新能源车型在ADAS系统中的动力执行策略分析

　　本文将就新能源车型在ADAS系统中的动力执行策略进行详细分析，其中包含重新制定动力、制动分配方案，动力执行策略变更，制动执行策略变更。在新能源车型响应策略中又被分为两种不同策略车型。其一是纯电动EV车型，其中央单元由VCU（Vehicle Control Unit）进行控制，其二是混合动力PHEV车型，其中央单元由PCU（Power Control Unit）进行控制，本文将重点分析纯电动VCU控制逻辑，如下图表示了EV车型相应的网络拓扑架构图。

　　

　　1） 变速器单元TCU 在新能源车型中不再作为单独的ECU控制换挡和扭矩响应逻辑，而是只作为接收驾驶员档位类型（P、R、N、D）输入端口；

　　2） MCU是系能源车型特有的核心功率电子单元，通过NewPowerCan线与VCU连接后，接受VCU的车辆行驶控制指令信号，控制电机输出制定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。实现动力电池的直流电转换为高压交流电、并联驱动电机本体输出机械能。

　　3） 电池管理系统（BMS）主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

　　4） 驾驶员在开启ADAS系统设置巡航开关后，通过硬线连接上VCU，通过VCU解析该驾驶员输入设置后，响应其相应的ADAS系统巡航控制逻辑。

　　5） VCU直接通过PTCAN与制动系统EPBi相连接，同时也通过NewPowerCan及网关连接上ADAS系统，将电制动扭矩限值发送给制动系统，同时接收制动系统及ADAS扭矩请求，随后，将执行扭矩结果发送给制动系统EPBi及ADAS系统；

　　6） 车身控制器BCM通过BCAN连接入网关GW后，将车辆信息发送给ADAS系统及各其余CAN线，同时仪表IP接收各控制器发出的提示、报警信息，显示在仪表盘上对驾驶员进行提醒和报警；

　　7） 驾驶辅助系统ADAS通过ADASCAN连接入网关通过其传输数据至NEW PowerCAN及PTCan后控制车辆加减速；

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　　ADAS与VCU控制策略设计

　　纯电动EV车型的驾驶辅助策略中，有两种不同的动力输出分配逻辑，主要是针对车辆纵向控制（Vehicle Longitudinal Control，VLC）方式的不同策略，分别表示如下：

　　1、 由ADAS系统进行VLC控制：

　　原理：

　　该控制逻辑下，VCU仅响应ADAS加速控制命令，EPBi负责ADAS减速控制命令；

　　ADAS系统通过对环境信息及车辆自身信息（包括获取驾驶员输入设置、整车车速获取、整车姿态）的探测来判断当前实际状态后，判断有加速需求时发送正向扭矩给VCU。VCU需要接收ADAS控制器发出的扭矩值ADAS_Torque（0~100%）及扭矩有效状态ADAS_TorqueAcTIve=AcTIve后计算生成虚拟油门踏板开度VCU_VirtualThrottlePosiTIon，踏板开度用于输入至Powertrain控制逻辑中生成驾驶需求和动力总成响应动能，进而制定合理的功率输出和能量回收策略。

　　当需要有减速控制请求时，EPBi系统进行减速响应控制，其控制方式仍旧按照传统ADAS减速控制策略进行，先由ADAS系统发送降扭请求给VCU执行反拖控制，当ADAS通过检测加速度、速度及相对距离判断VCU反拖能力不足时，由ADAS系统发送减速命令给EPBi，然后由EPBi根据减速度值生成相应的制动力，响应ADAS系统请求。

　　

　　如上图详细表示了新能源车型三大模块在ADAS系统控制VLC逻辑中的数据流图。下面分别做详细阐述工作过程：

　　1）ADAS系统“制动电夜分配模块“首先接收到VCU发出的“电系统扭矩限制值”及EPBi发出的“液压扭矩限制值”，根据探测的环境实际情况分别发送“驱动电扭矩”和“制动电扭矩”给VCU“扭矩目标解析模块”，同时发送“液压执行扭矩”给EPBi中“扭矩液压转化模块”。

　　2）VCU中的“扭矩目标解析模块”接收到ADAS发出的电扭矩请求后解析成电机实际执行扭矩值，输出给EPBi控制模块中的信号校验模块，EPBi中的电液分配模块根据安全校验结果控制其“扭矩液压转化模块”参数值。

　　3）EPBi中的扭矩需求仲裁模块“需要接收VCU发出的滑行目标扭矩输出值、制动目标扭矩值，综合将制动目标扭矩输出给ADAS系统“反拖扭矩仲裁模块”。

　　4）ADAS系统中的“反拖扭矩仲裁”模块接收VCU发出的滑行目标扭矩，EPBi发出的制动目标扭矩，ADAS自身发出的制动目标扭矩值进行仲裁后，输出给ADAS系统制动电液分配相应的扭矩仲裁结果。

　　ADAS系统负责对环境探知的数据进行驱动目标解析及反拖目标仲裁，生成相应的加速扭矩及反拖扭矩，当需要切入制动时，则对制动目标进行解析生成相应的制动减速度。此过程中，EPBi及ADAS均需要采用统一性原则，优先分配电制动，同时，EPBi及ADAS控制器需要将各自的扭矩发出来，供其他两个控制器做扭矩平滑过渡。

　　小结：

　　本方法中EPBi负责驾驶工况下电液分配及安全控制，ADAS系统负责前端电液分配及安全控制，这种控制方式具备如下优点：

　　相比制动系统EPBi而言，ADAS可利用传感器装置（如前雷达、摄像头等）进行环境信息探测，其具备较大的预判能力，包括在全速自适应巡航中，更便于完成正常行驶工况下的停车、起步过渡时的电液过渡。在充分保证安全的前提下，可以提供更大限度的能量回收。

　　当然该控制方式也包含如下缺点：

　　ACC从驱动加速工况进入制动减速工况时，考虑到工况之间切换需要保证平顺性，ACC与ESP控制器均要进行扭矩需求仲裁，功能有一定重复性。从图中看出，此种控制方式下，各控制器之间信号交互接口较多，包含的信号校验，时钟同步数据量较大，算法相对复杂。

　　2、由制动系统EPBi系统进行VLC控制：

　　原理：

　　该逻辑下，EPBi系统接收ADAS加速度指令后换算出VCU执行的加速扭矩值发送给VCU，VCU接收到EPBi发出的正向加速扭矩请求EPBi_Torque及有效状态位EPBi_TorqueAcTIve后生成虚拟油门踏板开度VCU_VirtualThrottlePosition，踏板开度用于输入至Powertrain控制逻辑中生成驾驶需求和动力总成响应动能，进而制定合理的功率输出和能量回收策略。

　　此时，若ADAS无加速请求或加速请求扭矩小于怠速扭矩时，不再分配动力扭矩请求。

　　当EPBi系统接收到ADAS发送的减速命令后，换算出VCU需要执行的减速降扭请求命令EPBi_Torque并首先发送给VCU执行相应的降扭反拖减速，此时EPBi需要接收整车执行状态（包括速度V和减速度a）判断在合适的时机停止发送降扭请求，控制自身建压生成制动减速度。

　　

　　如上图详细表示了新能源车型三大模块在EPBi系统控制VLC逻辑中的数据流图。下面分别做详细阐述工作过程：

　　1） 加速期间，ADAS系统中“驱动目标解析”模块发送驱动加速度值给ESP扭矩需求仲裁模块，该模块通过安全校验机制后，将扭矩值输出给VCU中的扭矩目标解析模块，解析该扭矩后生成实际电机可执行扭矩。该扭矩同时输入给制动系统EPBi中安全校验模块，EPBi电液分配模块接收到该安全校验信号后，调节实际液压执行扭矩值，通过“扭矩转液压压力”模块输出相应的液压压力值给电液分配模块。

　　2） 减速期间，ADAS系统中“制动目标解析”模块发送相应的减速度值给ESP扭矩需求仲裁模块，该模块同时接受VCU发出的滑行扭矩和制动目标解析值后，输出相应的原始解析扭矩值给电液分配模块，该模块生成液压执行扭矩并输出给扭矩转液压压力模块后，最终生成目标液压压力。

　　3） 以上过程中，液压压力限制模块将液压执行能力反馈给电液分配模块，同时，VCU中的电系统能力限制模块将电系统回收能力也发送给ESP电液分配模块。该模块通过电液扭矩计算和校验后，输出可执行电回收扭矩并发送到VCU扭矩目标解析模块。

　　小结：

　　本方法中，EPBi统一负责滑行、制动、ADAS控制阶段的电液分配及安全控制，要求EPBi在控制过程中，无安全风险前提下，优先分配电制动，并通过实时监控整车执行速度、减速度值控制液压制动的介入时机。如上控制方法存在如下优点：

　　控制器之间功能切割清晰，交互接口数量少；整车负扭矩来源于唯一控制器EPBi，其对于ADAS系统中加速、反拖、制动的工况之间可实现平滑过渡，实现算法难度基本集中于制动系统EPBi，当然，ADAS系统信号接口需要做相应的改变，也即由原来的（扭矩Fx+加速度Ax）接口，转换为纯加速度Ax接口控制方式。

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　　驾驶员干预下的ADAS及VCU响应策略

　　以上过程执行期间，VCU会随时监控驾驶员设置按键VCU_DriverSet及油门踏板踩下状态VCU_RealThrottlePosition，ADAS系统及EPBi会随时监测刹车踏板Veh_BrakePedal等信号输入作为驾驶员驾驶意图判断，分别可制定如下响应策略。

　　1） 当ADAS检测到刹车踏板Veh_BrakePedal为Pressed踩下时，退出当前激活控制，其扭矩发送有效位ADAS_TorqueActive也将变为未激活NotActive。假如当前ADAS系统与制动系统通信故障或存在一定的通信延迟，则此时由VCU检测到制动踏板踩下状态，则控制不再响应ADAS系统发出的扭矩请求。此控制策略可用于对加减速控制的双冗余。

　　2）当在ADAS系统加速控制期间，VCU检测到驾驶员踩下油门踏板，则VCU作为EV车型动力控制核心部件，需要根据真实加速踏板位置VCU_RealThrottlePosition及ADAS换算生成的虚拟油门开度ADAS_ThrottlePosition等信息参照如下的超越逻辑判断是否有驾驶员超越ADAS系统控制运行状态。

　　ADAS系统无正向扭矩请求时（比如此时正在发送减速制动请求时），真实驾驶员油门大于较小阈值MinTorq，判断为驾驶员超越;

　　ADAS系统有正向扭矩请求时，真实驾驶员油门VCU_RealThrottlePosition大于ADAS发送扭矩ADAS_Torque+Offset，判断为驾驶员超越，真实驾驶员油门VCU_RealThrottlePosition小于ADAS发送扭矩ADAS_Torque时，判断为驾驶员未超越。

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　　总结

　　本文详细介绍了纯电动车型EV不同的纵向控制策略及相关的加减速控制逻辑，从细分图中详细描述了信号交互数据流图，扭矩分配过程，电制动及液压制动分配控制逻辑，对于充分理解纯电动EV车型相关纵向控制逻辑有很大的借鉴意义。后续章节，将就混合动力车型PHEV的整体控制策略进行详细描述，并与本文做对比分析，将新能源车型开发中的逻辑问题点一一进行描述。