CN114590251A - 一种新能源汽车安全节能驾驶辅助装置及辅助驾驶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种新能源汽车安全节能驾驶辅助装置及辅助驾驶方法，驾驶辅助装置包括油门踏板传感器、制动踏板传感器、驾驶辅助控制单元、前向感知模块、车速传感器、电驱动控制器和辅助驾驶功能开关，所述油门踏板传感器、制动踏板传感器、车速传感器分别与辅助驾驶控制单元硬线连接，所述前向感知模块、电驱动控制器与辅助驾驶控制单元通过CAN线连接。本发明通过感知车辆前方静止或移动的车辆或其他障碍物的距离和速度，从而控制新能源汽车驱动系统的电驱动和电制动扭矩，用于帮助驾驶员在行车时合理控制车速和车距，降低碰撞发生风险，并能降低因频繁加减速和制动造成的能耗损失，提升车辆在实际道路上的续航里程。

Description

一种新能源汽车安全节能驾驶辅助装置及辅助驾驶方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车安全节能辅助驾驶技术领域，具体涉及一种新能源汽车安全节能驾驶辅助装置及辅助驾驶方法。
背景技术
驾驶员在实际道路驾驶车辆时，常常因为不能较好的控制车距，导致与车辆前方车辆或其他障碍物发生碰撞的安全事故；不同驾驶员在实际道路上行驶时，电耗差异较大，主要原因是驾驶习惯和驾驶熟练程度的差异，不熟练的驾驶员对车辆前方车辆或障碍物距离预判不足，会促使驾驶员频繁加减速、频繁深踩制动，导致驱动效率的损失和机械制动摩擦能量损失，进而导致电耗偏高。
为此，本发明设计了一款安全节能驾驶辅助系统，通过距离、速度检测，辅助驾驶员控制驱动加速度和电机回收扭矩，在提升安全性的同时降低整车能耗。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，设计了一种新能源汽车安全节能驾驶辅助装置及辅助驾驶方法，适用于纯电动汽车或有电机参与驱动的其他类型的新能源汽车，通过感知车辆前方静止或移动的车辆或其他障碍物的距离和速度，控制新能源汽车驱动系统的电驱动和电制动扭矩，用于帮助驾驶员在行车时合理控制车速和车距，降低碰撞发生风险，并能降低因频繁加减速和制动造成的能耗损失，提升车辆在实际道路上的续航里程。
为了实现上述目的，一方面本发明提出了一种新能源汽车安全节能驾驶辅助装置，包括油门踏板传感器、制动踏板传感器、驾驶辅助控制单元、前向感知模块、车速传感器、电驱动控制器和辅助驾驶功能开关，所述油门踏板传感器、制动踏板传感器、车速传感器分别与辅助驾驶控制单元硬线连接，所述前向感知模块、电驱动控制器与辅助驾驶控制单元通过CAN线连接。
所述油门踏板传感器和制动踏板传感器分别用于采集驾驶员操作的油门踏板和制动踏板的开度；
所述前向感知模块负责持续测量本车与前方车辆的车距，并根据车距变化计算相对车速；
所述车速传感器用于检测本车车速，并将实时车速发送给前向感知模块；
所述驾驶辅助控制单元用于根据当前车距和预先存储的计算公式计算；
全车距离并评估行车安全状态，同时通过调节整车驱动和能量回收扭矩进行辅助驾驶控制；
所述辅助驾驶开关用于供驾驶员开启或者关闭辅助驾驶功能。
另一方面，本发明还提出了一种新能源汽车安全节能辅助驾驶方法，包括以下步骤：
步骤S1.本车和前方车辆状态感知：采集车辆状态信息，包含本车车速、油门踏板开度、制动踏板开度、前车车距和相对车速；
步骤S2.计算安全车距和过渡车距：驾驶辅助控制单元根据本车车速和相对车速计算安全车距和过渡车距；
步骤S3.车距安全状态评估：驾驶辅助控制单元根据相对车速、前车车距和计算的安全车距、过渡车距，评估当前车距安全状态；
步骤S4.驾驶辅助介入判断：在车辆处于过渡车距接近和危险车距接近状态下且AEB未激活时，判断需要驾驶辅助介入，进入步骤S5；否则，进入步骤S6；
步骤S5.驾驶辅助介入：对驾驶员驾驶模式下的驱动扭矩和减速模式下的电机回收扭矩进行干预调节；
步骤S6.驾驶辅助维持判断：判断车距安全状态是否为过渡距离远离或危险距离远离且AEB未激活，若是，进入步骤7；否则，进入步骤8；
步骤S7.驾驶辅助维持：维持当前车距模式下驾驶辅助介入的驱动和回收扭矩调节策略；
步骤S8.节能安全驾驶辅助退出或不介入。
具体地，步骤S2中所述驾驶辅助控制单元根据本车车速和相对车速计算安全车距，所述安全车距的计算公式为：
Figure BDA0003576744720000031
其中，Vrel相对车速；Vr为自车车速；ta为驾驶员反应和制动系统响应时间预设常数；ab为最大制动减速度预设常数；S0为刹停时的车距预设常数；
所述过渡车距为安全车距的比例函数，即：
SM＝k*SS，比例k为大于1的常数。
具体地，步骤S3中所述评估当前车距安全状态，车距安全状态分为安全车距接近、过渡车距接近、危险车距接近、安全车距远离、过渡车距远离、危险车距远离6种安全状态。
具体地，步骤S5中所述对驾驶员驾驶模式下的驱动扭矩和减速模式下的电机回收扭矩进行干预调节，具体内容为：
1)驱动模式下，根据当前车距和安全车距的差值计算允许的车辆驱动加速度限值，并依据该限值下的电机驱动扭矩限值：
当车距小于过渡车距大于安全车距，即SS＜Sn≤SM时，加速度限值按如下公式进行计算：
Figure BDA0003576744720000032
Figure BDA0003576744720000033
其中，aDM为驾驶辅助介入时允许的最大加速度；aMax为驾驶辅助介入时请求的最大能量回收强度；aMin为驾驶辅助介入时请求的最小能量回收强度；
根据所限制的加速度aL，计算电机驱动扭矩限值
Figure BDA0003576744720000041
其中，m为车辆质量；g为重力加速度；f为滚动摩擦系数；Cd为风阻系数；A为迎风面积；V为车速；R为轮胎滚动半径；i0为减速器传动比；μ为传动系数；
2)能量回收模式下，根据当前车距和安全车距的比例，自动匹配电机回收扭矩曲线：
3)在过渡车距接近和危险车距接近状态下，根据设置的驱动加速度限值计算电机驱动扭矩限值，根据能量回收强度计算请求介入的能量回收扭矩：
根据能量回收强度，计算期望的电机滑行能量回收扭矩
Figure BDA0003576744720000042
当车距Sn小于安全车距，即Sn≤SS时，驱动加速度限值和能量回收减速度按照最大值进行设置，即：
aDL＝aDM
aReq＝aMax。
本发明的有益效果
本发明一种新能源汽车安全节能驾驶辅助系统及辅助驾驶方法，适用于纯电动汽车或有电机参与驱动的其他类型的新能源汽车，通过感知车辆前方静止或移动的车辆或其他障碍物的距离和速度，控制新能源汽车驱动系统的电驱动和电制动扭矩，用于帮助驾驶员在行车时合理控制车速和车距，降低碰撞发生风险，并能降低因频繁加减速和制动造成的能耗损失，能够有效提升车辆在实际道路上的续航里程，同时本发明与自动紧急制动(AEB)功能结合还可以进一步提升车辆的行车安全性。
附图说明
图1为本发明一种新能源汽车安全节能驾驶辅助系统的组成结构图；
图2为本发明一种新能源汽车安全节能辅助驾驶方法的流程图；
图3为本发明实施例中6类安全车距区域划分的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：参见图1-3。
实施例1
如图1所示，本发明一种新能源汽车安全节能驾驶辅助系统，包括油门踏板传感器1、制动踏板传感器2、驾驶辅助控制单元3、前向感知模块4、车速传感器5、电驱动控制器6和辅助驾驶功能开关7，所述油门踏板传感器1、制动踏板传感器2、车速传感器5分别与辅助驾驶控制单元3硬线连接，所述前向感知模块4、电驱动控制器6与辅助驾驶控制单元7通过CAN线连接。
具体地，所述油门踏板传感器1和制动踏板传感器2分别用于采集驾驶员操作的油门踏板和制动踏板的开度；
具体地，所述前向感知模块4用于持续测量本车与前方车辆的车距，并根据车距变化计算相对车速；
具体地，所述车速传感器5用于检测本车车速，并将实时车速发送给前向感知模块4；
具体地，所述驾驶辅助控制单元3用于根据当前车距和预先存储的计算公式计算；
具体地，全车距离并评估行车安全状态，同时通过调节整车驱动和能量回收扭矩进行辅助驾驶控制；
具体地，所述辅助驾驶开关7用于供驾驶员开启或者关闭辅助驾驶功能。
如图2所示，一种新能源汽车安全节能辅助驾驶方法，包括以下步骤：
步骤S1.本车和前方车辆状态感知：采集车辆状态信息，包含本车车速、油门踏板开度、制动踏板开度、前车车距和相对车速；
车速传感器5测量本车车速、加速度；油门踏板传感器1采集油门踏板开度；制动踏板传感器2采集制动踏板开度；前向感知模块4持续测量前车车距和相对车速；
步骤S2.计算安全车距和过渡车距：驾驶辅助控制单元3根据本车车速和相对车速计算安全车距和过渡车距；
a.根据本车车速和相对车速计算安全车距：
Figure BDA0003576744720000061
其中，Vrel为相对车速；Vr为自车车速；ta为驾驶员反应和制动系统响应时间预设常数；ab为最大制动减速度预设常数；S0为刹停时的车距预设常数(根据驾驶员选择的经济、正常和运动三种驾驶模式自动匹配安全车距计算公式的预设常数)；
b.计算过渡车距：
SM＝k*SS，比例k为大于1的常数。
例如，当前车速为120km/h，即33.3m/s，相对车速为10km/h，即2.77m/s；
设置ta为1.2s，ab为6m/s2，S0为2m，k为1.3，则计算得安全车距SS为57m；过渡车距SM为74m。
步骤S3.车距安全状态评估：驾驶辅助控制单元3根据检测到的相对车速、前车车距和计算的安全车距、过渡车距，评估当前车距安全状态，共区分为安全车距接近、过渡车距接近、危险车距接近、安全车距远离、过渡车距远离、危险车距远离6种安全状态；
例如，以两车相距车距除以相对车速计算两车相撞时间作为评估车辆当前车距安全状态的标准，假设两车相对车速为10km/h、当前车距为80m，则行车安全状态为安全车距接近；当前车距为70m，则行车安全状态为过渡车距接近；当前车距为40m，则行车安全状态为危险车距接近；反之，假设两车相对车速为-10km/h，当前车距为80m，则行车安全状态为安全车距远离；当前车距为70m，则行车安全状态为过渡车距远离；当前车距为40m则行车安全状态为危险车距接近。
步骤S4.驾驶辅助介入判断：在车辆处于过渡车距接近和危险车距接近状态下且AEB未激活时，判断需要驾驶辅助介入，进入步骤S5；否则，进入步骤S6；
步骤S5.驾驶辅助介入：对驾驶员驾驶模式下(踩下油门踏板)的驱动扭矩和减速模式下(松开油门踏板滑行或踩下制动踏板制动)的电机回收扭矩进行干预调节；
步骤S6.驾驶辅助维持判断：判断车距安全状态是否为过渡距离远离或危险距离远离且AEB未激活，若是，进入步骤7；否则，进入步骤8；
步骤S7.驾驶辅助维持：维持当前车距模式下驾驶辅助介入的驱动和回收扭矩调节策略；
步骤S8.节能安全驾驶辅助退出或不介入。
作为优选的实施方式，在所述步骤S5中，驾驶辅助介入指的是：对电机驾驶员驾驶模式下(踩下油门踏板)的驱动扭矩和减速模式下(松开油门踏板滑行或踩下制动踏板制动)的电机回收扭矩进行干预调节。具体包括：
s51.驱动模式下，根据当前车距、过渡车距、安全车距计算允许的车辆驱动加速度限值，并依据该限值限制驱动扭矩；
当车距小于过渡车距大于安全车距(即SS＜Sn≤SM)时，加速度限值按如下公式进行计算：
Figure BDA0003576744720000081
Figure BDA0003576744720000082
其中，aDM为驾驶辅助介入时允许的最大加速度；aMax为驾驶辅助介入时请求的最大能量回收强度，一般设为0.3g；aMin为驾驶辅助介入时请求的最小能量回收强度；
并根据所限制的加速度aL，计算电机驱动扭矩限值：
Figure BDA0003576744720000083
其中，m为车辆质量；g为重力加速度；f为滚动摩擦系数；Cd为风阻系数；A为迎风面积；V为车速；R为轮胎滚动半径；i0为减速器传动比；μ为传动系数。
s52.能量回收模式下，根据当前车距、过渡车距和安全车距，自动匹配电机回收扭矩曲线；
s53.在过渡车距接近和危险车距接近状态下，根据设置的驱动加速度限值计算驱动扭矩限值，能量回收强度计算请求介入的能量回收扭矩。
根据能量回收强度，计算期望的电机滑行能量回收扭矩：
Figure BDA0003576744720000084
当车距Sn小于安全车距(即Sn≤SS)时，驱动加速度限值和能量回收减速度按照最大值进行设置，即：
aDL＝aDM
aReq＝aMax。
以下举例说明驱动扭矩限值和能量回收扭矩的计算过程：
假设aDM设为3m/s2，aMax设为0.3g，aMin设为0.15g
当车距小于过渡车距大于安全车距(即SS＜Sn≤SM)时，驱动加速度限值和能量回收减速度计算结果如下表1所示：
表1驱动加速度限值和能量回收减速度(SS＜Sn≤SM)
Figure BDA0003576744720000091
当车距Sn小于安全车距(即Sn≤SS)时，驱动加速度限值和能量回收减速度计算结果如下表2所示：
表2驱动加速度限值和能量回收减速度(Sn≤SS)
Figure BDA0003576744720000092
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种新能源汽车安全节能驾驶辅助装置，其特征在于，包括油门踏板传感器、制动踏板传感器、驾驶辅助控制单元、前向感知模块、车速传感器、电驱动控制器和辅助驾驶功能开关，所述油门踏板传感器、制动踏板传感器、车速传感器分别与辅助驾驶控制单元硬线连接，所述前向感知模块、电驱动控制器与辅助驾驶控制单元通过CAN线连接；
所述油门踏板传感器和制动踏板传感器分别用于采集驾驶员操作的油门踏板和制动踏板的开度；
所述前向感知模块负责持续测量本车与前方车辆的车距，并根据车距变化计算相对车速；
所述车速传感器用于检测本车车速，并将实时车速发送给前向感知模块；
所述驾驶辅助控制单元用于根据当前车距和预先存储的计算公式计算安全车距离并评估行车安全状态，同时通过调节整车驱动和能量回收扭矩进行辅助驾驶控制；
所述辅助驾驶开关用于供驾驶员开启或者关闭辅助驾驶功能。
2.一种新能源汽车安全节能辅助驾驶方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.本车和前方车辆状态感知：采集车辆状态信息，包含本车车速、油门踏板开度、制动踏板开度、前车车距和相对车速；
步骤S2.计算安全车距和过渡车距：驾驶辅助控制单元根据本车车速和相对车速计算安全车距和过渡车距；
步骤S3.车距安全状态评估：驾驶辅助控制单元根据相对车速、前车车距和计算的安全车距、过渡车距，评估当前车距安全状态；
步骤S4.驾驶辅助介入判断：在车辆处于过渡车距接近和危险车距接近状态下且AEB未激活时，判断需要驾驶辅助介入，进入步骤S5；否则，进入步骤S6；
步骤S5.驾驶辅助介入：对驾驶员驾驶模式下的驱动扭矩和减速模式下的电机回收扭矩进行干预调节；
步骤S6.驾驶辅助维持判断：判断车距安全状态是否为过渡距离远离或危险距离远离且AEB未激活，若是，进入步骤7；否则，进入步骤8；
步骤S7.驾驶辅助维持：维持当前车距模式下驾驶辅助介入的驱动和回收扭矩调节策略；
步骤S8.节能安全驾驶辅助退出或不介入。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车安全节能辅助驾驶方法，其特征在于，步骤S2中所述驾驶辅助控制单元根据本车车速和相对车速计算安全车距，所述安全车距的计算公式为：
Figure FDA0003576744710000021
其中，Vrel相对车速；Vr为自车车速；ta为驾驶员反应和制动系统响应时间预设常数；ab为最大制动减速度预设常数；S0为刹停时的车距预设常数；
所述过渡车距为安全车距的比例函数，即：
SM＝k*SS，比例k为大于1的常数。
4.根据权利要求2所述的一种新能源汽车安全节能辅助驾驶方法，其特征在于，步骤S3中所述评估当前车距安全状态，车距安全状态分为安全车距接近、过渡车距接近、危险车距接近、安全车距远离、过渡车距远离、危险车距远离6种安全状态。
5.根据权利要求2所述的一种新能源汽车安全节能辅助驾驶方法，其特征在于，步骤S5中所述对驾驶员驾驶模式下的驱动扭矩和减速模式下的电机回收扭矩进行干预调节，具体内容为：
1)驱动模式下，根据当前车距和安全车距的差值计算允许的车辆驱动加速度限值，并依据该限值下的电机驱动扭矩限值：
当车距小于过渡车距大于安全车距，即SS＜Sn≤SM时，加速度限值按如下公式进行计算：
Figure FDA0003576744710000031
Figure FDA0003576744710000032
其中，aDM为驾驶辅助介入时允许的最大加速度；aMax为驾驶辅助介入时请求的最大能量回收强度；aMin为驾驶辅助介入时请求的最小能量回收强度；
根据所限制的加速度aL，计算电机驱动扭矩限值
Figure FDA0003576744710000033
其中，m为车辆质量；g为重力加速度；f为滚动摩擦系数；Cd为风阻系数；A为迎风面积；V为车速；R为轮胎滚动半径；i0为减速器传动比；μ为传动系数；
2)能量回收模式下，根据当前车距和安全车距的比例，自动匹配电机回收扭矩曲线：
3)在过渡车距接近和危险车距接近状态下，根据设置的驱动加速度限值计算电机驱动扭矩限值，根据能量回收强度计算请求介入的能量回收扭矩：
根据能量回收强度，计算期望的电机滑行能量回收扭矩
Figure FDA0003576744710000034
当车距Sn小于安全车距，即Sn≤SS时，驱动加速度限值和能量回收减速度按照最大值进行设置，即：
aDL＝aDM
aReq＝aMax。
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WO2024066736A1 (zh) * 2022-09-30 2024-04-04 华为数字能源技术有限公司 一种电机控制模块的控制器、电机的控制方法及相关设备

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