智能车辆底盘控制系统研究

技朮绷繽

智能车辆底盘控制系统研究

张春龙陶涛许国林李汉清

(南京汽车集团有限公司汽车工程研究院)

摘要：为解决传统汽车底盘控制系统不适于智能车辆的问题,提出了支持人机共驾的智能车辆底盘控制系统框架，分析了框架各个层次的功能和相互关系。以

驻车制动系统为例，编写了驻车制动系统的控制软件，进行了实车验证，证明提出

的底盘控制系统框架是可行的。

关键词：智能车辆底盘控制系统人机共驾实车试验

1引言

智能车辆作为智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)中的重要组成部分,不论在民用领域还是军用领域，都具有极大的研究价值和应用意义。在民用领域，智能车辆可以提高交通效率，增强车辆的主动安全性能，降低交通事故发生率;在军用领域,智能车辆可以在极端情况下独立完成作业，最大化地保证人的安全。近来,不仅各大汽车厂商纷纷研发智能车辆，互联网与移动通信公司也积极涉足这一领域，但是智能车辆产品化并普及还需要很长一段时间，而且在一段时间内会处于人机共驾的阶段，即驾驶员驾驶-自动驾驶系统辅助或自动驾驶系统驾驶-驾驶员辅助叫

汽车底盘控制系统是对汽车三个方向的运动进行控制，分别是纵向控制、横向控制和垂向控制，各自主要对应行驶安全性、操纵稳定性和乘坐舒适性三大主要控制指标叫然而传统汽车底盘控制系统并不适用于智能车辆。本文提出了支持人机共驾的智能车辆底盘控制系统，分析了框架各个层次的功能和相互关系。以驻车制动系统为例,编写了驻车制动系统的控制软件，进行了实车验证,证明提出的底盘控制系统框架是可行的；

2智能车辆底盘控制系统框架如图1所示，智能车辆底盘控制系统包括模式切换按钮、油门系统、行车制动系统、转向系统、驻车制动系统、自动驾驶单元和CAN总线。模式切换按钮与油门系统、行车制动系统、转向系统、驻车制动系统、自动驾驶单元的信号输入端相连；油门系统、行车制动系统、转向系统、驻车制动系统、自动驾驶单元均挂载在整车CAN总线上。

油门系统包括油门电控单元、油门执行机构和油门踏板，油门执行机构和油门踏板均与油门电控单元的I/O口相连；行车制动系统包括行车制动电控单元、行车制动执行机构和制动踏板，行车制动执行机构和制动踏板均与行车制动电控单元的I/O口相连;转向系统包括转向电控单元、转向执行机构和方向盘，转向执行机构和方向盘均与转向电控单元的I/O口相连；驻车制动系统包括驻车制动电控单元、驻车制动执行机构和驻车

制动开关，驻车制动执行机构和驻车制动开关均与驻车制动电控单元的I/O口相连。车辆进行控制，且优先级高于自动驾驶单元发送的对应的报文指令。但是一旦驾驶员人工干预后

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3智能车辆底盘控制系统工作原理分析

模式切换按钮用于人工驾驶和自动驾驶两种模式的切换，按下为高电平,松开为低电平，油门电控单元、行车制动电控单元、转向电控单元、驻车制动电控单元和自动驾驶单元检测到模式切换按钮上升沿信号则进入自动驾驶模式，检测到下降沿信号则进入人工驾驶模式网。

车辆上电后默认进入人工驾驶模式，驾驶员操作油门踏板、制动踏板、方向盘和驻车制动开关,通过油门执行机构、行车制动执行机构、转向执行机构和驻车制动执行机构对车辆进行控制。

驾驶员按下模式切换按钮，进入自动驾驶模式,油门电控单元、行车制动电控单元、转向电控单元和驻车制动电控单元接收CAN总线上自动驾驶单元发送的对应的报文指令，驱动油门执行机构、行车制动执行机构、转向执行机构和驻车制动执行机构对车辆进行控制。此时，驾驶员仍能通过油门踏板、制动踏板、方向盘和驻车制动开关对需通过松开再按下模式切换按钮才能重新进入自动驾驶模式。

4实车试验

根据上文的控制策略，以驻车制动系统为例,编写驻车制动系统的控制软件，选取某型智能车辆作为试验车辆,车辆参数如表1所示。

表1智能车辆参数

名称数值单位

满载质量10000k g

车轮半径0.408m

主减速器减速比 5.571/

电机最大转矩1200N*m

根据GB12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》冋中对驻车制动系统的要求，在人工驾驶模式和自动驾驶模式下分别进行应急制动试验和坡道驻车与释放试验。

4.1应急制动试验

车辆行驶状态下，当行车制动系统失效时,驻

车制动系统作为应急制动系统工作。驻车制动系统接收CAN总线上车速、油门相关报文，当满足车速不为0,油门开度为0的条件，这时驻车制动系统一旦接收到驻车制动指令则进入应急制动控制。

车辆上电默认进入人工驾驶模式，模拟行车制动失效的情况。驾驶员将试验车辆提速到GB 12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法)5.2.2中的要求车速，松掉油门，上扣驻车制动开关，驻车制动系统进入应急制动控制。

按下模式切换按钮进入自动驾驶模式，模拟行车制动失效的情况。自动驾驶单元发送加速指令到CAN总线上，油门电控单元接收指令驱动油门执行机构将试验车辆提速到GB12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》522中的要求车速，自动驾驶单元停止发送加速指令改为发送驻车制动指令，驻车制动系统进入应急制动控制。驻车制动气室气压逐渐下降到0,试验车辆车速逐渐降低到0,实验数据如图2所/J.O 4.2坡道驻车与释放驻车试验

根据GB12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》中对驻车制动系统的要求，在30%坡道上进行驻坡试验，自动驾驶单元发送驻车制动指令,试验车辆完成驻坡,无溜坡现象,实验数据如图3所示。

4.3人工操作优先试验

自动驾驶模式下，驾驶员仍能通过驻车制动开关对车辆进行控制，且优先级高于自动驾驶单元发送的对应的报文指令。但是一旦驾驶员人工干预后需通过松开再按下模式切换按钮才能重新进入自动驾驶模式,实验数据如图4所示。

5结论

适用于智能车辆的底盘控制系统关键在于解决人工驾驶和自动驾驶两种模式的切换和兼容问题，提出了模式切换按钮的解决方案并以人工操作为优先的控制策略。以驻车制动系统为例，根据此控制策略编写了驻车制动系统的控制软件，在试验车上进行了实验验证，证明提岀的底盘控制系统框架是可行的。

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图2应急制动试验