CN112693459A

CN112693459A - 一种重型商用车自适应巡航系统及其控制方法

Info

Publication number: CN112693459A
Application number: CN202110129721.2A
Authority: CN
Inventors: 夏承贺; 霍艳艳; 刘子辉; 田磊; 于少远
Original assignee: Sinotruk Jinan Power Co Ltd
Current assignee: Sinotruk Jinan Power Co Ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2021-04-23

Abstract

本发明涉及一种重型商用车自适应巡航系统及其控制方法，所述的巡航系统包括智能驾驶控制器、车辆控制器、执行单元、人机交互单元、车辆信息单元；其中，智能驾驶控制器通过车辆控制器连接到人机交互单元、执行单元和车辆信息单元，所述的智能驾驶控制器对人机交互单元的提示信息，通过所述的车辆控制器转发；所述的智能驾驶控制器对执行机构发出控制信号，所述的车辆控制器对控制信号进行处理，并将处理后的结果发送给执行单元；同时所述的车辆控制器收集车辆信息单元的车辆信息，并将其发送给所述的智能驾驶控制器。

Description

一种重型商用车自适应巡航系统及其控制方法

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种重型商用车自适应巡航系统及其控制方法。

背景技术

自适应巡航控制(ACC)系统是一种智能化的车辆控制系统，是在传统巡航控制(CC)系统的基础上进行升级，通过增加感知单元来获取车辆和道路信息，通过控制车辆的驱动力和制动力实现良好的跟车距离调节。

现有技术中，牵引车自适应巡航系统多采用单一的距离控制，虽然能保证车辆行驶的安全性，但是系统的燃油经济性和舒适性较低，影响驾驶员的主观感受，对车辆制动系统性能有较大影响；同时，在跟车目标筛选的过程中，系统较少的考虑前车的运动趋势，导致部分工况与司机的驾驶习惯不符合；系统在低附路面上应用受限，容易出现失稳的现象，使系统安全性存在较大隐患。此为现有技术中存在的缺陷。

有鉴于此，本发明提供一种重型商用车自适应巡航系统及其控制方法，以解决现有技术中存在的缺陷，是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中存在牵引车自适应巡航系统采用单一的距离控制的缺陷，提供设计一种重型商用车自适应巡航系统及其控制方法，以解决上述技术问题，提高系统的燃油经济性和舒适性，以及提高自适应巡航系统的安全性，减少系统在低附路面的失稳现象。

为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：

本发明提供一种重型商用车自适应巡航系统，包括智能驾驶控制器、车辆控制器、执行单元、人机交互单元、车辆信息单元；

其中，智能驾驶控制器通过车辆控制器连接到人机交互单元、执行单元和车辆信息单元，

所述的智能驾驶控制器对人机交互单元的提示信息，通过所述的车辆控制器转发；

所述的智能驾驶控制器对执行机构发出控制信号，所述的车辆控制器对控制信号进行处理，并将处理后的结果发送给执行单元；

同时所述的车辆控制器收集车辆信息单元的车辆信息，并将其发送给所述的智能驾驶控制器。

作为优选，该巡航系统，还包括感知单元，所述的感知单元连接到智能驾驶控制器；所述的感知单元包括毫米波雷达和摄像头，通过毫米波雷达和摄像头配合，获取前方道路及目标车辆信息，并检测出前车纵向速度、前车横向速度、两车纵向距离、两车横向距离、两车相对加速度、前车刹车灯信息、前车转向灯信息；感知单元将检测到的数据信息传送至智能驾驶控制器；毫米波雷达穿透性较强，能够能够全天候、长距离探测，配合摄像头，能够很好的捕捉前方道路和目标车辆信息。

作为优选，所述的执行单元包括发动机、缓速器、变速箱、电子控制制动系统；执行单元接收智能驾驶控制器发出的控制信号，控制发动机、缓速器、变速箱、电子控制制动系统做出相应调整；所述的执行单元能够根据控制信号及时改变车辆运行状态。

作为优选，所述的人机交互单元包括按键、仪表、蜂鸣器、刹车灯，所述的按键包括自适应巡航控制系统开关按键、自适应巡航控制系统设定距离调节键、自适应巡航控制系统设定车速调节键；所述的仪表显示前车速度信息、前车距离信息、当前距离模式信息、设定车速信息、自适应巡航系统状态信息；所述的蜂鸣器提示驾驶员接管车辆；所述的刹车灯能够在系统制动时点亮；所述的人机交互单元实现驾驶人与车辆之间的信息交互，提高驾驶人的舒适性。

作为优选，所述的车辆信息单元包括车辆传感器模块和车辆状态信息，所述的车辆传感器模块获取汽车在各种运行状态下车辆状态信息，车辆状态信息，包括纵向加速度、横向加速度、加速踏板开度、制动踏板开度、车辆档位、车辆速度、发动机输出扭矩、发动机排气状态及扭矩、缓速器扭矩、方向盘转角、转向灯、车辆载重、道路坡度、电子控制制动系统状态信息；车辆信息单元将采集到的数据信息发送至车辆控制器。

作为优选，所述的智能驾驶控制器通过CAN总线与感知单元、车辆控制器相连，所述的车辆控制器通过CAN总线与智能驾驶控制器、执行单元、人机交互单元、车辆信息单元相连；CAN总线具有实时性强、传输距离远、抗电磁干扰能力强、成本低的优点。

本发明还提供一种重型商用车自适应巡航系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：感知单元通过毫米波雷达和摄像头获得前方道路和车辆信息，根据感知单元获取的两车横向距离、前车横向速度、前车转向灯信息，确定当前系统的跟车目标车辆；

步骤二：如果无跟车目标车辆时，系统以预设车速行驶，如果检测到跟车目标车辆时，车辆控制器根据感知单元得到的信息，结合自适应巡航控制系统设定的距离模式，求解牵引车的目标加速度；

步骤三：通过扩展卡尔曼滤波算法对路面附着系数进行估算，当牵引车的目标减速度大于路面所能提供的最大制动加速度时，对车辆的车间时距进行修正，增加跟车距离，保证车辆的安全性；

步骤四：根据牵引车的目标加速度，结合汽车行驶方程式求解牵引车驱动力，并根据牵引车的目标加速度和车辆纵向加速度的差值对牵引车驱动力进行调节；

步骤五：当驱动力大于或等于零时，智能驾驶控制器将发动机需求扭矩通过CAN线传递给车辆控制器，车辆控制器处理后，将发动机需求扭矩通过CAN线传递给执行单元中发动机，发动机控制牵引车行驶；

步骤六：当驱动力小于零时，继续判断牵引车的目标加速度以及自适应巡航控制系统设定的距离模块值的大小，当牵引车的目标加速度大于一级制动减速度值，并且两车纵向距离超过一级安全距离时，智能驾驶控制器得到发动机需求扭矩并通过CAN线发送给车辆控制器，车辆控制器处理后通过CAN线传递给执行单元中的发动机，实现跟车距离调节；当牵引车的目标加速度小于二级制动减速度值或两车纵向距离低于二级安全距离时，智能驾驶控制器得到发动机需求扭转、缓冲器需求扭矩、电子控制制动系统需求减速度，并通过CAN线发送至车辆控制器，车辆控制器处理后通过CAN线传递给执行单元中的发动机、缓速器、电子控制制动系统从而实现保持车辆的安全性；除上述两种情形外，智能驾驶得到发动机需求扭矩、缓速器需求扭矩并通过CAN线发送给车辆控制器，车辆控制器处理后通过CAN线传递给发动机和缓速器实现跟车距离调节；

步骤七：根据扩展卡尔曼滤波算法估算的路面附着系数，当需求的制动力超过路面附着系数所能提供的最大附着力时，按照最大附着力修正牵引车制动力，防止车辆出现抱死，同时，提前制动接入时机，保证安全性。

本发明的有益效果在于，本发明提供的一种重型商用车自适应巡航系统及其控制方法，解决目前目标车辆选择和车辆在低附路面行驶的问题，提高了燃油经济性和舒适性。此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1是本具体实施例提供的一种重型商用车自适应巡航系统原理框图。

图2是本具体实施例提供的一种重型商用车自适应巡航系统的控制方法流程图。

图3是本具体实施例提供的一种重型商用车自适应巡航系统激活时的工作过程。

其中，1-感知单元，1.1-毫米波雷达，1.2-摄像头，2-智能驾驶控制器，3-车辆控制器，4-人机交互单元，4.1-按键，4.2-蜂鸣器，4.3-仪表，4.4-刹车灯，5-车辆信息单元，5.1-车辆传感器模块，5.2-车辆状态信息，6-执行单元，6.1-发动机，6.2-缓速器，6.3-EBS，6.4-变速箱。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

下面对本发明中出现的关键术语进行解释。

电子控制制动系统(Electronically Controlled Brake System，EBS)是新一代制动系统产品。该系统将ABS和常规制动系统集成于一体，通过电子控制来实施制动，是对基于传统意义上的常规制动的创新，同时通过控制电磁阀来实现防抱死和防测滑功能。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种重型商用车自适应巡航系统，包括智能驾驶控制器2、车辆控制器3、执行单元6、人机交互单元4、车辆信息单元5；其中，智能驾驶控制器2通过车辆控制器3连接到人机交互单元4、执行单元6和车辆信息单元5，所述的智能驾驶控制器2对人机交互单元4的提示信息，通过所述的车辆控制器3转发；所述的人机交互单元4包括按键4.1、仪表4.3、蜂鸣器4.2、刹车灯4.4，所述的按键4.1包括自适应巡航控制系统开关按键、自适应巡航控制系统设定距离调节键、自适应巡航控制系统设定车速调节键；所述的仪表4.3显示前车速度信息、前车距离信息、当前距离模式信息、设定车速信息、自适应巡航系统状态信息；所述的蜂鸣器4.2提示驾驶员接管车辆；所述的刹车灯4.4能够在系统制动时点亮。所述的人机交互单元实现驾驶人与车辆之间的信息交互，提高驾驶人的舒适性。

所述的智能驾驶控制器2对执行机构发出控制信号，所述的车辆控制器3对控制信号进行仲处理，并将处理后的结果发送给执行单元6；所述的执行单元6包括发动机6.1、缓速器6.2、变速箱6.4、EBS6.3；执行单元6接收智能驾驶控制器2发出的控制信号，控制发动机6.1、缓速器6.2、变速箱6.4、EBS6.3做出相应调整。

同时所述的车辆控制器3收集车辆信息单元5的车辆信息，并将其发送给所述的智能驾驶控制器2；所述的车辆信息单元5包括车辆传感器模块5.1和车辆状态信息5.2，所述的车辆传感器模块5.1获取汽车在各种运行状态下车辆状态信息5.2，车辆状态信息5.2，包括纵向加速度、横向加速度、加速踏板开度、制动踏板开度、车辆档位、车辆速度、发动机6.1输出扭矩、发动机6.1排气状态及扭矩、缓速器6.2扭矩、方向盘转角、转向灯、车辆载重、道路坡度、电子控制制动系统状态信息；该巡航系统还包括感知单元1，所述的感知单元1连接到智能驾驶控制器2；所述的感知单元1包括毫米波雷达1.1和摄像头1.2，通过毫米波雷达1.1和摄像头1.2配合，获取前方道路及目标车辆信息，并检测出前车纵向速度、前车横向速度、两车纵向距离、两车横向距离、两车相对加速度、前车刹车灯信息、前车转向灯信息；感知单元2将检测到的数据信息传送至智能驾驶控制器2；毫米波雷达穿透性较强，能够能够全天候、长距离探测，配合摄像头，能够很好的捕捉前方道路和目标车辆信息。所述的智能驾驶控制器2通过CAN总线与感知单元1、车辆控制器3相连，所述的车辆控制器3通过CAN总线与智能驾驶控制器2、执行单元6、人机交互单元4、车辆信息单元5相连。CAN总线具有实时性强、传输距离远、抗电磁干扰能力强、成本低的优点。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供一种重型商用车自适应巡航系统的控制方法，包括以下步骤：

实施例3：

如图3所示，一种重型商用车自适应巡航系统，分为系统故障、待机和激活三种状态；

当车辆启动后，自适应巡航系统开始进行系统自检，检测车辆的感知单元、执行单元、车辆信息单元、人机交互单元、智能驾驶控制器以及车辆控制器，如果检测到上述任一部分有故障或者通讯有故障，则自适应巡航系统进入故障模式，并且不可激活，同时通过CAN线在仪表显示给驾驶员，同时将相关故障代码记录；如果自检上述部分均正常，则当车辆状态正常时，自适应巡航系统进入待机状态，时刻监控车辆状态是否满足系统需求，当驾驶员按下进入键，且满足自适应巡航系统进入条件，则自适应巡航系统激活成功；

系统激活后，首先判断系统是否处于驾驶员控制模式，如果是，车辆以驾驶员意愿行驶，从而使系统具有良好的人机交互，方便驾驶员接管；如果否，系统判断是否处于安全保护模式，若处于安全保护模式下，自适应巡航系统通过控制发动机和缓速器实现车辆状态稳定，防止车辆失稳。

当车辆稳定时，判断前方有无目标车辆，当无目标车辆时，通过发动机扭矩控制实现车辆以设定车速行驶；当前方存在车辆时，感知单元根据两车横向距离、前车横向速度、前车转向灯等信息传送到智能驾驶控制器，从而使自适应巡航系统提前进行控制处理；当前方存在目标车辆时，感知单元将探测到的目标车辆的纵向速度、两车纵向距离、前车纵向加速度等信息发送到智能驾驶控制器，同时，结合车辆控制器得到的车辆信息，包括本车车速、本车横摆角速度、发动机实际扭矩的信息，根据驾驶员设定的车间时距，对车辆的加速度进行处理，从而使车辆能够以驾驶员设定的车间时距进行跟车控制；同时，上层会利用扩展卡尔曼滤波算法对路面附着系数进行估算，当监测到车辆在低附路面上行驶时，系统会将修正车辆的目标车间时距，从而对车辆的目标加速度进行修正。

将目标加速度求解完成后，自适应巡航系统对发动机、缓速器和电子控制制动系统等执行系统根据汽车行驶方程式进行分配，此时根据扩展卡尔曼算法估算的路面附着系数得出路面所能提供的最大附着力，牵引力的驱动力不超过路面最大附着力，避免车辆失稳的情况；在低附路面，制动系统会提前介入，以保证车辆的形式安全性。当系统处于紧急工况时，自适应巡航系统会快速调用电子控制制动系统和/或缓速器，满足系统安全性，同时调节车辆的跟车时距从而使系统具有更高的安全性，当自适应巡航系统的制动力无法满足跟车安全时，通过仪表灯报警及声音提示驾驶员接管车辆；当系统处于节油工况时，通过控制发动机扭矩实现跟车距离调节，在保证安全性的前提下，通过适当缩小车间时距从而使系统的动能得到更好的利用；若系统不处于节油工况及紧急工况时，则系统通过发动机和/或缓速器的扭矩控制实现车辆的车间时距调节，从而使系统具有良好的跟车性能。

在系统激活过程中，若自适应巡航系统出现故障进入故障模式或非正常退出时，系统逐步缓退，并通过仪表显示及蜂鸣器报警提示驾驶员接管车辆，防止造成驾驶员恐慌，保持车辆稳定的状态。

以上公开的仅为发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种重型商用车自适应巡航系统，其特征在于，包括智能驾驶控制器、车辆控制器、执行单元、人机交互单元、车辆信息单元；

2.根据权利要求1所述的一种重型商用车自适应巡航系统，其特征在于：该巡航系统还包括感知单元，所述的感知单元连接到智能驾驶控制器，所述的感知单元获取前方道路及目标车辆信息。

3.根据权利要求2所述的一种重型商用车自适应巡航系统，其特征在于：所述的感知单元，包括毫米波雷达和摄像头，毫米波雷达和摄像头配合，检测出前车纵向速度、前车横向速度、两车纵向距离、两车横向距离、两车相对加速度、前车刹车灯信息、前车转向灯信息。

4.根据权利要求3所述的一种重型商用车自适应巡航系统，其特征在于：所述的执行单元，包括发动机、缓速器、变速箱、电子控制制动系统；执行单元接收智能驾驶控制器发出的控制信号，控制发动机、缓速器、变速箱、电子控制制动系统做出相应调整。

5.根据权利要求4所述的一种重型商用车自适应巡航系统，其特征在于：所述的人机交互单元包括按键、仪表、蜂鸣器、刹车灯，所述的按键，包括自适应巡航控制系统开关按键、自适应巡航控制系统设定距离调节键、自适应巡航控制系统设定车速调节键；所述的仪表显示前车速度信息、前车距离信息、当前距离模式信息、设定车速信息、自适应巡航系统状态信息。

6.根据权利要求5所述的一种重型商用车自适应巡航系统，其特征在于：所述的车辆信息单元包括车辆传感器模块和车辆状态信息；所述的车辆传感器获取车辆状态，车辆状态汇总形成车辆状态信息。

7.根据权利要求6所述的一种重型商用车自适应巡航系统，其特征在于：所述的智能驾驶控制器通过CAN总线与感知单元、车辆控制器相连，所述的车辆控制器通过CAN总线与智能驾驶控制器、执行单元、人机交互单元、车辆信息单元相连。

8.一种重型商用车自适应巡航系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过感知单元获得前方道路和车辆信息，根据感知单元获得的信息，确定当前系统的跟车目标车辆；

步骤三：通过扩展卡尔曼滤波算法对路面附着系数进行估算，当牵引车的目标减速度大于路面所能提供的最大制动加速度时，对车辆的车间时距进行修正；

步骤六：当驱动力小于零时，继续判断牵引车的目标加速度以及自适应巡航控制系统设定的距离模块值的大小；

步骤七：根据扩展卡尔曼滤波算法估算的路面附着系数，当需求的制动力超过路面附着系数所能提供的最大附着力时，按照最大附着力修正牵引车制动力。

9.根据权利要求8所述的一种重型商用车自适应巡航系统的控制方法，其特征在于：所述步骤一中，感知单元，包括毫米波雷达和摄像头，毫米波雷达检测出前车横向速度、两车横向距离，摄像头监测出前车刹车灯信息、前车转向灯信息；通过前车横向速度、两车横向距离、前车刹车灯信息，从而确定当前系统的跟车目标车辆。

10.根据权利要求9所述的一种重型商用车自适应巡航系统的控制方法，其特征在于：所述步骤六中，当牵引车的目标加速度大于一级制动减速度值，并且两车纵向距离超过一级安全距离时，智能驾驶控制器得到发动机需求扭矩并通过CAN线发送给车辆控制器，车辆控制器处理后通过CAN线传递给执行单元中的发动机；当牵引车的目标加速度小于二级制动减速度值或两车纵向距离低于二级安全距离时，智能驾驶控制器得到发动机需求扭转、缓冲器需求扭矩、电子控制制动系统需求减速度，并通过CAN线发送至车辆控制器，车辆控制器处理后通过CAN线传递给执行单元中的发动机、缓速器、电子控制制动系统；除上述两种情形外，智能驾驶得到发动机需求扭矩、缓速器需求扭矩并通过CAN线发送给车辆控制器，车辆控制器处理后通过CAN线传递给发动机和缓速器。