3. AEB与ACC核心概念

在商用车主动安全系统中,AEB(Automatic Emergency Braking,自动紧急制动)与ACC(Adaptive Cruise Control,自适应巡航控制)是两条最核心的功能主线。前者解决“来不及”的碰撞风险,后者解决“跟得稳”的纵向舒适与效率。理解它们,必须抓住四个关键词:时间量(TTC、THW)、空间量(安全距离)、执行量(分级制动与驱动控制)以及决策逻辑(何时预警、何时减速、何时全力制动)。

一、AEB与ACC的功能定位差异

AEB属于安全兜底型功能,其触发条件是“碰撞风险不可接受”,目标是避免碰撞或降低碰撞速度;ACC属于舒适辅助型功能,其触发条件是“前方有车且本车处于巡航状态”,目标是保持设定车速或稳定跟车距离。两者共享感知与执行链路,但决策优先级不同:AEB拥有最高纵向控制优先级,可覆盖ACC的驱动请求。

  • AEB典型场景:前车急刹、静止车辆、行人横穿、弯道前方拥堵。
  • ACC典型场景:高速巡航、车队跟驰、拥堵低速跟车(Stop&Go)。
  • 共享执行器:EBS/ESC制动系统、发动机或电机扭矩控制、缓速器、变速箱。

二、TTC与THW:两个时间尺度

TTC(Time to Collision,碰撞时间)表示“若保持当前相对速度不变,还有多少秒发生碰撞”,计算式为:

TTC = d / (v_ego - v_lead)   (v_ego > v_lead 时有效)
其中:d 为车距,v_ego 为本车速度,v_lead 为前车速度

TTC是AEB的核心触发量,通常以1.5~2.5秒为预警阈值,0.6~1.0秒为部分制动阈值,0.3~0.6秒为全力制动阈值。THW(Time Headway,车头时距)表示“本车以当前速度行驶完当前车距所需时间”,计算式为:

THW = d / v_ego
典型ACC设定:1.0s(近)、1.5s(中)、2.0s(远)

THW是ACC的核心跟车量,它把“距离”转化为“时间”,使不同车速下的跟车策略具有一致性。商用车因质量大、制动距离长,THW通常比乘用车更大,常见默认值为1.5~2.2秒。

三、安全距离模型:从运动学公式到工程标定

安全距离模型是AEB与ACC共同的决策基础。最常用的运动学安全距离可表示为:

d_safe = v_ego * t_delay + (v_ego² - v_lead²) / (2 * a_brake) + d_margin
其中:t_delay 为系统响应延迟,a_brake 为可用减速度,d_margin 为停车余量

工程上还会引入分级安全距离:预警距离、部分制动距离、全力制动距离。下表给出某重型牵引车在干燥沥青路面上的典型标定参考:

车速(km/h)THW设定(s)预警TTC(s)部分制动TTC(s)全力制动TTC(s)
401.82.21.00.5
601.82.00.90.45
802.01.80.80.4
1002.21.60.70.35
商用车满载时制动距离显著增加,安全距离模型必须按“满载+湿滑”最坏工况标定,再通过载荷估计进行动态修正,否则会出现“空载过灵敏、满载刹不住”的典型问题。

四、分级制动与驱动控制:执行层的协调

AEB与ACC的决策最终要落到执行器上。商用车纵向控制通常分为驱动控制与制动控制两条通路,并由整车控制器(VCU)或ADAS域控制器统一仲裁。

  • 驱动控制:通过发动机扭矩请求、电机扭矩请求、变速箱挡位请求实现加速与匀速。
  • 制动控制:通过EBS/ESC发送减速度请求,优先使用缓速器、发动机制动,再叠加行车制动。
  • 分级制动:通常分为0级(无制动)、1级(预警/点刹)、2级(部分制动,约3~5 m/s²)、3级(全力制动,可达6~8 m/s²)。

ACC的驱动控制采用速度环+距离环双环结构:距离环根据THW误差计算期望加速度,速度环将其转化为扭矩请求。AEB则直接输出减速度请求,跳过舒适性滤波,以最快速度建立制动压力。

AEB / ACC 纵向控制信号链与分级制动 感知层 毫米波雷达 / 摄像头 输出:d、v_rel、v_ego 目标分类与置信度 决策层 TTC / THW 计算 安全距离模型比对 AEB优先级 > ACC 仲裁层 VCU / ADAS域控 驱动 vs 制动请求 减速度仲裁 执行层 EBS / ESC 发动机 / 电机 缓速器 / 变速箱 分级制动策略(减速度递增) 0级:无制动 ACC正常跟车 1级:预警/点刹 TTC≈2.0s,声光提示 2级:部分制动 3~5 m/s²,安全带预紧 3级:全力制动 6~8 m/s²,AEB最高优先级 关键参数关系 TTC = d / (v_ego − v_lead) THW = d / v_ego d_safe = v·t_delay + (v²−v_lead²)/(2a) + d_margin TTC 越小 → 风险越高 → 制动等级越高 THW 越大 → 跟车越远 → 被加塞概率越高 a_brake 受载荷、路面、温度影响

五、典型场景与误区复盘

场景:一辆满载49吨牵引车以80 km/h巡航,ACC设定THW=2.0 s,前方车辆突然减速至40 km/h。系统首先通过距离环计算期望减速度,若TTC降至1.8 s仍不足,AEB介入并逐级提升制动等级。若驾驶员同时踩下制动踏板,AEB应让位于驾驶员,但保留碰撞预警。

常见误区一:把TTC和THW混用。TTC用于碰撞风险判断,THW用于跟车舒适性控制,二者不可互相替代。误区二:认为AEB触发越早越好。过早全力制动会导致后车追尾风险上升,商用车尤其需要平衡“自车安全”与“交通流稳定”。误区三:忽略载荷与路面修正。空载标定的安全距离在满载湿滑路面上可能不足,必须引入载荷估计与路面附着系数修正。

综上,AEB与ACC的核心概念可以归纳为一条主线:感知输出d与v_rel → 计算TTC与THW → 安全距离模型判断 → 仲裁层分配驱动或制动 → 执行层分级响应。掌握这条主线,才能在后续的系统设计、标定与测试中做出正确取舍。