新能源車型在ADAS系統(tǒng)中的動力執(zhí)行策略分析

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

　　1） 變速器單元TCU 在新能源車型中不再作為單獨的ECU控制換擋和扭矩響應邏輯，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，控制電機輸出制定的扭矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動車輛行駛。實現(xiàn)動力電池的直流電轉(zhuǎn)換為高壓交流電、并聯(lián)驅(qū)動電機本體輸出機械能。

　　3） 電池管理系統(tǒng)（BMS）主要就是為了智能化管理及維護各個電池單元，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，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，響應其相應的ADAS系統(tǒng)巡航控制邏輯。

　　5） VCU直接通過PTCAN與制動系統(tǒng)EPBi相連接，同時也通過NewPowerCan及網(wǎng)關(guān)連接上ADAS系統(tǒng)，將電制動扭矩限值發(fā)送給制動系統(tǒng)，同時接收制動系統(tǒng)及ADAS扭矩請求，隨后，將執(zhí)行扭矩結(jié)果發(fā)送給制動系統(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，同時儀表IP接收各控制器發(fā)出的提示、報警信息，顯示在儀表盤上對駕駛員進行提醒和報警；

　　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

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

　　1、 由ADAS系統(tǒng)進行VLC控制：

　　原理：

　　該控制邏輯下，VCU僅響應ADAS加速控制命令，EPBi負責ADAS減速控制命令；

　　ADAS系統(tǒng)通過對環(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)）的探測來判斷當前實際狀態(tài)后，判斷有加速需求時發(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力總成響應動能，進而制定合理的功率輸出和能量回收策略。

　　當需要有減速控制請求時，EPBi系統(tǒng)進行減速響應控制，其控制方式仍舊按照傳統(tǒng)ADAS減速控制策略進行，先由ADAS系統(tǒng)發(fā)送降扭請求給VCU執(zhí)行反拖控制，當ADAS通過檢測加速度、速度及相對距離判斷VCU反拖能力不足時，由ADAS系統(tǒng)發(fā)送減速命令給EPBi，然后由EPBi根據(jù)減速度值生成相應的制動力，響應ADAS系統(tǒng)請求。

　　如上圖詳細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。下面分別做詳細闡述工作過程：

　　1）ADAS系統(tǒng)“制動電夜分配模塊“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)探測的環(huán)境實際情況分別發(fā)送“驅(qū)動電扭矩”和“制動電扭矩”給VCU“扭矩目標解析模塊”，同時發(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“扭矩目標解析模塊”接收到ADAS發(fā)出的電扭矩請求后解析成電機實際執(zhí)行扭矩值，輸出給EPBi控制模塊中的信號校驗模塊，EPBi中的電液分配模塊根據(jù)安全校驗結(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)出的滑行目標扭矩輸出值、制動目標扭矩值，綜合將制動目標扭矩輸出給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)出的滑行目標扭矩，EPBi發(fā)出的制動目標扭矩，ADAS自身發(fā)出的制動目標扭矩值進行仲裁后，輸出給ADAS系統(tǒng)制動電液分配相應的扭矩仲裁結(jié)果。

　　ADAS系統(tǒng)負責對環(huán)境探知的數(shù)據(jù)進行驅(qū)動目標解析及反拖目標仲裁，生成相應的加速扭矩及反拖扭矩，當需要切入制動時，則對制動目標進行解析生成相應的制動減速度。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，同時，EPBi及ADAS控制器需要將各自的扭矩發(fā)出來，供其他兩個控制器做扭矩平滑過渡。

　　小結(jié)：

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

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

　　當然該控制方式也包含如下缺點：

　　ACC從驅(qū)動加速工況進入制動減速工況時，考慮到工況之間切換需要保證平順性，ACC與ESP控制器均要進行扭矩需求仲裁，功能有一定重復性。從圖中看出，此種控制方式下，各控制器之間信號交互接口較多，包含的信號校驗，時鐘同步數(shù)據(jù)量較大，算法相對復雜。

　　2、由制動系統(tǒng)EPBi系統(tǒng)進行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力總成響應動能，進而制定合理的功率輸出和能量回收策略。

　　此時，若ADAS無加速請求或加速請求扭矩小于怠速扭矩時，不再分配動力扭矩請求。

　　當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)行的減速降扭請求命令EPBi_Torque并首先發(fā)送給VCU執(zhí)行相應的降扭反拖減速，此時EPBi需要接收整車執(zhí)行狀態(tài)（包括速度V和減速度a）判斷在合適的時機停止發(fā)送降扭請求，控制自身建壓生成制動減速度。

　　如上圖詳細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。下面分別做詳細闡述工作過程：

　　1） 加速期間，ADAS系統(tǒng)中“驅(qū)動目標解析”模塊發(fā)送驅(qū)動加速度值給ESP扭矩需求仲裁模塊，該模塊通過安全校驗機制后，將扭矩值輸出給VCU中的扭矩目標解析模塊，解析該扭矩后生成實際電機可執(zhí)行扭矩。該扭矩同時輸入給制動系統(tǒng)EPBi中安全校驗模塊，EPBi電液分配模塊接收到該安全校驗信號后，調(diào)節(jié)實際液壓執(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“制動目標解析”模塊發(fā)送相應的減速度值給ESP扭矩需求仲裁模塊，該模塊同時接受VCU發(fā)出的滑行扭矩和制動目標解析值后，輸出相應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，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算和校驗后，輸出可執(zhí)行電回收扭矩并發(fā)送到VCU扭矩目標解析模塊。

　　小結(jié)：

　　本方法中，EPBi統(tǒng)一負責滑行、制動、ADAS控制階段的電液分配及安全控制，要求EPBi在控制過程中，無安全風險前提下，優(yōu)先分配電制動，并通過實時監(jiān)控整車執(zhí)行速度、減速度值控制液壓制動的介入時機。如上控制方法存在如下優(yōu)點：

　　控制器之間功能切割清晰，交互接口數(shù)量少；整車負扭矩來源于唯一控制器EPBi，其對于ADAS系統(tǒng)中加速、反拖、制動的工況之間可實現(xiàn)平滑過渡，實現(xiàn)算法難度基本集中于制動系統(tǒng)EPBi，當然，ADAS系統(tǒng)信號接口需要做相應的改變，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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　　駕駛員干預下的ADAS及VCU響應策略

　　以上過程執(zhí)行期間，VCU會隨時監(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會隨時監(jiān)測剎車踏板Veh_BrakePedal等信號輸入作為駕駛員駕駛意圖判斷，分別可制定如下響應策略。

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

　　2）當在ADAS系統(tǒng)加速控制期間，VCU檢測到駕駛員踩下油門踏板，則VCU作為EV車型動力控制核心部件，需要根據(jù)真實加速踏板位置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)控制運行狀態(tài)。

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

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

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　　總結(jié)

　　本文詳細介紹了純電動車型EV不同的縱向控制策略及相關(guān)的加減速控制邏輯，從細分圖中詳細描述了信號交互數(shù)據(jù)流圖，扭矩分配過程，電制動及液壓制動分配控制邏輯，對于充分理解純電動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)，將就混合動力車型PHEV的整體控制策略進行詳細描述，并與本文做對比分析，將新能源車型開發(fā)中的邏輯問題點一一進行描述。