中心議題：

• ABS係統的簡介
• ABS/ESC解決方案

解決方案：

• 具有高速處理傳感器信號的能力
• 快速有效執行的能力
• 與其它係統通訊的能力
• 係統診斷監控和失效保護性能

隨sui著zhe經jing濟ji的de不bu斷duan發fa展zhan
，人ren們men對dui汽qi車che的de需xu求qiu正zheng日ri益yi加jia強qiang，與yu之zhi相xiang應ying，汽qi車che的de消xiao費fei群qun體ti也ye變bian得de越yue來lai越yue成cheng熟shu，主zhu要yao表biao現xian在zai消xiao費fei者zhe除chu了le關guan注zhu汽qi車che的de外wai型xing外wai還hai越yue來lai越yue重zhong視shi汽qi車che的de內nei在zai品pin質zhi，其qi中zhong，汽qi車che的de安an全quan特te性xing逐zhu漸jian成cheng為wei用yong戶hu考kao慮lv的de首shou要yao選xuan購gou條tiao件jian。由you此ci

，作zuo為wei主zhu要yao的de安an全quan係xi統tong之zhi一yi的de汽qi車che防fang抱bao死si製zhi動dong係xi統tong(ABS)正引起越來越多的關注。下表(表1)是世界著名谘詢公司StrategyAnalytics對中國ABS市場的預測，從中我們可以明顯地看出這種不斷增長的趨勢
，預計在2006-2015年期間中國的ABS市場的年複合增長率將達到9.0%。

這種不斷增長的需求也促使眾多的企業和科研單位加大了對ABS的研發和生產的投入
，從而催生了許多新的ABS係統生產企業。這種現象在中國、韓國和印度表現得尤為明顯。但這些企業生產ABS產品的曆史都不長，所以一個成熟而可靠的方案對他們來說尤為重要。下麵將簡單介紹一下ABS係統的一般結構和特性。

ABS簡介

ABS要yao通tong過guo監jian測ce汽qi車che製zhi動dong時shi各ge車che輪lun的de速su度du變bian化hua來lai判pan斷duan汽qi車che的de所suo處chu的de路lu麵mian狀zhuang況kuang和he即ji將jiang發fa生sheng的de運yun動dong狀zhuang態tai並bing根gen據ju預yu先xian設she定ding的de算suan法fa令ling車che輪lun做zuo出chu調tiao整zheng動dong作zuo以yi避bi免mian被bei抱bao死si。

如圖1所示
，通常一個帶ABS功能的製動係統由以下部件組成：製動主缸、比例分配閥
、製動壓力調節裝置、製動輪缸、輪速傳感器、ABS主控單元、ABS警報燈和刹車指示燈。


在這個係統中，與ABS相關的部件主要是：輪速傳感器、ABS主控單元、製動壓力調節裝置和ABS警報燈。其中輪速傳感器主要用於測量車輪的轉速
，並將其信號經過初步處理後輸入到ABS主控單元中去。在主控單元中一般含有一到兩個微控製器，在ABS作用時
，它們接收來自傳感器的信息
，解析出輪速，在此基礎上計算出輪加速度
、參(can)考(kao)車(che)速(su)和(he)滑(hua)移(yi)率(lv)等(deng)參(can)數(shu)，並(bing)根(gen)據(ju)設(she)定(ding)的(de)算(suan)法(fa)推(tui)算(suan)出(chu)汽(qi)車(che)所(suo)應(ying)采(cai)取(qu)的(de)相(xiang)應(ying)動(dong)作(zuo)，然(ran)後(hou)向(xiang)同(tong)樣(yang)位(wei)於(yu)主(zhu)控(kong)單(dan)元(yuan)上(shang)的(de)執(zhi)行(xing)器(qi)件(jian)發(fa)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)指(zhi)令(ling)。製(zhi)動(dong)壓(ya)力(li)調(tiao)節(jie)裝(zhuang)置(zhi)則(ze)接(jie)收(shou)此(ci)執(zhi)行(xing)器(qi)件(jian)的(de)發(fa)出(chu)的(de)指(zhi)令(ling)調(tiao)節(jie)各(ge)車(che)輪(lun)上(shang)的(de)製(zhi)動(dong)壓(ya)力(li)，以(yi)使(shi)車(che)輪(lun)處(chu)於(yu)附(fu)著(zhe)係(xi)數(shu)最(zui)大(da)狀(zhuang)態(tai)並(bing)防(fang)止(zhi)車(che)輪(lun)被(bei)抱(bao)死(si)而(er)出(chu)現(xian)純(chun)滑(hua)動(dong)摩(mo)擦(ca)。在(zai)此(ci)過(guo)程(cheng)中(zhong)

，輪(lun)速(su)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)信(xin)號(hao)輸(shu)入(ru)裝(zhuang)置(zhi)
，而(er)主(zhu)要(yao)的(de)控(kong)製(zhi)部(bu)分(fen)是(shi)由(you)ABS主控單元完成的。因此ABS主控單元必須符合下列要求：[page]

(1)具有高速處理傳感器信號的能力

youyuyixiebijiaodiduandechuanganqizhiyouxinhaochuanshunenglierbenshenmeiyoujisuannengli，suoyichuanganqidexinhaochuligongzuowangwangyouzhukongdanyuanlaiwancheng。zaicheliangsudujiaogaodeqingkuangxia
，congchuanganqiduanshuruxinhaodesuduyehuitigao
，erqieyibandexitongxuyaotongshichulizhishaosigelunsuxinhao。weilejishichulizhexiexinhaoxinxi
，zhukongdanyuanbixuyoujiaoqiangdexinhaochulinengli。

(2)高速計算的能力

ABS的主控單元肩負著執行預定算法的能力。它需要根據車輪的速度信息計算出汽車的各種狀態信息，如車速、車加速度、huayilvdengdeng，binggenjucixinxisouxunsuanfazhongdeyuzhixiangfudezhuangtai，ranhougenjucizhuangtaiyushedesuanfajisuanchuyingcaiqudegezhongdongzuohecanshu。zheyiqiedouxuyaozaijiduandeshijianneiwancheng

，suoyiyaoqiuzhukongdanyuanyoujiaoqiangdejisuannengli。tongchanghuizaicidanyuanshangcaiyongzhishaoyike16位微控製器。

(3)快速有效執行的能力

ABS必須在車輛高速的狀態下也能起到相應的作用，也就是要不斷完成加壓、保壓、減壓這個過程以控製車輛的行駛狀態，所以執行器件也必須快速有效。

(4)處理大電流的能力

由於ABSyaokongzhiduodabagefamendeyundong，zhenggexitongdefengzhidianliuhuidadaoyigejiaogaodezhi，suoyizhukongdanyuanbixuyaoyouchulidadianliudenengli
，biruqijianyaonengtongguojiaodaderongliang，qijianhexitongyaoyoujiaoqiangdesanrenengli。

(5)與其它係統通訊的能力

ABS的輪速信息經常要被其他係統所利用，所以ABS和其他係統之間經常需要交換信息。另外，當ABS被擴展成牽引力控製係統(TCS)或者電子穩定係統(有ESC/ESP/VSC/DSC等不同名稱，下文中將采用ESC這一名稱)時，需要對發動機進行控製，所以需要與發動機管理係統(EMS)間的通訊。因此，ABS主控單元應該包括CAN或LIN接口。

(6)係統診斷監控和失效保護性能

ABS是shi汽qi車che最zui重zhong要yao的de安an全quan係xi統tong之zhi一yi
，它ta的de性xing能neng往wang往wang關guan係xi著zhe車che內nei乘cheng員yuan的de生sheng命ming安an全quan。所suo以yi它ta必bi須xu能neng對dui自zi身shen進jin行xing診zhen斷duan和he監jian控kong，即ji使shi在zai失shi效xiao時shi也ye能neng提ti供gong緊jin急ji的de替ti代dai和he保bao護hu措cuo施shi，以yi保bao證zheng車che輛liang不bu會hui失shi控kong。

上麵已經提及，ABSshicheliangzhidongxitongzhinenghuadejibenxingshi
，ruzaicijichushangzengjiayixieewaideshebeihegongneng，takeyikuozhanchengqitadexitong
，zaicijiangjiandanjieshaoyixiaqichedianziwendingxitong(ESC)。與ABS隻在製動時起作用不同，ESC可(ke)以(yi)實(shi)時(shi)地(di)監(jian)控(kong)車(che)輛(liang)的(de)行(xing)駛(shi)狀(zhuang)態(tai)並(bing)在(zai)車(che)輛(liang)出(chu)現(xian)失(shi)控(kong)可(ke)能(neng)之(zhi)前(qian)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)相(xiang)應(ying)車(che)輪(lun)上(shang)的(de)製(zhi)動(dong)力(li)和(he)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)牽(qian)引(yin)力(li)來(lai)及(ji)時(shi)糾(jiu)正(zheng)行(xing)車(che)狀(zhuang)態(tai)，做(zuo)到(dao)防(fang)範(fan)於(yu)未(wei)然(ran)。所(suo)以(yi)ESC係統需要更多的傳感器
，除了輪速傳感器外通常還包括橫擺角傳感器、橫向加速度傳感器和方向盤轉角傳感器。另外，ESC還需要增加4個閥門以控製相同回路中液壓液的流向。由於ESC係統要實時處理複雜的行車狀況，它的軟件係統也更加龐大和複雜

，這就要求它要有更快信號處理和計算能力，以及更快的響應速度。

針對ABS/ESC的這些要求
，作為一個能提供完整產品鏈的芯片供應商
，英飛淩公司結合了與世界各主要ABS/ESC供應商幾十年合作開發的成功經驗推出了自己的參考解決方案。在下麵的章節中，我們將對此進行詳細的介紹。

英飛淩ABS/ESC解決方案

英飛淩在與世界主要ABS/ESC供應商的合作過程中不斷總結經驗，並結合自己全麵的產品線，開發出了獨具特色的ABS/ESC參考方案供客戶在此基礎上開發自己的方案。經過日積月累地改進這個方案目前的版本如下圖所示(圖2)。這個方案圖中包括了ABS和ESC兩種方案。整個圖描述的是一個ESC係統，如果去掉方向盤轉角傳感器
、橫擺角傳感器和加速度傳感器組以及右下角用來控製四個額外電磁閥線圈的芯片，剩下的器件組成的就是一個ABS係統。

[page]
在這個方案中，英飛淩公司采用了最先進的XC2000係列產品作為主微控製器。XC2000是英飛淩基於130nm技術製造的16位微控製器係列並具有執行某些32位指令的能力。它采用了英飛淩成熟的C166S-V2架構並進行了改善，最高的時鍾頻率達到80MHz。該架構采用了多路數據總線技術(multipledatabuses)
，大部分指令都能在一個時鍾周期內完成，也支持DSP技術。它具有16級中斷和8個外設通道並具有極短的響應時間。XC2000係列采用了多閃存模塊(MultipleFLASHmodules)可以並行讀取程序代碼和數據。它還具有3.0V~5.5V這樣較寬的電源供應範圍並實現了單電壓供電。XC2000係列支持1-6個CAN總線接口，通過外置或內置的FlexRay總線接口它可以實現與FlexRay總線的通訊。

它有64/100/144/176數種引腳數並實現了引腳兼容，采用了綠色(無鉛)小外形四方扁平(LQFP)封裝，並且由於采用了增強型節能技術
，其待機模式下的電流僅為約30μA，從而在體積和功耗上都達到了業界的領先水平。為了增強數據的安全性和運算的可靠性

，XC2000係列采用了多項數據處理技術，如硬件ECC(ErrorCorrectionCode
，包括ECCFlash和SRAMECC技術)
、Builtinselftest(BIST)和selfrepair(BISR)技術等等。此外，XC2000係列還使用了64位加密技術防止數據的泄漏。XC2000係列產品分成三個字係列
，其中XC2300係列是專門針對安全應用開發的，具有極強的可靠性和穩定性。在這個方案中應用的XC2364微控製器具有最高80MHz的時鍾頻率
、576kB閃存和50kB隨機存儲器(RAM)，還具有16個AD轉換口，2個CAN接口和2個串行接口。這些性能保證了它能勝任比較繁重的信號處理和計算任務從而保證ABS/ESC係統的正常功能。

除了這顆主微控製器外，這個方案還使用了一顆英飛淩的8位微控製器XC866作為備份微控製器。這是一顆具有8051內nei核he的de微wei控kong製zhi器qi，除chu了le在zai平ping時shi協xie助zhu做zuo一yi些xie信xin號hao處chu理li和he狀zhuang態tai檢jian測ce外wai
，它ta最zui主zhu要yao的de作zuo用yong就jiu是shi在zai主zhu微wei控kong製zhi器qi失shi效xiao的de情qing況kuang下xia作zuo為wei備bei份fen微wei控kong製zhi器qi，提ti供gong給gei車che輛liang最zui基ji本ben的de係xi統tong功gong能neng
，以yi防fang止zhi車che輛liang進jin入ru失shi控kong狀zhuang態tai而er引yin起qi危wei險xian。

在此方案中作為電源芯片的是一顆低壓差固定電壓輸出穩壓器TLE4271-2G。這是TLE4271的改進版
，具有過溫、過壓、反接、短路等一係列保護

，最高可承受持續400ms的65V電壓，並自帶watchdog監控與它相連的微控製器。該芯片性能穩定，可用於12V和24V兩種電壓，在正常工作狀態下的輸出電壓的精度可達±2%並采用了對環境友好的綠色封裝。

為了配合ABS中逐漸增長的有源傳感器的使用要求
，此方案使用了電壓跟隨器TLE4250-2G作為傳感器的電源。它具有較低的成本，能有效防止傳感器短路對微控製器產生衝擊。該芯片采用很小的SMD封裝。具有較寬的輸入電壓範圍，能輸出最大50mA的電流
，並對過溫、反接、短路等作了保護。

在負載端，此方案采用了BTS6143D作為所有負載線圈的總開關
，並作為高邊開關對係統進行保護。這是一個全保護集成型的芯片，標稱電流值達到10A，且帶有電流監測功能，能運用於所有的阻性、感性和電容性負載，並適用於12V和24V電壓。作為低邊開關的是TLE6216GP。它是一個專為ABS/ESC係統設計的四通道電磁閥線圈驅動芯片，具有全麵的診斷功能
，每個通道都能進行獨立的安全診斷。作為電磁閥線圈的控製開關，TLE6212GP具有快速響應的特點
，其響應時間為微秒級，提升了係統的性能。

為了滿足係統間通訊的需求，此方案中采用了CAN收發器TLE6250(或TLE6251)和LIN收發器TLE6258-2G。其中，TLE6250除了具有作為CAN收發器一般的功能外
，更具有行業領先的靜電保護和抗電磁幹擾性。TLE6251還有全麵的失效分析檢測功能和極低的休眠功耗。TLE6258-2G兼容1.2
，1.3和2.0LIN規範，且也具有極低的休眠功耗。

從整個係統的角度看，此方案所采用的芯片都是專門為汽車應用而設計的
，具有至少−40℃~125℃的應用溫度範圍
，並有很強的靜電保護和抗電磁幹擾性能。此外，這些芯片大多采用無鉛材料製造，是對環境友好的綠色芯片。

目前ABS/ESCxitongzhengjinglizhekuaisufazhanjieduan
，birulunsuchuanganqizhengcongbeidongshichuanganqixiangzhudongshichuanganqizhuanhuan
，shiyonggongnenggengqiangdadeweikongzhiqi，zaixitongzhongjiarubeifenweikongzhiqidengdeng。congxingnengshangshuo

，shangshudefanganwanquanmanzuleABS/ESCduizhukongdanyuandeyaoqiu。danshi，suizheqichegongyedekuaisufazhan，duiqichedekekaoxingheqinglianghuadeyaoqiuyezaibuduanditigao。ciwai

，jihusuoyoudechangshangdoumianlinzhexuejianchengbendeyali。shangshufanganyouyucaiyongquanfenlishiqijiansheji，suoyiqijiandeshumujiaoduo，congzhenggexitonglaikanchengbenjiaogaoqiezhukongdanyuanyoucunzaiguzhangdekenengxing。lingwai，zhenggezhukongdanyuandetijikenengjiaoda。

基於集成型L-Chip的英飛淩ABS/ESC解決方案

增強主控單元的可靠性、縮小它的體積和降低成本的一個有效手段就是減少所用芯片的數目，所以采用集成度更高的芯片成了一個必然選擇。英飛淩的一塊ABS/ESC專用的高集成度芯片已完成開發並將投入市場。這塊芯片被命名為TLE6212，下圖(圖3)是基於這塊芯片的英飛淩公司新的ABS/ESC參考方案的功能圖。由於該芯片在這樣的功能圖中的形狀，這樣的高集成度芯片叫做L-Chip。