制動(dòng)系統(tǒng)再進(jìn)化,大陸Cx HAD 線控冗余制動(dòng)解決方案了解一下?
智能汽車正在進(jìn)入一個(gè)飛速發(fā)展階段。典型案例就是智能駕駛落地。
法規(guī)層面,3 月 1 日,《汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 40429-2021)正式實(shí)施。不同自動(dòng)駕駛等級(jí)也有了更明確的標(biāo)準(zhǔn)。
越來(lái)越多的廠商開始走硬件預(yù)埋路線,提前布置超前智能駕駛硬件,以期在后期通過(guò)軟件迭代方式實(shí)現(xiàn)高級(jí)別智能駕駛。
與此同時(shí),冗余系統(tǒng)也成為高級(jí)別智能汽車的必備項(xiàng)。
長(zhǎng)城汽車為咖啡智駕在安全方面構(gòu)建了六大的冗余防線:包括感知冗余、控制器冗余、制動(dòng)冗余、架構(gòu)冗余、電源冗余和轉(zhuǎn)向冗余:
極狐阿爾法S 全新HI版設(shè)計(jì)了「6+X雙冗余系統(tǒng)」
理想L9在動(dòng)力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和算力平臺(tái)供電系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)安全冗余
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今天我們要聊的就是其中的制動(dòng)系統(tǒng),一套好用的制動(dòng)冗余系統(tǒng)就顯得非常重要。
我們今天要說(shuō)的就是大陸集團(tuán) MK Cx HAD 線控冗余制動(dòng)解決方案。
MK Cx HAD 冗余制動(dòng)解決方案
MK Cx通過(guò)將踏板模擬器、制動(dòng)主缸、助力器和液壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(ABS、ESC)等集成為一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小的制動(dòng)模塊,減輕了約30%的自身重量。
這樣不僅可以降低制動(dòng)系統(tǒng)的重量,還可以減少制動(dòng)系統(tǒng)的占用空間,同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)所有控制目標(biāo)的整合:減速控制 ,駐車控制 ,穩(wěn)定控制,能量回收控制。
集成式線控制動(dòng)系統(tǒng)MK Cx能更快速度產(chǎn)生足夠高的制動(dòng)壓力,可以實(shí)現(xiàn)在150毫秒內(nèi)達(dá)到最大制動(dòng)減速度,比傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)快3倍,有效的縮短了整車制動(dòng)距離。
除此之外MK Cx還支持實(shí)現(xiàn) 100% 的制動(dòng)能量回收,經(jīng)過(guò)TüV MK Cx具有比傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)高出約32%的制動(dòng)能量回收效率,相當(dāng)于為續(xù)航里程500公里的純電動(dòng)車增加了約20公里的續(xù)航里程。
針對(duì)高度自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下的制動(dòng)安全需求,MK Cx HAD 線控冗余制動(dòng)解決方案擁有冗余降級(jí)備選功能,即使是面臨發(fā)生概率極低的故障情況也能夠有效應(yīng)對(duì)。
一種情況是當(dāng)主制動(dòng)系統(tǒng)完全失效時(shí), HBE 模塊將通過(guò)兩個(gè)前輪對(duì)汽車實(shí)施制動(dòng),起到制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的作用。
另一種則如果僅是主制動(dòng)系統(tǒng)中部分模塊發(fā)生故障,MK Cx 將激活大陸集團(tuán)自行研發(fā)的協(xié)同制動(dòng)模式,讓 HBE 模塊加入?yún)f(xié)同工作來(lái)驅(qū)動(dòng)后輪制動(dòng)系統(tǒng)保持工作。這種創(chuàng)新的協(xié)同模式,用靈活分離功能確保在自動(dòng)駕駛下,即使某個(gè)系統(tǒng)部件發(fā)生故障,也能通過(guò)在雙軸上控制滑移率進(jìn)行減速,讓制動(dòng)功能正常發(fā)揮作用。
剛剛提到的極狐阿爾法 S 全新 HI 版車型用到的制動(dòng)冗余就是大陸的這套方案。
落地產(chǎn)品
第一代產(chǎn)品MK C1 早在2016年于阿爾法羅密歐車型上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類汽車品牌不同車型上。
很多自主品牌也用到了MK C1,比如沃爾沃、智己、極狐等車型。
2021年11月,大陸完成了MK C2的開發(fā)。MK C2 不但可用性更強(qiáng),性能更好,而且更緊湊、更輕巧,更加便于集成到較小車型以及覆蓋多種動(dòng)力系統(tǒng)和安裝位置的整車平臺(tái)之中。針對(duì)車型的應(yīng)用匹配工作也得到了簡(jiǎn)化。此外,子零件數(shù)量也成功地減少,從而降低了MK C2成本。
MK C2將在今年在歐洲實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
以下是采訪速記:
1. 如何避免踩了剎車沒有反應(yīng)的問(wèn)題?
MK Cx在制動(dòng)意圖識(shí)別及執(zhí)行方面的功能安求可以達(dá)到最高功能安全等級(jí)ASIL D,保證車輛能夠剎得住。
對(duì)于識(shí)別駕駛員制動(dòng)意圖, MK Cx主要是通過(guò)集成的功能安全等級(jí)為ASIL D的踏板行程傳感器來(lái)負(fù)責(zé)采集駕駛制動(dòng)動(dòng)作或意圖,該傳感器本身采用冗余的設(shè)計(jì)方案,里面包含兩個(gè)行程傳感器,可以做到相互的校驗(yàn)和檢查,其次還有一個(gè)備份的制動(dòng)壓力傳感器來(lái)輔助識(shí)別駕駛員制動(dòng)動(dòng)作,這樣即使單個(gè)傳感器出現(xiàn)問(wèn)題也能確保駕駛員的制動(dòng)動(dòng)作得到正確的識(shí)別,并傳遞給執(zhí)行單元。
對(duì)于執(zhí)行駕駛員制動(dòng)意圖,在每次車輛啟動(dòng)前,MK Cx系統(tǒng)都會(huì)做自我檢查來(lái)確保線控系統(tǒng)各部件是正常的,以確保開車前沒有任何安全隱患。并且,在車輛運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,MK Cx也會(huì)持續(xù)通過(guò)制動(dòng)行程對(duì)應(yīng)的目標(biāo)制動(dòng)壓力與實(shí)際壓力的差別以及車輛減速度等指標(biāo)來(lái)監(jiān)控駕駛員的制動(dòng)是否得到正確的執(zhí)行。這樣的檢測(cè)可以完全覆蓋MK Cx自身各部件的故障檢測(cè)以及部分的制動(dòng)系統(tǒng)故障,比如常見的制動(dòng)液泄漏,制動(dòng)液缺失或者制動(dòng)液中空氣含量超標(biāo)等影響制動(dòng)安全的因素。
2. 如何調(diào)整剎車力度提升駕駛的舒適度?
不同主機(jī)廠由于定位不同,對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)教有所側(cè)重,也就是踏板感的取向會(huì)有所不同。
大陸集團(tuán)MK Cx 集成式線控制動(dòng)系統(tǒng)可以解決消費(fèi)者無(wú)法調(diào)節(jié)踏板感的問(wèn)題,讓駕駛過(guò)程中的腳感更舒服,更省力及更安全。得益于解耦的系統(tǒng)設(shè)計(jì),駕駛員的制動(dòng)意圖通過(guò)軟件的算法轉(zhuǎn)化為車輛的減速度請(qǐng)求。同樣的踏板行程或踏板力,最終的車輛減速度大小完成通過(guò)軟件標(biāo)定來(lái)完成,這極大的減少了硬件調(diào)試工作及縮短了調(diào)試周期,而且可以集成多種制動(dòng)模式,MK Cx的踏板感可根據(jù)駕駛員的選擇或制動(dòng)情境進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,來(lái)滿足不同場(chǎng)景的制動(dòng)需求。在保證安全性的前提下讓消費(fèi)者可以感受到參與的樂(lè)趣。
·不同駕駛模式的決定(運(yùn)動(dòng)模式下采用敏感的踏板感,正常駕駛時(shí)采用舒適的踏板感)
·也可以根據(jù)不同的駕駛員(力量小的女性可以選用敏感一點(diǎn)的踏板感)
·還可以在不同的速度段提供不同的減速需求( 高速時(shí)敏感一些,低速時(shí)舒適一些)
·同樣結(jié)合ADAS系統(tǒng)的信號(hào),可以做到不同的危險(xiǎn)程度使用不同的踏板感 (可以根據(jù)危險(xiǎn)程度發(fā)出不同等級(jí)的信號(hào),距離越近越危險(xiǎn),MK Cx可根據(jù)該信號(hào)調(diào)整不同的動(dòng)態(tài)踏板感,當(dāng)駕駛員制動(dòng)時(shí),可及時(shí)給予不同制動(dòng)強(qiáng)度從而避免碰撞)
3. 如何避免追尾事故的發(fā)生?
追尾是常見的交通事故,但是這類事故發(fā)生會(huì)有諸多原因,如駕駛員自身、交通因素,環(huán)境因素,當(dāng)然和制動(dòng)系統(tǒng)也有很大關(guān)聯(lián)。MK Cx強(qiáng)勁的表現(xiàn)可以很好的幫助避免這類事故發(fā)生。
·制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)延遲會(huì)縮短。空行程大小是衡量制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo),空行程越大響應(yīng)延遲越大,制動(dòng)性性能越差。由于MK Cx是解耦系統(tǒng) ,一旦監(jiān)測(cè)到駕駛員開始制動(dòng),電機(jī)可以迅速建立壓力,讓車輛減速,可以做到幾乎沒有空行程。這是傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)做不到的。
·達(dá)到最大制動(dòng)強(qiáng)度所需的時(shí)間會(huì)縮短。MK Cx采用電機(jī)建壓制動(dòng),其響應(yīng)速度相比氣壓助力要快的多,達(dá)到最大制動(dòng)強(qiáng)度所需的時(shí)間會(huì)大幅縮短。其強(qiáng)大的制動(dòng)能力可以在150ms左右讓車輛達(dá)到最大制動(dòng)減速度,能夠縮短了制動(dòng)距離,減少碰撞。而且其最大制動(dòng)壓力可達(dá)225bar,可以輕松應(yīng)對(duì)制動(dòng)盤熱衰退,滿載等工況,確保駕駛的安全性。
·給予駕駛員所施加制動(dòng)力的助力效果更佳。在危險(xiǎn)發(fā)生,駕駛員通常無(wú)法踩出足夠的制動(dòng)力和行程來(lái)使車輛達(dá)到最大制動(dòng)強(qiáng)度從而導(dǎo)致事故發(fā)生。所以集成式線控制動(dòng)的解耦的特別優(yōu)勢(shì)就又體現(xiàn)了,它并不受限于駕駛員的輸入,在緊急工況下,比如檢測(cè)到駕駛員快速輸入的時(shí)候,或者結(jié)合ADAS發(fā)出的危險(xiǎn)等級(jí)信號(hào),能夠”提前啟動(dòng)”協(xié)助駕駛員用最短的時(shí)間達(dá)到最大制動(dòng)強(qiáng)度,減少制動(dòng)距離,從而避免事故的發(fā)生。
4. 如何在駕駛電動(dòng)車松油門時(shí)不會(huì)有暈車感?
MK Cx的解耦結(jié)構(gòu)決定其在能量回收方面是沒有任何限制的,能夠做到0-1g全制動(dòng)范圍,任何速度段包含到10kph以下的能量回收。到底是用電制動(dòng)進(jìn)行能量回收還是液壓制動(dòng),完全通過(guò)軟件作最優(yōu)選擇,同時(shí)電制動(dòng)與液壓制動(dòng)銜接更加平順,消費(fèi)者幾乎感覺不到。同時(shí)MK Cx集成了ESC功能, 可以在能量回收時(shí),ESC系統(tǒng)實(shí)時(shí)保證車輛的穩(wěn)定性。做到安全,高效,可靠的能量回收。
所以大家如果感覺電車有點(diǎn)暈的話,可以選用輕等級(jí)的滑行能量回收,通過(guò)駕駛員主動(dòng)制動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)減速,能量回收的任務(wù)就交給MK Cx制動(dòng)能量回收,再也不用擔(dān)心產(chǎn)生制動(dòng)時(shí)能量被浪費(fèi)了。
5. 第二代集成式線控制動(dòng)系統(tǒng)MK C2有那些更優(yōu)表現(xiàn)?
MK C2除了保留第一代系統(tǒng)響應(yīng)快,安全性高,支持OTA和網(wǎng)絡(luò)安全等優(yōu)點(diǎn)外,MK C2結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化,剛才也介紹了重量更輕,占用的空間更小,相比于第一代體積減少了38%,采用了更大電機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),NVH性能更優(yōu)。
MK C2有兩個(gè)最重要變化:
第一點(diǎn):首次創(chuàng)新性地應(yīng)用了單制動(dòng)主缸取代傳統(tǒng)的雙主缸結(jié)構(gòu),極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)復(fù)雜度,這種設(shè)計(jì)得到了德國(guó)DEKRA德凱,TUA 萊茵兩大第三方檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)法規(guī)專家的安全認(rèn)證,同樣也得到的NHTSA美國(guó)高速公路安全管理局專家的批準(zhǔn),另外單主缸結(jié)構(gòu)由于可利用踏板行程更長(zhǎng)能夠提升駕駛員的踏板感。
第二點(diǎn):集成了兩塊電路板,分別負(fù)責(zé)常規(guī)制動(dòng)功能及穩(wěn)定性功能
將常規(guī)制動(dòng)功能與穩(wěn)定性功能放在不同的電路板芯片上,可以保證相互不影響,帶來(lái)安全性進(jìn)一步提升。除此之外,雙電路板設(shè)計(jì)還可以將放左右駐車卡鉗控制放在不在同的PCB板上,從而支持駐車制動(dòng)冗余,這樣MK C2就可以在不需要機(jī)械P檔鎖作為駐車制動(dòng)的備份前提下,支持像代客泊車這類L3級(jí)別的低速自動(dòng)駕駛功能,進(jìn)一步簡(jiǎn)化了制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),在滿足法規(guī)的前提下,降低了整車成本。
6. 關(guān)于信息安全方面。今天講到車輛都是線控制動(dòng)系統(tǒng),已經(jīng)變成了數(shù)字信號(hào)。現(xiàn)在的車很多已經(jīng)帶了車聯(lián)網(wǎng)功能,怎么能夠保證這輛車的信息安全,而且車不會(huì)被黑客黑掉,讓我們失去控制權(quán)呢?
信息安全是一個(gè)系統(tǒng)的概念,并不僅僅局限于制動(dòng)性包括轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng),還分很多層級(jí)。常見制動(dòng)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)安全下載,包括每次啟動(dòng)時(shí)需要安全啟動(dòng),以及比較高級(jí)的為了防止應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊的實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)安全。
MK C1可以通過(guò)軟件層面、硬件層面實(shí)施各種層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)安全,首先保障制動(dòng)指令不會(huì)被篡改,另外制動(dòng)軟件不會(huì)被非法篡改,這塊大家可以完全放心。
7. 您剛才說(shuō)MK CX可以支持1個(gè)G內(nèi)的制動(dòng)能量回收,實(shí)際工程應(yīng)用中可以這樣實(shí)施嗎?功能安全方面如何考量的?
MK Cx采用解耦系統(tǒng),從結(jié)構(gòu)和原理上完全可以支持全制動(dòng)范圍包括全速度范圍的能量回收,你有這樣的能力,能不能得到發(fā)揮或者得到全部的使用?這是一個(gè)系統(tǒng)的概念。
首先要看其他系統(tǒng)是否支持?當(dāng)前適用范圍現(xiàn)在可以做到0.3G能量回收,制動(dòng)能量回收是由電機(jī)能量回收來(lái)替代摩擦制動(dòng)。電機(jī)通過(guò)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)汽車減速,現(xiàn)在電機(jī)扭矩信號(hào)是不是可以達(dá)到對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)?
制動(dòng)第一要素是保證能剎得住,但是電機(jī)還沒有做到那么完善,比如在0.3個(gè)G當(dāng)前電機(jī)水平都可以做,考慮到安全性,液壓制動(dòng)和電制動(dòng)的安全還沒有在一個(gè)安全量級(jí)。當(dāng)前主流一般是0.3個(gè)G左右,如果再想做得高一點(diǎn),03-0.6G的話,可能電機(jī)扭矩信號(hào)或執(zhí)行要達(dá)到ASILC甚至ASIL D的級(jí)別,可能當(dāng)前電力控制系統(tǒng)還沒有辦法達(dá)到這樣的水平。而且考慮電能的能量回收受很多因素影響,電機(jī)制動(dòng)僅僅能作為一個(gè)輔助制動(dòng)或備份制動(dòng)還無(wú)法取代常規(guī)的摩擦制動(dòng)。
剛才提到0.3個(gè)G的問(wèn)題,為什么選擇這個(gè)概念?大陸集團(tuán)在研發(fā)MKCx之前曾經(jīng)做過(guò)大量測(cè)試,測(cè)試日常駕駛經(jīng)常使用的制動(dòng)強(qiáng)度范圍,0.3個(gè)G基本可以覆蓋90%以上的制動(dòng)工況,現(xiàn)在的0.3g 能量回收應(yīng)該是足夠的了。
超過(guò)0.5g就屬于緊急制動(dòng)了
8. MK C2怎么實(shí)現(xiàn)更輕量?
MK C2結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化,下一代線控制動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)第一代而言,由單主缸結(jié)構(gòu)取代雙主缸結(jié)構(gòu)。原先雙主缸結(jié)構(gòu)需要兩套活塞、彈簧包括附件的部分,單主缸結(jié)構(gòu)重量方面會(huì)有不少減少。而且MKC2油壺相比MK C1有一些變化,包括MK C2的閥系比MK C1簡(jiǎn)化很多。主缸簡(jiǎn)化、閥系簡(jiǎn)化及油壺簡(jiǎn)化,最終給MK C2實(shí)現(xiàn)了成功的瘦身。
9. 怎么能既瘦身又保證性能更優(yōu),是否支持L3級(jí)以上自動(dòng)駕駛?
3級(jí)自動(dòng)駕駛分為低速和高速,單體可以支持L3級(jí)別的話,僅限于低速的場(chǎng)景。如果高速的話,因?yàn)樗俣忍岣咧髮?duì)于制動(dòng)減速度需求增加了,還是需要冗余的備份制動(dòng)系統(tǒng)。
對(duì)于低速L3級(jí)別以下的自動(dòng)駕駛,MKC2可以做到相互備份,MK C2也可以通過(guò)做一些額外的自我檢查,達(dá)到更低的失效率。L3的低速功能有一個(gè)特點(diǎn),速度低之外功能工作時(shí)間比較短。在談失效的問(wèn)題時(shí),都是基于時(shí)間的累計(jì),在一定時(shí)間內(nèi)失效的風(fēng)險(xiǎn),當(dāng)工作時(shí)間越長(zhǎng),失效率累計(jì)起來(lái)會(huì)越大,對(duì)于低速級(jí)別像代客泊車、遙控泊車一般工作時(shí)間在15分鐘以內(nèi),通過(guò)額外檢查可以基本保證在15分鐘之內(nèi)達(dá)到不會(huì)有故障產(chǎn)生的效果。
因此,MKCx僅僅支持單體并支持L3以下的自動(dòng)駕駛,如果需要高速的話,還是需要使用為高階自動(dòng)駕駛研發(fā)冗余備份制動(dòng)系統(tǒng)MKCxHAD的產(chǎn)品。
10. 剛才說(shuō)了這么多安全性和性能,適應(yīng)性怎么樣?可以裝最大多大的車型上?
MK Cx產(chǎn)品,第一代從A級(jí)車型一直到B級(jí)到2.5噸左右EV車型包括3.5噸EV車型都可以支持,單個(gè)產(chǎn)品可以支持整個(gè)區(qū)域所有車型。到了第二代MKC2,基于市場(chǎng)需求和成本方面的考慮,MK C2可拓展性要大大增加。根據(jù)車型本身具體的需求定制MK C2產(chǎn)品。MK C2可以包括小、中、大甚至更大的型號(hào),用來(lái)支持從A級(jí)一直到3.5噸左右的車型,客戶可以根據(jù)自己車型選擇合適的型號(hào),對(duì)于客戶成本更優(yōu)、性能更好。選擇你所需要的產(chǎn)品,而不是泛泛的一個(gè)產(chǎn)品。定制化方面更好。