CN112519767B - 一种氢能汽车前方碰撞预警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氢能汽车前方碰撞预警装置，包括碰撞距离判断模块和预警逻辑处理模块。预警逻辑处理模块根据实际工况进行预警状态的判断；碰撞距离判断模块计算碰撞距离；当前方碰撞预警功能开启时，若碰撞距离不符合预设的判断条件，则前方碰撞预警装置会通过控制信号线和通讯信号线控制声音报警系统进行报警。本发明提供的有益效果是：结构简单，成本较低，具有很高的稳定性和可靠性，能自动识别车辆工况，在特殊工况下主动关闭前方碰撞预警系统功能，同时前方碰撞预警系统功能能够进行人为关闭和开启，自主性强。

Description

一种氢能汽车前方碰撞预警装置
技术领域
本发明涉及汽车智能系统领域，尤其涉及一种氢能汽车前方碰撞预警装置。
背景技术
在汽车驾驶过程中，通常会出现驾驶员由于疏忽大意导致车速过快，或者经验不足，造成与前方车辆追尾的情况产生。
在这种情况下，如果没有相应的预警措施，对可能发生的交通事故进行提前预警，则会对驾驶员的人身财产安全造成一些不必要的损失。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中的不足，本发明提出一种氢能汽车前方碰撞预警装置，其安装于氢能汽车上，能够通过雷达时刻监测前方车辆，判断本车与前车之间的距离、方位及相对速度，当系统判断存在潜在碰撞危险时，将对驾驶者进行警告。FCW系统本身不会采取任何制动措施去避免碰撞或控制车辆。
本发明提出的一种氢能汽车前方碰撞预警装置，具体包括以下：
整车控制器、氢燃料电池系统，高压配电箱，动力电池系统，后电机控制器和电机，减速器和差速器、电子助力转向，整车控制器，车身控制器；氢燃料电池系统和动力电池系统与所述高压配电箱电气连接，为氢能汽车提供行驶所需的电能；高压配电箱与所述后电机控制器和电机电气连接；所述后电机控制器和电机利用电能驱动所述减速器和差速器，使氢能汽车正常行驶。
所述碰撞预警装置还包括：前方碰撞预警系统功能开关、声音报警系统、第一雷达、第二雷达和ADAS控制器；
所述氢燃料电池系统、高压配电箱、动力电池系统、后电机控制器、声音报警系统、ADAS控制器、电子助力转向和整车控制器之间通过CAN总线进行信息交互；
所述电子助力转向采集氢能汽车方向盘转角信号；所述整车控制器采集整车状态信号；所述车身控制器采集左右转向灯信号和双闪状态信号；
所述方向盘转角信号、所述整车状态信号和左右转向灯信号和双闪状态信号通过CAN总线发送至所述ADAS控制器；
所述ADAS控制器包括碰撞距离判断模块和预警逻辑处理模块；
所述预警逻辑处理模块，根据所述前方碰撞预警系统功能开关150状态、所述方向盘转角信号、所述整车状态信号和左右转向灯信号和双闪状态信号综合判断是否开启前方碰撞预警功能；
所述碰撞距离判断模块，根据所述第一雷达和第二雷达的测量信号，进行碰撞距离的计算；
当前方碰撞预警功能开启时，若碰撞距离不符合预设的判断条件，则ADAS控制器会通过控制信号线和通讯信号线控制声音报警系统进行报警。
进一步地，所述前方碰撞预警系统功能开关为物理开关，包括两个状态，分别为闭合状态和断开状态；
当前方碰撞预警系统功能开关为断开状态时，表示ADAS控制器使能，所述ADAS控制器开启前方碰撞预警功能；
当前方碰撞预警系统功能开关为闭合状态时，表示ADAS控制器关闭前方碰撞预警功能。
进一步地，所述碰撞预警装置包括两个状态，分别为off状态和on状态；
当前方碰撞预警系统功能开关为闭合状态，或方向盘转角信号高于预设的第一阈值Ω1，或左右转向灯信号有效或双闪状态信号为开启或制动信号有效时，所述碰撞预警装置处于off状态，即，不进行预警；
当前方碰撞预警系统功能开关为断开状态且方向盘转角信号低于预设的第二阈值Ω2且左右转向灯信号无效且双闪状态信号为关闭且制动信号无效时，所述碰撞预警装置处于on状态，即通过ADAS控制器智能判断进行预警；其中Ω1>Ω2；
进一步地，所述碰撞距离判断模块计算的碰撞距离包括预设距离、反应距离和制动距离的具体计算式为：
Dis＝Max{Vrel*Tw,Vhost*Thw}+(Vrel*Tpr/2+Vrel*Vrel/(2*Aw))+Safe
其中Vhost为本车车速；Vrel为本车相对前车车速；Tw为第一预警延时时间，为预设值；Thw为第二预警延时时间，为预设值；Tpr为升压延时时间，为预设值；Aw为强制动加速度；Safe为安全距离；Dis为预设距离；Max{Vrel*Tw,Vhost*Thw}为反应距离；(Vrel*Tpr/2+Vrel*Vrel/(2*Aw))为制动距离。
进一步地，所述碰撞预警装置的on状态又包括三种子状态，分别为待机Passive状态和第一预警Warning状态和第二预警Warning状态；
所述碰撞预警装置处于待机Passive状态的条件为：
本车与前车相对车距大于等于预设的安全距离Safe
或者本车与前车相对车距大于等于所述反应距离且Vrel大于V1；其中V1为碰撞预警退出车速，为预设值；
所述碰撞预警装置处于第一预警Warning状态的条件为：
所述制动距离小于本车与前车的相对车距，
且本车与前车的相对车距小于等于所述反应距离，
且Vhost大于V2，
且Vrel小于V2；其中V2为碰撞预警进入车速，为预设值；
所述碰撞预警装置处于第二预警Warning状态的条件为：
本车与前车相对车距小于等于所述制动距离，
且Vhost大于V2，
且Vrel小于等于V2。
本发明提供的有益效果是：结构简单，成本较低，具有很高的稳定性和可靠性，能自动识别车辆工况，在特殊工况下主动关闭前方碰撞预警系统功能，同时前方碰撞预警系统功能能够进行人为关闭和开启，自主性强。
附图说明
图1是本发明一种氢能汽车前方碰撞预警装置结构图；
图2为碰撞预警装置的各个状态判断图。
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1，一种氢能汽车前方碰撞预警装置，包括以下：
氢燃料电池系统24，高压配电箱25，动力电池系统26，后电机控制器和电机27，减速器和差速器28，声音报警系统150，前方碰撞预警系统功能开关150，ADAS控制器130，电子助力转向210，整车控制器220，车身控制器230；
其中，各控制器单元包括：氢燃料电池系统24，高压配电箱25，动力电池系统26，后电机控制器和电机27，声音报警系统140，ADAS控制器130，电子助力转向210，整车控制器220；它们之间通过CAN通讯信号线进行电性连接，并进行相应的信息交互和控制。
氢燃料电池系统24和动力电池系统26为行驶系统提供行驶所需的电能，高压配电箱25则将这些电能分配给电机控制器和电机27，电机控制器和电机27利用这些电能驱动电机，并将电机产生的动能通过机械连接传递给减速器和差速器28，最终动力传递给后驱动轴实现氢能汽车行驶功能。
电子助力转向210采集方向盘转角信号，并将转角信息发送到通讯信号线上，整车控制器220采集整车状态信息，包括车辆档位信息，车速信息，左右转向灯信号，双闪状态信号和制动踏板状态，并将档位信息，车速信息，左右转向灯信号(从灯光系统240获取)，双闪状态信号(从灯光系统240获取)和制动踏板状态发送到通讯信号线上。
所述ADAS控制器130包括包括碰撞距离判断模块和预警逻辑处理模块；
所述预警逻辑处理模块，根据所述前方碰撞预警系统功能开关150状态、所述方向盘转角信号、所述整车状态信号和左右转向灯信号和双闪状态信号综合判断是否开启前方碰撞预警功能；
所述碰撞距离判断模块，根据所述第一雷达110和第二雷达120的测量信号，进行碰撞距离的计算；
所述碰撞距离判断模块计算的碰撞距离包括预设距离、反应距离和制动距离的具体计算式为：
Dis＝Max{Vrel*Tw,Vhost*Thw}+(Vrel*Tpr/2+Vrel*Vrel/(2*Aw))+Safe
其中Vhost为本车车速；Vrel为本车相对前车车速；Tw为第一预警延时时间，为预设值；Thw为第二预警延时时间，为预设值；Tpr为升压延时时间，为预设值；Aw为强制动加速度；Safe为安全距离；Dis为预设距离；Max{Vrel*Tw,Vhost*Thw}为反应距离；(Vrel*Tpr/2+Vrel*Vrel/(2*Aw))为制动距离。
当前方碰撞预警功能开启时，若碰撞距离不符合预设的判断条件，则ADAS控制器130会通过控制信号线和通讯信号线控制声音报警系统140进行报警。
所述前方碰撞预警系统功能开关150为物理开关，包括两个状态，分别为闭合状态和断开状态；
在本实施例中，该开关为驾驶员手动选择开关，用以判断驾驶员的实际操作意图，当该开关为闭合时，表示驾驶员不使用前方碰撞预警FCW装置，此时ADAS控制器130关闭前方碰撞预警功能；当该开关为断开时，表示驾驶员使用FCW系统，此时ADAS控制器130使能，所述ADAS控制器130能够将预警信息以语音形式通过所述声音报警系统140播放，以提醒驾驶员安全行驶；
在驾驶员手动选择前方碰撞预警系统功能开关150为断开状态后，ADAS控制器130使能，此时，碰撞预警装置(或称为FCW系统)可以智能进行工作；前方碰撞预警(FCW)装置的原理是利用：通过雷达时刻监测前方车辆，判断本车与前车之间的距离、方位及相对速度，当系统判断存在潜在碰撞危险时，将对驾驶者进行警告。FCW系统本身不会采取任何制动措施去避免碰撞或控制车辆。
适用情景：10km/h～70km/h直道工况，当本车与前方车辆存在追尾风险时，FCW需通过预警方式提醒驾驶员进行制动；
请参考图2，图2为碰撞预警装置的各个状态判断图。
本实施例中，所述碰撞预警装置的工作状态包括两个，分别为off状态和on状态；
Off-On状态判断条件：
Off状态条件，即条件2：
前方碰撞预警(FCW)系统功能开关150状态为闭合，或者方向盘转角信号高于阈值Ω1，或者左右转向灯信号有效时或者双闪状态信号为开启时或者制动信号有效时；
On状态条件，即条件1：
前方碰撞预警(FCW)系统功能开关150状态为断开且方向盘转角信号低于阈值Ω2且左右转向灯信号无效时且双闪状态信号为关闭时且制动信号无效时；
其中，Ω1＞Ω2。
off和on两种状态相互互补，确保前方碰撞预警(FCW)系统状态的唯一性。
所述碰撞预警装置的on状态又包括两三子状态，分别为待机Passive状态和第一预警Warning状态和第二预警Warning状态；
第一预警Warning状态(图2中的Warning1),即条件3：
所述制动距离小于本车与前车的相对车距，
且本车与前车的相对车距小于等于所述反应距离，
且Vhost大于V2，
且Vrel小于V2；其中V2为碰撞预警进入车速，为预设值；
以上条件同时满足时，进入第一预警Warning状态。
第二预警Warning状态(图2中的Warning2),即条件5：
本车与前车相对车距小于等于所述制动距离，
且Vhost大于V2，
且Vrel小于等于V2。
以上条件同时满足时，进入第二预警Warning状态。
Passive状态,即条件4：
本车与前车相对车距大于等于预设的安全距离Safe
或者本车与前车相对车距大于等于所述反应距离且Vrel大于V1；其中V1为碰撞预警退出车速，为预设值；
以上条件任意一个满足时，进入Passive状态。
上述三个子状态根据实际工况能够进行切换，切换如下：
Passive状态与第一预警Warning状态的互相切换，
即前述的条件3(从Passive-Warning1)和条件4(从Warning1-Passive)；
从Passive状态切换到第二预警Warning状态，
即前述的条件5(从Passive-Warning2)和条件6(从Warning2-Passive)，其中条件6为：
本车与前车的相对车距＞150m(本实施例中安全距离设置为150m)，
或者本车与前车的相对车距＞D反应距离且Vrel＞V1；
第一预警Warning状态和第二预警Warning状态的相互切换，
即条件7(从Warning2-Warning1)和条件8(从Warning1-Warning2)；
其中条件7为：
本车与前车的相对车距≤所述制动距离，
且Vhost＞V2，
且Vrel＜V2；
条件8为：
所述制动距离＜本车与前车的相对车距≤所述反应距离，
且Vhost＞V2，
且Vrel＜V2；
基于以上，本发明中前方碰撞预警装置的实际工作流程如下：
1、判断前方碰撞预警系统功能开关150的状态，若为闭合，则表示不启用碰撞预警装置，若为断开则表示启用碰撞预警装置；
2、在启用碰撞预警装置的情况下，结合车辆实际工况继续判断碰撞预警装置的状态为off还是on，若为off，表示碰撞预警装置无效，若为on，则进入步骤3；
3、结合车辆实际工况，由ADAS控制器进行前方碰撞预警装置状态的切换，在满足条件下，则碰撞预警装置会进行预警功能。
以上仅为解释本发明用，并不用以进行限制。
本发明提供的有益效果是：提供了一套人性化的前方碰撞预警系统，能自动识别车辆工况，在特殊工况下主动关闭前方碰撞预警FCW系统功能，同时前方碰撞预警FCW系统功能能够进行人为关闭和开启，自主性强。
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 (1)

1.一种氢能汽车前方碰撞预警装置，包括：整车控制器(220)、氢燃料电池系统(24)，高压配电箱(25)，动力电池系统(26)，后电机控制器和电机(27)，减速器和差速器(28)、电子助力转向(210)，车身控制器(230)；氢燃料电池系统(24)和动力电池系统(26)与所述高压配电箱(25)电气连接，为氢能汽车提供行驶所需的电能；高压配电箱(25)与所述后电机控制器和电机(27)电气连接；所述后电机控制器和电机(27)利用电能驱动所述减速器和差速器(28)，使氢能汽车正常行驶，其特征在于：
所述碰撞预警装置还包括：前方碰撞预警系统功能开关(150)、声音报警系统(140)、第一雷达(110)、第二雷达(120)和ADAS控制器(130)；
所述氢燃料电池系统(24)、高压配电箱(25)、动力电池系统(26)、后电机控制器和电机(27)、声音报警系统(140)、ADAS控制器(130)、电子助力转向(210)和整车控制器(220)之间通过CAN总线进行信息交互；
所述电子助力转向(210)采集氢能汽车方向盘转角信号；所述整车控制器(220)采集整车状态信号；所述车身控制器(230)采集左右转向灯信号和双闪状态信号；
所述方向盘转角信号、所述整车状态信号和左右转向灯信号和双闪状态信号通过CAN总线发送至所述ADAS控制器(130)；
所述ADAS控制器(130)包括碰撞距离判断模块和预警逻辑处理模块；
所述预警逻辑处理模块，根据所述前方碰撞预警系统功能开关(150)状态、所述方向盘转角信号、所述整车状态信号和左右转向灯信号和双闪状态信号综合判断是否开启前方碰撞预警功能；
所述碰撞距离判断模块，根据所述第一雷达(110)和第二雷达(120)的测量信号，进行碰撞距离的计算；
当前方碰撞预警功能开启时，若碰撞距离不符合预设的判断条件，则ADAS控制器(130)会通过控制信号线和通讯信号线控制声音报警系统(140)进行报警；
所述前方碰撞预警系统功能开关(150)为物理开关，包括两个状态，分别为闭合状态和断开状态；
当前方碰撞预警系统功能开关(150)为断开状态时，表示ADAS控制器(130)使能，所述ADAS控制器(130)开启前方碰撞预警功能；
当前方碰撞预警系统功能开关(150)为闭合状态时，表示ADAS控制器(130)关闭前方碰撞预警功能；
所述碰撞预警装置包括两个状态，分别为off状态和on状态；
当前方碰撞预警系统功能开关(150)为闭合状态，或方向盘转角信号高于预设的第一阈值Ω1，或左右转向灯信号有效或双闪状态信号为开启或制动信号有效时，所述碰撞预警装置处于off状态，即，不进行预警；
当前方碰撞预警系统功能开关(150)为断开状态且方向盘转角信号低于预设的第二阈值Ω2且左右转向灯信号无效且双闪状态信号为关闭且制动信号无效时，所述碰撞预警装置处于on状态，即通过ADAS控制器(130)智能判断进行预警；其中Ω1>Ω2；
所述碰撞距离判断模块计算的碰撞距离包括预设距离、反应距离和制动距离的具体计算式为：
Dis＝Max{Vrel*Tw,Vhost*Thw}+(Vrel*Tpr/2+Vrel*Vrel/(2*Aw))+Safe
其中Vhost为本车车速；Vrel为本车相对前车车速；Tw为第一预警延时时间，为预设值；Thw为第二预警延时时间，为预设值；Tpr为升压延时时间，为预设值；Aw为强制动加速度；Safe为安全距离；Dis为预设距离；Max{Vrel*Tw,Vhost*Thw}为反应距离；(Vrel*Tpr/2+Vrel*Vrel/(2*Aw))为制动距离；
所述碰撞预警装置的on状态又包括三种子状态，分别为待机Passive状态和第一预警Warning状态和第二预警Warning状态；
所述碰撞预警装置处于待机Passive状态的条件为：
本车与前车相对车距大于等于预设的安全距离Safe
或者本车与前车相对车距大于等于所述反应距离且Vrel大于V1；其中V1为碰撞预警退出车速，为预设值；
所述碰撞预警装置处于第一预警Warning状态的条件为：
所述制动距离小于本车与前车的相对车距，
且本车与前车的相对车距小于等于所述反应距离，
且Vhost大于V2，
且Vrel小于V2；其中V2为碰撞预警进入车速，为预设值；
所述碰撞预警装置处于第二预警Warning状态的条件为：
本车与前车相对车距小于等于所述制动距离，
且Vhost大于V2，
且Vrel小于等于V2。
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