安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽 合肥 230601
摘要:针对汽车追尾事故频繁发生的原因,提出利用ESC控制器监控整车制动状态,在汽车紧急制动时发出相关信号来实现打开危险警告灯或者闪烁制动尾灯等方式,提醒后方驾驶员注意危险,后车就有可能提前做出制动或规避措施,从而避免或者减轻事故。
关键词:制动;紧急制动提示;控制策略
0 引言
随着科技水平的进步和汽车行业的快速发展,汽车已迈入千家万户,成为人们生活中不可缺少的交通工具。汽车在给人们出行带来巨大便捷的同时,也给人类社会带来了更多的隐患——交通事故。相关资料表明,因车辆追尾引发的交通事故约占全部交通事故的28%以上[1]。如果驾驶员有0.5秒额外的反应时间,约60%的追尾事故可以避免,而1秒的额外反应时间将使追尾事故发生概率下降90%[2]。同时近些年随着电子制动功能的普及,多数小型乘用车的制动性能得到了进一步提升,不过这也带来了一个问题,本车制动性能的提升增加了连环追尾事故发生的机率。前车紧急制动留给后车的反应时间非常短,反应不及的后车很可能一不小心撞上来,导致连环追尾事故的发生。ESS(Emergency Stop Signal)——紧急制动提示功能应运而生,当车辆高速行驶中紧急制动时能够打开危险警告灯或者闪烁制动尾灯等方式,提醒后方驾驶员注意危险,后车就有可能提前做出制动或规避措施,从而避免或者减轻事故。本文针对某车型开发需配备ESS紧急制动提示功能,从其系统架构、控制策略及人机交互等方面进行阐述。
1 ESS功能系统架构
ESS紧急制动提示是ESC(Electronic Stability Controller,车身电子稳定控制系统)系统的一个扩展功能,其通过监控四轮轮速信号、压力信号、纵向加速度信号以及ABS工作状态信号等判断车辆是否处于紧急制动工况,如果达到紧急制动工况的设定条件,ESS触发,向CAN(Controller Area Network, 控制器局域网,是一种用于实时应用的串行通讯协议总线)总线发送紧急制动标识信号,车辆仪表或者BCM(Body Control Module,车身控制器)控制器接收到该状态后,打开危险警告灯或者闪烁制动尾灯。
1.1 工作原理
ESS工作原理示示意图见图1。
图1 ESS工作原理示意图
ESS工作步骤如下:
1)汽车在中高速行驶过程中遇到紧急情况时,驾车员用力猛踩制动踏板(保持用力踩);
2)ESS系统通过监控轮速信号、压力信号以及ABS工作状态信号等判断车辆处于紧急制动工况功能触发,向CAN总线发送紧急制动标识信号;
3)仪表或BCM控制器接收到紧急制动信号后,打开危险警告灯或者闪烁制动尾灯,提醒后方车辆。
1.2 系统架构
根据某车型结构、CAN网络数据及硬线数据实际情况,设计ESS功能系统架构,见图2。
图2 ESS系统框架
1.3 输入及输出信号
ESS主要的输入信号有:纵向加速度、制动灯开关、四个轮速、ABS工作状态、主缸压力、EPB开关信号等。
ESS主要的输出信号有:功能是否可用、是否激活。
ESS功能输入及输出信号见表1。
表1 ESS输入及输出信号
序号 | 功能 | 信号名称 | 信号解释 | 输入输出Input/Output | 备注 |
1 | ESS | EngSpd | Engine speed发动机转速 | I | / |
2 | BrkPdlPsnNC | Brake padel position (normal close)刹车踏板常闭开关状态 | I | / | |
3 | BrkPdlPsnNO | Brake padel position (normal open)刹车踏板常开开关状态 | I | / | |
4 | GasPdlPsn | Gas pedal position油门开度 | I | / | |
5 | EngTqAtGblpShft | Engine torque at gearbox input shaft变速箱输入端扭矩 | I | / | |
6 | VehSpd | Vehicle speed 车速 | I | / | |
7 | BrkPrs | Brake pressure signal 刹车压力 | I | / | |
8 | EPBSts | EPB status EPB状态 | I | 如果配备 | |
9 | LongAcc | Long acceleration 纵向加速度 | I | / | |
10 | YawRate | YawRate横摆角速度 | I | / | |
11 | LatAcc | Lateral acceleration 横向加速度 | I | / | |
12 | ESS Available | ESS功能可用状态 | O | / | |
13 | AutoHazardBlinking | ESS active功能执行 | O | / | |
备注:I表示输入,O表示输出。 |
2 ESS功能控制策略
基于ESS功能系统架构, 制定ESS功能控制策略。
2.1 功能自检
车辆上电后,ESC控制器会在3秒内完成ESS功能自检:
1)ESC系统存在影响ESS功能的故障,ESS功能是否可用信号设置为不可用,即ESS Available设置为not valid,此时仪表点亮相关故障灯可文字提醒;
2)ESC无故障,ESS功能是否可用信号设置为可用,即ESS Available设置为valid。
2.2 触发条件
如果ESS功能可用,在满足下述条件之一时,ESS功能应处于触发状态:
1) 车辆减速度>6m/s2,且此时车速>50km/h;
2) ABS功能持续触发500ms后,仍车速>50km/h。
ESS功能触发时,ESC会将ESS Active信号置位,BCM控制器需按相关要求打开危险警告灯或者闪烁制动尾灯(闪烁频率设为4Hz),且一旦功能触发,至少持续1s,以达到提醒后车驾驶员的目的;同时可选择点亮组合仪表内的辅助指示灯或者制动尾灯指示灯。
2.3 退出条件
在满足2.2 ESS功能触发条件下,满足下述条件之一时,ESS功能应退出:
1)车辆减速度<2.5m/s2且ABS功能退出;
2)ESS Available为not valid。
ESS功能退出后,紧急制动信号不再发出,组合仪表内辅助指示灯或制动尾灯可以延迟熄灭。
2.4 实车测试
在该车ESC匹配标定结束后,ESC控制器软件开放相关扩展功能,按上述策略进行ESS功能扩展,最终实车测试,在相应条件下紧急制动提示信号能够正常触发和退出,见图3。
3 ESS功能人机交互
ESS功能人机交互主要是指ESS功能作用时仪表指示灯和液晶屏文字提示及图形符号等相关的提示,是车辆驾驶人与系统交互的桥梁。驾驶人根据人机交互,可以清楚ESS功能的实时状态。当ESS功能触发、退出时,除了点亮危险警告灯或闪烁制动尾灯外,还可通过组合仪表进行图形(如制动尾灯和双闪灯)或文字等提示方式进行界面显示,具体界面显示按表2方式设置。
图3 ESS功能实车测试信号曲线
表2 ESS人机交互界面显示方式
序号 | 功能描述 | 显示方式 | 仪表图形 | 仪表文字 | ||
仪表灯 | 点亮颜色 | 显示要求 | 提示文字 | |||
1 | ESS功能触发 | 组合仪表指示灯 | 双闪灯 | 绿色 | 闪烁 | / |
组合仪表指示灯+文字提示 | 双闪灯 | 绿色 | 闪烁 | 处于紧急 制动中 | ||
制动尾灯 | 制动尾灯 | 红色 | 常亮 | / | ||
2 | ESS功能退出 | / | / | / | 熄灭 | / |
4 结束语
ESC控制系统通过监控轮速、制动压力、纵向加速度等信号,结合ABS工作状态等,用以判断车辆是否处于紧急制动工况,从而控制ESS功能的激活和退出控制。经最终在该车型上实车验证,实现了紧急制动提示功能,满足设定的目标要求。ESS功能的应用落实进一步提升了驾驶车辆的安全性,同时节省了开发成本和缩短项目周期,并且该方案及控制策略对后续再开发车型具有借鉴和指导意义。
参考文献:
[1]马洪新,王卫东.汽车制动频闪信号灯控制系统设计研究[J].农业装备与车辆工程,2020.
[2]许正凯.基于毫米波雷达的汽车盲点监测系统设计与实现[J].今日电子,2017.