来历：北京理工大学 机械与车辆工程学院,北京 100081
轿车驱动防滑体系(Anti-slip Regulation System,简称ASR)是在轿车制动防抱死体系(Antilock Braking System,简称ABS)的基础上发展起来的。在配备了ABS的轿车上增加发动机输出力矩的调理功用和驱动轮制动压力的调理功用后,ABS所用的车轮转速传感器和压力调理器可悉数为ASR所运用[1]。ASR和ABS在算法上很类似,许多程序模块能够通用,因而在实践运用中能够把两者集成在一个操控器中,组成ABS/ASR集成体系。
1 轿车ABS/ASR集成操控体系简介
经过对捷达GTX实验样车的液压制动体系进行改造,完结了能够独立调理四个轮缸压力的ABS/ASR集成体系液压履行机构[2]。在此基础上,开发了一种轿车ABS/ASR集成操控体系,首要包含操控体系ECU、传感器、履行机构三个部分。图1为轿车ABS/ASR集成操控体系示意图。
图1 ABS/ASR集成操控体系框图
当轿车正常行进时,ABS/ASR集成操控体系的ECU实时收集和处理传感器信号,并根据其所供给的信息,选用不同的操控办法对轿车进行操控。操控的办法包含调理车轮轮缸压力的制动力矩操控形式和调理发动机输出力矩的节气门开度操控形式。ABS和ASR子体系功用的完结便是对以上两种操控办法恰当组合和合理操控的成果。
2 ABS/ASR集成操控体系的ECU
2.1 MCU的选取
MCU是ABS/ASR集成操控体系的中心,它担任数据的收集和处理、一切的逻辑运算以及终究操控的完结。考虑到集成操控体系对其运算才能、存储空间、I/O接口的要求以及后续集成其它体系的意图,挑选了功用强大的Motorola新一代HSC12系列16位MCU——MC9S12DP256。
它具有很强的运算才能、丰厚的I/O接口和富余的存储空间。选用STAR12 CPU,中心运算才能能够到达50MHz,总线速度能够到达25MHz,选用优化的指令集,指令的运算速度得到了很大的进步。经过片内的PLL功用能够方便地挑选MCU的中心频率而不论外部晶振频率为多少。片内集成了256K FLASH、12K RAM和4K EEPROM,完全能够满意程序对存储空间的要求。它有丰厚的I/O接口,包含两个异步串行通讯接口(SCI),三个同步串行通讯接口(SPI),八通道输入捕捉/输出比较(IC/OC),十六个10位A/D接口,八路8位PWM,二十九路独立的数字I/O接口,二十路带中止和唤醒功用的数字I/O接口,五路CAN总线接口,一个I%&&&&&%总线接口,一个BDLC(J1850)接口[3]。
该MCU有四路输入捕捉(带有坚持缓冲器),运用独立的ECT捕捉时钟能够自行完结两个脉冲间的周期核算,十分合适进行四个车轮的轮速收集,大大进步了MCU的作业效率。
2.2 ECU硬件电路规划
MCU的外围电路选用模块化规划思维,即把电控单元划分红不同的模块,将比较老练固定的模块组成一块独自的电路板,研讨进程中改动较大的模块组成另一块独自的电路板,板与板之间经过I/O扩展插槽进行通讯。这种规划办法有利于实验进程中对体系的保护和扩展,例如需求更改电路或许对体系进行扩展时,无需从头规划整块电路,只需在相应模块上改动或增加即可;模块化规划也具有更好的电气特性,例如,驱动模块是比较大的搅扰源,对A/D转化和MCU的作业影响很大,可放在不同的电路板上,对信号线采纳阻隔办法即可。
根据ABS/ASR集成操控体系的特色,将整个电控单元分为了A板和B板,两块电路板之间经过I/O总线扩展插槽衔接。
A板首要包含主控芯片MC9S12DP256及其最小体系外围电路、通讯接口电路和数据收集电路,如图2所示。
图2 A板电路结构示意图
MC9S12DP256最小体系外围电路包含电源模块、外围复位电路、时钟晶振电路、作业形式挑选等。
通讯接口电路包含BDM接口。两路SCI串口通讯接口电路,其间一路经过硬件跳线挑选衔接毛病诊断驱动芯片MC33199,运用PCA82C250驱动芯片引出两路CAN通讯节点,预留给集成操控体系扩展运用。
A板还包含ECU中的数字量、模仿量和开关量收集处理电路,首要包含四个轮速信号、节气门开度信号、加快踏板开度信号、高压蓄能器压力传感器信号、制动踏板开关信号等。
B板首要包含履行机构驱动电路和开关量信号处理电路,如图3所示。
图3 B板电路结构示意图
体系驱动的履行机构首要包含ABS压力调理器的四个常开进油阀、四个常闭出油电磁阀、四个ASR电磁阀和一个ABS电机。
ABS和ASR子体系的使能信号及作业指示灯部分的相关电路也放在该电路板上。
2.3 ECU操控软件规划
ABS/ASR集成操控体系中ABS和ASR子体系自身都是杂乱的操控体系。软件体系的集成并不是把ABS和ASR操控体系简略地叠加,而是要把它们有机地交融,一起还要考虑到软件运转的实时性、可靠性等问题。
集成操控体系的操控软件首要由体系初始化模块、发动自检模块、主操控模块、制动踏板中止服务程序模块等几大部分组成,整体框图如图4所示。
图4 ABS/ASR集成操控体系软件框图
体系初始化模块在体系上电复位时对体系进行初始化。初始化内容包含MCU内部的时钟、各端口设置、串行通讯接口、模仿和数字通道、看门狗定时器、体系变量等,以确保MCU正常运转。别的还包含对集成体系的履行机构进行复位,确保车辆的安全行进。
发动自检模块是在体系初始化后对要害软、硬件部分进行静态检测,以判别体系的软、硬件作业是否正常。假如发现集成操控体系中存在毛病,毛病警示灯展继续点亮。
主操控模块为ABS/ASR集成操控体系的操控主程序,见图4中暗影虚线框。主操控模块经过实时中止RTI做固定周期20ms的循环,接连调用毛病诊断模块、数据处理模块、参阅车速核算模块、路面辨认模块和车辆运动状况辨认模块,实时进行车辆运动状况和外界环境的判别。然后根据车辆当时的运转状况,由操控履行模块别离进行ABS或ASR的逻辑门限值操控。
考虑到驾驶员制动动作与ASR制动干涉操控的紧迫切换需求,规划了制动踏板中止服务程序。当收集到制动踏板触发的中止时,进入制动踏板中止服务程序,假如集成操控体系处于ASR作业办法,当即退出当时操控,对履行机构模块进行复位,康复惯例制动办法,不干涉驾驶员的制动动作,确保了车辆行进的安全性。
3 实验成果与剖析
运用所开发的收集体系[4]和本文所规划的ABS/ASR集成操控体系,在捷达GTX实验车上进行了典型工况ABS和ASR实验,验证其操控作用。
ABS实验挑选在干柏油路面、制动初速度为50km/h的条件下进行,图5为带有ABS操控的直线制动进程。图中显现了车辆左前轮速度改动的进程,在整个制动进程中与车速都能够比较好地迫临,车轮的滑移率也被操控在比较抱负的区域内,确保了车辆制动进程中方向的稳定性。
图5 带有ABS操控,干路面,初速50km/h条件下的直线制动
图6 ASR对开路面上左右两边驱动轮轮速比较
图7 ASR对开路面上左右两边驱动轮滑转率比较
ASR实验挑选一挡对开路面起步进程,右侧车轮坐落低附着系数路面上。图6为起步进程中左右两边驱动轮转速比照,其间曲线1为右侧驱动轮车速,曲线3为左边驱动轮车速,曲线2为非驱动轮车速,可近似认为是车身速度。能够看到起步初期,右侧驱动轮产生显着的滑转,在33.5秒邻近ASR开端调理,车轮的滑转显着改进。图7为起步进程中左右两边驱动轮滑转率的改动曲线,更显着地反映出进行ASR操控后,右侧滑转驱动轮的滑转率被操控在较为抱负的范围内。一起,因为制动干涉的影响,左边驱动轮的滑转率略有上升。
经过实车实验,阐明ABS/ASR集成操控体系中的ABS和ASR功用都取得了比较抱负的操控作用,为其它底盘自动安全操控体系的集成发明了条件。
参阅文献
1 Akihiko Sekiguchi, Toshifumi Maechara. ASR Built in an Add-On ABS[J]. SAE Technical
??Paper Series 930506,1993
2 崔海峰. 可自动调理四个轮缸压力的ABSASR集成液压体系[J]. 液压与气动,2005(4)
3 MC9S12DP256B Device User’s Guide V02.11.Motorola Inc. USA,2002
4 时开斌.轿车ABS/ASR/ACC集成化数据收集体系开发与ABS操控逻辑研讨: [硕士学位论文].
