CN109383499B - 前方防碰撞辅助系统的控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种FCA系统的控制装置包括：车辆重量检测单元，被配置用于检测车辆的重量；摩擦系数计算单元，被配置用于计算行驶道路的摩擦系数；坡度计算单元，被配置用于通过将通过车轮速度传感器感测的实际加速度信息反映到通过加速度传感器感测的信息中，来计算道路坡度的加速度校正值作为道路的坡度信息；以及控制单元，被配置用于通过反映道路的坡度、车辆的重量和道路的摩擦系数中的一个或多个来计算补偿值，并补偿FCA指令。

Description

前方防碰撞辅助系统的控制装置和方法
交叉引用
本申请要求享有于2017年8月11日提交的、申请号为10-2017-0102028的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种前方防碰撞辅助(forward collision-avoidance assist，FCA)系统的控制装置和方法，尤其涉及一种FCA系统的控制装置和方法，其通过考虑行驶道路的状况和车辆的重量来调节自主紧急制动(Autonomous Emergency Braking，AEB)控制量和制动点，能够避免碰撞或降低碰撞速度，从而防止事故或最小化事故损害。
背景技术
车辆的FCA系统使用传感器识别本车辆前方的车辆。当预期本车辆与车辆碰撞时，FCA系统向驾驶员发出警告，并且在紧急情况下自动操作制动器以避免碰撞或减少损害。FCA系统也称为AEB(自主紧急制动)。
传感器可以包括雷达或照相机，并且同时应用两个传感器的FCA系统甚至可以感测行人，从而防止伤害事故。
理想地，FCA系统必须通过在任何行驶情况下稳定地制动车辆来防止碰撞。然而，在实际驾驶情况下，当被应用于各种重量的车辆时，FCA系统可能遇到具有各种状况(例如，坡度和摩擦系数)的行驶道路。因此，当在所有驾驶情况下均匀地执行制动控制而不考虑道路状况和车辆重量时，FCA系统的效果可能会降低。
在于2016年3月28日公布的、名称为“用于车辆的自主紧急制动系统和方法”、公开号为10-2016-0033513的韩国专利中公开了本发明的相关技术。
发明内容
本发明的实施例涉及一种FCA系统的控制装置和方法，通过考虑行驶道路的状况和车辆的重量来调节AEB控制量和制动点且能够避免碰撞或降低碰撞速度，从而防止事故或最小化事故损害。
在一个实施例中，一种FCA系统的控制装置可以包括：车辆重量检测单元，被配置用于检测车辆的重量；摩擦系数计算单元，被配置用于计算行驶道路的摩擦系数；坡度计算单元，被配置用于通过将通过车轮速度传感器感测的实际加速度信息反映到通过加速度传感器感测的信息中，来计算道路坡度的加速度校正值作为道路的坡度信息；以及控制单元，被配置用于通过反映道路的坡度、车辆的重量和道路的摩擦系数中的一个或多个来计算补偿值，并补偿FCA指令。
所述坡度计算单元可以基于由加速度传感器感测的加速度值与车辆的实际加速度值之间的差值计算坡度，作为由道路的坡度引起的加速度差值。
所述控制单元可以将补偿FCA指令输出到制动操作单元，并控制目标制动控制量和目标制动点。
所述控制单元可以使用通过反映所述道路坡度、所述车辆重量和所述道路摩擦系数中的一个或多个而获得的补偿值来补偿FCA指令。可以通过将补偿值(α(gsinθ)+β(M)+γ(μMg))与现有FCA指令相加来计算所述补偿FCA指令，其中，α、β和γ表示各个参数的权重。
当道路坡度为下坡时，基于平坦道路上的目标制动控制量，所述控制单元可以输出通过增加所述目标制动控制量而获得的所述FCA指令，当道路坡度为上坡时，输出通过减小所述目标制动控制量而获得的所述FCA指令。当道路坡度为下坡时，基于平坦道路上的目标制动点，所述控制单元可以输出通过提前所述目标制动点而获得的所述FCA指令，当道路坡度为上坡时，输出通过延迟所述目标制动点而获得的所述FCA指令。
当所述道路摩擦系数变得小于所述一般摩擦系数时，基于被设定为参考摩擦系数的一般摩擦系数下的目标制动控制量，所述控制单元可以输出通过减小所述目标制动控制量而获得所述FCA指令。当所述道路摩擦系数变得小于所述一般摩擦系数时，基于一般摩擦系数下的目标制动点，所述控制单元可以输出通过提前目标制动点而获得的所述FCA指令。
当所述车辆重量增加时，基于被设定为参考重量的一般重量下的目标制动控制量，所述控制单元可以输出通过增加所述目标制动控制量而获得的FCA指令。当车辆重量增加时，基于一般重量的目标制动点，所述控制单元可以输出通过提前目标制动点而获得的所述FCA指令。
在另一个实施例中，一种FCA系统的控制方法可以包括：通过车辆重量检测单元，检测车辆的重量；通过摩擦系数计算单元，计算行驶道路的摩擦系数；通过坡度计算单元，通过将通过车轮速度传感器感测的实际加速度信息反映到通过加速度传感器感测的信息中，来计算道路坡度的加速度校正值作为道路的坡度信息；以及通过控制单元，通过反映所述道路坡度，所述车辆重量和所述道路摩擦系数中的一个或多个来计算补偿值，并补偿FCA指令。
为了计算所述道路的坡度信息，所述坡度计算单元可以基于由加速度传感器感测的加速度值与车辆的实际加速度值之间的差值来计算坡度，作为由道路坡度引起的加速度差值。
在补偿所述FCA指令后，所述控制单元可以将所述补偿FCA指令输出到制动操作单元，并控制目标制动控制量和目标制动点。
在所述FCA指令的补偿中，所述控制单元可以使用通过反映所述道路坡度、所述车辆重量和所述道路摩擦系数中的一个或多个而获得的补偿值来补偿FCA指令。可以通过将补偿值(α(gsinθ)+β(M)+γ(μMg))与现有FCA指令相加来计算所述补偿FCA指令，其中，α、β和γ表示各个参数的权重。
当道路坡度为下坡时，基于平坦道路上的目标制动控制量，所述控制单元可以输出通过增加所述目标制动控制量而获得的所述FCA指令，当道路坡度为上坡时，输出通过减小所述目标制动控制量而获得的所述FCA指令。当道路坡度为下坡时，基于平坦道路上的目标制动点，所述控制单元可以输出通过提前所述目标制动点而获得的所述FCA指令，当道路坡度为上坡时，输出通过延迟所述目标制动点而获得的所述FCA指令。
当所述道路摩擦系数变得小于所述一般摩擦系数时，基于被设定为参考摩擦系数的一般摩擦系数下的目标制动控制量，所述控制单元可以输出通过减小所述目标制动控制量而获得的所述FCA指令。当所述道路摩擦系数变得小于所述一般摩擦系数时，基于一般摩擦系数下的目标制动点，所述控制单元可以输出通过提前目标制动点获得的所述FCA指令。
当所述车辆重量增加时，基于被设定为参考重量的一般重量下的目标制动控制量，所述控制单元可以输出通过增加所述目标制动控制量而获得的FCA指令。当车辆重量增加时，基于一般重量下的目标制动点，所述控制单元可以输出通过提前目标制动点而获得的所述FCA指令。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的一种FCA系统的控制装置的示意性配置；
图2示出了图1中所示的坡度计算单元的操作；
图3示出了图1中控制单元计算FCA指令的补偿量的过程；
图4至图6示出了现有FCA指令和补偿FCA指令之间的差异，其中，反映了行驶道路的状况和车辆的重量；
图7是示出根据本发明实施例的一种FCA系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施例的一种FCA系统的控制装置和方法。
应该注意的是，附图并未按照精确比例绘制，仅为了方便和清晰描述，对线条粗细或者部件尺寸可能进行了放大。此外，考虑到本发明的功能，对本文所使用的术语进行定义，所述术语可根据用户或者操作者的习惯或者意图而改变。因此，应该根据本文的整篇公开内容对术语进行定义。
图1示出了根据本发明实施例的一种FCA系统的控制装置的示意性配置。
如图1所示，根据本实施例的FCA系统的控制装置可以包括坡度计算单元110、摩擦系数计算单元120、车辆重量检测单元130、控制单元140以及制动操作单元150。
坡度计算单元110通过将通过第二车辆传感器(例如，车轮速度传感器)检测到的信息(例如，车辆的实际加速度信息)，反映到通过第一车辆传感器(例如，加速度传感器，参见图3)检测到的信息(例如，加速度信息)中，可以计算或估计修正坡度(即，道路坡度)。
可以通过控制器区域网络(Controller Area Network，CAN)通信提供第一车辆传感器的值，并且可以通过对第二车辆传感器的值进行微分来获得实际加速度信息。
因此，坡度计算单元110可以根据由道路坡度引起的加速度差值，即，通过加速度传感器感测的加速度值与车辆的实际加速度值之间的差值，来计算或估计坡度。
图2示出了图1中的坡度计算单元的操作。如图2所示，坡度计算单元110可以根据道路坡度计算或估计加速度校正值(＝g(重力加速度)*sin(坡度角))，并将校正后的坡度(即，道路坡度)输出到控制单元140(参见图3)。
摩擦系数计算单元120可以计算或估计道路的摩擦系数μMg。例如，摩擦系数计算单元120可以使用车辆的车轮速度传感器值和从ECU(发动机控制单元)提供的发动机扭矩值来计算或估计道路的摩擦系数。由于可以通过各种公知方法计算或估计路面的摩擦系数，因此这里省略对该过程的详细描述。
车辆重量检测单元130可以使用安装在车辆中的传感器(例如，重量传感器)来检测或测量车辆的重量。车辆的重量可以指示车辆的总重量，包括乘客和车辆上的货物负载。
控制单元140可通过反映道路坡度、车辆重量和道路摩擦系数中的一个或多个来计算补偿量；道路坡度、车辆重量和道路摩擦系数通过坡度计算单元110、摩擦系数计算单元120和车辆重量检测单元130计算或检测，并补偿FCA指令(即，目标制动控制量和制动点)(参见图3)。
控制单元140可以将补偿FCA指令(即，用于目标制动控制量和制动点的命令)输出到制动操作单元150。
将参考图3更详细地描述控制单元140的操作。
图3示出了图1中控制单元计算FCA指令的补偿量的过程。如图3所示，在步骤S101，控制单元140可以基于对象信息(即，相对距离和相对速度)、本车辆速度和预设目标停止距离来计算FCA指令(即，目标制动控制量和制动点)。
在步骤S102，控制单元140可以基于通过安装在车辆中的多个传感器感测的感测信息(例如，加速度传感器、车轮速度传感器、重量传感器等)、道路坡度、车辆重量或道路摩擦系数信息来计算或估计用于补偿FCA指令的补偿值。
控制单元140可以通过将在步骤S101中计算或估计的道路坡度(g*sin)、车辆重量M、或道路摩擦系数μMg来补偿FCA指令(即，针对目标制动控制量和制动点的命令)反映到在步骤S101、S103计算的FCA指令中。
例如，控制单元140可以通过将反映道路坡度gsineθ、车辆重量M或道路摩擦系数μMg的值(α(gsinθ)+β(M)+γ(μMg))与在步骤S101计算的现有FCA指令cmd_old相加来计算步骤S103的FCA指令cmd_new。这里，α、β和γ表示各个参数的权重(例如，道路坡度、车辆重量和道路摩擦系数)，θ表示道路角度，M表示车辆重量，μ表示道路摩擦系数，g表示重力加速度。
控制单元140可以将补偿FCA指令(cmd_new＝cmd_old+α(gsinθ)+β(M)+γ(μMg))输出到制动操作单元150。
图4至图6示出了现有FCA指令和补偿FCA指令之间的差异，其中，道路状况和车辆重量反映在图1中。
图4中的(a)示出了控制单元140通过反映道路坡度来补偿FCA指令的目标制动控制量。当道路坡度是下坡时，基于图4中的(a)所示的平坦道路中的目标控制量(制动控制量)，控制单元140可以输出通过增加目标控制量而获得的FCA指令。另一方面，当道路坡度是上坡时，控制单元140可以输出通过减小目标控制量而获得的FCA指令。
图4中的(b)示出了控制单元140通过反映道路坡度来补偿FCA指令的目标制动点。当道路坡度是下坡时，基于图4中的(b)所示的平坦道路中的目标制动点，控制单元140可以输出通过提前目标制动点而获得的FCA指令。另一方面，当道路坡度是上坡时，控制单元140可以输出通过延迟目标制动点而获得的FCA指令。
因此，可以最小化上坡和下坡之间的目标停止距离的差异，同时减小差异感。
图5中的(a)示出了控制单元140通过反映道路摩擦系数来补偿FCA指令的目标制动控制量。当道路摩擦系数变得小于图5中的(a)的一般摩擦系数时，例如，参考摩擦系数(一般u>低u1>低u2)，基于在一般摩擦系数下的目标控制量(制动控制量)，控制单元140可以输出通过进一步减小目标控制量而获得的FCA指令。
图5中的(b)示出了控制单元140通过反映道路摩擦系数来补偿FCA指令的目标制动点。当道路摩擦系数变得小于图5中的(a)的一般摩擦系数时，例如，参考摩擦系数(通用u>低u1>低u2)，基于一般摩擦系数下的目标制动点，控制单元140可以输出通过进一步提前目标制动点而获得的FCA指令。
因此，在防止车辆打滑的同时，可以增加制动距离以提高稳定性。
图6中的(a)示出了控制单元140通过反映车辆重量来补偿FCA指令的目标制动控制量。当车辆重量增加时，基于在图6中的(a)的一般重量下的目标控制量(制动控制量)，例如，参考重量，控制单元140可以输出通过进一步增加目标控制量而获得的FCA指令。
图6中的(b)示出了控制单元140通过反映车辆重量来补偿FCA指令的目标制动点。当车辆重量增加时，基于在图6中的(b)的一般重量下的目标制动点，例如，参考重量，控制单元140可以输出通过进一步提前目标制动点而获得的FCA指令。
因此，可以减小差异感，同时最小化车辆重量引起的目标停止距离的差异。
图7是示出根据本发明的实施例的一种FCA系统的控制方法的流程图。
如图7所示，当完全检测或估计道路坡度、车辆重量和道路摩擦系数中的一个或多个时(在步骤S201为是)，控制单元140可以通过反映检测到的或估计的一条或多条信息(例如，道路坡度，车辆重量和道路摩擦系数)来计算补偿值，并在步骤S202补偿FCA指令(即，目标制动控制量和制动点)。
然后，在步骤S203，控制单元140可以将补偿FCA指令(即，用于目标制动控制量和制动点的命令)输出到制动操作单元150以执行制动控制。
然而，当未检测到用于补偿FCA命令的一条或多条信息(例如，道路坡度、车辆重量和道路摩擦系数)时(在步骤S201为否)，在步骤S204，控制单元140可以将FCA指令(即，目标制动控制量和制动点)输出到制动操作单元150以执行制动控制，FCA指令是基于现有对象信息(即，相对距离和相对速度)、本车辆车速、预设目标停止距离来计算的。
在本实施例中，FCA系统的控制装置和方法可以通过考虑行驶道路的状况和车辆的重量来调节AEB控制量和制动点来避免碰撞或降低碰撞速度，这样可能防止事故或减少事故损害。
尽管出于说明性目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明技术方案的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (6)

1.一种前方防碰撞辅助系统的控制装置，包括：
车辆重量检测单元，被配置用于检测车辆的重量；
摩擦系数计算单元，被配置用于计算行驶道路的摩擦系数；
坡度计算单元，被配置用于通过将通过车轮速度传感器感测的实际加速度信息反映到通过加速度传感器感测的信息中，来计算道路坡度的加速度校正值作为道路的坡度信息；以及
控制单元，被配置用于通过反映所述道路的坡度、所述车辆的重量和所述道路的摩擦系数中的一个或多个来计算补偿值，并补偿前方防碰撞辅助指令；
其中，所述控制单元将所述补偿前方防碰撞辅助指令输出到制动操作单元，并控制目标制动控制量和目标制动点；
其中，当道路坡度为下坡时，基于平坦道路上的目标制动控制量，所述控制单元输出通过增加所述目标制动控制量而获得的所述前方防碰撞辅助指令，当道路坡度为上坡时，输出通过减小所述目标制动控制量而获得的所述前方防碰撞辅助指令，
其中，当道路坡度为下坡时，基于所述平坦道路上的目标制动点，所述控制单元输出通过提前所述目标制动点而获得的所述前方防碰撞辅助指令，当道路坡度为上坡时，输出通过延迟所述目标制动点而获得的所述前方防碰撞辅助指令，
所述控制单元使用通过反映所述道路坡度、所述车辆重量和所述道路摩擦系数中的一个或多个而获得的补偿值来补偿所述前方防碰撞辅助指令，
其中，通过将补偿值α(gsinθ)+β(M)+γ(μMg)与现有前方防碰撞辅助指令相加来计算所述补偿前方防碰撞辅助指令，其中，α、β和γ表示各个参数的权重，θ表示道路角度，M表示车辆重量，μ表示道路摩擦系数，g表示重力加速度。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述坡度计算单元基于由加速度传感器感测的加速度值与车辆的实际加速度值之间的差值计算坡度，作为由所述道路坡度引起的加速度差值。
3.一种前方防碰撞辅助系统的控制装置，包括：
车辆重量检测单元，被配置用于检测车辆的重量；
摩擦系数计算单元，被配置用于计算行驶道路的摩擦系数；
坡度计算单元，被配置用于通过将通过车轮速度传感器感测的实际加速度信息反映到通过加速度传感器感测的信息中，来计算道路坡度的加速度校正值作为道路的坡度信息；以及
控制单元，被配置用于通过反映所述道路的坡度、所述车辆的重量和所述道路的摩擦系数中的一个或多个来计算补偿值，并补偿前方防碰撞辅助指令；
其中，通过将补偿值α(gsinθ)+β(M)+γ(μMg)与现有前方防碰撞辅助指令相加来计算所述补偿前方防碰撞辅助指令，其中，α、β和γ表示各个参数的权重，θ表示道路角度，M表示车辆重量，μ表示道路摩擦系数，g表示重力加速度；
其中，所述控制单元将所述补偿前方防碰撞辅助指令输出到制动操作单元，并控制目标制动控制量和目标制动点；
其中，当所述车辆重量增加时，基于被设定为参考重量的一般重量下的目标制动控制量，所述控制单元输出通过增加所述目标制动控制量而获得的前方防碰撞辅助指令，
其中，当所述车辆重量增加时，基于所述一般重量的目标制动点，所述控制单元输出通过提前所述目标制动点而获得的所述前方防碰撞辅助指令。
4.一种前方防碰撞辅助系统的控制方法，包括：
通过车辆重量检测单元，检测车辆的重量；
通过摩擦系数计算单元，计算行驶道路的摩擦系数；
通过坡度计算单元，通过将通过车轮速度传感器感测的实际加速度信息反映到通过加速度传感器感测的信息中，来计算道路坡度的加速度校正值作为所述道路的坡度信息；以及
通过控制单元，通过反映所述道路坡度、所述车辆重量和所述道路摩擦系数中的一个或多个来计算补偿值，并补偿前方防碰撞辅助指令；
其中，在补偿所述前方防碰撞辅助指令后，所述控制单元将所述补偿前方防碰撞辅助指令输出到制动操作单元，并控制目标制动控制量和目标制动点；
其中，当道路坡度为下坡时，基于平坦道路上的目标制动控制量，所述控制单元输出通过增加所述目标制动控制量而获得的所述前方防碰撞辅助指令，当道路坡度为上坡时，输出通过减小所述目标制动控制量而获得的所述前方防碰撞辅助指令，
其中，当道路坡度为下坡时，基于所述平坦道路上的目标制动点，所述控制单元输出通过提前所述目标制动点而获得的所述前方防碰撞辅助指令，当道路坡度为上坡时，输出通过延迟所述目标制动点而获得的所述前方防碰撞辅助指令，
在所述前方防碰撞辅助指令的补偿中，
所述控制单元使用通过反映所述道路坡度、所述车辆重量和所述道路摩擦系数中的一个或多个而获得的补偿值来补偿所述前方防碰撞辅助指令，
其中，通过将所述补偿值α(gsinθ)+β(M)+γ(μMg)与现有前方防碰撞辅助指令相加来计算所述补偿前方防碰撞辅助指令，其中α、β和γ表示各个参数的权重，θ表示道路角度，M表示车辆重量，μ表示道路摩擦系数，g表示重力加速度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其中，为了计算所述道路的所述坡度信息，所述坡度计算单元基于由加速度传感器感测的加速度值与所述车辆的实际加速度值之间的差值来计算坡度，作为由所述道路坡度引起的加速度差值。
6.一种前方防碰撞辅助系统的控制方法，包括：
通过车辆重量检测单元，检测车辆的重量；
通过摩擦系数计算单元，计算行驶道路的摩擦系数；
通过坡度计算单元，通过将通过车轮速度传感器感测的实际加速度信息反映到通过加速度传感器感测的信息中，来计算道路坡度的加速度校正值作为所述道路的坡度信息；以及
通过控制单元，通过反映所述道路坡度、所述车辆重量和所述道路摩擦系数中的一个或多个来计算补偿值，并补偿前方防碰撞辅助指令；
其中，通过将所述补偿值α(gsinθ)+β(M)+γ(μMg)与现有前方防碰撞辅助指令相加来计算所述补偿前方防碰撞辅助指令，其中α、β和γ表示各个参数的权重，θ表示道路角度，M表示车辆重量，μ表示道路摩擦系数，g表示重力加速度；
其中，在补偿所述前方防碰撞辅助指令后，所述控制单元将所述补偿前方防碰撞辅助指令输出到制动操作单元，并控制目标制动控制量和目标制动点；
其中，当所述车辆重量增加时，基于被设定为参考重量的一般重量下的目标制动控制量，所述控制单元输出通过增加所述目标制动控制量而获得的前方防碰撞辅助指令，
其中，当所述车辆重量增加时，基于所述一般重量下的目标制动点，所述控制单元输出通过提前所述目标制动点而获得的所述前方防碰撞辅助指令。
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