基于EHB的無人駕駛線控制動(dòng)改裝方案

摘 要：無人駕駛汽車需要解決三個(gè)問題，即環(huán)境感知及實(shí)時(shí)定位，計(jì)算分析以及路徑規(guī)劃，最后還有就是控制執(zhí)行。其中控制執(zhí)行也就是汽車通過感知周圍環(huán)境并結(jié)合路徑規(guī)劃后，實(shí)現(xiàn)車輛主控制功能，線控執(zhí)行主要包括線控制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和油門，而線控制動(dòng)時(shí)最難的部分。目前發(fā)展中的汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)主要有兩種類型，即電子液壓式線控制動(dòng)系統(tǒng)和電子機(jī)械式線控制動(dòng)系統(tǒng)電子液壓式線控制動(dòng)系統(tǒng)是電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，電子系統(tǒng)提供柔性控制，液壓系統(tǒng)提供制動(dòng)促動(dòng)力，是從傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)到電子制動(dòng)系統(tǒng)的過渡傳統(tǒng)tire1如博世開發(fā)的Ibooster，日產(chǎn)開發(fā)的EACT，大陸開發(fā)的MKC1等均已實(shí)現(xiàn)線控制動(dòng)功能。但博世對(duì)國(guó)內(nèi)廠家一般只開放ACC和ESP量產(chǎn)接口協(xié)議，剎車力度最大大約為0.5 g，標(biāo)準(zhǔn)的剎車力度在0.8g以上，0.5g是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用。因此要實(shí)現(xiàn)無人駕駛車輛的線控制動(dòng)功能，需另辟蹊徑。EHB與ABS相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)線控制動(dòng)的方法之一。

關(guān)鍵詞：無人駕駛;線控制動(dòng);EHB

1 制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

汽車制動(dòng)系統(tǒng)是指對(duì)汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專門裝置。制動(dòng)系統(tǒng)作用是：使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至停車;使已停駛的汽車在各種道路條件下（包括在坡道上）穩(wěn)定駐車;使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定。

傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)主要制動(dòng)踏板、剎車液、制動(dòng)總泵、制動(dòng)油管、制動(dòng)分泵、制動(dòng)器（碟剎和鼓剎）等組成。剎車過程中，腳踩剎車踏板會(huì)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)總泵將剎車油向制動(dòng)分泵，制動(dòng)分泵再作用于剎車片/剎車碟或鼓剎，迫使車輪轉(zhuǎn)速降低，達(dá)到制動(dòng)效果。[1]

2002年年初，在底特律舉行的北美國(guó)際車展上，美國(guó)通用汽車公司推出了一款名叫Autonomy（自主魔力）的雙座概念跑車，是世界上同時(shí)采用燃料電池技術(shù)和線控技術(shù)的第一輛汽車，駕駛員無需通過油門踏板和制動(dòng)踏板進(jìn)行駕駛操作，僅通過一個(gè)被稱為“X-Drive” 的引導(dǎo)操作系統(tǒng)就可以完成一系列復(fù)雜的駕駛過程。奔馳公司新推出的SL500，是世界上第一輛采用線控制動(dòng)技術(shù)的量產(chǎn)車，SL500的線控制動(dòng)技術(shù)是采用由博世公司提供的電子液壓式制動(dòng)系統(tǒng)EHB，博世將其稱之為電子感應(yīng)控制制動(dòng)系統(tǒng)（Sensortronic Brake Control），簡(jiǎn)稱SBC。該系統(tǒng)最早由博世公司提出，是世界上第一套完全線控的制動(dòng)系統(tǒng)（圖1）。

2 線控制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 線控制動(dòng)方案

本文所提及的線控制動(dòng)改裝是依托我司基于某款新能源汽車基礎(chǔ)上開發(fā)的自動(dòng)駕駛汽車，在車輛實(shí)施改裝前，相關(guān)的控制協(xié)議均已開放。其改裝方案為在原車制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加EHB泵和EHB控制器。EHB控制器用于接收BVCU制動(dòng)指令，根據(jù)EHB泵上的壓力傳感器反饋，控制EHB泵進(jìn)行動(dòng)作，制動(dòng)車輛。

EBH單元（邏輯上EHB和制動(dòng)踏板-EVP是并聯(lián)，油路上EHB和制動(dòng)踏板-EVP是串聯(lián)），保證制動(dòng)踏板制動(dòng)有效的同時(shí)提供線控制動(dòng)功能。EHB單元包括EHB執(zhí)行單元和EHB-ECU控制單元。油路方面，串聯(lián)EVP-EHB-ABS-制動(dòng)輪缸，EVP和ABS在前機(jī)艙內(nèi)部，同時(shí)考慮EHB和EHB-ECU的尺寸，采取靠近ABS安裝的方式;空間方面，由于改制車輛空間不足，為保證EHB單元的順利安裝，需將原車雨刮噴水壺去掉;電路方面，EHB-ECU向CAN總線開放控制協(xié)議實(shí)現(xiàn)線控功能。軟件方面主要是EHB-ECU對(duì)EHB的控制程序。

表1-1 EHB單元各端口名稱及連極端，在原車自動(dòng)系統(tǒng)中通過串聯(lián)EHB單元實(shí)現(xiàn)踏板-EVP-EHB-ABS-輪缸的制動(dòng)路線。本改裝方案需手工制作7根高壓油管，實(shí)現(xiàn)EHB與ABS的串聯(lián)，管路具體鏈接路線如下：

1）原車制動(dòng)總泵油管MC1通過對(duì)通及手工油管與EHB單元的HZ1口連接;

2）原車制動(dòng)總泵油管MC2通過對(duì)通及手工油管與EHB單元的HZ2口連接;

3）EHB單元VL口通過兩個(gè)三通實(shí)現(xiàn)安裝壓力傳感器并分別連接ABS單元的MC1和MC2口;

4）EHB單元R口通過液壓油管與原車儲(chǔ)液器連接;

5）儲(chǔ)液器輸油管三通及液壓軟管實(shí)現(xiàn)分別與制動(dòng)總泵及EHB單元S口連接;

6）EHB單元HR口安裝壓力傳感器;

7）EHB單元HL口及VR口進(jìn)行封閉處理;

8）將原車制動(dòng)信號(hào)線以VCU信號(hào)線引出并連接至EHB控制器;

9）按設(shè)計(jì)方案連接EHB單元與控制器各線束后完成電路連接（圖2）（圖3）;

2.2 注意事項(xiàng)

在實(shí)施改裝過程中，手工制作高壓油管及連接管路時(shí)需注意以下：

1）在制作高壓油管時(shí)，油管擴(kuò)口前必須將油管端面切平，保證與軸線垂直，并去除毛刺;

2）在手工制作高壓油管時(shí)采用人工空間校核，油管的走向需滿足EHB單元與ABS單元的正常裝配，避免二次調(diào)整油管喇叭口與安裝口的位置誤差;

3）手工油管與三通或?qū)νㄑb配時(shí)，要保證油管喇叭口與對(duì)接錐面同軸線，避免歪斜;

4）油管與ABS單元或EHB單元裝配時(shí)，螺母的擰緊扭矩要適當(dāng)，力矩范圍為21-24N·m;

5）在拆除原車高壓油管前需在車底鋪墊紙板等防止制動(dòng)液污染地面，同時(shí)在管路接口下方防止塑料容器回收制動(dòng)液;

6）EHB單元R口的回油管通過在原車儲(chǔ)液器蓋打孔方式回油，因此開孔的壺蓋需要密封好，防止異物進(jìn)入儲(chǔ)液器，并經(jīng)常檢查制動(dòng)液儲(chǔ)量;

7）管路改制完成后續(xù)補(bǔ)充制動(dòng)液，排出EHB單元中的空氣（圖4）;

3 線控制動(dòng)功能測(cè)試

選擇一段平直的道路，車輛上電后，置于空擋，同時(shí)按下控制面板上的使能按鍵和縱向按鍵3S松開，啟動(dòng)縱向控制功能，此時(shí)縱向按鍵指示燈點(diǎn)亮，然后同時(shí)按下控制面板上的使能按鍵和自動(dòng)按鍵3S松開，啟動(dòng)自動(dòng)駕駛功能，此時(shí)自動(dòng)按鍵指示燈點(diǎn)亮，最后通過AUTOCAN工具發(fā)送目標(biāo)擋位、目標(biāo)加速請(qǐng)求量、目標(biāo)制動(dòng)請(qǐng)求量及目標(biāo)行駛狀態(tài)指令信號(hào)，制動(dòng)測(cè)試結(jié)果如下所示：

1）D擋_制動(dòng)壓力1Mpa

2）R擋_制動(dòng)壓力1Mpa

3）D擋_制動(dòng)壓力1.5Mpa

4）D擋_制動(dòng)壓力2Mpa

5）D擋_制動(dòng)壓力2.5Mpa

6）D擋_制動(dòng)壓力3Mpa

7）D擋_制動(dòng)壓力3.5Mpa

8）D擋_制動(dòng)壓力4Mpa

9）D擋_制動(dòng)壓力4.5Mpa

從以上圖中可以看到，車輛在收到制動(dòng)指令后從開始建壓到達(dá)到預(yù)定壓力的時(shí)間基本保持在100ms以內(nèi)，且保壓期間內(nèi)制動(dòng)壓力無明顯異常波動(dòng)。車速?gòu)?0km/h到停止的速度曲線圖基本為線性的減速表現(xiàn)，滿足舒適性要求。

4 結(jié)語

本文所采用的線控制動(dòng)改裝方案為車輛后裝的自動(dòng)駕駛改裝方案，其制動(dòng)基本性能滿足設(shè)計(jì)需求。但在改裝實(shí)施過程中的人為因素導(dǎo)致在EHB單元與ABS單元裝配時(shí)會(huì)產(chǎn)生裝配誤差，以及手工制作的油管存在無固定及尺寸誤差等缺陷。但通過車輛實(shí)際制動(dòng)功能測(cè)試，車輛的制動(dòng)建壓時(shí)間，保壓性能以及車輛減速舒適性的均滿足設(shè)計(jì)要求，從而此方案可作為自動(dòng)駕駛車輛改裝中線控制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]方泳龍，李礽，李幼德.汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)[J].汽車工程，1995（3）：129-136.

作者簡(jiǎn)介

曹明星：（1987.08—），男，漢族，碩士，畢業(yè)于英國(guó)謝菲爾德大學(xué)，現(xiàn)就職于北京新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司，從事智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真場(chǎng)景測(cè)試技術(shù)相關(guān)研究工作。