【中國商用車論壇】蘇顯念：基于一體化底盤的線控制動備援設計

2024年3月26日-28日，2024中國商用車論壇在湖北省十堰市舉辦。本屆論壇由中國汽車工業協會主辦，以“新步伐•新成效•新提高，助力商用車産業高品質發展”為主題，基于行業高品質發展要求、國家“雙碳”目标實作、汽車産業轉型和創新需要，以創新促改革、促轉型、促發展，助力商用車産業高品質發展。其中，在3月28日上午舉辦的“主題論壇二：智能網聯技術賦能，加速商用車行業發展”上，東風汽車集團有限公司一級專家蘇顯念發表精彩演講。以下内容為現場發言實錄：

大家好，今天我演講主題是：基于一體化底盤的線控制動備援設計。

分三個方面，第一背景介紹。

這個是我們東風股份在前兩年我們開發的滑闆底盤，這個滑闆底盤上裝可以是客車，也可以是貨車。左邊這個實物圖是我們在國内多個場合的展示。進階别自動駕駛，線控制動底盤的備援設計這個是前提，我們正常情況下在感覺，規劃，決策執行它是沒有問題的，但是如果說我們在某種失效的情況下，這個時候我們有備援的傳感器和線控制動備援，轉向線控備援來将我們整車的安全風險控制在最低。

這個是我們的通信，通常情況下我們的人機互動，導向，決策，這個是上層來确定，我們解決控制部分，執行器之間的資訊傳遞，我要接受自動駕駛域控制器，或者有駕駛員操作情況下發的指令可以響應，同意可以向動力系統發送扭矩請求。這個是我們的橫向執行，四個名額，就是轉向角跳躍，低速回正，轉向角脈沖，最重要是穩态回轉特性，判斷車輛是轉向不足，中性轉向還是過渡轉向。這個是縱向執行，縱向執行主要在加速度控制和減速度控制，也就是我們平時說得控制油門量，控制刹車量。我們往往通過建立縱向模型，進行大量的測試标定，這實際上可以把減速度控制等同于加速度控制。那麼加減速度控制精度實際上展現在車速控制的穩定性和準确性，一般我們加減速度精度控制在0.01g，這個是我們線控底盤的備援結構，是在滑闆情況下，我們這個車底盤和車身是分離的，我們的踏闆和底盤實體上已經分離了，這個時候我們備援怎麼解決呢？按照法規講，這個車既要有電子備援，又要有機械備援，這個時候通過制動踏闆模拟器上增加兩個傳感器，一位是角位移傳感器，一個是力傳感器來解決它的機械備援。

這個是我們線控制動的一個總體的備援方案，對控制器和執行器來講，一定要進行備援設計，我們也是以分層結構為架構，保證信号采集，信号處理，執行過程中抵抗潛在風險的能力。我們系統，我們算法，如果面對異常情況，面對噪聲的時候，這個抗幹擾能力，是我們線控制動系統生存關鍵，是以我們做的時候必須備援要做得比較穩妥。

對駕駛員和控制模式的選擇，我們通過接收模拟信号，通過接收開關信号，脈沖信号，來判斷我這個車應該采用什麼樣的制動控制政策，是線控，主動安全還是能量回收，通常情況下通過監測我們的電源子產品、通信子產品，最後監測到這個車制動應該是哪一級的故障，我們做判斷。這個是我們的ASIL的對應關系，汽車完整性等級，我們有A、B、C、D，共四級，D級是最嚴重的。平常刹車抱死，系統無法建壓，這些都是最嚴重的，是不可能接受，我們定義為D。通常我們冗長時間是1秒時間。

這個是我們線控制動元器件的一個備援，我們元器件備援要強調強弱電分離，這個是相對的，是12伏和5伏，電源晶片分别控制左邊的邏輯電路和右邊的電機驅動電路。電機驅動電路燒毀不會影響左邊的邏輯電路，這樣一旦發生故障，我就可以發送邏輯資訊，展開下一步的故障解析。這個是一個強電電壓，電流監控，電壓有電源晶片監控，電流怎麼辦？通過PID閉環控制方法其中一個積分∫的方法來調節和穩定系統的輸出，判斷我這個控制器的溫度到底有沒有升到我要的極限，如果沒有，OK，我電機自動運作，如果有問題，這個對不起，要對電流進行限制。電流限制同時要進行故障報警。

這個是壓力傳感器備援，傳感器如果失效或者信号受限，這個時候确實不能反應我們真實的實體量數值，這個時候保證備援安全，我們有主要和輔助晶片，通過進行對比确定故障狀态，如果說我采集我的模拟信号它沒有采集到，這個時候我就給它計時5毫秒，然後這個時候故障還沒有消失，我就用輔助晶片代替，同時我給它生成一個故障碼，并發送報警資訊，如果正常就按照正常程式走就可以了。

這個是位移傳感器備援，同樣失效無法回報真實的實體量數值，位移傳感器是雙信号回報，同一個傳感器有兩個回路，互為備援信号的，是以這個時候本身也能保證備援安全。同樣的，我們在主要晶片如果采集不到脈寬調制信号，計時10毫秒，故障沒消失，要解析為兩個回路采集值相等，就生成故障碼，發送報警資訊。這個是我們決策子產品，決策子產品就是我們主要器和輔助控制器，通常情況下是主要器在工作，輔助控制器是不參與工作。當主要器失效，我輔助控制器接管，這個時候輔助控制器的軟體與主要制器是一緻的。這是一個執行層的備援，主要是液壓雙回路，比如說我們這個回路1，前回路，後回路，任何一個回路失效，另外一個回路可以接管，并且我們每個回路裡面有壓力傳感器可以檢測液壓回路狀态。這個是電機雙繞組的設計，主要是對液壓泵的泵液量的一個調控，對電機轉速的控制。電機我們采用的是速度環+電流環的串聯式的閉環控制，它是通過信号輸出，這樣我們上面這一路有位置檢測計算，下面有一路位置檢測計算，有一路發生故障另外一路可以作為備份去接管。

這個是我們一個機械備份，防止踩踏之後回路失效，原理圖跟前面略有相似，主要是制動踏闆踩下的液壓泵入常閉閥後後，要提供一個比較舒适的踏闆感。如果系統發生故障，常閉閥将低壓蓄能器與主缸隔離，這個時候發送信号，腳踩下泵出的液量，直接流入輪缸就可以了，這個可以做一個機械備份。通過前面來講，實際上做了幾個等級的一個安全備援設計，我們就是保證自動駕駛車，線控底盤制動的安全，分四級，每一級都能解決難點。

第一級，法規強制要求必須滿足，徹底斷電了，通過機械裝置能夠滿足0.25g的減速度。第二級，電子助力系統失去輔助制動能力，ESC主動制動，可以實作0.4g的減速度。

第三級，電子助力系統制動能力有一些衰退，但是能夠獲得減速度，這個時候也可以有一定的剩餘制動效能。

第四級，不影響制動功能的失效發生報警，做維修處理。

謝謝大家。

（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱）

來源：中國商用車論壇