASR/ACC 集成化系統仿真研究”，進(jìn)行了ABS/ASR/ACC 集成系統的研究和開(kāi)發(fā)。以前采用Intel 的80C196KB 芯片，功能不足，后改用了Motorola 的HSC12 系列16 位MCU－MC9S12DP256 芯片，功能完善，性能可靠，實(shí)車(chē)控制效果好。
2. ABS/ASR/ACC 集成系統概述
在捷達GTX 試驗樣車(chē)上，開(kāi)發(fā)一種轎車(chē)ABS/ASR 集成電控系統的ECU，并通過(guò)預留相關(guān)ACC 通訊和控制接口，初步實(shí)現ABS/ASR/ACC 集成系統的功能。該集成系統主要包括電控單元ECU、傳感器、執行機構三個(gè)部分。圖1 為汽車(chē)ABS/ASR/ACC 集成化系統示意圖。
圖1 ABS/ASR/ACC 集成化系統示意圖
ABS/ASR/ACC 集成系統具有實(shí)時(shí)故障診斷功能，當系統出現故障時(shí)，執行機構及時(shí)復位，故障報警燈點(diǎn)亮，提醒駕駛員注意和及時(shí)處理。
對于集成系統的ECU 和傳感器部分將在后面詳細介紹，這里僅對集成系統的執行機構作以簡(jiǎn)單描述。
與現有的ABS/ASR 集成系統不同，ACC 主動(dòng)制動(dòng)干預控制功能要求對四個(gè)車(chē)輪進(jìn)行獨立壓力調節。針對試驗樣車(chē)4×2 前輪驅動(dòng)方式和交叉雙制動(dòng)管路布置方案，基于原車(chē)裝配的Teves MK II 型ABS壓力調節器，進(jìn)行了車(chē)輛制動(dòng)系統的設計改造，添加了外部液壓動(dòng)力源，通過(guò)工作模式電磁閥22、23 實(shí)現ABS 制動(dòng)方式和主動(dòng)制動(dòng)干預方式的切換，如圖2 所示。
圖2 ABS/ASR/ACC 集成液壓系統原理圖
1、左前輪進(jìn)油電磁閥；2、左前輪卸壓?jiǎn)蜗蜷y；3、左前輪回油電磁閥；4、右后輪進(jìn)油電磁閥；
5、右后輪卸壓?jiǎn)蜗蜷y；6、右后輪回油電磁閥；7、右前輪進(jìn)油電磁閥；8、右前輪卸壓?jiǎn)蜗蜷y；
9、右前輪回油電磁閥；10、左后輪進(jìn)油電磁閥；11、左后輪卸壓?jiǎn)蜗蜷y；12、左后輪回油電磁閥；
13、19、ABS 回油泵；14、16、ABS 低壓儲液器；15、17、20、21、ABS 回油單向閥；18、ABS
電機；22、23、工作模式電磁閥；24、壓力表；25、壓力傳感器；26、蓄能器；27、壓力繼電器；
28、油濾；29、ASR 電機；30、液壓泵；31、液壓泵單向閥；32、卸荷電磁閥；33、安全閥
圖3 發(fā)動(dòng)機輸出力矩節氣門(mén)開(kāi)度調節方案圖
圖4 發(fā)動(dòng)機輸出力矩節氣門(mén)開(kāi)度調節工作原理圖
1）改造后的汽車(chē)ABS/ASR/ACC 系統的執行機構，不影響原車(chē)ABS 執行機構的正常工作；
2）能夠進(jìn)行驅動(dòng)輪制動(dòng)干預控制和發(fā)動(dòng)機輸出力矩調節，能夠進(jìn)行完整的ASR驅動(dòng)防滑控制；
3）添加車(chē)距傳感器后，結合各個(gè)車(chē)輪的獨立車(chē)輪制動(dòng)干預控制和發(fā)動(dòng)機輸出力矩調節，能夠進(jìn)行完整的ACC 自適應巡航控制；
4）集成系統具備外部的動(dòng)力源，可主動(dòng)對四個(gè)車(chē)輪獨立進(jìn)行制動(dòng)干預控制，使得系統有很好的擴展性。在現有集成系統執行機構的基礎上，僅通過(guò)修改和完善電控系統的硬件電路和軟件邏輯就能實(shí)現更多的集成控制功能，例如，坡道起步輔助控制系統HAC (Hill-start assist control) ，下坡輔助控制系統DAC (Downhill assist control)，轉向制動(dòng)控制系統CBC (Cornering braking control)等；
5）改造后的汽車(chē)ABS/ASR/ACC 系統的執行機構，不影響汽車(chē)的所有使用性能，如執行機構發(fā)生故障，仍可保證車(chē)輛具有常規的制動(dòng)功能。
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