2024年3月26日-28日，2024中國(guó)商用車論壇在湖北省十堰市舉辦。本屆論壇由中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)主辦，以“新步伐?新成效?新提高，助力商用車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”為主題，基于行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展要求、國(guó)家“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新需要，以創(chuàng)新促改革、促轉(zhuǎn)型、促發(fā)展，助力商用車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。其中，在3月28日上午舉辦的“主題論壇二：智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)賦能，加速商用車行業(yè)發(fā)展”上，東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司一級(jí)專家蘇顯念發(fā)表精彩演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言實(shí)錄：

大家好，今天我演講主題是：基于一體化底盤的線控制動(dòng)冗余設(shè)計(jì)。

分三個(gè)方面，第一背景介紹。

這個(gè)是我們東風(fēng)股份在前兩年我們開發(fā)的滑板底盤，這個(gè)滑板底盤上裝可以是客車，也可以是貨車。左邊這個(gè)實(shí)物圖是我們?cè)趪?guó)內(nèi)多個(gè)場(chǎng)合的展示。高級(jí)別自動(dòng)駕駛，線控制動(dòng)底盤的冗余設(shè)計(jì)這個(gè)是前提，我們正常情況下在感知，規(guī)劃，決策執(zhí)行它是沒(méi)有問(wèn)題的，但是如果說(shuō)我們?cè)谀撤N失效的情況下，這個(gè)時(shí)候我們有冗余的傳感器和線控制動(dòng)冗余，轉(zhuǎn)向線控冗余來(lái)將我們整車的安全風(fēng)險(xiǎn)控制在最低。

這個(gè)是我們的通信，通常情況下我們的人機(jī)交互，導(dǎo)向，決策，這個(gè)是上層來(lái)確定，我們解決控制部分，執(zhí)行器之間的信息交付，我要接受自動(dòng)駕駛域控制器，或者有駕駛員操作情況下發(fā)的指令可以響應(yīng)，同意可以向動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)送扭矩請(qǐng)求。這個(gè)是我們的橫向執(zhí)行，四個(gè)指標(biāo)，就是轉(zhuǎn)向角跳躍，低速回正，轉(zhuǎn)向角脈沖，最重要是穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)特性，判斷車輛是轉(zhuǎn)向不足，中性轉(zhuǎn)向還是過(guò)渡轉(zhuǎn)向。這個(gè)是縱向執(zhí)行，縱向執(zhí)行主要在加速度控制和減速度控制，也就是我們平時(shí)說(shuō)得控制油門量，控制剎車量。我們往往通過(guò)建立縱向模型，進(jìn)行大量的測(cè)試標(biāo)定，這實(shí)際上可以把減速度控制等同于加速度控制。那么加減速度控制精度實(shí)際上體現(xiàn)在車速控制的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，一般我們加減速度精度控制在0.01g，這個(gè)是我們線控底盤的冗余結(jié)構(gòu)，是在滑板情況下，我們這個(gè)車底盤和車身是分離的，我們的踏板和底盤物理上已經(jīng)分離了，這個(gè)時(shí)候我們?nèi)哂嘣趺唇鉀Q呢？按照法規(guī)講，這個(gè)車既要有電子冗余，又要有機(jī)械冗余，這個(gè)時(shí)候通過(guò)制動(dòng)踏板模擬器上增加兩個(gè)傳感器，一位是角位移傳感器，一個(gè)是力傳感器來(lái)解決它的機(jī)械冗余。

這個(gè)是我們線控制動(dòng)的一個(gè)總體的冗余方案，對(duì)控制器和執(zhí)行器來(lái)講，一定要進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，我們也是以分層結(jié)構(gòu)為架構(gòu)，保證信號(hào)采集，信號(hào)處理，執(zhí)行過(guò)程中抵抗?jié)撛陲L(fēng)險(xiǎn)的能力。我們系統(tǒng)，我們算法，如果面對(duì)異常情況，面對(duì)噪聲的時(shí)候，這個(gè)抗干擾能力，是我們線控制動(dòng)系統(tǒng)生存關(guān)鍵，所以我們做的時(shí)候必須冗余要做得比較穩(wěn)妥。

對(duì)駕駛員和控制模式的選擇，我們通過(guò)接收模擬信號(hào)，通過(guò)接收開關(guān)信號(hào)，脈沖信號(hào)，來(lái)判斷我這個(gè)車應(yīng)該采用什么樣的制動(dòng)控制策略，是線控，主動(dòng)安全還是能量回收，通常情況下通過(guò)監(jiān)測(cè)我們的電源模塊、通信模塊，最后監(jiān)測(cè)到這個(gè)車制動(dòng)應(yīng)該是哪一級(jí)的故障，我們做判斷。這個(gè)是我們的ASIL的對(duì)應(yīng)關(guān)系，汽車完整性等級(jí)，我們有A、B、C、D，共四級(jí)，D級(jí)是最嚴(yán)重的。平常剎車抱死，系統(tǒng)無(wú)法建壓，這些都是最嚴(yán)重的，是不可能接受，我們定義為D。通常我們?nèi)唛L(zhǎng)時(shí)間是1秒時(shí)間。

這個(gè)是我們線控制動(dòng)元器件的一個(gè)冗余，我們?cè)骷哂嘁獜?qiáng)調(diào)強(qiáng)弱電分離，這個(gè)是相對(duì)的，是12伏和5伏，電源芯片分別控制左邊的邏輯電路和右邊的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路燒毀不會(huì)影響左邊的邏輯電路，這樣一旦發(fā)生故障，我就可以發(fā)送邏輯信息，展開下一步的故障解析。這個(gè)是一個(gè)強(qiáng)電電壓，電流監(jiān)控，電壓有電源芯片監(jiān)控，電流怎么辦？通過(guò)PID閉環(huán)控制方法其中一個(gè)積分∫的方法來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定系統(tǒng)的輸出，判斷我這個(gè)控制器的溫度到底有沒(méi)有升到我要的極限，如果沒(méi)有，OK，我電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，如果有問(wèn)題，這個(gè)對(duì)不起，要對(duì)電流進(jìn)行限制。電流限制同時(shí)要進(jìn)行故障報(bào)警。

這個(gè)是壓力傳感器冗余，傳感器如果失效或者信號(hào)受限，這個(gè)時(shí)候確實(shí)不能反應(yīng)我們真實(shí)的物理量數(shù)值，這個(gè)時(shí)候保證冗余安全，我們有主控和輔助芯片，通過(guò)進(jìn)行對(duì)比確定故障狀態(tài)，如果說(shuō)我采集我的模擬信號(hào)它沒(méi)有采集到，這個(gè)時(shí)候我就給它計(jì)時(shí)5毫秒，然后這個(gè)時(shí)候故障還沒(méi)有消失，我就用輔助芯片代替，同時(shí)我給它生成一個(gè)故障碼，并發(fā)送報(bào)警信息，如果正常就按照正常程序走就可以了。

這個(gè)是位移傳感器冗余，同樣失效無(wú)法反饋真實(shí)的物理量數(shù)值，位移傳感器是雙信號(hào)反饋，同一個(gè)傳感器有兩個(gè)回路，互為冗余信號(hào)的，所以這個(gè)時(shí)候本身也能保證冗余安全。同樣的，我們?cè)谥骺匦酒绻杉坏矫}寬調(diào)制信號(hào)，計(jì)時(shí)10毫秒，故障沒(méi)消失，要解析為兩個(gè)回路采集值相等，就生成故障碼，發(fā)送報(bào)警信息。這個(gè)是我們決策模塊，決策模塊就是我們主控器和輔助控制器，通常情況下是主控器在工作，輔助控制器是不參與工作。當(dāng)主控器失效，我輔助控制器接管，這個(gè)時(shí)候輔助控制器的軟件與主控制器是一致的。這是一個(gè)執(zhí)行層的冗余，主要是液壓雙回路，比如說(shuō)我們這個(gè)回路1，前回路，后回路，任何一個(gè)回路失效，另外一個(gè)回路可以接管，并且我們每個(gè)回路里面有壓力傳感器可以檢測(cè)液壓回路狀態(tài)。這個(gè)是電機(jī)雙繞組的設(shè)計(jì)，主要是對(duì)液壓泵的泵液量的一個(gè)調(diào)控，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。電機(jī)我們采用的是速度環(huán)+電流環(huán)的串聯(lián)式的閉環(huán)控制，它是通過(guò)信號(hào)輸出，這樣我們上面這一路有位置檢測(cè)計(jì)算，下面有一路位置檢測(cè)計(jì)算，有一路發(fā)生故障另外一路可以作為備份去接管。

這個(gè)是我們一個(gè)機(jī)械備份，防止踩踏之后回路失效，原理圖跟前面略有相似，主要是制動(dòng)踏板踩下的液壓泵入常閉閥后后，要提供一個(gè)比較舒適的踏板感。如果系統(tǒng)發(fā)生故障，常閉閥將低壓蓄能器與主缸隔離，這個(gè)時(shí)候發(fā)送信號(hào)，腳踩下泵出的液量，直接流入輪缸就可以了，這個(gè)可以做一個(gè)機(jī)械備份。通過(guò)前面來(lái)講，實(shí)際上做了幾個(gè)等級(jí)的一個(gè)安全冗余設(shè)計(jì)，我們就是保證自動(dòng)駕駛車，線控底盤制動(dòng)的安全，分四級(jí)，每一級(jí)都能解決難點(diǎn)。

第一級(jí)，法規(guī)強(qiáng)制要求必須滿足，徹底斷電了，通過(guò)機(jī)械裝置能夠滿足0.25g的減速度。第二級(jí)，電子助力系統(tǒng)失去輔助制動(dòng)能力，ESC主動(dòng)制動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)0.4g的減速度。

第三級(jí)，電子助力系統(tǒng)制動(dòng)能力有一些衰退，但是能夠獲得減速度，這個(gè)時(shí)候也可以有一定的剩余制動(dòng)效能。

第四級(jí)，不影響制動(dòng)功能的失效發(fā)生報(bào)警，做維修處理。

謝謝大家。

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）

來(lái)源：中國(guó)商用車論壇