無人駕駛汽車電子穩定控制系統的應用

劉勝男

摘要 無人駕駛汽車是現代技術與汽車結合的產物，可以利用車載傳感和控制系統實現自動駕駛，具有良好的應用前景。本文將對無人汽車電子穩定控制系統的工作原理進行簡答分析，在此基礎上，探討無人汽車電子穩定控制系統的設計和應用，包括具體設計方案和實車應用測試。

【關鍵詞】無人駕駛汽車 電子穩定控制系統設計應用

隨著無人駕駛汽車研究領域的快速進步，目前無人汽車的自適應巡航、主動避撞和自動泊車等功能已經陸續實現。通過采用雷達、攝像頭、紅外線傳感器等，可以讓無人駕駛汽車具備周圍環境信息的探測功能，并將探測到的信息傳遞給控制系統，利用電子穩定控制系統代替人的操作。其中的關鍵技術包括環境感知、智能決策和車輛控制技術等。

1 無人汽車電子穩定控制系統工作原理

無人駕駛汽車電子穩定控制系統（ESC）是新型汽車主動安全系統，對牽引力控制系統（TCS）和防抱死制動系統（ABS）的功能進行了進一步擴展，并加入轉向時橫擺率傳感器、方向盤轉角傳感器和側向加速度傳感器等，利用控制單元（ECU）對汽車驅動和制動系統進行自動化控制，可以確保車輛行駛的穩定性。該系統主要由三大部分組成，即傳感器、控制單元和執行器。其核心部分是電子控制單元，不僅能夠對汽車的運行狀態進行監控，還能干預控制發動機和制動系統。

在典型汽車穩定控制系統中，傳感器包括主缸壓力傳感器、輪速傳感器和上述幾個傳感器。執行部分主要包括制動系統中的制動器、管路、真空助力器和液壓調節器等。采用ESC系統主要能夠保證汽車橫向與縱向的穩定性，讓汽車按正確的駕駛意識形式。在Is內可以連續制動100次以上，類似于機械化點剎，全力制動時，輪胎仍可以滾動，其滾動摩擦力要比抱死后滑動摩擦力更大。此外，通過ESC和ECU的配合，可以提高汽車控制的智能化程度，采用最合適的動力傳輸，避免出現打滑現象。

2 無人汽車電子穩定控制系統的設計應用

2.1 系統設計

在無人駕駛汽車電子控制技術的快速發展下，電子穩定控制系統已經具備制動防抱死、制動力分配（EBD）、電子車身穩定（ESP）、牽引力控制（TCS）和剎車輔助（BA）、緊急制動（AEB）和自適應巡航（ACC）等功能。在先進電子穩定控制技術的應用下，通過軟件開發，實現功能拓展。先進電子穩定控制系統不僅具備上述系統的傳統功能，還增加了自動駐車（AVH）、碰撞緩解系統（CMS）等軟件功能模塊，可以進一步提高汽車自動駕駛的自動化程度。在加入ACC、AVH和CMS等功能模塊后，進行功能拓展開發，設計新的系統結構圖。

其中，ACC模塊通過對車速進行控制，使其與前方行使車輛保持安全距離。在ESC軟件中，ACC模塊可以接受總線制動壓力和減速請求，并采用舒適平緩的方式，實現減速請求。CMS模塊的主要功能是防碰撞以及減小碰撞速度，判斷出即將發生碰撞后，以最大制動對車輛進行減速，能夠在危險情況下，實現獨立剎車，減速度最大可大1g。在ESC軟件系統中，CMS模塊可接受總線的預減壓或減速請求，并盡最快速度建立輪壓。系統中的AVH模塊能夠對車輛自動施加制動力，從而實現自動駐車。在車輛再次啟動后，自動釋放制動力。在ESC軟件中，如果車輛在ACC或CMS模塊的控制下減速，并達到降至狀態，AVH模塊會從其他兩個模塊中接過對汽車的控制權，使汽車保持制動壓力，實現駐車。整個ESC軟件系統基于這三個模塊進行開發，通過三個模塊的協同作用，實現車輛靜止狀態管理和與EPB系統的協調控制。

在無人汽車電子穩定控制系統的運行過程中，首先由無人汽車的車輛控制單元（vcu）向ESC發出減速請求，由ESC軟件對減速請求的指令數據進行判斷，如果判斷數據無效，則將無效信息反饋給VCU，上報數據指令錯誤。如果判斷數據有效，則由ESC進行仲裁，判斷該指令是常規制動指令還是緊急制動指令。小于0.4g的減速請求為常規制動，大于0.4g的減速請求為緊急制動。在常規制動請求下，采用ACC模塊實現對工況制動扭矩的控制。如果是緊急制動請求，則由CMS模塊實現AEB工況制動扭矩控制，并對車輛是否達到減速要求進行實時判斷，與vcu系統形成閉環控制。如果執行減速請求后需要控制車輛停車，則由AVH模塊對車輛進行靜止狀態管理，與EPB系統進行協調控制。通過上述控制流程，可以實現無人汽車的自動制動控制。

2.2 系統應用測試

下面對基于該電子穩定控制系統的無人駕駛汽車進行實車驗證，主要包括ACC功能模塊、AEB功能模塊和EPB功能模塊的測試工作。在常規制動測試中，采用無人駕駛模式，車速達到20km/h后，由VCU模塊發出制定減速請求，要求的減速值為-3m/s2，通過對車速和減速度進行測試，測試結果顯示在0.9s后，車輛實際減速度達到了-3m/s2，經過1.8s后停止運行，可以實現常規制動功能。在對緊急制動功能進行測試時，無人駕駛模式的車速達到35km/h后，由VCU發出制動減速的請求，要求減速值為-8m/s2，通過對實際車速和減速度進行測試發現，0.9s后達到了要求的-8/s2減速度值。且經過1.9s后，汽車停車運行，緊急制動功能可以正常發揮。最后對自動駐車功能進行測試，無人駕駛模式下車速達到20km/h后由VCU發出減速的請求，減速要求值為-3m/s2，并在車輛停止后發出制動請求，測試結果顯示，經過1.8s后汽車停止，并保持靜態駐車狀態，自動駐車功能能夠正常發揮。因此，無人駕駛汽車電子穩定控制系統能夠實現以上設計功能，對車輛進行穩定控制。

3 結束語

綜上所述，無人駕駛汽車電子穩定控制系統是目前較為先進的汽車自動控制系統，通過對其工作原理進行分析，可以為具體功能模塊的設計和實現提供參考。在此基礎上，在實現設計意圖后對無人駕駛汽車電子穩定控制系統進行測試，測試結果表明，系統可以滿足汽車常規制動、緊急制動和自動駐車控制需求。

參考文獻

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