基于EHB的無人駕駛線控制動改裝方案

摘 要：無人駕駛汽車需要解決三個問題，即環境感知及實時定位，計算分析以及路徑規劃，最后還有就是控制執行。其中控制執行也就是汽車通過感知周圍環境并結合路徑規劃后，實現車輛主控制功能，線控執行主要包括線控制動、轉向和油門，而線控制動時最難的部分。目前發展中的汽車線控制動系統主要有兩種類型，即電子液壓式線控制動系統和電子機械式線控制動系統電子液壓式線控制動系統是電子系統和液壓系統相結合的產物，電子系統提供柔性控制，液壓系統提供制動促動力，是從傳統制動系統到電子制動系統的過渡傳統tire1如博世開發的Ibooster，日產開發的EACT，大陸開發的MKC1等均已實現線控制動功能。但博世對國內廠家一般只開放ACC和ESP量產接口協議，剎車力度最大大約為0.5 g，標準的剎車力度在0.8g以上，0.5g是遠遠不夠用。因此要實現無人駕駛車輛的線控制動功能，需另辟蹊徑。EHB與ABS相結合是實現線控制動的方法之一。

關鍵詞：無人駕駛;線控制動;EHB

1 制動系統簡介

汽車制動系統是指對汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對其進行一定程度的強制制動的一系列專門裝置。制動系統作用是：使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進行強制減速甚至停車;使已停駛的汽車在各種道路條件下（包括在坡道上）穩定駐車;使下坡行駛的汽車速度保持穩定。

傳統制動系統主要制動踏板、剎車液、制動總泵、制動油管、制動分泵、制動器（碟剎和鼓剎）等組成。剎車過程中，腳踩剎車踏板會驅動制動總泵將剎車油向制動分泵，制動分泵再作用于剎車片/剎車碟或鼓剎，迫使車輪轉速降低，達到制動效果。[1]

2002年年初，在底特律舉行的北美國際車展上，美國通用汽車公司推出了一款名叫Autonomy（自主魔力）的雙座概念跑車，是世界上同時采用燃料電池技術和線控技術的第一輛汽車，駕駛員無需通過油門踏板和制動踏板進行駕駛操作，僅通過一個被稱為“X-Drive” 的引導操作系統就可以完成一系列復雜的駕駛過程。奔馳公司新推出的SL500，是世界上第一輛采用線控制動技術的量產車，SL500的線控制動技術是采用由博世公司提供的電子液壓式制動系統EHB，博世將其稱之為電子感應控制制動系統（Sensortronic Brake Control），簡稱SBC。該系統最早由博世公司提出，是世界上第一套完全線控的制動系統（圖1）。

2 線控制動系統設計方案

2.1 線控制動方案

本文所提及的線控制動改裝是依托我司基于某款新能源汽車基礎上開發的自動駕駛汽車，在車輛實施改裝前，相關的控制協議均已開放。其改裝方案為在原車制動系統基礎上，增加EHB泵和EHB控制器。EHB控制器用于接收BVCU制動指令，根據EHB泵上的壓力傳感器反饋，控制EHB泵進行動作，制動車輛。

EBH單元（邏輯上EHB和制動踏板-EVP是并聯，油路上EHB和制動踏板-EVP是串聯），保證制動踏板制動有效的同時提供線控制動功能。EHB單元包括EHB執行單元和EHB-ECU控制單元。油路方面，串聯EVP-EHB-ABS-制動輪缸，EVP和ABS在前機艙內部，同時考慮EHB和EHB-ECU的尺寸，采取靠近ABS安裝的方式;空間方面，由于改制車輛空間不足，為保證EHB單元的順利安裝，需將原車雨刮噴水壺去掉;電路方面，EHB-ECU向CAN總線開放控制協議實現線控功能。軟件方面主要是EHB-ECU對EHB的控制程序。

表1-1 EHB單元各端口名稱及連極端，在原車自動系統中通過串聯EHB單元實現踏板-EVP-EHB-ABS-輪缸的制動路線。本改裝方案需手工制作7根高壓油管，實現EHB與ABS的串聯，管路具體鏈接路線如下：

1）原車制動總泵油管MC1通過對通及手工油管與EHB單元的HZ1口連接;

2）原車制動總泵油管MC2通過對通及手工油管與EHB單元的HZ2口連接;

3）EHB單元VL口通過兩個三通實現安裝壓力傳感器并分別連接ABS單元的MC1和MC2口;

4）EHB單元R口通過液壓油管與原車儲液器連接;

5）儲液器輸油管三通及液壓軟管實現分別與制動總泵及EHB單元S口連接;

6）EHB單元HR口安裝壓力傳感器;

7）EHB單元HL口及VR口進行封閉處理;

8）將原車制動信號線以VCU信號線引出并連接至EHB控制器;

9）按設計方案連接EHB單元與控制器各線束后完成電路連接（圖2）（圖3）;

2.2 注意事項

在實施改裝過程中，手工制作高壓油管及連接管路時需注意以下：

1）在制作高壓油管時，油管擴口前必須將油管端面切平，保證與軸線垂直，并去除毛刺;

2）在手工制作高壓油管時采用人工空間校核，油管的走向需滿足EHB單元與ABS單元的正常裝配，避免二次調整油管喇叭口與安裝口的位置誤差;

3）手工油管與三通或對通裝配時，要保證油管喇叭口與對接錐面同軸線，避免歪斜;

4）油管與ABS單元或EHB單元裝配時，螺母的擰緊扭矩要適當，力矩范圍為21-24N·m;

5）在拆除原車高壓油管前需在車底鋪墊紙板等防止制動液污染地面，同時在管路接口下方防止塑料容器回收制動液;

6）EHB單元R口的回油管通過在原車儲液器蓋打孔方式回油，因此開孔的壺蓋需要密封好，防止異物進入儲液器，并經常檢查制動液儲量;

7）管路改制完成后續補充制動液，排出EHB單元中的空氣（圖4）;

3 線控制動功能測試

選擇一段平直的道路，車輛上電后，置于空擋，同時按下控制面板上的使能按鍵和縱向按鍵3S松開，啟動縱向控制功能，此時縱向按鍵指示燈點亮，然后同時按下控制面板上的使能按鍵和自動按鍵3S松開，啟動自動駕駛功能，此時自動按鍵指示燈點亮，最后通過AUTOCAN工具發送目標擋位、目標加速請求量、目標制動請求量及目標行駛狀態指令信號，制動測試結果如下所示：

1）D擋_制動壓力1Mpa

2）R擋_制動壓力1Mpa

3）D擋_制動壓力1.5Mpa

4）D擋_制動壓力2Mpa

5）D擋_制動壓力2.5Mpa

6）D擋_制動壓力3Mpa

7）D擋_制動壓力3.5Mpa

8）D擋_制動壓力4Mpa

9）D擋_制動壓力4.5Mpa

從以上圖中可以看到，車輛在收到制動指令后從開始建壓到達到預定壓力的時間基本保持在100ms以內，且保壓期間內制動壓力無明顯異常波動。車速從20km/h到停止的速度曲線圖基本為線性的減速表現，滿足舒適性要求。

4 結語

本文所采用的線控制動改裝方案為車輛后裝的自動駕駛改裝方案，其制動基本性能滿足設計需求。但在改裝實施過程中的人為因素導致在EHB單元與ABS單元裝配時會產生裝配誤差，以及手工制作的油管存在無固定及尺寸誤差等缺陷。但通過車輛實際制動功能測試，車輛的制動建壓時間，保壓性能以及車輛減速舒適性的均滿足設計要求，從而此方案可作為自動駕駛車輛改裝中線控制動系統的設計方案。

參考文獻：

[1]方泳龍，李礽，李幼德.汽車制動系設計專家系統[J].汽車工程，1995（3）：129-136.

作者簡介

曹明星：（1987.08—），男，漢族，碩士，畢業于英國謝菲爾德大學，現就職于北京新能源汽車技術創新中心有限公司，從事智能網聯汽車仿真場景測試技術相關研究工作。