CN112319440B - 一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统及制动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统，包括设置在氢能汽车上的第一雷达、第一摄像头、第二雷达、第二摄像头、紧急制动系统开关和ADAS控制器，第一雷达和第一摄像头并排设置于氢能汽车的左前方，第二雷达和第二摄像头并排设置于氢能汽车的右前方，紧急制动系统开关与氢能汽车的紧急制动系统连接，ADAS控制器分别连接第一雷达、第一摄像头、第二雷达、第二摄像头和紧急制动系统开关。本发明的有益效果：本发明通过第一雷达、第一摄像头、第二雷达和第二摄像头共同监测前方车辆以及障碍物情况，当探测到潜在碰撞风险时，自动紧急制动系统将根据不同等级的风险状况，自动采取相应的预警及制动措施，从而避免发生碰撞或减轻碰撞损害程度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车紧急制动技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统及制动方法。
背景技术
紧急制动是指汽车在行驶过程中遇到紧急情况时，驾驶者迅速猛踩制动踏板，在最短距离内将车停住的制动方式。紧急制动对汽车和轮胎有较大的损伤，或由于附着系数有差异造成汽车摆头、掉头、失去方位控制或出现侧滑，尤其是湿滑路面可能造成事故，只有在危险时，才可以用紧急制动。因此，对紧急制动的决策方案尤为重要，会直接影响到车辆的安全性及制动稳定性。
但是，目前因欠缺对紧急制动的决策方案，导致降低车辆的安全性及制动稳定性，而且无法较好地应用于燃料电池氢能汽车上。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统及制动方法。
本发明的实施例提供一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统，包括设置在氢能汽车上的第一雷达、第一摄像头、第二雷达、第二摄像头、紧急制动系统开关和ADAS控制器，所述第一雷达和所述第一摄像头并排设置于所述氢能汽车的左前方，所述第二雷达和所述第二摄像头并排设置于所述氢能汽车的右前方，所述紧急制动系统开关与所述氢能汽车的紧急制动系统连接，所述ADAS控制器分别连接所述第一雷达、所述第一摄像头、所述第二雷达、所述第二摄像头和所述紧急制动系统开关，所述第一雷达用于采集位于所述氢能汽车左前方的车辆或障碍物的距离信号，所述第二雷达用于采集位于所述氢能汽车右前方的车辆或障碍物的距离信号，所述第一摄像头用于获取所述氢能汽车前方的车辆或障碍物识别信号，所述第二摄像头用于获取所述氢能汽车右前方的车辆或障碍物识别信号，所述ADAS控制器用于获取所述氢能汽车前方的车辆或障碍物的距离信号和识别信号，并根据车辆或障碍物的距离信号和识别信号开启或关闭所述氢能汽车的紧急制动功能。
进一步地，包括氢燃料电池系统、动力电池系统和高压配电箱，所述氢燃料电池系统和所述动力电池系统分别与所述高压配电箱电性连接，所述高压配电箱与电机连接。
进一步地，包括整车控制器和制动控制系统，所述ADAS控制器、所述整车控制器、所述电机和所述制动控制系统均与CAN网络连接。
进一步地，包括电子助力转向和声音报警系统，所述电子助力转向和所述声音报警系统均与CAN网络连接。
进一步地，包括第三雷达和第四雷达，所述第三雷达和所述第四雷达分别设置于所述氢能汽车的左后方和右后方，且所述第三雷达和所述第四雷达分别与所述ADAS控制器连接。
本发明还提供一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的制动方法，包括以下步骤：
S1、通过所述ADAS控制器采集所述紧急制动系统开关状态，并通过所述CAN网络获取所述氢能汽车方向盘转角信号、左右转向灯信号和双闪状态信号，若所述紧急制动系统开关为闭合状态或所述方向盘转角信号高于阈值Ω1或所述左右转向灯信号有效或所述双闪状态信号为开启，则关闭紧急制动功能，功能状态为Off；若同时满足所述紧急制动系统开关为断开状态且所述方向盘转角信号低于阈值Ω2且所述左右转向灯信号无效且所述双闪状态信号为关闭，则开启紧急制动功能，功能状态为ON，所述氢能汽车进入Passive状态，并转S2，其中Ω1＞Ω2；否则继续维持所述紧急制动系统功能状态为Off；
S2、分别通过所述第一雷达和所述第二雷达探测位于所述氢能汽车前方的车辆或障碍物的距离信号，并配合使用所述第一摄像头和所述第二摄像头获取所述氢能汽车前方的车辆或障碍物识别信号，同时通过所述CAN网络获取所述氢能汽车的档位信息、车速信息和制动踏板状态，若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，且制动踏板状态为未踩下，转S3；若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警相对，且V相对＜V预警，转S4；若D相对≤D反应，且V本＞V预警相对，且V相对＜V预警，转S5；其中D制动为所述氢能汽车的制动距离，D相对为所述氢能汽车与其前方车辆的相对距离，D反应为所述氢能汽车的反应距离，V本为所述氢能汽车车速，V预警为所述氢能汽车进入碰撞预警时的车速，V相对为所述氢能汽车与其前方车辆的相对车速，V预警相对为所述氢能汽车进入碰撞预警时与其前方车辆的相对车速；
S3、所述氢能汽车进入Warning状态，所述ADAS控制器控制所述声音报警系统进行报警；
S4、所述氢能汽车进入NormalBrake状态，所述ADAS控制器控制所述整车控制器向所述电机发送目标扭矩为0的信号，同时所述ADAS控制器控制所述制动控制系统工作，给所述氢能汽车提供制动力，直至所述氢能汽车停止；
S5、所述氢能汽车进入EmergencyBrake状态，所述ADAS控制器控制所述整车控制器向所述电机发送目标扭矩为负值的信号，同时所述ADAS控制器控制所述制动控制系统工作，给所述氢能汽车提供制动力，直至所述氢能汽车停止。
进一步地，步骤S3中，若D相对＞D反应+5m或V相对＞V预退相对，则所述氢能汽车从Warning状态中退出，其中，V预退相对为所述氢能汽车退出碰撞预警时与前方车辆的相对车速，且V预退相对＞V预警相对；若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，则转S4。
进一步地，步骤S4中，若D相对＞D反应+5m或V相对＞V预退相对，则所述氢能汽车从NormalBrake状态中退出；若D相对≤D制动，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，则转S5。
进一步地，步骤S5中，若D相对＞D制动+10m，且V相对＞V预退，则所述氢能汽车从EmergencyBrake状态中退出,其中V预退为所述氢能汽车退出碰撞预警时的车速。
进一步地，D反应＝Max{V相对×Tw,V本×Thw}，D制动＝V相对×Tpr/2+V相对×V相对/(2×Aw)，其中Tw为所述氢能汽车针对V相对的预警延时，Thw为所述氢能汽车针对V本的预警延时，Tpr为升压延时，Aw为FCW强制动加速度。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统及制动方法通过所述第一雷达、所述第一摄像头、所述第二雷达和所述第二摄像头共同监测前方车辆以及障碍物情况，当探测到潜在碰撞风险时，所述自动紧急制动系统将根据不同等级的风险状况，自动采取相应的预警及制动措施，从而避免发生碰撞或减轻碰撞损害程度。
附图说明
图1是本发明一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的结构示意图。
图2是本发明一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统制动方法的状态图。
图中：1-氢能汽车，2-第一雷达，3-第一摄像头，4-第二雷达，5-第二摄像头，6-紧急制动系统开关，7-ADAS控制器，8-氢燃料电池系统，9-动力电池系统，10-高压配电箱，11-电机，12-整车控制器，13-制动控制系统，14-电子助力转向，15-声音报警系统，16-第三雷达，17-第四雷达。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统，包括氢能汽车1，及设置在所述氢能汽车1上的第一雷达2、第一摄像头3、第二雷达4、第二摄像头5、紧急制动系统开关6、ADAS控制器7、氢燃料电池系统8、动力电池系统9、高压配电箱10、整车控制器12、制动控制系统13、电子助力转向14和声音报警系统15。
所述第一雷达2和所述第一摄像头3并排设置于所述氢能汽车1的左前方，所述第二雷达4和所述第二摄像头5并排设置于所述氢能汽车1的右前方，所述紧急制动系统开关6与所述氢能汽车1的紧急制动系统连接，所述ADAS控制器7分别连接所述第一雷达2、所述第一摄像头3、所述第二雷达4、所述第二摄像头5和所述紧急制动系统开关6，所述第一雷达2用于采集位于所述氢能汽车1左前方的车辆或障碍物的距离信号，所述第二雷达4用于采集位于所述氢能汽车1右前方的车辆或障碍物的距离信号，所述第一摄像头3用于获取所述氢能汽车前方的车辆或障碍物识别信号，所述第二摄像头5用于获取所述氢能汽车1右前方的车辆或障碍物识别信号。
所述氢燃料电池系统8和所述动力电池系统9分别与所述高压配电箱10电性连接，所述高压配电箱10与电机11连接，所述氢燃料电池系统8和所述动力电池系统9为所述氢能汽车1行驶系统提供行驶所需的电能，所述高压配电箱10则将这些电能分配给所述电机11，最后由所述电机11驱动所述氢能汽车1行驶。
所述ADAS控制器7、所述整车控制器12、所述电机11、所述制动控制系统13、所述电子助力转向14和所述声音报警系统15均与CAN网络连接，所述ADAS控制器7一方面采集所述紧急制动系统开关6状态，另一方面还采集由所述第一雷达2、所述第二雷达4传递过来的前方车辆距离信号及所述第一摄像头3和所述第二摄像头5传递过来的前方车辆及障碍物识别信号，同时所述ADAS控制器7还采集所述氢能汽车1的整车驾驶状态信息，包括左右转向灯信号，双闪状态信号，方向盘角度信号以及档位信号等，以确定是否开启或关闭所述氢能汽车1的紧急制动功能；所述电子助力转向14用于采集方向盘转角信号，并将转角信息发送到所述CAN网络上，所述整车控制器12用于采集所述氢能汽车1的车辆档位信息、左右转向灯信号、双闪状态信号和制动踏板状态等信息，并将档位信息、左右转向灯信号、双闪状态信号和制动踏板状态发送到所述CAN网络上。
优选地，本发明还包括第三雷达16和第四雷达17，所述第三雷达16和所述第四雷达17分别设置于所述氢能汽车1的左后方和右后方，且所述第三雷达16和所述第四雷达17分别与所述ADAS控制器7连接，从而通过所述第三雷达16和所述第四雷达17可探测所述氢能汽车1与其后方车辆或障碍物的距离信号，使得所述氢能汽车1在倒车时同样具有自动紧急制动功能。
请参考图1和图2，本发明还提供了一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的制动方法，包括以下步骤：
S1、通过所述ADAS控制器7采集所述紧急制动系统开关6状态，并通过所述CAN网络获取所述氢能汽车1方向盘转角信号、左右转向灯信号和双闪状态信号，若所述紧急制动系统开关6为闭合状态或所述方向盘转角信号高于阈值Ω1或所述左右转向灯信号有效或所述双闪状态信号为开启，则关闭紧急制动功能，功能状态为Off；若同时满足所述紧急制动系统开关6为断开状态且所述方向盘转角信号低于阈值Ω2且所述左右转向灯信号无效且所述双闪状态信号为关闭，则开启紧急制动功能，功能状态为ON，所述氢能汽车进入Passive状态，并转S2，其中Ω1＞Ω2；否则继续维持所述紧急制动系统功能状态为Off，本发明中所述紧急制动系统开关6的闭合或断开两种状态相互互补，以确保所述自动紧急制动系统状态的唯一性。
S2、分别通过所述第一雷达2和所述第二雷达4探测位于所述氢能汽车1前方的车辆或障碍物的距离信号，并配合使用所述第一摄像头3和所述第二摄像头5获取所述氢能汽车1前方的车辆或障碍物识别信号，同时通过所述CAN网络获取所述氢能汽车1的档位信息、车速信息和制动踏板状态，若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，且制动踏板状态为未踩下，转S3；若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警相对，且V相对＜V预警，转S4；若D相对≤D反应，且V本＞V预警相对，且V相对＜V预警，转S5；其中D制动为所述氢能汽车1的制动距离，D相对为所述氢能汽车1与其前方车辆的相对距离，D反应为所述氢能汽车1的反应距离，V本为所述氢能汽车1车速，V预警为所述氢能汽车1进入碰撞预警时的车速，V相对为所述氢能汽车1与其前方车辆的相对车速，V预警相对为所述氢能汽车1进入碰撞预警时与其前方车辆的相对车速。
S3、所述氢能汽车1进入Warning状态，所述ADAS控制器7控制所述声音报警系统15进行报警，本发明中当在所述氢能汽车1进入Warning状态后，若D相对＞D反应+5m或V相对＞V预退相对，则所述氢能汽车1从Warning状态中退出，其中，V预退相对为所述氢能汽车1退出碰撞预警时与前方车辆的相对车速，且V预退相对＞V预警相对；若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，则转S4。
S4、所述氢能汽车1进入NormalBrake状态，所述ADAS控制器7控制所述整车控制器12向所述电机11发送目标扭矩为0的信号，同时所述ADAS控制器7控制所述制动控制系统13工作，给所述氢能汽车提供较小的制动力，直至所述氢能汽车1停止，本发明中当所述氢能汽车1进入NormalBrake状态后，若D相对＞D反应+5m或V相对＞V预退相对，则所述氢能汽车1从NormalBrake状态中退出；若D相对≤D制动，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，则转S5。
S5、所述氢能汽车1进入EmergencyBrake状态，所述ADAS控制器7控制所述整车控制器12向所述电机11发送目标扭矩为负值的信号，同时所述ADAS控制器7控制所述制动控制系统13工作，给所述氢能汽车1提供较大的制动力，直至所述氢能汽车1停止，本发明中当所述氢能汽车1进入EmergencyBrake状态后，若D相对＞D制动+10m，且V相对＞V预退，则所述氢能汽车1从EmergencyBrake状态中退出,其中V预退为所述氢能汽车1退出碰撞预警时的车速。
以上，D反应＝Max{V相对×Tw,V本×Thw}，D制动＝V相对×Tpr/2+V相对×V相对/(2×Aw)，其中Tw为所述氢能汽车1针对V相对的预警延时，Thw为所述氢能汽车1针对V本的预警延时，Tpr为升压延时，Aw为FCW强制动加速度。
本发明的一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统及制动方法通过所述第一雷达2、所述第一摄像头3、所述第二雷达4和所述第二摄像头5共同监测前方车辆以及障碍物情况，当探测到潜在碰撞风险时，所述自动紧急制动系统将根据不同等级的风险状况，自动采取相应的预警及制动措施，从而避免发生碰撞或减轻碰撞损害程度。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的制动方法，其特征在于：该制动方法通过燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统实现，该系统包括设置在氢能汽车上的第一雷达、第一摄像头、第二雷达、第二摄像头、紧急制动系统开关和ADAS控制器，所述第一雷达和所述第一摄像头并排设置于所述氢能汽车的左前方，所述第二雷达和所述第二摄像头并排设置于所述氢能汽车的右前方，所述紧急制动系统开关与所述氢能汽车的紧急制动系统连接，所述ADAS控制器分别连接所述第一雷达、所述第一摄像头、所述第二雷达、所述第二摄像头和所述紧急制动系统开关，所述第一雷达用于采集位于所述氢能汽车左前方的车辆或障碍物的距离信号，所述第二雷达用于采集位于所述氢能汽车右前方的车辆或障碍物的距离信号，所述第一摄像头用于获取所述氢能汽车左前方的车辆或障碍物识别信号，所述第二摄像头用于获取所述氢能汽车右前方的车辆或障碍物识别信号，所述ADAS控制器用于获取所述氢能汽车前方的车辆或障碍物的距离信号和识别信号，并根据车辆或障碍物的距离信号和识别信号开启或关闭所述氢能汽车的紧急制动功能；
该系统还包括氢燃料电池系统、动力电池系统、高压配电箱、整车控制器、制动控制系统、电子助力转向和声音报警系统；
所述氢燃料电池系统和所述动力电池系统分别与所述高压配电箱电性连接，所述高压配电箱与电机连接；
所述ADAS控制器、所述整车控制器、所述电机和所述制动控制系统均与CAN网络连接；
所述电子助力转向和所述声音报警系统均与CAN网络连接；
该方法包括以下步骤：
S1、通过所述ADAS控制器采集所述紧急制动系统开关状态，并通过所述CAN网络获取所述氢能汽车方向盘转角信号、左右转向灯信号和双闪状态信号，若所述紧急制动系统开关为闭合状态或所述方向盘转角信号高于阈值Ω1或所述左右转向灯信号有效或所述双闪状态信号为开启，则关闭紧急制动功能，功能状态为Off；若同时满足所述紧急制动系统开关为断开状态且所述方向盘转角信号低于阈值Ω2且所述左右转向灯信号无效且所述双闪状态信号为关闭，则开启紧急制动功能，功能状态为ON，所述氢能汽车进入Passive状态，并转S2，其中Ω1＞Ω2；否则继续维持所述紧急制动系统功能状态为Off；
S2、分别通过所述第一雷达和所述第二雷达探测位于所述氢能汽车前方的车辆或障碍物的距离信号，并配合使用所述第一摄像头和所述第二摄像头获取所述氢能汽车前方的车辆或障碍物识别信号，同时通过所述CAN网络获取所述氢能汽车的档位信息、车速信息和制动踏板状态，若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，且制动踏板状态为未踩下，转S3；若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警相对，且V相对＜V预警，转S4；若D相对≤D反应，且V本＞V预警相对，且V相对＜V预警，转S5；其中D制动为所述氢能汽车的制动距离，D相对为所述氢能汽车与其前方车辆的相对距离，D反应为所述氢能汽车的反应距离，V本为所述氢能汽车车速，V预警为所述氢能汽车进入碰撞预警时的车速，V相对为所述氢能汽车与其前方车辆的相对车速，V预警相对为所述氢能汽车进入碰撞预警时与其前方车辆的相对车速；
S3、所述氢能汽车进入Warning状态，所述ADAS控制器控制所述声音报警系统进行报警；
S4、所述氢能汽车进入NormalBrake状态，所述ADAS控制器控制所述整车控制器向所述电机发送目标扭矩为0的信号，同时所述ADAS控制器控制所述制动控制系统工作，给所述氢能汽车提供制动力，直至所述氢能汽车停止；
S5、所述氢能汽车进入EmergencyBrake状态，所述ADAS控制器控制所述整车控制器向所述电机发送目标扭矩为负值的信号，同时所述ADAS控制器控制所述制动控制系统工作，给所述氢能汽车提供制动力，直至所述氢能汽车停止。
2.如权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的制动方法，其特征在于：包括第三雷达和第四雷达，所述第三雷达和所述第四雷达分别设置于所述氢能汽车的左后方和右后方，且所述第三雷达和所述第四雷达分别与所述ADAS控制器连接。
3.如权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的制动方法，其特征在于：步骤S3中，若D相对＞D反应+5m或V相对＞V预退相对，则所述氢能汽车从Warning状态中退出，其中，V预退相对为所述氢能汽车退出碰撞预警时与前方车辆的相对车速，且V预退相对＞V预警相对；若D制动＜D相对≤D反应，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，则转S4。
4.如权利要求3所述的一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的制动方法，其特征在于：步骤S4中，若D相对＞D反应+5m或V相对＞V预退相对，则所述氢能汽车从NormalBrake状态中退出；若D相对≤D制动，且V本＞V预警，V相对＜V预警相对，则转S5。
5.如权利要求4所述的一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的制动方法，其特征在于：步骤S5中，若D相对＞D制动+10m，且V相对＞V预退，则所述氢能汽车从EmergencyBrake状态中退出,其中V预退为所述氢能汽车退出碰撞预警时的车速。
6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的一种燃料电池氢能汽车自动紧急制动系统的制动方法，其特征在于：D反应＝Max{V相对×Tw,V本×Thw}，D制动＝V相对×Tpr/2+V相对×V相对/(2×Aw)，其中Tw为所述氢能汽车针对V相对的预警延时，Thw为所述氢能汽车针对V本的预警延时，Tpr为升压延时，Aw为FCW强制动加速度。
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