- 自主泊车技术的现状
停车难题长期困扰着众多驾驶员，为了解决这一问题，汽车制造商们持续投入研发并推广自主泊车技术。如今，配备自主泊车辅助系统（APA）的汽车价格已降至15万元以下，普及率日益提高。
然而，尽管APA技术在不断进步，但现有的系统仍存在一定的局限性。在使用过程中，驾驶员虽然得以解放双手双脚，但仍然需要坐在车内启动激活系统并保持全程监控。一旦出现紧急情况，如儿童突然冲出，驾驶员需立即接管并采取制动或转向措施以避免碰撞。因此，当前的泊车系统虽已大大减轻了驾驶员的负担，但还未达到完全自动化的理想状态。
接着，遥控泊车（RPA，Remote Parking Control）和自主代客泊车（AVP，Automated Valet Parking）等技术相继问世。RPA技术让驾驶员可以在下车后，通过遥控方式（如车钥匙或手机APP）来激活泊车系统，实现完全自主的泊车过程。但通常，驾驶员仍需在车辆附近的一定范围内（例如，欧盟法规ECE-R 79规定的不超过6米的半径范围内）保持监控。
AVP技术被视为解决用户“最后一公里自由”问题的理想方案。它提供了两大核心功能，让大众对自主泊车的期望得以完全实现：
一键泊车功能：用户只需在指定地点下车，发出泊车指令，车辆便能自动驶入停车场的停车位，无需用户进行任何操纵或监控。
一键召唤功能：用户可以通过发出取车指令，让车辆从停车位自动驶出，前往指定的上客点待命。
某车型自主代客泊车功能演示，网络截图
某车型自主代客泊车功能演示，网络截图- RPA和AVP对制动系统的特殊要求
在探讨RPA和AVP系统对制动系统的要求时，我们首先需要明确这些系统相较于传统的自主泊车辅助系统APA，其最大的不同之处在于对驾驶员的解放程度更高。除了双手和双脚，驾驶员的大脑也被解放出来，无需再对泊车过程中的紧急情况进行监控或作出应急处理。这一变革性的解放，无疑对自主泊车系统提出了更为严苛的挑战。
从技术实现的角度来看，尽管各家汽车制造商的RPA和AVP方案各有千秋，但在面对泊车过程中的紧急情况时，它们都无一例外地选择了执行紧急刹车作为应对措施。这种处理方式既符合泊车场景的实际需求，又易于实现。由于RPA和AVP系统的最大运行速度不超过15公里/小时，因此快速刹停车辆能够有效避免碰撞事故或降低碰撞速度，从而减轻碰撞伤害。
然而，要实现这一紧急刹车功能，制动系统的设计就显得至关重要。毕竟，在RPA和AVP的泊车过程中，驾驶员的监控和接管被完全移除，这要求制动系统必须具备高度可靠性和安全性。为了确保在主控制系统出现故障时仍能执行紧急刹车功能，制动系统需要采用冗余设计。这样，当一路制动系统失效时，另一路系统能够立即接管，保证紧急情况下的安全停车。
综上所述，RPA和AVP系统对制动系统的要求包括强制性的制动控制系统冗余和供电系统冗余。同时，虽然通讯冗余和上层决策系统冗余在某些情况下可能并非必要，但它们对于提升系统的整体可靠性和安全性仍然具有重要意义。
RPA/AVP对制动系统的冗余要求
目前市场上，博世提供的ESC+i-Booster组合是主流的制动系统冗余方案。特斯拉、小鹏P7、蔚来ES6以及理想ONE等众多车型的自主泊车系统中，都采用了这一组合。博世的ESC车身稳定性控制系统与i-Booster电子助力制动系统在电动车市场中的装载率颇高，以此为基础进行扩展，能满足制动冗余的需求，既保证了性能又控制了成本。然而，这并非唯一解决方案。例如，在仅有ESC系统的车型上，可能需要其他制动冗余方案来支持RPA或AVP。针对这一问题，德国汽车工业协会发布的VDA 305标准提出了一种创新方案：通过改造集成式电子驻车系统EPB，结合ESC液压制动和EPB卡钳制动，从而构建出满足自主泊车要求的冗余制动系统。接下来，我们将深入探讨这套冗余制动系统的构成与工作原理。
3. 集成式电子驻车系统EPB在自主泊车中的制动冗余方案
3.1 VDA305标准的诞生背景
随着汽车技术的进步，电子驻车系统EPB已成为10万以上车型的常见配置，逐渐取代了传统的手刹。EPB系统主要由两部分构成：一是负责产生驻车力的驻车执行机构，包括卡钳和控制卡钳的电机；二是控制驻车执行机构的电子控制单元ECU，它包含了必要的软件和硬件。然而，尽管EPB在常规驾驶中发挥着重要作用，但如何利用它来提供自主泊车时的制动冗余，成为了一个新的挑战。为此，德国汽车工业协会发布了VDA305标准，提出了一种创新的解决方案。接下来，我们将详细探讨这套方案的具体内容和实施细节。
电子手刹逐渐替代机械手刹已成为趋势。目前市场上，集成式电子手刹系统占据主流，其中，大多数系统采用与电子稳定性系统（ESC）共享ECU的设计。这种设计将EPB系统的软件集成到ESC软件中，通过对ESC硬件进行适当改造以满足EPB的硬件需求。
这种集成设计的原因在于，EPB系统不仅用于驻车功能，还能在行车过程中提供备份制动，而这一功能依赖于ESC系统中的液压执行机构。同时，ESC系统的轮速传感器为EPB系统提供了关键的车速信息，用于判断是否可以驻车。因此，EPB和ESC功能相互关联紧密，若各自配备独立ECU，将导致大量交互接口的出现。为降低成本并简化整车E/E系统，将两者集成于一个ECU中成为自然选择。
然而，市场上精通ESC和EPB的供应商可能并非同一家。对于汽车制造商而言，选择不同的EPB和ESC供应商时可能面临诸多挑战，尤其是当各个供应商独立开发时，EPB软件与ESC软件的接口定义可能难以统一。正是基于此背景，VDA 305标准应运而生。该标准旨在规范EPB系统的架构及其与ESC软件的交互接口，明确供应商的职责范围，从而为汽车制造商在选择供应商时提供更大的自由度，并促进不同供应商之间的高效合作。
3.2. 基于VDA 305的EPB系统架构
根据VDA 305标准，EPB系统被划分为两个主要部分，这两部分可以分别由不同的供应商来提供。具体来说：
- Brake Assy：这部分主要包含制动卡钳、卡钳电机以及电机控制软件（通常称为PBC或停车刹车控制器）。
- ESC Assy：也常被称作Brake Host，它提供了EPB所需的ECU、供电电源、CAN通讯接口以及硬线接口等关键外围设备。
绿色部分代表Brake Assy，即制动卡钳及其相关组件；蓝色部分则代表ESC Assy，也就是为EPB系统提供关键外围设备的部分。这样的划分旨在确保供应商能够专注于各自擅长的领域，通过强强联合来打造更可靠的产品。同时，这种划分也明确界定了供应商的职责范围，从而保证了他们的测试工作和产品发布不会受到另一方开发进度的影响。
OEM在构建EPB系统时，拥有灵活的选择权，可以自由组合不同供应商提供的组件。另一方面，若将EPB与ESC视为两个独立系统，EPB系统主要包括以下组件：左右两边的制动卡钳、负责控制卡钳电机的PBC软件、用于电机控制的硬件电驱桥，以及Host软件中的诊断模块、CAN信号或硬线信号处理模块、轮速传感器信号处理模块等。此外，还有一些共用的硬件模块，例如microprocessor和electronic memory components等。而ESC系统则包含用于建立轮缸液压力的硬件、基础软件功能如ABS（防抱死刹车系统）和AYC（主动偏航率控制）等，同样也使用一些共用的硬件模块。
3.3. 集成式EPB的制动冗余系统架构和降级策略
通过前面的描述，我们了解到集成式EPB系统能够提供两种制动力：一是来自ESC的液压制动力，二是来自EPB的卡钳制动力。然而，值得注意的是，EPB控制和ESC控制是共享一些关键组件的，例如微控制器（即μC）和供电源。这些共享组件的任何故障都会导致ESC和EPB都无法提供制动力，从而产生共因失效的问题，这显然不符合RPA和AVP对于制动冗余的要求。
为了解决这一问题，实现制动冗余，我们不仅需要在软件层面进行改进，还需要对硬件进行特殊设计。硬件的改动主要着眼于两个方面：首先，系统需要能够接收两路供电源，以确保在一路电源故障时，另一路电源能够及时接管，保证制动的连续性；其次，当微控制器（μC）出现故障时，系统应能激活集成电路APB ASIC，以驱动卡钳继续提供制动力。
集成式EPB系统的制动冗余架构图详细描绘了这一设计理念。
集成式EPB的制动冗余架构图
在集成式EPB的制动冗余系统中，ESC液压制动被设定为主制动系统，而EPB卡钳制动则作为其备份。当系统面临各种潜在故障时，其降级策略如下所述：
- 车辆减速：在正常情况下，ESC液压制动系统将主导车辆的减速过程。
- 通信故障：若ESC与RPA/AVP控制器之间的通信出现故障，系统将尝试切换至EPB卡钳制动，以确保制动功能不间断。
- ESC故障：若ESC液压制动系统发生故障，系统将激活EPB卡钳制动，接管制动任务。
- μC故障：在微控制器（μC）出现故障时，系统将启用APB ASIC集成电路，以驱动卡钳继续提供制动力。
通过这一系列的降级策略，集成式EPB的制动冗余系统能够在面临各种潜在故障时，确保制动的连续性和安全性。
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