CN112855914B - 一种车辆加减速执行机构切换控制方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种车辆加减速执行机构切换控制方法，其对三种状态：刹车和油门执行机构均为关闭状态即OFF状态、刹车机构工作油门发动机关闭状态即Brake状态、刹车执行机构关闭油门发动机工作即Torque状态，根据动态阈值进行执行机构切换控制，从上层决策控制角度优化车辆的表现，解决车辆跟停起步及行车过程中的油门刹车切换舒适性问题，既能满足安全平顺的要求，又能最大限度提高车辆的燃油效益。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶技术领域，具体涉及自动驾驶车辆的加减速执行机构切换控制技术。
背景技术
在自动驾驶纵向控制中，为实现对车辆纵向安全平顺的控制，油门和刹车执行机构的切换时机尤为重要。在自动驾驶控制领域，针对车辆行驶过程平顺性问题，多数学者和开发人员是从发动机控制、档位控制或系统多个控制单元的协同性的角度来做研究和优化。这些方案可有效提升车辆底层执行机构的性能，但在车辆自动驾驶过程中，上层算法的控制策略对车辆行驶表现起决定性作用，它是自动驾驶车辆的大脑。
日本专利文献JP2017121851A公开了车辆行驶控制装置，在加减速切换时添加了一个迟滞时间(an interval time)，这种方法可以有效解决加减速过程中的突兀感，但容易导致车辆跟停起步慢的问题，且当迟滞时间设置不合理会有碰撞风险。
发明内容
本发明基于目前的研究现状，提出一种车辆加减速执行机构切换控制方法、装置及存储介质，解决自动驾驶车辆跟停起步及行车过程中的油门刹车切换舒适性问题。
本发明的技术方案如下：
对燃油车来讲，车辆在高于怠速行驶过程中，当车辆停止供油时都存在发动机倒拖阻力。因此，当自动驾驶车辆需要执行较小减速度时，可以利用倒拖阻力来实现。本发明通过对车辆不同挡位不同车速标定出对应的倒拖阻力减速度，同时考虑坡道对减速度控制的影响。综合考虑两种因素得到制动减速度阈值B(即车辆阻尼减速度DragAccel),当期望加速度At小于B时切换至制动执行机构；当期望减速度At大于加速度切换阈值A时，切换至油门发动机执行机构，其中A大于B。
同时，本发明为了防止倒拖减速度响应不够导致制动过晚，还添加加速度相应误差过大的强制切换刹车执行机构的保险逻辑。且只有当期望减速度小于一定值的条件下，此功能逻辑才允许触发，以防止凡进入该状态。同理，为防止车辆加速不及时，在高速行驶情况下且加速度误差大于一定阈值，可强行切换至发动机执行机构。
本发明的具体方案如下：
一种自动驾驶车辆加减速执行机构切换控制方法，切换状态机包含三个状态：刹车和油门执行机构均为关闭状态即OFF状态、刹车机构工作油门发动机关闭状态即Brake状态(制动状态)、刹车执行机构关闭油门发动机工作即Torque状态(油门状态)；
(1)状态机初始默认状态为OFF状态，当控制系统判断同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive＝1，
车辆加速条件标志位AccelLimitState＝1，
车辆减速条件标志位DecelLimitState＝0,
则控制执行机构由OFF状态切换至Torque状态；
当控制系统判断同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive＝1，
车辆加速条件标志位AccelLimitState＝0，
车辆减速条件标志位DecelLimitState＝1,
则控制执行机构由OFF状态切换至Brake状态；
(2)若车辆当前处于Brake状态时，当自动驾驶功能关闭即AutoDriveActive＝0，则由Brake状态切换至OFF状态；
当控制系统判断同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive＝1，
车辆加速条件标志位AccelLimitState＝1，
车辆减速条件标志位DecelLimitState＝0,
则控制执行机构由Brake状态切换至Torque状态；
(3)若车辆当前处于Torque状态时，当自动驾驶功能关闭即AutoDriveActive＝0，则由Torque状态切换至OFF状态；
当控制系统判断同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive＝1，
车辆加速条件标志位AccelLimitState＝0，
车辆减速条件标志位DecelLimitState＝1,
则控制执行机构由Torque状态切换至Brake状态。
以上的所述车辆加速条件标志位是通过车辆加速条件确定，具体如下：
若同时满足以下条件：
期望加速度At大于等于第一阈值，此阈值为满足安全及舒适性要求的经验值；
加速度响应误差DeltAccel大于等于第二阈值，此阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
本车车速(Vh)大于等于第三阈值，此阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
则加速误差标志位AccelLimitMix＝1，否则置0；
若加速度原始标志位或加速度误差标志位置1，则车辆加速条件标志位AccelLimitState置1，否则置0；
所述加速度原始标志位置1的条件是期望加速度At大于等于加速阈值A，其中A＝A1×A2，加速阈值因子A1是通过本车车速查表得到，加速阈值因子A2是通过坡道减速度查表得到。
以上的所述车辆减速条件标志位是通过车辆减速条件确定：
若同时满足以下两个条件：
期望加速度At小于等于第四阈值，此阈值为满足安全及舒适性要求的经验值；
加速度响应误差DeltAccel小于等于第五阈值，此阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
则减速误差逻辑状态标志位DeltAccelState置1，否则置0；
若车辆阻尼减速度标志位或减速误差逻辑状态标志位置1，则车辆减速条件标志位DecelLimitState置1，否则置0。
所述车辆阻尼减速度标志位置1的条件是期望加速度At小于等于车辆阻尼减速度DragAccel，所述车辆阻尼减速度DragAccel＝SlopAccel+TowingAccel，SlopAccel是坡道阻尼加速度值，SlopeAccel＝S1×S2，因子S1是由本车车速查表得到，坡道加速度因子S2是通过坡道减速度查表得到；TowingAccel是发动机阻尼减速度，是不同挡位不同行驶车速下得到的经验值。
本发明方法采用了根据动态阈值进行执行机构切换，从上层决策控制角度优化车辆的表现，并在实车上进行了验证，能够解决车辆跟停起步及行车过程中的油门刹车切换舒适性问题，既能满足安全平顺的要求，又能最大限度提高车辆的燃油效益。
本发明的另一目的在于提出一种车辆加减速执行机构切换控制装置，用于至少部分解决背景技术中提到的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆加减速执行机构切换控制装置，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有指令，所述指令用于使得所述处理器能够执行前述车辆加减速执行机构切换控制方法。
所述车辆加减速执行机构切换控制装置与上述车辆加减速执行机构切换控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
相应地，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器能够执行上述的车辆加减速执行机构切换控制方法。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1当前状态为制动状态逻辑框图；
图2当前状态为油门状态逻辑框图；
图3当前状态为OFF状态逻辑框图。
具体实施方式
在此描述本文公开的具体实施方法案例。然而，应当理解，下面所有公开的计算方式及逻辑只是燃油车示例，不应该解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。
图1、图2和图3描绘的内容并非本发明的全部内容，它是为了方便去理解本文内容的基本框架。
1、车辆加速条件
1.1通过本车车速查表得到加速阈值因子A1；通过坡道减速度查表得到加速阈值因子A2；加速度切换阈值A＝A1×A2，否则置零。A1与A2为加速度条件的子因素。
若期望加速度At大于等于A，则加速原始条件标志位AccelLimitRaw＝1，否则置零。
1.2若同时满足以下条件：
期望加速度At大于等于第一阈值(eg:-0.1m/s2)，此阈值为满足安全及舒适性要求的经验值；
加速度响应误差DeltAccel大于等于第二阈值(eg:0.4m/s2)，此阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
本车车速(Vh)大于等于第三阈值(eg:50Km/h),此阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
则加速误差过大标志位AccelLimitMix＝1，否则置零。
若加速度原始标志位或加速度误差标志位置1，那么车辆加速条件标志位AccelLimitState置1，否则置零。
2、车辆制动条件
2.1车辆阻尼减速条件
车辆行驶阻力主要包含两部分：上坡坡道阻力及高于怠速时的发动机倒拖阻力。坡道阻尼加速度是由本车车速查表得到因子S1；通过坡道减速度查表得到加速因子S2；坡道阻尼加速度值SlopeAccel＝S1×S2。发动机阻尼减速则是不同挡位不同行驶车速下等到TowingAccel，此量为经验值。以上S1与S2是减速条件的子因素，S1和S2的设置，是由于在坡道上行驶的车辆，不同车速下，相同坡度的坡道对车辆舒适性影响差异较大。因此，需同时兼顾本车车速因素即因子S1和坡道加速度分量因素即加速因子S2。
综合考虑坡道阻尼及发动机阻尼可得制动减速度阈值B即车辆阻尼减速度DragAccel＝SlopAccel+TowingAccel。当期望加速度At小于等于DragAccel时，车辆阻尼减速度标志位DragAccelState置1，否则置零。
2.2若同时满足以下两个条件：
期望加速度At小于等于第四阈值(eg:-0.5m/s2)，此阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
加速度响应误差DeltAccel小于等于第五阈值(eg:-0.4m/s2)，此阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
则减速误差逻辑状态标志位DeltAccelState置1，否则置零。
若车辆阻尼减速度标志位或减速误差逻辑状态标志位置1，那么车辆减速条件标志位DecelLimitState置1，否则置零。
3、执行机构切换状态机
状态机共包含3个状态：
刹车和油门执行机构均为关闭状态(OFF状态)、刹车机构工作油门发动机关闭状态(Brake状态)、刹车执行机构关闭油门发动机工作(Torque状态)。
3.1当前状态为OFF状态的逻辑如图3所示：
首先状态机初始默认状态为OFF状态，当控制系统判断同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive＝1；
车辆加速条件标志位AccelLimitState＝1；
车辆减速条件标志位DecelLimitState＝0,
则由OFF状态切换至Torque状态。
当同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive＝1；
车辆加速条件标志位AccelLimitState＝0；
车辆减速条件标志位DecelLimitState＝1,
则控制执行机构由OFF状态切换至Brake状态。
除以上两种情况，其它情形均维持OFF状态。
3.2若当前处于Brake状态时，当自动驾驶功能关闭即AutoDriveActive＝0，则由Brake状态切换至OFF状态。
当前状态为制动状态逻辑如图1所示，当控制系统判断同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive＝1；
车辆加速条件标志位AccelLimitState＝1；
车辆减速条件标志位DecelLimitState＝0,
则控制执行机构由Brake状态切换至Torque状态。
除以上两种情况，其它情形均维持Brake状态。
3.3若当前处于Torque状态时，当自动驾驶功能关闭即AutoDriveActive＝0，则由Torque状态切换至OFF状态。
当前状态为油门状态逻辑如图2所示，当控制系统判断同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive＝1；
车辆加速条件标志位AccelLimitState＝0；
车辆减速条件标志位DecelLimitState＝1,
则控制执行机构由Torque状态切换至Brake状态。
除以上两种情况，其它情形均维持Torque状态。
本方法中，加速条件和减速条件中，车速查表和坡道减速度查表的设计是考虑以下策略：
1、车速越高“加速切换阈值”越低，一般不小于-0.3，且大于“制动切换阈值”；车速越高“制动切换阈值”越低，一般不小于-0.8，且小于“加速切换阈值”；
2、上坡抬高“加/减速度阈值”，下坡拉低“加/减速度阈值”。
相应地，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器能够执行上述的车辆加减速执行机构切换控制方法。所述机器可读存储介质例如可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
进一步，本发明实施例还提供一种车辆加减速执行机构切换控制装置，所述装置可以包括存储器和处理器，存储器中可以存储有指令，该指令使得处理器能够执行根据本发明任意实施例的车辆加减速执行机构切换控制方法。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
Claims (7)
1.一种车辆加减速执行机构切换控制方法，其特征在于，切换状态机包含三个状态：刹车执行机构和油门发动机均为关闭状态即OFF状态、刹车执行机构工作油门发动机关闭状态即Brake状态、刹车执行机构关闭油门发动机工作即Torque状态；
（1）状态机初始默认状态为OFF状态，当同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive=1，
车辆加速条件标志位AccelLimitState=1，
车辆减速条件标志位DecelLimitState=0,
则由OFF状态切换至Torque状态；
当同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive=1，
车辆加速条件标志位AccelLimitState=0，
车辆减速条件标志位DecelLimitState=1,
则由OFF状态切换至Brake状态；
（2）若车辆当前处于Brake状态时，当自动驾驶功能关闭即AutoDriveActive=0，则由Brake状态切换至OFF状态；
当同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive=1，
车辆加速条件标志位AccelLimitState=1，
车辆减速条件标志位DecelLimitState=０,
则由Brake状态切换至Torque状态；
（3）若车辆当前处于Torque状态时，当自动驾驶功能关闭即AutoDriveActive=0，则由Torque状态切换至OFF状态；
当同时满足如下条件：
自动驾驶功能激活即AutoDriveActive=1，
车辆加速条件标志位AccelLimitState=0，
车辆减速条件标志位DecelLimitState=1,
则由Torque状态切换至Brake状态。
2.根据权利要求1所述的车辆加减速执行机构切换控制方法，其特征在于，所述车辆加速条件标志位是通过车辆加速条件确定：
若同时满足以下条件：
期望加速度At大于等于第一阈值，所述第一阈值为满足安全及舒适性要求的经验值；
加速度响应误差DeltAccel大于等于第二阈值，所述第二阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
本车车速（Vh）大于等于第三阈值，所述第三阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
则加速度误差标志位
，否则置0；
若加速度原始标志位或加速度误差标志位
置1，则车辆加速条件标志位AccelLimitState置1，否则置0。
3.根据权利要求2所述的车辆加减速执行机构切换控制方法，其特征在于，所述加速度原始标志位置1的条件是期望加速度At大于等于加速阈值
，其中
，加速阈值因子A1是通过本车车速查表得到，加速阈值因子A2是通过坡道减速度查表得到。
4.根据权利要求1所述的车辆加减速执行机构切换控制方法，其特征在于，所述车辆减速条件标志位是通过车辆减速条件确定：
若同时满足以下两个条件：
期望加速度At小于等于第四阈值，所述第四阈值为满足安全及舒适性要求的经验值；
加速度响应误差DeltAccel小于等于第五阈值，所述第五阈值是满足安全及舒适性要求的经验标定值；
则减速误差逻辑状态标志位DeltAccelState置1，否则置0；
若车辆阻尼减速度标志位或减速误差逻辑状态标志位DeltAccelState置1，则车辆减速条件标志位DecelLimitState置1，否则置0。
5.根据权利要求4所述的车辆加减速执行机构切换控制方法，其特征在于，所述车辆阻尼减速度标志位置1的条件是期望加速度At小于等于车辆阻尼减速度DragAccel，所述车辆阻尼减速度
，
是坡道阻尼加速度值，
，因子S1是由本车车速查表得到，坡道加速度因子S2是通过坡道减速度查表得到；TowingAccel是发动机阻尼减速度，是不同挡位不同行驶车速下得到的经验值。
6.一种车辆加减速执行机构切换控制装置，其特征在于，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有指令，所述指令用于使得所述处理器能够执行根据权利要求1至5中任一项所述的车辆加减速执行机构切换控制方法。
7.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器能够执行根据权利要求1至5中任一项所述的车辆加减速执行机构切换控制方法。
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