CN109130873B - 一种利用毫米波雷达的电动车能量回收系统及智能电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用毫米波雷达的电动车能量回收系统及智能电动车，包括，毫米波雷达：安装在车辆前方，在车辆行驶过程中实时探测车辆前方障碍物信息；动力控制单元：对电机进行控制，且可控制电机执行能量回收；车辆信息采集单元：采集本车的行驶信息和驾驶员对本车的操纵信息；能量回收控制单元：根据障碍物信息、本车的行驶信息、驾驶员对本车的操纵信息，判断是否执行能量回收制动并将控制信息发送给动力控制单元。本发明克服了现有技术仅通过车辆行驶状态判断进行能量回收的局限性，避免能量回收引起的车辆的非驾驶意图减速，提供给驾驶员更好地驾驶感受，同时兼顾了在必要场景下的能量回收。

Description

一种利用毫米波雷达的电动车能量回收系统及智能电动车
技术领域
本发明涉及智能驾驶技术，具体涉及电动车能量回收技术。
背景技术
随着能源和环境问题的日益严峻，低碳、环保的汽车得到了大力发展。电动汽车具有能量效率高、排放低等显著优点。在城市道路环境下，汽车在制动过程中消耗的热能最多能占总驱动能量的50％。能量回收系统作为电动汽车电池电量的重要补充来源，通过能量回收系统，充满电后汽车的行驶里程能增加10％到30％。电动汽车能量回收技术，是通过切换电动汽车的驱动电机使其处于发电状态，回收在车辆减制动和减速滑行时释放的多余能量，转化为电能，再储存在蓄电池中。
现有的电动汽车能量回收系统一般是通过车辆踏板传感器获得油门踏板行程、油门踏板速度、制动踏板信号，从而识别驾驶员的减速意图，并通过能量回收的形式进行初段减速的。然后这样的控制方式，并没有结合车辆行驶的周边环境，综合考虑驾驶员的意图，存在能量回收引起的车辆的非驾驶意图减速。
目前电动汽车上的能量回收系统一般设置有开启或者关闭。当能量回收系统设置为关闭时，在日常驾驶过程中，电动车的驾驶风格会更加趋向于传统燃油车辆，油门响应会有一介滞后特性，从而满足驾驶员的滑行需求；当能量回收系统设置为开启时，在日常驾驶中，只要驾驶员松开油门踏板，能量回收即开始工作，因为能量回收导致车辆的车速降低，减速度增大现象在很多时候会让普通驾驶员感觉驾驶不舒适，动力不顺畅，事实上与驾驶员的意图存在较大的落差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种利用毫米波雷达的电动车能量回收系统，通过综合考虑车辆周边环境及车辆的行驶状态，识别驾驶员的行车意图，避免能量回收引起的车辆的非驾驶意图减速。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种利用毫米波雷达的电动车能量回收系统，包括，
毫米波雷达：安装在车辆前方，在车辆行驶过程中实时探测车辆前方障碍物信息；
动力控制单元：对电机进行控制，且可控制电机执行能量回收；
车辆信息采集单元：采集本车的行驶信息和驾驶员对本车的操纵信息；
能量回收控制单元：根据障碍物信息、本车的行驶信息、驾驶员对本车的操纵信息，判断是否执行能量回收制动并将控制信息发送给动力控制单元。
本发明可利用毫米波雷达对车辆行车环境的探测，并综合考虑车辆的行驶状态，识别驾驶员的意图，克服了现有技术仅通过车辆行驶状态判断进行能量回收的局限性，避免能量回收引起的车辆的非驾驶意图减速，提供给驾驶员更好地驾驶感受，同时兼顾了在必要场景下的能量回收。
优选的，所述障碍物信息包括障碍物与本车的相对距离、相对速度、相对角度。
优选的，所述本车的行驶信息包括车速、加速、减速、制动灯信息。
优选的，所述能量回收控制单元结合障碍物信息和本车的行驶信息判断车辆行驶路径上是否存在障碍物。
优选的，如果行驶路径上存在障碍物，根据制动踏板开度、油门踏板开度，判断驾驶员是否存在减速意图。
优选的，所述能量回收控制单元在计算得出驾驶员可能期望的减速度大小，且在减速度大小满足能量回收的减速后发送能量回收请求给动力控制单元，否则无需进行能量回收，满足驾驶员的操控需求。
优选的，所述动力控制单元具有能量回收等级控制模块，所述能量回收控制单元根据估算驾驶员可能减速度大小，选择能量回收等级并发送给动力控制单元。
优选的，所述能量回收控制单元集成设置在毫米波雷达的集成电路板上。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。
具体实施方式
实施例一
下面具体说明本发明利用毫米波雷达的电动车能量回收系统，包括：
毫米波雷达：安装在车辆前方，在车辆行驶过程中实时探测车辆前方障碍物信息；
动力控制单元：对电机进行控制，且可执行能量回收控制；
车辆信息采集单元：采集本车的行驶信息和驾驶员对本车的操纵信息；
能量回收控制单元：根据障碍物信息、本车的行驶信息、驾驶员对本车的操纵信息，判断是否执行能量回收制动并将控制信息发送给动力控制单元。
其中，所述障碍物信息包括障碍物与本车的相对距离、相对速度、相对角度。所述本车的行驶信息包括车速、加速、减速、制动灯信息。
能量回收控制单元可以集成设置在在毫米波雷达的集成电路板上，毫米波雷达与动力控制单元之间可以通过常用的通信方式进行信号传递。车辆信息采集单元通过整车CAN网络，采集本车的行驶信息。
其中，所述能量回收控制单元结合障碍物信息和本车的行驶信息判断判断车辆行驶路径上是否存在障碍物。通过实时监控本车的行驶信息，如车辆的纵向运动信息、侧向运动信息、横摆运动信息、车辆的转向信息等，预测本车的行驶状态。例如实际测得横摆角速度为ω，车辆的行驶速度为υ，计算得行车道曲率K＝ω/υ，由此可知转弯半径R＝1/K，可以根据转弯半径判断车辆的行驶轨迹。在预测得出车辆行驶路径后，结合障碍物信息，即可判断障碍物是否可能位于车辆行驶路径上。
如果行驶路径上存在障碍物，根据制动踏板开度、油门踏板开度，判断驾驶员是否存在减速或者加速的意图。如实时监测得T1时刻制动踏板的开度为О1，T2时制动踏板的开度为О2，制动踏板开度的变化率为ο＝(О2-О1)/(T2-T1)。当О2大于一定的阈值或ο大于一定的阈值，则认为驾驶员在T2时刻想要减速，此时驾驶员存在减速意图。同理，如实时监测得T1时刻油门踏板的开度ξ1，T2时刻油门踏板的开度ξ2，油门踏板开度的变化率为ζ＝(ξ2-ξ1)/(T2-T1)当ξ2大于一定的阈值或ζ大于一定的阈值，则认为驾驶员在T2时刻想要加速，驾驶员无减速意图。
所述能量回收控制单元在计算得出驾驶员可能期望的减速度大小满足能量回收的减速后发送能量回收请求给动力控制单元。例如当本车车辆前方近距离有车辆，并且相对速度为较大负数时，则需要进行能量回收，满足安全需求。例如当本车车辆前方无障碍车辆时，同时驾驶员无减速意图，则无需进行能量回收，满足驾驶员的操控需求。
对于计算得出驾驶员可能期望的减速度大小可以做出如下说明，根据毫米波雷达探测到的目标数据，结合本车车辆运动轨迹，显示在本车运行轨迹前方，相对距离ΔS处存在有效目标，该目标与本车的相对车速为ΔV，本车车速为V0。如果本车保持当前车速且按照预测轨迹行驶，根据实际数据，若ΔV<0，T＝ΔS/ΔV，当T小于一定阈值时，可以认为此时存在碰撞危险。如果驾驶员存在通过减速避免碰撞意图时，则此时需要进行能量回收，满足安全需求。如果根据毫米波雷达探测到的实际数据，本车行驶路径前方不存在障碍物，或存在障碍物，ΔV≥0，ΔS大于一定的阈值，且驾驶员并无减速意图时，则此时不需要进行能量回收，满足驾驶员的操控需求。
本发明利用安装在车辆前方的毫米波雷达，可探测周边物体与本车的距离、相对速度、角度等信息，对车辆行驶环境进行重建，通过内置于毫米波雷达的相关算法，可以有效识别与预测此时驾驶员是否需要真正意义上的减速。结合外部场景和本车行为。毫米波雷达会发送能量回收等级请求给本车动力控制单元，从而有效提高在必要场景下的能量回收，既能满足驾驶员的操控需求，又能满足能量回收的要求。
所述动力控制单元具有能量回收等级控制模块，如果估算驾驶员可能减速度大小满足能量回收的减速，所述能量回收控制单元根据估算驾驶员可能减速度大小，选择能量回收等级并发送给动力控制单元，使电机反向旋转为动力电池进行充电，实现能量的有效回收。是否执行能力回收以及能量回收等级，是通过估算的目标减速度值与阈值比较实现的，本领域技术人员可以理解的是，可以设定相应的执行能力回收阈值以及不同的能量回收等级阈值。
本发明利用毫米波雷达的电动汽车能量回收系统的流程，包括以下步骤：
步骤1：开始。
步骤2：毫米波雷达对障碍物信息数据预处理。
步骤3：采集本车车辆行驶数据。
步骤4：判断本车车辆行驶轨迹上是否存在前方障碍物。
步骤5：获取本车车辆加速踏板、减速踏板信息，估算驾驶员意图。
步骤6：融合探测场景，估算本车车辆目标减速度值。
步骤7：比较目标减速度与能量回收阈值比较，判断是否介入。
步骤7：毫米波雷达发送能量回收等级给动力控制单元。
实施例二
一种智能电动车，具有上述的能量回收系统。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (3)

1.一种利用毫米波雷达的电动车能量回收系统，其特征在于包括，
毫米波雷达：安装在车辆前方，在车辆行驶过程中实时探测车辆前方障碍物信息；
动力控制单元：对电机进行控制，且可控制电机执行能量回收；
车辆信息采集单元：采集本车的行驶信息和驾驶员对本车的操纵信息；
能量回收控制单元：根据障碍物信息、本车的行驶信息、驾驶员对本车的操纵信息，判断是否执行能量回收制动并将控制信息发送给动力控制单元；
所述障碍物信息包括障碍物与本车的相对距离、相对速度、相对角度，所述本车的行驶信息包括车速、加速、减速、制动灯信息，所述能量回收控制单元结合障碍物信息和本车的行驶信息判断车辆行驶路径上是否存在障碍物，如果行驶路径上存在障碍物，根据制动踏板开度、油门踏板开度，判断驾驶员是否存在减速意图，所述能量回收控制单元在计算得出驾驶员可能期望的减速度大小，且在减速度大小满足能量回收的减速后发送能量回收请求给动力控制单元，否则无需进行能量回收，满足驾驶员的操控需求；
对于计算得出驾驶员可能期望的减速度大小，根据毫米波雷达探测到的目标数据，结合本车车辆运动轨迹，显示在本车运行轨迹前方，相对距离ΔS处存在有效目标，该目标与本车的相对车速为ΔV，本车车速为V0，如果本车保持当前车速且按照预测轨迹行驶，根据实际数据，若ΔV<0，T=ΔS/ΔV，当T小于一定阈值时，认为此时存在碰撞危险，如果驾驶员存在通过减速避免碰撞意图时，则此时需要进行能量回收，满足安全需求，如果根据毫米波雷达探测到的实际数据，本车行驶路径前方不存在障碍物，或存在障碍物，ΔV≥0，ΔS大于一定的阈值，且驾驶员并无减速意图时，则此时不需要进行能量回收，满足驾驶员的操控需求；
所述动力控制单元具有能量回收等级控制模块，所述能量回收等级控制模块根据估算驾驶员可能减速度大小，选择能量回收等级并发送给动力控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种利用毫米波雷达的电动车能量回收系统，其特征在于，所述能量回收控制单元集成设置在毫米波雷达的集成电路板上。
3.一种智能电动车，其特征在于，具有权利要求1至2任意一项所述的能量回收系统。
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