CN111038512B - 车辆减速控制方法及整车控制器 - Google Patents
车辆减速控制方法及整车控制器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种车辆减速控制方法及整车控制器,所述车辆减速控制方法分析每个时刻获取的前方环境信息中是否存在减速目标集合中的任一减速目标,以判断车辆驾驶员是否存在减速意图;接着,在存在减速意图时通过计算车辆松油门后以车辆车速完全滑行达到目标车速所行驶的第一减速距离,以及以车辆车速完全电机制动达到目标车速所行驶的第二减速距离确定车辆减速行驶时采用的减速模式;最后,根据确定的减速模式和驾驶员接管控制的方式对不同减速阶段的车辆进行减速控制,使得车辆可进行滑行和电机制动回收动作,实现更好的燃油经济性和驾驶安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别涉及一种车辆减速控制方法及整车控制器。
背景技术
减速是驾驶员行车过程无法避免的行为。请参考图1,其为现有情况下,前方车辆减速后,驾驶员减速过程中车速与行驶距离关系曲线。如图1所示,当前方存在红灯/十字路口/限速标志等交通场景需要减速时,驾驶员通常选择离目标较近时进行制动,即前半段保持车速恒定,在接近限速目标时快速减小到目标车速。
对于如上的驾驶员减速过程,燃油汽车和电动汽车实现该过程存在区别。请参考图2,其为燃油汽车驾驶员减速过程中车速与行驶距离关系曲线。如图2所示,燃油汽车没有电池回收能量,制动时的所有动能都被摩擦盘消耗。激进型驾驶员通常离目标很近时进行制动,节能型驾驶员滑行一段时间后进行制动。
请参考图3,其为电动汽车驾驶员减速过程中车速与行驶距离关系曲线。如图3所示,以节能型电动汽车驾驶员行为举例,在离目标较远时驾驶员会松开油门,这时车辆进行松油门回收或者滑行,当离目标较近时驾驶员踩制动,制动系统和电机共同使车辆减速。
目前,现有的车辆控制系统无法控制驾驶员减速行为和减速过程。当需要减速时,不同驾驶员根据经验进行滑行或制动动作,必然造成大量的制动行为。驾驶员的制动使车辆动能浪费在摩擦盘中,是很不经济的行为。另一方面,当驾驶员松开油门,传统控制方法只能让车辆处于滑行或松油门回收的一种状态。如果控制系统选择的是松油门进入滑行,当车辆离前方障碍物很近时,驾驶员松开油门就会很危险。如果控制系统选择的是松油门进入能力回收,当车辆离前方障碍物很远时就会减速过早,驾驶员后期反而需要再次加速。
针对现有技术中车辆减速过程中存在的问题,本领域技术人员一直在寻找解决的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆减速控制方法及整车控制器,以解决使用现有技术中车辆减速过程中存在的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种车辆减速控制方法,所述车辆减速控制方法包括:
实时获取前方环境信息、车辆车速和车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离,并判断每一时刻获取的前方环境信息中是否存在减速目标集合中的任一减速目标,所述减速目标为限速标志、红绿灯、环岛、前方车辆或弯道;
针对每个时刻,分析获取的前方环境信息中存在的减速目标合集中的所有减速目标,以判断车辆驾驶员是否存在减速意图;
当判断结果为车辆驾驶员存在减速意图时,分别计算车辆松油门后以车辆车速完全滑行达到目标车速所行驶的第一减速距离(sc),以及以车辆车速完全电机制动达到目标车速所行驶的第二减速距离(sr);
根据所述第一减速距离(sc)和所述第二减速距离(sr)确定车辆减速行驶时采用的减速模式,提示车辆驾驶员松开油门;
在车辆驾驶员松开油门后,根据所述减速模式进行车辆减速控制,直至车辆车速减速达到车速阈值和/或车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离达到距离阈值时,提示车辆驾驶员接管车辆减速控制。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,基于车辆配置的雷达、摄像头和导航的监测获取前方环境信息和车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,判断车辆驾驶员是否存在减速意图根据以下式子确定:
flgSpdLmt=∪flgx(X,v,sact) (1)
公式(1)中,x为减速目标集合,x={限速标志;红绿灯;环岛;前方车辆;弯道,...};X为减速目标的相关信息,若x=红绿灯,X={红绿灯颜色};若x=弯道,X={曲率半径,弯道方向};sact为当前时刻车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;v为当前时刻车辆车速。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,分析获取的前方环境信息中存在的减速目标合集中的所有减速目标,以判断车辆驾驶员是否存在减速意图的过程如下:
若当前时刻的前方环境信息中存在减速目标集合中的任一减速目标时,则车辆驾驶员存在减速意图;反之,则车辆驾驶员不存在减速意图。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,计算所述第一减速距离(sc)、所述第二减速距离(sr)、所述第一时间(tc)和所述第二时间(tr)采用公式如下:
公式(2)中,Fr为与车速v相关的车辆滑行阻力;Mdrag为与发动机转速ne相关的发动机倒拖阻力矩;Mgen为与电机转速nm相关的电机制动扭矩;η为相关部件的效率;io为发动机主减速比;ig为发动机传动比;m为车辆质量;δ为车辆旋转转换系数;
当发动机转速和电机转速在固定挡位时与车速存在比例关系,所以公式(2)转化为:
公式(4)和公式(5)中,v0为松开油门时车辆车速;v为车辆车速;vt为目标车速。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,所述根据所述第一减速距离和所述第二减速距离确定车辆减速行驶时采用的减速模式的依据如下:
其中,FC模式为完全滑行减速控制模式;CR模式为先滑行再电机制动减速控制模式;FR模式为完全电机制动减速控制模式;sc为当前时刻计算的第一减速距离;sr为当前时刻计算的第二减速距离;sact为当前时刻获取的车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;为前一时刻获取的车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;为前一时刻计算的第一减速距离。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,在采用FR模式进行车辆减速控制过程中,整车控制器根据车辆松油门后各个时刻实际获取的车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离与对应时刻的车辆的行驶距离的差值进行电机扭矩调节;
其中,所述车辆的行驶距离计算公式如下:
snow=∫vfr(v,ig)dv+C(s0,vt);
其中,snow为以当前车速到达减速目标的理论行驶距离;s0为车辆松油门时车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;vt为目标车速;C为由s0和vt确定的常数项;ig为发动机传动比。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,基于主动式反馈踏板(APM)的双脉冲振动模式作为提醒方式提示车辆驾驶员松开油门。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,基于汽车仪表人机界面(HMI)提示车辆驾驶员接管车辆减速控制。
可选的,在所述的车辆减速控制方法中,所述车速阈值与目标车速和车辆怠速车速有关;所述距离阈值与车辆车速、车辆档位和目标车速有关。
相应的,本发明还提供一种整车控制器,所述整车控制器包括:处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序;所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述整车控制器执行如上所述的车辆减速控制方法。
在本发明所提供的车辆减速控制方法及整车控制器中,所述车辆减速控制方法分析每个时刻获取的前方环境信息中是否存在减速目标集合中的任一减速目标,以判断车辆驾驶员是否存在减速意图;接着,在存在减速意图时通过计算车辆松油门后以车辆车速完全滑行达到目标车速所行驶的第一减速距离,以及以车辆车速完全电机制动达到目标车速所行驶的第二减速距离确定车辆减速行驶时采用的减速模式;最后,根据确定的减速模式和驾驶员接管控制的方式对不同减速阶段的车辆进行减速控制,使得车辆可进行滑行和电机制动回收动作,实现更好的燃油经济性和驾驶安全性。
附图说明
图1是现有情况下,前方车辆减速后,驾驶员减速过程中车速与行驶距离关系曲线;
图2为现有技术中,燃油汽车驾驶员减速过程中车速与行驶距离关系曲线;
图3为现有技术中,电动汽车驾驶员减速过程中车速与行驶距离关系曲线;
图4a及图4b是本发明一实施例中车辆减速控制方法的流程图;
图5是采用本发明的车辆减速控制方法前后,前方车辆减速后,驾驶员减速过程中车速与行驶距离关系曲线对比图;
图6是本发明的车辆减速控制方法的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的车辆减速控制方法及整车控制器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局形态也可能更为复杂。
遍及说明书和权利要求书使用了表示特定系统组件的某些术语。如本领域的技术人员将理解的,不同公司可能用不同的名称来表示一组件。本文不期望在名称不同但功能相同的组件之间进行区分。在说明书和权利要求书中,术语“包括”和“包含”按开放式的方式使用,且因此应被解释为“包括,但不限于…”。
如本申请和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
另外,以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征,然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征,或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说,在实施为可能的前提下,本领域技术人员可依据本发明的公开内容,并视设计规范或实作需求,选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征,或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合,借此增加本发明实施时的弹性。
为使本发明的目的、特征更明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明,然而,本发明可以用不同的形式实现,不应认为只是局限在所述的实施例。
请参考图4a及图4b,两者均为本发明的车辆减速控制方法的流程图。如图4a及图4b所示,所述车辆减速控制方法包括如下步骤:
首先,执行步骤S1,实时获取前方环境信息、车辆车速和车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离,并判断每一时刻获取的前方环境信息中是否存在减速目标集合中的任一减速目标,所述减速目标包括单不限于限速标志、红绿灯、环岛、前方车辆或弯道,还可以根据需要进行设定。
其中,基于车辆自身的传感器可获得车辆车速和加速度等信息;基于车辆配置的雷达、摄像头和导航的监测获取前方环境信息和车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离,所述相对距离的数值会随车辆行驶过程一直变化。
接着,执行步骤S2,针对每个时刻,分析获取的前方环境信息中存在的减速目标合集中的所有减速目标,以判断车辆驾驶员是否存在减速意图。
具体的,判断车辆驾驶员是否存在减速意图根据以下式子确定:
flgSpdLmt=∪flgx(X,v,sact) (1)
公式(1)中,x为减速目标集合,x={限速标志;红绿灯;环岛;前方车辆;弯道,...};X为减速目标的相关信息,若x=红绿灯,X={红绿灯颜色};若x=弯道,X=[曲率半径,弯道方向};sact为当前时刻车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;v为当前时刻车辆车速。
公式(1)表示的中文含义为:只要当前时刻获取的前方环境信息中是存在减速目标集合中的任一减速目标(即只要前方环境信息中有一个减速目标存在),则车辆驾驶员存在减速意图;反之,则车辆驾驶员不存在减速意图。
接着,执行步骤S3,当判断结果为车辆驾驶员存在减速意图时,分别计算车辆松油门后以车辆车速完全滑行达到目标车速所行驶的第一减速距离sc,以及以车辆车速完全电机制动达到目标车速所行驶的第二减速距离sr;其中,计算所述第一减速距离sc、第二减速距离sr采用公式如下:
公式(2)中,Fr为与车速v相关的车辆滑行阻力,可以通过车速拟合获得;Mdrag为与发动机转速ne相关的发动机倒拖阻力矩,可通过发动机转速拟合获得;Mgen为与电机转速nm相关的电机制动扭矩,可以通过电机外特性和电机转速拟合获得;η为相关部件的效率;io为发动机主减速比;ig为发动机传动比;m为车辆质量;δ为车辆旋转转换系数;
当发动机转速和电机转速在固定挡位时与车速存在比例关系,所以公式(2)转化为:
公式(4)和公式(5)中,v0为松开油门时车辆初始车速;v为车辆车速;vt为目标车速。
接着,执行步骤S4,根据所述第一减速距离sc和所述第二减速距离sr确定车辆减速行驶时采用的减速模式,提示车辆驾驶员松开油门。
具体的,根据所述第一减速距离sc和所述第二减速距离sr确定车辆减速行驶时采用的减速模式的依据如下:
其中,FC模式为完全滑行减速控制模式;CR模式为先滑行再电机制动减速控制模式;FR模式为完全电机制动减速控制模式;sc为当前时刻计算的第一减速距离;sr为当前时刻计算的第二减速距离;sact为当前时刻获取的车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;为前一时刻获取的车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;为前一时刻计算的第一减速距离。
本实施例中,主要基于主动式反馈踏板(APM)提示车辆驾驶员松开油门。主动式反馈踏板有多种模式,包括单脉冲振动,双脉冲振动,可变压力踏板等模式,在本发明中采用双脉冲振动模式作为提醒方式。当驾驶员在感受到APM有规律振动提醒后,松开油门;若驾驶员始终不松开油门,APM会持续振动一段时间后停止振动。
接着,执行步骤S5,在车辆驾驶员松开油门后,根据所述减速模式进行车辆减速控制,直至车辆车速减速达到车速阈值和/或车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离达到距离阈值时,提示车辆驾驶员接管车辆减速控制。具体的,所述车速阈值与目标车速和车辆怠速车速有关,车速阈值通常设定为接近目标车速;所述距离阈值与车辆车速、车辆档位和目标车速有关,通常在相对距离达到距离阈值时,车辆行驶临近减速目标。优选的基于汽车仪表人机界面(HMI)提示车辆驾驶员接管车辆减速控制。
下面分别以采用减速模式为FC模式、FR模式和CR模式为例对S5进行详细阐述,具体请参考图4b。
如图4b所示,若减速模式为FC模式,则驾驶员松开油门后,触发车辆断开离合器或进入空档,车辆进行自由滑行,当检测到车辆离减速目标距离过近或车速较低时,提醒驾驶员接管车辆车辆减速控制,此时车辆已按照预期滑行第一减速距离sc到达减速目标,且车辆车速达到目标车速,全程发动机保持怠速。
如图4b所示,若减速模式为FR模式,则驾驶员松开油门后,车辆直接进入电机制动能量回收状态。整车控制器可根据车辆松油门时刻与减速目标的相对距离s0和目标车速vt计算出车辆理想行驶轨迹(对应于图6中所示的黑色虚线),用公式表示如下:
snow=∫vfr(v,ig)dv+C(s0,vt);其中,snow为以当前车速到达减速目标的理论行驶距离;s0为车辆松油门时车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;vt为目标车速;C为由s0和vt确定的常数项;ig为发动机传动比。
为了使车辆可以按照预定距离和车速到达减速点,在采用FR模式进行车辆减速控制过程中,整车控制器根据车辆松油门后各个时刻实际获取的车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离与对应时刻的车辆的行驶距离的差值(即sact-snow)进行电机扭矩调节。
在FR模式下无法完全依靠电机制动到达减速点,还需要驾驶员踩一脚制动,即后续驾驶员接管进行减速控制的操作。FR模式存在的意义是可以回收前半程大部分的动能,将车速快速降低,这样既节能又保证安全。
如图4b所示,若减速模式采用CR模式,则驾驶员松开油门后,车辆进入自然滑行状态,车辆控制器计算车辆到达了自然滑行与电机制动的切换点(即图6中黑色实线与黑色虚线的交点),车辆由自由滑行状态切换到电机制动状态,之后车辆行驶轨迹按照黑色虚线运行。
请参考图5及图6可知,与传统车辆控制系统无法控制驾驶员减速行为和减速过程不同,本发明可以根据前方环境信息决策减速时机,并且提醒驾驶员松油门进行减速,并且根据不同情况进行合适的减速过程。本发明的车辆减速控制方法既可以避免驾驶员不必要的加速行为,降低行车过程的发动机喷油,又能避免不必要的摩擦制动过程,最大化回收减速过程的车辆动能,同样改善了整车的油耗。此外,本发明可以带来更好的驾驶性和安全性。
需要说明的的是,本发明的车辆减速控制方法适用于配置有电机、动力脱开装置、雷达、摄像头和导航的车辆,电机可以进行助力或能量回收;动力脱开装置可以实现车辆的滑行功能;雷达、摄像头和导航可以获取前方环境信息。所述车辆可以为混合动力汽车,也可以为纯电动汽车。车辆在减速控制过程中使用断开离合器或空挡的方式进行自由滑行,通过电机制动进行能量回收。
在另一实施例中,还提供了一种整车控制器,所述整车控制器包括:处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序;所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述整车控制器执行如上所述的车辆减速控制方法,以便配置有所述整车控制器的车辆对车辆进行减速控制。
综上,在本发明所提供的车辆减速控制方法及整车控制器中,所述车辆减速控制方法分析每个时刻获取的前方环境信息中是否存在减速目标集合中的任一减速目标,以判断车辆驾驶员是否存在减速意图;接着,在存在减速意图时通过计算车辆松油门后以车辆车速完全滑行达到目标车速所行驶的第一减速距离,以及以车辆车速完全电机制动达到目标车速所行驶的第二减速距离确定车辆减速行驶时采用的减速模式;最后,根据确定的减速模式和驾驶员接管控制的方式对不同减速阶段的车辆进行减速控制,使得车辆可进行滑行和电机制动回收动作,实现更好的燃油经济性和驾驶安全性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种车辆减速控制方法,其特征在于,包括:
实时获取前方环境信息、车辆车速和车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离,并判断每一时刻获取的前方环境信息中是否存在减速目标集合中的任一减速目标,所述减速目标为限速标志、红绿灯、环岛、前方车辆或弯道;
针对每个时刻,分析获取的前方环境信息中存在的减速目标合集中的所有减速目标,以判断车辆驾驶员是否存在减速意图;
当判断结果为车辆驾驶员存在减速意图时,分别计算车辆松油门后以车辆车速完全滑行达到目标车速所行驶的第一减速距离(sc),以及以车辆车速完全电机制动达到目标车速所行驶的第二减速距离(sr);
根据所述第一减速距离(sc)和所述第二减速距离(sr)确定车辆减速行驶时采用的减速模式,提示车辆驾驶员松开油门;
在车辆驾驶员松开油门后,根据所述减速模式进行车辆减速控制,直至车辆车速减速达到车速阈值和/或车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离达到距离阈值时,提示车辆驾驶员接管车辆减速控制;
所述根据所述第一减速距离和所述第二减速距离确定车辆减速行驶时采用的减速模式的依据如下:
2.如权利要求1所述的车辆减速控制方法,其特征在于,基于车辆配置的雷达、摄像头和导航的监测获取前方环境信息和车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离。
3.如权利要求1所述的车辆减速控制方法,其特征在于,判断车辆驾驶员是否存在减速意图根据以下式子确定:
flgSpdLmt=∪flgx(X,v,sact) (1)
公式(1)中,x为减速目标集合,x={限速标志;红绿灯;环岛;前方车辆;弯道,...};X为减速目标的相关信息,若x=红绿灯,X={经绿灯颜色};若x=弯道,X={曲率半径,弯道方向};sact为当前时刻车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;v为当前时刻车辆车速。
4.如权利要求1所述的车辆减速控制方法,其特征在于,所述针对每个时刻,分析获取的前方环境信息中存在的减速目标合集中的所有减速目标,以判断车辆驾驶员是否存在减速意图的过程如下:
若当前时刻的前方环境信息中存在减速目标集合中的任一减速目标时,则车辆驾驶员存在减速意图;反之,则车辆驾驶员不存在减速意图。
6.如权利要求1所述的车辆减速控制方法,其特征在于,在采用FR模式进行车辆减速控制过程中,整车控制器根据车辆松油门后各个时刻实际获取的车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离与对应时刻的车辆的行驶距离的差值进行电机扭矩调节;
其中,所述车辆的行驶距离计算公式如下:
snow=∫vfr(v,ig)dv+C(s0,vt);
其中,snow为以当前车速到达减速目标的理论行驶距离;s0为车辆松油门时车辆与前方环境信息中存在的减速目标的相对距离;vt为目标车速;C为由s0和vt确定的常数项;ig为发动机传动比。
7.如权利要求1所述的车辆减速控制方法,其特征在于,基于主动式反馈踏板(APM)的双脉冲振动模式作为提醒方式提示车辆驾驶员松开油门。
8.如权利要求1所述的车辆减速控制方法,其特征在于,基于汽车仪表人机界面(HMI)提示车辆驾驶员接管车辆减速控制。
9.如权利要求1所述的车辆减速控制方法,其特征在于,所述车速阈值与目标车速和车辆怠速车速有关;所述距离阈值与车辆车速、车辆档位和目标车速有关。
10.一种整车控制器,其特征在于,包括:处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序;所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述整车控制器执行如权利要求1至9中任一项所述的车辆减速控制方法。
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