CN111137263B - 一种车辆制动稳定控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆制动稳定控制方法及系统，包括以下步骤，采集模块采集环境数据并传输至识别模块；处理模块根据环境数据识别当前道路特征；匹配模块根据识别的道路特征，匹配出当前道路特征所对应的控制策略；将控制策略发送至控制模块对车辆进行控制；实时监控车辆运行状态并调整对应的控制策略。本发明的有益效果：能够提前识别道路类别并预先设定针对性的制动控制方案，通过前馈和反馈控制策略相结合的方式提高系统响应时间、控制精度，减少延迟和误判。

Description

一种车辆制动稳定控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车制动的技术领域，尤其涉及一种车辆制动稳定控制方法及系统。

背景技术

汽车防抱死制动系统，简称ABS，其主要作用是车辆在直行制动时，防止制动时车轮抱死，以及侧滑和甩尾等危险现象，缩短制动距离，近年来已被广泛应用于汽车上。当前汽车上的制动控制系统均采用的反馈控制原理，被动的接收到轮胎与路面的反馈信息之后再进行制动稳定系统的控制。该方法包括以下问题：一是存在信号接收、处理及释放的延时问题；二是不能预判道路类别，只能被动通过道路反馈来实现道路的识别，增加了道路误判的风险。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的一个技术问题是：提供一种车辆制动稳定控制方法，能够根据道路类别提供针对性的制动控制方案，并提高系统响应时间、控制精度，减少延迟和误判。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种车辆制动稳定控制方法，包括以下步骤，采集模块采集环境数据并传输至识别模块；处理模块根据环境数据识别当前道路特征；匹配模块根据识别的道路特征，匹配出当前道路特征所对应的控制策略；将控制策略发送至控制模块对车辆进行控制；实时监控车辆运行状态并调整对应的控制策略。

作为本发明所述的车辆制动稳定控制方法的一种优选方案，其中：所述采集模块包括安装于车辆上的传感器、雷达和摄像头，对车辆外部环境和道路状况进行数据采集。

作为本发明所述的车辆制动稳定控制方法的一种优选方案，其中：所述根据环境数据识别出的当前道路特征类型包括高附路面、低附路面、对开路面、对接路面和粗糙路面。

作为本发明所述的车辆制动稳定控制方法的一种优选方案，其中：所述匹配控制策略还包括以下步骤，基于整车道路试验对车辆进行测试，得到不同的道路特征和不同车速下合适的滑移率控制策略；将处理模块识别的当前道路特征输入匹配模块中；匹配模块根据当前道路特征和测试结果匹配出对应的控制策略。

作为本发明所述的车辆制动稳定控制方法的一种优选方案，其中：所述对车辆进行控制还包括以下步骤，车辆进入制动调节状态后出现抱死或失稳状态时，立即将当前道路特征对应的控制策略发送到控制单元进行控制；通过电磁进液阀和电磁出液阀的开启和关闭调节车轮的运动状态，使车轮始终处于可控状态。

作为本发明所述的车辆制动稳定控制方法的一种优选方案，其中：所述车辆进入制动状态后控制模块的工作还包括以下步骤，采集模块获取实时特征滑移率并监控车轮是否出现抱死；处理模块实时计算车辆的滑移率变化；匹配模块根据控制策略和滑移率变化将控制信号发送至控制模块，并由控制模块对车辆进行控制。

作为本发明所述的车辆制动稳定控制方法的一种优选方案，其中：所述控制模块通过电磁进液阀和电磁出液阀的开启和关闭调节车轮的运动状态，调节过程中产生的液体存在储能器中。

作为本发明所述的车辆制动稳定控制方法的一种优选方案，其中：所述滑移率大于预设门限值时，处理模块重新进行滑移率的计算，并通过采集模块监控各车轮的抱死情况，若车轮退出抱死，则车辆进入稳定状态。

本发明解决的另一个技术问题是：提供一种车辆制动稳定控制系统，上述控制方法依托于本系统实现。

为了解决上述问题，本发明提供如下的技术方案：一种车辆制动稳定控制系统，包括，采集模块，所述采集模块用于采集外界环境及车辆信息；处理模块，所述处理模块根据所述采集模块采集到的信息进行识别计算；匹配模块，所述匹配模块能够根据道路特征进行控制策略的匹配；控制模块，所述控制模块能够对车辆进行控制。

作为本发明所述的车辆制动稳定控制系统的一种优选方案，其中：所述控制模块还包括电磁进液阀、电磁出液阀和储能器，用于增大或减小车轮上的制动力，降低车轮与地面的抱死趋势。

本发明的有益效果：通过对车辆外部环境和道路状况进行实时监测和数据分析，可以得到准确的道路信息进行道路特征识别，实现了制动稳定系统的前馈控制和反馈相结合的方式，使制动响应时间更快、精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一种实施例所述车辆制动稳定控制方法的整体流程结构示意图；

图2为路面附着系数与滑移率关系及对应的道路特征类型示意图；

图3为不同路面类型对应的车辆滑移率阈值范围示意图；

图4为基于不同方法下驾驶员制动的反应时间、制动时间等的对比结果示意图；

图5为本发明第二种实施例所述车辆制动稳定控制系统的整体结构示意图；

图6为本发明第二种实施例车辆上各模块和部件的参考安装位置示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1的示意，示意为本实施例中提出的一种车辆制动稳定控制方法的整体流程结构示意图，为了解决传统反馈制动方法无法提前识别道路特征，只能通过被动的路面反馈后再采取措施解决车辆失稳现象，反应慢，控制精度低，调节范围大且慢等问题。本实施例提出，通过传感器提前识别道路特征，进入道路前识别道路并进入相应的控制策略，从而提升反应速度和控制精度，使反馈调节范围小且快。

更加具体的，本实施例一种车辆制动稳定控制方法，包括以下步骤，

S1：采集模块100采集环境数据并传输至识别模块200。其中，采集模块100包括安装于车辆上的传感器、雷达和摄像头，可对车辆外部环境和道路状况进行数据采集，摄像头通常安装在车头部位，采集车辆前进方向前方的信息，传感器为超声波传感器，共四个，雷达共两个分别位于车辆前方和后方，确保采集模块100的信号覆盖范围包含车辆周围的全部范围。

S2：处理模块200根据环境数据识别当前道路特征。其中，识别出的当前道路特征类型包括高附路面、低附路面、对开路面、对接路面和粗糙路面。

其中，参照图2，高附路面、低附路面、对开路面、对接路面和粗糙路面的道路特征类型是依据路面附着系数与滑移率关系进行划分的，其关系及对应的道路特征类型如图2所示。

S3：匹配模块300根据识别的道路特征，匹配出当前道路特征所对应的控制策略。具体的，匹配控制策略还包括以下步骤，

S3-1：基于整车道路试验对车辆进行测试，得到不同的道路特征和不同车速下合适的滑移率控制策略；其中，整车道路试验是指对实际的车辆进行不同道路特征下的模拟和测试，从而匹配出对应的控制策略，此处的道路特征应当包括步骤S2中的高附路面、低附路面、对开路面、对接路面和粗糙路面。

滑移率的计算公式如下，

μ_i＝(V_v-V_w)/V_v

其中，μ_i为滑移率，V_v为车速，V_w为车轮转速。

S3-2：将处理模块200识别的当前道路特征输入匹配模块300中；在汽车实际行驶过程中，处理模块200识别出当前实际的当前道路特征并将其传输至匹配模块300以便匹配出相适应的控制策略。

其中，控制策略是指在不同的道路特征下，为车辆滑移率设置不同的阈值大小。本实施例中通过液压控制单元里的电磁阀的开启和关闭控制车轮与地面的受力大小，从而控制车轮的运动状态，是不是在抱死拖滑等。

具体的，参照图3的示意，高附路面、低附路面、对开路面、对接路面和粗糙路面分别对应的车辆滑移率阈值范围如图所示。

S3-3：匹配模块300根据当前道路特征和测试结果匹配出对应的控制策略。匹配模块300接收到处理模块200识发送的当前道路特征后，根据整车道路试验的结果，选择当前道路特征相对应的控制策略。

S4：将控制策略发送至控制模块400对车辆进行控制。具体的，对车辆进行控制还包括以下步骤，

S4-1：车辆进入制动调节状态后出现抱死或失稳状态时，立即将当前道路特征对应的控制策略发送到控制单元进行控制。具体的，该过程还可细化为以下步骤，

采集模块100获取实时特征滑移率并监控车轮是否出现抱死；

处理模块200实时计算车辆的滑移率变化；

匹配模块300根据控制策略和滑移率变化将控制信号发送至控制模块400，并由控制模块400对车辆进行控制。

S4-2：通过电磁进液阀和电磁出液阀的开启和关闭调节车轮的运动状态，使车轮始终处于可控状态。

具体的，控制模块400通过电磁进液阀401和电磁出液阀402的开启和关闭控制车轮与地面的受力大小，从而控制车轮的运动状态。调节过程中产生的液体存在储能器403中，通过对进液阀和出液阀的开关调节，能够实现管路内的液压力的增减，并以此来增大或减小车轮上的制动力，降低车轮与地面的抱死趋势。

具体的，当车辆滑移率高于设定阈值时，车轮出现打滑抱死，此时，关闭电磁进液阀401，打开电磁出液阀402，以便降低刹车力来减轻车轮的打滑抱死；当车辆滑移率低于设定阈值时，刹车力不足，需要加大刹车力度，此时打开电磁进液阀401，关闭电磁出液阀402，增大刹车力。

S5：实时监控车辆运行状态并调整对应的控制策略。

具体的，滑移率大于预设门限值时，处理模块200重新进行滑移率的计算，并通过采集模块100监控各车轮的抱死情况，若车轮退出抱死，则车辆进入稳定状态。计算时，应该根据采集模块100采集到的当前管路压力、车轮与地面的滑移率、车辆的加速度、车速等信息，进行闭环分析和计算，计算出一个修正量重新进入滑移率的计算。

具体的，修正量的计算公式如下，

μ_i+1＝μ_i+Δμ_i

其中，Δμ_i为上一循环滑移率修正量，μ_i为当前滑移率，μ_i+1为新的滑移率。

其中，车辆运行状态可以通过汽车上的超声波传感器、雷达、摄像头等传感器信号融合反馈实时道路特征，并通过当前滑移率判断是否在阈值范围内，如果超过相应阈值，则判断车轮进入抱死状态

场景一：

本发明提供的车辆制动稳定控制方法使用了多传感器手段，包括雷达、超声波传感器、摄像头等对车辆外部环境和道路状况进行实时监测和数据分析，可以得到准确的道路信息进行道路特征识别，实现了制动稳定系统的前馈控制和反馈相结合的方式，较传统仅为反馈的控制方法响应时间更快、精度更高。

而在传统的车辆制动方法中，因无成熟的传感器技术，无法通过传感器正确识别道路特征，只能通过被动的路面反馈来识别路面特征，会增加识别道路的时间和控制的时间及精度。

具体的，通过在同一段道路上，设置相同的道路环境，并采用同一辆测试汽车和驾驶员，确保汽车本身条件特别是车轮状况一致，以及驾驶员的状况基本一致，使用本发明提供的车辆制动稳定控制方法和传统方法各测试50次，并取平均值作为最终数据进行对比，结果如下表1和图5所示，

表1：最终时间对比。

使用方法	传统方案	本发明方案
			T1-驾驶员反应时间	0.7s	0.3s
T2-制动系统消除机械间隙时间	0.2s	0.1s
			T3-制动系统达到最大减速度时间	0.1s	0.05s

参照表1和图4的示意，可以看出通过本发明方法，在面对需要刹车的状况时，驾驶员制动的反应时间、制动时间等均有所减小，在汽车行驶过程中，降低制动时间能够大大降低事故发生的概率，提高行驶的安全性。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

实施例2

参照图5的示意，为实现上述车辆制动稳定控制方法，本实施例中提出一种车辆制动稳定控制系统。具体的，该系统包括采集模块100、处理模块200、匹配模块300和控制模块400。其中，采集模块100用于采集外界环境及车辆信息；处理模块200能够根据采集模块100采集到的信息进行识别计算；匹配模块300能够根据道路特征进行控制策略的匹配；控制模块400能够对车辆进行控制。

具体的，各模块及部件的安装位置可以参照图6的示意，其中，采集模块100包括安装于车辆上的传感器、雷达和摄像头，用于对汽车周围的信息进行采集，安装时，需要确保其信号覆盖包含汽车周围360度范围。处理模块200可以为汽车上的电子控制单元ECU，由微处理器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。匹配模块300可以为整车控制器，其存储了在整车道路试验中，与不同道路特征相匹配的控制策略，并接收处理模块200识别出的当前道路特征，匹配以相适应的控制策略后传输给控制模块400。控制模块400还包括电磁进液阀401、电磁出液阀402和储能器403，用于增大或减小车轮上的制动力，降低车轮与地面的抱死趋势。优选的，控制模块400还可以包括泵单元、马达、液压通道等车辆上的装置，通过管路内液压力的增减，从而增大或减小车轮上的制动力，降低车轮与地面的抱死趋势。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种车辆制动稳定控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

采集模块（100），所述采集模块（100）用于采集环境数据并传输至处理模块（200）；

处理模块（200），所述处理模块（200）根据环境数据识别当前道路特征；

匹配模块（300），所述匹配模块（300）能够根据道路特征进行控制策略的匹配；

控制模块（400），所述控制模块（400）能够对车辆进行控制；

所述采集模块（100）包括安装于车辆上的传感器、雷达和摄像头，对车辆外部环境和道路状况进行数据采集；根据环境数据识别出的当前道路特征类型包括高附路面、低附路面、对开路面、对接路面和粗糙路面；

基于整车道路试验对车辆进行测试，得到不同的道路特征和不同车速下合适的滑移率控制策略，将所述处理模块（200）识别的当前道路特征输入匹配模块（300）中；

滑移率的计算公式如下，

其中,

为滑移率，

为车速，

为车轮转速；

车辆进入制动调节状态后出现抱死或失稳状态时，立即将当前道路特征对应的控制策略发送到控制单元进行控制；通过电磁进液阀和电磁出液阀的开启和关闭调节车轮的运动状态，使车轮始终处于可控状态；

车辆进入制动状态后，所述采集模块（100）获取实时特征滑移率并监控车轮是否出现抱死，所述处理模块（200）实时计算车辆的滑移率变化，所述匹配模块（300）根据控制策略和滑移率变化将控制信号发送至控制模块（400），并由控制模块（400）对车辆进行控制；

所述控制模块（400）通过电磁进液阀（401）和电磁出液阀（402）的开启和关闭调节车轮的运动状态，调节过程中产生的液体存在储能器（403）中，所述滑移率大于预设门限值时，处理模块（200）重新进行滑移率的计算，并通过采集模块（100）监控各车轮的抱死情况，若车轮退出抱死，则车辆进入稳定状态；

计算时，应该根据所述采集模块（100）采集到的当前管路压力、车轮与地面的滑移率、车辆的加速度、车速信息，进行闭环分析和计算，计算出一个修正量重新进入滑移率的计算，

其中，∆µi 为上一循环滑移率修正量，µi 为当前滑移率，µi+1 为新的滑移率;

所述控制模块（400）还包括电磁进液阀（401）、电磁出液阀（402）和储能器（403），用于增大或减小车轮上的制动力，降低车轮与地面的抱死趋势。

Images