張翼，徐陶祎，孫琦

乘用車AEB系統(tǒng)的執(zhí)行器需求及策略研究

張翼1，徐陶祎1，孫琦2

( 1.武漢城市學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)部，湖北 武漢 430077；2.東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430056）

為促進(jìn)自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）向著更安全可靠方向發(fā)展，作為AEB系統(tǒng)的執(zhí)行器技術(shù)更應(yīng)受到重視。研究從AEB系統(tǒng)概述出發(fā)，闡述了AEB系統(tǒng)的工作過(guò)程、測(cè)試場(chǎng)景，并以東風(fēng)風(fēng)神某款暢銷乘用車型的AEB系統(tǒng)架構(gòu)著眼，落腳于對(duì)執(zhí)行器的需求和策略研究，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)中執(zhí)行器電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESC）的執(zhí)行主動(dòng)制動(dòng)功能的信號(hào)需求、響應(yīng)需求，并詳細(xì)說(shuō)明了執(zhí)行器響應(yīng)主動(dòng)制動(dòng)功能的策略。最后以該車型實(shí)車場(chǎng)地測(cè)試數(shù)據(jù)為例，對(duì)執(zhí)行器的需求和策略進(jìn)行驗(yàn)證說(shuō)明。

自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)；電子穩(wěn)定系統(tǒng)；輔助自動(dòng)駕駛

前言

自動(dòng)駕駛，作為智能駕駛的終極形態(tài)，涉及領(lǐng)域廣，復(fù)雜度高，是業(yè)界研究的重點(diǎn)。雖然時(shí)至今日，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)還存在各種缺陷，離真正的商業(yè)化應(yīng)用還有距離，但輔助自動(dòng)駕駛功能已逐步標(biāo)配在中低端車型中，其中自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（Autonomous Emergency Braking, AEB）就是其中之一的功能。對(duì)于AEB系統(tǒng)的研究，行業(yè)多從傳感器感知、信息融合、試驗(yàn)測(cè)試等方向進(jìn)行，但對(duì)AEB系統(tǒng)的執(zhí)行層需求及策略卻鮮有問(wèn)津，本文正是從此點(diǎn)出發(fā)，深入分析了AEB系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行器的需求，以及執(zhí)行層的響應(yīng)策略，并通過(guò)實(shí)車測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證與分析。

1 AEB系統(tǒng)概況

自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）主要通過(guò)自動(dòng)制動(dòng)來(lái)避免或減輕碰撞給行人等道路交通系統(tǒng)中的弱勢(shì)群體帶來(lái)的傷害[1]。AEB系統(tǒng)通過(guò)環(huán)境傳感器（車載雷達(dá)或車載攝像頭）檢測(cè)自車前方目標(biāo)，當(dāng)檢測(cè)到前車減速、停止或存在其他障礙物時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算判定當(dāng)前條件下自車的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)計(jì)算的碰撞危險(xiǎn)程度達(dá)到臨界報(bào)警點(diǎn)時(shí)，表明存在與前方目標(biāo)碰撞的可能性，系統(tǒng)首先會(huì)通過(guò)聲音、圖像等方式向駕駛員發(fā)出預(yù)警，提醒駕駛員執(zhí)行避撞操作，同時(shí)預(yù)先填充制動(dòng)油壓，用以在有制動(dòng)需要時(shí)獲得更快更高的制動(dòng)水平；如果駕駛員對(duì)預(yù)警沒(méi)有做出正確反應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行部分制動(dòng)，同時(shí)通過(guò)輕微車輛制動(dòng)點(diǎn)剎振動(dòng)動(dòng)作方式向駕駛員發(fā)出警告；當(dāng)系統(tǒng)計(jì)算的碰撞危險(xiǎn)程度達(dá)到臨界制動(dòng)點(diǎn)時(shí)，表明與前方目標(biāo)碰撞幾乎無(wú)法避免，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)全力制動(dòng)來(lái)緩解碰撞。圖1是自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程圖。

圖1 自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)工作過(guò)程圖

在法規(guī)層面上，我國(guó)已制訂了《乘用車自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS）技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》。2018版C-NCAP中首次增加了車輛AEB系統(tǒng)的試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法，2021版C-NCAP中更完善了AEB測(cè)試要求。較2018版，2021版中增加了對(duì)于如下兩種類型目標(biāo)的AEB場(chǎng)景：其一，對(duì)于易受傷行人的場(chǎng)景增多，并且對(duì)測(cè)試時(shí)的光線也有要求；其二，對(duì)于國(guó)內(nèi)日益增多的共享單車和外賣電動(dòng)車的二輪車場(chǎng)景和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了要求。表1是2021版C-NCAP的AEB場(chǎng)景描述。

表1 2021版C-NCAP的AEB場(chǎng)景描述[2]

C-NACP2021版場(chǎng)景場(chǎng)景描述 目標(biāo)物本車碰撞位置測(cè)試功能 AEB車對(duì)車CCRs前車靜止20 km/h～80 km/h直行?50%、100%、50%AEB、FCW AEB車對(duì)車CCRm20 km/h直行30 km/h～80 km/h直行?50%、100%、50%AEB、FCW AEB行人CPNA白天5 km/h穿行20 km/h～60 km/h直行75%、25%AEB AEB行人CPFA白天6.5 km/h穿行20 km/h～60 km/h直行50%、25%AEB AEB行人CPFA夜晚6.5 km/h穿行20 km/h～60 km/h直行25%AEB AEB行人CPLA白天5 km/h前方直行20 km/h～80 km/h直行50%、25%AEB、FCW AEB行人CPLA夜晚5 km/h前方直行20 km/h～80 km/h直行50%、25%AEB、FCW AEB二輪車CBNA自行車15 km/h穿行20 km/h～60 km/h直行50%AEB AEB二輪車CBFA踏板式摩托車20 km/h穿行30 km/h～60 km/h直行50%AEB AEB二輪車CBLA自行車15 km/h直行20 km/h～80 km/h直行50%、25%AEB、FCW

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與產(chǎn)品成本的降低，現(xiàn)在不僅是高端乘用車，越來(lái)越多的中低端乘用車中也裝配了AEB系統(tǒng)。同時(shí)伴隨消費(fèi)者對(duì)汽車安全意識(shí)的不斷重視，會(huì)有越來(lái)越多的消費(fèi)者購(gòu)買配置AEB功能的乘用車。相信將來(lái)AEB系統(tǒng)會(huì)成為各車型的標(biāo)準(zhǔn)配置，AEB系統(tǒng)的識(shí)別場(chǎng)景會(huì)更豐富，執(zhí)行響應(yīng)會(huì)更快捷，質(zhì)量品質(zhì)會(huì)更有保障。

2 AEB系統(tǒng)架構(gòu)

AEB系統(tǒng)分為行駛環(huán)境感知、車輛安全決策和主動(dòng)控制執(zhí)行三部分。在現(xiàn)階段技術(shù)中行駛環(huán)境感知、車輛安全決策往往都集成一體，通過(guò)毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)或攝像頭實(shí)現(xiàn)，特別是對(duì)于場(chǎng)景識(shí)別率要求更高的AEB系統(tǒng)，常通過(guò)雷達(dá)與攝像頭融合的方式進(jìn)行環(huán)境感知。對(duì)于主動(dòng)控制執(zhí)行部分，由于目前的技術(shù)成熟度和產(chǎn)品成本的壓力，絕大多數(shù)中低端乘用車中仍采用電子穩(wěn)定系統(tǒng)（Electronic Stability Control- ler, ESC）作為主動(dòng)制動(dòng)的執(zhí)行器。

本文所研究的AEB系統(tǒng)基于東風(fēng)風(fēng)神某款熱銷車型，其AEB系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 AEB系統(tǒng)架構(gòu)圖

毫米波雷達(dá)與攝像頭獲得環(huán)境感知數(shù)據(jù)，二者之間通過(guò)高速CAN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。毫米波雷達(dá)作為AEB系統(tǒng)的控制核心，分析融合感知數(shù)據(jù)，識(shí)別碰撞風(fēng)險(xiǎn)，向車輛儀表發(fā)送顯示或報(bào)警信息，同時(shí)與執(zhí)行主動(dòng)制動(dòng)的ESC保持實(shí)時(shí)通信，決策主動(dòng)制動(dòng)的時(shí)機(jī)與制動(dòng)強(qiáng)度要求。ESC作為執(zhí)行器，一邊實(shí)時(shí)向毫米波雷達(dá)發(fā)送車輛信息，一邊在得到主動(dòng)制動(dòng)請(qǐng)求時(shí)快速響應(yīng)制動(dòng)，避免碰撞風(fēng)險(xiǎn)；在主動(dòng)制動(dòng)時(shí)，ESC還需控制車輛制動(dòng)尾燈點(diǎn)亮，用以提示后方車輛注意。車輛儀表上不僅顯示AEB系統(tǒng)信息及報(bào)警，駕駛員還可以通過(guò)儀表中菜單選擇設(shè)置，關(guān)閉或開(kāi)啟AEB功能。

3 AEB系統(tǒng)的執(zhí)行器需求

3.1 信號(hào)需求

從AEB系統(tǒng)架構(gòu)分析中可以看出，通過(guò)自動(dòng)制動(dòng)來(lái)避免碰撞的關(guān)鍵在于決策層AEB雷達(dá)與執(zhí)行層ESC之間的協(xié)作。實(shí)車上，AEB雷達(dá)與ESC之間的通信是500 kpb速率的CAN網(wǎng)絡(luò)通信，二者間的交互信號(hào)可見(jiàn)表2、表3。

從表2、表3中可以看出AEB雷達(dá)與執(zhí)行器ESC之間有著大量的信號(hào)交互。一方面，AEB雷達(dá)接收了ESC發(fā)出的車速、輪速、制動(dòng)油壓、制動(dòng)狀態(tài)、車輛縱向加速度、車輛橫擺角速度等信號(hào)，用于對(duì)車輛當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，以便更好地結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)車輛的自動(dòng)制動(dòng)命令的決策；另一方面，根據(jù)AEB雷達(dá)判斷的碰撞可能性程度，AEB雷達(dá)向ESC發(fā)送AEB狀態(tài)、減速度請(qǐng)求、制動(dòng)點(diǎn)剎請(qǐng)求、預(yù)建壓請(qǐng)求信號(hào)，命令ESC執(zhí)行對(duì)應(yīng)主動(dòng)制動(dòng)動(dòng)作。ESC作為執(zhí)行器，響應(yīng)AEB雷達(dá)的制動(dòng)請(qǐng)求，精準(zhǔn)主動(dòng)制動(dòng)。

表2 AEB雷達(dá)發(fā)送給執(zhí)行器的信號(hào)表

序號(hào)信號(hào)名稱信號(hào)英文縮寫信號(hào)定義 1減速度請(qǐng)求DECELERATION_SETPOINT最大值：?10.65 m/s2 最小值：2 m/s2 2請(qǐng)求制動(dòng)類型MDD_DECELERATION_TYPE0：無(wú)制動(dòng)1：ACC制動(dòng)2：高速AEB制動(dòng)3：低速AEB制動(dòng) 3AEB狀態(tài)AEB_STATUS0：無(wú)效狀態(tài)1：初始狀態(tài)2：保留3：禁止?fàn)顟B(tài)4：保留5：等待狀態(tài)6：激活狀態(tài)7：故障狀態(tài) 4制動(dòng)點(diǎn)剎請(qǐng)求HAPTIC_ALARM0：無(wú)制動(dòng)點(diǎn)剎請(qǐng)求1：有制動(dòng)點(diǎn)剎請(qǐng)求 5預(yù)建壓請(qǐng)求PREFILL_REQUEST0：無(wú)預(yù)建壓請(qǐng)求1：有預(yù)建壓請(qǐng)求

表3 AEB雷達(dá)需求執(zhí)行器的信號(hào)表

序號(hào)信號(hào)名稱信號(hào)英文縮寫信號(hào)定義 1響應(yīng)AEB狀態(tài)FA_ETAT_DECEL0：禁用狀態(tài)1：等待狀態(tài)2：激活狀態(tài)3：故障狀態(tài) 2車輛靜止?fàn)顟B(tài)ARRET_VHL_ADAS0：車輛運(yùn)動(dòng)1：ACC功能下的車輛靜止2：AEB功能下的車輛靜止3：保留 3車輛縱向加速度ACCEL_LONGI_CALIB最大值：40.96 m/s2 最小值：? 40.96 m/s2 4車輛橫向加速度ACCEL_LAT最大值：15 m/s2 最小值：?15 m/s2 5車輛橫擺角速度YAWRATE_RAW最大值：163.68 degree/s 最小值：?163.84 degree/s 6車輛車速VITESSE_VEHICULE_ROUES最大值：655.34 km/h最小值：0 km/h 7沒(méi)有濾波的左前輪速信號(hào)VITESSE_ROUE_AVG_NF最大值：655.34 km/h最小值：0 km/h 8沒(méi)有濾波的右前輪速信號(hào)VITESSE_ROUE_AVD_NF最大值：655.34 km/h最小值：0 km/h 9沒(méi)有濾波的左后輪速信號(hào)VITESSE_ROUE_ARG_NF最大值：655.34 km/h最小值：0 km/h 10沒(méi)有濾波的右后輪速信號(hào)VITESSE_ROUE_ARD_NF最大值：655.34 km/h最小值：0 km/h 11車輛行駛方向SENS_ROULAGE00：無(wú)定義01：前進(jìn)方向10：后退方向11：無(wú)效值 12車速有效標(biāo)識(shí)VVH_INDISP00：無(wú)效值01：車速有效10：車速無(wú)效11：無(wú)效值 13主缸壓力PRESSION_MAITRE_CYL最大值：354.4 bar 最小值：?55 bar 14制動(dòng)狀態(tài)FREINAGE_EN_COURS00：無(wú)制動(dòng)01：駕駛員踩制動(dòng)踏板產(chǎn)生的制動(dòng)10：ESC功能產(chǎn)生的制動(dòng)11：響應(yīng)其他控制器要求產(chǎn)生的制動(dòng) 15制動(dòng)踏板有效標(biāo)識(shí)CONTACT_FREIN3_HS0：制動(dòng)踏板狀態(tài)有效1：制動(dòng)踏板狀態(tài)無(wú)效

3.2 響應(yīng)需求

AEB雷達(dá)系統(tǒng)不僅對(duì)執(zhí)行器ESC有交互信號(hào)需求，ESC的響應(yīng)快慢也決定了AEB系統(tǒng)的靈敏度與反應(yīng)度。AEB系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行器的響應(yīng)需求如表4所示。

4 AEB系統(tǒng)的執(zhí)行器策略

從AEB系統(tǒng)的工作過(guò)程可以知道，執(zhí)行AEB動(dòng)作的制動(dòng)壓力預(yù)建壓、制動(dòng)點(diǎn)剎振動(dòng)動(dòng)作、全力主動(dòng)制動(dòng)都需要執(zhí)行器ESC的工作，ESC起到了舉足輕重的作用。本章節(jié)從ESC的角度出發(fā)，著重分析ESC響應(yīng)AEB功能狀態(tài)的條件，及ESC在AEB系統(tǒng)工作過(guò)程的三個(gè)階段中與AEB雷達(dá)的交互策略。

4.1 ESC響應(yīng)AEB功能狀態(tài)條件

ESC發(fā)送給AEB雷達(dá)的信號(hào)中，響應(yīng)AEB狀態(tài)（FA_ ETAT_DECEL）信號(hào)是實(shí)時(shí)表現(xiàn)ESC可以響應(yīng)AEB系統(tǒng)指令的關(guān)鍵信號(hào)，且AEB雷達(dá)首先就是根據(jù)該信號(hào)，決定整個(gè)系統(tǒng)功能是否正常。響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)有4個(gè)狀態(tài)標(biāo)識(shí)：“0：禁用狀態(tài)”“1：等待狀態(tài)”“2：激活狀態(tài)”“3：故障狀態(tài)”?！?：禁用狀態(tài)”表示由于車輛整體狀態(tài)不滿足ESC響應(yīng)AEB減速度請(qǐng)求，從而ESC禁用響應(yīng)AEB減速的功能；“1：等待狀態(tài)”表示ESC具備響應(yīng)AEB減速度請(qǐng)求功能，時(shí)刻等待AEB雷達(dá)發(fā)送的減速度響應(yīng)信息；“2：激活狀態(tài)”表示ESC正在響應(yīng)AEB減速度請(qǐng)求，執(zhí)行主動(dòng)制動(dòng)；“3：故障狀態(tài)”表示ESC由于自身原因產(chǎn)生故障，無(wú)法響應(yīng)AEB減速度請(qǐng)求。這4個(gè)狀態(tài)的詳細(xì)觸發(fā)條件如下：

表4 AEB系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行器的響應(yīng)需求

序號(hào)響應(yīng)需求描述 1預(yù)建壓噪音：無(wú)明顯噪音 2預(yù)建壓減速度：由于預(yù)建壓導(dǎo)致車輛減速值發(fā)生變化的范圍應(yīng)該在 0.05 m/s2至 0.3 m/s2之間 3ESC對(duì)預(yù)建壓響應(yīng)時(shí)間：剎車系統(tǒng)應(yīng)該從收到雷達(dá)預(yù)建壓請(qǐng)求150 ms內(nèi)完成預(yù)建壓動(dòng)作 4ESC響應(yīng)AEB減速度超調(diào)量不超過(guò)30% 5ESC響應(yīng)AEB減速度超調(diào)時(shí)間不應(yīng)該超過(guò)500 ms 6ESC響應(yīng)AEB減速度穩(wěn)態(tài)誤差不超過(guò)10% 7ESC收到AEB請(qǐng)求結(jié)束信號(hào)，應(yīng)該在100 ms內(nèi)開(kāi)始釋放剎車（40 ms對(duì)行人工況下） 8剎停距離穩(wěn)定，速度降達(dá)到30 kph 9車輛剎停后ESC使車輛保持停止時(shí)間應(yīng)為3 s 10ESC從AEB請(qǐng)求發(fā)出到開(kāi)始剎車的延遲時(shí)間應(yīng)該小于60 ms 11有預(yù)建壓下，0.7g的減速度請(qǐng)求，響應(yīng)時(shí)間≤600 ms 無(wú)預(yù)建壓下，0.7g的減速度請(qǐng)求，響應(yīng)時(shí)間≤700 ms有預(yù)建壓下，0.9g的減速度請(qǐng)求，響應(yīng)時(shí)間≤690 ms 無(wú)預(yù)建壓下，0.9g的減速度請(qǐng)求，響應(yīng)時(shí)間≤790 ms 12車輛保持靜止時(shí)，剎車系統(tǒng)應(yīng)該保持不管在哪種傾斜路面下都不發(fā)生位移

（1）禁用狀態(tài)。

如果車輛在倒車，或車輛是override狀態(tài)，那么ESC發(fā)送的響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)為“0：禁用狀態(tài)”。

車輛的override狀態(tài)是指在主動(dòng)制動(dòng)過(guò)程中，駕駛員通過(guò)一定程度的踩油門踏板，從而暫停車輛主動(dòng)制動(dòng)，由駕駛員接管車輛的狀態(tài)。

（2）等待狀態(tài)。

當(dāng)車輛制動(dòng)系統(tǒng)正常；且ESC自身功能正常；且AEB雷達(dá)發(fā)送給ESC的減速度請(qǐng)求為0 m/s2，即DECELERAT- ION_SETPOINT=0 m/s2；且AEB雷達(dá)發(fā)送的請(qǐng)求制動(dòng)類型為無(wú)制動(dòng)請(qǐng)求，即MDD_ DECELERATION_TYPE=0；且AEB雷達(dá)發(fā)送的AEB狀態(tài)為等待狀態(tài)或激活狀態(tài)，即AEB_ STATUS=5或6；那么，ESC發(fā)送的響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)為“1：等待狀態(tài)”。

（3）激活狀態(tài)。

當(dāng)ESC收到AEB雷達(dá)發(fā)送給ESC的減速度請(qǐng)求，其值在小于0的正常范圍內(nèi)，即DECELERATION_SETPOINT =[-10.6,0) m/s2；且AEB雷達(dá)發(fā)送的請(qǐng)求制動(dòng)類型為AEB制動(dòng)請(qǐng)求，即MDD_DECELERATION_TYPE=2或3；且AEB雷達(dá)發(fā)送的AEB狀態(tài)為等待狀態(tài)或激活狀態(tài)，即AEB_ STATUS=5或6；那么，ESC發(fā)送的響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)為“2：激活狀態(tài)”。

（4）故障狀態(tài)。

當(dāng)ESC檢測(cè)到自身系統(tǒng)存在故障時(shí)，如輪速傳感器信號(hào)異常、制動(dòng)踏板信號(hào)異常、CAN通訊故障等，ESC會(huì)實(shí)現(xiàn)功能降級(jí)，無(wú)法支持AEB的減速度響應(yīng)，則ESC發(fā)送的響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)為“3：故障狀態(tài)”。

4.2 ESC預(yù)建壓策略

在有碰撞危險(xiǎn)、AEB系統(tǒng)工作的第一階段，除了通過(guò)儀表給予駕駛員聲光報(bào)警外，同時(shí)執(zhí)行器ESC還會(huì)預(yù)先填充制動(dòng)油壓。AEB雷達(dá)與ESC實(shí)現(xiàn)預(yù)建壓的交互策略如下：

ESC自身響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)為等待狀態(tài)或激活狀態(tài)，即FA_ETAT_DECEL=1或2；并且ESC收到AEB雷達(dá)發(fā)出的預(yù)建壓請(qǐng)求信號(hào)，即PREFILL_REQUEST=1；這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，ESC開(kāi)始執(zhí)行預(yù)建壓動(dòng)作，主動(dòng)向制動(dòng)輪缸中施加少許制動(dòng)油壓，一般為1.0 bar～2.5 bar，減少制動(dòng)盤與摩擦片間的距離，以在有主制動(dòng)需要時(shí)獲得更快更高的制動(dòng)水平。

由于預(yù)建壓過(guò)程是一個(gè)很短暫的過(guò)程，若AEB雷達(dá)發(fā)出的預(yù)建壓請(qǐng)求信號(hào)持續(xù)時(shí)間超出一定時(shí)長(zhǎng)，默認(rèn)為6 s，則此時(shí)ESC會(huì)判斷AEB雷達(dá)信號(hào)發(fā)送錯(cuò)誤，會(huì)將自身AEB狀態(tài)信號(hào)跳轉(zhuǎn)為禁用狀態(tài)，即FA_ETAT_DECEL=0，以提示AEB系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。

4.3 ESC制動(dòng)點(diǎn)剎振動(dòng)策略

在AEB系統(tǒng)工作的第二階段，通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)在執(zhí)行全力制動(dòng)前通過(guò)短促的制動(dòng)點(diǎn)剎振動(dòng)對(duì)駕駛員以警告。在這期間會(huì)產(chǎn)生一定的制動(dòng)力，并且需要點(diǎn)亮車尾制動(dòng)燈。AEB雷達(dá)與ESC實(shí)現(xiàn)制動(dòng)點(diǎn)剎振動(dòng)的交互策略如下：

ESC收到AEB雷達(dá)發(fā)出的制動(dòng)點(diǎn)剎請(qǐng)求信號(hào)，即HAPTIC_ALARM=1；此次AEB雷達(dá)發(fā)出的制動(dòng)點(diǎn)剎請(qǐng)求較前一次請(qǐng)求的時(shí)間間隔大于1 s；ESC自身響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)為等待狀態(tài)，即FA_ETAT_DECEL=1；AEB雷達(dá)發(fā)送的AEB狀態(tài)為激活狀態(tài)，即AEB_STATUS=6；駕駛員沒(méi)有踩制動(dòng)踏板；ESC無(wú)其他自身功能（如ABS、TCS、AYC等）工作；車速≥0 km/h；車輛橫向加速度≤3 m/s2；以上條件全部滿足時(shí)，ESC執(zhí)行制動(dòng)點(diǎn)剎振動(dòng)動(dòng)作。需要注意，在實(shí)際中往往由于預(yù)防碰撞的情況很緊急，時(shí)間不足以執(zhí)行本階段動(dòng)作，會(huì)直接到達(dá)第三階段。

ESC沒(méi)有收到AEB雷達(dá)發(fā)出的制動(dòng)點(diǎn)剎請(qǐng)求信號(hào)，即HAPTIC_ALARM=0；ESC自身響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)不為等待狀態(tài)，即FA_ETAT_DECEL≠1；AEB雷達(dá)發(fā)送的AEB狀態(tài)不為激活狀態(tài)，即AEB_STATUS≠6；駕駛員踩制動(dòng)踏板；ESC其他自身功能（如ABS、TCS、AYC等）正在工作；車速＜0 km/h；車輛橫向加速度＞3 m/s2；制動(dòng)點(diǎn)剎振動(dòng)動(dòng)作持續(xù)超過(guò)1 s；以上條件任意滿足其中一條時(shí)，ESC退出執(zhí)行制動(dòng)點(diǎn)剎振動(dòng)動(dòng)作。

4.4 ESC全力主動(dòng)制動(dòng)策略

在AEB系統(tǒng)工作的第三階段，就是實(shí)現(xiàn)全力緊急制動(dòng)，ESC根據(jù)AEB提供的減速度請(qǐng)求迅速建壓產(chǎn)生響應(yīng)的減速度，直至車輛減速到靜止后的保壓過(guò)程或駕駛員接管。AEB雷達(dá)與ESC實(shí)現(xiàn)全力主動(dòng)制動(dòng)的交互策略如下：

ESC收到AEB雷達(dá)發(fā)送給ESC的減速度請(qǐng)求，且其值在?10.6 m/s2～0 m/s2范圍內(nèi)，即DECELERATION_SETPO- INT=[?10.6,0) m/s2；ESC收到AEB雷達(dá)發(fā)送的請(qǐng)求制動(dòng)類型為AEB制動(dòng)請(qǐng)求，即MDD_DECELERATION_TYPE=2或3；ESC收到AEB雷達(dá)發(fā)送的AEB狀態(tài)為等待狀態(tài)或激活狀態(tài)，即AEB_STATUS=5或6；以上條件全部同時(shí)滿足時(shí)，ESC實(shí)現(xiàn)全力緊急制動(dòng)。

在上面全力緊急制動(dòng)條件中，若AEB雷達(dá)發(fā)送給ESC的減速度請(qǐng)求，且其值為?10.65 m/s2時(shí)，說(shuō)明情況特別危急，此時(shí)ESC會(huì)使用最大的制動(dòng)能力進(jìn)行緊急制動(dòng)。

5 實(shí)車測(cè)試

AEB系統(tǒng)的實(shí)車測(cè)試可分為封閉場(chǎng)景測(cè)試和公共道路測(cè)試，封閉場(chǎng)景測(cè)試一般是以C-NCAP的測(cè)試場(chǎng)景為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，而公共道路測(cè)試一般選取典型的高速、城市、鄉(xiāng)村道路，車輛行駛累加里程30～60萬(wàn)公里的AEB系統(tǒng)可靠耐久測(cè)試。本文以東風(fēng)風(fēng)神某暢銷車型封閉場(chǎng)景中的30 km/h碰撞靜態(tài)車輛為例，測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3，使用CANoe軟件分析實(shí)車測(cè)試數(shù)據(jù)，驗(yàn)證AEB系統(tǒng)的執(zhí)行器策略。

圖3 實(shí)車測(cè)試數(shù)據(jù)

圖3曲線從上到下信號(hào)依次為：車速、踩制動(dòng)踏板狀態(tài)、油門踏板位置、AEB系統(tǒng)減速度請(qǐng)求、AEB狀態(tài)、AEB請(qǐng)求制動(dòng)類型、預(yù)建壓請(qǐng)求、ESC響應(yīng)AEB狀態(tài)、車輛縱向加速度、車輛靜止?fàn)顟B(tài)、車輛橫向加速度、車輛橫擺角速度、車輛行駛方向、車速有效標(biāo)識(shí)、制動(dòng)狀態(tài)、制動(dòng)踏板有效標(biāo)識(shí)。在=538.8 s時(shí)刻，實(shí)車車速為28.04 km/h，駕駛員沒(méi)有踩制動(dòng)踏板和油門踏板，AEB系統(tǒng)識(shí)別到碰撞危險(xiǎn)，需要ESC執(zhí)行全力制動(dòng)動(dòng)作（在此之前AEB雷達(dá)已發(fā)送了預(yù)建壓請(qǐng)求）：AEB雷達(dá)發(fā)出?8 m/s2的減速度請(qǐng)求、AEB狀態(tài)“6：激活狀態(tài)”、AEB請(qǐng)求制動(dòng)類型“3：低速制動(dòng)請(qǐng)求”，ESC此刻響應(yīng)AEB狀態(tài)分為“1：等待狀態(tài)”。ESC迅速根據(jù)車輛當(dāng)前及自身狀態(tài)判斷響應(yīng)AEB制動(dòng)請(qǐng)求條件，條件滿足，及時(shí)執(zhí)行AEB系統(tǒng)減速度請(qǐng)求。ESC進(jìn)行主動(dòng)制動(dòng)在=538.86 s～540.38 s時(shí)間段，約1.52 s，完成主動(dòng)制動(dòng)車輛停止后，ESC還有3 s的保壓動(dòng)作。

將上例實(shí)車測(cè)試數(shù)據(jù)中的AEB系統(tǒng)減速度請(qǐng)求、車輛縱向加速度、ESC響應(yīng)AEB狀態(tài)信號(hào)單獨(dú)繪制同坐標(biāo)系曲線（如圖4所示），用以分析實(shí)車中執(zhí)行器ESC的響應(yīng)特性。

圖4 實(shí)車測(cè)試數(shù)據(jù)

=538.8 s時(shí)刻AEB雷達(dá)發(fā)出?8 m/s2的減速度請(qǐng)求，在=539.32 s時(shí)刻車輛縱向加速度達(dá)到?8 m/s2，可見(jiàn)響應(yīng)時(shí)間為520 ms。ESC執(zhí)行主動(dòng)制動(dòng)時(shí)，在=539.48 s時(shí)刻車輛最大縱向加速度達(dá)到?9.02 m/s2，則減速度超調(diào)為12.75%，超調(diào)時(shí)間160 ms。在隨后580 ms時(shí)間內(nèi)車輛剎停，由于緊急制動(dòng)剎停時(shí)車輛有一個(gè)前傾動(dòng)作，所以數(shù)據(jù)可見(jiàn)車輛縱向加速度達(dá)到正值1.46 m/s2。最后車輛剎停，避免碰撞發(fā)生。

6 結(jié)論

對(duì)于乘用車AEB系統(tǒng)的執(zhí)行器需求和策略的研究，不僅是對(duì)執(zhí)行層深入的理解，也為更安全、更可靠的AEB系統(tǒng)提供保障，并且伴隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)研究逐步深入，自動(dòng)駕駛應(yīng)用逐步擴(kuò)大，作為自動(dòng)駕駛執(zhí)行器之一的電子制動(dòng)系統(tǒng)必將越來(lái)越受到重視，必然是今后研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

[1] 陳強(qiáng).通過(guò)真實(shí)交通事故數(shù)據(jù)驗(yàn)證AEB行人系統(tǒng)的有效性[J].質(zhì)量與認(rèn)證,2018(4):78-80.

[2] 中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司.C-CNAP管理規(guī)則(2021版)附錄C主動(dòng)安全ADAS系統(tǒng)試驗(yàn)方法[R].天津:中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司,2020.

Research the Actuator Requirement and Strategy of Passenger Vehicle AEB System

ZHANG Yi1, XU Taoyi1, SUN Qi2

( 1.Wuhan City College, Mechanical and Electrical Engineering Department, Hubei Wuhan 430077;2.Dongfeng Motor Group Co., Ltd., Technology Centre, Hubei Wuhan 430056 )

In order to promote the development of Autonomous Emergency Braking (AEB) system safer and more efficient, as the actuator of AEB system, it should be more and more paid attention to. Starting from the overview of AEB system, this research expounds the working process and test scenarios of AEB system. Based on the architecture of AEB system in one of DFM AEOLUS passenger vehicles, the research focuses on the requirements and strategies of the actuator. The signals requirement and response requirement of the active braking function in the actuator electronic stability system (ESC) are analyzed, and the strategy of actuator response to active braking function is described in detail. Finally, taking the field test data of the vehicle as an example, the requirements and strategies of the actuator are verified.

Autonomous emergency braking; Electronic stability controller; Assistance autonomous driving

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.021.017

U463.5

A

1671-7988(2021)21-70-06

U463.5

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1671-7988(2021)21-70-06

張翼，碩士，高級(jí)工程師，就職于武漢城市學(xué)院機(jī)電工程學(xué)部，研究方向：汽車電子電控、電子設(shè)計(jì)與自動(dòng)化控制。

湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目：B2020334；武漢城市學(xué)院院級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目：2021CYYBKY004。