ESC系統在智能駕駛浪潮中的進化（中）

駕駛哥

2021年8月16日 09:42

編輯 | 一驥絕塵

前言

在上期文章《ESC系統在智能駕駛浪潮中的進化（上）》中介紹了ESC系統的三個基礎穩定性控制功能。同時，由于ESC有主動控制四個輪子制動力的能力，使得ESC本身有非常多的控制潛力可以挖掘，在不需要增加系統部件的情況下創造出更多的輔助功能，最典型的是自動駐車功能；另一方面，隨著輔助駕駛功能ACC、AEB等的迅速普及，ESP作為這些功能的制動執行機構也扮演著重要角色。

本文將對ESC衍生出的典型輔助功能以及在典型的輔助駕駛功能中的作用進行介紹。

1. ESC衍生出的典型輔助功能

ESC衍生出的輔助功能讓ESC有了“買一送多”的附加值，主機廠花一個ESC產品的錢可以在車輛配置表中增加好幾欄。實際上能出現在宣傳欄里的功能都是駕駛員能直接體驗到的功能，ESC的衍生功能數量不止如此，不過有些功能工作“低調”，駕駛員不容易察覺，因此不會著力宣傳。通常出現在宣傳欄的有：

上坡輔助功能 (Hill-start Assist Control，HAC)
陡坡緩降功能(Hill Decent Control, HDC)
自動駐車功能 Auto Hold

接下來對這三個功能進行介紹。

某搭載博世ESP系統的車型的車輛功能配置表

1.1. 上坡輔助功能 (Hill-start Assist Control，HAC)

開過手動擋的朋友或多多少都會坡道起步有點緊張，在右腳從剎車踏板移到油門踏板的短暫時間內，制動力消失但驅動力沒有建立起來，會造成車輛在坡道上后溜，不僅駕駛體驗差，嚴重地還可能撞到后面緊跟的車。

上坡起步示意圖

HAC功能的作用是在右腳松開剎車踏板后的一段時間內繼續將制動液壓保存在輪缸內，給駕駛員充分的時間踩油門來建立驅動力，使駕駛員更加從容應對坡道起步。

HAC功能的激活取決于對坡道的判斷，而坡道的判斷依賴慣性傳感器中探測的縱向加速度傳感器。當探測到的坡道超過HAC激活門限時，整個控制過程可以概括如下：

① 駕駛員踩制動剎車到車輛靜止

② 駕駛員松開制動踏板準備起步

③ HAC功能激活，控制液壓控制單元的出液閥關閉，將第一步中踩進四個輪缸中的壓力保持在輪缸內

④ 判定驅動力超過起步門限或者達到HAC激活時間門限(不超過2s)時控制出液閥打開，釋放制動力

HAC功能控制過程示意圖

1.2. 陡坡緩降功能 HDC (Hill Descent Control)

HDC功能是高性能越野車的標配。可以認為是低速的“定速巡航”，它使駕駛員在不踩制動踏板的情況下，平穩地通過陡峭的下坡坡段。在這個過程中駕駛員可完全專注于控制方向盤，無需控制制動踏板和油門踏板。

陡坡緩降示意圖

HDC功能的激活取決于對坡道的判斷，而坡道的判斷依賴慣性傳感器中探測的縱向加速度傳感器。HDC的控制要點可歸納為以下幾點：

駕駛員通過HDC激活按鈕開啟HDC，并輸入目標車速（通常不超過15kph）
如果當前HDC功能狀態正常（如沒有剎車片過熱報警等），將會通過PID控制，結合當前輪速和目標車速計算目標制動力，并將目標制動力轉化為目標壓力令發送給液壓控制單元，從而實現定速控制
如果在這個過程中某個車輪的滑移率超過了ABS設置的門限，ABS介入對目標壓力進行修正

1.3. 自動駐車功能 Auto Hold

目前自動變速箱越來越普及，大大減輕了駕駛員的負荷。不過由于自動變速箱的液力特性，在D擋下通過制動將車輛剎停后（如等紅燈），如果駕駛員松開制動踏板，車輛會以很低的速度蠕行；但是等紅燈一般停車時間短暫，駕駛又不想每次靜止后手動拉起電子手剎。Auto Hold功能的目的就是當車輛由駕駛員剎停后，自動將輪缸內壓力保持住從而讓液壓制動力使車輛保持靜止，既避免了蠕行，又省去了拉電子手剎的麻煩。

電子手剎與自動駐車Auto Hold

Auto Hold的工作原理聽起來和HAC相似，但是相比后者，Auto Hold的應用場景更廣，同時控制也相對更加復雜。兩者對比如下表所示：

	HAC	Auto Hold
坡道探測	均通過慣性傳感器中的縱向加速度傳感器
應用場景	坡道起步	任意車輛靜止場景
駐車時間	不超過2s	不超過10mins
主動建壓	只保壓而不主動建壓	檢測到壓力不夠駐車時會主動建壓
激活方式	沒有激活按鈕，滿足條件主動激活	有功能激活按鈕，由駕駛員選擇是否開啟

Auto Hold整個控制過程可以概括如下：

① 駕駛員踩制動剎車到車輛靜止；

② 車輛靜止后控制液壓控制單元的出液閥關閉，將第一步中踩進四個輪缸中的壓力保持在輪缸內（如果壓力不足控制主動增壓）；

③ 如果Auto Hold工作時長超過設定門限（10mins），主動請求自動駐車系統EPB拉起卡鉗，同時釋放液壓力；

④ 如果檢測到駕駛員踩油門，當驅動力超過一定門限時Auto Hold釋放液壓力。

Auto Hold功能控制過程示意圖

2. ESC支持輔助駕駛功能

雖然目前市場上還沒有真正實現高速過程中的自動駕駛，但是一些成熟的輔助駕駛功能已經得到了廣泛的運用和用戶的認可，最典型的代表即為自適應巡航控制系統(Adaptive Cruise Control , ACC)和緊急制動系統(Automatic Emergency Brake, AEB)。

ACC系統在車輛行駛過程中，安裝在車輛前部的車距傳感器（雷達）持續掃描車輛前方道路，同時輪速傳感器采集車速信號, 并通過與制動單元和驅動單元協調工作，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。ACC系統在控制車輛制動時，通常會將制動減速度限制在不影響舒適的程度，當需要更大的減速度時，ACC控制單元會發出聲光信號通知駕駛者主動采取制動操作。當與前車之間的距離增加到安全距離時，ACC控制單元控制車輛按照設定的車速行駛。

ACC系統架構示意圖

AEB系統采用雷達測出與前車或者障礙物的距離，然后利用數據分析模塊將測出的距離與警報距離、安全距離進行比較，小于警報距離時就進行警報提示，而小于安全距離時即使在駕駛員沒有來得及踩制動踏板的情況下，AEB系統會主動控制制動系統使車輛即使剎車。

AEB系統架構示意圖

目前市場上的ACC和AEB的制動請求的執行機構都是ESC系統。更進一步地：

如果是ESC+真空助力器制動組合，制動請求則有ESC系統主動增壓實現
如果是ESC+電助力系統eBooster制動組合，制動請求由ESC系統轉化為對eBooster的液壓請求，由eBooster系統建壓實現

隨著混合動力系統的發展，后一種制動系統的配置越來越流行起來，ESC系統和eBooster系統協調工作大致原理如下：

eBooster和ESC共用一套制動油壺、制動主缸和制動管路。
eBooster內的助力電機產生驅動力推動主缸活塞運動，使油壺中的制動液流入主缸管路并進入ESC進液閥，經ESC中的調壓閥和進液閥流入4個輪缸，從而建立起制動力。
當eBooster不工作時，ESC也可以獨立控制制動液從主缸流入輪缸，從而建立制動力。