CN110217235B - 一种用于车辆起步的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆起步的控制方法及控制系统，属于车辆领域。该控制方法包括以下步骤：采集所述车辆的运行状态信息；在所述车辆处于自动驾驶模式且车速小于预设速度阈值时，将所述运行状态信息发送至所述车辆的制动控制器；所述制动控制器根据所述运行状态信息计算目标加速度；根据所述目标加速度控制所述车辆运行。本发明还提供了用于执行上述控制方法的控制系统。本发明的控制方法及控制系统，能够解决车辆在低速阶段克服加速度波动存在成本高和实时性差的问题。

Description

一种用于车辆起步的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种用于车辆起步的控制方法及控制系 统。

背景技术

目前车辆越来越智能化，智能功能层出不穷，如自适应巡航，交通拥挤辅 助，自动驾驶等。这些功能的加减速完全依赖于雷达发出的加减速度请求。当 自车跟随前车起步时，从完全停止到某一低速(约7kph)这一阶段，由于雷 达检测的自车与前车的距离上下波动，呈波浪形变化，导致加速度也上下波动， 呈波浪形，从而使得这一阶段的加速过程不平顺，严重影响驾驶体验。

为了解决车辆在低速时雷达计算的加速度上下波动的问题，目前常规做法 是对雷达发出的加速度做滤波处理。对雷达发出的加速度做滤波处理，滤波效 果取决于滤波的阶数。滤波阶数越高，滤波效果越好。但是高阶滤波，一方面 如果硬件实现，对硬件的精度要求太高，从而会增加车辆的硬件成本。另一方 面如果软件实现，滤波计算的延时较大，会影响车辆响应的实时性。

因此车辆在低速阶段克服加速度波动的方案存在成本高和实时性差的问 题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于车辆起步的控制方法及控制系统，能够 解决车辆在低速阶段克服加速度波动导致的成本高和实时性差的问题。

本发明的一个进一步的目的是要提供一种新的低速起步的控制方法和控 制系统。

特别地，本发明提供了一种用于车辆起步的控制方法，包括以下步骤：

采集所述车辆的运行状态信息；

在所述车辆处于自动驾驶模式且车速小于预设速度阈值时，将所述运行状 态信息发送至所述车辆的制动控制器；

所述制动控制器根据所述运行状态信息计算目标加速度；

根据所述目标加速度控制所述车辆运行。

可选地，所述运行状态信息包括所述车辆的起步请求、所述车辆的车速、 所述车辆的实际纵向加速度、所述车辆与前车的距离和所述车辆与前车的相对 速度。

可选地，所述制动控制器根据所述运行状态信息计算目标加速度，包括：

在接收到所述起步请求时判断所述车辆与前车的距离是否大于跟车距离 阈值；

在所述车辆与前车的距离大于所述跟车距离阈值时，判断所述车辆的加速 度变化率是否大于加速度变化率阈值；

在所述车辆的加速度变化率大于加速度变化率阈值时，根据所述加速度变 化率阈值修正所述实际纵向加速度以获得所述目标加速度。

可选地，判断所述车辆的加速度变化率是否大于加速度变化率阈值之后， 还包括：

在所述车辆的加速度变化率不大于加速度变化率阈值时，根据所述车辆以 预设时间运行至所述跟车距离阈值计算所述目标加速度。

可选地，在接收到所述起步请求时判断所述车辆与前车的距离是否大于跟 车距离阈值之后，还包括：

在所述车辆与前车的距离不大于跟车距离阈值时，判断所述车辆与前车的 相对速度是否大于0；

若是，将所述目标加速度设置为预设减速度；

否则将所述目标加速度设置为0。

可选地，根据所述目标加速度控制所述车辆运行之前，还包括：

判断所述车辆是否上坡；

在所述车辆上坡时，计算所述车辆不溜坡所需的目标驱动力矩，并在所述 目标驱动力矩被执行时释放相应的制动力矩。

可选地，该控制方法还包括：

在所述车辆处于自动驾驶模式且车速不小于预设速度阈值时，所述制动控 制器接收雷达计算并发送的目标加速度；

根据所述目标加速度控制所述车辆运行。

特别地，本发明还提供了一种用于车辆起步的控制系统，包括：

自动驾驶启动单元，用于根据输入的控制信息控制车辆进入自动驾驶模式 并生成自动驾驶启动指令；

采集单元，用于所述车辆的运行状态信息；

制动控制器，与所述自动驾驶启动单元和所述采集单元通信连接，用于在 接收到所述自动驾驶启动指令且所述车辆处于低速状态时接收所述运行状态 信息，且用于根据所述运行状态信息计算目标加速度，并根据所述目标加速度 控制所述车辆运行。

可选地，所述采集单元包括：

雷达，用于采集所述车辆与前车的距离和所述车辆与前车的相对速度，并 根据所述车辆与前车的距离生成所述车辆的起步请求；

轮速传感器，用于采集所述车辆的轮速；和

惯性测量单元，用于采集所述车辆的实际纵向加速度。

可选地，所述制动控制器还用于在所述车辆上坡时计算所述车辆不溜坡所 需的目标驱动力矩，并在所述目标驱动力矩被执行时释放相应的制动力矩；

所述控制系统还包括：

驱动控制器，与所述制动控制器通信连接，用于执行所述目标驱动力矩。

本发明的控制方法采用了与现有技术截然不同的思路，在车辆处于低速状 态时(约7kph以下的运行状态)，可以在车辆从停到低速的阶段，或是车辆 在低速跟车阶段，加速完全由制动控制器控制，不再听从雷达发出的加速度， 既保证了车辆加速的平顺性，又保证了车辆响应的实时性。同时，由于此加速 控制完全由软件实现，而且已有的硬件设计已经能满足此控制，因此不会增加 车辆的硬件成本。

进一步地，在低速时由制动控制器独立控制加速，避免了和雷达联合调试 低速时的平顺性，从而降低了调试成本。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会 更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体 实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术 人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的控制方法计算目标加速度的流程图；

图3是根据本发明另一个实施例的控制方法的流程图；

图4是根据本发明一个实施例的控制系统的连接框图；

图5是根据本发明另一个实施例的控制系统的连接框图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的控制方法的流程图。如图1所示，本发明 提供了一种用于车辆起步的控制方法，其一般性地可以包括以下步骤：

S10：采集车辆的运行状态信息。

S20：在车辆处于自动驾驶模式且车速小于预设速度阈值时，将运行状态 信息发送至车辆的制动控制器30。该预设速度阈值设置为7kph左右。这里的 自动驾驶模式是指通过车辆的系统参与控制的驾驶模式，可以是进入自适应巡 航模式等，此时车辆的行驶交由控制系统控制。

S30：制动控制器30根据运行状态信息计算目标加速度。

S40：根据目标加速度控制车辆运行。

本实施例的控制方法采用了与现有技术截然不同的思路，在车辆处于低速 状态时(约7kph以下的运行状态)，可以在车辆从停到低速的阶段，或是车 辆在低速跟车阶段，加速完全由制动控制器30控制，不再听从雷达21发出的 加速度，既保证了车辆加速的平顺性，又保证了车辆响应的实时性。同时，由 于此加速控制完全由软件实现，而且已有的硬件设计已经能满足此控制，因此 不会增加车辆的硬件成本。

进一步地，在低速时由制动控制器30独立控制加速，避免了和雷达21联 合调试低速时的平顺性，从而降低了调试成本。

一个实施例中，运行状态信息包括车辆的起步请求、车辆的车速、车辆的 实际纵向加速度、车辆与前车的距离和车辆与前车的相对速度。车辆与前车的 距离和车辆与前车的相对速度可以由车辆的雷达21采集，雷达21根据车辆与 前车的距离生成车辆的起步请求，例如在车辆与前车的距离达到一定值时，生 成起步请求，该值表示车辆与前车的距离是一个相对安全的距离。车辆的轮速 可以通过轮速传感器22采集，并通过制动控制器30转换成车速。车辆的实际 纵向加速度可以由车辆的惯性测量单元23采集。

图2是根据本发明一个实施例的控制方法计算目标加速度的流程图。图2 中，m表示车辆与前车的距离，L表示跟车距离阈值，v表示车辆与前车的相 对速度，a表示车辆的实际纵向加速度，t表示预设时间，t_cycle表示计算周 期，可以设置为10ms计算一次，即上述控制方法以t_cycle周期性执行，jerk 表示加速度变化率阈值，该加速度变化率阈值的设置用于限制车辆的最大允许 的加速度变化率，以保证加速度变化率比较平顺，不出现尖刺。如图2所示， 一个实施例中，S30包括以下步骤：

S31：在接收到起步请求时判断车辆与前车的距离是否大于跟车距离阈值。 该跟车距离阈值为安全的跟车距离阈值，即表示车辆只要与前车的距离大于该 跟车距离阈值就相对安全。

S32：在车辆与前车的距离大于跟车距离阈值时，判断车辆的加速度变化 率是否大于加速度变化率阈值。即|2(m-L)/t^2—a/t_cycle|是否大于jerk。

在车辆的加速度变化率大于加速度变化率阈值时，根据加速度变化率阈值 修正实际纵向加速度以获得目标加速度。一个实施例中，如图2所示，根据加 速度变化率阈值修正实际纵向加速度以获得目标加速度包括以下计算步骤：

S331：判断2(m-L)/t^2—a是否大于0，若是进入S332，否则进入S333。

S332：将目标加速度设为a+jerk*t_cycle。

S333：将目标加速度设为a-jerk*t_cycle。

一个实施例中，S32之后还包括：

S34：在车辆的加速度变化率不大于加速度变化率阈值时，根据车辆以预 设时间运行至跟车距离阈值计算目标加速度。即目标加速度等于2(m-L)/t²， 该预设时间t是指车辆最小加速到预设速度阈值的时间，预设速度阈值可以是 上述的7kph。

另一个实施例中，S31之后还包括：

S35：在车辆与前车的距离不大于跟车距离阈值时，判断车辆与前车的相 对速度是否大于0；若是，进入S36，否则进入S37。

S36：将目标加速度设置为预设减速度。

S37：将目标加速度设置为0。

本实施例在车辆与前车的距离小于或等于跟车距离阈值时，如果车辆与前 车速度一致或者小于前车的速度，则保持当前车速，如果车辆速度大于前车速 度，则意味着车辆与前车的距离在减小，因此需要减小车速，通过将目标加速 度设置为预设减速度来增大两车的距离，例如将预设减速度设置为等于重力加 速度g。当车辆与前车的距离大于跟车距离阈值时，说明车辆与前车碰撞的可 能性较小，可以适当加速，控制车辆加速至跟车距离阈值，保持安全跟车。

图3是根据本发明另一个实施例的控制方法的流程图。如图3所示，一个 实施例中S40之前还包括：

S25：判断车辆是否上坡。

在车辆上坡时，计算车辆不溜坡所需的目标驱动力矩，并在该目标驱动力 矩被执行时释放相应的制动力矩。该制动力矩是指车辆在当前坡度能够保持静 止所需要的制动力矩。

一个实施例中，计算车辆不溜坡所需的目标驱动力矩，并在目标驱动力矩 被执行时释放相应的制动力矩包括以下步骤：

S26：制动控制器30按路面坡度计算释放制动力矩所需的加速度，并转化 为相应的目标驱动力矩。

S27：驱动控制器40接收并执行目标驱动力矩，同时反馈实际驱动力矩。

S28：制动控制器30接收并判断实际驱动力矩是否等于目标驱动力矩，若 是进入S29，否则返回S26。

S29：制动控制器30释放制动力矩。

上述S26-S29中计算力矩的步骤可以与S30计算目标加速度的步骤同时进 行，车辆在S29制动控制器30释放制动力矩后再执行目标加速度。本实施例 通过坡度检测，能够保证车辆在起步时不溜坡，并以目标加速度行驶，既保证 了车辆加速的平顺性，又保证了车辆响应的实时性。

一个实施例中，如图3所示，在S20之后还包括：

在车辆处于自动驾驶模式且车速不小于预设速度阈值时，进入以下步骤：

S50：制动控制器30接收雷达21计算并发送的目标加速度。

S40：根据目标加速度控制车辆运行。即根据雷达发送的目标加速度计算 相应的力矩请求，并根据计算出的力矩由制动控制器或者驱动控制器进行输出 相应的制动力矩和驱动力矩。

即本实施例中车辆处于非低速状态时，由雷达21计算的目标加速度控制 车辆驱动。这样本实施例的控制方法可以在低速时由制动控制器30计算目标 加速度，避免雷达21控制加速度波动的成本高和实时性差问题，在非低速状 态仍采用由雷达21计算的目标加速度，由于雷达21可直接测量车辆的运行状 态信息，因此可以快速高效的反馈目标加速度，从而控制车辆运行。本方案通 过划分车速来计算目标加速度，简单高效，成本低，实时性好。

图4是根据本发明一个实施例的控制系统的连接框图。如图4所示，本发 明提供了一种用于车辆起步的控制系统100，其一般性地可以包括自动驾驶启 动单元10、采集单元20和制动控制器30。自动驾驶启动单元10用于根据输 入的控制信息控制车辆进入自动驾驶模式并生成自动驾驶启动指令。采集单元20用于车辆的运行状态信息。制动控制器30与自动驾驶启动单元10和采集单 元20通信连接，用于在接收到自动驾驶启动指令且车辆处于低速状态时接收 运行状态信息，且用于根据运行状态信息计算目标加速度，并根据目标加速度 控制车辆运行。

本实施例的控制方法采用了与现有技术截然不同的思路，在车辆处于低速 状态时(约7kph以下的运行状态)，可以在车辆从停到低速的阶段，或是车 辆在低速跟车阶段，加速完全由制动控制器30控制，不再听从雷达21发出的 加速度，既保证了车辆加速的平顺性，又保证了车辆响应的实时性。同时，由 于此加速控制完全由软件实现，而且已有的硬件设计已经能满足此控制，因此 不会增加车辆的硬件成本。

进一步地，在低速时由制动控制器30独立控制加速，避免了和雷达21联 合调试低速时的平顺性，从而降低了调试成本。

图5是根据本发明另一个实施例的控制系统的连接框图。如图5所示，一 个实施例中，采集单元20包括雷达21、轮速传感器22和惯性测量单元23。 雷达21用于采集车辆与前车的距离和车辆与前车的相对速度，并根据车辆与 前车的距离生成车辆的起步请求。轮速传感器22用于采集车辆的轮速。惯性 测量单元23用于采集车辆的实际纵向加速度。

另一个实施例中，制动控制器30还用于在车辆上坡时计算车辆不溜坡所 需的目标驱动力矩，并在该目标驱动力矩被执行时释放相应的制动力矩。如图 5所示，控制系统还包括驱动控制器40，与制动控制器30通信连接，用于执 行上述车辆不溜坡所需的目标驱动力矩。具体执行的内容参见S26-S29。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的 多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本 发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因 此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆起步的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集所述车辆的运行状态信息；

在所述车辆处于自动驾驶模式且车速小于预设速度阈值时，将所述运行状态信息发送至所述车辆的制动控制器；

所述制动控制器根据所述运行状态信息计算目标加速度；

根据所述目标加速度控制所述车辆运行。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

所述运行状态信息包括所述车辆的起步请求、所述车辆的车速、所述车辆的实际纵向加速度、所述车辆与前车的距离和所述车辆与前车的相对速度。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述制动控制器根据所述运行状态信息计算目标加速度，包括：

在接收到所述起步请求时判断所述车辆与前车的距离是否大于跟车距离阈值；

在所述车辆与前车的距离大于所述跟车距离阈值时，判断所述车辆的加速度变化率是否大于加速度变化率阈值；

在所述车辆的加速度变化率大于加速度变化率阈值时，根据所述加速度变化率阈值修正所述实际纵向加速度以获得所述目标加速度。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，判断所述车辆的加速度变化率是否大于加速度变化率阈值之后，还包括：

在所述车辆的加速度变化率不大于加速度变化率阈值时，根据所述车辆以预设时间运行至所述跟车距离阈值计算所述目标加速度。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在接收到所述起步请求时判断所述车辆与前车的距离是否大于跟车距离阈值之后，还包括：

在所述车辆与前车的距离不大于跟车距离阈值时，判断所述车辆与前车的相对速度是否大于0；

若是，将所述目标加速度设置为预设减速度；

否则将所述目标加速度设置为0。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，根据所述目标加速度控制所述车辆运行之前，还包括：

判断所述车辆是否上坡；

在所述车辆上坡时，计算所述车辆不溜坡所需的目标驱动力矩，并在所述目标驱动力矩被执行时释放相应的制动力矩。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在所述车辆处于自动驾驶模式且车速不小于预设速度阈值时，所述制动控制器接收雷达计算并发送的目标加速度；

根据所述目标加速度控制所述车辆运行。

8.一种用于车辆起步的控制系统，其特征在于，包括：

自动驾驶启动单元，用于根据输入的控制信息控制车辆进入自动驾驶模式并生成自动驾驶启动指令；

采集单元，用于采集所述车辆的运行状态信息；

制动控制器，与所述自动驾驶启动单元和所述采集单元通信连接，用于在接收到所述自动驾驶启动指令且所述车辆处于低速状态时接收所述运行状态信息，且用于根据所述运行状态信息计算目标加速度，并根据所述目标加速度控制所述车辆运行。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述采集单元包括：

雷达，用于采集所述车辆与前车的距离和所述车辆与前车的相对速度，并根据所述车辆与前车的距离生成所述车辆的起步请求；

轮速传感器，用于采集所述车辆的轮速；和

惯性测量单元，用于采集所述车辆的实际纵向加速度。

10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，

所述制动控制器还用于在所述车辆上坡时计算所述车辆不溜坡所需的目标驱动力矩，并在所述目标驱动力矩被执行时释放相应的制动力矩；

所述控制系统还包括：

驱动控制器，与所述制动控制器通信连接，用于执行所述目标驱动力矩。

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