新能源車型在ADAS系統(tǒng)中的動(dòng)力執(zhí)行策略分析

　　本文將就新能源車型在ADAS系統(tǒng)中的動(dòng)力執(zhí)行策略進(jìn)行詳細(xì)分析，其中包含重新制定動(dòng)力、制動(dòng)分配方案，動(dòng)力執(zhí)行策略變更，制動(dòng)執(zhí)行策略變更。在新能源車型響應(yīng)策略中又被分為兩種不同策略車型。其一是純電動(dòng)EV車型，其中央單元由VCU（Vehicle Control Unit）進(jìn)行控制，其二是混合動(dòng)力PHEV車型，其中央單元由PCU（Power Control Unit）進(jìn)行控制，本文將重點(diǎn)分析純電動(dòng)VCU控制邏輯，如下圖表示了EV車型相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)圖。

　　1） 變速器單元TCU 在新能源車型中不再作為單獨(dú)的ECU控制換擋和扭矩響應(yīng)邏輯，而是只作為接收駕駛員檔位類型（P、R、N、D）輸入端口；

　　2） MCU是系能源車型特有的核心功率電子單元，通過NewPowerCan線與VCU連接后，接受VCU的車輛行駛控制指令信號(hào)，控制電機(jī)輸出制定的扭矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的直流電轉(zhuǎn)換為高壓交流電、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電機(jī)本體輸出機(jī)械能。

　　3） 電池管理系統(tǒng)（BMS）主要就是為了智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。

　　4） 駕駛員在開啟ADAS系統(tǒng)設(shè)置巡航開關(guān)后，通過硬線連接上VCU，通過VCU解析該駕駛員輸入設(shè)置后，響應(yīng)其相應(yīng)的ADAS系統(tǒng)巡航控制邏輯。

　　5） VCU直接通過PTCAN與制動(dòng)系統(tǒng)EPBi相連接，同時(shí)也通過NewPowerCan及網(wǎng)關(guān)連接上ADAS系統(tǒng)，將電制動(dòng)扭矩限值發(fā)送給制動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)接收制動(dòng)系統(tǒng)及ADAS扭矩請(qǐng)求，隨后，將執(zhí)行扭矩結(jié)果發(fā)送給制動(dòng)系統(tǒng)EPBi及ADAS系統(tǒng)；

　　6） 車身控制器BCM通過BCAN連接入網(wǎng)關(guān)GW后，將車輛信息發(fā)送給ADAS系統(tǒng)及各其余CAN線，同時(shí)儀表IP接收各控制器發(fā)出的提示、報(bào)警信息，顯示在儀表盤上對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒和報(bào)警；

　　7） 駕駛輔助系統(tǒng)ADAS通過ADASCAN連接入網(wǎng)關(guān)通過其傳輸數(shù)據(jù)至NEW PowerCAN及PTCan后控制車輛加減速；

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　　ADAS與VCU控制策略設(shè)計(jì)

　　純電動(dòng)EV車型的駕駛輔助策略中，有兩種不同的動(dòng)力輸出分配邏輯，主要是針對(duì)車輛縱向控制（Vehicle Longitudinal Control，VLC）方式的不同策略，分別表示如下：

　　1、 由ADAS系統(tǒng)進(jìn)行VLC控制：

　　原理：

　　該控制邏輯下，VCU僅響應(yīng)ADAS加速控制命令，EPBi負(fù)責(zé)ADAS減速控制命令；

　　ADAS系統(tǒng)通過對(duì)環(huán)境信息及車輛自身信息（包括獲取駕駛員輸入設(shè)置、整車車速獲取、整車姿態(tài)）的探測(cè)來判斷當(dāng)前實(shí)際狀態(tài)后，判斷有加速需求時(shí)發(fā)送正向扭矩給VCU。VCU需要接收ADAS控制器發(fā)出的扭矩值A(chǔ)DAS_Torque（0~100%）及扭矩有效狀態(tài)ADAS_TorqueActive=Active后計(jì)算生成虛擬油門踏板開度VCU_VirtualThrottlePosition，踏板開度用于輸入至Powertrain控制邏輯中生成駕駛需求和動(dòng)力總成響應(yīng)動(dòng)能，進(jìn)而制定合理的功率輸出和能量回收策略。

　　當(dāng)需要有減速控制請(qǐng)求時(shí)，EPBi系統(tǒng)進(jìn)行減速響應(yīng)控制，其控制方式仍舊按照傳統(tǒng)ADAS減速控制策略進(jìn)行，先由ADAS系統(tǒng)發(fā)送降扭請(qǐng)求給VCU執(zhí)行反拖控制，當(dāng)ADAS通過檢測(cè)加速度、速度及相對(duì)距離判斷VCU反拖能力不足時(shí)，由ADAS系統(tǒng)發(fā)送減速命令給EPBi，然后由EPBi根據(jù)減速度值生成相應(yīng)的制動(dòng)力，響應(yīng)ADAS系統(tǒng)請(qǐng)求。

　　如上圖詳細(xì)表示了新能源車型三大模塊在ADAS系統(tǒng)控制VLC邏輯中的數(shù)據(jù)流圖。下面分別做詳細(xì)闡述工作過程：

　　1）ADAS系統(tǒng)“制動(dòng)電夜分配模塊“首先接收到VCU發(fā)出的“電系統(tǒng)扭矩限制值”及EPBi發(fā)出的“液壓扭矩限制值”，根據(jù)探測(cè)的環(huán)境實(shí)際情況分別發(fā)送“驅(qū)動(dòng)電扭矩”和“制動(dòng)電扭矩”給VCU“扭矩目標(biāo)解析模塊”，同時(shí)發(fā)送“液壓執(zhí)行扭矩”給EPBi中“扭矩液壓轉(zhuǎn)化模塊”。

　　2）VCU中的“扭矩目標(biāo)解析模塊”接收到ADAS發(fā)出的電扭矩請(qǐng)求后解析成電機(jī)實(shí)際執(zhí)行扭矩值，輸出給EPBi控制模塊中的信號(hào)校驗(yàn)?zāi)K，EPBi中的電液分配模塊根據(jù)安全校驗(yàn)結(jié)果控制其“扭矩液壓轉(zhuǎn)化模塊”參數(shù)值。

　　3）EPBi中的扭矩需求仲裁模塊“需要接收VCU發(fā)出的滑行目標(biāo)扭矩輸出值、制動(dòng)目標(biāo)扭矩值，綜合將制動(dòng)目標(biāo)扭矩輸出給ADAS系統(tǒng)“反拖扭矩仲裁模塊”。

　　4）ADAS系統(tǒng)中的“反拖扭矩仲裁”模塊接收VCU發(fā)出的滑行目標(biāo)扭矩，EPBi發(fā)出的制動(dòng)目標(biāo)扭矩，ADAS自身發(fā)出的制動(dòng)目標(biāo)扭矩值進(jìn)行仲裁后，輸出給ADAS系統(tǒng)制動(dòng)電液分配相應(yīng)的扭矩仲裁結(jié)果。

　　ADAS系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)環(huán)境探知的數(shù)據(jù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)目標(biāo)解析及反拖目標(biāo)仲裁，生成相應(yīng)的加速扭矩及反拖扭矩，當(dāng)需要切入制動(dòng)時(shí)，則對(duì)制動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行解析生成相應(yīng)的制動(dòng)減速度。此過程中，EPBi及ADAS均需要采用統(tǒng)一性原則，優(yōu)先分配電制動(dòng)，同時(shí)，EPBi及ADAS控制器需要將各自的扭矩發(fā)出來，供其他兩個(gè)控制器做扭矩平滑過渡。

　　小結(jié)：

　　本方法中EPBi負(fù)責(zé)駕駛工況下電液分配及安全控制，ADAS系統(tǒng)負(fù)責(zé)前端電液分配及安全控制，這種控制方式具備如下優(yōu)點(diǎn)：

　　相比制動(dòng)系統(tǒng)EPBi而言，ADAS可利用傳感器裝置（如前雷達(dá)、攝像頭等）進(jìn)行環(huán)境信息探測(cè)，其具備較大的預(yù)判能力，包括在全速自適應(yīng)巡航中，更便于完成正常行駛工況下的停車、起步過渡時(shí)的電液過渡。在充分保證安全的前提下，可以提供更大限度的能量回收。

　　當(dāng)然該控制方式也包含如下缺點(diǎn)：

　　ACC從驅(qū)動(dòng)加速工況進(jìn)入制動(dòng)減速工況時(shí)，考慮到工況之間切換需要保證平順性，ACC與ESP控制器均要進(jìn)行扭矩需求仲裁，功能有一定重復(fù)性。從圖中看出，此種控制方式下，各控制器之間信號(hào)交互接口較多，包含的信號(hào)校驗(yàn)，時(shí)鐘同步數(shù)據(jù)量較大，算法相對(duì)復(fù)雜。

　　2、由制動(dòng)系統(tǒng)EPBi系統(tǒng)進(jìn)行VLC控制：

　　原理：

　　該邏輯下，EPBi系統(tǒng)接收ADAS加速度指令后換算出VCU執(zhí)行的加速扭矩值發(fā)送給VCU，VCU接收到EPBi發(fā)出的正向加速扭矩請(qǐng)求EPBi_Torque及有效狀態(tài)位EPBi_TorqueActive后生成虛擬油門踏板開度VCU_VirtualThrottlePosition，踏板開度用于輸入至Powertrain控制邏輯中生成駕駛需求和動(dòng)力總成響應(yīng)動(dòng)能，進(jìn)而制定合理的功率輸出和能量回收策略。

　　此時(shí)，若ADAS無加速請(qǐng)求或加速請(qǐng)求扭矩小于怠速扭矩時(shí)，不再分配動(dòng)力扭矩請(qǐng)求。

　　當(dāng)EPBi系統(tǒng)接收到ADAS發(fā)送的減速命令后，換算出VCU需要執(zhí)行的減速降扭請(qǐng)求命令EPBi_Torque并首先發(fā)送給VCU執(zhí)行相應(yīng)的降扭反拖減速，此時(shí)EPBi需要接收整車執(zhí)行狀態(tài)（包括速度V和減速度a）判斷在合適的時(shí)機(jī)停止發(fā)送降扭請(qǐng)求，控制自身建壓生成制動(dòng)減速度。

　　如上圖詳細(xì)表示了新能源車型三大模塊在EPBi系統(tǒng)控制VLC邏輯中的數(shù)據(jù)流圖。下面分別做詳細(xì)闡述工作過程：

　　1） 加速期間，ADAS系統(tǒng)中“驅(qū)動(dòng)目標(biāo)解析”模塊發(fā)送驅(qū)動(dòng)加速度值給ESP扭矩需求仲裁模塊，該模塊通過安全校驗(yàn)機(jī)制后，將扭矩值輸出給VCU中的扭矩目標(biāo)解析模塊，解析該扭矩后生成實(shí)際電機(jī)可執(zhí)行扭矩。該扭矩同時(shí)輸入給制動(dòng)系統(tǒng)EPBi中安全校驗(yàn)?zāi)K，EPBi電液分配模塊接收到該安全校驗(yàn)信號(hào)后，調(diào)節(jié)實(shí)際液壓執(zhí)行扭矩值，通過“扭矩轉(zhuǎn)液壓壓力”模塊輸出相應(yīng)的液壓壓力值給電液分配模塊。

　　2） 減速期間，ADAS系統(tǒng)中“制動(dòng)目標(biāo)解析”模塊發(fā)送相應(yīng)的減速度值給ESP扭矩需求仲裁模塊，該模塊同時(shí)接受VCU發(fā)出的滑行扭矩和制動(dòng)目標(biāo)解析值后，輸出相應(yīng)的原始解析扭矩值給電液分配模塊，該模塊生成液壓執(zhí)行扭矩并輸出給扭矩轉(zhuǎn)液壓壓力模塊后，最終生成目標(biāo)液壓壓力。

　　3） 以上過程中，液壓壓力限制模塊將液壓執(zhí)行能力反饋給電液分配模塊，同時(shí)，VCU中的電系統(tǒng)能力限制模塊將電系統(tǒng)回收能力也發(fā)送給ESP電液分配模塊。該模塊通過電液扭矩計(jì)算和校驗(yàn)后，輸出可執(zhí)行電回收扭矩并發(fā)送到VCU扭矩目標(biāo)解析模塊。

　　小結(jié)：

　　本方法中，EPBi統(tǒng)一負(fù)責(zé)滑行、制動(dòng)、ADAS控制階段的電液分配及安全控制，要求EPBi在控制過程中，無安全風(fēng)險(xiǎn)前提下，優(yōu)先分配電制動(dòng)，并通過實(shí)時(shí)監(jiān)控整車執(zhí)行速度、減速度值控制液壓制動(dòng)的介入時(shí)機(jī)。如上控制方法存在如下優(yōu)點(diǎn)：

　　控制器之間功能切割清晰，交互接口數(shù)量少；整車負(fù)扭矩來源于唯一控制器EPBi，其對(duì)于ADAS系統(tǒng)中加速、反拖、制動(dòng)的工況之間可實(shí)現(xiàn)平滑過渡，實(shí)現(xiàn)算法難度基本集中于制動(dòng)系統(tǒng)EPBi，當(dāng)然，ADAS系統(tǒng)信號(hào)接口需要做相應(yīng)的改變，也即由原來的（扭矩Fx+加速度Ax）接口，轉(zhuǎn)換為純加速度Ax接口控制方式。

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　　駕駛員干預(yù)下的ADAS及VCU響應(yīng)策略

　　以上過程執(zhí)行期間，VCU會(huì)隨時(shí)監(jiān)控駕駛員設(shè)置按鍵VCU_DriverSet及油門踏板踩下狀態(tài)VCU_RealThrottlePosition，ADAS系統(tǒng)及EPBi會(huì)隨時(shí)監(jiān)測(cè)剎車踏板Veh_BrakePedal等信號(hào)輸入作為駕駛員駕駛意圖判斷，分別可制定如下響應(yīng)策略。

　　1） 當(dāng)ADAS檢測(cè)到剎車踏板Veh_BrakePedal為Pressed踩下時(shí)，退出當(dāng)前激活控制，其扭矩發(fā)送有效位ADAS_TorqueActive也將變?yōu)槲醇せ頝otActive。假如當(dāng)前ADAS系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)通信故障或存在一定的通信延遲，則此時(shí)由VCU檢測(cè)到制動(dòng)踏板踩下狀態(tài)，則控制不再響應(yīng)ADAS系統(tǒng)發(fā)出的扭矩請(qǐng)求。此控制策略可用于對(duì)加減速控制的雙冗余。

　　2）當(dāng)在ADAS系統(tǒng)加速控制期間，VCU檢測(cè)到駕駛員踩下油門踏板，則VCU作為EV車型動(dòng)力控制核心部件，需要根據(jù)真實(shí)加速踏板位置VCU_RealThrottlePosition及ADAS換算生成的虛擬油門開度ADAS_ThrottlePosition等信息參照如下的超越邏輯判斷是否有駕駛員超越ADAS系統(tǒng)控制運(yùn)行狀態(tài)。

　　ADAS系統(tǒng)無正向扭矩請(qǐng)求時(shí)（比如此時(shí)正在發(fā)送減速制動(dòng)請(qǐng)求時(shí)），真實(shí)駕駛員油門大于較小閾值MinTorq，判斷為駕駛員超越;

　　ADAS系統(tǒng)有正向扭矩請(qǐng)求時(shí)，真實(shí)駕駛員油門VCU_RealThrottlePosition大于ADAS發(fā)送扭矩ADAS_Torque+Offset，判斷為駕駛員超越，真實(shí)駕駛員油門VCU_RealThrottlePosition小于ADAS發(fā)送扭矩ADAS_Torque時(shí)，判斷為駕駛員未超越。

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　　總結(jié)

　　本文詳細(xì)介紹了純電動(dòng)車型EV不同的縱向控制策略及相關(guān)的加減速控制邏輯，從細(xì)分圖中詳細(xì)描述了信號(hào)交互數(shù)據(jù)流圖，扭矩分配過程，電制動(dòng)及液壓制動(dòng)分配控制邏輯，對(duì)于充分理解純電動(dòng)EV車型相關(guān)縱向控制邏輯有很大的借鑒意義。后續(xù)章節(jié)，將就混合動(dòng)力車型PHEV的整體控制策略進(jìn)行詳細(xì)描述，并與本文做對(duì)比分析，將新能源車型開發(fā)中的邏輯問題點(diǎn)一一進(jìn)行描述。