CN108657150A - 一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统 - Google Patents

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康盛
黄娟林
肖强
周聪辉
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Abstract

本发明一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统，包括电喇叭，距离传感器，车辆大灯，车载蓄电池，车速传感器，整车ECU，液压控制单元，路面识别模块，制动系统压力检测模块，蓄电池SOC监测模块，模糊控制器。其中车速传感器获得车辆行驶速度，制动系统压力检测模块获得制动系统压力并换算成相应的制动强度，距离传感器获得与前方车辆的距离，蓄电池SOC监测模块获得车载蓄电池SOC状态，路面识别模块获得路面状况，整车ECU接收上述经过处理后的传感器信息，进行制动模式选择，并控制电机是否参与制动。本发明其优点在于车辆能够主动识别驾驶员制动意图，选择不同的制动模式，并且能够根据车辆行驶状况及道路环境进行主动制动、发出警报。

Description

一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统
技术领域
本发明涉及电动汽车制动控制领域，尤其涉及一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统。
背景技术
电动汽车采用电机驱动，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动时的能量回收，但目前电动汽车主动制动、制动能量回收技术尚不成熟，如何保证驾驶人及乘客安全一直是汽车行业研究的重点。
目前电动汽车制动主要是通过驾驶员踩踏制动踏板进行制动，车辆行驶安全性与驾驶员操作密切相关，增加了驾驶员的操作强度。中国专利授权公告号CN206561776U公开了“一种电动汽车制动系统以及电动汽车”，该电动汽车制动系统通过采集驾驶员的制动数据对能量回收装置及电子制动装置进行控制，制动系统必须在驾驶员踩下制动踏板后才作用，未增加主动制动操作。中国专利授权公告号CN204250009U公开了“一种车辆防碰撞装置”，其防碰撞提示单元安装在车辆仪表盘上，同时采用扬声器对驾驶人员进行提醒，没有对前方车辆进行安全距离提醒。
本发明采用车速传感器、制动系统压力检测模块、距离传感器、路面识别模块、蓄电池SOC监测模块、整车ECU、警报装置、液压控制单元、模糊控制器，获得前方车辆距离信息及车辆行驶状态，主动判断驾驶员制动意图并对驾驶员及前方车辆提醒，提高了车辆行驶安全性，同时制动控制系统根据制动信息及蓄电池SOC状态控制驱动电机是否参与制动，能够提高能量利用率。
发明内容
本发明针对上述存在的问题，提供一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统，该系统能够根据车距及驾驶员制动意图对电机及制动系统进行控制，提高车辆行驶安全性。
其技术方案是：一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统包括车速传感器、制动系统压力检测模块、距离传感器、路面识别模块、蓄电池SOC监测模块、整车ECU、警报装置、液压控制单元、模糊控制器。其中车速传感器获得车辆行驶速度，制动系统压力检测模块获得制动系统压力并转化成相应的制动强度，距离传感器获得与前方车辆的距离，蓄电池SOC监测模块获得车载蓄电池SOC状态，路面识别模块获得路面状况，整车ECU接收上述传感器信息并进行处理，发出相应指令控制驱动电机和警报装置工作。
本发明具有的有益效果是：通过多种传感器获得车辆行驶状态及行驶环境信息，输入整车ECU中进行处理从而主动选择制动模式，控制电机是否参与制动过程，提高了能量利用率和制动安全性，并且采用警报装置分别提示驾驶员及前方车辆注意安全距离，提高了车辆行驶安全性。
附图说明
图1为整体结构示意图。
图2为路面识别模块结构。
图3为模糊控制原理图。
图4为模糊控制规则图。
图5为整车控制原理图。
图中：1-电喇叭，2-距离传感器，3-车辆大灯，4-车载蓄电池，5-车速传感器，6-整车ECU，7-液压控制单元，8-路面识别模块，9-制动系统压力检测模块，10-蓄电池SOC监测模块，11-模糊控制器，12-驱动电机，811-螺孔，812-LED灯，813-高清摄像头，814-湿度传感器，815-底座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：
根据图1可知：一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统，包括电喇叭1、距离传感器2、车辆大灯3、车载蓄电池4、车速传感器5、整车ECU 6、液压控制单元7、路面识别模块8、制动系统压力检测模块9、蓄电池SOC监测模块10、模糊控制器11、驱动电机12。
在本实施例中，车速传感器5获得车辆行驶速度v，制动系统压力检测模块9检测制动系统压力，并换算成相应压力下的制动强度z，蓄电池SOC监测模块10对车载蓄电池SOC状态进行监测，获得车载蓄电池SOC，距离传感器2获得行驶车辆与前方车辆的车距，路面识别模块8获得行驶路面状况及路面湿度等信息，数据预处理模块将上述传感器获得的初始信号进行处理，可靠性分析模块对上述传感器获得的初始信号数据进行可靠性分析并输出到整车ECU，整车ECU将上述有效信息进行处理并输出相应的控制信号对电喇叭1、车辆大灯3、液压控制单元7及驱动电机12进行控制，模糊控制器11根据输入的信号自动选择相应的制动模式，控制驱动电机12是否参与制动过程。
其中所述距离传感器2采用波长短、频带宽、穿透能力强的毫米波雷达，且安装在前保险杠中间位置。
其中所述警报装置包括内、外扬声器及车辆大灯3，其中内外、扬声器都采用电喇叭1，整车ECU根据传感器输入的车辆行驶状态及环境信息判断是否发出警报指令，当整车ECU发出警报指令时，内扬声器发出语音提示驾驶员进行制动操作，外扬声器发出持续时间2s的鸣笛声，持续两次鸣笛，且车辆大灯3闪烁3次。
根据图2可知：所述路面识别模块8包括LED灯812，高清摄像头813，湿度传感器814，底座815，其中高清摄像头813周围安装有LED灯812，湿度传感器814安装于高清摄像头813侧，且通过底座815螺孔811安装在汽车后备箱下方，高清摄像头813实时记录车辆下方道路图像，湿度传感器814实时记录环境湿度，根据路面识别模块8所获得的路面类型及湿度传感器获得的路面湿度与整车ECU存储的多种路面的附着系数-滑移率曲线进行对比，匹配与行驶路面特征吻合的附着系数-滑移率曲线，再根据滑移率公式：
其中v为车速传感器获得的车辆行驶速度，ω为车轮角速度，r为车轮半径。
滑移率计算模块根据车速传感器5获得的实时车速信息v实时计算当前状态下的滑移率s，整车ECU实时根据当前道路滑移率与所匹配的附着系数-滑移率曲线进行附着系数识别，实时获得当前行驶状态下的路面附着系数φ。
根据图3可知：在本实施例中，将传感器获得的制动强度z、车载蓄电池SOC、附着系数φ、车速v等信息输入到模糊化接口，将输入的精确量转换成模糊量，并生成相应的模糊集。模糊推理机制根据输入的模糊集，按照控制规则进行推理获得相应的模糊控制规则，模糊控制量经过解模糊化接口将模糊控制量精确化得到相应的电机控制信号，控制驱动电机12是否参与制动。
根据图4和图5可知：车速传感器5获得车速输入模糊控制器11中，当车速v>20km/h时，制动系统压力检测模块9检测制动系统压力是否增加，从而判断驾驶员是否有制动意图，当制动系统压力未发生变化时即无制动操作，车辆正常行驶。当制动系统压力增加时，判断驾驶员有制动意图，车速传感器获得车速v，根据公式：
其中v为车速传感器获得的车辆行驶速度，g为重力加速度。
获得当前制动状态下的制动强度z，此时路面识别模块8获得路面状况并判断此时路面的附着系数φ大小，将制动强度z与路面附着系数φ进行比较，当制动强度大于路面附着系数时轮胎将出现前轮或后轮抱死状况，前轮或后轮抱死都对汽车行驶安全性产生影响，此时ABS防抱死制动系统起作用使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。当制动强度z小于路面附着系数φ时，判断制动强度z是否小于0.2，当制动强度小于0.2时，属于小强度制动，此时蓄电池SOC监测模块10测量车载蓄电池SOC是否小于0.95，当车载蓄电池SOC大于0.95时，为了防止车载蓄电池4过充，此时驱动电机12不参与制动。当车载蓄电池SOC小于0.95时，驱动电机12参与制动，并进行能量回馈。当制动强度在0.2-0.7之间时，属于中等制动强度，此时根据车载蓄电池SOC状态判断是否能够进行能量回馈，若制动强度大于0.7时，属于紧急制动状况，此时不进行能量回馈，防止电机参与制动产生的电信号对ABS系统产生干扰。
在车辆行驶过程中，距离传感器2实时获得与前方车辆之间的行驶车距，并输入到整车ECU进行判断，当车速小于20 Km/h时，整车ECU判定车辆处于安全行车状态，即车辆处于驾驶员实时控制状态，车辆所进行的操作完全依靠于驾驶员，与距离传感器2获得的车距无关。当车速大于20km/h时，整车ECU根据距离传感器2实时获得与前方车辆之间的行驶车距，进行安全跟车距离判断，当车距小于安全跟车距离时，无论驾驶员是否有制动意图，整车ECU都将发出制动命令，液压控制单元7使得制动系统压力缓慢增加，内置扬声器发出警报提示驾驶员进行制动操作，整车ECU控制车辆大灯3闪烁3次、外扬声器鸣笛2s，持续两次提示前方车辆进行提速或避让操作，并根据制动强度z、路面附着系数φ、车载蓄电池SOC等信息判断是否进行能量回馈，若满足能量回馈条件则电机参与制动，否则驱动电机12不参与制动。

Claims (4)

1.一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统，包括：获取车辆行驶速度、车距、车载蓄电池SOC状态、车轮滑移率及制动系统压力；根据所述的车辆行驶速度、车载蓄电池SOC状态、车轮滑移率及制动系统压力，产生控制指令；根据所述控制指令，对车辆驱动电机、制动系统及警报装置进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种具有主动安全性的电动汽车制动系统，其特征在于，所述路面识别模块（8）包括LED灯（812），高清摄像头（813），湿度传感器（814），底座（815），其中高清摄像头（813）周围安装有LED灯（812），湿度传感器（814）安装于高清摄像头（813）侧，且通过底座（815）螺孔（811）安装在汽车后备箱下方。
3.根据权利要求1所述的一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统，其特征在于，根据车辆行驶速、车距、车载蓄电池SOC状态、制动系统压力信息，在处于安全车距且满足制动能量回收状态时的制动过程，控制驱动电机（12）参与制动；当车距处于非安全车距且驾驶员无制动行为时，控制制动系统进行制动操作并控制警报装置对驾驶员以及前方车辆进行提醒。
4.根据权利要求3所述的一种具有主动安全性的电动汽车制动控制系统，其特征在于，所述的警报装置包括电喇叭（1）及车辆大灯（3），内置扬声器发出警报提示驾驶员进行制动操作，整车ECU（6）控制车辆大灯闪烁3次、外扬声器鸣笛2s，持续两次提示前方车辆进行提速或避让操作。
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