摘 要：本文研究制定了一套切实可行的制动系统总体方案，提出了自主驾驶下多工况自主判定制动控制策略，并基于CAN通信网络下对控制器进行冗余安全设置。通过进行场地试验获取了不同制动强度下的响应数据，为后期控制策略的改进提供了依据。

关键词：CAN通信;无人车;制动系统;控制策略

创新点：研究制订了一套适用于轮式无人车自主驾驶的制动系统的整体方案及控制策略。为增强无人车行驶安全性，在控制策略制定中，在转向与制动系统控制器间进行了“冗余安全”设置。

制动系统是汽车的一个重要组成部分，直接影响车辆行驶的安全性。在无人车自主行驶过程中，出现突发状况时由于缺乏驾驶员的应急干预，行驶安全成为最大的考验。因此，对无人车制动系统控制技术的研究就显得尤为重要。

1 制动系统整体方案

无人作战平台制动系统的基本元部件包括集成在轮边上的4个液压钳盘式制动器、液压助力主缸带总泵（简称制动主缸）、制动踏板总成以及连接管路。制动系统的整体方案。

2 制动系统控制技术研究

2.1 基于二级CAN总线的制动控制单元

制动控制单元以制动控制器为核心，连同电动推杆驱动器以及双回路制动液压力传感器和车姿传感器等，基于二级CAN总线构成相对独立的子系统。制动控制单元的核心制动控制器承担命令接收、命令解算、任务分配计算、控制指令输出和数据存储功能。在运行过程中，要实时监测系统内部各组件工作状态，采用CAN总线拓扑结构连接各单元实现数据交换。制动控制器设置由系统数据交换口，除了接收上位机的命令要求，还要反馈制动状态。

2.2 自主驾驶制动系统控制策略

（1）自主驾驶模式启动时，制动系统控制器首先执行“自检”命令。制动控制器运行自检程序检查电动缸位置是否处在“归零”位置，即保证脚踏板处于自由状态无踩踏行程，确保制动器与制动盘初始状态无摩擦。自检异常，反馈故障信息并上报底盘测控系统。

（2）行车安全始终放在首位。当出现紧急情况或故障时，上层底盘测控系统可以直接发出“紧急制动”命令到电动缸驱动器，将控制电动缸以最高速度踩死脚踏板，实施紧急制动。

（3）制动系统对车速调节的控制。自主驾驶中，上层将车辆当前的行驶速度发给制动控制器。为保证特殊路况行驶安全或要进行速度调节时，制动控制器将车辆当前行驶速度与“最高安全限速”或“期望速度”作比较，得出判定速度。

定义：判定速度=“当前车速”-“期望车速（或最高安全限速）”。根据“判定速度”的划归区间，制动ECU决定如何操作处理。执行策略如下：

① 车速偏低 。当“判定速度<-V1时，不做处理;

② 车速合理。当-V1<判定速度<V1时，不作处理，维持车速将由底盘管控ECU通过控制油门来实现;

③ 车速偏高。当V1<判定速度<V2时，根据此判定条件决定不做处理，并将“不处理”信息反馈给上层底盘测控系统，由其控制油门来实现降速;

④ 车速过高。当判定速度> V2时，制动ECU将采取制动动作，制动结束后，将“制动结束”命令反馈给底盘管控ECU。

（4）机动控制。当制动控制器接到上层直接下发的制动踏板开度命令时，制动控制器將不做任何判断，直接按照指令驱动脚踏板的行程。

（5）坡路起步或驻车。车辆停在坡上需要坡启时，制动控制器需首先接到驻车最小制动力识别信号，随后逐步降低制动力至车速为零，后适当增加制动踏板开度确保不溜车。此状态时的制动力即为“驻车最小制动力”。坡起操作时，制动力的解除依靠上层给的踏板开度命令来执行。

2.3 制动系统“冗余安全”设置

为提高制动控制系统可靠性，转向与制动系统的控制将采用“冗余”方案。转向控制器与制动控制器内的控制程序相互备份，互为“主从身份”。制动系统的控制分为制动主模式和制动从模式。制动主模式由CAN总线通信控制制动系统ECU来驱动电动缸伺服电机来实现对制动踏板行程的控制。制动从模式将制动控制程序集成在转向系统ECU中，与制动主模式通过CAN总线通信。正常状态下，对制动系统的控制依靠制动主模式;当制动主模式中制动ECU或驱动器出现故障与CAN总线通信中断时，制动从模式开启工作。此情形下，通过集成在转向ECU中的制动程序依然可以实现对整车的制动。反之，当底盘测控系统监控到转向控制器故障时，制动控制器被激发对转向系统进行控制执行。

3 不同制动百分比下制动强度的分析

制动减速度是衡量制动强度最直接的指标。通过对各制动百分比下制动试验的数据进行统计计算，得到减速度的数据。

制动系统在制动百分比0～30%之间，制动减速度值变化幅度较小，制动的最大减速度值大概在0.3652 m/s2，从30%开始，制动减速度值增加比较明显，表示制动强度在变大。在执行紧急制动（100%）命令时，最大减速度值更是达到了5.234 m/s2，完全可以满足整车行驶安全的需要。另外通过对制动百分比下的制动减速度的变化，也可以为制动控制器的制动力分配策略提供数据依据。

4 结论

制动系统是车辆底盘最重要的部分，其性能优劣直接影响到车辆的行驶安全，对于无人驾驶车辆更是尤为关键。针对总体的任务需求，制定了一套包含控制策略的制动系统方案。通过无人车自主驾驶试验分析，验证了制动系统的驱动方案及控制策略的有效性和可靠性，增强了无人驾驶的安全等级。通过试验得到的数据，为制动系统控制策略的完善以及控制技术的改进提供了有效支撑。

参考文献：

[1]韩仁辉，赵祥君等.外军军用无人车发展现状及特点与趋势[J].汽车运用，2011（08）：21-22.

[2]陈慧岩等.挑战赛推动地面无人机动平台发展[J].首届地面无人平台装备与技术论坛，2014：5-8.