CN114919497A - 一种纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统及控制方法 - Google Patents

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叶晓明
张萍
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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统及控制方法，包括障碍物识别模块、相对位置比较模块和预警动作执行模块；所述障碍物识别模块用于判断车身前方是否存在障碍物，确定障碍物的位置；所述相对位置比较模块用于比较障碍物与车身的相对位置，判断车身是否会与障碍物发生托底碰撞；所述预警动作执行模块用于根据车身是否会与障碍物发生托底碰撞的判断结果执行或不执行车门解锁预警动作。本发明保证了车辆在托底碰撞事故发生后外部人员可以迅速将车内人员救出，具有充足的事故预警时间和救援时间。

Description

一种纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及纯电动汽车安全系统技术领域，具体地指一种纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统及控制方法。
背景技术
纯电动汽车是汽车行业的发展趋势，但是电动汽车动力电池系统存在易燃易爆的问题，尤其是三元锂电池在发生碰撞挤压造成电芯损坏时更容易发生。针对前部、侧面、后部都有明确的碰撞法规要求，车辆设计上都有考虑电池系统碰撞保护问题，而托底对于实际使用中极可能发生的工况，没有相关测试法规，成为电动车电池系统防护的薄弱环节。并且由于电池系统存在易爆及燃烧迅速的问题，如何提升救援速度，减少救援时间成为纯电动车碰撞事故发生后救援急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种保证托底碰撞事故发生时，及时自动对车门进行解锁，保证外部人员可以迅速将车内人员救出，同时通过警报信号，提醒施救人员及时施救，从而大幅降低事故预警时间和救援时间的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统及控制方法。
为实现此目的，本发明所设计的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，包括障碍物识别模块、相对位置比较模块和预警动作执行模块；所述障碍物识别模块用于判断车身前方是否存在障碍物，确定障碍物的位置；所述相对位置比较模块用于比较障碍物与车身的相对位置，判断车身是否会与障碍物发生托底碰撞；所述预警动作执行模块用于根据车身是否会与障碍物发生托底碰撞的判断结果执行或不执行车门解锁预警动作。
进一步的，所述纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统还包括预警动作解除模块，所述预警动作解除模块用于停止执行车门解锁预警动作。
进一步的，所述障碍物识别模块包括雷达和摄像头。
进一步的，所述障碍物识别模块确定障碍物的位置的方法是：构建车身虚拟坐标系，确定障碍物的最高点坐标。
进一步的，所述相对位置比较模块包括距离比较模块、车身位置比较模块和反应时间比较模块；所述距离比较模块用于将障碍物的最高点坐标与车身的最低点坐标进行对比，获得车身的最低点与障碍物的最高点之间的Z向距离和X向距离；所述车身位置比较模块用于比较先后两个时刻的所述车身的最低点与障碍物的最高点之间的X向距离，确定车辆的运动方向和运动速度；所述反应时间比较模块用于根据车身的最低点与障碍物的最高点之间的X向距离和车辆的运动速度计算驾驶员当前的制动反应时间，将驾驶员当前的制动反应时间与驾驶员制动安全反应时间和驾驶员制动最小反应时间进行对比，判断车身是否会与障碍物发生托底碰撞。
进一步的，所述预警动作执行模块包括车内预警模块、车外预警模块和车门解锁模块；所述车内预警模块用于提示驾驶员车辆可能发生托底碰撞；所述车外预警模块用于提示车外人员车辆可能发生托底碰撞；所述车门解锁模块用于解锁车门。
进一步的，所述车内预警模块包括警报器、碰撞提示图像或动画。
进一步的，所述车外预警模块包括喇叭和灯光系统。
更进一步的，所述车门解锁模块包括车门解锁系统。
还进一步的，纯电动汽车托底碰撞的车门控制方法，包括以下步骤：
步骤一：判断车身前方是否存在障碍物，确定障碍物的位置；
步骤二：比较障碍物与车身的相对位置，判断车身是否会与障碍物发生托底碰撞；
步骤三：根据车身是否会与障碍物发生托底碰撞的判断结果执行或不执行车门解锁预警动作。
本发明的有益效果是：通过雷达、摄像头等评估车辆是否可能发生或者已经发生托底碰撞，在托底碰撞不可避免发生或者已经发生的情况，通过车门解锁系统对车门进行解锁，提升碰撞后的救援效率；并同时通过预警系统进行预警，提示车内人员自救，并对车外人员进行预警以获得救援，进一步提升了救援效率。保证了车辆在托底碰撞事故发生后外部人员可以迅速将车内人员救出，具有充足的事故预警时间和救援时间。
附图说明
图1为本发明中纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统的模块连接示意图；
图2为本发明中相对位置比较模块的内部模块连接示意图；
图3为本发明中预警动作执行模块的内部模块连接示意图；
图4为本发明中控制信号传输示意图；
图5为本发明中控制系统在车身上的布置结构示意图；
其中，1—障碍物识别模块，2—相对位置比较模块，3—预警动作执行模块，4—预警动作解除模块，5—距离比较模块，6—车身位置比较模块，7—反应时间比较模块，8—车内预警模块，9—车外预警模块，10—车门解锁模块，11—车身，12—障碍物，13—雷达，14—摄像头，15—喇叭，16—灯光系统，17—车门解锁系统，18—动力电池，19—控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1—3所示为本发明所设计的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统包括障碍物识别模块1、相对位置比较模块2和预警动作执行模块3和预警动作解除模块4。
障碍物识别模块1包括雷达13和摄像头14，用于判断车身11前方是否存在障碍物12，确定障碍物12的位置。
相对位置比较模块2包括距离比较模块5、车身位置比较模块6和反应时间比较模块7。距离比较模块5用于将障碍物12的最高点坐标与车身11的最低点坐标进行对比，获得车身11的最低点与障碍物12的最高点之间的Z向距离和X向距离；车身位置比较模块6用于比较先后两个时刻的车身11的最低点与障碍物12的最高点之间的X向距离，确定车辆的运动方向和运动速度；反应时间比较模块7用于根据车身11的最低点与障碍物12的最高点之间的X向距离和车辆的运动速度计算驾驶员当前的制动反应时间，将驾驶员当前的制动反应时间与驾驶员制动安全反应时间和驾驶员制动最小反应时间进行对比，判断车身11是否会与障碍物12发生托底碰撞。
预警动作执行模块3包括车内预警模块8、车外预警模块9和车门解锁模块10。车内预警模块8包括警报器、碰撞提示图像或动画，用于提示驾驶员车辆可能发生托底碰撞；车外预警模块9包括喇叭15和灯光系统16，用于提示车外人员车辆可能发生托底碰撞；车门解锁模块10包括车门解锁系统17，用于解锁车门。
预警动作解除模块4用于停止执行预警动作执行模块3的车门解锁预警动作。
具体的，如图4—5所示，纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统包括雷达13、摄像头14，负责评估感知车辆前部障碍物的空间位置、上表面控制点坐标及车辆运动速度；控制单元19通过环境感知系统采集的信号，通过计算形成控制信号；车内预警模块8根据控制单元19的控制信号对车内人员进行预警提示；车外预警模块9根据控制单元19的控制信号对车外人员进行预警提示；车门解锁系统10根据控制单元19的控制信号对车门进行解锁动作；预警动作解除模块4用于手动解除预警信号。
本发明控制系统的控制策略是：
第一步：控制单元19根据车身特征，构建车身虚拟坐标系O(该坐标系与车身一起运动)，基于该坐标系，车身11的下表面关键控制点形成坐标集合(X1，Z1)，这些坐标集合内置于控制器中；
第二步：雷达13和摄像头14对车辆前方地面上的障碍物12进行识别，控制单元19根据测量数据，基于车身虚拟坐标系O，构建障碍物12的上表面空间坐标集合(X2，Z2)，同时获取车辆沿X向速度V(V≥0，表示障碍物与车辆远离，V＜0，表示障碍物与车辆靠近)；
第三步，控制单元19根据(X1，Z1)和(X2，Z2)确定车身11的下表面与障碍物12之间的Z向最小距离h(h＞0，表示车辆与障碍物有间隙，h＜0表示障碍物在Z向有重叠量，会发生碰撞)，及最小距离点距离障碍物12的X向距离L(L≥0，表示车辆已经通过障碍物12，L＜0表示车辆距离障碍物12水平距离为为|L|，)；
第四步，控制单元19根据h值，执行相关动作：
若h≥h0，无论V和L为何值，车身11均不会与障碍物12发生托底碰撞，车外及车内预警系统不启动，车门解锁系统17不动作；
若h＜h0，若L＜0，且V＜0，且|L/V|≥T0，车内预警模块8启动，提示驾驶员可能发生托底碰撞，车门解锁系统17不动作；
若h＜h0，若L＜0，且V＜0，且T1≤|L/V|＜T0，车内预警模块8启动，提示驾驶员可能发生托底碰撞，车门解锁系统17不动作；
若h＜h0，若L＜0，且V＜0，且|L/V|＜T1，托底碰撞已不可避免，车内预警模块8和车外预警模块9都启动，车门解锁系统17动作；
若h＜h0，若L≥0，无论V和L为何值，托底碰撞已发生，车内预警模块8和车外预警模块9都启动，车门解锁系统17动作。
其中，h0是安全间隙，T0为驾驶员制动安全反应时间，T1为驾驶员制动最小反应时间。
第五步，车内、外人员通过检测确认事故无重大影响，可以通过预警动作解除模块4解除警报。
本发明通过雷达13、摄像头14等评估车辆是否可能发生或者已经发生托底碰撞，在托底碰撞不可避免发生或者已经发生的情况，通过车门解锁系统17对车门进行解锁，提升碰撞后的救援效率；并同时通过预警系统进行预警，提示车内人员自救，并对车外人员进行预警以获得救援，进一步提升了救援效率。保证了车辆在托底碰撞事故发生后外部人员可以迅速将车内人员救出，具有充足的事故预警时间和救援时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：它包括障碍物识别模块(1)、相对位置比较模块(2)和预警动作执行模块(3)；
所述障碍物识别模块(1)用于判断车身(11)前方是否存在障碍物(12)，确定障碍物(12)的位置；
所述相对位置比较模块(2)用于比较障碍物(12)与车身(11)的相对位置，判断车身(11)是否会与障碍物(12)发生托底碰撞；
所述预警动作执行模块(3)用于根据车身(11)是否会与障碍物(12)发生托底碰撞的判断结果执行或不执行车门解锁预警动作。
2.如权利要求1所述的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：它还包括预警动作解除模块(4)，所述预警动作解除模块(4)用于停止执行车门解锁预警动作。
3.如权利要求1所述的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：所述障碍物识别模块(1)包括雷达(13)和摄像头(14)。
4.如权利要求1或3所述的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：所述障碍物识别模块(1)确定障碍物的位置的方法是：构建车身虚拟坐标系，确定障碍物(12)的最高点坐标。
5.如权利要求4所述的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：所述相对位置比较模块(2)包括距离比较模块(5)、车身位置比较模块(6)和反应时间比较模块(7)；
所述距离比较模块(5)用于将障碍物(12)的最高点坐标与车身(11)的最低点坐标进行对比，获得车身(11)的最低点与障碍物(12)的最高点之间的Z向距离和X向距离；
所述车身位置比较模块(6)用于比较先后两个时刻的所述车身(11)的最低点与障碍物(12)的最高点之间的X向距离，确定车辆的运动方向和运动速度；
所述反应时间比较模块(7)用于根据车身(11)的最低点与障碍物(12)的最高点之间的X向距离和车辆的运动速度计算驾驶员当前的制动反应时间，将驾驶员当前的制动反应时间与驾驶员制动安全反应时间和驾驶员制动最小反应时间进行对比，判断车身(11)是否会与障碍物(12)发生托底碰撞。
6.如权利要求1所述的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：所述预警动作执行模块(3)包括车内预警模块(8)、车外预警模块(9)和车门解锁模块(10)；
所述车内预警模块(8)用于提示驾驶员车辆可能发生托底碰撞；
所述车外预警模块(9)用于提示车外人员车辆可能发生托底碰撞；
所述车门解锁模块(10)用于解锁车门。
7.如权利要求6所述的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：所述车内预警模块(8)包括警报器、碰撞提示图像或动画。
8.如权利要求6所述的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：所述车外预警模块(9)包括喇叭(15)和灯光系统(16)。
9.如权利要求6所述的纯电动汽车托底碰撞的车门控制系统，其特征在于：所述车门解锁模块(10)包括车门解锁系统(17)。
10.一种纯电动汽车托底碰撞的车门控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：判断车身(11)前方是否存在障碍物(12)，确定障碍物(12)的位置；
步骤二：比较障碍物(12)与车身(11)的相对位置，判断车身(11)是否会与障碍物发生托底碰撞；
步骤三：根据车身(11)是否会与障碍物(12)发生托底碰撞的判断结果执行或不执行车门解锁预警动作。
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