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详解ADAS舒适性辅助系统ACC制动执行策略

2019-08-22 16:14:35·  来源：焉知自动驾驶  
　
ADAS纵向控制策略中，需要分别进行加速减速控制，加速控制主要是发送相应的扭矩请求给动力系统，而减速控制主要是发送相应的减速请求给制动系统，此过程控制的精
ADAS纵向控制策略中，需要分别进行加速减速控制，加速控制主要是发送相应的扭矩请求给动力系统，而减速控制主要是发送相应的减速请求给制动系统，此过程控制的精准性更多的涉及ADAS系统能否精准的保证行车安全性，本文将从制动控制的角度进行详细阐述ADAS纵向减速控制原理。其中ADAS纵向减速功能分为两方面：自适应巡航系统ACC和自动紧急制动系统AEB。本文先就制动舒适性系统ACC进行详细讲解。
 
01、制动系统对ADAS系统的基础响应原理
图示为早期的ESC系统结构，现在组合传感器都是集成到集成驻车制动系统EPBi模块内部。
 制动系统ESC对ADAS系统的响应主要分为3个阶段：增压、保压、泄压。
相应的执行过程如下：
  • 增压
ADAS有制动请求时，发送建压信号给ESC，ESC控制单元ECU控制电磁隔离阀开启，电磁换向阀关闭，通过总泵建立制动压力，此时常开阀打开，常闭阀关闭，制动压力进入车轮制动器，车轮转速降低，直到ECU通过轮速传感器与加速度传感器综合判断建压值满足要求为止。
 注意建压过程是变减速过程，建压完成时并未达到ADAS要求的最大减速度值，此阶段速度急剧降低。
  • 保压
ADAS有制动请求时，电磁隔离阀开启，电磁换向阀关闭，ECU控制常开阀关闭，常闭阀仍然关闭。制动液保持在轮端，产生固定的制动保压力。
 针对运动情况：开始保压时，压力值保持不变，此时减速度已经达到期望值，理论上会维持不变，此时速度平稳降低（运动减速）或保持车辆静止不动（刹停静止）。
  • 泄压
当ESC监测到ADAS发送的建压信号复位，ECU会向HCU传达降低车轮压力的指令，此时，常开阀关闭，常闭阀开启，降低车轮分泵的压力，此时车轮分泵放出制动液临时存储到低压蓄能器，待存储完毕后，该低压蓄能器的制动液将由马达旋转而启动油泵抽回到总泵。
 降压过程ADAS可能已经向EMS发送了正向扭矩，车速开始增加，如果要求此时加速度响应迅速，则要求降压过程应该足够快。

02、ACC制动执行策略
ACC制动控制过程分为控制端和执行端，控制端需要根据驾驶员设置跟车时距、时速以及与前车距离计算相应的减速度，并在保证安全的前提下进行舒适减速制动。相应的执行曲线如下图：
具体执行过程分为中高速段、低速段、跟车停止段三个过程。响应过程分别如下：
  • 中高段（V>30kph）
ACC系统处于激活状态，当驾驶员设定巡航速度低于当前行车车速，或本车跟随前车减速时，此时ACC发送给制动系统的目标减速度值及相应的目标减速度使能信号，在考虑定速控制偏差的情况下该减速度值可为正值和负值，此时制动系统开始根据ACC系统减速度进行增压，响应ACC系统减速请求，此过程中制动系统会反馈请求执行信号给ACC系统。
  • 低速段（5kph<V<30kph）
ACC系统在跟随前车缓速行驶时，其速度小于定速巡航最小设定速度时，我们可单独区分为ACC低速段跟车逻辑，与中高速段不同的是，本过程本车速度完全由前车速度决定。且针对低速段跟车可能出现一些抱怨问题点，如低速跟车控制不平稳，易出现过度制动、制动过晚或制动不足等一系列现象。其中过度制动可能会导致刹停，此时要求对制动系统在保压力上提出一些性能响应需求。此时制动系统开始根据ACC系统减速度进行增压，响应ACC系统减速请求，此过程中制动系统会反馈请求执行信号给ACC系统。
考虑碰撞风险以上低、中、高速段仅对增压能力有需求，对于泄压能力不做强制要求。
  • 跟车停止段（0kph<V<5kph）
ACC在跟车将近停止时，目前主流方式有两种：其一，ACC系统发送跟车停止状态信号，其二，ACC系统发送跟车停止减速信号。前面一种是由制动系统ESC根据当前车速自主选择建压力进行增压控制，此种情况下由于ESC并未考虑上层传感器探测到的前车车速情况，可能出现前车将停未停时，本已刹停，这并不是用户所期望的。第二种是由制系统ESC根据ADAS发送的减速度值响应减速建压信号，由于ADAS系统并未考虑坡道等因素，有可能在坡道山发送的减速度产生的制动力不足，若在跟车停止状态下可能出现溜坡。两种方式各有优缺点，实际开发过程中需要根据匹配参数做最优化策略。
  • 停止保压段（V=0kph）
跟车停止后，ACC进入持续保压状态，制动系统ESC按照刹停稳定后的保压力持续保压，保持车辆静止。期间，如果制动系统同时监控到驾驶员踩制动踏板时，ACC不退出，此时制动系统响应驾驶员与ACC保压值中的较大值，当驾驶员松开踏板，制动系统将继续按照初始保压值进行保压。
 
停车保压期间，另外如下一些异常条件可能导致ACC系统意外退出：
1、驾驶员解开安全带；
2、驾驶员开车门；
3、驾驶员开启引擎盖；
4、驾驶员监控系统DMS监控到驾驶员疲劳或注意力分散导致接管能力降低；
5、驾驶员关闭或取消ACC，同时驾驶员未踩刹车踏板，系统可判定为驾驶员误碰ACC系统关闭按钮；
6、驾驶员切换档位。
 
为了保证行车安全，在ACC系统意外退出前需要提前做出预防措施（比如制动系统控制拉起电子手刹），并告知制动系统执行该安全策略。

此外，制动系统也需要实时监控ACC系统上层状态，实现一些冗余安全策略，如制动系统监控到ACC系统在坡道上出现溜车时，制动系统判断保压力不足，此时可进行2次增压以保持车辆静止。又如，制动系统会根据ACC系统保压状态同步计时，若超过保压所能容忍的最大时间后，ACC仍未退出保压状态，则制动系统会自行拉起电子手刹以保证制动系统寿命。
跟车停止至保压阶段对制动器的增压性能及泄压性能均存在不同程度的要求。增压过快可能导致不期待的刹停，增压慢可能导致碰撞风险。泄压过快可能导致发动机正向扭矩不足以抵消坡道等因素造成的溜车风险，泄压过慢，ACC系统起步加速能力又无法满足要求，容易引起用户抱怨加速疲软。

03、制动系统自身功能触发对ACC的影响
一般情况下制动系统自身功能包含如驱动防滑系统TCS、陡坡缓降系统HDC、防抱死系统ABS、坡道辅助功能HHC等激活时，ACC该如何响应呢？比如陡坡缓降系统HDC，需要在激活该功能时通过轮岗马达增压从而控制整车在下坡时速度保持一定，这样看来此功能应该是和ACC基础功能项背离的。因为二者都是对轮岗建压，对于执行机构来讲，只能择其一进行响应了。又如，驱动防滑系统TCS也是在整车启动过程中，利用计算机检测4个车轮的速度和方向盘转向角，当汽车加速时，如果检测到驱动轮和非驱动轮转速差过大，计算机立即判断驱动力过大，发出指令信号减少发动机的供油量，降低驱动力，从而减小驱动轮的滑转率。此时若ACC系统正好处于起步状态，就会给发动机EMS发送相应的正向扭矩，这就与TCS降低驱动力要求相矛盾了。
 
以上只是举其中两个例子进行剖析，其余可参照此思路进行分析。对于整车执行器来讲，对于ESC自身功能触发时，其功能安全度比上层ADAS辅助功能优先级高，可设置ACC退出当前激活状态。以更好的保证整车安全。

04、总结
本文详细阐述了ADAS舒适性辅助系统ACC对制动执行器的控制过程及制动执行器的工作过程，并分析了相应执行状态下的风险及规避措施。针对ACC工作状态下控制的制动系统时是一个比较复杂的过程，对于开发人员来讲要准确分析每一种状态及相应的执行策略才能够更好的开发出令用户满意的产品。 
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