CN115384319A - 一种纯电动车辆安全控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纯电动车辆安全控制方法及系统，该方法中包括：采集车辆四个轮胎对应的四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态；根据四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态的不同采用不同的应急控制模式进行控制。在控制中，电子机械制动器通过控制刹车片贴合提供制动力；驱动电机通过负扭矩提供制动力；转向电机通过控制两前轮同时向相反方向旋转相同角度得到的纵向摩擦力提供辅助制动力；转向电机通过控制两后轮同时向相反方向旋转最大角度得到的纵向摩擦力提供辅助制动力。本发明利用转向电机控制车轮旋转作为辅助应急制动功能，结合各种故障情况，通过不同控制方法实现车辆主动安全控制，具备多种应急制动措施，更加安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种纯电动车辆安全控制方法及系统。
背景技术
转向系统和制动系统均是车辆的关键部件，转向系统保证汽车能按驾驶员的意志进行转向行驶，同时也与车辆操作稳定性密切相关；制动系统保证汽车按照驾驶员的要求进行车辆强制减速或停车，也是车辆进入安全的静止状态的重要部件。
四轮无法独立转向的汽车，只能通过电机制动和摩擦制动实现减速，而四轮独立转向的汽车可以通过改变车轮转角实现应急制动。现有制动系统，没有与四轮独立转向相结合，不能利用车轮的纵向摩擦力作为辅助制动力来提供应急制动，在能提供制动力的装置存在异常时也不能给出一个有效的安全控制方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种纯电动车辆安全控制方法及系统。
具体方案如下：
一种纯电动车辆安全控制方法，包括以下步骤：
S1：采集车辆四个轮胎对应的四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态；
S2：根据四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态的不同采用不同的应急控制模式进行控制。
进一步的，在控制中，电子机械制动器通过控制刹车片贴合提供制动力；驱动电机通过负扭矩提供制动力；转向电机通过控制两前轮同时向相反方向旋转相同角度得到的纵向摩擦力提供辅助制动力；转向电机通过控制两后轮同时向相反方向旋转相同角度得到的纵向摩擦力提供辅助制动力。
进一步的，当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器和四个驱动电机进行制动；否则，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；
当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器和两后轮的驱动电机提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；否则，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；
当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器和两前轮的驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；
当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均存在故障时，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力。
进一步的，当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器和四个驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；
当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器和两后轮的驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；
当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器和两前轮的驱动电机提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；
当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均存在故障时，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力。
进一步的，当两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器和两后轮的驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器提供制动力；
当两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器和两前轮的驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器提供制动力。
进一步的，当四个驱动电机均存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器提供制动力；
当四个电子机械制动器均存在故障，且四个驱动电机均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过四个驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
进一步的，当两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两后轮的驱动电机提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力；
当两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两前轮的驱动电机提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
进一步的，当四个电子机械制动器和四个驱动电机均存在故障时，在应急控制模式中通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
一种纯电动车辆安全控制系统，包括车辆四个轮胎对应的四个转向电机、四个电子机械制动器、四个驱动电机和控制终端，其中控制终端包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述系统实现本发明实施例上述的方法的步骤。
本发明采用如上技术方案，并具有以下技术效果：
(1)利用四个轮子独立的转向电机控制车轮转向，使得车辆在非司机意图下不出现偏移，利用车轮的摩擦阻力辅助制动；
(2)车辆四轮均配置转向电机，电子机械制动器，驱动电机，可独立控制，根据出现的不同故障情况，反馈给整车控制器进行制动策略的控制，具备多种应急制动措施，更加安全可靠。
附图说明
图1所示为本发明实施例一的流程图。
图2所示为该实施例中不同故障情况下对应的应急控制模式示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
本发明实施例提供了一种纯电动车辆安全控制方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1：采集车辆四个轮胎对应的四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态。
本实施例中车辆的转向系统采用四轮转向系统，即每个车轮均可双向独立旋转一定角度；制动系统为电子机械制动系统(简称EMB)，每个车轮中均有制动电机，由制动电机控制刹车片吸合和分开。
本实施例设定故障状态包括故障和正常两种，其中设定状态1为故障，0为正常。
S2：根据四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态的不同采用不同的应急控制模式进行控制。
当通过故障检测发现车辆存在异常且需要紧急制动时，车辆根据四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态的不同进入各自对应的应急控制模式。本实施例定义前轮电子机械制动器状态为A1，后轮电子机械制动器状态为A2，前轮驱动电机状态为B1，后轮驱动电机状态为B2。不同故障情况下对应的应急控制模式如图2所示。下面对各应急控制模式进行介绍。
模式一：当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均正常时，即A1A2B1B2分别为1000，此时需要根据车辆的电池电量与电量阈值的大小关系来判定采用何种制动方式。设定M为电量阈值，M的大小根据不同电池进行设定，主要是避免电池过充。
若电量＜M，两前轮的电子机械制动器不提供制动力，由四个驱动电机进行负扭矩制动，两后轮的电子机械制动器控制刹车片贴合产生制动；若电量≥M，在应急控制模式中四个驱动电机不提供制动力避免电池过充，由两后轮的电子机械制动器提供制动力，同时两前轮的转向电机分别控制左前轮和右前轮同时向相反方向旋转相同角度，使左前轮和右前轮形成外八或内八形式，通过两前轮的纵向摩擦力作为辅助制动力。旋转角度的大小根据当前车速情况调整，以改变纵向摩擦力的大小。
模式二：当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障时，即A1A2B1B2分别为1010，若电量＜M，通过两后轮的电子机械制动器和两后轮的驱动电机负扭矩提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力。若电量≥M，通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力。
模式三：当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障时，即A1A2B1B2分别为1001，若电量＜M，通过两后轮的电子机械制动器和两前轮的驱动电机负扭矩提供制动力，若电量≥M，通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力。
模式四：当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均存在故障时，即A1A2B1B2分别为1011，通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力。
模式五：当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均正常时，即A1A2B1B2分别为0100，若电量＜M，后轮的电子机械制动器也不提供制动力；由四个驱动电机进行负扭矩制动，两前轮的电子机械制动器控制刹车片贴合产生制动力；若电量≥M，则驱动电机均不提供制动力避免电池过充，由两前轮的电子机械制动器提供制动力，同时两后轮的转向电机分别控制左后轮和右后轮同时向相反方向旋转相同角度，使左后轮和右后轮形成外八或内八形式，通过两后轮的纵向摩擦力作为辅助制动力。为降低前刹引起的车头前倾，此时左后轮和右后轮旋转角度相同，降低前刹制动力需求。
模式六：当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障时，即A1A2B1B2分别为0110，若电量＜M，通过两前轮的电子机械制动器和两后轮的驱动电机负扭矩提供制动力。若电量≥M，通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力。
模式七：当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障时，即A1A2B1B2分别为0101，若电量＜M，通过两前轮的电子机械制动器和两前轮的驱动电机负扭矩提供制动力。转向电机控制左后轮和右后轮旋转成外八或者内八形式降低前刹制动力需求从而降低前刹引起的车头前倾可能。若电量≥M，通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力。
模式八：当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均存在故障时，即A1A2B1B2分别为0111，通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力。
模式九：当两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，即A1A2B1B2分别为0010，若电量＜M，通过两后轮驱动电机提供负扭矩制动力，其余制动力均由电子机械制动器完成；若电量≥M，则驱动电机均不提供制动力避免电池过充，均由电子机械制动器完成。
模式十：当两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，即A1A2B1B2分别为0001，若电量＜M，通过两前轮驱动电机提供负扭矩制动力，其余制动力均由电子机械制动器完成；若电量≥M，则驱动电机均不提供制动力避免电池过充，均由电子机械制动器完成。
模式十一：当四个驱动电机均存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，即A1A2B1B2分别为0011，由四个电子机械制动器提供制动力。
模式十二：当四个电子机械制动器均存在故障，且四个驱动电机均正常时，即A1A2B1B2分别为1100，若电量＜M，由四个驱动电机提供负扭矩制动力，若电量≥M，通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力，即左右前轮和左右后轮同时旋转成外八或者内八形式。
模式十三：当两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均存在故障时，即A1A2B1B2分别为1110，若电量＜M，由后轮驱动电机提供负扭矩制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；若电量≥M，通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
模式十四：当两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均存在故障时，即A1A2B1B2分别为1101，若电量＜M，由前轮驱动电机提供负扭矩制动力，左右后轮同时旋转成外八或者内八形式；若电量≥M，通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
模式十五：当四个电子机械制动器和四个驱动电机均存在故障时，即A1A2B1B2分别为1111，通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
本发明实施例针对车辆制动系统出现异常、车辆驱动系统受限或出现异常时的情况，利用转向系统的转向电机控制车轮旋转的角度作为辅助应急制动功能，结合各种故障情况，通过不同控制方法实现车辆主动安全控制。
实施例二：
本发明还提供一种纯电动车辆安全控制系统，包括车辆四个轮胎对应的四个转向电机、四个电子机械制动器、四个驱动电机和控制终端，其中控制终端包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述系统实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种纯电动车辆安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集车辆四个轮胎对应的四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态；
S2：根据四个电子机械制动器和四个驱动电机的故障状态的不同采用不同的应急控制模式进行控制。
2.根据权利要求1所述的纯电动车辆安全控制方法，其特征在于：在控制中，电子机械制动器通过控制刹车片贴合提供制动力；驱动电机通过负扭矩提供制动力；转向电机通过控制两前轮同时向相反方向旋转相同角度得到的纵向摩擦力提供辅助制动力；转向电机通过控制两后轮同时向相反方向旋转相同角度得到的纵向摩擦力提供辅助制动力。
3.根据权利要求1所述的纯电动车辆安全控制方法，其特征在于：当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器和四个驱动电机进行制动；否则，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；
当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器和两后轮的驱动电机提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；否则，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；
当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器和两前轮的驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；
当两前轮中任一前轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均存在故障时，在应急控制模式中通过两后轮的电子机械制动器提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力。
4.根据权利要求1所述的纯电动车辆安全控制方法，其特征在于：当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器和四个驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；
当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器和两后轮的驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；
当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器和两前轮的驱动电机提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；
当两后轮中任一后轮的电子机械制动器存在故障，且四个驱动电机均存在故障时，在应急控制模式中通过两前轮的电子机械制动器提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力。
5.根据权利要求1所述的纯电动车辆安全控制方法，其特征在于：当两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器和两后轮的驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器提供制动力；
当两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器和两前轮的驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器提供制动力。
6.根据权利要求1所述的纯电动车辆安全控制方法，其特征在于：当四个驱动电机均存在故障，且四个电子机械制动器均正常时，在应急控制模式中通过四个电子机械制动器提供制动力；
当四个电子机械制动器均存在故障，且四个驱动电机均正常时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过四个驱动电机提供制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
7.根据权利要求1所述的纯电动车辆安全控制方法，其特征在于：当两前轮中任一前轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两后轮的驱动电机提供制动力，通过两前轮的转向电机提供辅助制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力；
当两后轮中任一后轮的驱动电机存在故障，且四个电子机械制动器均存在故障时，判断车辆的电池电量是否小于电量阈值，如果是，在应急控制模式中通过两前轮的驱动电机提供制动力，通过两后轮的转向电机提供辅助制动力；否则，在应急控制模式中通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
8.根据权利要求1所述的纯电动车辆安全控制方法，其特征在于：当四个电子机械制动器和四个驱动电机均存在故障时，在应急控制模式中通过两前轮和两后轮的四个转向电机提供辅助制动力。
9.一种纯电动车辆安全控制系统，其特征在于：包括车辆四个轮胎对应的四个转向电机、四个电子机械制动器、四个驱动电机和控制终端，其中控制终端包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述系统实现如权利要求1～8中任一所述方法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN116198463A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-06-02 | 小米汽车科技有限公司 | 制动控制方法、装置、系统、车辆、介质及芯片 |
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2022
- 2022-09-29 CN CN202211198450.7A patent/CN115384319A/zh active Pending
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