CN104590263B - 一种车辆驱动模式自动切换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆驱动模式自动切换系统。所述系统包括：运行检测模块，用于检测车辆的运行参数和安全干预事件参数；操作检测模块，用于检测驾驶员的操作参数；模式控制模块，用于获取所述运行参数、所述安全干预事件参数以及所述操作参数中的多种或全部，根据所述获取到的参数对应的预设的打滑增量值计算车辆的打滑值，并在所述打滑值大于第一切换阈值且车辆驱动模式为双轮驱动模式时，将车辆由双轮驱动模式切换到全轮驱动模式。通过本发明的技术方案，可以有效降低行车的安全风险，降低事故发生的概率。

Description

一种车辆驱动模式自动切换系统

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆驱动模式自动切换系统。

背景技术

随着汽车工业的发展，我国普通家庭以及单位的车辆保有量不断上升。人们在享受汽车带来的便捷的同时，更多的考虑到车辆的安全性。在车辆行驶的过程中，驾驶员的操作失当或者极端天气或路面环境都可能会导致车辆打滑，进而影响车辆行驶的稳定性，造成潜在的危险。如何提升车辆在各种环境下的安全表现一直是本领域的技术难题。

相关技术中，对于支持全轮驱动的车辆，驾驶员可以在预判发生打滑情况时，手动将车辆由双轮驱动模式切换到全轮驱动模式，以增强车辆的稳定性。然而，手动切换的实现方式不够智能，且驾驶员对打滑情况的判断往往不够准确、及时，进而可能会对行驶造成危险。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种车辆驱动模式自动切换系统。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种车辆驱动模式自动切换系统，所述系统包括：

运行检测模块，用于检测车辆的运行参数和安全干预事件参数；

操作检测模块，用于检测驾驶员的操作参数；

模式控制模块，用于获取所述运行参数、所述安全干预事件参数以及所述操作参数中的多种或全部，根据所述获取到的参数对应的预设的打滑增量值计算车辆的打滑值，并在所述打滑值大于第一切换阈值且车辆驱动模式为双轮驱动模式时，将车辆由双轮驱动模式切换到全轮驱动模式。

进一步地，所述模式控制模块，用于按照预设的第一时间周期计算车辆的打滑值。

进一步地，所述计算车辆的打滑值，包括：

将所述打滑增量值累加到当前保存的打滑值。

进一步地，所述运行参数包括：车辆的横摆角速度；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述横摆角速度大于对应的第一运行阈值时，获取预设的与第一运行阈值对应的打滑增量值。

进一步地，所述运行参数包括车辆的横向加速度；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述横向加速度大于对应的第二运行阈值时，获取预设的与第二运行阈值对应的打滑增量值。

进一步地，所述运行参数包括车轮转速和行驶速度；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述车轮转速与所述行驶速度的差值大于对应的第三运行阈值时，获取预设的与第三运行阈值对应的打滑增量值。

进一步地，所述安全干预事件包括：车辆防抱死制动干预事件以及牵引力控制干预事件。

进一步地，所述操作参数包括加速踏板位置；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述加速踏板位置大于对应的第一操作阈值时，获取预设的与第一操作阈值对应的打滑增量值。

进一步地，所述操作参数包括制动踏板位置；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述制动踏板位置大于对应的第二操作阈值时，获取预设的与第二操作阈值对应的打滑增量值。

进一步地，所述操作参数包括加速踏板位置变化速率；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述加速踏板位置变化速率大于对应的第三操作阈值时，获取预设的与第三操作阈值对应的打滑增量值。

进一步地，所述操作参数包括制动踏板位置变化速率；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述制动踏板位置变化速率大于对应的第四操作阈值时，获取预设的与第四操作阈值对应的打滑增量值。

进一步地，所述模式控制模块，进一步用于根据预设的第二时间周期，将当前的打滑值减去预设的打滑减量值。

进一步地，所述第二时间周期大于所述第一时间周期。

进一步地，所述模式控制模块，进一步用于在所述打滑值小于第二切换阈值且车辆驱动模式为全轮驱动模式时，将车辆由全轮驱动模式切换为双轮驱动模式。

进一步地，所述第二切换阈值小于等于所述第一切换阈值。

进一步地，所述模式控制模块，进一步用于在将车辆由双轮驱动模式切换为全轮驱动模式后，向驾驶员输出对应的切换提醒。

进一步地，所述模式控制模块，进一步用于在将车辆由双轮驱动模式切换为全轮驱动模式时，将全轮驱动模式标记为自动；在收到驾驶员手动切换至双轮驱动模式指令时，检查全轮驱动模式的标记是否为自动，若为自动，则拒绝该指令或请求驾驶员进一步确认。

进一步地，所述运行检测模块包括车辆电子稳定控制模块。

进一步地，所述操作检测模块包括车辆发动机管理模块。

由以上描述可以看出，本发明利用多种参数来计算车辆在运行过程中的打滑值，当打滑值过高，比如：高于一个预设的第一切换阈值的时候，说明车辆处于安全风险较高的状态，此时若车辆处于两轮驱动模式，系统自动将其切换为全轮驱动模式，可以有效降低安全风险，降低事故发生的概率。

附图说明

图1是本发明一示例性实施例中一种车辆驱动模式自动切换系统的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了提升车辆在行驶过程中的安全表现，一方面，ABS(Anti-lock BrakingSystem，防抱死制动系统)以及ESC(Electronic Speed Controller，车辆电子稳定控制)等技术被广泛的应用到车辆中，另一方面，车辆的驱动模式跟安全表现也有一定的相关性，比如：全轮驱动模式(也称为四驱模式)可以提升在复杂路况下的安全表现。当驾驶员发现前方路况比较复杂，假设需要爬坡或通过湿滑路面时，驾驶员可以手动将车辆的驱动模式从双轮驱动模式切换为全轮驱动模式。全轮驱动模式的优势在于车辆四个轮子上都分配有驱动力，可以降低车辆整体大幅度失去驱动力的概率，提升驾驶体验，也可以在一定程度上提升行驶安全性。然而，目前车辆驱动模式的切换依赖于驾驶员的安全驾驶习惯，并且只能够帮助驾驶员缓解可人为直接观察到的安全风险，无法降低那些难以被驾驶员观察到的安全风险。

针对相关技术中存在的问题，本申请提供一种车辆驱动模式自动切换系统，其可以在很多安全风险发生的瞬间，控制全轮驱动模式介入，降低车辆因为失去动力而引发的安全风险。请参考图1所示的系统结构图，该车辆驱动模式自动切换系统包括：

运行检测模块，用于检测车辆的运行参数和安全干预事件参数。

操作检测模块，用于检测驾驶员的操作参数。

模式控制模块，用于获取所述运行参数、所述安全干预事件参数以及所述操作参数中的多种或全部，根据所述获取到的参数对应的预设的打滑增量值计算车辆的打滑值，并在所述打滑值大于第一切换阈值，且车辆驱动模式为双轮驱动模式时，将车辆由双轮驱动模式切换到全轮驱动模式。

由以上描述可以看出，本发明利用多种参数来计算车辆在运行过程中的打滑值，当打滑值过高，比如：高于一个预设的第一切换阈值的时候，说明车辆处于安全风险较高的状态，此时若车辆处于两轮驱动模式，系统自动将其切换为全轮驱动模式，可以有效降低安全风险，降低事故发生的概率。

需要说明的是，本发明所述模式控制模块可以是独立的一个模块，也可以集成在所述运行检测模块或者所述操作检测模块中，本发明对此不作特殊限制。

在一个例子中，所述运行检测模块可以包括一个或多个子模块，比如：所述运行检测模块包括车辆电子稳定控制模块(ESC)，用来检测车辆的运行参数以及安全干预事件参数。其中，所述运行参数可以包括有多种具体的参数，比如：横摆角速度、横向加速度、转动行驶速度差等。当然，本领域普通技术人员可以根据需要引入更多地具体运行参数。这里的各种具体运行参数可能是直接可以读取到的参数，也可能是通过多个参数运算得到的复合参数。比如：所述转动行驶速度差是车轮转速和行驶速度之间的差值，这个差值可以在一定程度上表征车辆的打滑程度。通常来说，将车轮转速换算为行驶速度之后，这个换算出来的行驶速度与真实的行驶速度之间差异并不会太大，若比较大，则通常可以理解为车辆发生了打滑。同样的道理，横摆角速度以及横向加速度也可以在一定程度上表征车辆的打滑程度，通常来说数值越高，打滑的可能性越大。

在另一个例子中，本发明还可以对安全干预事件参数加以利用，所述安全干预事件参数通常是用来表征安全干预事件的发生。比如：在紧急制动的情况下，ABS防抱死制动机制会对车辆行驶进行干预，这一安全干预事件的发生意味着车辆在后续行驶过程中打滑风险的提高。同样的道理，车辆在较高速度下进行大角度转弯时，车辆电子稳定控制模块可能也会对车辆行驶进行干预，避免车辆失控，这种情况下，这一安全干预事件的发生同样也意味着车辆后续行驶过程中打滑风险的提高。

在另一个例子中，本发明还可以对驾驶员的操作参数加以利用，操作参数可以通过操作检测模块来检测，操作检测模块典型地可以包括一个或多个子模块，比如：所述操作检测模块包括车辆发动机管理模块(Engine Management System，EMS)。所述操作参数具体可以包括加速踏板位置、制动踏板位置、加速踏板位置变化速率、制动踏板位置变化速率等。假设，踏板原始位置值是0，即没有被驾驶员踩踏的位置。当加速或制动踏板位置越大，表示踏板被踩下的行程越大，此时对应的操作情况是驾驶员猛踩加速或制动踏板，通常来说大幅度加速或制动都可能导致打滑风险的提高。另一方面本发明进一步考虑了加速踏板与制动踏板的位置变化速率，其中加速踏板位置变化速率、制动踏板位置变化速率可以通过周期统计的方式计算出来，其在一定程度上反映了驾驶员的驾驶行为，比如：加速踏板位置变化速率越高，意味着驾驶行为是驾驶员频繁地进行加速，而制动踏板位置变化速率越高，意味着驾驶行为是驾驶员频繁地进行制动。频繁加速或频繁制动都可能导致车辆打滑风险的提升。

以上描述了各种可以被利用的参数，本发明可以利用其中多个参数，也可以利用前述全部的参数，以计算车辆的打滑值。以全部参数都被利用为例，获得每个参数之后需要通过计算车辆的打滑值来量化出车辆的最新打滑程度。在车辆启动之初，由于车辆处于静止状态，一般来说车辆打滑值是一个初始值，比如说是0。车辆开始运行之后，模式控制模块可以按照预设的第一时间周期获取所述运行检测模块和操作检测模块检测并输入的上述各种参数，在本实施方式中针对每个参数都可以设定对应的预设算法来算出对应的打滑增量值，也就是说这个参数可以被转换为一个增量的打滑值，将多个打滑增量值累加到当前的打滑值上，已得到当前最新的打滑值，打滑值就会逐渐变高，也就是说打滑风险的是各种参数(代表着各种安全维度)量化和计算后的直接体现，所述车辆的打滑值能够近乎实时地反映出车辆的打滑风险。

请参考表1的示例，其中归纳如何利用对应的预设算法对各种参数进行量化以确定对应的打滑增量值。请注意这里的示例仅仅是原理性的，并不代表实际的数据，因为不同车辆之间的差异性较大，本领域普通技术人员应当根据车辆的实际情况来制定各种参数。值得注意的是，表1只是一种对于结果和原理的形象描述，在实际开发过程中，开发人员并不一定要组织这样的表项。此外值得注意的是，预设的算法可以更加复杂，比如说横向加速度这个参数可以设多个阈值区间，在不同区间下对应的打滑增量值可以不同。对于不同的参数对应的打滑增量值，开发人员可以根据各个参数对于安全表现的重要程度来调整打滑增量值的大小，比如说为牵引力控制干预事件发生时赋予的打滑增量值可以比为防抱死制动干预事件发生时赋予的打滑增量值更大。

表1

从处理流程上来说，以表1为依据，假设车辆当前驱动模式为双轮驱动模式，此时模式控制模块可以按照20ms更新计算一次打滑值，通过表1中的各个算法确定出9个参数中第1，3，5，7，这4个参数大于对应的阈值(即，横摆角速度大于X1，转动行驶速度差大于X3，牵引力控制干预事件参数等于1，制动踏板位置大于Y2)，则可以确定这4个参数对应的打滑增量值分别为：A1、A3、B2以及C2。因此，在一个20ms周期内，打滑值从当前值(比如就是初始值0)增加了A1+A3+B2+C2。假设，车辆行驶状况在0.5s内都与当前的行驶状况相同，那么每个20ms的周期内，第1，3，5，7，这4个参数仍大于对应的阈值，所以在每个20ms的周期内，打滑值都增加了A1+A3+B2+C2。0.5s内将有25个周期，即在这0.5s内，通过累加各个周期的打滑增量，打滑值一共增加了25×(A1+A3+B2+C2)。由此可见，打滑值在很短时间内从0提升到25×(A1+A3+B2+C2)，提升幅度非常高，很有可能超过了第一切换阈值，车辆面临着突发性的复杂状况，安全风险在短时间内大幅度提升，这种情况往往是驾驶员无法观察到的，因为一旦驾驶员事先已经观察到，其可能已经提前采取了规避措施。在这种情况下，模式控制模块将车辆驱动模式从双轮驱动模式切换为全轮驱动模式，可以通过增加车辆整体驱动力来应对短时间内发生的突发性的安全风险，降低事故发生的概率。

上述方案中，模式控制模块的快速响应可以无形中帮助驾驶员来降低安全风险，由于车载计算系统的处理速度快，驾驶员甚至无法直接体验到上述安全预防措施的发生，当然其很有可能也不知道当前的安全风险。在一个优选的方式中，本发明除了立刻主动采用模式切换的方式来降低安全风险，模式切换模块还可以进一步输出切换提醒给驾驶员，这样可以使得驾驶员清晰地知道目前车辆运行在一个安全风险相对较高的状态下，其可以通过降低速度或其他方式来调整驾驶行为消除风险，毕竟有一些极端的安全风险并不是可以通过调整驱动模式就可以完全消除的。

需要说明的是，在本发明另一可选的实施方式中，模式控制模块也可以根据每个参数对应的时间周期来计算车辆的打滑值。比如：所述运行参数对应时间周期T1，所述安全干预事件参数对应时间周期T2，所述操作参数对应时间周期T3，其中，T1、T2以及T3不都相同。控制模块可以根据T1获取所述运行参数，然后根据所述运行参数计算车辆的打滑值(此时，可以理解为所述安全干预事件参数以及所述操作参数都没有超过对应的阈值)，根据T2获取所述安全干预事件参数，然后所述安全干预事件参数计算车辆的打滑值(此时，可以理解为所述运行参数以及所述操作参数都没有超过对应的阈值)，根据T3获取操作参数，然后根据所述操作参数计算车辆的打滑值(此时，可以理解为所述运行参数以及所述安全干预事件参数都没有超过对应的阈值)。当然，本领域技术人员也可以通过其他的方式计算车辆的打滑值，本发明对此不作特殊限制。

另一方面，在本发明中，控制模块获取所述运行参数、所述安全干预事件参数以及操作参数的过程可以是控制模块主动从所述运行检测模块以及操作检测模块获取，也可以是所述运行检测模块以及操作检测模块获取主动向所述控制模块发送，本发明对此不作特殊限制。

在本发明中，车辆的驱动模式从双轮驱动模式切换到全轮驱动模式的目标是降低突发性的安全风险，而突发性的安全风险并不一定会持续很长时间。通常来说持续很长时间的风险容易被驾驶员直接观察到。全轮驱动模式的问题在于其通常会引发更高的油耗，在特定的环境中可能更为明显。在优选的方式中，本发明在考虑安全性的前提下，同时给出一种更加简洁有效的回切机制。所述模式控制模块可以根据预设的第二时间周期按照一个预定的打滑减量值(假设为D，可以理解为步长)来周期性地调整打滑值，当打滑值低于第二切换阈值的时，可以将驱动模式切换回双轮驱动模式。在这个优选的例子中，每隔一个第二时间周期，打滑值都需要减去一个打滑减量值。出于安全的考虑，第二时间周期通常会大于第一时间周期，甚至是远远大于第一时间周期，比如说0.4s(20ms的20倍)。这样的不对称设计有着突出的优势：

假设当前的打滑值＝25×(A1+A3+B2+C2)＝50D，第一切换阈值是25D，

而第二切换阈值是10D。以下针对两种情况进行推演：

情况一：打滑增量值大幅度下降或迅速消失，假设第26个第一时间周期开始，打滑增量值一直都是0，这就意味着经过41个第二时间周期(总长为41×0.4s＝16.4s)后，打滑值将降为9D，小于第二切换阈值10D，此时将车辆切换回双轮驱动模式。车辆在全轮驱动模式下行驶的时间不到20s，带来的油耗增加微乎其微。此外，在优选的方式中，第一切换阈值大于第二切换阈值可以避免驱动模式在部分复杂场景下的反复切换，可以从容应对安全风险剧烈波动的情况。

情况二：打滑增量值未出现较大幅度下降，假设第26个第一时间周期开始，打滑增量值一直维持在A1+A3+B2+C2这个数值左右，这意味着打滑值会居高不下，比如说经过0.4秒的时间之后，增量部分为20×(A1+A3+B2+C2)＝40D，而减量部分为D，最终打滑值又增加了39D，因此按照固定周期进行减量并没有对安全风险的预防形成负面影响，并且可以在合理的时间内确定安全风险的消失，从而迅速地切换到双轮驱动模式，避免高油耗的发生。

如前所述，一方面本发明提供了自动化的驱动模式切换，另一方面，很多车辆都支持手动方式来切换驱动模式。对于手动将双轮驱动切换为全轮驱动的指令，模式控制模块可以按照现有方式去处理。对于全轮驱动模式到双轮驱动模式的手动切换指令，则需要进行特殊处理。在一个优选的例子中，所述模式控制模块在将车辆由双轮驱动模式自动切换为全轮驱动模式时，将全轮驱动模式标记为自动；在收到驾驶员手动切换至双轮驱动模式指令时，检查全轮驱动模式的标记是否为自动，若为自动，则拒绝该指令或请求驾驶员进一步确认。全轮驱动模式是自动切换造成的，说明车辆当前正在通过全轮驱动模式降低安全风险，若回切到双轮驱动模式，则可能造成安全风险的放大。此时本发明模式控制模块可以拒绝驾驶员的手动切换指令，或者可以对其进行提示，避免安全风险因为误操作等原因被放大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种车辆驱动模式自动切换系统，其特征在于，所述系统包括：

运行检测模块，用于检测车辆的运行参数和安全干预事件参数；

操作检测模块，用于检测驾驶员的操作参数；

模式控制模块，用于获取所述运行参数、所述安全干预事件参数以及所述操作参数中的多种或全部，根据所述获取到的参数对应的预设的打滑增量值计算车辆的打滑值，并在所述打滑值大于第一切换阈值且车辆驱动模式为双轮驱动模式时，将车辆由双轮驱动模式切换到全轮驱动模式；

其中，所述安全干预事件包括：车辆防抱死制动干预事件以及牵引力控制干预事件；

所述安全干预事件参数对应的打滑增量值是所述安全干预事件发生时所对应的打滑增量值；

所述模式控制模块，用于按照预设的第一时间周期计算车辆的打滑值；

所述模式控制模块，进一步用于根据预设的第二时间周期，将当前的打滑值减去预设的打滑减量值；

所述模式控制模块，进一步用于在所述打滑值小于第二切换阈值且车辆驱动模式为全轮驱动模式时，将车辆由全轮驱动模式切换为双轮驱动模式；

所述第二时间周期大于所述第一时间周期。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算车辆的打滑值，包括：

将所述打滑增量值累加到当前保存的打滑值。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述运行参数包括车辆的横摆角速度；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述横摆角速度大于对应的第一运行阈值时，获取预设的与第一运行阈值对应的打滑增量值。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述运行参数包括车辆的横向加速度；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述横向加速度大于对应的第二运行阈值时，获取预设的与第二运行阈值对应的打滑增量值。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述运行参数包括车轮转速和行驶速度；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述车轮转速与所述行驶速度的差值大于对应的第三运行阈值时，获取预设的与第三运行阈值对应的打滑增量值。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述操作参数包括加速踏板位置；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述加速踏板位置大于对应的第一操作阈值时，获取预设的与第一操作阈值对应的打滑增量值。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述操作参数包括制动踏板位置；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述制动踏板位置大于对应的第二操作阈值时，获取预设的与第二操作阈值对应的打滑增量值。

8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述操作参数包括加速踏板位置变化速率；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述加速踏板位置变化速率大于对应的第三操作阈值时，获取预设的与第三操作阈值对应的打滑增量值。

9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述操作参数包括制动踏板位置变化速率；

获取参数对应的预设的打滑增量值的过程包括：

当所述制动踏板位置变化速率大于对应的第四操作阈值时，获取预设的与第四操作阈值对应的打滑增量值。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第二切换阈值小于等于所述第一切换阈值。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述模式控制模块，进一步用于在将车辆由双轮驱动模式切换为全轮驱动模式后，向驾驶员输出对应的切换提醒。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述模式控制模块，进一步用于在将车辆由双轮驱动模式切换为全轮驱动模式时，将全轮驱动模式标记为自动；在收到驾驶员手动切换至双轮驱动模式指令时，检查全轮驱动模式的标记是否为自动，若为自动，则拒绝该指令或请求驾驶员进一步确认。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述运行检测模块包括车辆电子稳定控制模块。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述操作检测模块包括车辆发动机管理模块。