CN113386718B - 一种纯电动汽车的自动驻车系统及方法 - Google Patents

一种纯电动汽车的自动驻车系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于纯电动汽车的自动驻车系统和方法。自动驻车系统包括：驾驶意图采集单元，被配置成：采集实时车况以及驾驶员的操作状态；基于所采集的实时车况以及驾驶员的操作状态确定驾驶意图；以及将与所确定的驾驶意图相对应的指令发送给执行机构；执行机构，被配置成根据接收到的指令控制对储能机构的充气和放气；以及储能机构，储能机构包括储能弹簧，其中当储能机构被充气时，储能弹簧被顶开以松开刹车片，从而退出自动驻车状态，而当储能机构被放气时，储能弹簧闭合以闭合刹车片，从而进入自动驻车状态。

Description

一种纯电动汽车的自动驻车系统及方法
技术领域
本发明涉及纯电动汽车，更具体地，涉及纯电动汽车的自动驻车方法。
背景技术
随着我国纯电动公交车的日益普及，纯电动公交的行车安全得到越来越广泛的关注。纯电动公交车行驶于城区复杂工况，反复进站、出站、上坡、下坡，等待红绿灯。车辆存在反复的停车、起步。驾驶员在停车等待时，要一直深踩刹车踏板。起步时，松开刹车踏板立刻踩油门踏板，防止车辆后溜。纯电动公交车通常由主驱电机实现驱动与制动模式，且任一时刻只能存在一种模式。更具体地，当驾驶员踩油门踏板时，电机就进入驱动模式，而当驾驶员踩制动踏板时，电机则进入制动模式。如果油门与制动踏板同时踩下时，则由于系统无法获取驾驶员的准确意图，电机既不驱动也不制动。因此，纯电动公交车停在坡道时，无法像传统公交车一样通过油门踏板与制动踏板的配合实现车辆的坡道起步。驾驶员必须先松开制动踏板，再踩下油门踏板，这一切换过程存在时间间隙，因此车辆存在后溜的安全风险，并且还增加了驾驶员的疲劳度。
虽然自动驻车在传统动力汽车上已是一项被普遍应用的技术，但在应用于纯电动汽车尤其是纯电动公交车上仍存在困难与挑战。传统的自动驻车方法通过增加控制阀来实现车辆自动驻车，但这类方法并没有考虑电机控制与自动驻车功能的结合，只是解决了坡道停车时，驾驶员需要一直深踩着制动踏板的问题，并没有解决车辆坡道起步时的后溜问题。因此，希望寻求一种改善的用于纯电动汽车的自动驻车方法。
发明内容
提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于纯电动汽车的自动驻车系统，其中所述系统包括：驾驶意图采集单元(102)，所述驾驶意图采集单元(102)被配置成：采集实时车况以及驾驶员的操作状态；基于所采集的实时车况以及驾驶员的操作状态确定驾驶意图；以及将与所确定的驾驶意图相对应的指令发送给执行机构(104)；执行机构(104)，所述执行机构(104)被配置成根据接收到的指令控制对储能机构(106)的充气和放气；以及储能机构(106)，所述储能机构(106)包括储能弹簧，其中当所述储能机构(106)被充气时，所述储能弹簧被顶开以松开所述纯电动汽车的刹车片，从而退出自动驻车状态，而当所述储能机构(106)被放气时，所述储能弹簧闭合以闭合所述纯电动汽车的刹车片，从而进入自动驻车状态。
根据本发明的进一步实施例，所述驾驶意图采集单元(102)被进一步配置成：当监测到所述纯电动汽车已停稳并且驾驶员深踩制动踏板或拉起手刹时，向所述执行机构发送放气指令。
根据本发明的进一步实施例，所述驾驶意图采集单元(102)被进一步配置成：当监测到驾驶员松开手刹并踩下油门踏板时，向所述纯电动汽车的驱动电机发送输出扭矩的指令；断电机驱动力是否大于车辆的后溜力；以及响应于电机驱动力大于车辆的后溜力，向所述执行机构发送充气指令。
根据本发明的进一步实施例，在所述纯电动汽车的储气筒和所述储能机构之间形成分别用于手动驻车模式的手动驻车气路和用于自动驻车模式的自动驻车气路，其中所述手动驻车气路中设置有手动截止阀和手刹机构，所述自动驻车气路中设置有充气阀、单向阀以及放气阀，其中当所述手动截止阀打开时，进入所述手动驻车模式，此时当手刹松开时，所述储气筒的气经由打开的手动截止阀和手刹机构进入所述储能机构，当拉起手刹时，所述储气筒和所述储能机构断开；并且当所述手动截止阀关闭时，进入所述自动驻车模式，此时当手刹松开时，充气阀打开，放气阀关闭，所述储气筒的气经由打开的充气阀、单向阀和手刹机构进入所述储能机构，当拉起手刹时，充气阀关闭，放气阀打开，所述储能机构中的气经由放气阀排出。
根据本发明的进一步实施例，所述充气阀和所述放气阀是常闭式电磁阀。
根据本发明的进一步实施例，所述驾驶意图采集单元(102)被集成在所述纯电动汽车的整车控制器中。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于纯电动汽车的自动驻车方法，其中所述纯电动汽车包括驾驶意图采集单元(102)、执行机构(104)以及储能机构(106)，所述方法包括：所述驾驶意图采集单元(102)确定所述纯电动汽车当前是否处于自动驻车状态；如果所述纯电动汽车未处于自动驻车状态，则执行以下步骤：所述驾驶意图采集单元(102)采集驾驶意图；所述驾驶意图采集单元(102)判断驾驶意图是否是希望进入驻车状态；所述驾驶意图采集单元(102)向执行机构(104)发送放气指令；以及所述执行机构(104)执行放气操作以使所述储能机构(106)放气，从而使所述纯电动汽车进入自动驻车状态；以及如果所述纯电动汽车已处于自动驻车状态，则执行以下步骤：所述驾驶意图采集单元(102)采集驾驶意图；所述驾驶意图采集单元(102)判断驾驶意图是否是希望退出驻车状态；所述驾驶意图采集单元(102)向所述纯电动汽车的驱动电机发送输出扭矩的指令；所述驾驶意图采集单元(102)判断电机驱动力是否大于车辆的后溜力；以及响应于电机驱动力大于车辆的后溜力，所述驾驶意图采集单元(102)向所述执行机构(104)发送充气指令；以及所述执行机构(104)执行充气操作以向所述储能机构(106)充气，从而使所述纯电动汽车退出自动驻车状态。
根据本发明的进一步实施例，判断驾驶意图是否是希望进入驻车状态进一步包括：当监测到所述纯电动汽车已停稳并且驾驶员深踩制动踏板或拉起手刹时，判断驾驶意图是希望进入驻车状态。
根据本发明的进一步实施例，判断驾驶意图是否是希望退出驻车状态进一步包括：当监测到驾驶员松开手刹并踩下油门踏板时，判断驾驶意图是希望退出驻车状态。
根据本发明的进一步实施例，所述方法还包括：所述驱动电机根据所述纯电动车辆所在坡度计算抵消后溜力所需的扭矩；以及所述驱动电机输出所计算出的扭矩。
本发明的纯电动汽车的自动驻车系统和方法与现有技术相比，在停车等待工况下驾驶员只需深踩一脚，车辆即进入自动驻车。起步时，只需踩油门，自动驻车配合电机扭矩提前输出扭矩，完全避免了车辆后溜的风险，也降低了驾驶员的驾驶疲劳度。
通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
附图说明
为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。
图1是根据本发明的一个实施例的自动驻车系统的架构示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的自动驻车系统的气路设计图。
图3是根据本发明的一个实施例的自动驻车方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。
本领域技术人员能够理解，虽然本申请中提及纯电动公交车，但本发明的自动驻车系统及方法并不仅限于纯电动公交车上使用，而是适用于所有的纯电动汽车。
图1是根据本发明的一个实施例的自动驻车系统100的架构示意图。如图1中所示，自动驻车系统可主要包括驾驶意图采集单元102、执行机构104和储能机构106。
驾驶意图采集单元102用于采集实时车况以及驾驶员的操作状态，判断车辆当前是否需要进入/退出自动驻车模式，并向执行机构发送控制指令，例如充气指令和放气指令。在一个示例中，驾驶意图采集单元102被集成在整车控制器中，但本领域技术人员可以理解，驾驶意图采集单元102也可以被实现为独立的硬件模块。在驾驶意图采集单元102被集成在整车控制器中的示例中，驾驶意图采集单元102可通过整车控制器I/O连接到执行机构。此外，驾驶意图采集单元102还可经由例如CAN总线将自动驻车状态、故障信息等发送给车辆的人机交互接口(诸如仪表盘)用于显示。
作为一个示例，执行机构104可以是电磁阀。在一个实施例中，电磁阀可包括两个常闭电磁阀以分别控制储能机构的充气或放气。采用常闭式电磁阀的优点之一是只有驻车时才打开阀门进行充气，因此工作效率高且节能。此外，还可包括手动截止阀和单向阀。这些电磁阀的具体设置和用途将在以下结合图2详细描述。
储能机构106可以是驻车气室。作为一个示例，当驻车气室充气时，充入的气体可将驻车气室的储能弹簧顶开，相应地，刹车片松开，从而解除自动驻车模式。当驻车气室放气时，驻车气室的储能弹簧闭合，相应地，刹车片闭合，自动驻车生效。驻车气室的气压状态可通过气压开关实时监测并反馈给驾驶意图采集单元102。
图2是根据本发明的一个实施例的自动驻车系统的气路设计图。如图2中所示，本发明的自动驻车系统是一种手自一体的设计，在储气筒和驻车气室之间设置有两条气路，分别是用于手动驻车的手动驻车气路和用于自动驻车的自动驻车气路。
传统的手动驻车气路一般将储气筒经由手刹机构连接到驻车气室。本发明的手动驻车气路在此基础上增加了一个手动截止阀，如图2中所示，将储气筒经由手动截止阀和手刹机构连接到驻车气室。此处的手动截止阀用于控制汽车当前执行手动驻车模式还是自动驻车模式。当手动截止阀打开时，执行手动驻车模式，即只能通过松手刹退出驻车状态、拉手刹进入驻车状态。在这种模式下，当手刹松开时，储气筒和驻车气室连通，储气筒的气向驻车气室流动，使得驻车气室气压升高，储能弹簧顶开，从而退出驻车状态。当拉起手刹时，储气筒和驻车气室断开，驻车气室里面的气被排出，使得驻车气室气压降低，储能弹簧闭合，从而进入驻车状态。
当手动截止阀关闭时，储气筒和驻车气室转由自动驻车气路连接。自动驻车气路中设置的部件依次有充气阀、单向阀和放气阀。当手刹松开时，自动驻车系统的驾驶意图采集单元判断出当前驾驶员希望退出驻车状态，因此控制充气阀工作，储气筒的气经由单向阀和打开的手刹机构向驻车气室流动，使得驻车气室气压升高，储能弹簧顶开，从而退出驻车状态。当拉起手刹时，自动驻车系统的驾驶意图采集单元判断出当前驾驶员希望进入驻车状态，因此控制放气阀工作，驻车气室里面的气被排出，使得驻车气室气压降低，储能弹簧闭合，从而进入驻车状态。单向阀保证了气只能由储气筒流向驻车气室。
图3是根据本发明的一个实施例的自动驻车状态的方法300的流程图。
方法300开始于步骤302，确定当前是否处于自动驻车状态。如果否，则准备执行进入自动驻车状态的相关操作，方法前进至步骤304。
在步骤304，采集驾驶意图。例如，可由图1中描述的驾驶意图采集单元可检测车辆实时车速、刹车踏板状态、油门踏板状态以及手刹状态等用于判断驾驶员的驾驶意图的状态信息。驾驶意图可例如是希望进入驻车状态，或者希望退出驻车状态。
在步骤306，判断驾驶意图是否是希望进入驻车状态。例如，当监测到车辆已停稳以及驾驶员深踩制动踏板或拉起手刹时，可确定驾驶意图是希望进入驻车状态。若是，则方法前进至步骤308。否则，方法返回步骤304，继续采集驾驶意图。
在步骤308，驾驶意图采集单元向执行机构发送放气指令。
在步骤310，响应于接收到放气指令，执行机构执行放气操作以使所述储能机构(106)放气，从而使车辆进入自动驻车状态。例如，如之前描述的，执行机构可控制放气阀工作(打开)，驻车气室里面的气被排出，使得驻车气室内的气体排空，储能弹簧恢复形变，顶住制动器，由此进入自动驻车状态。当车辆进入自动驻车之后，排气阀可被关闭。方法返回至步骤302。
在步骤302，如果当前已处于自动驻车状态，则准备执行退出自动驻车状态的相关操作，方法前进至步骤312。
在步骤312，采集驾驶意图。
在步骤314，判断驾驶意图是否是希望退出驻车状态。例如，可监测驾驶员是否松开手刹并踩下油门踏板。若是，则确定驾驶意图是希望退出自动驻车状态，则方法前进至步骤316。否则，方法返回步骤312，继续采集驾驶意图。
在步骤316，响应于油门踏板被踩下，汽车的驱动电机输出扭矩。扭矩大小可逐渐增大，也可根据车辆所在坡度计算出能够抵消后溜力的扭矩并快速增大到该扭矩，随后方法前进至步骤318。
在步骤318，判断当前的电机驱动力是否大于车辆的后溜力。若否，则方法返回至步骤316，继续输出并增大扭矩。若电机驱动力大于车辆的后溜力，则方法前进至步骤320。
在步骤320，驾驶意图采集单元向执行机构发送充气指令。
在步骤322，响应于接收到充气指令，执行机构执行充气操作以向所述储能机构(106)充气，从而使车辆退出自动驻车状态。例如，如之前描述的，执行机构可控制充气阀工作(打开)，储气筒的气再经由单向阀和打开的手刹机构向驻车气室流动，使得驻车气室气压升高，储能弹簧顶开，从而退出自动驻车状态。随后，电机可继续施加驱动扭矩，同时充气阀关闭。方法返回至步骤302。
此外，如之前图2中所提到的，自动驻车系统中还包括手动截止阀，用于控制汽车当前执行手动驻车模式还是自动驻车模式。因此，当手动截止阀被打开时，执行手动驻车模式，方法300结束。
以上描述了本发明涉及的纯电动汽车的自动驻车系统及方法。针对传统纯电动公交车的驾驶员只能通过持续深踩制动踏板或拉手刹的操作确保车辆停稳导致驾驶疲劳以及安全隐患等缺点，本发明提供了一套自动驻车系统，驾驶员只需在车辆停稳后，深踩一脚制动踏板即可进入驻车模式，无需持续深踩制动踏板或拉手刹。在车辆起步时，轻踩油门即可退出驻车状态。在坡道起步时，电机驱动扭矩与驻车机构深度配合，确保驻车功能退出瞬间，电机驱动扭矩能够抵消车辆后溜扭矩，确保零倒溜起步。此外，本发明的自动驻车系统采用手自一体设计，将自动驻车气路与手动驻车气路结合，设计紧凑，驾驶员可以通过操作手动截止阀实现手动驻车系统/自动驻车系统之间相互切换，方便快捷。
以上所已经描述的内容包括所要求保护主题的各方面的示例。当然，出于描绘所要求保护主题的目的而描述每一个可以想到的组件或方法的组合是不可能的，但本领域内的普通技术人员应该认识到，所要求保护主题的许多进一步的组合和排列都是可能的。从而，所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。

Claims (8)

1.一种用于纯电动汽车的自动驻车系统，其特征在于，所述系统包括：
驾驶意图采集单元(102)，所述驾驶意图采集单元(102)被配置成：
采集实时车况以及驾驶员的操作状态；
基于所采集的实时车况以及驾驶员的操作状态确定驾驶意图；以及
将与所确定的驾驶意图相对应的指令发送给执行机构(104)；
执行机构(104)，所述执行机构(104)被配置成根据接收到的指令控制对储能机构(106)的充气和放气；以及
储能机构(106)，所述储能机构(106)包括储能弹簧，其中当所述储能机构(106)被充气时，所述储能弹簧被顶开以松开所述纯电动汽车的刹车片，从而退出自动驻车状态，而当所述储能机构(106)被放气时，所述储能弹簧闭合以闭合所述纯电动汽车的刹车片，从而进入自动驻车状态，
其中在所述纯电动汽车的储气筒和所述储能机构之间形成分别用于手动驻车模式的手动驻车气路和用于自动驻车模式的自动驻车气路，其中所述手动驻车气路中设置有手动截止阀和手刹机构，所述自动驻车气路中设置有充气阀、单向阀以及放气阀，并且所述充气阀和所述放气阀是常闭式电磁阀，
其中当所述手动截止阀打开时，进入所述手动驻车模式，此时当手刹松开时，所述储气筒的气经由打开的手动截止阀和手刹机构进入所述储能机构，当拉起手刹时，所述储气筒和所述储能机构断开；并且
当所述手动截止阀关闭时，进入所述自动驻车模式，此时当手刹松开时，充气阀打开，放气阀关闭，所述储气筒的气经由打开的充气阀、单向阀和手刹机构进入所述储能机构，当拉起手刹时，充气阀关闭，放气阀打开，所述储能机构中的气经由放气阀排出。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驾驶意图采集单元(102)被进一步配置成：
当监测到所述纯电动汽车已停稳并且驾驶员深踩制动踏板或拉起手刹时，向所述执行机构发送放气指令。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驾驶意图采集单元(102)被进一步配置成：
当监测到驾驶员松开手刹并踩下油门踏板时，向所述纯电动汽车的驱动电机发送输出扭矩的指令；
判断电机驱动力是否大于车辆的后溜力；以及
响应于电机驱动力大于车辆的后溜力，向所述执行机构发送充气指令。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驾驶意图采集单元(102)被集成在所述纯电动汽车的整车控制器中。
5.一种通过如权利要求1-4中任意一项所述的自动驻车系统来实现的用于纯电动汽车的自动驻车方法，其特征在于，所述方法包括：
所述驾驶意图采集单元(102)确定所述纯电动汽车当前是否处于自动驻车状态；
如果所述纯电动汽车未处于自动驻车状态，则执行以下步骤：
所述驾驶意图采集单元(102)采集驾驶意图；
所述驾驶意图采集单元(102)判断驾驶意图是否是希望进入驻车状态；
所述驾驶意图采集单元(102)向执行机构(104)发送放气指令；以及
所述执行机构(104)执行放气操作以使所述储能机构(106)放气，从而使所述纯电动汽车进入自动驻车状态；以及
如果所述纯电动汽车已处于自动驻车状态，则执行以下步骤：
所述驾驶意图采集单元(102)采集驾驶意图；
所述驾驶意图采集单元(102)判断驾驶意图是否是希望退出驻车状态；
所述驾驶意图采集单元(102)向所述纯电动汽车的驱动电机发送输出扭矩的指令；
所述驾驶意图采集单元(102)判断电机驱动力是否大于车辆的后溜力；以及
响应于电机驱动力大于车辆的后溜力，所述驾驶意图采集单元(102)向所述执行机构(104)发送充气指令；以及
所述执行机构(104)执行充气操作以向所述储能机构(106)充气，从而使所述纯电动汽车退出自动驻车状态。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，判断驾驶意图是否是希望进入驻车状态进一步包括：
当监测到所述纯电动汽车已停稳并且驾驶员深踩制动踏板或拉起手刹时，判断驾驶意图是希望进入驻车状态。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，判断驾驶意图是否是希望退出驻车状态进一步包括：
当监测到驾驶员松开手刹并踩下油门踏板时，判断驾驶意图是希望退出驻车状态。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述驱动电机根据所述纯电动汽车所在坡度计算抵消后溜力所需的扭矩；以及
所述驱动电机输出所计算出的扭矩。
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