汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)(Anti-slip Regulation System，簡稱ASR)是在汽車制動防抱死系統(tǒng)(Antilock Braking System，簡稱ABS)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在裝備了ABS的汽車上添加發(fā)動機輸出力矩的調(diào)節(jié)功能和驅(qū)動輪制動壓力的調(diào)節(jié)功能后，ABS所用的車輪轉(zhuǎn)速傳感器和壓力調(diào)節(jié)器可全部為ASR所利用^[1]。ASR和ABS在算法上很相似，許多程序模塊可以通用，因而在實際應(yīng)用中可以把兩者集成在一個控制器中，組成ABS/ASR集成系統(tǒng)。
1 轎車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)簡介
　　通過對捷達GTX試驗樣車的液壓制動系統(tǒng)進行改造，實現(xiàn)了可以獨立調(diào)節(jié)四個輪缸壓力的ABS/ASR集成系統(tǒng)液壓執(zhí)行機構(gòu)" title="執(zhí)行機構(gòu)">執(zhí)行機構(gòu)^[2]。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種轎車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)，主要包括控制系統(tǒng)ECU、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)三個部分。圖1為轎車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)示意圖。

　　當汽車正常行駛時，ABS/ASR集成控制系統(tǒng)的ECU實時采集和處理傳感器信號，并根據(jù)其所提供的信息，選用不同的控制方式對汽車進行控制?？刂频姆绞桨ㄕ{(diào)節(jié)車輪輪缸壓力的制動力矩控制模式和調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出力矩的節(jié)氣門開度控制模式。ABS和ASR子系統(tǒng)功能的實現(xiàn)就是對以上兩種控制方式適當組合和合理控制的結(jié)果。
2 ABS/ASR集成控制系統(tǒng)的ECU
2.1 MCU的選取
　　MCU是ABS/ASR集成控制系統(tǒng)的核心，它負責數(shù)據(jù)的采集和處理、所有的邏輯運算以及最終控制的實現(xiàn)?？紤]到集成控制系統(tǒng)對其運算能力、存儲空間、I/O" title="I/O">I/O接口的要求以及后續(xù)集成其它系統(tǒng)的目的，選擇了功能強大的Motorola新一代HSC12系列16位MCU——MC9S12DP256。
　　它具有很強的運算能力、豐富的I/O接口和充裕的存儲空間。采用STAR12 CPU，核心運算能力可以達到50MHz，總線速度可以達到25MHz，采用優(yōu)化的指令集，指令的運算速度得到了很大的提高。通過片內(nèi)的PLL功能可以方便地選擇MCU的核心頻率而不管外部晶振頻率為多少。片內(nèi)集成了256K FLASH、12K RAM和4K EEPROM，完全可以滿足程序?qū)Υ鎯臻g的要求。它有豐富的I/O接口，包括兩個異步串行通訊接口(SCI)，三個同步串行通訊接口(SPI)，八通道輸入捕捉/輸出比較(IC/OC)，十六個10位A/D接口，八路8位PWM，二十九路獨立的數(shù)字I/O接口，二十路帶中斷和喚醒功能的數(shù)字I/O接口，五路CAN總線接口，一個IIC總線接口，一個BDLC(J1850)接口^[3]。
　　該MCU有四路輸入捕捉(帶有保持緩沖器)，利用獨立的ECT捕捉時鐘可以自行完成兩個脈沖間的周期計算，非常適合進行四個車輪的輪速采集，大大提高了MCU的工作效率。
2.2 ECU硬件電路設(shè)計
　　MCU的外圍電路采用模塊化設(shè)計思想，即把電控單元劃分成不同的模塊，將比較成熟固定的模塊組成一塊單獨的電路板，研究過程中變化較大的模塊組成另一塊單獨的電路板，板與板之間通過I/O擴展插槽進行通信。這種設(shè)計方法有利于試驗過程中對系統(tǒng)的維護和擴展，例如需要更改電路或者對系統(tǒng)進行擴展時，無需重新設(shè)計整塊電路，只需在相應(yīng)模塊上改變或添加即可；模塊化設(shè)計也具有更好的電氣特性，例如，驅(qū)動模塊是比較大的干擾源，對A/D轉(zhuǎn)換和MCU的工作影響很大，可放在不同的電路板上，對信號線采取隔離措施即可。
　　根據(jù)ABS/ASR集成控制系統(tǒng)的特點，將整個電控單元分為了A板和B板，兩塊電路板之間通過I/O總線擴展插槽連接。
　　A板主要包括主控芯片MC9S12DP256及其最小系統(tǒng)外圍電路、通訊接口電路和數(shù)據(jù)采集電路，如圖2所示。

　　MC9S12DP256最小系統(tǒng)外圍電路包括電源模塊、外圍復(fù)位電路、時鐘晶振電路、工作模式選擇等。
　　通訊接口電路包括BDM接口。兩路SCI串口通訊接口電路，其中一路通過硬件跳線選擇連接故障診斷驅(qū)動芯片MC33199，利用PCA82C250驅(qū)動芯片引出兩路CAN通訊節(jié)點，預(yù)留給集成控制系統(tǒng)擴展使用。
　　A板還包括ECU中的數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量采集處理電路，主要包括四個輪速信號、節(jié)氣門開度信號、加速踏板開度信號、高壓蓄能器壓力傳感器信號、制動踏板" title="制動踏板">制動踏板開關(guān)信號等。
　　B板主要包括執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動電路和開關(guān)量信號處理電路，如圖3所示。

　　系統(tǒng)驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)主要包括ABS壓力調(diào)節(jié)器的四個常開進油閥、四個常閉出油電磁閥、四個ASR電磁閥和一個ABS電機。
　　ABS和ASR子系統(tǒng)的使能信號及工作指示燈部分的相關(guān)電路也放在該電路板上。
2.3 ECU控制軟件設(shè)計
　　ABS/ASR集成控制系統(tǒng)中ABS和ASR子系統(tǒng)本身都是復(fù)雜的控制系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)的集成并不是把ABS和ASR控制系統(tǒng)簡單地疊加，而是要把它們有機地融合，同時還要考慮到軟件運行的實時性、可靠性等問題。
　　集成控制系統(tǒng)的控制軟件主要由系統(tǒng)初始化模塊、啟動自檢模塊、主控制模塊、制動踏板中斷服務(wù)程序模塊等幾大部分組成，總體框圖如圖4所示。

　　系統(tǒng)初始化模塊在系統(tǒng)上電復(fù)位時對系統(tǒng)進行初始化。初始化內(nèi)容包括MCU內(nèi)部的時鐘、各端口設(shè)置、串行通訊接口、模擬和數(shù)字通道、看門狗定時器、系統(tǒng)變量等，以保證MCU正常運行。另外還包括對集成系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)進行復(fù)位，確保車輛的安全行駛。
　　啟動自檢模塊是在系統(tǒng)初始化后對關(guān)鍵軟、硬件部分進行靜態(tài)檢測，以判斷系統(tǒng)的軟、硬件工作是否正常。如果發(fā)現(xiàn)集成控制系統(tǒng)中存在故障，故障警示燈會持續(xù)點亮。
　　主控制模塊為ABS/ASR集成控制系統(tǒng)的控制主程序，見圖4中陰影虛線框。主控制模塊通過實時中斷RTI做固定周期20ms的循環(huán)，連續(xù)調(diào)用故障診斷模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、參考車速計算模塊、路面識別模塊和車輛運動狀態(tài)識別模塊，實時進行車輛運動狀態(tài)和外界環(huán)境的判斷。然后依據(jù)車輛當前的運行狀態(tài)，由控制執(zhí)行模塊分別進行ABS或ASR的邏輯門限值控制。
　　考慮到駕駛員制動動作與ASR制動干預(yù)控制的緊急切換需要，設(shè)計了制動踏板中斷服務(wù)程序。當采集到制動踏板觸發(fā)的中斷時，進入制動踏板中斷服務(wù)程序，如果集成控制系統(tǒng)處于ASR工作方式，立即退出當前控制，對執(zhí)行機構(gòu)模塊進行復(fù)位，恢復(fù)常規(guī)制動方式，不干預(yù)駕駛員的制動動作，保證了車輛行駛的安全性。
3 試驗結(jié)果與分析
　　利用所開發(fā)的采集系統(tǒng)^[4]和本文所設(shè)計的ABS/ASR集成控制系統(tǒng)，在捷達GTX試驗車上進行了典型工況ABS和ASR試驗，驗證其控制效果。

?

?