CN112406896B - 一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法和系统 - Google Patents

一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法，包括以下步骤：车辆执行代客泊车功能；VCU分别检测APA、ESC、PGU、EPB的工作状态；当APA故障时，ESC紧急制动，VCU控制档位至D档，并请求MCU扭矩置0，直至车辆完全停车后挂入P档；当ESC故障时，APA发送紧急退出指令至VCU，VCU控制档位至D档，自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，直至车辆完全停车后挂入P档；当APA和ESC均故障时VCU控制档位至D档，自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，直至车辆完全停车后挂入P档；当PGU和EPB故障时，若APA系统发送驻车指令，则VCU自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，并维持该状态，完成停车。本发明能根据不同失效状态实施不同安全策略安全停车。

Description

一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法和系统
技术领域
本发明属于车辆自动驾驶控制技术领域，具体涉及一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法和系统。
背景技术
对于代客泊车或自动泊车功能，一般在APA控制器发生故障或失效时，会采取通过ESC进行紧急制动，1.若此时ESC发生故障则无法进行紧急制动,且代客泊车一般车辆上无驾驶员，无法在这种情况下主动踩制动使车辆停下，无法保证车辆安全可控；2.若车辆停止时驻车系统故障则无法完成驻车，如果车辆处于坡道则会出现溜坡导致安全事故发生。
现有技术公告号为CN110562246A，名称为“一种泊车控制方法、装置、车辆和存储介质”中公开了一种自动泊车装置，制动系统全部失效的情况下，通过反向扭矩促使车辆停车。当自动泊车过程中若制动系统失效，则通过车速变化信息或车辆周围障碍物信息确定车辆反向扭矩，以使车辆在当前反向扭矩的作用下跟踪行驶方向运动，直到当前车速小于车速阈值，控制车辆挂入驻车档，直到停止运动。但该技术方案中仍存在缺点：未考虑到自动泊车装置失效情况下的处理，若此时自动泊车装置失效则此功能完全失效，车辆无法完成停车；未考虑到驻车系统失效情况下的处理，若此时驻车系统失效，车辆处于坡道，车速一直处于驻车车速阈值内则无法完成停车，车辆一直行驶可能发生碰撞危险。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法和系统，能检测到上层控制系统、制动系统、驻车系统其中一种或多种系统失效状态，并根据不同失效状态实施不同安全策略，实现车辆安全停车。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法，包括以下步骤：
车辆执行代客泊车功能；
VCU分别检测APA、ESC、PGU、EPB的工作状态；
当APA、ESC、PGU和EPB均无故障时，VCU执行APA的档位变化请求以及行车扭矩请求，ESC执行APA的制动请求，车辆正常实现代客泊车功能，直至车辆完全停车后挂入P档，完成代客泊车；
当APA故障时，ESC紧急制动，VCU控制档位至D档，并请求MCU扭矩置0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当ESC故障时，APA发送紧急退出指令至VCU，VCU控制档位至D档，自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当APA和ESC均故障时VCU控制档位至D档，自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当PGU和EPB故障时，若APA系统发送驻车指令，则VCU自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，并维持该状态，完成停车。
进一步地，当APA故障时，VCU进入第一故障保护状态，即VCU控制档位至D档，并请求MCU扭矩置0，直至车速小于阈值并维持一段时间后挂入P档，请求EPB制动驻车同时请求PGU进行锁止。
进一步地，当ESC故障时，VCU进入第二故障保护状态，即VCU主动扭矩控制停车，所述主动扭矩控制停车包括快速降低车速和实时调节并稳定扭矩。
更进一步地，所述快速降低车速的具体方法为：VCU主动将档位置变更为D档，判断此时车速v，若|v|>2km/h，记录此时车速，根据车速计算此时执行的第一制动扭矩T1，动力系统的第一最大扭矩Tmax1与第一最小扭矩Tmin1，计算最终制动扭矩Tout1，其中，Tout1＝max(min(T1,Tmax1),Tmin1)，并发送至将计算结果发送至MCU，MCU执行扭矩Tout1，直至车速|v|≤2km/h。
进一步地，所述实时调节并稳定扭矩的具体方法为：计算第二制动扭矩T2采用PI控制进行实时调节，其中，
T2＝-(Kp*(v-vaim)+Ki∫(v-vaim)dt)
式中，v为实时车速，vaim为目标车速，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数；
计算动力系统的第二最大扭矩Tmax2与第二最小扭矩Tmin2，计算最终制动扭矩Tout2，其中，Tout2＝max(min(T2,Tmax2),Tmin2)，并发送至将计算结果发送至MCU，MCU执行扭矩Tout2，直至车速小于阈值并维持一段时间后，挂入P档，请求EPB制动驻车同时请求PGU进行锁止。
一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护装置，包括VCU，所述VCU使用上述的一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法执行保护手段。
一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护系统，包括VCU、APA、ESC、MCU、PGU和EPB；其中，
所述VCU，用于检测APA、ESC、PGU、EPB的工作状态，控制档位变化，计算动力系统扭矩，对PGU发送P档锁止指令，对MCU发送扭矩指令，对EPB发送驻车制动指令；
所述APA，用于控制代客泊车功能，用于发送制动指令至ESC，向VCU发送档位变化请求以及行车扭矩请求；
所述ESC，用于执行APA的制动扭矩指令实现紧急制动；
所述MCU，用于执行扭矩指令，变更扭矩；
所述PGU，用于执行P档锁止指令，挂入P档；
所述EPB，用于执行驻车制动指令，锁止驻车。
进一步地，上述系统还包括HMI，用于开启或关闭代客泊车功能，显示代客泊车的实现状态，接收来自VCU的泊车异常提示信息。
更进一步地，上述系统还包括移动端，用于接收来自HMI的代客泊车状态提醒信息，下达代客泊车指令。
进一步地，上述系统还包括仪表，用于显示来自VCU的泊车异常提示信息和操作提示指令。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明能检测到上层控制系统、制动系统、驻车系统其中一种或多种系统失效状态，并根据不同失效状态实施不同安全策略，实现车辆安全停车，此方案不需额外增加新机构与零件，通过软件变更就能提高加代客泊车功能的安全性能。
附图说明
图1为本发明实施例的系统结构示意图；
图2为本发明实施例的方法实现流程图；
图3为本发明实施例的动力系统扭矩主动控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明的技术方案为：一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法，包括以下步骤：
车辆执行代客泊车功能；
VCU分别检测APA、ESC、PGU、EPB的工作状态；
当APA、ESC、PGU和EPB均无故障时，VCU执行APA的档位变化请求以及行车扭矩请求，ESC执行APA的制动请求，车辆正常实现代客泊车功能，直至车辆完全停车后挂入P档，完成代客泊车；
当APA故障时，ESC紧急制动，VCU控制档位至D档，并请求MCU扭矩置0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当ESC故障时，APA发送紧急退出指令至VCU，VCU控制档位至D档，自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当APA和ESC均故障时VCU控制档位至D档，自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当PGU和EPB故障时，若APA系统发送驻车指令，则VCU自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，并维持该状态，完成停车。
进一步地，当APA故障时，VCU进入第一故障保护状态，即VCU控制档位至D档，并请求MCU扭矩置0，直至车速小于阈值并维持一段时间后挂入P档，请求EPB制动驻车同时请求PGU进行锁止。
进一步地，当ESC故障时，VCU进入第二故障保护状态，即VCU主动扭矩控制停车，所述主动扭矩控制停车包括快速降低车速和实时调节并稳定扭矩。
更进一步地，所述快速降低车速的具体方法为：VCU主动将档位置变更为D档，判断此时车速v，若|v|>2km/h，记录此时车速，根据车速计算此时执行的第一制动扭矩T1，动力系统的第一最大扭矩Tmax1与第一最小扭矩Tmin1，计算最终制动扭矩Tout1，其中，Tout1＝max(min(T1,Tmax1),Tmin1)，并发送至将计算结果发送至MCU，MCU执行扭矩Tout1，直至车速|v|≤2km/h。
进一步地，所述实时调节并稳定扭矩的具体方法为：计算第二制动扭矩T2采用PI控制进行实时调节，其中，
T2＝-(Kp*(v-vaim)+Ki∫(v-vaim)dt)
式中，v为实时车速，vaim为目标车速，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数；
计算动力系统的第二最大扭矩Tmax2与第二最小扭矩Tmin2，计算最终制动扭矩Tout2，其中，Tout2＝max(min(T2,Tmax2),Tmin2)，并发送至将计算结果发送至MCU，MCU执行扭矩Tout2，直至车速小于阈值并维持一段时间后，挂入P档，请求EPB制动驻车同时请求PGU进行锁止。
一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护装置，包括VCU，所述VCU使用上述的一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法执行保护手段。
一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护系统，包括VCU、APA、ESC、MCU、PGU和EPB；其中，
所述VCU，用于检测APA、ESC、PGU、EPB的工作状态，控制档位变化，计算动力系统扭矩，对PGU发送P档锁止指令，对MCU发送扭矩指令，对EPB发送驻车制动指令；
所述APA，用于控制代客泊车功能，用于发送制动指令至ESC，向VCU发送档位变化请求以及行车扭矩请求；
所述ESC，用于执行APA的制动扭矩指令实现紧急制动；
所述MCU，用于执行扭矩指令，变更扭矩；
所述PGU，用于执行P档锁止指令，挂入P档；
所述EPB，用于执行驻车制动指令，锁止驻车。
进一步地，上述系统还包括HMI，用于开启或关闭代客泊车功能，显示代客泊车的实现状态，接收来自VCU的泊车异常提示信息。
更进一步地，上述系统还包括移动端，用于接收来自HMI的代客泊车状态提醒信息，下达代客泊车指令。
进一步地，上述系统还包括仪表，用于显示来自VCU的泊车异常提示信息和操作提示指令。本发明实施例的具体工作方法为：
整车控制器VCU、自动泊车控制系统APA、电机控制器MCU、车身稳定系统ESC、电子驻车系统EPB、P档控制器PGU、仪表IC与车机系统HMI八个电控单元通过CAN总线通信。HMI与手机移动端进行网络通信。
HMI接收到手机移动端自动泊车指令并通过CAN总线发送给APA，APA向VCU与ESC发送进入自动泊车状态指令，VCU接收并执行APA发送的档位请求与扭矩请求，ESC接收并执行APA发送的制动减速度请求，车辆进入代客泊车状态，VCU监控APA与ESC的工作状态。
代客泊车过程中，当VCU监测到APA系统发生故障时，则VCU进入第一故障保护状态，若一定时间阈值内未监测到ESC紧急制动则VCU进入第二故障保护状态。代客泊车过程中，当VCU监测到ESC系统发生故障，则VCU进入第二故障保护状态。
当VCU进入第一故障保护状态时，即VCU将档位置变更为D档，MCU的输出扭矩快速置0，直至车速小于阈值|v|<1km/h并维持2s后，挂入P档请求PGU进行锁止，并请求EPB制动驻车。
当VCU进入第二故障保护状态时，进行VCU主动扭矩控制停车。主动扭矩控制停车功能实现如下：分两个阶段进行，第一阶段主要作用为快速降低车速，第二阶段主要作用为实时调节并稳定扭矩实现坡道路面的安全停车。实现如下:当VCU进入主动停车状态时，VCU主动将档位置变更为D档，并判断此时车速v，若|v|>2km/h则进入VCU主动制动第一阶段并记录为v，按该v查表得到此次停车制动第一阶段应执行的第一制动扭矩T1，VCU同时计算动力系统允许的第一最大扭矩Tmax与允许的第一最小扭矩Tmin，最终发送给MCU执行的扭矩Tout＝max(min(T1,Tmax),Tmin)，当车速|v|≤2km/h时，VCU主动制动第一阶段结束。当车速|v|≤2km/h时，进入主动制动第二阶段。
VCU主动扭矩控制停车功能第二阶段，第二阶段的计算扭矩T2采用PI控制进行实时调节，T2＝-(Kp*(v-vaim)+Ki∫(v-vaim)dt)，(v为实时车速，vaim为目标车速，vaim＝0，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数)，Kp根据v-vaim查表实时调节，Ki根据v-vaim查表实时调节，在本实施例中，vaim＝0，v的绝对值取0，0.5，1，1.5，2，Kp相对应的取值为5，80，80，100，100；v的绝对值取0，1，2，Ki相对应的取值为50，200，200。VCU同时计算动力系统允许的第二最大扭矩Tmax与允许的第二最小扭矩Tmin，最终发送给MCU执行的扭矩Tout＝max(min(T2,Tmax),Tmin)。直至车速小于阈值|v|<1km/h并维持2s后，挂入P档请求PGU进行锁止，并请求EPB制动驻车。
以上两种故障保护状态请求驻车时，若VCU收到PGU锁止完成信号或EPB制动驻车完成信号，VCU撤销扭矩，则此时完成安全停车。若PGU和EPB出现故障则按第二故障保护状态的方式计算扭矩，进行驻车控制，实时计算输出扭矩以确保车辆处于静止状态防止坡道溜车，直至车速等于0且持续5s时完成安全停车，此时扭矩需要保持计算。
当完成安全停车时，VCU发送请驾驶员接管车辆提示给IC与HMI并由IC显示“请驾驶员踩下制动开始驾驶车辆”，HMI发送给用户移动端APP提醒“代客泊车功能故障，请返回接管车辆”。驾驶员回到车辆，踩下制动后，退出代客泊车模式完成，驾驶员开始操控车辆。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围做出限定，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
车辆执行代客泊车功能；
VCU分别检测APA、ESC、PGU、EPB的工作状态；
当APA、ESC、PGU和EPB均无故障时，VCU执行APA的档位变化请求以及行车扭矩请求，ESC执行APA的制动请求，车辆正常实现代客泊车功能，直至车辆完全停车后挂入P档，完成代客泊车；
当APA故障时，ESC紧急制动，VCU控制档位至D档，并请求MCU扭矩置0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当ESC故障时，APA发送紧急退出指令至VCU，VCU控制档位至D档，自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当ESC故障时，VCU进入第二故障保护状态，即VCU主动扭矩控制停车，所述主动扭矩控制停车包括快速降低车速和实时调节并稳定扭矩以实现坡道路面的安全停车；
所述快速降低车速的具体方法为：VCU主动将档位置变更为D档，判断此时车速v，若|v|>2km/h，记录此时车速，根据车速计算此时执行的第一制动扭矩T1，动力系统的第一最大扭矩Tmax1与第一最小扭矩Tmin1，计算最终制动扭矩Tout1，其中，Tout1＝max(min(T1,Tmax1),Tmin1)，并发送至将计算结果发送至MCU，MCU执行扭矩Tout1，直至车速|v|≤2km/h；
所述实时调节并稳定扭矩的具体方法为：计算第二制动扭矩T2采用PI控制进行实时调节，其中，
T2＝-(Kp*(v-vaim)+Ki∫(v-vaim)dt)
式中，v为实时车速，vaim为目标车速，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数；
计算动力系统的第二最大扭矩Tmax2与第二最小扭矩Tmin2，计算最终制动扭矩Tout2，其中，Tout2＝max(min(T2,Tmax2),Tmin2)，并发送至将计算结果发送至MCU，MCU执行扭矩Tout2，直至车速小于阈值并维持一段时间后，挂入P档，请求EPB制动驻车同时请求PGU进行锁止；
当APA和ESC均故障时VCU控制档位至D档，自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，直至车辆完全停车后挂入P档；
当PGU和EPB故障时，若APA系统发送驻车指令，则VCU自动调节行驶扭矩，将车速控制至0，并维持该状态，完成停车。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当APA故障时，VCU进入第一故障保护状态，即VCU控制档位至D档，并请求MCU扭矩置0，直至车速小于阈值并维持一段时间后挂入P档，请求EPB制动驻车同时请求PGU进行锁止。
3.一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护装置，包括VCU，其特征在于，所述VCU使用如权利要求1所述的一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护方法执行保护手段。
4.一种纯电动汽车代客泊车功能失效保护系统，其特征在于，包括VCU、APA、ESC、MCU、PGU和EPB；其中，
所述VCU，用于检测APA、ESC、PGU、EPB的工作状态，控制档位变化，计算动力系统扭矩，对PGU发送P档锁止指令，对MCU发送扭矩指令，对EPB发送驻车制动指令；
所述APA，用于控制代客泊车功能，用于发送制动指令至ESC，向VCU发送档位变化请求以及行车扭矩请求；
所述ESC，用于执行APA的制动扭矩指令实现紧急制动；
所述MCU，用于执行扭矩指令，变更扭矩；
所述PGU，用于执行P档锁止指令，挂入P档；
所述EPB，用于执行驻车制动指令，锁止驻车。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括HMI，用于开启或关闭代客泊车功能，显示代客泊车的实现状态，接收来自VCU的泊车异常提示信息。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括移动端，用于接收来自HMI的代客泊车状态提醒信息，下达代客泊车指令。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括仪表，用于显示来自VCU的泊车异常提示信息和操作提示指令。
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