CN109109858B - 一种车辆安全防护方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
一种车辆安全防护方法、装置及系统,所述方法包括:获取所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数;其中:所述相对横向运动参数包括:相对横向速度和相对横向距离;根据所述相对横向运动参数,判断是否会发生侧碰工况;当确定会发生侧碰工况时,根据所述相对横向运动参数,计算出车身目标高度;抬升车身至所述车身目标高度。采用上述方案,可以降低在碰撞时车辆受损程度及提高对车辆乘客的保护力度。
Description
技术领域
本发明涉及车辆设计领域,尤其涉及一种车辆安全防护方法、装置及系统。
背景技术
随着车辆的不断发展,车辆正在逐渐成为现代生活中不可或缺的一部分。并且,车辆智能化技术正在逐步得到应用,用户可以轻松、安全地在车辆上拨打电话、听音乐、收发信息、使用导航等。可以预见,车辆的电子化、智能化还将出现许多新系统、新成果,使驾乘车辆变得更加环保、节能、舒适和愉悦。但是,无论车辆如何发展,行车安全性均是重中之重。
目前,为了保障车辆内乘客的安全,会采集当前车速,根据当前车速判断是否发生车辆碰撞,若发生了车辆碰撞,则释放对应的保护气囊。
但是,上述的车辆安全防护方法,存在着车辆受损严重及对车辆乘客的保护力度低下的问题。
发明内容
本发明解决的问题是如何降低在碰撞时车辆受损程度及提高对车辆乘客的保护力度。
为解决上述问题,本发明实施例提供了一种车辆安全防护方法,所述方法包括:获取所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数;其中:所述相对横向运动参数包括:相对横向速度和相对横向距离;根据所述相对横向运动参数,判断是否会发生侧碰工况;当确定会发生侧碰工况时,根据所述相对横向运动参数,计算出车身目标高度;抬升车身至所述车身目标高度。
可选地,所述根据所述相对横向运动参数,判断是否会发生侧碰工况,包括:当确定所述车辆侧面的车辆的车速大于预设的车速阈值达多次,且所述车辆侧面的车辆与所述车辆的距离小于预设的距离阈值时,确定会发生侧碰工况。
可选地,所述方法还包括:获取所述车辆的转弯信息;其中:所述转弯信息包括转弯角度及转向;当所述车辆的转弯角度大于预设的弯角阈值时,确定所述车辆处于转弯工况,根据所述转向,确定相对较低侧的车身;抬升所述相对较低侧的车身。
可选地,所述根据所述转向,确定相对较低侧的车身,包括:当车辆的所述转向为左时,确定相对较低侧的车身为右侧的车身;当车辆的所述转向为右时,确定相对较低侧的车身为左侧的车身。
可选地,抬升所述相对较低侧的车身至预设的高度,所述预设的高度与所述转弯角度正相关。
可选地,采用陀螺仪获取所述车辆的转弯信息。
可选地,所述方法还包括:实时获取车身的高度信息;根据所述车身的高度信息、所述相对横向运动参数及所述转弯信息,确定当前所述车辆所处工况。
可选地,所述车辆所处工况包括以下任意一种:制动工况、颠簸路面行驶工况及直线行驶工况。
可选地,所述根据所述车身的当前高度信息、所述相对横向运动参数及转弯信息,确定所述车辆当前的其它工况,包括:当所述车身的高度出现超过预设大小的突变时,确定当前所述车辆所处工况为制动工况;当两侧车身以预设的频率范围出现超过预设大小的高度差时,确定当前所述车辆所处工况为颠簸路面行驶工况。
可选地,通过控制设置于车身与所述车辆的悬架系统之间的电机来抬升车身。
可选地,采用PI控制策略控制所述电机来实现车身的抬高。
可选地,采用超声波雷达获取所述相对横向距离。
本发明实施例提供了一种车辆安全防护装置,所述装置包括:第一获取单元,适于获取所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数;其中:所述相对横向运动参数包括:相对横向速度和相对横向距离;判断单元,适于根据所述相对横向运动参数,判断是否会发生侧碰工况;计算单元,适于当确定会发生侧碰工况时,根据所述相对横向运动参数,计算出车身目标高度;控制单元,适于控制车身抬升至所述车身目标高度。
可选地,所述判断单元,适于当确定所述车辆侧面的车辆的车速大于预设的车速阈值达多次,且所述车辆侧面的车辆与所述车辆的距离小于预设的距离阈值时,确定会发生侧碰工况。
可选地,所述装置还包括:第二获取单元,适于获取所述车辆的转弯信息;其中:所述转弯信息包括转弯角度及转向;车身状况确定单元,适于当所述车辆的转弯角度大于预设的弯角阈值时,确定所述车辆处于转弯工况,根据所述转向,确定相对较低侧的车身;所述控制单元,还适于控制抬升所述车身状况确定单元所确定的所述相对较低侧的车身。
可选地,所述车身状况确定单元,适于当车辆的所述转向为左时,确定相对较低侧的车身为右侧的车身;当车辆的所述转向为右时,确定相对较低侧的车身为左侧的车身。
可选地,所述控制单元,适于控制抬升所述相对较低侧的车身至预设的高度,所述预设的高度与所述转弯角度正相关。
可选地,所述第二获取单元,适于采用陀螺仪获取所述车辆的转弯信息。
可选地,所述装置还包括:第三获取单元,适于实时获取车身的高度信息;工况确定单元,适于根据所述车身的高度信息、所述相对横向运动参数及所述转弯信息,确定当前所述车辆所处工况。
可选地,所述车辆所处工况包括以下任意一种:制动工况、颠簸路面行驶工况及直线行驶工况。
可选地,所述工况确定单元,适于当所述车身的高度出现超过预设大小的突变时,确定当前所述车辆对应的其它工况为制动工况;当两侧车身以预设的频率范围出现超过预设大小的高度差时,确定当前所述车辆对应的其它工况为颠簸路面行驶工况。
可选地,所述控制单元,适于通过控制设置于车身与所述车辆的悬架系统之间的电机来抬升车身。
可选地,所述控制单元,适于采用PI控制策略控制所述电机来实现车身的抬高。
可选地,所述第一获取单元,适于采用超声波雷达获取所述相对横向距离。
本发明实施例提供了一种车辆安全防护系统,所述系统包括:抬高部件、距离传感器及以上任一种所述的车辆安全防护装置,其中:所述抬高部件与所述车辆安全防护装置耦接;所述车辆安全防护装置与所述距离传感器耦接;所述距离传感器,适于采集所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数;其中:所述相对横向运动参数包括:相对横向速度和相对横向距离。
可选地,所述距离传感器为超声波传感器。
可选地,所述抬高部件,包括:左步进电机;适于控制所述左步进电机的左驱动器;右步进电机;适于控制所述右步进电机的右驱动器。
可选地,所述系统还包括:陀螺仪,适于获取所述车辆的转弯信息。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
根据交通事故中的车辆受损情况统计,底盘较高的SUV车型受损较小,而底盘较低的普通轿车受损较大,并且经分析发现两车发生侧碰时,主要是来车的纵梁与被撞车的B柱发生碰撞,若被撞车的车身被抬高,可以使来车的纵梁与被撞车的门槛梁发生碰撞;且由于车辆的门槛梁比B柱更加坚固,因而,通过获取车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数,进而根据所述相对横向运动参数,判断后确定会发生侧碰工况时,通过抬高底盘而使车身整体抬升至目标高度,可以降低碰撞时车辆受损的程度及提高对车辆乘客的保护力度,提高车辆的碰撞被动安全性。并且抬升的高度与相对横向运动参数有关,故高度比较合理及精确,可以避免过度抬高造成的部件及资源损耗。
进一步,当确定所述车辆侧面的车辆的车速大于预设的车速阈值达多次,且所述车辆侧面的车辆与所述车辆的距离小于预设的距离阈值时,一定程度上表征乘客受伤的概率或者程度会较大,故确定会发生侧碰工况,且直接抬升车身,可以给予车内乘客一定程度的保护,因此可以降低碰撞时车辆受损的程度及提高对车辆乘客的保护力度。
进一步,当所述车辆的转弯角度大于预设的弯角阈值时,确定所述车辆处于转弯工况,并进而根据所述转向,确定相对较低侧的车身,且抬升所述相对较低侧的车身,可以减轻车内乘客因转弯产生的不舒适感,并且可以避免车辆因向心力可能出现的翻车,因此可以提高客户体验及行车安全性。
进一步,由于电机控制的便利性及准确性,通过控制设置于车身与所述车辆的悬架系统之间的电机来抬升车身,可以提高车辆的稳定性,并有效地在整车车身高度调节过程中保持较好的车身姿态。
进一步,采用PI控制策略控制所述电机来实现车身的抬高,可以提高车身抬高的准确度,进而可以降低碰撞时车辆受损的程度及提高对车辆乘客的保护力度,提高车辆的碰撞被动安全性。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种车辆安全防护方法的流程图;
图2是本发明实施中的一种车辆安全防护装置的结构示意图;
图3是本发明实施例中的一种车辆安全防护系统的结构示意图;
图4是本发明实施例中的一种侧碰工况判断的流程图;
图5是本发明实施例中的一种下层控制部分的逻辑示意图;
图6是本发明实施例中的一种电机同步控制的流程图;
图7是本发明实施例中的一种电机不同步控制的流程图;
图8是本发明实施例中的一种转弯行驶工况下电机不同步控制的效果示意图。
具体实施方式
如上,目前的车辆安全防护方法,存在着车辆受损严重及对车辆乘客的保护力度低下的问题。
为解决上述问题,本发明实施例通过获取车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数,进而根据所述相对横向运动参数,判断后确定会发生侧碰工况时,通过抬高底盘而使车身整体抬升至目标高度,可以降低碰撞时车辆受损的程度及提高对车辆乘客的保护力度,提高车辆的碰撞被动安全性。并且抬升的高度与相对横向运动参数有关,故高度比较合理,避免过度抬高造成的部件及资源损耗。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1示出了本发明实施例中的一种车辆安全防护方法的流程图,下面参考图1,对所述方法进行分步骤详细介绍,所述方法可以包括如下步骤:
步骤S11:获取所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数。
在具体实施中,所述相对横向运动参数可以包括:相对横向速度和相对横向距离。根据实际需要,本领域技术人员也可以获取其它的相对横向运动参数。可以理解的是,如果发生碰撞工况,此处的所述车辆为被撞车辆,所述车辆侧面的车辆为碰撞来车。
在本发明一实施例中,可以采用超声波雷达获取所述相对横向运动参数。本领域技术人员根据实际需要,也可以选用其他类型的传感器来获取相对横向运动参数,采集相对横向运动参数的传感器类型并不对本发明的保护范围构成限制。
步骤S12:判断是否会发生侧碰工况。
在具体实施中,可以根据所述相对横向运动参数,来判断该车辆与侧面的车辆是否会发生侧碰工况。
车辆在保持一定的速度行进时,如果需要刹车,则从当前的速度开始刹车到车辆静止所行驶的距离与所述当前的速度是有一定的关系的,并且,可以理解的是,在两车之间的间距距离大于车辆刹车所需要行驶的距离时,一般两车则不会发生碰撞,如果两车之间的间距距离小于车辆刹车所需要行驶的距离时,表征即使车辆开始减速刹车,在已经与另外一辆车相撞之时,车速仍未减至零,故两车肯定会发生碰撞或者侧碰工况。故关于根据所述相对横向运动参数,判断是否会发生侧碰工况,详细地说,可以当确定所述车辆侧面的车辆的车速大于预设的车速阈值达多次,也就是达两次或者两次以上时,若确定所述车辆侧面的车辆与所述车辆的距离小于预设的距离阈值时,则可以确定会发生侧碰工况。
在具体实施中,当确定会发生侧碰工况时,执行步骤S13;反之,可以重新执行步骤S11。
步骤S13:根据所述相对横向运动参数,计算出车身目标高度。
可以理解的是,被撞车与来车的相对运动参数可以影响碰撞的严重程度,相应地,为了降低碰撞的严重程度及提高抬升高度的精确性,在具体实施中,可以根据所述相对横向运动参数,计算出车身目标高度。具体而言,车身目标高度H与相对横向运动参数可以满足如下公式:
其中:V为侧碰车辆的车速,单位为千米每小时(km/h),k为系数,H (V)max表征最优高度,所述最优高度即为确保车辆侧面侵入量最小的被撞车辆的抬升高度,最优高度大小可以为被撞车辆的车身B柱下端门槛梁中部与主动撞击车辆前横梁中部的高度差值。并且,最优高度的大小与车型有关。本领域技术人员在实际应用中,可以根据需要进行设置。
步骤S14:抬升车身至所述车身目标高度。
在具体实施中,可以通过控制设置于车身与所述车辆的悬架系统之间的电机来抬升车身。并且由于电机控制的精确、方便及价格低廉,因此可以降低车辆的成本。
为了提高控制的精确性,提升客户体验,在具体实施中,可以采用PI控制策略控制所述电机来实现车身的抬高。
目前,通过采集当前车速,根据当前车速判断是否发生车辆碰撞,若发生了车辆碰撞,则释放对应的保护气囊,来对车辆进行安全防护,该方法存在车辆受损严重及对车辆乘客的保护力度低下的问题。
而本发明实施例通过获取车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数,进而根据所述相对横向运动参数,判断后确定会发生侧碰工况时,抬升车身整体至目标高度,可以降低碰撞时车辆受损的程度及提高对车辆乘客的保护力度,并且抬升的高度与相对横向运动参数有关,故高度比较合理及精确,可以避免过度抬高造成的部件及资源损耗。
在具体实施中,车辆安全防护装置还可以获取所述车辆的转弯信息,所述转弯信息具体包括转弯角度及转向,进而当判断所述车辆的转弯角度大于预设的弯角阈值时,确定所述车辆处于转弯工况,然后根据所述转向,确定相对较低侧的车身,抬升所述相对较低侧的车身。故可以减轻车内乘客因转弯产生的不舒适感,并且可以避免车辆因向心力可能出现的翻车,因此可以提高客户体验及行车安全性。
在具体实施中,关于如何根据所述转向确定相对较低侧的车身,详细地说,即当车辆的所述转向为左时,确定相对较低侧的车身为右侧的车身,而当车辆的所述转向为右时,确定相对较低侧的车身为左侧的车身。
为了避免车辆出现因转弯造成的向心力而翻车的同时,还兼顾避免抬升过度,以减少对抬升部件的磨损,在具体实施中,可以抬升所述相对较低侧的车身至预设的高度,并且所述预设的高度与所述转弯角度正相关。比如,转弯角度是5°时,则车身抬升至的高度H可以设置为1.1h,h为抬升前车身的高度。而当转弯角度是8°时,则车身抬升至的高度H’可以设置为1.2h。
在本发明一实施例中,可以采用陀螺仪获取所述车辆的转弯信息。本领域技术人员根据实际需要,也可以采用陀螺仪之外的其它传感器来获取转弯信息,获取转弯信息的传感器的类型并不对本发明的保护范围构成限制。
需要说明的是,车辆在实际道路上行驶时,可能遇到各种各样的工况,为了使得驾驶用户更好地了解车辆行驶的情况,在具体实施中,还可以实时获取车身的高度信息,进而结合之前所获取到的所述相对横向运动参数及所述转弯信息,确定当前所述车辆所处工况。具体而言,所述车辆所处工况可以包括以下任意一种:制动工况、颠簸路面行驶工况及直线行驶工况。
在具体实施中,当需要根据所述车身的当前高度信息、所述相对横向运动参数及转弯信息,确定所述车辆当前的其它工况时,可以在所述车身的高度出现超过预设大小的突变时,确定当前所述车辆对应的其它工况为制动工况。并且当两侧车身以预设的频率范围出现超过预设大小的高度差时,确定当前所述车辆对应的其它工况为颠簸路面行驶工况,因此方便车内乘客系好安全带或选择做好类似的安全防护,故可以提升客户体验。
在本发明一实施例中,可以采用编码器实时获取车身的高度信息。详细地说,可以接收编码器所输出的分别为A、B及Z的三相脉冲信号,进而对脉冲信号进行读取和处理后得到脉冲个数,将脉冲个数除以编码器每圈输出的脉冲个数,然后乘以360处理得到抬升电机的实时转角,然后根据电机与车身高度存在的预设的映射比例关系,转化计算得到车身的当前高度。本领域技术人员根据实际需要,可以选用其他的传感器来获取车身的高度信息,获取高度信息的传感器类型并不对本发明的保护范围构成限制。
为使得本领域技术人员更好地理解和实现本发明,图2示出了本发明实施中的一种车辆安全防护装置的结构示意图,如图2所示,所述装置可以包括:第一获取单元21、判断单元22、计算单元23及控制单元24,其中:
第一获取单元21,适于获取所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数;其中:所述相对横向运动参数包括:相对横向速度和相对横向距离;
判断单元22,适于根据所述相对横向运动参数,判断是否会发生侧碰工况;
计算单元23,适于当确定会发生侧碰工况时,根据所述相对横向运动参数,计算出车身目标高度;
控制单元24,适于控制车身抬升至所述车身目标高度。
综上,本发明实施例通过第一获取单元获取车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数,进而判断单元根据所述相对横向运动参数,判断后确定会发生侧碰工况时,控制单元通过控制抬升底盘而使车身整体抬升至目标高度,可以降低碰撞时车辆受损的程度及提高对车辆乘客的保护力度,并且抬升的高度与相对横向运动参数有关,故高度比较合理,避免过度抬高造成的部件及资源损耗。
在具体实施中,所述判断单元22,适于当确定所述车辆侧面的车辆的车速大于预设的车速阈值达多次,且所述车辆侧面的车辆与所述车辆的距离小于预设的距离阈值时,确定会发生侧碰工况。
在具体实施中,所述装置还可以包括:第二获取单元25及车身状况确定单元26。第二获取单元25适于获取所述车辆的转弯信息;其中:所述转弯信息包括转弯角度及转向。车身状况确定单元26,适于当所述车辆的转弯角度大于预设的弯角阈值时,确定所述车辆处于转弯工况,根据所述转向,确定相对较低侧的车身。所述控制单元24,还适于控制抬升所述相对较低侧的车身。故可以减轻车内乘客因转弯产生的不舒适感,并且可以避免车辆因向心力可能出现的翻车,因此可以提高客户体验及行车安全性。
在具体实施中,所述车身状况确定单元26,适于当车辆的所述转向为左时,确定相对较低侧的车身为右侧的车身。当车辆的所述转向为右时,确定相对较低侧的车身为左侧的车身。
在具体实施中,所述控制单元24,适于控制抬升所述相对较低侧的车身至预设的高度,所述预设的高度与所述转弯角度正相关。因此可以在避免车辆出现因转弯造成的向心力而翻车的同时,还兼顾避免抬升过度,以减少对抬升部件的磨损。
在本发明一实施例中,所述第二获取单元25,适于采用陀螺仪获取所述车辆的转弯信息。本领域技术人员根据实际需要,也可以采用陀螺仪之外的其它传感器来获取转弯信息,获取转弯信息的传感器的类型并不对本发明的保护范围构成限制。
为了使得驾驶用户更好地了解车辆行驶的情况,在具体实施中,所述装置还可以包括:第三获取单元27及工况确定单元28。第三获取单元27适于实时获取车身的高度信息。工况确定单元28,适于根据所述车身的高度信息、所述相对横向运动参数及所述转弯信息,确定当前所述车辆所处工况。
在具体实施中,所述车辆所处工况包括以下任意一种:制动工况、颠簸路面行驶工况及直线行驶工况。详细地说,所述工况确定单元28,适于当所述车身的高度出现超过预设大小的突变时,可以确定当前所述车辆对应的其它工况为制动工况。当两侧车身以预设的频率范围出现超过预设大小的高度差时,可以确定当前所述车辆对应的其它工况为颠簸路面行驶工况。
在本发明一实施例中,所述第三获取单元27,适于采用编码器实时获取车身的高度信息。本领域技术人员根据实际需要,可以选用其他的传感器来获取车身的高度信息,获取高度信息的传感器类型并不对本发明的保护范围构成限制。
在具体实施中,所述控制单元24,适于通过控制设置于车身与所述车辆的悬架系统之间的电机来抬升车身,并且由于电机控制的精确、方便及价格低廉,因此可以降低车辆的成本。
在具体实施中,所述控制单元24,适于采用PI控制策略控制所述电机来实现车身的抬高。并且由于PI控制的精确度较高,因此可以进一步地降低碰撞时车辆受损的程度及提高对车辆乘客的保护力度,提高车辆的碰撞被动安全性。
在本发明一实施例中,所述第一获取单元21,适于采用超声波雷达获取所述相对横向距离。本领域技术人员根据实际需要,也可以采用雷达外的其它类型的传感器采集相对横向距离,采集相对横向距离的传感器类型并不对本发明的保护范围构成限制。
为使得本领域技术人员更好地理解和实现本发明,图3示出了本发明实施例中的一种车辆安全防护系统,所述系统可以包括:抬高部件33、距离传感器31及以上所述的任一种车辆安全防护装置32。
所述抬高部件33与所述车辆安全防护装置32耦接。所述车辆安全防护装置32与所述距离传感器31耦接。所述距离传感器31,适于采集所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数。其中:所述相对横向运动参数可以包括:相对横向速度和相对横向距离。
在本发明一实施例中,所述距离传感器31可以为超声波传感器。本领域技术人员根据实际需要,也可以选用其他类型的距离传感器31,距离传感器 31的类型并不对本发明的保护范围构成限制。
在具体实施中,所述抬高部件33可以包括:左步进电机;适于控制所述左步进电机的左驱动器;右步进电机;适于控制所述右步进电机的右驱动器。为便于描述,以下称左步进电机为电机1,称右步进电机为电机2。
在具体实施中,所述系统还可以包括:陀螺仪34。所述陀螺仪34适于获取所述车辆的转弯信息,进而系统即可根据所述转弯信息判断车辆的转弯角度是否大于预设的弯角阈值,并进而做出相应的抬升车身的操作。具体而言,当所述车辆的转弯角度大于预设的弯角阈值时,可以确定所述车辆处于转弯工况,故可以根据所述转向,确定相对较低侧的车身,并抬升所述相对较低侧的车身,因此可以避免车辆翻车或者车内乘客感受到过大向心力而不舒适,故可以提高行车安全及乘客舒适度。
在具体实施中,所述系统还可以包括:编码器35。所述编码器35适于实时获取车身的高度信息,进而系统可以结合之前获取到的横向相对运动参数及转弯信息,判断当前所述车辆可能所处工况,以便于车内用户更好地了解车辆行驶的情况。具体而言,所述车辆所处工况可以包括以下任意一种:制动工况、颠簸路面行驶工况及直线行驶工况。
下面参考图3对所述车辆安全防护系统的工作原理进行详细介绍:
在具体实施中,可以将车辆安全防护系统分为上层控制部分和下层控制部分,所述上层控制部分即指车辆安全防护装置32,所述下层控制部分即指双电机的控制部分,也就是控制单元如何控制抬高部件33以使得车身抬升到目标高度的控制流程,并且所述抬高部件33是基于双电机驱动的线控悬架来实现抬升底盘高度的控制。
在具体实施中,所述上层控制部分可以包括信号采集模块、工况识别模块和目标高度决策模块。所述信号采集模块可以获取距离传感器31采集的超声波信号、陀螺仪34采集的陀螺仪信号及编码器35采集的编码器信号,并将所采集到的信号传输至所述工况识别模块,所述工况识别模块用于根据信号采集模块的输入信号,识别判断出车辆的当前行驶工况,并将识别的结果传输至所述目标高度决策模块。
在具体实施中,所述工况识别模块对超声波信号的分析过程可以参考图4。如图4,通过超声波前一次测量的主动撞击车辆与被撞车辆的距离减去后一次测量的距离然后乘以系数K,系数K代表着两次测量时间的间隔的导数,得到了主动撞击车辆的车速V,通过判断该车速V是否在所设定的阈值内,如果不在阈值范围内则停止执行;假如在所设定的阈值范围内,则继续判断,若继续判断后确定在阈值内,则触发电机抬升。
具体而言,所述行驶工况可以包括侧面碰撞工况、转弯工况、制动工况、直线高速行驶工况和颠簸路面行驶工况。接着所述目标高度决策模块可以根据车辆当前行驶工况决策出车辆抬升底盘的目标高度,将所述目标高度信息输出至下层控制部分,由下层控制部分根据决策出的目标高度相应地控制电机1转速、电机2转速、电机1的抬升时间及电机2的抬升时间。电机1及电机2为双电机,并且可以为分别设置于悬架系统左右侧上的抬高部件33。
需要说明的是,本发明实施例中所涉及到的行驶工况可能出现重合,此时按照上述工况的描述顺序优先选取顺序靠前的工况,换言之,当出现重合工况时,以侧碰工况为最高优先工况,转弯工况为第二优先工况,其他的工况为第三优先工况。
比如,在同一时刻,车辆可能既满足侧面碰撞工况的判断条件,又满足制动工况的判断条件,按照上述工况的描述顺序,确定车辆处于侧面碰撞工况,并按照侧面碰撞工况进行相应的处理。
在具体实施中,所述下层控制部分可以包括双电机转速信号采集、双电机抬高驱动触发、双电机底层定速PI控制、双电机定速定时转动程序、双电机同步抬高及双电机不同步抬高。
在具体实施中,可以使用单片机的正交解码功能将编码器35读取的脉冲进行处理,读取当前电机转速以及转动方向。而双电机抬高驱动触发的条件可以为:主动撞击车辆的车速大于某一临界值,并且当前车辆持续处于参考侧碰车速范围,同时主动撞击车辆的距离被撞车辆的距离处于侧碰参考距离范围,也就是当确定车辆处于侧面碰撞工况时。
在本发明一实施例中,参考侧碰车速范围可以为(0-50)km/h,侧碰参考距离范围可以为(0-4m)。本领域技术人员根据实际需要,也可以设置参考侧碰车速范围及侧碰参考距离范围为其它合理的数值,参考侧碰车速范围及侧碰参考距离范围的具体大小并不对本发明的保护范围构成任何限制。
在具体实施中,关于上层控制部分如何控制双电机抬升至目标高度,具体可以参考图5及图6,首先将输出的目标抬升转速与当前实际转速的差值 (Err-Err1),作为PI控制器的输入量,进而计算出脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)对应的脉宽调制信号的占空比,并且在对电机1及电机2 分别进行目标转速、目标转动时间进行调节,然后对PI控制器计算出来的 PWM脉宽调制信号的占空比进行修正,并进行限幅处理,最终实现将车身抬升至目标高度。所述PI控制器可以具体包括比例控制环节和积分控制环节。
为了提高抬高部件33控制的精确度及平稳度,以提高客户舒适度,在具体实施中,可以使用单片机的中断服务(Interrupt Service Routines,ISR)模块进行双电机抬升的定时处理,使得双电机在特定工况进行特定时间的抬升。
在具体实施中,当车辆处于侧面碰撞工况时,可以同步抬升左右侧车身至预设的高度。故可以使用间接差速负反馈实现双电机的同步抬高,且两电机运行于对等模式,各自具有其独立的速度环和电流环,将它们的速度调节器输出求差,并引入到各自的速度环给定处,由于它们的速度给定和速度调节器完全一样,所以速度调节器的输出差等价于电机的转速差,于是间接构成差速负反馈,其增益可调,从而使两电机转一致。
在具体实施中,当车辆处于转弯工况时,可以采用双电机不同步的控制,具体可以参考图7,即通过陀螺仪34信号监测到车辆处于转弯工况下,可以对两个电机采用目标转速不同的控制实现双电机的不同步控制。因此可以解决车辆由于受到转弯离心力导致的车身侧倾过大问题,进而提高车辆的过弯稳定性。具体可以参考图8示出的本发明实施例中的一种转弯行驶工况所需的双电机不同步控制效果图,如图8所示,x表示车身的侧向坐标轴、y表示车身的纵向坐标轴、Z表示车身的垂向坐标轴;Fa表示车身在转弯工况时受到的离心力。
在具体实施中,所述的下层控制部分,可以利用编码器35采集到的抬高电机转速信息以及抬升经历的时长,得到抬升底盘的高度信息。
在具体实施中,底盘高度信号的实时跟踪可以通过电机转速信号采集模块实现,包括电机转速信号采集电路和软件程序,所述电机转速信号采集电路可以基于编码器35选择,与软件程序配合,由单片机的频率调制(FTM) 正交解码编码器35转动时产生的脉冲,即可得到双电机的实时转速。
在具体实施中,超声波信号采集模块可以用于检测及判断车辆是否发生侧碰,并将检测得到的信号进行处理,以得到双电机抬升底盘高度的触发条件。具体而言,超声波信号采集模块可以包括超声波信号采集电路和软件程序,所述超声波信号采集电路是基于预设类型的超声波选择的,可以与软件程序配合,采用单片机的通用输入/输出(GeneralPurpose Input Output,GPIO) 功能正交解码编码器35转动时产生的脉冲,可以得到超声波检测得到的距离信号。
在具体实施中,车辆安全防护系统可以内置于电子控制单元(ElectronicControl Unit,ECU)中,也可以与当前车辆上的ECU单独分开设置。
综上,本发明实施例中的车辆安全防护系统根据输入的超声波信号、陀螺仪信号及编码器信号,确定车辆当前所处的行驶工况,进而根据所述行驶工况计算出相应的底盘抬升目标高度,然后输出与所述目标高度相应的PWM 脉宽调制信号到下层控制部分,下层控制部分按照所需要的底盘高度控制双电机抬升底盘高度,达到目标车身高度,因此可以实现在碰撞前提前平稳抬升车辆车身的功能,并提高车辆在某些工况的行驶通过性以及提高过弯时车身的稳定性。
并且,本发明实施例中采用的双电机驱动抬升底盘高度的线控悬架能够准确及实时地跟踪车身高度的变化,满足各工况的控制要求。根据车辆的行驶工况采取相应的控制方法,故可以改善车辆的侧碰被动安全性、操纵稳定性和通过性,同时在对各个电机进行转速以及转动时间调节时兼顾整车车身平面状态的控制,进而能够较好地保持整车车身姿态,提升驾驶的舒适性。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于以计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (28)
2.如权利要求1所述的车辆安全防护方法,其特征在于,所述根据所述相对横向运动参数,判断是否会发生侧碰工况,包括:
当确定所述车辆侧面的车辆的车速大于预设的车速阈值达多次,且所述车辆侧面的车辆与所述车辆的距离小于预设的距离阈值时,确定会发生侧碰工况。
3.如权利要求1所述的车辆安全防护方法,其特征在于,还包括:
获取所述车辆的转弯信息;其中:所述转弯信息包括转弯角度及转向;
当所述车辆的转弯角度大于预设的弯角阈值时,确定所述车辆处于转弯工况,根据所述转向,确定相对较低侧的车身;
抬升所述相对较低侧的车身。
4.如权利要求3所述的车辆安全防护方法,其特征在于,所述根据所述转向,确定相对较低侧的车身,包括:
当车辆的所述转向为左时,确定相对较低侧的车身为右侧的车身;当车辆的所述转向为右时,确定相对较低侧的车身为左侧的车身。
5.如权利要求3所述的车辆安全防护方法,其特征在于,抬升所述相对较低侧的车身至预设的高度,所述预设的高度与所述转弯角度正相关。
6.如权利要求3所述的车辆安全防护方法,其特征在于,采用陀螺仪获取所述车辆的转弯信息。
7.如权利要求3所述的车辆安全防护方法,其特征在于,还包括:
实时获取车身的高度信息;
根据所述车身的高度信息、所述相对横向运动参数及所述转弯信息,确定当前所述车辆所处工况。
8.如权利要求7所述的车辆安全防护方法,其特征在于,所述车辆所处工况包括以下任意一种:制动工况、颠簸路面行驶工况及直线行驶工况。
9.如权利要求8所述的车辆安全防护方法,其特征在于,所述根据所述车身的当前高度信息、所述相对横向运动参数及转弯信息,确定所述车辆当前的其它工况,包括:
当所述车身的高度出现超过预设大小的突变时,确定当前所述车辆所处工况为制动工况;
当两侧车身以预设的频率范围出现超过预设大小的高度差时,确定当前所述车辆所处工况为颠簸路面行驶工况。
10.如权利要求1所述的车辆安全防护方法,其特征在于,通过控制设置于车身与所述车辆的悬架系统之间的电机来抬升车身。
11.如权利要求10所述的车辆安全防护方法,其特征在于,采用PI控制策略控制所述电机来实现车身的抬高。
12.如权利要求1所述的车辆安全防护方法,其特征在于,采用超声波雷达获取所述相对横向距离。
13.一种车辆安全防护装置,其特征在于,包括:
第一获取单元,适于获取所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数;其中:所述相对横向运动参数包括:相对横向速度和相对横向距离;
判断单元,适于根据所述相对横向运动参数,判断是否会发生侧碰工况;
计算单元,适于当确定会发生侧碰工况时,根据所述相对横向运动参数,计算出车身目标高度;
控制单元,适于控制车身抬升至所述车身目标高度,以便所述车辆的门槛梁与所述车辆侧面的车辆的纵梁发生碰撞;
其中,所述车身目标高度H与所述相对横向运动参数的关系为:
其中:V为所述侧面的车辆的车速,单位为千米每小时(km/h),k为系数,H(V)max为所述车辆的车身B柱下端门槛梁中部与所述侧面的车辆前横梁中部的高度差值。
14.如权利要求13所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述判断单元,适于当确定所述车辆侧面的车辆的车速大于预设的车速阈值达多次,且所述车辆侧面的车辆与所述车辆的距离小于预设的距离阈值时,确定会发生侧碰工况。
15.如权利要求13所述的车辆安全防护装置,其特征在于,还包括:
第二获取单元,适于获取所述车辆的转弯信息;其中:所述转弯信息包括转弯角度及转向;
车身状况确定单元,适于当所述车辆的转弯角度大于预设的弯角阈值时,确定所述车辆处于转弯工况,根据所述转向,确定相对较低侧的车身;
所述控制单元,还适于控制抬升所述车身状况确定单元所确定的所述相对较低侧的车身。
16.如权利要求15所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述车身状况确定单元,适于当车辆的所述转向为左时,确定相对较低侧的车身为右侧的车身;当车辆的所述转向为右时,确定相对较低侧的车身为左侧的车身。
17.如权利要求15所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述控制单元,适于控制抬升所述相对较低侧的车身至预设的高度,所述预设的高度与所述转弯角度正相关。
18.如权利要求15所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述第二获取单元,适于采用陀螺仪获取所述车辆的转弯信息。
19.如权利要求15所述的车辆安全防护装置,其特征在于,还包括:
第三获取单元,适于实时获取车身的高度信息;
工况确定单元,适于根据所述车身的高度信息、所述相对横向运动参数及所述转弯信息,确定当前所述车辆所处工况。
20.如权利要求19所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述车辆所处工况包括以下任意一种:制动工况、颠簸路面行驶工况及直线行驶工况。
21.如权利要求20所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述工况确定单元,适于当所述车身的高度出现超过预设大小的突变时,确定当前所述车辆对应的其它工况为制动工况;当两侧车身以预设的频率范围出现超过预设大小的高度差时,确定当前所述车辆对应的其它工况为颠簸路面行驶工况。
22.如权利要求13所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述控制单元,适于通过控制设置于车身与所述车辆的悬架系统之间的电机来抬升车身。
23.如权利要求22所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述控制单元,适于采用PI控制策略控制所述电机来实现车身的抬高。
24.如权利要求13所述的车辆安全防护装置,其特征在于,所述第一获取单元,适于采用超声波雷达获取所述相对横向距离。
25.一种车辆安全防护系统,其特征在于,包括:抬高部件、距离传感器及权利要求13~24任一项所述的车辆安全防护装置,其中:
所述抬高部件与所述车辆安全防护装置耦接;
所述车辆安全防护装置与所述距离传感器耦接;
所述距离传感器,适于采集所述车辆侧面的车辆与所述车辆的相对横向运动参数;其中:所述相对横向运动参数包括:相对横向速度和相对横向距离。
26.根据权利要求25所述的车辆安全防护系统,其特征在于,所述距离传感器为超声波传感器。
27.根据权利要求25所述的车辆安全防护系统,其特征在于,所述抬高部件,包括:左步进电机;适于控制所述左步进电机的左驱动器;右步进电机;适于控制所述右步进电机的右驱动器。
28.根据权利要求25所述的车辆安全防护系统,其特征在于,还包括:陀螺仪,适于获取所述车辆的转弯信息。
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