CN115285094B - 一种静态驻车的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种静态驻车的控制方法及系统，方法具体为：基于汽车轮速，获取第一车速；基于电机转速，获取第二车速；通过防抱死系统和驱动力控制系统的状态，判断第二车速是否有效；若第二车速有效，则通过第二车速校验第一车速是否有效，若第一车速有效，则基于第一车速，判断是否执行静态驻车；反之，则基于第二车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车；若第二车速无效，则基于第一车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车。本发明能够在不增加硬件成本及较小软件开发量的前提下，通过ESP计算的车速与通过电机转速计算的参考车速的冗余校验以及钥匙信号的综合判断，满足ASIL D的功能安全等级要求，实现EPB静态驻车功能的安全目标。

Description

一种静态驻车的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及电子驻车技术。
背景技术
随着电动汽车智能化、网联化的快速发展，车上电子元器件日趋高度集成复杂，而其失效带来的安全性问题亦不容忽视。为了应对包含系统性失效与硬件随机失效在内的电子电气安全性挑战，2011年ISO 26262《Road Vehicle-Functional Safety》国际标准正式颁布，2018年完成第二版更新。相对而言，国内的功能安全起步较晚，在ISO 26262的基础上于2017年才正式颁布的GB/T 34590《道路车辆功能安全》，旨在通过提供适当的流程及要求来指导功能安全开发，避免由于电子电气失效导致的不合理的(不可接受的)风险，从而保证包括驾乘人员在内的道路交通参与者的伤害风险控制在可接受到的范围。
电子驻车功能作为当前主流的车辆配置，其安全性问题尤其重要。电子驻车功能(简称EPB，Electrical Park Brake)主要包含静态驻车/释放、动态驻车等子功能，其中高速行驶时非预期执行静态驻车是失效模式之一，通过HARA分析及S、E、C的计算，得到该失效模式下对应的Safe Goal(SG)-避免高速行驶时非预期执行静态驻车，功能安全等级为ASILD。由于静态驻车是在车辆静止状态下执行(运动过程中静态驻车会直接抱死后轮，导致车辆失稳)，通常情况下是参考车速条件，即车速降低至一定值(2km/h)时判断满足静态驻车条件，才执行静态驻车，因此当前行业中对于该安全目标的实现多数是要求车速条件满足ASIL D，从而保证高速时禁止执行静态驻车。而车辆车速一般都是车身电子稳定系统(ESP：Electronic Stability Program)计算发出的，部分车型的EPB控制器也会通过接收ESP发出的轮速信号冗余计算车速，然而上述方案存在如下局限性：
1.ESP发出的车速是基于其采集的轮速信号计算得到，当轮速信号丢失或无效时，无法得到车速信号，驻车功能失效；
2.ESP发出的车速信号无法满足ASIL D的功能安全等级要求，无法实现安全目标；
综上，为了解决上述难题，行业做法一般是通过增加冗余轮速传感器来满足ESP和EPB的轮速信号独立性要求，通过将ASIL D分解降级实现，但同时会带来硬件成本的大幅增加以及软件开发工作量的增大。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种静态驻车的控制方法，以解决现有技术成本较高的问题；目的之二在于提供一种静态驻车的控制系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种静态驻车的控制方法，
基于汽车轮速，获取第一车速；基于电机转速，获取第二车速；
通过防抱死系统和驱动力控制系统的状态，判断第二车速是否有效；
若第二车速有效，则基于第二车速对第一车速进行对比校验，若校验成功，则基于第一车速，判断是否执行静态驻车；若校验不成功，则基于第二车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车；
若第二车速无效，则基于第一车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车。
根据上述技术手段，通过获取第一车速和第二车速，第一车速是通过轮速获取而来，第二车速是通过电机的转速获取而来，若第二车速有效，则通过第二车速校验第一车速，无需增加其他传感器即可判断轮速信号是否丢失或无效，无需增加额外的传感器，节约了成本。同时基于上述方法，能够对于车速信号的ASILD需求，可以通过ASIL分解得到多种不同的组合，在满足ASIL D功能安全需求的前提下，以及软硬件成本尽量小的情况下，给OEM和Tier1提供更多功能安全解决方案。
进一步，判断所述第二车速是否有效的方法为：若防抱死系统和驱动力控制系统的状态均为未激活状态，则第二车速有效，若防抱死系统或者驱动力控制系统的状态之一为激活状态，则第二车速无效。
进一步，所述若校验不成功，则基于第二车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车具体为：当校验不成功时，若所述第二车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则执行静态驻车；若所述第二车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则不执行静态驻车。
进一步，所述第二车速无效，则基于第一车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车具体为：若所述第一车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则执行静态驻车；若所述第一车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则不执行静态驻车。
进一步，所述若校验成功，则基于第一车速，判断是否执行静态驻车具体为：若第一车速小于等于驻车阈值，则执行静态驻车，否则不执行静态驻车。
进一步，所述第二车速是通过下式获取：
Figure BDA0003816069930000031
其中，n为电机转速，r为车轮半径，i为主减速比。
进一步，所述通过第二车速校验第一车速是否有效的方法为：所述第二车速与第一车速的差的绝对值位于预设范围内，则第一车速有效，否则，第一车速无效。
一种基于上述的控制方法的纯电动汽车电子驻车的控制系统，包括车速获取模块，配置为基于汽车轮速，获取第一车速；基于电机转速，获取第二车速；
第二车速判断模块，配置为通过防抱死系统和驱动力控制系统的状态，判断第二车速是否有效；
第一静态驻车判定模块，配置为若第二车速有效，则基于第二车速对第一车速进行对比校验，若校验成功，则基于第一车速，判断是否执行静态驻车；若校验不成功，则基于第二车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车；
第二静态驻车判定模块，若第二车速无效，则基于第一车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车。
进一步，所述第二车速判断模块判断所述第二车速是否有效的方法为：若防抱死系统和驱动力控制系统的状态均为未激活状态，则第二车速有效，若防抱死系统或者驱动力控制系统的状态之一为激活状态，则第二车速无效。
进一步，所述第一静态驻车判定模块校验第一车速不成功时，若所述第二车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则第一静态驻车判定模块判定执行静态驻车；若所述第二车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则第一静态驻车判定模块判定不执行静态驻车；若校验第一车速成功，第一车速大于等于驻车阈值，则第一静态驻车判定模块判定执行静态驻车；否则第一静态驻车判定模块判定不执行静态驻车。
进一步，所述第二静态驻车判定模块判定是否执行静态驻车具体为：若所述第一车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则执行静态驻车；若所述第一车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则不执行静态驻车。
本发明的有益效果：
本发明能够在不增加硬件成本及较小软件开发量的前提下，通过ESP计算的车速与通过电机转速计算的参考车速的冗余校验以及钥匙信号的综合判断，满足ASIL D的功能安全等级要求，实现EPB静态驻车功能的安全目标。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电子驻车功能的控制流程图；
图2为本发明实施例提供的电子驻车功能的详细流程图；
图3为本发明实施例提供的电气架构图；
图4本发明实施例提出的控制系统结构图。
其中，1-车速获取模块；2-第二车速判断模块；3-第一静态驻车判定模块；4-第二静态驻车判定模块。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在本实施例的描述中的相关控制逻辑并非由本发明指定的控制器来完成。即四轮轮速信息并非一定是ESP控制器采集并计算车速，也可由其他控制器完成。同样的，电机转速信息也并非一定是整车控制单元接收和车速计算，也可由其他控制器完成。
本实施例提出了一种静态驻车的控制方法，图1是根据本发明实施例的驻车功能的控制流程图，其中驻车功能主要涉及EPB的静态驻车功能，如图1所示：
步骤S1中：获取整车的四轮轮速信息后，ESP根据轮速信息计算第一车速V1，并将第一车速发送至CAN总线上；获取电机转速信息后，整车控制单元根据电机转速信息计算第二车速V2。
步骤S2中：获取整车IGN状态、驱动力控制系统激活状态、防抱死系统激活状态，EPB根据当前驱动力控制系统和防抱死系统状态判断参考车速是否有效：1)无效时根据IGN状态和第一车速V1判断车辆停车状态；2)有效时对V1校验成功后判断车辆停车状态。
步骤S3中：EPB根据S2中车辆停车状态，控制卡钳是否执行静态驻车。
基于图2中流程图，本发明的详细步骤如下：
在步骤A01中，ESP控制器通过轮速传感器检测四轮轮速信息，电机控制器将电机转速信息发送至CAN总线上；ESP控制器将驱动力控制系统/防抱死系统激活信息发送至CAN总线上；车身控制器将IGN状态发送至CAN总线上。
制动防抱死(ABS：Anti-Lock Braking System)激活信号和驱动防滑转(TCS：Traction Control System)激活信号，用于判断通过电机计算的车速信号是否有效(当车轮打滑或抱死时，电机转速无法计算车辆真实车速)。
车身控制单元(BCM：Body Control Module)发出的钥匙IGN信号，用于判断车辆熄火状态。
步骤A02中，ESP根据轮速信息计算第一车速V1；
步骤A03中，整车控制单元根据电机转速信息计算参考车速V2；
步骤A04中，如果防抱死系统和驱动力控制系统均未激活，表明当前车轮与地面间处于滚动摩擦状态，车辆车速与电机转速之间为线性相关，从而可由如下公式根据电机转速计算当前车速：
Figure BDA0003816069930000051
其中，n为电机转速，r为车轮半径，i为主减速比。
如果防抱死系统或者驱动力控制系统任一功能处于激活状态，表明当前车轮与地面间处于滑动摩擦状态，车辆车速与电机转速之间不是线性相关，此时V2不是当前车辆实际车速，故V2无效，即无法用于校验V1的有效性。
步骤A05中，若V2有效，则进行步骤A06，EPB对接收到V1和V2进行对比校验，校验方法为：第二车速与第一车速的差的绝对值位于预设范围内，则第一车速有效，否则，第一车速无效。步骤A07中校验成功说明V1可用于判断车辆停车状态。步骤A09中，EPB根据第一车速判断车辆停车状态，若第一车速V1≤2km/h(本实施例中的驻车阈值)，EPB判断车辆处于停车状态。
步骤A05中，若V2无效，则进行步骤A08判断IGN状态，若IGN状态处于IGN OFF状态，同样进入步骤A09中判断车辆停车状态。
步骤A10中，若A09步骤内判断车辆处于停车状态，则进入到步骤A11，EPB控制卡钳执行静态驻车；反之EPB禁止静态驻车直到条件满足为止。
如图3电气架构图所示，ESP计算的第一车速和整车控制单元基于电机转速计算的车速互为冗余，当第一车速V1无效或丢失时，可通过参考车速进行静态驻车的安全控制；当参考车速V2无效(驱动力控制系统或防抱死系统激活时)或丢失时，可通过第一车速进行静态驻车的安全控制。
其中，第一车速V1和参考车速V2处于不同的网段，IGN状态信息通过GW同时转发到CAN1和CAN2上，EPB同时接入CAN1和CAN2.
本实施例中，对于车速信号的ASILD需求，可以通过ASIL分解得到如表1的几种组合：
表1ASIL分解表
Figure BDA0003816069930000061
Figure BDA0003816069930000071
上述ASIL分解后能够在满足ASIL D功能安全需求的前提下，以及软硬件成本尽量小的情况下，给OEM和Tier1提供更多功能安全解决方案。
本实施例还提出了一种静态驻车的控制系统，基于上述控制方法，如图4所示，
包括车速获取模块1，配置为基于汽车轮速，获取第一车速；基于电机转速，获取第二车速；
第二车速判断模块2，配置为通过防抱死系统和驱动力控制系统的状态，判断第二车速是否有效；
第一静态驻车判定模块3，配置为若第二车速有效，则基于第二车速对第一车速进行对比校验，若校验成功，则基于第一车速，判断是否执行静态驻车；若校验不成功，则基于第二车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车；
第二静态驻车判定模块4，若第二车速无效，则基于第一车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车。
第二车速判断模块2判断第二车速是否有效的方法为：若防抱死系统和驱动力控制系统的状态均为未激活状态，则第二车速有效，若防抱死系统或者驱动力控制系统的状态之一为激活状态，则第二车速无效。
第一静态驻车判定模块3校验第一车速不成功时，若第二车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则第一静态驻车判定模块3判定执行静态驻车；若第二车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则第一静态驻车判定模块3判定不执行静态驻车；若校验第一车速成功，第一车速大于等于驻车阈值，则第一静态驻车判定模块3判定执行静态驻车；否则第一静态驻车判定模块判定不执行静态驻车。
第二静态驻车判定模块4判定是否执行静态驻车具体为：若第一车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则执行静态驻车；若第一车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则不执行静态驻车。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种静态驻车的控制方法，其特征在于：
基于汽车轮速，获取第一车速；基于电机转速，获取第二车速；
通过防抱死系统和驱动力控制系统的状态，判断第二车速是否有效；
若第二车速有效，则基于第二车速对第一车速进行对比校验，若校验成功，则基于第一车速，判断是否执行静态驻车；反之，则基于第二车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车；
若第二车速无效，则基于第一车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车；
判断所述第二车速是否有效的方法为：若防抱死系统和驱动力控制系统的状态均为未激活状态，则第二车速有效，若防抱死系统或者驱动力控制系统的状态之一为激活状态，则第二车速无效；
所述通过第二车速校验第一车速是否有效的方法为：所述第二车速与第一车速的差的绝对值位于预设范围内，则第一车速有效，否则，第一车速无效。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：若校验无效，则基于第二车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车具体为：当校验无效时，若所述第二车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则执行静态驻车；若所述第二车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则不执行静态驻车。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述第二车速无效，则基于第一车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车具体为：若所述第一车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则执行静态驻车；若所述第一车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则不执行静态驻车。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：若校验有效，则基于第一车速，判断是否执行静态驻车具体为：若第一车速小于等于驻车阈值，则执行静态驻车，否则不执行静态驻车。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述第二车速是通过下式获取：
Figure FDA0004202715970000011
其中，n为电机转速，r为车轮半径，i为主减速比。
6.一种基于权利要求1-5任一所述的静态驻车的控制方法的控制系统，其特征在于：包括车速获取模块，配置为基于汽车轮速，获取第一车速；基于电机转速，获取第二车速；
第二车速判断模块，配置为通过防抱死系统和驱动力控制系统的状态，判断第二车速是否有效；
第一静态驻车判定模块，配置为若第二车速有效，则基于第二车速对第一车速进行对比校验，若校验成功，则基于第一车速，判断是否执行静态驻车；若校验不成功，则基于第二车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车；
第二静态驻车判定模块，若第二车速无效，则基于第一车速和IGN系统的状态，判定是否执行静态驻车；
判断所述第二车速是否有效的方法为：若防抱死系统和驱动力控制系统的状态均为未激活状态，则第二车速有效，若防抱死系统或者驱动力控制系统的状态之一为激活状态，则第二车速无效；
所述通过第二车速校验第一车速是否有效的方法为：所述第二车速与第一车速的差的绝对值位于预设范围内，则第一车速有效，否则，第一车速无效。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述第一静态驻车判定模块校验第一车速无效时，若所述第二车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则第一静态驻车判定模块判定执行静态驻车；若所述第二车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则第一静态驻车判定模块判定不执行静态驻车；若校验第一车速有效，第一车速大于等于驻车阈值，则第一静态驻车判定模块判定执行静态驻车；否则第一静态驻车判定模块判定不执行静态驻车。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于：所述第二静态驻车判定模块判定是否执行静态驻车具体为：若所述第一车速小于等于驻车阈值且IGN系统为OFF状态，则执行静态驻车；若所述第一车速大于驻车阈值或者IGN系统为ON状态，则不执行静态驻车。
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