CN107458243B - 一种用于新能源汽车智能无人驾驶的故障停车控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于新能源汽车智能无人驾驶的故障停车控制方法，是针对于无人驾驶新能源汽车故障停车进行的专项描述，把电池管理系统与无人驾驶技术进行了融合，控制逻辑中体现出了在应对动力电池包出现故障时，无人驾驶系统的应对策略，具有较高的实际应用价值。控制的实施需要无人驾驶系统的决策逻辑与电池管理系统的安全警示逻辑相互渗透，通过电池的当前故障状态去制定合适的停车控制策略，达到紧急状况、一般状况与轻微状况下的控制逻辑划分，从而实现无人驾驶的部分智能停车。

Description

一种用于新能源汽车智能无人驾驶的故障停车控制方法

技术领域

本发明涉及以新能源汽车作为主体，使用无人驾驶智能技术为主要行驶手段的新能源汽车控制领域，具体涉及一种用于新能源汽车智能无人驾驶的故障停车控制方法。

背景技术

新能源汽车的发展与无人驾驶智能汽车的技术进步，使得突发电力故障下的无人驾驶新能源汽车紧急应变处理成为一个技术研究的新问题。此刻的整车控制系统，不仅需要能够完成基本的无人驾驶功能，同时还需要具备解决因新能源汽车电池故障引起的新型突发状况，实现安全停车等待救援的能力，而其中对于理解电力故障类型及做出合理的响应，成为一种重要的控制功能手段。

无人驾驶智能车，基本的系统构成包括：环境感知系统、行为决策系统、控制执行系统，能够实现基本的环境建模、路径规划及车辆行驶操作。而新能源汽车作为国家的重要发展产业之一，电池系统安全问题也成为研究的重点与难点。结合无人驾驶智能车的特性与电池安全保护机制，从而有效解决无人驾驶新能源汽车的故障响应控制，对于智能汽车是一个新的功能扩展。

发明内容

为了实现无人驾驶技术在新能源汽车领域的智能体现，利用控制技术把电池安全保护机制与无人驾驶技术相融合，进行基于电池安全保障的无人驾驶控制。

本发明主要是当出现动力电池故障时，及时采取的一种紧急处理方案，使得无人驾驶汽车能够实施安全的停车操作，从而提升智能车的功能拓展，将损失降低到最小。

一种用于新能源汽车智能无人驾驶的故障停车控制方法，是将无人驾驶汽车技术与新能源汽车的电池故障处理技术进行融合，从而实现新能源无人汽车安全停车功能，其特征在于包括：故障信息处理及相应的行为决策、故障停车路径规划、车辆灯光控制。

进一步地，故障信息处理，主要包括分析车载CAN(Controller Area Network)网络信息中的由电池管理系统(Battery Management System，以下简称BMS)发送的报文，解析故障类型及等级，再做出响应决策。

进一步地，当无人驾驶系统检测到动力电池故障，且电池管理系统故障等级为严重时，响应采取立即停车策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下：

1-1、检测当前车速，以5m/s为标线值，进入步骤1-2；

1-2、当时速大于5m/s时，减速至5m/s，减速同时开启右转向灯，检测后方及右后方道路情况，进入步骤1-3；

1-3、当右后方不存在障碍车辆时，确定安全后，实现车辆右转操作，进入右侧变换车道，进入步骤1-4；

1-4、通过环境感知系统检测道路边缘，检测到的道路边缘位于所在车道的右边，与检测到的右侧车道线平行且距离小于0.2m时，则认为车辆已在道路的最右边车道，可以实施停车操作，进入步骤1-5；如果距离大于0.2m时，则进入到步骤1-6；

1-5、此时打开危险警报灯，开启自动驻车功能，并通过智能终端发送当前故障信息及当前的定位信息至后台，关闭车载低压电源，实现报警及救援求助；

1-6、继续实行右转操作，检测后方及右后方道路情况，当右后方不存在车辆时，确定安全后，实现车辆右转操作，进入右侧变换车道，直至检测到的右侧车道线平行且距离小于0.2m时，进入步骤1-3。

进一步地，当电池管理系统故障等级为一般故障时，响应采取一般停车控制策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下：

2-1、通过导航系统搜索最近的可停车区域，当可停车区域位于车辆周边范围3km以内时，进入步骤2-2；当距离大于3km时，进入步骤2-3；

2-2、开启危险警告灯，把车速度控制在5m/s，按照导航路径进行路径规划，直至到达停车区域；当环境感知系统检测到路边可停车位或停车场空停车位时，进入侧方位停车程序或倒车入库程序；

2-3、此时对比分析车辆电池的SOC值，当SOC大于50％时，按照导航路径进行路径规划，同时规划系统使车辆行驶在最右边车道，车速控制在2m/s，不断逼近可停车区域，进入步骤2-4；

2-4、检测BMS的故障信息，当故障等级升级为严重时，控制指令变更为严重故障响应，即执行立即停车策略；当故障信息一直维持在一般时，则重复上述2-1步骤。

进一步地，当BMS由于SOC低于20％，出现低电量报警时，此时规定为轻微故障，响应采取充电停车控制策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下：

3-1、车辆导航系统规划出一条去往最近可充电站路径，进入步骤3-2；

3-2、根据车辆的SOC值，使用长续航动力模式下的动力输出功率，初步估计剩余电量能够支持的续航里程数，对比续航里程数S与充电站的行驶路径长度L，判断能否进行航程，如果S>＝L，则进入步骤c；如果S<L；则进入步骤3-4；

3-3、车辆启动长续航动力模式，根据路径导航规划，行驶至可充电站，进入步骤3-5；

3-4、导航系统重新规划寻找可停车区域，进入到逻辑步骤2-1；

3-5、到达充电站后，自动驻车，并向后台发送位置信息与当前等待充电状态，等待救援。

本发明的有益效果是：

本发明充分的利用了电池管理系统的安全管理逻辑，集合车辆目前的位置、电池状态及环境感知系统功能，实现了故障等级划分下的车辆决策逻辑，结合车辆决策系统及操作控制系统，从而实现智能化停车。

附图说明

图1为与本发明相关的现有车载设备及布置。

图2为控制系统结构。

图3为紧急停车逻辑控制流程图。

图4为一般停车逻辑控制流程图。

图5为充电停车逻辑控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

图1为新能源汽车无人驾驶智能的系统：主要包括前置的6个超声波雷达、1个前置毫米波雷达、1个前置摄像图、2个侧摄像头、2个侧面超声波雷达、4个后置超声波雷达、1个后置摄像头、1套导航系统以及BMS电池管理系统。

新能源汽车目前的信息传递会通过车载CAN网络(Controller Area Network)进行传递，通过解析电池管理系统(Battery Management System，以下简称BMS)发送的报文，可以明确电池故障类型及等级，从而做出车辆控制决策响应。一般来说，BMS故障包括三大类：严重故障、一般故障、轻微故障。其中严重故障体现为电芯短路、起火；一般故障体现为温度异常、过流；轻微故障体现为电芯单体欠压、单独传感器无监测数据等。工作正常则说明电芯的工作指标属于正常范围波动(控制结构见说明书附图2)。

(1)当无人驾驶系统检测到动力电池故障，且BMS故障等级为严重时，响应采取立即停车策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下(流程图见说明书附图3)：

1-1、检测当前车速，以5m/s为标线值，进入步骤1-2；

1-2、当时速大于5m/s时，减速至5m/s，减速的同时开启右转向灯，检测后方及右后方道路情况，进入步骤1.3；

1-3、当右后方不存在障碍车辆时，确定安全后，实现车辆右转操作，进入右侧变换车道，进入步骤1-4；

1-4、通过环境感知系统检测道路边缘，到检测到的道路边缘位于所在车道的右边，与检测到的右侧车道线平行且距离小于0.2m时，则认为车辆已在道路的最右边车道，可以实施停车操作，进入步骤1-5；如果距离大于0.2m时，则进入到步骤1-6；

1-5、此时打开危险警报灯，开启自动驻车功能，并通过智能终端发送当前故障信息及当前的定位信息至后台，关闭车载低压电源，实现报警及救援求助；

1-6、继续实行右转操作，检测后方及右后方道路情况，当右后方不存在车辆时，确定安全后，实现车辆右转操作，进入右侧变换车道，直至检测到的右侧车道线平行且距离小于0.2m时，进入步骤1-3；

(2)当BMS故障等级为一般故障时，响应采取一般停车控制策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下(流程图见说明书附图4)：

2-1、通过导航系统搜索最近的可停车区域，当可停车区域位于车辆周边范围3km以内(包括3km)时，进入步骤2-2；当距离大于3km时，进入步骤2-3；

2-2、开启危险警告灯，把车速度控制在5m/s，按照导航路径进行路径规划，直至到达停车区域；当环境感知系统检测到路边可停车位或停车场空停车位时，进入侧方位停车程序或倒车入库程序；

2-3、此时对比分析车辆电池的SOC值(State of Charge，荷电状态，也称剩余电量)，当SOC大于50％时，按照导航路径进行路径规划，同时规划系统使车辆行驶在最右边车道，车速控制在2m/s，不断逼近可停车区域，进入步骤2-4；

2-4、检测BMS的故障信息，当故障等级升级为严重时，控制指令变更为严重故障响应，即执行立即停车策略；当故障信息一直维持在一般时，则重复上述2-1步骤。

(3)当BMS由于SOC低于20％，出现低电量报警时，此时规定为轻微故障，响应采取充电停车控制策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下(流程图见说明书附图5)：

3-1、车辆导航系统规划出一条去往最近可充电站路径，进入步骤3-2；

3-2、根据车辆的SOC值，使用长续航动力模式下的动力输出功率，初步估计剩余电量能够支持的续航里程数，对比续航里程数S与充电站的行驶路径长度L，判断能否进行航程，如果S>＝L，则进入步骤c；如果S<L；则进入步骤3-4；

3-3、车辆启动长续航动力模式，根据路径导航规划，行驶至可充电站，进入步骤3-5；

3-4、导航系统重新规划寻找可停车区域，进入到逻辑步骤2-1；

3-5、到达充电站后，自动驻车，并向后台发送位置信息与当前等待充电状态，等待救援。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种用于新能源汽车智能无人驾驶的故障停车控制方法，是将无人驾驶汽车技术与新能源汽车的电池故障处理技术进行融合，从而实现新能源无人汽车安全停车功能，其特征在于包括：故障信息处理及相应的行为决策、故障停车路径规划、车辆灯光控制；

故障信息处理，包括分析车载CAN网络信息中的由电池管理系统发送的报文，解析故障类型及等级，再做出响应决策；

当无人驾驶系统检测到动力电池故障，且电池管理系统故障等级为严重时，响应采取立即停车策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下：

1-1、检测当前车速，以5m/s为标线值，进入步骤1-2；

1-2、当时速大于5m/s时，减速至5m/s，减速同时开启右转向灯，检测后方及右后方道路情况，进入步骤1-3；

1-3、当右后方不存在障碍车辆时，确定安全后，实现车辆右转操作，进入右侧变换车道，进入步骤1-4；

1-4、通过环境感知系统检测道路边缘，检测到的道路边缘位于所在车道的右边，与检测到的右侧车道线平行且距离小于0.2m时，则认为车辆已在道路的最右边车道，可以实施停车操作，进入步骤1-5；如果距离大于0.2m时，则进入到步骤1-6；

1-5、此时打开危险警报灯，开启自动驻车功能，并通过智能终端发送当前故障信息及当前的定位信息至后台，关闭车载低压电源，实现报警及救援求助；

1-6、继续实行右转操作，检测后方及右后方道路情况，当右后方不存在车辆时，确定安全后，实现车辆右转操作，进入右侧变换车道，直至检测到的右侧车道线平行且距离小于0.2m时，进入步骤1-3。

2.根据权利要求1所述的用于新能源汽车智能无人驾驶的故障停车控制方法，其特征在于：当电池管理系统故障等级为一般故障时，响应采取一般停车控制策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下：

2-1、通过导航系统搜索最近的可停车区域，当可停车区域位于车辆周边范围3km以内时，进入步骤2-2；当距离大于3km时，进入步骤2-3；

2-2、开启危险警告灯，把车速度控制在5m/s，按照导航路径进行路径规划，直至到达停车区域；当环境感知系统检测到路边可停车位或停车场空停车位时，进入侧方位停车程序或倒车入库程序；

2-3、此时对比分析车辆电池的SOC值，当SOC大于50％时，按照导航路径进行路径规划，同时规划系统使车辆行驶在最右边车道，车速控制在2m/s，不断逼近可停车区域，进入步骤2-4；

2-4、检测BMS的故障信息，当故障等级升级为严重时，控制指令变更为严重故障响应，即执行立即停车策略；当故障信息一直维持在一般时，则重复上述2-1步骤。

3.根据权利要求2所述的用于新能源汽车智能无人驾驶的故障停车控制方法，其特征在于，当BMS由于SOC低于20％，出现低电量报警时，此时规定为轻微故障，响应采取充电停车控制策略，此时决策系统下达控制指令，其操作逻辑步骤如下：

3-1、车辆导航系统规划出一条去往最近可充电站路径，进入步骤3-2；

3-2、根据车辆的SOC值，使用长续航动力模式下的动力输出功率，初步估计剩余电量能够支持的续航里程数，对比续航里程数S与充电站的行驶路径长度L，判断能否进行航程，如果S>＝L，则进入步骤c；如果S<L；则进入步骤3-4；

3-3、车辆启动长续航动力模式，根据路径导航规划，行驶至可充电站，进入步骤3-5；

3-4、导航系统重新规划寻找可停车区域，进入到逻辑步骤2-1；

3-5、到达充电站后，自动驻车，并向后台发送位置信息与当前等待充电状态，等待救援。

Images