智能網聯汽車制動系統關鍵性技術探究

覃文周 歐衛新 劉建軍 呂杰

摘 要：隨著汽車保有量的不斷增加，環境污染、能源短缺、交通擁堵、事故頻發等現象日益突出，成為汽車產業可持續健康發展的限制因素。智能網聯汽車被看做是解決這些社會問題的有效方案，因此智能網聯汽車受到了更多人的關注。我國智能網聯汽車技術正處在不斷研究發展的階段，智能網聯汽車的研究逐漸的專業化、產業化。制動系統對于智能網聯汽車的發展有著重要的作用，在一定程度上能夠決定智能網聯汽車是否可以被高效的應用。本文主要對智能網聯汽車和制動系統進行簡要介紹，分析了智能網聯汽車制動系統關鍵技術的研究情況，并探究了智能網聯汽車制動系統進一步發展的作用，希望能夠使智能網聯汽車被更加高效的使用，推動汽車技術的發展。

關鍵詞：智能網聯汽車 制動系統 關鍵性技術 探究

Abstract：With the continuous increase in car ownership， environmental pollution， energy shortages， traffic jams， frequent accidents and other phenomena have become increasingly prominent， which have become limiting factors for the sustainable and healthy development of the automotive industry. Smart connected cars are seen as an effective solution to these social problems， so smart connected cars have attracted more attention. China's intelligent networked vehicle technology is in a stage of continuous research and development， and the research of intelligent networked vehicles is gradually specialized and industrialized. The braking system plays an important role in the development of intelligent networked vehicles， and to a certain extent can determine whether intelligent networked vehicles can be efficiently applied. This article mainly introduces the intelligent networked vehicle and braking system， analyzes the research situation of the key technology of the intelligent networked vehicle braking system， and explores the role of the further development of the intelligent networked vehicle braking system， hoping to efficiently promote the development of automotive technology.

Key words：intelligent connected vehicle， braking system， key technology， exploration

從目前的發展情況進行分析，智能網聯汽車的發展，需要有一套優良的制動系統作為技術支持。隨著汽車技術研究的不斷進步以及環境問題、能源短缺、交通事故的形勢越發嚴峻，研究和應用智能網聯汽車是汽車行業未來的研究發展方向。制動系統作為智能網聯汽車的關鍵技術之一，必須要對其進行創新，適應當前智能網聯汽車的應用發展，促進汽車新技術的發展。

1 智能網聯汽車的定義

智能網聯汽車和傳統的汽車有著較大的差異，智能網聯汽車使用的是最新的技術，使汽車的控制技術出現了改變，是一種新型汽車。智能網聯汽車是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，實現車與X（車、路、行人、云端等）智能信息交換、共享，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能，可實現車輛“安全、高效、舒適、節能”行駛，并最終可實現替代人來操作的新一代汽車。

2 智能網聯汽車制動系統的技術分析

2.1 傳統汽車制動系統

傳統的汽車制動系統是依靠駕駛員的體力作為制動能源，駕駛員對汽車制動踏板施加一定的力，該力經過一系列專門裝置最后作用在汽車車輪上，從而對汽車進行一定程度的強制制動。汽車制動系統的主要作用使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進行減速甚至停車。傳統汽車的制動系統主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器這幾部分組成。

2.2 智能網聯汽車制動系統技術的關鍵問題

智能網聯汽車制動系統與傳統汽車的制動系統有著較大的差別，傳統汽車主要依靠駕駛員的操作進行制動，從當前的情況來進行分析，智能網聯汽車主要是面向智能化、自動化發展，利用新技術實現智能自動駕駛。當前智能自動駕駛技術主要還是按照“傳感器→控制器→執行器”的基本原理進行控制，利用先進的傳感器進行外界信息的感知與接受，然后傳感器把接收到的信號傳給控制單元進行分析處理，之后控制單元再把分析處理的結果發給相應的執行器，執行器根據發來的指令進行工作，從而達到相應的控制目的。對于智能網聯汽車制動系統而言，要想實現對汽車的智能制動，首先其要有對外界環境信息感知的能力，即汽車本身要了解自身周圍的環境情況，以及可以確定汽車自身位置的能力，另外還要具備與通訊網絡設備進行信息的互交，車輛控制模塊根據這些接收到的信息再進行分析處理最后發出相應的制動指令給制動執行器，實現汽車的制動功能。

第一，外界環境的感知能力。只有了解了外界的環境情況，車輛智能制動系統才知道外界有沒有阻礙，是否可以繼續行駛，對外界環境的感知相當于智能汽車的“眼睛和耳朵”，它性能的優良將會決定智能汽車駕駛能否適應復雜多變的交通環境，是否可以準確的進行制動，智能駕駛程度越高，對于環境感知能力的要求也就越高。環境感知的主要對象有車輛、道路、行人、交通標志、交通信號指示以及各種障礙物等，這些對象的動態不一，有移動的也有靜止的。對于移動中的對象，不僅需要感知檢測，還需要對其運動的軌跡進行跟蹤分析，預測該對象下一步運動的軌跡。環境感知能力的強弱與現環境的差別對于智能駕駛汽車的運行及制動至關重要。

第二，車輛自身的定位能力。要想車輛運行或者準確制動，就要確認車輛所處的具體位置和環境，要將傳感器所感知接受到的周圍外界的環境信息進行分析處理。準確度高的定位能力是智能汽車運行和制動的核心關鍵技術之一，想要獲取準確的定位，需要優良穩定的傳感器。當前智能汽車廣泛用到的定位方法有：視覺定位法、激光雷達定位法和GPS定位法等。

第三，車輛的控制能力。隨著汽車駕駛智能化水平的不斷提高，對車輛自主決策能力提出了新的要求，汽車不僅需要在某個具體工況進行決策規劃，如制動、超車和跟車等工況，還需要具備在復雜的道路交通環境和不可預知的工況里有一定的控制能力。了解車輛當前所處的具體位置，實現對車輛進行控制，智能駕駛汽車決策規劃出行駛路徑，由底盤執行機構實現汽車狀態控制和軌跡跟蹤，這一過程，控制執行技術起著至關重要的作用。在智能汽車制動系統中，如何實現對汽車的制動，何時要對汽車進行制動，這與對車輛的控制能力密卻相關。

第四，交互通信技術。智能網聯汽車制動系統的制動實現，交互通信技術是制動系統工作時關鍵技術，只有融合了通信信息制動系統的制動能力才會更加準確智能的進行制動。交互通信技術主要包括人機交互、V2X通信（車對外界的信息交換）、車載通信模塊等多種技術。其中人機交互包括駕駛員監控、手勢控制、語音交互等，主要依靠深度學習和大數據等技術實現;V2X通信技術強調的是車輛在行駛環境中與其他交通參與者實時互聯通訊，獲得交通信號參數，對傳輸速度、延時性和丟包率等均有較高的要求。車載通信模塊具有通信網關和防火墻機制，支持報警、服務類功能、遠程車輛操控類功能、車輛信息反饋類功能和基于位置的服務類等信息控制功能。

第五，云計算平臺。云計算平臺通過以太網絡與車輛、路側設備進行遠程通信，實現遠程監控、車輛追蹤、調度管理和路徑規劃等功能，同時還能夠利用云計算和大數據處理，為自動駕駛控制策略、智能交通控制管理的研究提供數據依據。智能網聯汽車在運行中需要一定的云計算平臺，用于建立與外部的信息互通。制動系統作為智能網聯汽車重要的組成部分，它的制動需要云計算平臺的數據。

3 智能網聯汽車出現的原因

隨著我國汽車行業技術發展的進步，綜合實力的不斷增強，人們對生活的品質有了更高的需求，希望出行能夠更加的便捷，安全，方便。因此更多人傾向于選擇越來越智能的汽車，體驗更簡單、快捷、安全的生活。但是，在當前的傳統汽車中，由人工駕駛的汽車在不同的工況中能源消耗、尾氣排放、路線選擇以及交通安全都無法達到最優狀態等原因，導致當前汽車的發展已無法滿足現代化人們對汽車的需要。智能網聯汽車在這一背景下出現了，目前包括我國在內的世界各國非常重視對于智能網聯汽車的研發，并掌握了相關技術。在國家的大力支持下，更多的企業及研究機構都加入到對于智能網聯汽車的研發和推廣中。智能網聯汽車是新一輪科技革命背景下的新興產品，可改善交通安全、實現節能減排、減緩交通擁堵、提高交通效率，并可以拉動汽車、電子、通信、服務、社會管理等協同發展，對促進汽車產業轉型升級具有重大戰略意義。

4 智能網聯汽車對于制動系統的應用發展情況

制動系統是車輛使用過程中不可缺少的一部分，制動系統對于智能網聯汽車有著關鍵性的作用，其在汽車的應用發展中較為常見。但是，將制動系統應用到智能網聯汽車中，達到智能駕駛，智能制動還存在一定的技術問題。目前智能汽車常用的制動系統是AEB系統（自動緊急制動）。該系統是基于環境感知傳感器（如毫米波雷達或視覺傳感器）感知前方可能與車輛、行人或其他交通參與者所發生的碰撞風險，并通過系統自動觸發執行機構來實施制動，以避免碰撞或減輕碰撞程度的先進駕駛輔助系統。但是在AEB系統應用過程中，因其系統對傳感器以及控制器要求比較高，還需要不斷提升對傳感器、控制器的技術突破，從而提高汽車行駛中的安全性。

5 總結

根據目前情況分析，我國交通安全、交通擁擠、資源短缺等問題形式越發嚴峻。智能網聯汽車的出現，可以改善交通安全、實現節能減排、減緩交通擁堵、提高交通效率，使汽車行業得到更好發展。而對于智能網聯汽車行業來說，符合要求的智能制動系統有著關鍵性的作用。但是，從現實情況分析，雖然部分技術進行了創新發展，但并沒有對其進行轉化應用到智能網聯汽車中，還有部分技術還需要進一步創新發展，為此，對智能網聯汽車進行研究的過程中一定要重視制動系統這一技術，加大力度對智能傳感器、優良穩定的控制器、以及對網絡通訊技術的融合進行研究。使得在現實使用的過程中智能網聯汽車能夠實現智能制動，提高改善交通安全、實現節能減排、減緩交通擁堵、提高交通效率，提升智能網聯汽車的技術水平。

基金資助：北海職業學院2021年度院級科研類課題《基于智能網聯技術的汽車制動系統的應用研究》，編號：2021YKY09。

參考文獻：

[1]呂義超，陸云.我國智能網聯汽車產業發展規劃與發展政策淺析[J].時代汽車，2017（6）：6-8+11.

[2]李曉龍，劉菁，張澤忠等.我國智能網聯汽車關鍵技術與突破[J].智能網聯汽車，2019（2）：76-81.

[3]肖焱曦.無人駕駛智能車制動控制系統研究[D].西安：長安大學，2013.

[4]王洪濤，王芳，葉忠杰.汽車線控制動系統關鍵技術研究分析[J].現代信息科技，2019，3（9）：155-157.

作者簡介

覃文周：（1992.01—），男，漢族，廣西賓陽人，本科，職稱：講師。研究方向：汽車控制技術。