400-821-6015
行业资讯
您当前的位置:首页 » 行业资讯 » 行业资讯
内部资讯行业资讯

高阶自动驾驶必备的线控转向SBW(下)

发布日期:2024-07-23

四、路感模拟

  在SBW系统的应用过程中,由于没有了传统机械连接,但为了确保驾驶体验和感知安全,驾驶过程中需要让驾驶员可以感受到与传统机械转向相似的“力回馈”,因此需要通过电机模拟出一定的路感反馈,即控制单元需根据实际车辆动态模拟出合理的转向力反馈,再通过力矩电机向方向盘提供适当的阻尼和力感,从而使驾驶员可以感受到真实的转向感觉。

  此过程中,为使系统向驾驶员传达的驾驶感受足够真实,控制单元需根据内嵌的路感模拟模型(车辆动力学模型的一部分,该模型根据车辆实际行驶状态和物理规律模拟出自然的转向阻力和助力变化),然后结合传感器数据,可计算出在特定车速、转向角度和路面条件下,驾驶员在传统机械转向系统下应该感受到的转向力。

  并通过以力矩电机作为执行机构,向其发送精确的电流控制信号,以控制该电机的力矩输出,从而使其产生相应方向和大小的力矩,并在相应条件下模拟出不同的路面阻力和转向阻力曲线,以让驾驶员获得更真实的路感反馈。

  在整个过程中,控制单元始终保持对车辆状态的实时监控,并确保在紧急情况下能迅速调整反馈力度,以确保驾驶安全。期间若出现相应故障,系统将自动切换至安全模式,如提供一个恒定但不至于令驾驶员失去控制力矩的固定反馈。通过此方式,SBW系统成功地模拟了传统机械转向的路感反馈,从而提供了一种既有真实驾驶体验又能适应不同驾驶情境的转向解决方案。对此过程示意如下:

图片

路感模拟过程示意

  注:为使得路感模拟更真实,对于所采集的数据需具有高精度、高准确性、高实时的特性,通过此数据的应用,结合详细的车辆动力学模型及相关算法,实现转向力矩的计算。并通过精确控制电机输出的力矩大小和方向,确保能够快速、准确地响应控制单元的指令,从而传达给驾驶员恰如其分的力感。


五、安全冗余设计

  由于SBW运行的稳定性直接关系到车辆的操控安全性和自动驾驶系统的可靠性,因此安全冗余设计在此处将会极其重要。通常,在此领域的做法是采用系统冗余方案,既采用多重传感器备份、双三重ECU架构以及故障诊断和隔离功能等措施

  这里的“多重传感器备份”意味系统配备有不止一套传感器系统来测量同样的物理参数。这些传感器通常是独立工作且互为冗余,即使其中一套传感器失效,其他传感器仍能正常工作并提供准确的数据,确保系统能够维持基本功能,避免因单一传感器故障而导致的失控风险。

  “双三重ECU架构”指的是用于提高可靠性和安全性的高级冗余设计。其中,双指至少有两个完全独立的电子控制单元,每一个都可以单独处理所有的计算任务;三重则是指在每个ECU内部或者是在整个系统中有三个独立的硬件或软件通道,同样执行相同的控制逻辑。这种设计下,任何单点故障都不会导致系统完全失效,因为其它冗余部分可以立即接管其功能。

  故障诊断功能指的是系统具备自我检测错误的能力,能够及时发现硬件故障、软件错误或其他异常情况。隔离功能则是指当检测到某个组件或子系统发生故障时,系统能够自动切断问题区域与整体系统之间的联系,防止故障进一步扩散影响到其他正常工作的部分,同时激活备用系统或进入安全模式,确保车辆在遇到故障时仍然保持一定的可控性。例如,若某一传感器数据异常,则系统可能会忽略该传感器数据,转而依赖其他正常工作的传感器信息,从而确保车辆稳定运行。

  然而,过度增加硬件冗余却会显著增加系统成本,这对于商业化和规模化将不是很好的解决方式。因此,对于传感器和控制单元的冗余,通常会采取局部冗余或功能冗余策略去平衡,如:

选择性冗余:只针对最关键且可能导致重大安全风险的部件采用冗余设计,例如转向角度传感器、扭矩传感器这些更重要的感知器件;

软件冗余与功能多样性:通过软件冗余设计,实现故障检测、隔离和恢复,并结合跨系统冗余,如多个子系统共享信息以提高冗余度;

多层次冗余:在系统层级设计中,实现硬件、软件和通讯的多重冗余或主/备控制单元之间配合实现不同级别的冗余;

可重构系统:设计可重构的硬件和软件架构,使得在系统某部分失效时,剩余部分可以重新配置以替代失效部件的功能。

  同时,基于ISO 26262等功能安全标准的系统设计,可确保在不大幅增加成本的前提下提高系统的整体安全水平。


六、总结

  尽管SBW的车载应用尚存需面对安全性、技术复杂性、成本、法规等诸多方面的压力,同时也基于高阶自动驾驶技术的尚未普及,从而让该产品的渗透率难以提升。但从长远来看,随着自动驾驶技术的发展,尤其是L4/L5级自动驾驶车辆的推进,SBW凭借其高响应、高灵活等特性,在适应自动驾驶方面将作为关键的线控技术被得到更广泛的应用。

  同时,随着相关技术的进步,传感器、控制器和执行器的成本或有望逐渐降低,而SBW作为线控底盘的一部分,将有利于整合其他线控技术(如线控制动等),进而实现车辆整体性能的优化和智能化的升级。

图片


转自觉知汽车

上海创程车联网络科技有限公司版权所有 沪ICP备11045498号-1   技术支持:网站建设