CN104925042B - 一种用于纯电动汽车的主动预制动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于纯电动汽车的主动预制动方法，首先整车控制器接收测距装置传送的本车与前方接近物之间的距离S，当本车与前方接近物之间的距离S小于预先设定的距离限值Sd时，根据采样时间Δt以及采样时间内本车与前方接近物之间的距离差ΔS计算本车与前方接近物的相对速度VX；进一步根据S和VX计算出驱动电机提供的制动扭矩T，使本车在与前方接近物发生碰撞之前实现主动预制动。本发明的主动预制动方法尤其适用于在本车的车速以及相对速度较低或者由于驾驶员分心或其他应该踩却未踩制动踏板的情况下，通过主动控制车辆进行预制动，有效避免了本车与前方接近物发生碰撞，提高了整车安全性。

Description

一种用于纯电动汽车的主动预制动方法
技术领域
本发明涉及汽车的主动安全控制领域，具体涉及一种用于纯电动汽车的主动预制动方法。
背景技术
交通事故不但造成人员伤亡，而且会带来经济损失。据统计，在各种类型的车辆交通事故中，人体头颈部是最常见到的致伤部位，而这在汽车的追尾碰撞中尤为常见。在追尾碰撞中，颈部伤害的比例高达77.1％，而且大部分追尾碰撞事故都是在低速(小于25km/h)情况下发生的。因此，如何减小甚至防止低速追尾碰撞的发生，降低追尾事故率，是提高交通安全的重要研究方向。
目前的汽车一般是通过车内红外探测系统可以持续不断地监测前方车辆的状态，且当城市安全系统开启城市安全系统开启车速低于30km/h时，探测系统自动启动，探测前方10米内的车辆。如果前方车辆突然减速，且系统判断有发生碰撞的危险，便会警示驾驶者同时命令车辆制动器执行预加压。如果驾驶者没有采取行动，无需驾驶者介入系统便会自动刹车(如蒙迪欧的ACS低速安全系统)。但是此类装置由于引入了包括红外探测器、主动制动系统以及控制芯片等在内的部件，致使整车成本明显提高，因此往往配备在豪华级别的车型上，其竞争也更多地停留在创新科技的层面。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于纯电动汽车的主动预制动方法，旨在实现当驾驶员分心或者由于其他原因未进行制动操作的情况发生时车辆进行主动减速的功能。
本发明采用的技术方案具体为：
一种用于纯电动汽车的主动预制动方法，包括如下步骤：
1)距离采集及限值判断步骤：整车控制器接收测距装置传送的本车与前方接近物之间的距离S，并根据车辆的最大制动减速度和系统响应时间预先设定一个距离限值Sd，当本车与前方接近物之间的距离S与距离限值Sd满足S＜Sd时，进入步骤2)；
2)相对速度VX计算步骤：根据采样时间Δt内本车与前方接近物之间的距离差ΔS，根据VX＝ΔS/Δt得出本车与前方接近物的相对速度VX；
3)主动预制动步骤：根据本车与前方接近物之间的距离S以及相对速度VX计算出制动扭矩T，整车控制器向电机控制器发送指令，使驱动电机提供制动扭矩T，使本车在与前方接近物发生碰撞之前实现主动预制动。
在上述用于纯电动汽车的主动预制动方法中，所述前方接近物为前车或者前方障碍物。
在上述用于纯电动汽车的主动预制动方法中，所述步骤1)中，距离限值Sd的取值范围为1～45m。
在上述用于纯电动汽车的主动预制动方法中，所述步骤3)中，所述制动扭矩T的获得过程为：
主动预制动介入前的初速度V2为本车与前方接近物的相对速度VX，制动完成后的末速度V1＝0，根据运动学公式V2 2-V1 2＝2a S1，本车所需的加速度a需满足a＝Vx 2/2/S1，其中S1为制动距离，制动距离S1为本车与前方接近物之间的距离S与预设的安全距离S0之和；
本车需要的牵引力F＝ma＝mVx 2/2/S1，则驱动电机需提供的制动扭矩T＝Fr/i＝mrVx 2/2/S1/i；其中：m为车辆总质量，r为车轮的滚动半径，i为变速机构的总减速比。
在上述用于纯电动汽车的主动预制动方法中，安全距离S0的取值范围为0≤S0≤1m。
本发明产生的有益效果是：
本发明的主动预制动方法通过综合考虑前方接近物(前车或者前方障碍物)与本车的距离、本车的当前车速以及本车与前方障碍物的相对速度等因素，在驾驶员在本应进行却未进行制动踏板制动操作动作时，通过整车控制器主动控制驱动电机处于发电状态，给出相应的制动扭矩以实现对车辆的减速；
本发明的主动预制动方法尤其适用于驾驶员疲劳驾驶或者分心等情况下的驾驶状态，以及尤其针对城市交通常见的低速行驶时的追尾事故，通过整车控制器的主动介入，从车辆的角度出发，降低了交通事故的发生概率，提高了行车的安全性；
此外，主动预制动功能的实现，是利用纯电动汽车的现有配置资源，无需引入额外的硬件，有效控制了整车的制造成本。
附图说明
当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种用于纯电动汽车的主动预制动方法的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
本发明的主动预制动方法主要应用于本车处于低速工况下、本车与前车(或者前方障碍物)的距离不断缩短、驾驶员未采取制动操作的场景，通过采用驱动电机进行主动预制动的策略，尤其是当驾驶员分心或者新手上路的情况下，在一定程度上避免了本车与前车(或者前方障碍物)发生碰撞。
预制动控制方法的主要原理是利用驱动电机的主动制动特性，在低速工况下，驱动电机具有能够提供足够大制动扭矩的特点，也恰好满足了实际情况中的制动要求，从而使主动预制动的功能能够得以实现。
以本车与同样具有速度的前车的情况为例，主动预制动方法具体如图1所示：
S1)：在车辆的相对速度较低的大前提下，整车控制器VCU实时采集测距装置(在本实施例中，采用雷达发送的测距方式)传送的本车与前车之间的距离S是否处于距离限值Sd以下，这是主动预制动介入的首先准入条件；即：
主动预制动的介入需满足条件：S(包含S0、S1)＜Sd。
为了保证人车的安全(即主动预制动应及时介入)，Sd的取值不应过大，同时为了保证不影响驾驶员的体验，该值也不宜过小，其实际取值根据不同车型(距离限值Sd＝at2/2，其中a为车辆的最大制动减速度，t为系统响应时间；最大制动减速度a是根据具体车辆在提供最大制动力时测量获得的，t值则是考虑实际驾驶情况，一般选值范围为0.5～3s，进行标定，Sd的取值范围为1～45m；
S2)：相对速度VX的获得具体为：
整车控制器VCU实时采集测距装置传送的本车与前车之间的距离S(包含记录初始时刻t0的距离S0以及第二采样时刻t1的距离S1)，再采样时间段t＝t1-t0内，本车与前车的相对速度VX＝(S0-S1)/t；
此外，还可以将相邻的采样时刻t0～t1替换为某两个采样点时刻ti～tj并通过一定的数据拟合方式得出位移与时间的关系，然后通过积分或者取均值等方式求得本车与前车的相对速度VX。
S3)：在本车与前车的距离S以及相对速度VX满足主动预制动的介入条件的前提下，为了避免发生碰撞，此时需要驱动电机能够提供一个恒定的、足够大的制动扭矩使车辆产生一个加速度，制动扭矩T的计算过程为：
根据运动学公式V2 2-V1 2＝2aS1，初速度V2为本车与前车的相对速度VX，要实现制动(即末速度V1为0)，则本车所需的加速度a＝VX 2/S1/2/3.6/3.6(km/h与m/s之间的单位换算)；
其中S1为制动距离，为了使车辆在与前车发生碰撞之前能够实现制动；在理论值应为本车与前车的距离S的基础上在增加一个预设的不大于1m的安全距离S0(当S0的取值为0时，即为在碰撞前恰好实现制动的理想状态。)
为了满足本车有足够的加速度a对车辆进行减速，需要的牵引力至少为F＝ma，即F＝mVX 2/S/2/3.6/3.6；其中：m为车辆总质量，r为车轮滚动半径，i为变速机构的总减速比；
假定本实施例中不考虑低速下车辆的滚动阻力及风阻，且上述所需的车辆牵引力F仅通过驱动电机提供，根据车辆匹配公式T＝F*r/i可知得出驱动电机所需提供的制动扭矩T。
可以看出，在满足条件VX＞0、(S0、S1)＜Sd且驾驶员未进行制动踏板操作时，整车控制器VCU向电机控制器MCU发送制动扭矩信号，输出大小为mrVx 2/2/S1/i/3.6/3.6的制动扭矩T，实现主动预制动的介入，有效避免了在驾驶员疲劳驾驶或者分心等情况下可能发生的碰撞事故。
以上结合附图对本发明的实施例进行了详细地说明，此处的附图是用来提供对本发明的进一步理解。显然，以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何对本领域的技术人员来说是可轻易想到的、实质上没有脱离本发明的变化或替换，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于纯电动汽车的主动预制动方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)距离采集及限值判断步骤：整车控制器接收测距装置传送的本车与前方接近物之间的距离S，并根据车辆的最大制动减速度和系统响应时间预先设定一个距离限值Sd，当本车与前方接近物之间的距离S与距离限值Sd满足S＜Sd时，进入步骤2)；
2)相对速度VX计算步骤：根据采样时间Δt内本车与前方接近物之间的距离差ΔS，根据VX＝ΔS/Δt得出本车与前方接近物的相对速度VX；
3)主动预制动步骤：根据本车与前方接近物之间的距离S以及相对速度VX计算出制动扭矩T，整车控制器向电机控制器发送指令，使驱动电机提供制动扭矩T，使本车在与前方接近物发生碰撞之前实现主动预制动，其中，所述制动扭矩T的获得过程为：主动预制动介入前的初速度V2为本车与前方接近物的相对速度VX，制动完成后的末速度V1＝0，根据运动学公式V2 2-V1 2＝2aS1，本车所需的加速度a需满足a＝Vx 2/2/S1，其中S1为制动距离，制动距离S1为本车与前方接近物之间的距离S与预设的安全距离S0之和；本车需要的牵引力F＝ma＝mVx 2/2/S1，则驱动电机需提供的制动扭矩T＝Fr/i＝mrVx 2/2/S1/i；其中：m为车辆总质量，r为车轮的滚动半径，i为变速机构的总减速比。
2.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的主动预制动方法，其特征在于，所述前方接近物为前车或者前方障碍物。
3.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的主动预制动方法，其特征在于，所述步骤1)中，距离限值Sd的取值范围为1～45m。
4.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的主动预制动方法，其特征在于，所述安全距离S0的取值范围为0≤S0≤1m。
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