专利名称：汽车abs/asr/acc集成化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车安全行驶装置，尤其是一种汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的主动安全行驶装置。汽车ABS(Anti-lock Braking System)装置是指汽车制动防抱死装置，汽车ASR(Automatic Slip Regulation)装置是指汽车驱动防滑装置，汽车ACC装置(Adaptive Cruise Control)是指车速自适应控制装置，汽车ABS/ASR/ACC集成化系统是指汽车同时具有ABS、ASR和ACC功能且有机融合的集成化系统。
汽车ABS(Anti-lock Braking System)装置，是汽车主动安全装置的代表，它可改善汽车制动时方向稳定性，缩短制动距离，较大程度地避免了制动事故发生，在低附着系数路面上、对开路面上和对接路面上紧急制动时其优点更加明显。汽车在遇到紧急情况时，需要以制动的方式在较短的距离内停车，但过度的制动会使车轮抱死，后轮抱死会使车辆丧失方向稳定性，发生甩尾侧滑造成交通事故，前轮抱死会使车辆失去转向能力，方向盘失控，不能正常转向造成交通事故。ABS系统可以根据汽车的行驶情况和车轮的转动状态，在制动过程中自动调节各车轮制动器制动力矩的大小，使车轮滑移率被控制在理想的范围内，保证了车轮有较大的侧向附着能力，避免了甩尾侧滑和转向能力丧失而造成的方向失控的交通事故发生，又使其纵向制动力保持为较大值，缩短制动距离。由于车轮不抱死，轮胎的磨损程度有所下降，提高轮胎使用寿命。
进入20世纪50年代，随着汽车工业的迅速发展，汽车保有量不断增加，交通事故频繁发生，部分原因是制动时汽车方向失控造成的，汽车制动防抱死装置开始受到较为广泛的关注；美国的Ford汽车公司在汽车上首次采用了ABS装置，它把法国的民航用ABS装置装在林肯牌轿车上，揭开了汽车应用ABS装置的序幕，1957年美国Chrysler公司开始研究ABS装置；1968年初，Kelsey Hayes公司完成了单通道后二轮控制的ABS装置，于1969年装于Ford公司的雷鸟和林肯大陆汽车上，1968年，英国成功地把ABS装置应用在半挂拖车机组上，1971年Chrysler公司把四通道ABS装置装在帝国牌汽车上，进入70年代中、后期，数字式电子技术发展很快，为ABS向实用化发展奠定了技术基础，Bosch公司在1979年推出了数字式电子控制的制动防抱死装置，并把它装备在Benz轿车上，Teves公司在1984年推出了整体式制动防抱死装置，1985年装备在福特公司生产的林肯轿车上，1986年Bosch公司推出了具有制动防抱死和驱动防滑转功能的ABS/ASR装置，安装在许多高级轿车上，90年代以来，在世界范围内已有将近30％新生产的轿车和轻型货车把ABS作为标准装备；从1991年起，欧共体成员国生产的所有新客车和16吨以上的载重汽车都装备了ABS装置，并禁止无ABS装置的汽车进口，日本从1991年起，10吨以上运送危险品的汽车以及在高速路上行驶的大客车都安装了ABS装置；目前北美和西欧的各类货车ABS装置的装备率已达90％以上，客车为100％，轿车为60％，运送危险品的货车为100％。
我国有许多轿车已装备了ABS装置，但到目前为止，我国对这些ABS装置尚没有自主的知识产权。
汽车ASR(Automatic Slip Regulation)装置是国际上80年代末发展的汽车主动安全技术，它防止车轮在附着状况不好的路面上过分滑转，把车轮的滑转率控制在路面峰值附着系数附近，从而提高了汽车的驱动性和操纵性，使得汽车在附着状况不好的路面上能顺利起步、加速和转向；ASR和ABS在技术上比较接近，ABS所用的传感器和压力调节器均可为ASR所利用，ABS的电子控制装置只需要在功能上进行相应的扩展即可用于ASR装置，且都能在低附着路面上充分体现它们的作用，在ABS装置的基础上，只需增加副节气门开度传感器、副节气门开度调节装置和ASR压力调节器，分别控制发动机的输出力矩和对过分滑转的车轮实施部分制动，即可实现驱动防滑功能，因此ASR技术是ABS技术的自然延伸，把二者有机地结合起来，即形成了汽车ABS/ASR集成装置。
目前国外保有量较大的卡迪拉克、别克、欧宝、福特、林肯、奔驰、宝马、大众、沃尔沃、菲亚特、标致、雪铁龙、雷诺、丰田、本田、尼桑车系的高档车型上均装备了ABS/ASR装置，在中低档轿车上仅装备ABS装置。
到目前为止，我国尚未有具有自主知识产权的ABS/ASR装置，我国的汽车包括引进的车型和自主开发的车型尚未装备ABS/ASR装置。
汽车ACC装置(Adaptive Cruise Control)是近期发展的又一项汽车主动安全技术，它可使汽车保持一定的行驶安全车距，主动避免碰撞事故发生，有效地提高公路交通运输能力；高速公路消除了混合交通干扰，平均车速比一般公路提高很多，汽车长时间的高速行驶易使驾驶员视野变窄，感觉就像在隧道内行驶一样，产生“隧道视”并伴随着“微睡”现象，由此驾驶员对汽车的安全车距缺乏有效的判断，对汽车的减速缺乏及时的操作控制，成为引发追尾事故的主要原因；具备ACC装置，可自动根据主目标车辆与主车车辆的相对距离、相对速度和路面状况参数判定主车的理想安全车距和最小安全车距，并实时自动调节主车车速使相对车距不小于理想安全距离及在相对车距小于最小安全车距时紧急停车，因而在高速公路上行驶时，具有良好的安全行驶效果。
目前国外只有少量车型装备了ACC装置，如丰田、日产、戴姆勒一克莱斯勒汽车公司的部分车辆安装了ACC装置，我国生产的车型尚未装备ACC装置，到目前为止，我国尚未具有自主知识产权的ACC装置。
ABS/ASR装置成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性和汽车保持安全车距行驶的问题；汽车转向行驶时，只有当地面能够提供充分的转向力时，驾驶员才能控制住车辆，按照预定的方向行驶，如果地面侧向附着能力比较低，提供不了足够的转向力，汽车就会侧向滑出，影响了汽车按预定方向行驶的能力；90年代中期，汽车工业发达国家为解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题，根据ABS/ASR装置的开发思路，研制出汽车动态控制系统(VehicleDynamics Control，简称VDC，又称为Electronic Stability Program简称ESP)，形成ABS/ASR/VDC集成系统。这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等主要总成的控制装置在功能上和结构上有机地结合在一起，可使汽车在一些恶劣工况下行驶时具有良好的性能；ABS/ASR/VDC集成系统的应用，在制动、加速和转向方面解除了对驾驶员的高要求，对汽车的主动行驶安全具有较大的贡献，缺点是1)VDC系统不是ABS/ASR装置的自然发展，与ABS/ASR装置的硬件和软件的通用性较差；2)需添加许多新的传感器及其相应的附加装置，价格昂贵，占整车的价格比例很高，不能普及应用；3)没有把车速自适应控制系统结合在一起，不能解决高速公路行驶时防止追尾碰撞问题所以该集成系统诞生10年来，至今尚未批量投放市场。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在汽车ABS/ASR集成装置硬件的基础上增加一个车距传感器、一个ACC常闭式进油电磁阀、一个ACC常开式进油电磁阀和一个ACC警示灯，即构成了汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的硬件系统；对ABS/ASR电子控制硬件电路在结构上进行相应的扩展，用以接收车距传感器信号和向ACC常闭式进油电磁阀和ACC常开式进油电磁阀发出驱动信号，向ACC警示灯发出开关信号，即构成了汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制硬件电路，车距传感器信号通过CAN总线和汽车ABS/ASR/ACC集成系统的电子控制装置通讯，ACC常闭式进油电磁阀、ACC常开式进油电磁阀和ACC警示灯由汽车ABS/ASR/ACC电子控制装置直接控制；在ABS/ASR的电子控制软件中增加一个ACC控制模块和一个参考车速信息融合中心，即构成了汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件，ACC控制模块的功能是采集和处理主车和主目标车辆的相对车距信号、相对车速信号、相对加速度信号和相对方位角信号，计算出当前的理想安全车距和最小安全车距，根据相对车距和理想安全车距的比值大小，采取相应的减速措施，使主车以一定的减速度行驶，直至达到理想安全车距，在此后的行驶过程中保持不小于理想安全车距的速度行驶；在参考车速信息融合中心里，ACC控制模块实时与ABS控制模块和ASR控制软件模块进行数据交换和融合，形成有机的汽车ABS/ASR/ACC电子控制软件，进一步提高了ABS、ASR和ACC的控制效能；在汽车ABS/ASR/ACC集成系统的控制软件中，ABS、ASR和ACC三个控制模块既相互独立又有机融合，主控程序根据相对车距、主车车速、车轮转动状况和路面状况自动判断调用相应的控制模块；ABS/ASR装置的车轮转速传感器和副节气门开度传感器数量、功能和性能不变，ABS压力调节器、ASR压力调节器和副节气门开度执行机构的数量、功能和性能不变；ABS控制模块具有最高优先自动控制权，以确保行驶安全；在一定的汽车运行条件下具有优先支持驾驶员的人工操作功能；在ABS控制模式、ASR控制模式和ACC控制模式下，双管路制动功能始终有效。
汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的特征是对于两轴轻型车辆，具有4个轮速传感器，分别安装在四个车轮上，采集四个车轮的轮速信号，具有一个发动机副节气门开度传感器，安装在发动机副节气门处采集副节气门的开度信号，具有一个车距传感器，安装在汽车的前部中间位置，采集主车与主目标车辆的相对车速、相对距离、相对加速度和相对方位角信号，ACC常闭式进油电磁阀安装在ASR压力调节器的出油口和制动主缸的一个出油口之间，用以在ACC控制模式下，紧急制动时给ABS压力调节器供油；ACC常开式进油电磁阀安装在和ACC常闭式进油电磁阀相连的同一个制动主缸的出油管路上，位于制动主缸出油口和通向ACC常闭式进油电磁阀的三通之间，用以在ACC控制模式下，紧急制动时不使来自储油器的制动液进入制动主缸，同时保证在ABS控制模式下，使ABS装置能正常工作；ABS压力调节器安装在制动主缸和制动轮缸之间，用以调节四个车轮制动轮缸的压力，ASR压力调节器安装在储油器和ABS压力调节器的驱动轮进油电磁阀之间，用以调节驱动轮制动轮缸的压力，发动机副节气门开度执行机构安装在副节气门处，用以调节副节气门的开度；汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制装置直接采集四个车轮的轮速信号和副节气门开度信号，车距传感器采集的主车与主目标车辆的相对车距、相对车速、相对方位角和相对加速度信号通过CAN总线和汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制装置通讯；在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中具有ABS、ASR和ACC三个控制模块，在ABS控制模块里，应用四通道制动压力独立调节方式，对四个轮速信号进行运算和处理，确定各个车轮的当前滑移率值和车轮角减速度值，判断各个车轮的转动状态，根据各个车轮的转动状态，通过ABS压力调节器，进行相应的制动轮缸的增压、减压或保压调节，实现制动车轮不抱死的目的；在ASR控制模块里，对四个轮速信号和一个副节气门开度信号进行运算和处理，确定两个驱动车轮的当前滑转率值和副节气门开度值，判断驱动车轮的转动状态，根据驱动车轮的转动状态，通过ASR压力调节器和副节气门开度执行机构，对过分滑转的驱动车轮进行相应的副节气门开度调节和/或制动力矩调节，实现增大驱动力，改善驱动效果的目的；在ACC控制模块里，对多个目标车辆的相对车速信号、相对车距信号、相对加速度信号和相对方位角信号进行运算和处理，确定一个主目标车辆的相对车速、相对车距、相对加速度和相对方位角信号，根据主车的四个轮速信号、路面状况和主车与主目标车辆的相对车距和相对车速信号确定主车的车速、主目标车辆的车速、理想安全车距和最小安全车距，根据相对车距和理想安全车距的比值及相对车距与最小安全车距的比值确定主车的减速度和实现这一减速度所采取的减速方式。
在ABS控制模块中，控制软件的关键技术是对路面状况进行有效的识别，以获取对参考车速和车轮滑移率较为准确的计算，进而对车轮的转动状态进行准确的控制；当汽车在直道上制动时，当前的技术对参考车速和车轮滑移率的计算较为准确，当在弯道上制动时，车轮滑移率的计算误差较大，若车速较低，车轮滑移率的计算误差更大，这样对车轮的转动状态就不能进行准确控制；在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中，参考车速一方面可在ABS控制模块中计算，另一方面可在ACC控制模块中计算，当汽车在弯道上制动时，主车和主目标车辆构成一定角度，相邻两时刻主车和主目标车辆的相对位置关系和相对运动关系构成了唯一的矢量四边形，求解这一矢量四边形，可获得精度很高的主车的参考车速和车轮滑移率，进而可对车轮的转动状态进行准确控制，大大改善了汽车在弯道上制动时ABS的控制效果。
应用信息融合技术，把四个车轮的转速信号和车距传感器获得的相对车距、相对方位角、相对速度和相对加速度信号传送到汽车ABS/ASR/ACC集成化系统控制软件中的参考车速信息融合中心，在信息融合中心内对在ABS控制模块中计算的参考车速和在ACC控制模块中计算的参考车速进行信息融合，输出更准确的参考车速和更准确的车轮滑移率或滑转率。
在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中，根据汽车的实际运行情况、安全行驶的需要和各控制模块的功能情况，设置了ABS/ASR/ACC集成化系统各控制模块的工作速度区间，在不同的工作速度区间，使ABS控制模块、ASR控制模块和ACC控制模块发挥不同的作用。
在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中，设置了ABS控制模块具有最高优先自动控制权，以使ABS能随时优先工作，确保行驶安全。在ACC控制模块中，由数据处理结果判断相对车距小于最小安全车距时，控制软件自动调用ABS控制模块，其它减速控制方式失效和驾驶员油门踏板操作失效；在ASR控制模块中，汽车加速行驶时，遇到紧急情况需要迅速停车时，驾驶员可操作制动踏板，使ABS控制模块工作，ASR控制功能失效，在驾驶员无制动意思或反应不及时的情况下，若相对车距小于最小安全车距，能自动调用ABS控制模式使车辆迅速减速直至停车。
在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中，设置了汽车在一定运行条件下优先支持驾驶员的人工操作功能，以确保驾驶员对车辆的速度控制和行驶安全。驾驶员的人工操作有制动踏板操作、离合器踏板操作、油门踏板操作、换档操作、手制动器操作和方向盘操作；当车辆前方突然有车辆或行人并入或有其它意外情况发生时，驾驶员可通过人工制动踏板操作实现紧急制动，此时ABS模块自动进入工作，实现迅速停车，同时保持方向稳定性；当车辆前方没有目标车辆或相对车距大于理想安全车距，且交通状况允许车辆加速行驶时，驾驶员可通过对油门踏板的下踩操作实现车辆的加速行驶，直至ACC判断需要进行车速调节为止；若前方的主目标车辆与主车的相对车距小于理想安全车距时，ACC警示灯点亮，告诫驾驶员应对车辆采取适当的减速措施，若前方的主目标车辆与主车的相对车距与理想安全车距的比值大于60％且相对车距大于最小安全车距1.6倍时，则驾驶员下踩油门踏板使车辆加速的作用仍然有效，以照顾到驾驶员换道超车时对车辆加速的操作；若前方的主目标车辆与主车的相对车距与理想安全车距的比值小于或等于60％或相对车距不大于最小安全车距1.6倍时，则驾驶员下踩油门踏板使车辆加速的作用失效，以保证行驶安全；当车辆前方没有目标车辆或相对车距大于理想安全车距时，驾驶员需要缓速行驶直至停车时，驾驶员可通过对油门踏板的放松操作和轻微制动操作实现车辆的减速行驶，这种情况下，ACC控制模块也在实时判断是否需要进行车速调节方式的改变，以应对需要紧急停车的突发事件；当驾驶员需要进行换档(对机械变速器而言)或其它原因而需要对离合器进行人工操作时，离合器可正常分离或结合，不管离合器在何种工作状态，汽车ABS/ASR/ACC集成化系统都实时判断车辆是否需要进一步的车速调节工作；当驾驶员通过换高档操作而使汽车加速时，若前方的主目标车辆与主车的相对车距小于理想安全车距的60％且相对车距小于最小安全车距1.6倍时，则油门开度相应减小，以使汽车仍减速行驶，直至相对车距与理想安全车距的比值允许汽车可以加速行驶为止；当驾驶员进行汽车加速超车操作时，变换车道后，若相对车距大于理想安全车距，主车可正常加速行驶超车；不管汽车ABS/ASR/ACC集成化系统在何种工作状态，手制动器操作和方向盘操作均有效且不影响汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的上作。
本发明的有益效果是汽车ABS/ASR/ACC集成化系统提供了一种可有效地减少交通事故，提高公路交通运输能力，全面提高汽车制动、驱动和高速行驶性能的主动安全装置，使汽车主动安全技术上一个新台阶；汽车在任何路面上、任何行驶工况下制动时均能很好的保持方向稳定性，驱动时能顺利地起步和加速，高速行驶时在兼顾到乘坐舒适性的情况下，能自动保持安全车距，避免追尾碰撞事故发生；同时获取的车轮轮速信号、副节气门开度信号及相对车速、相对距离、相对加速度和相对方位角信号，完善了ABS、ASR、ACC各单独控制模块的功能，提高了ABS、ASR、ACC各单独控制模块的性能，可把弯道上制动时参考车速计算误差由±3km/h下降到±1km/h，若车速为80km/h，车轮滑移率为10％，参考车速的计算误差为-3km/h时，车轮滑移率的计算误差可由35％下降到10％，实现了在弯道上制动时对车轮的转动状态的准确控制；由于添加了ACC控制模块，当在ASR控制模式下汽车加速行驶时，遇到突发事件，车距传感器测取到的相对车距小于最小安全车距的1.2倍，需要紧急停车时，能使ASR控制模式失效，自动调用ABS控制模式使车辆迅速减速；在ACC控制模式下，使汽车减速时兼顾到主车的相对车距和理想安全车距之比的增大率和乘员乘坐的舒适性，以使乘员不因减速而感到乘坐不适；ACC技术是ABS/ASR技术的自然延伸，ABS/ASR所用的传感器和执行机构均可为ACC装置所利用，ABS/ASR电子控制装置的硬件电路和控制软件只需进行相应地扩展和逻辑组合，在ABS/ASR硬件配置的基础上，仅添加一个车距传感器、一个ACC常闭式进油电磁阀、一个ACC常开式进油电磁阀和一个ACC警示灯，即可形成汽车ABS/ASR/ACC集成化控制系统，成本低，性能价格比高，消除了汽车ABS/ASR/VDC集成系统的固有缺点，具有批量投放市场的实用性。
图1为汽车ABS/ASR/ACC集成化系统结构图。
图2为汽车ABS/ASR/ACC集成化系统在汽车上的布置图。
图3为汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的控制系统结构框图。
图4为汽车ABS/ASR/ACC集成化系统各控制模块工作速度区间。
图中1.制动踏板，2.真空助力器，3.制动主缸，4.储油器，5.ASR常开式进油电磁阀，6.ACC常闭式进油电磁阀，7.左前轮进油电磁阀，8.ASR常闭式进油电磁阀，9.单向阀，10.压力开关，11.ASR储能器，12.ASR油泵，13.ASR电动机，14.ASR常闭式回油电磁阀，15.ASR压力调节器，16.右前轮进油电磁阀，17.单向阀，18.ABS电动机，19.ABS油泵，20.右前轮出油电磁阀，21.ABS低压储能器，22.右后轮出油电磁阀，23.单向阀，24.右后轮进油电磁阀，25.ABS/ASR/ACC电子控制装置，26.汽车，27.左后轮轮速传感器，28.右后轮轮速传感器，29.车距传感器，30.副节气门位置传感器，31.副节气门，32.副节气门位置调节机构，33.左前轮轮速传感器，34.右前轮轮速传感器，35.ABS指示灯，36.ASR指示灯，37.ACC警示灯，38.左后轮进油电磁阀，39.左后轮出油电磁阀，40.ABS高压储能器，41.左前轮出油电磁阀，42.ABS压力调节器，43.ACC常开式进油电磁阀，44.发动机，45.发动机电子控制装置，46.半轴，47.主传动，48.右前制动器，49.通向储油器管路，50.右前制动管路，51.右后制动管路，52.通向制动器主缸，53.右后制动器，54.左后制动器，55.左后制动管路，56.左前制动管路，57.变速器，58.离合器，59.车轮，60.左前制动器，61.相对车速信号，62.相对车距信号，63.相对方位角信号，64.相对加速度信号，65.车轮转速信号，66.副节气门开度信号，67.驾驶员。
在图1和图2中，当车轮行驶在对开路面上，一侧驱动车轮例如左前轮行驶在地面驱动力很小的低附着路面上，由轮速传感器(33)检测到该车轮过分滑转，达到滑转率门限值，汽车不能顺利起步或加速时，应用ASR制动力矩控制模式；此时，汽车ABS/ASR/ACC电子控制装置(25)使ASR常闭式进油电磁阀(8)、ASR常开式进油电磁阀(5)和右前轮进油电磁阀(16)上电，ASR常闭式进油电磁阀(8)由隔断状态切换为接通状态，ASR常开式进油电磁阀(5)由接通状态切换为隔断状态，右前轮进油电磁阀(16)由接通状态切换为隔断状态，始终存储在储能器(11)中的压力油经ASR常闭式进油电磁阀(8)、进油电磁阀(7)使左前轮制动器(60)轮缸进油，实现了该轮缸压力增加，左前轮产生一定的制动力矩，由于差速器差速不差扭的特性，造成右前轮驱动力矩增加，实现了整车驱动力的增大，改善了整车的驱动特性；在此过程中，与储能器(11)并联的压力开关(10)实时对储能器(11)中油压进行监测，当压力小于ASR制动所需的最小压力时，压力开关自动接通ASR电动机(13)的电路，ASR电动机(13)带动ASR油泵(12)抽吸储油器(4)的制动液至储能器(11)中，当储能器(11)中的压力达到额定压力后，压力开关(10)自动切断ASR电动机(13)的电路，ASR油泵(12)停止工作；单向阀(9)的作用是当储能器(11)中的压力超过保护压力时打开，压力油流回储油器(4)，管路减压，直至管路压力降低到储能器(11)的额定压力后，单向阀(9)重新关闭，使储能器(11)维持其额定压力；储能器(11)的作用是提供ASR制动压力，同时调节被制动驱动轮的制动管路压力，使制动管路压力平稳；ASR常开式进油电磁阀(5)的作用是当ASR对驱动轮进行制动压力调节时，防止来自储能器(11)的压力油进入制动主缸(3)；当ASR制动力矩控制模式停止工作时，ASR常闭式进油电磁阀(8)、ASR常开式进油电磁阀(5)和右前轮进油电磁阀(16)掉电，ASR常闭式出油电磁阀(14)和左前轮常闭式出油电磁阀(41)上电，ASR常闭式进油电磁阀(8)由接通状态恢复为隔断状态，ASR常开式进油电磁阀(5)由隔断状态恢复为接通状态，右前轮进油电磁阀(16)由隔断状态恢复为接通状态，ASR常闭式出油电磁阀(14)由隔断状态切换为接通状态，左前轮常闭式出油电磁阀(41)由隔断状态切换为接通状态，左前轮制动器(60)轮缸的压力油经左前轮常闭式出油电磁阀(41)和ASR常闭式出油电磁阀(14)返回到储油器(4)，左前轮解除了部分制动，逐步恢复常规行驶状态，当左前轮轮速传感器(33)检测到的轮速和右前轮轮速传感器(34)检测到的轮速小于一定的误差范围时，ASR常闭式出油电磁阀(14)和左前轮常闭式出油电磁阀(41)掉电，ASR常闭式进油电磁阀(14)和左前轮常闭式出油电磁阀(41)由接通状态恢复为隔断状态，至此ASR制动力矩控制模式完全停止工作，ABS压力调节器和ASR压力调节器完全恢复为通常状态；若在ASR调节过程中，突遇需要制动情况，当驾驶员(67)踩下制动踏板(1)时，ASR立即停止工作，此时ASR常闭式进油电磁阀(8)、ASR常开式进油电磁阀(5)和ABS进油电磁阀(16)掉电，ASR常闭式进油电磁阀(8)由接通状态恢复为隔断状态，ASR常开式进油电磁阀(5)由隔断状态恢复为接通状态，右前轮进油电磁阀(16)由隔断状态恢复为接通状态，来自制动主缸(3)的压力油分别经ASR常开式进油电磁阀(5)和ACC常开式进油电磁阀(43)、进油电磁阀(7)、(16)、(24)和(38)进入四个车轮制动器(48)、(53)、(54)和(60)的轮缸对四个车轮实施制动。
在图1和图2中，当两侧驱动车轮都行驶在地面驱动力很小的低附着路面上，由轮速传感器(33)和(34)检测到两驱动车轮过分滑转，汽车不能顺利起步或加速时，应用ASR发动机力矩控制模式；此时ABS/ASR/ACC电子控制装置(25)根据副节气门位置传感器(30)的信号通过副节气门位置调节机构(32)调节副节气门(31)的开度，使得两驱动轮的滑转率维持在最佳状态，实现改善整车驱动特性的目的；ASR工作时，ASR指示灯(36)点亮，指示ASR在工作；当ASR发动机力矩控制模式停止工作时，副节气门(31)的开度恢复到最大状态，不影响主节气门的工作，驾驶员(67)通过操作油门踏板可正常地改变汽车的行驶速度。
在图1和图2中，在ASR控制模式下，若需采用ABS制动方式使汽车迅速停车，而驾驶员又反应不及时时，此时，ASR电动机(13)、ACC常闭式进油电磁阀(6)、ASR常闭式进油电磁阀(8)、ASR常开式进油电磁阀(5)和ACC常开式进油电磁阀(43)均上电，ASR电动机(13)带动ASR油泵(12)工作，ACC常闭式进油电磁阀(6)和ASR常闭式进油电磁阀(8)均由隔断状态切换为接通状态，ASR常开式进油电磁阀(5)和ACC常开式进油电磁阀(43)由接通状态切换为隔断状态，ABS压力调节器(42)复位，即电磁阀(7)、(16)、(20)、(22)、(24)、(38)、(39)和(41)均掉电，ABS电动机(18)掉电，来自储油器(4)的制动液经ASR常闭式进油电磁阀(8)和ACC常闭式进油电磁阀(6)进入ABS压力调节器(42)，然后进入四个制动器轮缸对车辆(26)进行以ABS控制方式的制动；在ASR工作模式下，ABS控制解除的工作过程和在ASR制动力矩控制模式下制动力矩的解除工作过程基本相同，区别是控制另外三个车轮轮缸压力的常闭式出油电磁阀(20)、(22)和(39)一起参与工作，其工作过程也和控制左前轮轮缸压力的常闭式出油电磁阀(41)相同。
在图1和图2中，当车辆高速行驶时，车距传感器(29)实时检测多个目标车辆，判断出一个主目标车辆，实时测出主车和主目标车辆的相对车距、相对车速、相对方位角和相对加速度，根据路面状况、主车车速和相对车距计算理想安全车距和最小安全车距；若车距传感器(29)检测到主车与主目标车辆的相对车距小于理想安全车距时，为保持安全行驶，应用ACC控制模式使主车减速；汽车减速的方式根据相对车距和理想安全车距比值的大小分为三种当相对车距和理想安全车距之比大于或等于80％时，采用减少副节气门(31)开度的方法使汽车减速，当相对车距和理想安全车距之比小于80％且相对车距大于最小安全车距的1.2倍时，采用完全关闭副节气门(31)和轻微制动的方式使汽车减速，当相对车距等于或小于最小安全车距的1.2倍时，采用ABS制动方式使主车迅速停车；采用完全关闭副节气门和轻微制动的方式使汽车减速时，兼顾到主车的相对车距和理想安全车距之比的增大率和乘员乘坐的舒适性，当相对车距和理想安全车距之比大于或等于60％时，使主车的减速度不大于2m/s2，以使乘员乘坐舒适；ACC工作时，ACC警示灯(37)点亮，指示ACC在工作；当主车与主目标车辆的相对车距大于理想安全车距时，ACC停止车速调节，副节气门(31)的开度恢复到最大状态，不影响主节气门的工作，汽车的部分负荷制动或满负荷制动完全解除，驾驶员(67)通过操作油门踏板可正常地改变汽车的行驶速度。
在图1和图2中，ACC控制模块工作时，若需采用ABS制动方式使主车迅速停车，不管是驾驶员踩下制动踏板还是在驾驶员无制动意思的情况下，由ACC控制模块调用ABS控制模块工作，其工作过程完全和在ASR工作模式下采用ABS制动方式使主车迅速停车的工作过程完全一样。
在图1和图2中，ACC控制模块工作时，汽车应用减少副节气门(31)开度的方法使汽车减速或应用完全关闭副节气门或/和轻微制动的方式使汽车减速，突遇紧急情况需要迅速减速停车时，驾驶员踩下制动踏板后，上述缓慢减速方式失效，汽车以ABS控制模式工作。
在图3中，相对车速信号(61)、相对车距信号(62)、相对方位角信号(63)和相对加速度信号(64)由车距传感器获得，通过CAN总线传送给汽车ABS/ASR/ACC电子控制装置(25)进行分析和处理，四个车轮转速信号(65)由四个轮速传感器获得，副节气门开度信号(66)由副节气门开度传感器获得，汽车ABS/ASR/ACC电子控制装置(25)实时采集轮速信号和副节气门开度信号进行分析和处理；汽车ABS/ASR/ACC电子控制装置(25)把分析和处理结果的指令发送给相应的执行机构ASR压力调节器(15)、ABS压力调节器(42)、副节气门位置调节机构(32)、ACC常闭式进油电磁阀(6)和/或ACC常开式进油电磁阀(43)以执行相应的操作，改变车辆(26)和车轮的运动状态；同时ABS指示灯(35)、ASR指示灯(36)和ACC警示灯(37)分别显示相应的控制模式；驾驶员(67)可对车辆(26)进行人工操作。
在图4中，给出了汽车ABS/ASR/ACC集成化系统各控制模块工作速度区间，当车速小于或等于20km/h时，在无制动防抱死情况下紧急制动时，汽车不会产生方向失控问题，为此使ABS不工作；也无需计算理想安全车距及相对车距和理想安全车距之比以调节车辆的行驶速度，当汽车行驶在繁忙的市区街道上时，车速通常小于或等于20km/h且有主目标车辆频繁的出现和消失，若此时ACC参与控制，汽车会频繁的加速和减速，严重影响乘员乘坐的舒适性，因而无需ACC参与控制；当车速小于或等于20km/h时，只需ASR控制模块工作，以使汽车能顺利的起步和加速；当车速大于20km/h，小于或等于80km/h时，ABS、ASR和ACC三个控制模块均参需与工作，以调节汽车的行驶速度，保证汽车行驶的安全性；当车速大于80km/h时，ASR已失去工作意义，仅ABS和ACC两个控制模块参与工作，以调节汽车的行驶速度，保证汽车行驶的安全性。
权利要求
1.一种汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，包括轮速传感器、副节气门开度传感器、车距传感器、ABS压力调节器、ASR压力调节器、副节气门开度执行机构、ACC常闭式进油电磁阀、ACC常开式进油电磁阀、电子控制装置、ABS指示灯、ASR指示灯和ACC警示灯，其特征是轮速传感器安装在车轮上，测取车轮的转速信号，节气门开度传感器安装在发动机副节气门处，测取副节气门的开度信号，车距传感器安装在车辆前端中部，测取主车与主目标车辆的相对车距、相对车速、相对方位角和相对加速度信号，ABS压力调节器位于制动主缸与制动轮缸之间，调节制动轮缸的压力，ASR压力调节器位于储油器和ABS压力调节器的两驱动轮的常开式进油电磁阀之间，调节两驱动轮的制动轮缸压力，副节气门开度执行机构位于副节气门处，调节副节气门的开度，ACC常闭式进油电磁阀安装在ASR压力调节器的出油口和制动主缸的一个出油口之间，在ACC控制模式下，紧急制动时给ABS压力调节器供油，ACC常开式进油电磁阀安装在和ACC常闭式进油电磁阀相连的同一个制动主缸的出油管路上，位于制动主缸出油口和通向ACC常闭式进油电磁阀的三通之间，在ACC控制模式下，紧急制动时不使来自储油器的制动液进入制动主缸，同时保证在ABS控制模式下，使ABS装置能正常工作，电子控制装置位于ABS压力调节器的上方，来自轮速传感器的信号、节气门开度传感器的信号和车距传感器的信号经电子控制装置处理、计算和分析后对相应的ABS压力调节器、ASR压力调节器、节气门开度执行机构、ACC常闭式进油电磁阀、ACC常开式进油电磁阀、ABS指示灯、ASR指示灯或ACC警示灯发出控制指令，执行制动轮缸的压力调节、节气门开度调节或控制模式指示工作。
2.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是电子控制装置实时采集各个轮速传感器的车轮转速信号、副节气门开度信号，主车与主目标车辆的相对车距信号、相对车速信号、相对方位角信号和相对加速度信号。
3.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是电子控制装置控制软件分为ABS控制模块、ASR控制模块、ACC控制模块和参考车速信息融合中心，三个控制模块既相互独立又有机融合，主控程序根据实际相对车距、相对车速、主车车速、车轮转动状况和路面状况自动判断调用相应的控制模块；在信息融合中心内对在ABS控制模块中计算的参考车速和在ACC控制模块中计算的参考车速进行信息融合，输出更准确的参考车速和更准确的车轮滑移率或滑转率。
4.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是在电子控制装置控制软件中，根据实际相对车距、相对车速、主车车速和路面状况实时计算主车的理想安全车距和最小安全车距；在ACC控制模块里，汽车减速的方式根据相对车距和理想安全车距的比值及相对车距与最小安全车距的比值分为三种当相对车距和理想安全车距之比大于或等于80％时，采用减少副节气门开度的方法使汽车减速，当相对车距和理想安全车距之比小于80％且大于最小安全车距的1.2倍时，采用完全关闭副节气门方式或完全关闭副节气门和轻微制动的方式使汽车减速，当相对车距等于或小于最小安全车距的1.2倍时，采用ABS制动方式使主车迅速停车。
5.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是采用部分关闭副节气门方式、完全关闭副节气门方式和轻微制动方式使汽车减速时，兼顾到主车的相对车距和理想安全车距之比的增大率和乘员乘坐的舒适性，当相对车距和理想安全车距之比大于或等于60％时，使主车的减速度不大于2m/s2，以使乘员乘坐舒适。
6.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中，根据汽车的实际运行情况、安全行驶的需要和各控制模块的功能情况，设置了ABS/ASR/ACC集成化系统各控制模块的工作速度区间，当车速小于或等于20km/h时，仅ASR控制模块工作，ABS和ACC控制模块不工作；当车速大于20km/h且小于或等于80km/h时，ABS、ASR和ACC三个控制模块均参与工作；当车速大于80km/h时，ABS和ACC两个控制模块工作，ASR控制模块不工作。
7.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中，设置了ABS控制模块具有最高优先自动控制权；在ACC控制模式下或ASR控制模式下，由数据处理结果判断相对车距等于或小于最小理想安全车距1.2倍时，在驾驶员不踩制动踏板的情况下，控制软件能自动调用ABS控制模块对车辆实施紧急制动，其它减速控制方式失效。
8.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是在ASR控制模式和ACC控制模式下，遇到紧急情况需要迅速停车时，若汽车在非ABS控制模式下工作，驾驶员操作制动踏板后，ABS控制模块工作，ASR或ACC控制功能失效；在ASR控制模式和ACC控制模式下，遇到紧急情况需要迅速停车时，若汽车已在ABS控制模式下工作，驾驶员对制动踏板操作失效。
9.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中，设置了汽车在一定运行条件下，驾驶员对油门踏板的人工操作优先支持功能，该运行条件是若前方的主目标车辆与主车的相对车距小于理想安全车距时，ACC警示灯点亮，告诫驾驶员应对车辆采取适当的减速措施，若前方的主目标车辆与主车的相对车距与理想安全车距的比值大于60％且相对车距大于最小安全车距的1.6倍时，驾驶员下踩油门踏板使车辆加速的作用仍然有效；在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中，设置了汽车在一定运行条件下，驾驶员对油门踏板的人工操作失效功能，该运行条件是若前方的主目标车辆与主车的相对车距与理想安全车距的比值小于或等于60％或相对车距不大于最小安全车距的1.6倍时，则驾驶员下踩油门踏板使车辆加速的作用失效。
10.根据权利要求1所述的汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，其特征是当车辆前方没有目标车辆时，车辆需要缓速行驶或需要缓慢停车时，驾驶员可通过对油门踏板的放松操作实现车辆的减速行驶，对于这种运行工况，在汽车ABS/ASR/ACC集成化系统的电子控制软件中设置了ACC控制模块实时监控功能，以判断是否需要进行车速调节方式的改变；无论汽车在何种运行工况下，驾驶员对离合器、变速器、手制动器和方向盘的操作始终有效，双管路制动功能始终有效。
全文摘要
一种汽车ABS/ASR/ACC集成化系统，包括轮速传感器、副节气门开度传感器、车距传感器、ABS压力调节器、ASR压力调节器、副节气门开度执行机构、ACC常闭式进油电磁阀、ACC常开式进油电磁阀、电子控制装置、ABS指示灯、ASR指示灯和ACC警示灯，电子控制装置实时采集轮速、副节气门开度、相对车距、相对车速、相对方位角和相对加速度信号，具有ABS、ASR和ACC三个既相对独立又有机融合的控制模块，通过对相应执行机构的控制指令，调节汽车的行驶速度和车轮转动状况，ABS控制模式具有优先控制权，在汽车一定运行条件下，优先支持驾驶员人工操作。
文档编号B60R21/00GK1475387SQ0314646
公开日2004年2月18日 申请日期2003年7月16日 优先权日2003年7月16日
发明者刘昭度, 齐志权, 马岳峰, 张景波, 姚圣卓, 崔海峰 申请人:北京理工大学