前言

在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)生重大變革的時代，電動化、網(wǎng)聯(lián)化以及智能化成為了研究發(fā)展的重要領(lǐng)域，高度智能化的新型汽車需要具備更智能、更安全、更可靠的底盤執(zhí)行機構(gòu)。線控制動技術(shù)是智能化底盤的核心技術(shù)之一，為了適應(yīng)智能化汽車的多場景應(yīng)用，線控制動系統(tǒng)不僅需要實現(xiàn)常規(guī)的制動助力功能來滿足人工制動，還需要具備主動制動、動力學(xué)狀態(tài)信息預(yù)測等智能化的技術(shù)。英創(chuàng)匯智經(jīng)過多年的技術(shù)打磨和積累，在線控制動產(chǎn)品系列中不斷進行創(chuàng)新和集成，研發(fā)出適應(yīng)未來智能汽車的智能線控制動系統(tǒng)解決方案（T-IBWS），目前該解決方案已經(jīng)與ESC-Pro產(chǎn)品完美契合，在ESC原有動力學(xué)控制功能（ABS、TCS、AYC等）的基礎(chǔ)上，集成ADAS支持功能，為AEB、ACC、APA等功能提供安全舒適的控制執(zhí)行接口，同時支持實時胎壓監(jiān)測以及基于視覺的路面附著系數(shù)預(yù)測，全方位保證智能汽車行駛安全。

一、電動智能化汽車快速發(fā)展

新能源汽車作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的重要載體，近些年在我國政府補貼政策的支持下發(fā)展迅速，同時為了實現(xiàn)能源消耗結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展新能源汽車也是必經(jīng)之路，近年來國內(nèi)外新能源汽車的銷量和滲透率逐年增加。

同時，人工智能的快速發(fā)展和汽車電動化的日益普及促使了研發(fā)人員對汽車智能化進行不斷探索，根據(jù)國際汽車工程師協(xié)會發(fā)布的自動駕駛等級分級標準，自動駕駛汽車按照智能化程度可分為五個級別，自動駕駛等級越高，對車輛控制精度以及可靠性要求就越高，而制動系統(tǒng)是車輛控制的核心部件，為了應(yīng)對高級別自動駕駛的需求，線控制動系統(tǒng)必須具有較高的控制精度、較快的響應(yīng)速度以及較舒適的主觀體驗。當(dāng)前，L2 級高級輔助駕駛系統(tǒng)逐漸成為了車輛的標配， AEB、ACC、APA等功能均需要底盤制動系統(tǒng)的主動制動控制，即在無駕駛員介入時可自動實現(xiàn)車輛減速。此外，隨著自動駕駛級別的提高，車輛監(jiān)測自身運行狀態(tài)的能力也需要隨之提升，車輛需要替代駕駛員對車輛自身狀態(tài)信息進行實時觀測甚至預(yù)測，才能提前規(guī)避風(fēng)險工況，保證上層規(guī)劃和底層控制都能夠讓車輛一直處于動力學(xué)穩(wěn)定性區(qū)間內(nèi)。

二、智能線控制動系統(tǒng)解決方案

經(jīng)過不斷的技術(shù)迭代，T-IBWS目前已經(jīng)推出三代產(chǎn)品。

T-IBWS 1.0是為了支持ADAS功能而開發(fā)的第一代智能線控制動系統(tǒng)解決方案，該方案當(dāng)前選用ESC-Pro作為線控制動執(zhí)行器，同時保留基礎(chǔ)的車輛動力學(xué)控制功能，是一種低成本，快量產(chǎn)的解決方案。

T-IBWS 2.0在1.0的基礎(chǔ)上加入智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（Tri-TPMS），車輛在高速緊急制動時可以根據(jù)胎壓信息進行四輪制動力主動調(diào)節(jié)或功能降級，避免出現(xiàn)因兩側(cè)車輪胎壓不一致而造成嚴重的制動跑偏現(xiàn)象。

T-IBWS 3.0在2.0的基礎(chǔ)上加入基于視覺信息的路面附著系數(shù)預(yù)測（V-RAC），主要集成在底盤域控制器中，未來智能汽車的電子電器架構(gòu)將分為不同控制域，不同控制區(qū)域之間的信息交互更強，傳感器信息維度更廣。底盤域會利用智能駕駛域的信息進行多維度動力學(xué)信息觀測，更精確地掌控車輛狀態(tài)，而智能駕駛域也會利用底盤域的車輛動力學(xué)信息進行規(guī)劃決策，提前預(yù)知車輛危險狀態(tài)。

T-IBWS

基于T-IBWS 3.0解決方案，下面對各模塊進行單獨介紹。

三、英創(chuàng)匯智ESC-Pro系統(tǒng)

ESC-Pro為ESC-Base的升級系列，是專門為ADAS底層控制開發(fā)的一款ESC適配產(chǎn)品，能夠滿足ACC、AEB、APA的加速度、速度以及距離的控制需求，相對于ESC-Base產(chǎn)品，其主要的特點為：

1. 支持ACC、AEB、APA等上層ADAS功能的制動控制、扭矩控制以及合理的扭矩制動切換。

2.更高的減速度控制精度，減速度穩(wěn)態(tài)控制精度小于0.2m/s2

3. 更快的壓力響應(yīng)時間，AEB中TT+TTL總和小于600ms。

4. 更小的主動增壓噪聲，有效提高行駛舒適性。

5. 具備ESC-Base全部的車輛動力學(xué)控制功能。

ESC-Pro外形圖

ESC-Pro功能列表

硬件方案：液壓原理與設(shè)計

平臺化設(shè)計：與Base版本相同液壓原理、核心元件共用、相同的外部邊界。

系列化設(shè)計：提供3ml5ml7ml蓄能器設(shè)計，滿足6噸以下車型需求；提供EPBi構(gòu)型。

更快的主動建壓速度：550ms for B+ class vehicle。

更精準的壓力調(diào)控精度：最小0.2MPa壓力調(diào)控精度。

優(yōu)化NVH性能：較Base版本提升4db以上。

更高壽命等級：滿足31萬次極限工況耐久。

軟件方案：ADAS支持功能適配

根據(jù)上層ADAS功能（AEB、ACC、APA等）的需求，ESC能夠提供執(zhí)行層的支持功能，根據(jù)上層控制指令以及車輛實際狀態(tài)，ESC對發(fā)動機扭矩和液壓控制單元的壓力進行協(xié)調(diào)控制，保證執(zhí)行層對壓力和扭矩控制的精確性、穩(wěn)定性和安全性。

ESC-Pro系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

以APA為例，上層APA功能根據(jù)感知系統(tǒng)的融合信息，尋找到目標車位后，通過路徑規(guī)劃模塊計算合理的車輛行駛路徑，根據(jù)當(dāng)前車輛位置以及目標路徑，設(shè)定橫向運動和縱向運動的控制目標，其中橫向控制由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)負責(zé)，縱向控制由制動系統(tǒng)負責(zé)。為了支持APA的車輛縱向控制，ESC-Pro集成了TCH、VLC_AP、CDD_AP以及PSC功能。

由于上層APA直接發(fā)送目標距離給到線控制動系統(tǒng)，TCH需要在最高限定車速的范圍內(nèi)進行速度和加速度規(guī)劃，使得規(guī)劃曲線既能滿足目標距離的精確控制，也能合理限制加速度范圍，有效提高泊車過程中的舒適性。這里采用五次多項式路徑規(guī)劃策略，根據(jù)起始點和目標點的位置、速度以及加速度等信息，將五次多項式進行解算，從而得到目標速度和加速度曲線。

VLC全稱為車輛縱向控制（Vehicle Longitudinal Control），而VLC_AP是在VLC的基礎(chǔ)上針對低速泊車工況的縱向控制策略，VLC_AP根據(jù)TCH提供的加減速請求以及車輛當(dāng)前狀態(tài)，判斷使用執(zhí)行器的種類，通過主動控制發(fā)動機扭矩或者向CDD請求制動來調(diào)整要求的加減速度，從而保持車速和距離。

VLC狀態(tài)機

CDD全稱為適于駕駛員輔助系統(tǒng)的減速度控制（Controlled Deceleration for Driver Assistant System）功能，與VLC_AP類似，CDD_AP也是針對泊車工況進行適配的制動控制策略。在正常減速度控制模式下，CDD根據(jù)VLC的制動請求，考慮目標減速度和實際減速度的偏差，計算ESC液壓系統(tǒng)的目標制動壓力；另外，在車輛剎停－靜止－起步階段，CDD能夠幫助車輛進行舒適剎停，防止急動度過大造成車內(nèi)人員恐慌，在靜止階段對車輛進行保壓，實時監(jiān)測車輛靜止狀態(tài)，一旦車輛發(fā)生溜車現(xiàn)象，及時進行主動增壓保證駐車安全，在起步過程中，根據(jù)輪端實時扭矩對制動壓力進行緩慢釋放，提高起步過程中的舒適性。

CDD狀態(tài)機

PSC為液壓系統(tǒng)控制模塊，CDD_AP將目標壓力發(fā)送給PSC后，PSC通過控制電機閥和電機來實現(xiàn)輪缸壓力達到目標值，由于ESC-Pro采用全新的電磁閥和柱塞泵設(shè)計，PSC內(nèi)部的液壓單元參數(shù)需要重新標定，將液壓系統(tǒng)內(nèi)部各個單元進行精確建模，對ESC內(nèi)部管路的流量和壓力進行實時監(jiān)測。同時基于目標制動壓力與估計壓力設(shè)置合理的壓力控制策略，控制電磁閥和電機的占空比，從而實現(xiàn)精準的壓力控制。

柱塞泵負載特性

增壓閥流量特性

限壓閥流量特性

當(dāng)前，基于ESC-Pro線控制動系統(tǒng)的APA整車性能參數(shù)可以達到以下要求：

（1）保證APA 距離請求為 0 時 ESP 控制距離精度（絕對值）≤20cm；車輛最小起步車距15cm；

（2）車速超調(diào)量為限制車速的 50%或 1km/h中二者的最小值；APA功能支持的最大坡度 ≤5.5°（10%）；

（3）滿足車輛加速度值 ≤1.5 m/s2 ；車輛加速度變化率 ＜15 m/s^3；

（4）滿足緊急制動時ESP加速度值〉-5m/s2 ；舒適性制動時ESP加速度值 >-1.5 m/s2；車輛減速度變化率 ＜15 m/s3；緊急制動時ESP制動響應(yīng)時間 ≤500 ms。

四、智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)

英創(chuàng)匯智Tri-TPMS是英創(chuàng)基于自主技術(shù)研發(fā)的新一代間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（iTPMS），相較于內(nèi)置胎壓傳感器方案，間接式胎壓監(jiān)測方案成本低、運算快、維護方便，僅依靠輪速信號完成胎壓監(jiān)測全功能的實現(xiàn)，但對算法的要求高，運算量大。英創(chuàng)匯智堅持自研間接式胎壓核心技術(shù)，已經(jīng)攻克上述難題，產(chǎn)品性能具備顯著優(yōu)勢。

Tri-TPMS核心優(yōu)勢：

1.更短的報警時間：對于1-3輪的欠壓工況可以在各種路段實現(xiàn)報警。

2.更廣的速度區(qū)間：本司產(chǎn)品在 35—240km/h 內(nèi)均可滿足1-3輪欠壓報警功能，四輪報警的速度范圍可根據(jù)客戶需求擴展。

3. 更快的報警速度：針對歐標要求，本司產(chǎn)品 1-3 輪欠壓報警時間一般在 8 分鐘以內(nèi)（歐標要求10 分鐘以內(nèi)），4 輪欠壓報警時間 15 分鐘以內(nèi)（歐標要求 60 分鐘以內(nèi)）。

在算法策略上，當(dāng)前主流的間接式胎壓監(jiān)測算法有半徑法和頻率法。

半徑法

半徑法特點：

1、欠壓輪胎半徑減小，轉(zhuǎn)速與其他胎有明顯差異；

2、四輪同時欠壓時無法監(jiān)測；

3、對工況剔除的準確度依賴較高；

頻率法

頻率法特點：

1、車輪欠壓時周向轉(zhuǎn)動信號的固有頻率降低；

2、可精準識別欠壓狀態(tài)；

3、算法復(fù)雜度高；

Tri-TPMS算法架構(gòu)

英創(chuàng)匯智采用半徑法和頻率法融合算法以及彈性計算架構(gòu)設(shè)計，完美規(guī)避了間接式胎壓算法的固有缺點。利用半徑法識別相對胎壓，利用頻率法識別絕對胎壓，綜合考慮二者結(jié)果，快速判斷四輪胎壓狀態(tài)。

工況篩選策略

上位機標定系統(tǒng)

五、基于攝像頭的路面附著系數(shù)預(yù)測

傳統(tǒng)的路面附著系數(shù)估計策略主要利用車輛動力學(xué)信息進行觀測，但只有當(dāng)車輛與路面接觸且車輛動態(tài)顯現(xiàn)后才能夠獲得真實的路面附著信息，難免存在滯后性。隨著汽車智能化的快速發(fā)展，越來越多的車輛搭載攝像頭和雷達等先進傳感器，基于視覺信息的路面附著系數(shù)預(yù)測方法借助車載前置攝像頭提供的圖片信息，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對車輛前方路面附著系數(shù)進行識別，為后續(xù)ADAS的控制策略提供預(yù)測信息，提前做出控制指令，避免出現(xiàn)因路面附著不足而造成的上層目標指令與實際執(zhí)行能力不匹配的現(xiàn)象。

隨著深度學(xué)習(xí)的快速發(fā)展以及智能化傳感器的加持，路面附著系數(shù)估計問題不僅僅局限于傳統(tǒng)的動力學(xué)模型策略中，可以進一步將其歸為圖像分類問題，基于底盤域控制器的高算力平臺，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將路面圖像歸類為不同附著系數(shù)等級，主要包括高附、中高附、中低附、低附四類路面情況（其中，路面附著系數(shù)0.7-1為高附，0.5-0.7為中高附，0.3-0.5為中低附，0-0.3為低附），在車輛前方提前預(yù)知路面狀態(tài)，提前做出控制干預(yù)，保證車輛的動態(tài)穩(wěn)定性。

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

結(jié)語

當(dāng)前，自動駕駛行業(yè)蓬勃發(fā)展，智能汽車“大腦”（智能駕駛層）發(fā)展迅速，車輛智能化水平顯著提高，而智能汽車“小腦”（底盤執(zhí)行層）能夠配合“大腦”進行精準、安全的車輛控制，同樣也是智能汽車的核心部件，基于完全自主可控的智能汽車“小腦”是國內(nèi)汽車行業(yè)的“卡脖子”難題。英創(chuàng)匯智堅持自主研發(fā)，在線控底盤領(lǐng)域深耕多年，以T-IBWS為代表，自主開發(fā)了多款線控底盤系列產(chǎn)品。T-IBWS以線控制動執(zhí)行器為核心，能夠完全支持ADAS功能的底層控制需求，擁有多維車輛動力學(xué)信息觀測策略，為駕駛員提供安全、舒適的乘車體驗。

目前T-IBWS產(chǎn)品已經(jīng)在奇瑞、北汽、吉利等多個車型中完成標定匹配，并且部分車型已經(jīng)完成量產(chǎn)，該產(chǎn)品在耐久性、一致性以及安全性等多方面已經(jīng)完成了詳盡的測試驗證。除ESC-Pro產(chǎn)品外，英創(chuàng)匯智線控制動全系列產(chǎn)品（T-booster2.0、T-IBC等）均能支持T-IBWS。

未來，基于英創(chuàng)匯智自研的底盤域控制器，將制動、轉(zhuǎn)向、懸架、驅(qū)動等底盤執(zhí)行器進行協(xié)同控制，進一步推出集成性更強、安全性更高的智能線控底盤一體化解決方案。

英創(chuàng)匯智堅持自主創(chuàng)新、開放交流，立志通過一流的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)我國汽車工業(yè)自主可控戰(zhàn)略目標，為民族汽車工業(yè)做大做強貢獻力量！

責(zé)任編輯：彭菁