轎車ABS/ASR/ACC集成化電控系統(tǒng)
加入技術交流群
現(xiàn)在世界上很多汽車公司和零部件生產(chǎn)廠家都在致力于提高汽車行駛的安全性能，特別是致力于提高汽車行駛的主動安全性能，這已經(jīng)成為汽車電子化發(fā)展的一個重要方面。
汽車制動防抱死系統(tǒng)（Antilock Braking System），簡稱ABS，是汽車主動安全裝置的代表，其作用是在制動過程中防止車輪抱死，提高車輛在制動過程中的方向穩(wěn)定性、轉向控制能力和縮短制動距離，使汽車制動更為安全有效。
汽車驅動防滑系統(tǒng)（Anti-slip Regulation），簡稱ASR，也是一種主動安全裝置，可根據(jù)車輛的行駛行為使車輛驅動輪在惡劣路面或復雜路面條件下得到最佳縱向驅動力，能夠在驅動過程中，特別在起步、加速、轉彎等過程中防止驅動車輪發(fā)生過份滑轉，使得汽車在驅動過程中保持方向穩(wěn)定性和轉向操縱能力及提高加速性能等。故又稱為牽引力控制系統(tǒng)（Traction Control System），即TCS 系統(tǒng)。
ASR 可視為ABS 在技術上的自然延伸。在裝備了ABS 的汽車上，添加了發(fā)動機輸出力矩的調節(jié)和驅動輪制動壓力的調節(jié)功能后，ABS 所用的車輪轉速傳感器和壓力調節(jié)器可全部為ASR 所利用。ASR 和ABS 在算法上相類似，許多程序模塊可以通用，大大簡化了程序結構，節(jié)省存儲空間。因而在實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控制器中，形成ABS/ASR 集成系統(tǒng)。
基于ABS/ASR 集成系統(tǒng)，可以開發(fā)出更多的車輛電子控制系統(tǒng)。例如電子制動力分配系統(tǒng)（Electronic braking force distribution，EBD），汽車行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Electronic stability program，ESP），下坡輔助控制系統(tǒng)（Downhill assist control，DAC），坡道起步輔助控制系統(tǒng)（Hill-start assist control，HAC），轉向制動控制系統(tǒng)（Cornering brake control，CBC），汽車信息記錄儀（Event data recorder，EDR）等。
汽車ABS/ASR/ACC 集成系統(tǒng)是一個新的汽車主動安全行駛的發(fā)展方向，ABS/ASR 的執(zhí)行機構可完全滿足ABS/ASR/ACC 系統(tǒng)的需要，傳感器方面只需添加探測主車與目標車輛信息的車距傳感器，在ABS/ASR ECU 的基礎上，對硬件電路進行相應的擴充和軟件控制邏輯的有機融合，就可實現(xiàn)ABS/ASR/ACC 控制的集成化。
ACC 系統(tǒng)可通過ASR 的節(jié)氣門開度調節(jié)和主動制動調節(jié)的方法調節(jié)車速，保持安全車距行駛，避免或減小追尾事故。緊急情況時，能自動發(fā)揮ABS 功能，確保制動過程的穩(wěn)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ABS/ASR/ACC 集成化系統(tǒng)仿真研究”，進行了ABS/ASR/ACC 集成系統(tǒng)的研究和開發(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，實車控制效果好。
2. ABS/ASR/ACC 集成系統(tǒng)概述
在捷達GTX 試驗樣車上，開發(fā)一種轎車ABS/ASR 集成電控系統(tǒng)的ECU，并通過預留相關ACC 通訊和控制接口，初步實現(xiàn)ABS/ASR/ACC 集成系統(tǒng)的功能。該集成系統(tǒng)主要包括電控單元ECU、傳感器、執(zhí)行機構三個部分。圖1 為汽車ABS/ASR/ACC 集成化系統(tǒng)示意圖。
圖1 ABS/ASR/ACC 集成化系統(tǒng)示意圖
ABS/ASR/ACC 集成系統(tǒng)具有實時故障診斷功能，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，執(zhí)行機構及時復位，故障報警燈點亮，提醒駕駛員注意和及時處理。
對于集成系統(tǒng)的ECU 和傳感器部分將在后面詳細介紹，這里僅對集成系統(tǒng)的執(zhí)行機構作以簡單描述。
與現(xiàn)有的ABS/ASR 集成系統(tǒng)不同，ACC 主動制動干預控制功能要求對四個車輪進行獨立壓力調節(jié)。針對試驗樣車4×2 前輪驅動方式和交叉雙制動管路布置方案，基于原車裝配的Teves MK II 型ABS壓力調節(jié)器，進行了車輛制動系統(tǒng)的設計改造，添加了外部液壓動力源，通過工作模式電磁閥22、23 實現(xiàn)ABS 制動方式和主動制動干預方式的切換，如圖2 所示。
圖2 ABS/ASR/ACC 集成液壓系統(tǒng)原理圖
1、左前輪進油電磁閥；2、左前輪卸壓單向閥；3、左前輪回油電磁閥；4、右后輪進油電磁閥；
5、右后輪卸壓單向閥；6、右后輪回油電磁閥；7、右前輪進油電磁閥；8、右前輪卸壓單向閥；
9、右前輪回油電磁閥；10、左后輪進油電磁閥；11、左后輪卸壓單向閥；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)動機輸出力矩節(jié)氣門開度調節(jié)方案圖
圖4 發(fā)動機輸出力矩節(jié)氣門開度調節(jié)工作原理圖
1）改造后的汽車ABS/ASR/ACC 系統(tǒng)的執(zhí)行機構，不影響原車ABS 執(zhí)行機構的正常工作；
2）能夠進行驅動輪制動干預控制和發(fā)動機輸出力矩調節(jié)，能夠進行完整的ASR驅動防滑控制；
3）添加車距傳感器后，結合各個車輪的獨立車輪制動干預控制和發(fā)動機輸出力矩調節(jié)，能夠進行完整的ACC 自適應巡航控制；
4）集成系統(tǒng)具備外部的動力源，可主動對四個車輪獨立進行制動干預控制，使得系統(tǒng)有很好的擴展性。在現(xiàn)有集成系統(tǒng)執(zhí)行機構的基礎上，僅通過修改和完善電控系統(tǒng)的硬件電路和軟件邏輯就能實現(xiàn)更多的集成控制功能，例如，坡道起步輔助控制系統(tǒng)HAC (Hill-start assist control) ，下坡輔助控制系統(tǒng)DAC (Downhill assist control)，轉向制動控制系統(tǒng)CBC (Cornering braking control)等；
5）改造后的汽車ABS/ASR/ACC 系統(tǒng)的執(zhí)行機構，不影響汽車的所有使用性能，如執(zhí)行機構發(fā)生故障，仍可保證車輛具有常規(guī)的制動功能。
pid控制相關文章:pid控制原理
pid控制器相關文章:pid控制器原理
電接點壓力表相關文章:電接點壓力表原理
評論