CN113787996A - 自动驾驶车辆应急处理装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自动驾驶车辆应急处理装置及其控制方法，其中装置包括：域控制器、车辆驱动系统，整车控制器、刹车系统、驻车系统及应急按钮；车辆驱动系统包括驱动控制器和驱动电机；刹车系统包括刹车控制器和刹车执行机构；驻车系统包括驻车控制器和驻车执行机构；整车控制器与域控制器、车辆驱动系统、刹车系统、驻车系统通过CAN总线进行连接，并用CAN总线进行信息的交互及控制；应急按钮与域控制器、整车控制器、驻车控制器和刹车控制器通过硬线连接，应急按钮按下时，输出高电平到域控制器、整车控制器、驻车控制器和刹车控制器作为人工应急输入信号。本发明通过多系统冗余协同配合，实现车辆的应急停车，确保自动驾驶车辆安全。

Description

自动驾驶车辆应急处理装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动驾驶汽车领域，特别涉及一种自动驾驶车辆应急处理装置及其控制方法。

背景技术

近年来，各大企业都大力投入进行自动驾驶系统的研发，在多个领域涌现出各种类型的自动驾驶车辆。随着自动驾驶车辆的推广应用，其安全问题也越来越受到社会各界的关注，目前主流的做法是通过安全员进行人工介入进行应急安全保护。

目前主流的自动驾驶车辆的应急处理主要以人工介入为主，人工介入只能以有限的几种方式进行，比如人工转向，人工刹车等，当出现紧急情况时，人工介入有一定响应滞后，并且人工部件失效时不能及时采取有效措施，存在一定的安全风险。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种自动驾驶车辆应急处理装置，检测车辆应急情况及应急按钮，进行车辆自动紧急停车，确保车辆及人员的安全。

本发明还提出一种自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，可以自动检测车辆应急情况，并及时进行多系统多方法冗余控制紧急停车，确保车辆及人员的安全，将响应时间及安全风险降到最低。

根据本发明的第一方面实施例的自动驾驶车辆应急处理装置，包括：域控制器、车辆驱动系统，整车控制器、刹车系统、驻车系统及应急按钮；所述车辆驱动系统包括驱动控制器和驱动电机，所述驱动控制器控制所述驱动电机实现车辆电驱动及电回收制动；所述刹车系统包括刹车控制器和刹车执行机构，所述刹车控制器通过控制刹车执行机构实现车辆刹车制动；所述驻车系统包括驻车控制器和驻车执行机构，所述驻车控制器通过控制驻车执行机构实现车辆驻车；所述整车控制器与所述域控制器、车辆驱动系统、刹车系统、驻车系统通过CAN总线进行连接，并用CAN总线进行信息的交互及控制；所述应急按钮与所述域控制器、所述整车控制器、所述驻车控制器和所述刹车控制器通过硬线连接，应急按钮按下时，输出高电平(24V)到所述域控制器、所述整车控制器、所述驻车控制器和所述刹车控制器作为人工应急输入信号；所述域控制器用于控制车辆自动驾驶。所述整车控制器用于对整车状态进行判断及控制。

根据本发明实施例的自动驾驶车辆应急处理装置，至少具有如下有益效果：本发明实施例的自动驾驶车辆应急处理装置通过整车控制器控制驱动系统、驻车系统、刹车系统进行应急停车，或者驻车系统、刹车系统自动控制进行应急停车，多系统进行协同工作，三套系统只要有一套系统可正常工作，即可确保车辆能够应急停车，确保车辆安全。并且本发明实施例的方法还具备人工应急按钮控制，当应急按钮拍下时，驻车系统、刹车系统能自动执行应急停车，两套系统独立工作，即使整车控制器失效时，车辆依然能够进行紧急停车，确保车辆安全。

根据本发明的第二方面实施例的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，用于本发明的第一方面实施例所述的自动驾驶车辆应急处理装置，包括以下步骤：车辆运行过程中，采集车辆信息并判断是否触发车辆应急安全条件，整车控制器、域控制器、驻车系统、刹车系统检测到车辆应急情况，进入应急停车控制。

根据本发明的一些实施例，所述方法包括以下两种应急处理控制方式：

①人工应急处理控制方式：当所述应急按钮按下时，输出人工应急输入信号，所述自动驾驶车辆应急处理装置接收到人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式；

②自动应急处理控制方式：当所述整车控制器检测到车辆应急情况时，所述整车控制器控制所述自动驾驶车辆应急处理装置进入自动应急处理控制方式。

根据本发明的一些实施例，应急处理装置进入人工应急处理控制方式，各系统各自控制执行机构进行应急处理，包括：驻车系统检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，开始计时，预设时间间隔后，驻车控制器控制驻车执行机构进行应急驻车；刹车系统检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，刹车控制器控制刹车执行机构输出最大刹车力进行应急刹车。域控制器检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，域控制器退出自动驾驶模式，停止输出控制；整车控制器检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，控制刹车系统进行应急刹车；并开始计时，预设时间间隔后，或者当车速小于所述预设值，控制驻车系统进行应急驻车；同时控制车辆驱动系统进行电回收制动。

根据本发明的一些实施例，应急处理装置进入人工应急处理控制方式，驻车系统及刹车系统将会有两套冗余控制方式，自身自动控制或者执行整车控制器指令，确保车辆安全，所述两套冗余控制方法包括：驻车系统检测到人工应急输入信号，达到预设条件后，自动进行应急驻车，并且不响应应急驻车释放指令；若所述驻车系统未检测到人工应急输入信号，则响应所述整车控制器的应急驻车指令。刹车系统检测到人工应急输入信号，刹车系统自动进行最大刹车力应急刹车，并且不响应应急刹车力撤销的指令；若所述刹车系统未检测到人工应急输入信号，则响应所述整车控制器的应急刹车指令。

根据本发明的一些实施例，应急处理装置进入人工应急处理控制方式，整车控制器人工应急处理控制方式，包括：整车控制器检测到人工应急输入信号，请求刹车系统输出最大刹车力进行应急刹车；整车控制器检测到人工应急输入信号，开始计时，预设时间间隔后，或者当车速小于所述预设值，请求驻车系统进行应急驻车；整车控制器检测到人工应急输入信号，请求车辆驱动系统进行电回收制动。

根据本发明的一些实施例，整车控制器检测当前车辆状态，检测到车辆应急情况，应急处理装置进入自动应急处理控制方式，其车辆应急情况包括：刹车系统和转向系统三级故障；和/或刹车系统和转向系统通讯故障；和/或自动驾驶模式下，域控制器三级故障或者通讯故障；和/或刹车系统和转向系统响应错误；和/或车辆三级故障。

根据本发明的一些实施例，应急处理装置进入自动应急处理控制方式，整车控制器控制各部件进行应急处理：整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，开始计时，预设时间间隔后，或者当车速小于所述预设值，整车控制器控制驻车系统进行应急驻车；整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，整车控制器控制刹车系统输出对应的刹车力进行应急刹车，对应的刹车力

其中，F₀表示刹车力初始值，F_lim表示输出的限定刹车力值，T表示预设线性达到限定刹车力值的总时间，T_s表示当前系统的计算周期；整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，整车控制器控制车辆驱动系统进行电回收制动。

根据本发明的一些实施例，整车控制器进入应急处理控制方式，控制车辆驱动系统进行电回收制动，其制动扭矩T_q为当前整车的正常需求扭矩T_q1与车速差的积分之和T_q＝T_q1+I*V，其中正常需求扭矩T_q1是根据当前车速与油门、刹车开度得到当前司机的需求目标扭矩；车速差V为零车速与当前车速V₁之差V＝0-V₁；I是积分系数。

根据本发明的一些实施例，进入应急停车控制时，域控制器退出自动驾驶模式，停止发送车辆控制指令。

根据本发明实施例的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，至少具有如下有益效果：本发明实施例的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法通过整车控制器控制驱动系统、驻车系统、刹车系统进行应急停车，多系统进行协同工作，三套系统只要有一套系统可正常工作，即可确保车辆能够应急停车，确保车辆安全。并且本发明实施例的方法还具备人工应急按钮控制，当应急按钮拍下时，驻车系统、刹车系统能自动执行应急停车，即使整车控制器失效时，车辆依然能够进行紧急停车，确保车辆安全。而且本发明具备硬线输出(应急按钮)及CAN总线通信控制两种方式进行车辆应急处理。本发明具备输入冗余、输出控制冗余、多系统冗余、控制方式冗余等多种冗余方式确保自动驾驶车辆应急处理安全可靠。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的装置结构连接示意图。

图2为本发明实施例的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1，本发明实施例的自动驾驶车辆应急处理装置包括：域控制器、车辆驱动系统，整车控制器、刹车系统、驻车系统及应急按钮；

其中，车辆驱动系统包括驱动控制器和驱动电机，驱动控制器控制驱动电机实现车辆驱动及电驱动；刹车系统包括刹车控制器和刹车执行机构，刹车控制器通过控制刹车执行机构实现车辆刹车；驻车系统包括驻车控制器和驻车执行机构，驻车控制器通过控制驻车执行机构实现车辆驻车；整车控制器与域控制器、车辆驱动系统、刹车系统、驻车系统通过CAN总线进行连接，并用CAN总线进行信息的交互及控制；应急按钮与域控制器、整车控制器、驻车控制器和刹车控制器通过硬线连接，应急按钮按下时，输出高电平(24V)到域控制器、整车控制器、驻车控制器和刹车控制器作为人工应急输入信号。域控制器用于控制车辆自动驾驶。整车控制器用于对整车状态进行判断及控制。

本发明实施例中，只要刹车系统、驻车系统或者车辆驱动系统任一系统工作正常，都可实现应急停车，确保车辆安全；自动驾驶车辆应急处理装置的刹车系统，应急情况下，刹车系统具备主被动控制刹车执行机构进行应急刹车的功能；自动驾驶车辆应急处理装置的驻车系统，具备主被动控制驻车执行机构进行应急驻车的功能。自动驾驶车辆应急处理装置的车辆驱动系统，应急情况下，整车控制器输出限速指令，控制车辆驱动系统进行电回收制动，实现车辆的限速目标，达到车辆应急停车的目的。

参照图2，本发明实施例的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法包括两种应急处理控制方式：

a.人工应急处理控制方式：当应急按钮按下时，输出人工应急输入信号给应急处理装置，应急处理装置接收到人工应急输入信号控制装置进入人工应急处理控制方式；

b.自动应急处理控制方式：当整车控制器根据车辆状态，检测到车辆应急情况时，整车控制器控制应急处理装置进入自动应急处理控制方式。

进一步，当自动驾驶车辆应急处理装置进入人工应急处理控制方式，各系统各自控制执行机构进行应急处理：驻车系统检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，开始计时，预设时间间隔后，驻车系统控制驻车执行机构进行应急驻车；刹车系统检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，刹车系统控制刹车执行机构输出最大刹车力10MPa进行应急刹车；域控制器检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，域控制器退出自动驾驶模式，停止输出控制；整车控制器检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，整车控制器输出应急刹车指令，并开始计时，预设3秒后，或者当车速小于1km/h，输出应急驻车指令；同时输出车辆驱动系统控制电回收制动指令。

进一步，当自动驾驶车辆应急处理装置进入人工应急处理控制方式，驻车系统及刹车系统将会有两套冗余控制方式，自身自动控制或者执行整车控制器指令，确保车辆安全。驻车系统检测到人工应急输入信号，达到3秒后，自动进行应急驻车，并且不响应应急驻车释放指令；若所述驻车系统未检测到人工应急输入信号，则响应所述整车控制器的应急驻车指令。刹车系统检测到人工应急输入信号，刹车系统自动进行最大刹车力10MPa应急刹车，并且不响应应急刹车力撤销的指令；若所述刹车系统未检测到人工应急输入信号，则响应所述整车控制器的应急刹车指令。

进一步，当自动驾驶车辆应急处理装置进入人工应急处理控制方式时，整车控制器检测到人工应急输入信号，请求刹车系统输出最大刹车力10MPa进行应急刹车；整车控制器检测到人工应急输入信号，开始计时，预设3秒后，或者当车速小于1km/h，请求驻车系统进行应急驻车；整车控制器检测到人工应急输入信号，请求车辆驱动系统进行电回收制动。

在一些实施例中，整车控制器检测到车辆应急情况，应急处理装置进入自动应急处理控制方式，其车辆应急情况包括：刹车系统和转向系统三级故障；和/或刹车系统和转向系统通讯故障；和/或自动驾驶模式下，域控制器三级故障或者通讯故障；和/或刹车系统和转向系统响应错误；和/或整车三级故障。

进一步，当自动驾驶车辆应急处理装置进入自动应急处理控制方式，整车控制器控制各部件进行应急处理：整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，开始计时，预设3秒后，或者当车速小于1km/h，整车控制器控制驻车系统进行应急驻车；整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，整车控制器控制刹车系统输出对应的刹车力进行应急刹车，对应的刹车力

其中，F₀表示刹车力初始值，F_lim表示输出的限定刹车力值7MPa，T表示预设线性达到限定刹车力值的总时间1秒，T_s表示当前系统的计算周期10毫秒。整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，整车控制器控制车辆驱动系统进行电回收制动。

进一步，整车控制器进入应急处理控制方式，控制车辆驱动系统进行电回收制动，其制动扭矩T_q为当前整车的正常需求扭矩T_q1与车速差的积分之和T_q＝T_q1+I*V，其中正常需求扭矩T_q1是根据当前车速与油门、刹车开度得到当前司机的需求目标扭矩；车速差V为零车速与当前车速V₁之差V＝0-V₁；I是积分系数，取72。

在一些实施例中，整车控制器控制驻车系统进行应急驻车包括：开始计时后，当车速小于1km/h，整车控制器控制驻车系统进行驻车；当车速不小于1km/h，或者计时达到3秒后，整车控制器控制驻车系统进行驻车。

本发明实施例有别于现有的自动驾驶平台，通过人工介入方式来处理车辆应急情况，存在响应不及时、操作不规范等问题造成车辆应急处理失效，造成车辆安全风险。本发明实施例的方法，当应急情况发生时，由整车控制器控制应急部件进行应急停车，响应及时，控制流程规范，可以确保车辆安全应急停车。另外本发明实施例还引入车辆驱动系统进行应急停车控制，大大降低出现部件失效的安全风险，可避免当刹车系统、驻车系统失效时，车辆依然能紧急停车，这是人工介入情况没办法实现的功能。

尽管本文描述了具体实施方案，但是本领域中的普通技术人员将认识到，许多其它修改或另选的实施方案同样处于本公开的范围内。例如，结合特定设备或组件描述的功能和/或处理能力中的任一项可以由任何其它设备或部件来执行。另外，虽然已根据本公开的实施方案描述了各种例示性具体实施和架构，但是本领域中的普通技术人员将认识到，对本文所述的例示性具体实施和架构的许多其它修改也处于本公开的范围内。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种自动驾驶车辆应急处理装置，其特征在于，包括：域控制器、车辆驱动系统，整车控制器、刹车系统、驻车系统及应急按钮；

所述车辆驱动系统包括驱动控制器和驱动电机，所述驱动控制器控制所述驱动电机实现车辆电驱动及电回收制动；

所述刹车系统包括刹车控制器和刹车执行机构，所述刹车控制器通过控制所述刹车执行机构实现车辆刹车制动；

所述驻车系统包括驻车控制器和驻车执行机构，所述驻车控制器通过控制所述驻车执行机构实现车辆驻车；

所述整车控制器与所述域控制器、所述车辆驱动系统、所述刹车系统、所述驻车系统通过CAN总线进行连接，并通过CAN总线进行信息的交互及控制；

所述应急按钮与所述域控制器、所述整车控制器、所述驻车控制器和所述刹车控制器通过硬线连接，应急按钮按下时，输出高电平到所述域控制器、所述整车控制器、所述驻车控制器和所述刹车控制器作为人工应急输入信号；

所述域控制器用于控制车辆进行自动驾驶；

所述整车控制器用于对整车状态进行判断及控制。

2.一种自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，用于权利要求1所述的自动驾驶车辆应急处理装置，其特征在于，包括以下两种应急处理控制方式：

人工应急处理控制方式：当所述应急按钮按下时，输出人工应急输入信号，所述自动驾驶车辆应急处理装置接收到人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式；

自动应急处理控制方式：当所述整车控制器检测到车辆应急情况时，所述整车控制器控制所述自动驾驶车辆应急处理装置进入自动应急处理控制方式。

3.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆应急处理装置进入人工应急处理控制方式，各系统自行控制执行机构进行应急处理，包括：

所述驻车系统检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，开始计时，预设时间间隔后，驻车控制器控制驻车执行机构进行应急驻车；

所述刹车系统检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，刹车控制器控制刹车执行机构输出最大刹车力F_max进行应急刹车；

所述域控制器检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，域控制器退出自动驾驶模式，停止输出控制；

所述整车控制器检测人工应急输入信号，进入人工应急处理控制方式，所述整车控制器控制刹车系统进行应急刹车；并开始计时，预设时间间隔后，或者当车速小于所述预设值，控制驻车系统进行应急驻车；同时控制车辆驱动系统进行电回收制动。

4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆应急处理装置进入人工应急处理控制方式，所述驻车系统及所述刹车系统有两套冗余控制方式，自身控制或者执行整车控制器指令，确保车辆安全，所述两套冗余控制方法包括：

所述驻车系统检测到人工应急输入信号，驻车系统达到预设条件后，自动进行应急驻车，并且不响应应急驻车释放指令；若所述驻车系统未检测到人工应急输入信号，则响应所述整车控制器的应急驻车指令；

所述刹车系统检测到人工应急输入信号，刹车系统自动进行最大刹车力应急刹车，并且不响应应急刹车力撤销的指令；若所述刹车系统未检测到人工应急输入信号，则响应所述整车控制器的应急刹车指令。

5.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆应急处理装置进入人工应急处理控制方式，所述整车控制器人工应急处理控制方式，包括：

整车控制器检测到人工应急输入信号，请求所述刹车系统输出最大刹车力F_max进行应急刹车；

整车控制器检测到人工应急输入信号，开始计时，预设时间间隔后，或者当车速小于所述预设值，请求驻车系统进行应急驻车；

整车控制器检测到人工应急输入信号，请求车辆驱动系统进行电回收制动。

6.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，其特征在于，所述整车控制器检测到车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，其车辆应急情况包括：

刹车系统和转向系统三级故障；和/或

刹车系统和转向系统通讯故障；和/或

自动驾驶模式下，域控制器三级故障或者通讯故障；和/或

刹车系统和转向系统响应错误；和/或

车辆三级故障。

7.根据权利要求2或6中任一项所述的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆应急处理装置进入自动应急处理控制方式，所述整车控制器控制各部件进行应急处理，包括：

整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，开始计时，预设时间间隔后，或者当车速小于所述预设值，整车控制器控制驻车系统进行应急驻车；

整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，整车控制器控制刹车系统输出对应的刹车力进行应急刹车，对应的刹车力

其中，F₀表示刹车力初始值，F_lim表示输出的限定刹车力值，T表示预设线性达到限定刹车力值的总时间，T_s表示当前系统的计算周期；

整车控制器检测车辆应急情况，进入自动应急处理控制方式，整车控制器控制车辆驱动系统进行电回收制动。

8.根据权利要求5或7任一项所述的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，其特征在于，所述整车控制器进入应急处理控制方式，控制车辆驱动系统进行电回收制动，其制动扭矩T_q为当前整车的正常需求扭矩T_q1与车速差的积分之和T_q＝T_q1+I*V，其中正常需求扭矩T_q1是根据当前车速与油门、刹车开度得到当前司机的需求目标扭矩；车速差V为零车速与当前车速V₁之差V＝0-V₁；I是积分系数。

9.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆应急处理装置的控制方法，其特征在于，进入应急处理控制时，域控制器退出自动驾驶模式，停止发送车辆控制指令。

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