CN110254405B - 一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统及其控制方法，本发明是在驾驶员人工驾驶、自动驾驶和智能辅助驾驶等多种驾驶模式下获取驾驶员操作信号、车辆状态信号以及制动指令，然后通过制动工况、制动模式与制动状态判断模块判断、运算与决策，得到各制动状态和制动模式下的各车轮目标制动力指令，最后通过车载总线将各车轮目标制动力指令发送至制动执行机构控制器。本发明具有较高的通用性和灵活性，不仅能够用于传统汽车，还能够用于新能源汽车，不仅能够用于电液制动系统，也能用于电子机械制动系统。

Description

一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统 及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车线控底盘及其控制技术领域，具体涉及一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统及其控制方法。

背景技术

随着大数据、云计算、人工智能等新兴产业和科技革命的兴起，汽车俨然已经成为集机械、电气、计算机、信息、人工智能、人机工程等产业和学科的综合体，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，智能化是汽车产业转型升级、实现创新发展的国家战略。

作为保障节能与新能源汽车、智能网联汽车主动安全性与操纵稳定性的关键，线控制动系统的结构更加简单、控制更加灵活，能够实现多种制动状态和制动模式，且便于与动力系统、转向系统、悬架系统进行集成控制。与此同时，线控制动控制系统，特别是面向自动驾驶与智能辅助驾驶的线控制动控制系统控制维度更多、控制架构更加复杂、控制难度更大。

因此，准确判断车辆的制动工况，合理定义、正确识别车辆的制动状态和制动模式并对车辆所处的各种制动状态和制动模式进行有效控制，对于保障车辆的制动性、操纵稳定性性，确保行车安全具有重要意义。

目前已有的线控制动控制系统技术方案中，常将自动驾驶制动、智能辅助驾驶制动和驾驶员人工制动模式合并，存在制动工况划分单一、工况的判决条件简单、控制架构不清晰、通用性和灵活性较差，难以保证可靠性等问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供过了一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统及其控制方法。本发明具有较高的通用性和灵活性，不仅能够用于传统汽车，还能够用于新能源汽车；不仅能够用于电液制动系统(EHB)，也能用于电子机械制动系统(EMB)。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统，包括信号采集模块，制动工况、制动模式与制动状态判断模块，制动控制模块和信号输出模块；

所述信号采集模块由驾驶员操作信号采集单元、车辆状态信号采集单元和制动指令信号采集单元组成，信号采集模块通过车载总线将采集到的信号传输至制动工况、制动模式与制动状态判断模块；

所述制动工况、制动模式与制动状态判断模块通过内置的制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑综合判断车辆所处的制动模式和制动状态，并将车辆的制动状态信号传递至制动控制模块；

所述制动控制模块由制动控制单元和理想制动力分配单元组成，制动控制模块通过运行相应的制动控制单元中的控制程序获得所需的总目标制动力，并根据理想制动力分配单元中的理想制动力分配规律决策、分配各车轮制动力，并将得到的各车轮制动力指令信号传递至信号输出模块，所述信号输出模块通过车载总线与各车轮对应的制动执行器控制单元信号相连，制动执行器控制单元与相应的制动执行器信号连接，信号输出模块向相应的制动执行器控制单元分别输出各车轮目标制动压力信号，以通过制动执行器控制单元控制制动执行器动作。

进一步地，所述驾驶员操作信号包括制动踏板位置信号、转向盘转角信号和加速踏板位置信号；

所述车辆状态信号包括制动压力信号、车轮转速信号、横摆角速度信号、驱动电机转速信号和驱动电机转矩信号；

所述制动指令信号包括自动驾驶制动指令、辅助驾驶制动指令和请求再生制动指令；

所述自动驾驶制动指令是指由自动驾驶控制器根据车辆运行状态、交通环境状况和气象导航条件决策出的请求制动指令以及目标制动减速度；

所述辅助驾驶制动指令是指由智能驾驶辅助系统根据驾驶员操作信号、车辆运行状态、交通环境状况和气象导航条件决策出的请求制动指令以及目标制动减速度；

所述请求再生制动指令为整车控制器根据驾驶员操作信号、车辆运行状态、驱动电机状态和动力电池组状态综合决策出的请求机械制动系统协调再生制动指令。

进一步地，所述制动工况是指车辆处于制动时的工况；

所述制动模式包括人工驾驶制动模式、智能辅助驾驶制动模式；

所述制动状态包括常规制动状态、主动制动状态、ABS制动状态、ESC制动状态和再生制动状态。

更进一步地，所述常规制动状态指车辆处于人工驾驶制动模式的车辆，驾驶员踩下制动踏板、期望车辆产生制动减速度的制动状态；

所述主动制动状态指车辆处于自动驾驶或智能辅助驾驶制动模式时，由自动驾驶或智能辅助驾驶系统判断车辆需要制动，并产生请求制动指令及目标制动减速度的制动状态；

所述ABS制动状态指车轮在制动力作用下即将抱死，系统需要对车轮滑移率进行调节，以避免车辆出现车轮抱死、失去方向或侧滑的制动状态；

所述ESC制动状态指车辆受到较大横摆力矩和较大侧向加速度作用，即将发生驶出、激转、侧滑或甩尾，系统需要对车辆的横摆角速度和质心侧偏角进行调节，以保证车辆操纵稳定性能的制动状态；

所述再生制动状态是指以纯电动、油电混合动力或燃料电池方式驱动的汽车在小目标制动减速度需求的制动工况下，通过驱动电机能量回收方式产生部分制动减速度，以减轻对机械摩擦制动系统依赖、提高能量经济性的制动状态。

进一步地，所述制动控制单元包括内置常规制动控制程序的常规制动控制单元、内置主动制动控制程序的主动制动控制单元、内置ABS制动控制程序的ABS制动控制单元、内置ESC制动控制程序的ESC制动控制单元和内置再生制动控制程序的再生制动控制单元；

所述理想制动力分配规律是指车辆制动时使前后轴车轮均不抱死，或同时抱死所需满足的前后轴车轮制动力比例关系。

一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统的控制方法，所述控制方法的具体控制过程如下：

步骤一：控制系统运行，信号输入模块采集驾驶员操作信号、车辆状态信号和制动指令信号，并将采集到的信号通过车载总线传递至制动工况、模式与状态判断模块；

步骤二：制动工况、制动模式与制动状态判断模块中的制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑综合判断车辆所处的制动模式和制动状态，并将车辆的制动状态判断结果信号传递至制动控制模块；

步骤三：制动控制模块通过运行相应的控制单元中的控制程序获得所需的总目标制动力，并根据理想制动力分配单元中的理想制动力分配规律合理决策、分配各车轮制动力，并将得到的各车轮制动力指令信号传递至信号输出模块；

步骤四：所述信号输出模块通过车载总线向制动执行器控制单元传递各车轮制动压力信号，通过制动执行器控制单元控制制动执行器使车辆产生制动减速度。

进一步地，所述步骤二中：

所述制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑的具体判断过程如下：

控制系统每次运行时，先读取并存储信号采集单元发来的制动踏板位置、制动压力、车速、车轮转速、横摆角速度、驱动电机转矩、驱动电机转速、自动驾驶制动指令、智能辅助驾驶制动指令和再生制动指令信号，然后根据制动工况判决条件判断车辆是否处于制动工况；

所述制动工况判决条件为：驾驶员踩下制动踏板，或自动驾驶系统请求制动，或智能辅助驾驶系统请求制动，或系统请求再生制动，则车辆进入制动工况；否则车辆不进入制动工况。

所述制动模式的判断逻辑为：若车辆进入制动工况且自动驾驶系统未被激活，则车辆处于人工驾驶制动或智能辅助驾驶制动模式；若车辆自动驾驶系统被激活，则车辆处于自动驾驶制动模式；处于人工驾驶或智能辅助驾驶制动模式的车辆，若辅助驾驶系统被激活，则车辆处于智能辅助驾驶制动模式，否则车辆处于人工驾驶制动模式。

所述智能辅助驾驶制动模式下的车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于智能辅助驾驶制动模式的车辆，若满足ABS或ESC触发条件，则车辆处于智能辅助驾驶ABS或智能辅助驾驶ESC制动状态，否则车辆处于智能辅助驾驶主动制动状态，系统运行主动制动控制程序控制车辆制动；

处于智能辅助驾驶ABS或ESC制动状态的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于智能辅助驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于智能辅助驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动。

所述人工驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于人工驾驶制动模式的车辆，若满足ABS或ESC触发条件，则车辆处于人工驾驶ABS或ESC制动状态；否则车辆处于人工驾驶常规制动或再生制动状态；

处于人工驾驶ABS或ESC制动状态的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于人工驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于人工驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动；

处于人工驾驶常规制动或再生制动状态的车辆，若请求再生制动指令为真，则车辆处于人工驾驶再生制动状态，系统运行再生制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于人工驾驶常规制动状态，系统运行常规制动控制程序控制车辆制动；

所述自动驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于自动驾驶制动模式且满足ABS或ESC触发条件的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于自动驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于自动驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动；

处于自动驾驶制动模式的车辆且不满足ABS或ESC触发条件，若请求再生制动指令为真，则车辆处于自动驾驶再生制动状态，系统运行再生制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于自动驾驶主动制动状态，系统运行主动制动控制程序控制车辆制动；

在上述智能辅助驾驶制动模式、人工驾驶制动模式和自动驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑中：

所述ABS触发条件为：驾驶员踩下制动踏板，且车速超过预设值，且车轮即将抱死；

所述ESC触发条件为：系统判断车辆处于不稳定状态，即同时满足|Δγ|＞|C·γ_d|和

即认为车辆处于不稳定状态；其中，Δγ为横摆角速度变化量，γ_d为理想横摆角速度，β为质心侧偏角，

为车辆质心侧偏角速度，C、B₁、B₂为常数，C、B₁、B₂的取值通常通过仿真、试验或经验确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明使得车辆制动工况、制动模式和制动状态的判断逻辑更为合理、更能准确反映驾驶员的意图、更能充分描述车辆的制动状态，更具有通用性和灵活性；

2、本发明引入了人工驾驶制动、自动驾驶制动和智能辅助驾驶制动三种制动模式以及常规制动、主动制动、再生制动、ABS制动、ESC制动五种制动状态，准确涵盖了车辆运行过程中所有可能的制动情况，针对不同制动模式和制动状态设定了相应的控制程序，有效保证了控制系统的完备性和车辆行驶安全。

3、本发明不仅适用于搭载线控制动系统的传统汽车，也适用于搭载线控制动系统的节能汽车和新能源汽车；

4、本发明无需对车辆结构、控制系统硬件做出任何改动，易于实现，更具有通用性和可复用性。

附图说明

图1为本发明所述面向自动驾驶与智能辅助驾驶线控制动控制系统总体结构示意框图；

图2为本发明所述控制系统的制动工况、制动模式与制动状态逻辑判断流程框图；

图3为本发明所述控制系统的常规制动控制程序示意图；

图4为本发明所述控制系统的主动制动控制程序示意图；

图5为本发明所述控制系统的ABS制动控制程序示意图；

图6为本发明所述控制系统的ESC制动控制程序示意图；

图7为本发明所述控制系统根据再生制动控制程序示意图；

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

如图1所示，本发明公开了一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶线控制动控制系统，所述控制系统包括信号采集模块，制动工况、制动模式与制动状态判断模块，制动控制模块和信号输出模块。

所述信号采集模块由驾驶员操作信号采集单元、车辆状态信号采集单元和制动指令信号采集单元；其中，所述驾驶员操作信号采集单元用于采集包括制动踏板位置信号、转向盘转角信号和加速踏板位置信号在内的驾驶员操作信号；所述车辆状态信号采集单元用于采集包括制动压力信号、车轮转速信号、横摆角速度信号、驱动电机转速信号、驱动电机转矩信号在内的车辆状态信号；制动指令信号采集单元用于采集包括自动驾驶制动指令、辅助驾驶制动指令和请求再生制动指令在内的制动指令信号，其中，所述自动驾驶制动指令是指由自动驾驶控制器根据车辆运行状态、交通环境状况和气象导航条件等决策出的请求制动指令以及目标制动减速度；所述辅助驾驶制动指令是指由智能驾驶辅助系统根据驾驶员操作信号、车辆运行状态、交通环境状况和气象导航条件等决策出的请求制动指令以及目标制动减速度；所述请求再生制动指令为整车控制器根据驾驶员操作信号、车辆运行状态、驱动电机状态和动力电池组状态等综合决策出的请求机械制动系统协调再生制动指令。

所述信号采集模块通过车载总线与制动工况、模式与状态判断模块信号连接进行通讯和数据传输，信号采集模块将采集到的当前的驾驶员操作信号、车辆状态信号以及制动指令通过车载总线传输至制动工况、制动模式与制动状态判断模块。

所述制动工况、制动模式与制动状态判断模块内置制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑，制动工况、制动模式与制动状态判断模块通过制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑综合判断车辆所处的制动模式和制动状态。

所述制动工况是指车辆处于制动时的工况；所述制动模式包括人工驾驶制动模式、智能辅助驾驶制动模式；所述制动状态包括常规制动状态、主动制动状态、ABS制动状态、ESC制动状态和再生制动状态。

其中，所述常规制动状态指车辆处于人工驾驶制动模式的车辆，驾驶员踩下制动踏板、期望车辆产生制动减速度的制动状态；

所述主动制动状态指车辆处于自动驾驶或智能辅助驾驶制动模式时，由自动驾驶或智能辅助驾驶系统判断车辆需要制动，并产生请求制动指令及目标制动减速度的制动状态；

所述ABS制动状态指车轮在制动力作用下即将抱死，系统需要对车轮滑移率进行调节，以避免车辆出现车轮抱死、失去方向或侧滑等危险情况的制动状态；

所述ESC制动状态指车辆受到较大横摆力矩和较大侧向加速度作用，即将发生驶出、激转、侧滑、甩尾等危险情况，系统需要对车辆的横摆角速度和质心侧偏角进行调节，以保证车辆操纵稳定性能的制动状态；

所述再生制动状态是指以纯电动、油电混合动力或燃料电池等方式驱动的汽车在较小目标制动减速度需求的制动工况下，通过驱动电机能量回收方式产生部分制动减速度，以减轻对机械摩擦制动系统依赖、提高能量经济性的制动状态。

所述制动工况、制动模式与制动状态判断模块与制动控制程序模块信号连接，制动工况、制动模式与制动状态判断模块将车辆的制动状态判断结果信号传递至制动控制模块。

所述制动控制模块中包含制动控制单元和理想制动力分配单元，制动控制模块通过运行相应的控制单元中的控制程序获得所需的总目标制动力，并根据理想制动力分配单元中的理想制动力分配规律合理决策、分配各车轮制动力，使各车轮制动力的比例符合理想制动力分配规律，实现各车轮制动力对目标制动力的跟随，以保证车辆的制动性和稳定性能；其中，所述制动控制单元包括内置常规制动控制程序的常规制动控制单元、内置主动制动控制程序的主动制动控制单元、内置ABS制动控制程序的ABS制动控制单元、内置ESC制动控制程序的ESC制动控制单元和内置再生制动控制程序的再生制动控制单元；所述理想制动力分配规律是指车辆制动时使前后轴车轮均不抱死，或同时抱死所需满足的前后轴车轮制动力比例关系。

所述制动控制模块与信号输出模块信号连接，制动控制模块将得到的各车轮制动力指令信号传递至信号输出模块，所述信号输出模块通过车载总线与各车轮对应的制动执行器控制单元信号相连，制动执行器控制单元与相应的制动执行器信号连接，信号输出模块向相应的制动执行器控制单元分别输出左前轮目标制动压力、右前轮目标制动压力、左后轮目标制动压力和右后轮目标制动压力信号，以通过制动执行器控制单元控制制动执行器动作，使车辆产生制动减速度，以使车辆获得令人满意的制动效能；所述制动执行器包括但不局限于电机、电磁阀组、电机泵和高压蓄能器等。

基于上述面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统，本发明还公开了一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制方法，所述控制控制方法是在驾驶员人工驾驶、自动驾驶和智能辅助驾驶等多种驾驶模式下通过车载总线、I/O接口获取驾驶员操作信号、车辆状态信号以及自动驾驶制动、智能辅助驾驶制动、再生制动指令，然后通过判断、运算与决策，得到各制动状态和制动模式下的各车轮目标制动力指令，最后通过车载总线将各车轮目标制动力指令发送至制动执行机构控制器。所述控制方法的具体控制过程如下：

步骤一：控制系统运行，信号输入模块采集驾驶员操作信号、车辆状态信号和制动指令信号，并将采集到的信号通过车载总线传递至制动工况、模式与状态判断模块；

步骤二：制动工况、制动模式与制动状态判断模块中的制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑综合判断车辆所处的制动模式和制动状态，并将车辆的制动状态判断结果信号传递至制动控制模块；

如图2所示，所述制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑的具体判断过程如下：

所述控制系统每次运行时，先读取并存储信号采集单元发来的制动踏板位置、制动压力、车速、车轮转速、横摆角速度、驱动电机转矩、驱动电机转速、自动驾驶制动指令、智能辅助驾驶制动指令、再生制动指令等信号，然后根据制动工况判决条件判断车辆是否处于制动工况；

所述制动工况判决条件为：驾驶员踩下制动踏板，或自动驾驶系统请求制动，或智能辅助驾驶系统请求制动，或系统请求再生制动，则车辆进入制动工况；否则车辆不进入制动工况。

所述制动模式的判断逻辑为：若车辆进入制动工况且自动驾驶系统未被激活，则车辆处于人工驾驶制动或智能辅助驾驶制动模式；若车辆自动驾驶系统被激活，则车辆处于自动驾驶制动模式；处于人工驾驶或智能辅助驾驶制动模式的车辆，若辅助驾驶系统被激活，则车辆处于智能辅助驾驶制动模式，否则车辆处于人工驾驶制动模式。

所述智能辅助驾驶制动模式下的车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于智能辅助驾驶制动模式的车辆，若满足ABS或ESC触发条件，则车辆处于智能辅助驾驶ABS或智能辅助驾驶ESC制动状态，否则车辆处于智能辅助驾驶主动制动状态，系统运行主动制动控制程序控制车辆制动；

处于智能辅助驾驶ABS或ESC制动状态的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于智能辅助驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于智能辅助驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动。

所述人工驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于人工驾驶制动模式的车辆，若满足ABS或ESC触发条件，则车辆处于人工驾驶ABS或ESC制动状态；否则车辆处于人工驾驶常规制动或再生制动状态；

处于人工驾驶ABS或ESC制动状态的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于人工驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于人工驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动；

处于人工驾驶常规制动或再生制动状态的车辆，若请求再生制动指令为真，则车辆处于人工驾驶再生制动状态，系统运行再生制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于人工驾驶常规制动状态，系统运行常规制动控制程序控制车辆制动。

所述自动驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于自动驾驶制动模式且满足ABS或ESC触发条件的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于自动驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于自动驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动；

处于自动驾驶制动模式的车辆且不满足ABS或ESC触发条件，若请求再生制动指令为真，则车辆处于自动驾驶再生制动状态，系统运行再生制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于自动驾驶主动制动状态，系统运行主动制动控制程序控制车辆制动。

在上述智能辅助驾驶制动模式、人工驾驶制动模式和自动驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑中：

所述ABS触发条件为：驾驶员踩下制动踏板，且车速超过预设值，且车轮即将抱死；

所述ESC触发条件为：系统判断车辆处于不稳定状态，即同时满足|Δγ|＞|C·γ_d|和

即认为车辆处于不稳定状态；其中，Δγ为横摆角速度变化量，γ_d为理想横摆角速度，β为质心侧偏角，

为车辆质心侧偏角速度，C、B₁、B₂为常数，C、B₁、B₂的取值通常通过仿真、试验或经验确定，无固定值。

在此需要说明的是，为了安全起见，智能辅助驾驶状态下的再生制动不被处理。

步骤三：所述制动控制模块通过运行相应的控制单元中的控制程序获得所需的总目标制动力，并根据理想制动力分配单元中的理想制动力分配规律合理决策、分配各车轮制动力，并将得到的各车轮制动力指令信号传递至信号输出模块；

如图3所示，所述常规制动控制单元中的常规制动控制程序的具体控制过程如下：

当车辆处于人工驾驶常规制动状态时，运行常规制动控制程序控制车辆制动；

常规制动控制程序根据预先标定的驾驶员制动踏板位置与目标制动力关系决策出车辆所需的总目标制动力，然后基于理想制动力分配规律对各车轮目标制动力进行分配，并通过反馈调节使各车轮实际制动力跟随目标制动力；

其中，所述驾驶员制动踏板位置与目标制动力关系可用函数表示，在驾驶员制动踏板位置与目标制动力关系所构成的坐标系中，横坐标为驾驶员制动踏板行程(或驾驶员制动踏板开度)，纵坐标为目标制动力，驾驶员制动踏板位置与目标制动力的关系可以是线性的，也可以是非线性的；

其中，所述理想制动力分配规律为车辆制动时使前后轴车轮均不抱死，或同时抱死所需满足的前后轴车轮制动力比例关系，具体如下：

上述关系式中，G为汽车重力；h_g为质心高度；b为质心距后轴的距离；L为轴距；F_μ1为前轴制动器制动力；F_μ2为后轴制动器制动力。

如图4所示，所述主动制动控制单元中的主动制动控制程序的具体控制过程如下：

当车辆处于智能辅助驾驶主动制动状态或自动驾驶主动制动状态时，运行主动制动控制程序控制车辆制动；

主动制动控制程序根据预先标定的目标制动减速度与目标制动力关系决策出车辆所需的目标制动力，然后基于理想制动力分配规律对各车轮目标制动力进行分配，并通过反馈调节使各车轮实际制动力跟随目标制动力；

其中，所述目标制动减速度与目标制动力关系可用函数表示，在目标制动减速度与目标制动力关系所构成的坐标系中，横坐标为目标制动减速度，纵坐标为目标制动力，目标制动减速度与目标制动力的关系可以是线性的，也可以是非线性的。

如图5所示，所述ABS制动控制单元中的ABS制动控制程序的具体控制过程如下：

当车辆处于人工驾驶、智能辅助驾驶、自动驾驶ABS制动状态时，运行ABS制动控制程序控制车辆制动；

ABS制动控制程序首先计算车轮滑移率，然后根据理想滑移率与实际滑移率的偏差，采用滑移率跟随控制算法决策出车辆所需的目标制动力，其中，所述滑移率跟随控制算法可采用PID控制算法、模糊、逻辑门限或神经网络算法，采用滑移率跟随控制算法的目的是通过决策车辆所需目标制动力来不断消除理想滑移率与实际滑移率之间的偏差，实现实际滑移率对理想滑移率的跟随，所述理想滑移率是指使车轮即将抱死但不发生抱死的滑移率，通常取值为0.2，所述目标制动力是指使车轮滑移率达到理想滑移率时的车轮制动器制动力大小；最后通过反馈调节使各车轮制动力跟踪目标制动力，使各车轮滑移率达到理想滑移率，避免车轮抱死；

其中，所述车轮滑移率s定义为车轮滑动成分占滚动成分的比例，其计算公式为：

上述关系式中，u_w为车轮转速；r_r0为没有地面制动力时的车轮滚动半径；ω_w为车轮的角速度；

其中，所述车轮理想滑移率为20％。

如图6所示，所述ESC制动控制单元中的ESC制动控制程序的具体控制过程如下：

当车辆处于人工驾驶、智能辅助驾驶、自动驾驶ESC制动状态时，运行ESC制动控制程序控制车辆制动；

ESC制动控制程序首先根据驾驶员转向盘位置、车辆横摆角速度等信号判断车辆的转向特性和需要制动干预的车轮，然后计算车辆目标横摆角速度和目标质心侧偏角，根据目标横摆角速度与实际横摆角速度的偏差、目标质心侧偏角与实际质心侧偏角的偏差通过附加横摆力矩决策算法决策各车轮目标制动力大小，最后通过反馈调节使各车轮制动力跟踪目标制动力，使车辆横摆角速度、质心侧偏角达到目标值，从而保证车辆的操纵稳定性能；

其中，所述横摆角速度γ定义为车体绕车辆坐标系z轴旋转的角速度，由横摆角速度传感器测量得到；

所述侧向质心侧偏角为质心侧向速度v_y与纵向速度v_x的比值，所述质心侧向速度v_y与纵向速度v_x通过估算获得；

所述转向特性包含不足转向、中性转向和过多转向，当γ＜γ_d-C·γ_d时，车辆处于不足转向状态；当γ＞γ_d+C·γ_d时，车辆处于过多转向状态；

其中，车辆不足转向时需要制动干预的车轮为弯道内侧车轮，车辆过多转向需要制动干预的车轮为弯道外侧车轮。

如图7所示，所述再生制动控制单元中的再生制动控制程序的具体控制过程如下：

当车辆处于人工驾驶再生制动、自动驾驶再生制动状态时，运行再生制动控制程序控制车辆制动；

再生制动控制程序首先读取驾驶员制动踏板位置(或驾驶员制动踏板开度)信号，然后根据驾驶员制动踏板位置与目标制动力关系曲线计算车辆总目标制动力，然后根据驱动电机转速信号、驱动电机转矩信号、电池状态信号综合决策、优化分配电机再生制动力目标值和机械摩擦制动力目标值，随后通过车载总线将电机再生制动力目标指令发送至整车控制器和电机控制器，由整车控制器和电机控制器控制电机工作在再生制动模式；

再生制动控制程序基于理想制动力分配规律和机械摩擦制动力目标值对各车轮目标制动力进行分配，并通过反馈调节使各车轮实际制动力跟随目标制动力；

车辆在电机再生制动力和机械摩擦制动力的共同作用下实现制动。

步骤四：所述信号输出模块通过车载总线向制动执行器控制单元传递各车轮制动压力信号，通过制动执行器控制单元控制制动执行器使车辆产生制动减速度。

上述实施例为本发明优选的具体实施例，并非用来限制本发明的保护范围，本领域的技术人员在未脱离本发明原理的前提下，所作的改进、变化、组合、替代等，均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统，其特征在于：

包括信号采集模块，制动工况、制动模式与制动状态判断模块，制动控制模块和信号输出模块；

所述信号采集模块由驾驶员操作信号采集单元、车辆状态信号采集单元和制动指令信号采集单元组成，信号采集模块通过车载总线将采集到的信号传输至制动工况、制动模式与制动状态判断模块；

所述制动工况、制动模式与制动状态判断模块通过内置的制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑综合判断车辆所处的制动模式和制动状态，并将车辆的制动状态信号传递至制动控制模块；

所述制动工况是指车辆处于制动时的工况；

所述制动模式包括人工驾驶制动模式、智能辅助驾驶制动模式；

所述制动状态包括常规制动状态、主动制动状态、ABS制动状态、ESC制动状态和再生制动状态；

所述常规制动状态指车辆处于人工驾驶制动模式的车辆，驾驶员踩下制动踏板、期望车辆产生制动减速度的制动状态；

所述主动制动状态指车辆处于自动驾驶制动模式或智能辅助驾驶制动模式时，由自动驾驶系统或智能辅助驾驶系统判断车辆需要制动，并产生请求制动指令及目标制动减速度的制动状态；

所述ABS制动状态指车轮在制动力作用下即将抱死，系统需要对车轮滑移率进行调节，以避免车辆出现车轮抱死、失去方向或侧滑的制动状态；

所述ESC制动状态指车辆受到较大横摆力矩和较大侧向加速度作用，即将发生驶出、激转、侧滑或甩尾，系统需要对车辆的横摆角速度和质心侧偏角进行调节，以保证车辆操纵稳定性能的制动状态；

所述再生制动状态是指以纯电动、油电混合动力或燃料电池方式驱动的汽车在小目标制动减速度需求的制动工况下，通过驱动电机能量回收方式产生部分制动减速度，以减轻对机械摩擦制动系统依赖、提高能量经济性的制动状态；所述制动控制模块由制动控制单元和理想制动力分配单元组成，制动控制模块通过运行相应的制动控制单元中的控制程序获得所需的总目标制动力，并根据理想制动力分配单元中的理想制动力分配规律决策、分配各车轮制动力，并将得到的各车轮制动力指令信号传递至信号输出模块，所述信号输出模块通过车载总线与各车轮对应的制动执行器控制单元信号相连，制动执行器控制单元与相应的制动执行器信号连接，信号输出模块向相应的制动执行器控制单元分别输出各车轮目标制动压力信号，以通过制动执行器控制单元控制制动执行器动作。

2.如权利要求1所述一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统，其特征在于：

所述驾驶员操作信号包括制动踏板位置信号、转向盘转角信号和加速踏板位置信号；

所述车辆状态信号包括制动压力信号、车轮转速信号、横摆角速度信号、驱动电机转速信号和驱动电机转矩信号；

所述制动指令信号包括自动驾驶制动指令、辅助驾驶制动指令和请求再生制动指令；

所述自动驾驶制动指令是指由自动驾驶控制器根据车辆运行状态、交通环境状况和气象导航条件决策出的请求制动指令以及目标制动减速度；

所述辅助驾驶制动指令是指由智能驾驶辅助系统根据驾驶员操作信号、车辆运行状态、交通环境状况和气象导航条件决策出的请求制动指令以及目标制动减速度；

所述请求再生制动指令为整车控制器根据驾驶员操作信号、车辆运行状态、驱动电机状态和动力电池组状态综合决策出的请求机械制动系统协调再生制动指令。

3.如权利要求1所述一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统，其特征在于：

所述制动控制单元包括内置常规制动控制程序的常规制动控制单元、内置主动制动控制程序的主动制动控制单元、内置ABS制动控制程序的ABS制动控制单元、内置ESC制动控制程序的ESC制动控制单元和内置再生制动控制程序的再生制动控制单元；

所述理想制动力分配规律是指车辆制动时使前后轴车轮均不抱死，或同时抱死所需满足的前后轴车轮制动力比例关系。

4.如权利要求1所述一种面向自动驾驶与智能辅助驾驶的汽车线控制动控制系统的控制方法，其特征在于：

所述控制方法的具体控制过程如下：

步骤一：控制系统运行，信号输入模块采集驾驶员操作信号、车辆状态信号和制动指令信号，并将采集到的信号通过车载总线传递至制动工况、制动模式与制动状态判断模块；

步骤二：制动工况、制动模式与制动状态判断模块中的制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑综合判断车辆所处的制动模式和制动状态，并将车辆的制动状态判断结果信号传递至制动控制模块；

所述制动工况、制动模式与制动状态判断逻辑的具体判断过程如下：

控制系统每次运行时，先读取并存储信号采集单元发来的制动踏板位置、制动压力、车速、车轮转速、横摆角速度、驱动电机转矩、驱动电机转速、自动驾驶制动指令、智能辅助驾驶制动指令和再生制动指令信号，然后根据制动工况判决条件判断车辆是否处于制动工况；

所述制动工况判决条件为：驾驶员踩下制动踏板，或自动驾驶系统请求制动，或智能辅助驾驶系统请求制动，或系统请求再生制动，则车辆进入制动工况；否则车辆不进入制动工况；

所述制动模式的判断逻辑为：若车辆进入制动工况且自动驾驶系统未被激活，则车辆处于人工驾驶制动或智能辅助驾驶制动模式；若车辆自动驾驶系统被激活，则车辆处于自动驾驶制动模式；处于人工驾驶或智能辅助驾驶制动模式的车辆，若辅助驾驶系统被激活，则车辆处于智能辅助驾驶制动模式，否则车辆处于人工驾驶制动模式；

所述智能辅助驾驶制动模式下的车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于智能辅助驾驶制动模式的车辆，若满足ABS或ESC触发条件，则车辆处于智能辅助驾驶ABS或智能辅助驾驶ESC制动状态，否则车辆处于智能辅助驾驶主动制动状态，系统运行主动制动控制程序控制车辆制动；

处于智能辅助驾驶ABS或ESC制动状态的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于智能辅助驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于智能辅助驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动；

所述人工驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于人工驾驶制动模式的车辆，若满足ABS或ESC触发条件，则车辆处于人工驾驶ABS或ESC制动状态；否则车辆处于人工驾驶常规制动或再生制动状态；

处于人工驾驶ABS或ESC制动状态的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于人工驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于人工驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动；

处于人工驾驶常规制动或再生制动状态的车辆，若请求再生制动指令为真，则车辆处于人工驾驶再生制动状态，系统运行再生制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于人工驾驶常规制动状态，系统运行常规制动控制程序控制车辆制动；

所述自动驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑的具体判断过程如下：

处于自动驾驶制动模式且满足ABS或ESC触发条件的车辆，若进一步满足ESC触发条件，车辆处于自动驾驶ESC制动状态，系统运行ESC制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于自动驾驶ABS制动状态，系统运行ABS制动程序控制车辆制动；

处于自动驾驶制动模式的车辆且不满足ABS或ESC触发条件，若请求再生制动指令为真，则车辆处于自动驾驶再生制动状态，系统运行再生制动控制程序控制车辆制动；否则车辆处于自动驾驶主动制动状态，系统运行主动制动控制程序控制车辆制动；

在上述智能辅助驾驶制动模式、人工驾驶制动模式和自动驾驶制动模式下车辆制动状态的判断逻辑中：

所述ABS触发条件为：驾驶员踩下制动踏板，且车速超过预设值，且车轮即将抱死；

所述ESC触发条件为：系统判断车辆处于不稳定状态，即同时满足|Δγ|＞|C·γ_d|和

即认为车辆处于不稳定状态；其中，Δγ为横摆角速度变化量，γ_d为理想横摆角速度，β为质心侧偏角，

为车辆质心侧偏角速度，C、B₁、B₂为常数，C、B₁、B₂的取值通常通过仿真、试验或经验确定；

步骤三：制动控制模块通过运行相应的控制单元中的控制程序获得所需的总目标制动力，并根据理想制动力分配单元中的理想制动力分配规律合理决策、分配各车轮制动力，并将得到的各车轮制动力指令信号传递至信号输出模块；

步骤四：所述信号输出模块通过车载总线向制动执行器控制单元传递各车轮制动压力信号，通过制动执行器控制单元控制制动执行器使车辆产生制动减速度。

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