CN116605067B - 一种车辆行车控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆行车控制方法及系统，属于汽车控制技术领域，本发明在车辆没有换挡手柄、油门踏板和制动踏板的情况下，通过外部控制器将档位信息通过CAN总线发送至VCU，VCU解析到档位信息后，匹配相应的车辆状态，并把相应状态通过CAN总线发送至电机控制器，从而电机匹配相应模式，本发明使用了特殊的定速巡航功能及EBS控制器实现车辆的驱动及制动功能。本发明还通过档位锁止保护模式在对D档与R档直接切换进行档位N档锁止保护，从而实现对电机的保护；本发明通过紧急制动模式，在VCU突然失灵后利用VCU对相关继电器的特殊控制方式使用驻车记忆阀实现车辆的紧急制动，从而避免车辆失控事故的发生。
Description
技术领域
本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种车辆行车控制方法及系统。
背景技术
随着汽车技术的飞速发展，车辆的功能复杂性日益提高，安全、环保、节能方面的法规要求日益严格，舒适、灵活、个性化的客户需求千差万别，市场竞争全球化，使开发过程中在控制层面的特殊需求日益增多。
汽车在开发过程中，需要根据目标市场要求、法规要求、车型配置以及在特别开发项目中客户群体的特殊需求等对整车控制器所刷写的程序进行开发等。
现有在乘用车和商用车的技术中，通常新能源车辆的整车控制器（VCU，VehicleControl Unit）直接通过换挡手柄当前状态来判断当前车辆的档位状态，之后驾驶员或者在无人驾驶车辆中决策控制器通过控制油门踏板和制动踏板控制车辆的驱动及制动。然而，此方式在无法使用决策控制器并且没有安装无人驾驶相关的传感器及雷达的全自动无人驾驶车辆中不能像上述方式控制车辆的驱动和制动。而在没有换挡手柄、油门踏板和制动踏板的车辆中无法通过现存的方式来控制车辆的驱动及制动等状态，本技术就是基于此特殊需求对车辆行车、档位保护及紧急制动控制模式进行特殊需求开发。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的车辆行车控制方法及系统解决了在没有换挡手柄、油门踏板和制动踏板的车辆中无法通过现存的方式来控制车辆的驱动及制动等状态的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种车辆行车控制方法，包括以下步骤：
S1、完成整车上电，整车启动且无故障；
S2、通过VCU解析外部控制器当前发送的车辆档位信息；
S3、基于车辆档位信息解析结果，判断车辆当前是否处于N档模式下；
若是，则返回步骤S2；
若否，则车辆处于D档或R档模式下，进入步骤S4；
S4、根据车辆当前档位信息、档位切换信息及目标车速，调整车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S5、在行车过程中，通过VCU解析外部控制器发送的信息，并判断车辆是否有制动意图；
若是，则进入步骤S6；
若否，则进入步骤S7；
S6、通过VCU匹配对应的制动减速度发送至EBS控制器进而控制车辆制动，同时通过VCU将车辆当前状态信息发送至电机控制器；
S7、通过VCU将当前车辆状态信息发送至电机控制器；
S8、根据电机控制器当前接收的车辆状态信息，调整车辆运行模式，实现行车控制。
进一步地，所述步骤S4具体为：
S41、存储上一时刻的车辆档位信息；
S42、根据存储的车辆档位信息结合当前档位信息，判断当前是否存在档位切换；
若否，则进入步骤S43；
若是，则进入步骤S46；
S43、判断当前目标车速是否为0；
若是，则进入步骤S44；
若否，则进入步骤S45；
S44、通过VCU控制车辆按照当前档位信息进入蠕行模式，并在蠕行过程中当目标车速发生变化不为0时，控制车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S45、通过VCU控制车辆按照当前档位信息进入蠕行模式，当实际车速不为0后，控制车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S46、强制进入N档锁止保护模式，并在电机转速降为0后解除N档锁止保护模式，当切换档位后返回步骤S43。
进一步地，所述步骤S8具体为：
通过电机控制器解析接收到的车辆状态信息，匹配对应的电机参数并发送给电机，通过电机根据当前电机参数调整车辆运行模式；
其中，所述运行模式包括D档/R档下的行车/蠕行模式，以及停车模式。
进一步地，所述步骤S8中，当电机控制器没有收到车辆状态信息时，按照对应故障等级进行处理，直到收到车辆状态信息。
进一步地，所述步骤S2还包括：持续监测VCU的状态，当VCU失灵时，通过紧急制动模式进行车辆制动。
进一步地，所述紧急制动模式进行车辆紧急制动的方法具体为：
T1、在整车上电后，闭合驻车记忆阀排气端的旁路继电器；
T2、当VCU失灵时，通过旁路继电器断开并激活驻车记忆阀排气端的旁路电路，进而控制驻车记忆阀排气进行车辆紧急制动，直到车辆停止。
一种车辆行车控制系统，包括：
外部控制器：用于收集车辆信息，并发送至VCU；
VCU：用于解析车辆信息，实时匹配车辆状态，并发送至电机控制器；
EBS控制器：用于在车辆具有制动意图时，进行车辆制动控制，并将车辆状态发送至VCU；
紧急制动模块：用于在VCU失灵时，进行紧急制动；
档位锁止保护模块：用于车辆行车过程中，D档与R档直接切换时，进行档位锁止保护，并将车辆状态发送至VCU；
电机控制器：用于根据匹配的车辆状态信息，控制电机状态，实现行车控制。
进一步地，所述紧急制动模块包括驻车记忆阀及其排气端的旁路继电器；
所述紧急制动模块实现车辆制动的方法具体为：
当整车上电后，闭合旁路继电器；
当VCU未失灵时，通过驻车记忆阀排气端的主电路控制驻车记忆阀进行排气，实现车辆正常制动；
当VCU失灵时，通过旁路继电器断开并激活驻车记忆阀排气端的旁路电路，进而控制驻车记忆阀排气进行车辆紧急制动。
进一步地，所述档位锁止保护模块包括档位信息存储单元、档位信息对比单元、档位切换锁止单元，以及档位解锁单元；
所述档位信息存储单元，用于存储上一时刻档位信息；
所述档位信息对比单元，用于确定当前档位信息与上一时刻档位信息的一致性；
所述档位切换锁止单元，用于在当前档位信息与上一时刻档位信息不一致时，将档位强制切换至N档并锁止；
所述档位解锁单元，用于在档位锁止在N档的过程中，当电机转速为0时，解锁N档锁止，并允许档位切换。
本发明的有益效果为：
（1）本发明通过外部控制器利用CAN总线发送给VCU的档位信息，VCU解析后匹配相应状态，特殊的定速巡航功能设计方式结合VCU解析档位信息后匹配的相应状态并通过解析外部控制器发送的目标车速实现了在无油门踏板的情况下车辆的驱动模式控制（包含车辆的起步、蠕行、蠕行和定速巡航模式间的切换及车辆根据目标车速信息进行加减速）；
（2）通过VCU解析到外部控制器的制动意图，之后借助CAN总线通讯向EBS控制器发送制动减速度信息，从而控制车辆切换至制动模式进行制动作业；通过整车控制器中设计特殊的档位锁止保护模块，从而实现无换挡手柄的车辆在运行过程中D档与R档直接切换时进行N档锁止保护，待电机转速降为0后才能进行车辆档位状态切换；
（3）通过VCU控制驻车记忆阀相关继电器的特殊方式实现车辆在运行过程中VCU突然失灵后通过驻车记忆阀实现车辆的紧急制动，从而能够避免事故的发生。
附图说明
图1为本发明提供的车辆行车控制方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1：
本发明实施例提供了一种车辆行车控制方法，适用于没有换挡手柄、油门踏板和制动踏板车辆，如图1所示，其控制方法包括以下步骤：
S1、完成整车上电，整车启动且无故障；
S2、通过VCU解析外部控制器当前发送的车辆档位信息；
S3、基于车辆档位信息解析结果，判断车辆当前是否处于N档模式下；
若是，则返回步骤S2；
若否，则车辆处于D档或R档模式下，进入步骤S4；
S4、根据车辆当前档位信息、档位切换信息及目标车速，调整车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S5、在行车过程中，通过VCU解析外部控制器发送的信息，并判断车辆是否有制动意图；
若是，则进入步骤S6；
若否，则进入步骤S7；
S6、通过VCU匹配对应的制动减速度发送至EBS控制器进而控制车辆制动，同时通过VCU将车辆当前状态信息发送至电机控制器；
S7、通过VCU将当前车辆状态信息发送至电机控制器；
S8、根据电机控制器当前接收的车辆状态信息，调整车辆运行模式，实现行车控制。
本发明实施例步骤S4具体为：
S41、存储上一时刻的车辆档位信息；
S42、根据存储的车辆档位信息结合当前档位信息，判断当前是否存在档位切换；
若否，则进入步骤S43；
若是，则进入步骤S46；
S43、判断当前目标车速是否为0；
若是，则进入步骤S44；
若否，则进入步骤S45；
S44、通过VCU控制车辆按照当前档位信息进入蠕行模式，并在蠕行过程中当目标车速发生变化不为0时，控制车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S45、通过VCU控制车辆按照当前档位信息进入蠕行模式，当实际车速不为0后，控制车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S46、强制进入N档锁止保护模式，并在电机转速降为0后解除N档锁止保护模式，当切换档位后返回步骤S43。
具体地，在本实施例中，由于车辆无换挡手柄和油门踏板，因此车辆的驱动控制完全依赖于整车控制器VCU的控制，这一点与其它商用车和乘用车是完全不一样的，基于此，本实施例中设计了上述根据档位切换信息，控制车辆按定速巡航模式行车的方法，在控制车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车时，根据定速值和当前工况匹配目标扭矩/请求扭矩后发送至电机控制器，电机控制器根据其控制电机状态，进而驱动车辆。
在本实施例中，由于车辆无换挡手柄，因此不能像常规情况下进行D档和R档件的直接切换时，换挡手柄会经过N档，从而在经过N档时进行档位锁止；基于此，本实施例了涉及了上述档位锁止保护模式，当前后时刻档位不一致时，强制切换为N档。
本发明实施例的步骤S8具体为：
通过电机控制器解析接收到的车辆状态信息，匹配对应的电机参数并发送给电机，通过电机根据当前电机参数调整车辆运行模式；
其中，所述运行模式包括D档/R档下的行车/蠕行模式，以及停车模式。
在本发明实施例的步骤S8中，当电机控制器没有收到车辆状态信息时，按照对应故障等级进行处理，直到收到车辆状态信息；具体地，故障诊断是整车控制器根据所有部件的当前状态结合部件故障阈值综合判断后匹配整车故障等级，故障从低到高分为一级告警、二级限功和三级停车；例如，当目前电机温度超过了最大的工作温度后，VCU检测到此温度后，立即上报电机过温故障，该故障属于需要立即停车的故障，匹配整车三级故障并进行上报处理。
具体地，在行车过程中，若外部控制器的目标车速、档位信息或制动意图没有发生变化，则按照当前的状态继续前行，直到发生变化、VCU失灵或出现停机故障等其他因素。
在本发明实施例中，在行车过程中，由于车辆为无人驾驶车辆，运行最高速度可达130km/h，除了整车相关故障引起的相关处理模式，还有一种情况是整车故障处理策略无法涉及的，就是VCU偶发失灵的情况，VCU失灵后所有自动控制手段都无法控制车辆，因此，本实施例设计了一种紧急制动模式，在VCU失灵时，进行车辆紧急制动，避免事故的发生。
基于此，本发明实施例的步骤S2中，还包括：在完成整车上电后，持续监测VCU的状态，当VCU失灵时，通过紧急制动模式进行车辆制动。
具体地，本实施例中，紧急制动模式进行车辆紧急制动的方法具体为：
T1、在整车上电后，闭合驻车记忆阀排气端的旁路继电器；
T2、当VCU失灵时，通过旁路继电器断开并激活驻车记忆阀排气端的旁路电路，进而控制驻车记忆阀排气进行车辆紧急制动，直到车辆停止。
具体地，在整车上电后，VCU控制驻车记忆阀排气端旁路继电器的管脚输出高电平，闭合该继电器，该继电器的闭合使得驻车记忆阀排气端旁路电路失效，此时只有排气端主电路能够使用，也就是VCU正常情况下排气端主电路控制驻车记忆阀排气工作，这就是正常的驻车功能；当VCU失灵时，驻车记忆阀排气端主路继电器和旁路继电器同时失控，此时继电器都处于断开模式，但是旁路继电器断开会激活排气端旁路电路，使得驻车记忆阀排气进行驻车制动，因此在VCU失效时能够利用这种特殊的控制方式使用驻车记忆阀进行紧急制动直至车辆停止，避免严重事故的发生。
实施例2：
本发明实施例提供了基于上述实施例1中的车辆行车控制方法的行车控制系统，其包括：
外部控制器：用于收集车辆信息，并发送至VCU；
VCU：用于解析车辆信息，实时匹配车辆状态，并发送至电机控制器；
EBS控制器：用于在车辆具有制动意图时，进行车辆制动控制，并将车辆状态发送至VCU；
紧急制动模块：用于在VCU失灵时，进行紧急制动；
档位锁止保护模块：用于车辆行车过程中，D档与R档直接切换时，进行档位锁止保护，并将车辆状态发送至VCU；
电机控制器：用于根据匹配的车辆状态信息，控制电机状态，实现行车控制。
在本发明实施例中，外部控制器将档位信息、目标车速及制动意图发送给VCU，VCU解析后匹配相应状态，然后将所需状态发至电机控制器，若解析到制动意图，则VCU将匹配的制动减速度发至EBS控制器，从而进行车辆制动作业，行车过程中若出现D档与R档直接切换则通过特殊设计的档位锁止保护模块实现档位锁止保护，从而保护电机，如果出现VCU失灵的紧急情况后，通过VCU控制驻车记忆阀相关继电器的特殊方式实现车辆的紧急制动。
在本实施例中，除驻车记忆阀使用硬线控制之外，所有部件之间的通讯采用CAN总线通讯。
在本发明实施例中，紧急制动模块包括驻车记忆阀及其排气端的旁路继电器；具体地，紧急制动模块实现车辆驻车的方法具体为：
当整车上电后，闭合旁路继电器；
当VCU未失灵时，通过驻车记忆阀排气端的主电路控制驻车记忆阀进行排气，实现车辆正常制动；
当VCU失灵时，通过旁路继电器断开并激活驻车记忆阀排气端的旁路电路，进而控制驻车记忆阀排气进行车辆紧急制动。
在本发明实施例中，档位锁止保护模块包括档位信息存储单元、档位信息对比单元、档位切换锁止单元，以及档位解锁单元；
所述档位信息存储单元，用于存储上一时刻档位信息；
所述档位信息对比单元，用于确定当前档位信息与上一时刻档位信息的一致性；
所述档位切换锁止单元，用于在当前档位信息与上一时刻档位信息不一致时，将档位强制切换至N档并锁止；
所述档位解锁单元，用于在档位锁止在N档的过程中，当电机转速为0时，解锁N档锁止，并允许档位切换。
本发明实施例提供的行车控制系统，可以在车辆没有换挡手柄、油门踏板和制动踏板的情况下，通过外部控制器将档位信息（不是实体换挡手柄，仅是CAN总线信息）通过CAN总线发送至VCU，VCU解析到档位信息后，匹配相应的车辆状态，并把相应状态通过CAN总线发送至电机控制器（MCU，Motor Controller Unit），从而电机匹配相应模式。由于车辆无油门踏板和制动踏板，因此使用特殊的定速巡航功能及电子制动系统EBS（ElectronicBrake Systems）实现车辆的驱动及制动功能。
同时本实施例还考虑到由于没有实体换挡手柄，导致了无法通过换挡手柄对D档与R档直接切换进行档位N档锁止保护，因此设计了一个档位锁止保护模块，只有电机转速降为0后才能进行电机正反转切换，其它情况下车辆状态均为N档模式，也就是对档位进行锁止保护，从而实现对电机的保护；其次本实施例还考虑到车辆运行模式为全自动无人驾驶，因此对极端情况的紧急制动模式进行了特殊设计，从而能够应对车辆在行驶过程中整车控制器VCU突然失灵后利用VCU对相关继电器的特殊控制方式使用驻车记忆阀实现车辆的紧急制动，从而避免车辆失控事故的发生。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种车辆行车控制方法，其特征在于，适用于没有换挡手柄、油门踏板和制动踏板车辆，包括以下步骤：
S1、完成整车上电，整车启动且无故障；
S2、通过VCU解析外部控制器当前发送的车辆档位信息；
S3、基于车辆档位信息解析结果，判断车辆当前是否处于N档模式下；
若是，则返回步骤S2；
若否，则车辆处于D档或R档模式下，进入步骤S4；
S4、根据车辆当前档位信息、档位切换信息及目标车速，调整车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S5、在行车过程中，通过VCU解析外部控制器发送的信息，并判断车辆是否有制动意图；
若是，则进入步骤S6；
若否，则进入步骤S7；
S6、通过VCU匹配对应的制动减速度发送至EBS控制器进而控制车辆制动，同时通过VCU将车辆当前状态信息发送至电机控制器；
S7、通过VCU将当前车辆状态信息发送至电机控制器；
S8、根据电机控制器当前接收的车辆状态信息，调整车辆运行模式，实现行车控制；
所述步骤S4具体为：
S41、存储上一时刻的车辆档位信息；
S42、根据存储的车辆档位信息结合当前档位信息，判断当前是否存在档位切换；
若否，则进入步骤S43；
若是，则进入步骤S46；
S43、判断当前目标车速是否为0；
若是，则进入步骤S44；
若否，则进入步骤S45；
S44、通过VCU控制车辆按照当前档位信息进入蠕行模式，并在蠕行过程中当目标车速发生变化不为0时，控制车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S45、通过VCU控制车辆按照当前档位信息进入蠕行模式，当实际车速不为0后，控制车辆以目标车速为定速值的定速巡航模式行车；
S46、强制进入N档锁止保护模式，并在电机转速降为0后解除N档锁止保护模式，当切换档位后返回步骤S43；
所述步骤S8具体为：
通过电机控制器解析接收到的车辆状态信息，匹配对应的电机参数并发送给电机，通过电机根据当前电机参数调整车辆运行模式；
其中，所述运行模式包括D档/R档下的行车/蠕行模式，以及停车模式；
所述步骤S2还包括：持续监测VCU的状态，当VCU失灵时，通过紧急制动模式进行车辆制动；
所述紧急制动模式进行车辆紧急制动的方法具体为：
T1、在整车上电后，闭合驻车记忆阀排气端的旁路继电器；
T2、当VCU失灵时，通过旁路继电器断开并激活驻车记忆阀排气端的旁路电路，进而控制驻车记忆阀排气进行车辆紧急制动，直到车辆停止。
2.根据权利要求1所述的车辆行车控制方法的车辆行车控制系统，其特征在于，所述步骤S8中，当电机控制器没有收到车辆状态信息时，按照对应故障等级进行处理，直到收到车辆状态信息。
3.一种基于权利要求1或2所述的车辆行车控制方法的车辆行车控制系统，其特征在于，包括：
外部控制器：用于收集车辆信息，并发送至VCU；
VCU：用于解析车辆信息，实时匹配车辆状态，并发送至电机控制器；
EBS控制器：用于在车辆具有制动意图时，进行车辆制动控制，并将车辆状态发送至VCU；
紧急制动模块：用于在VCU失灵时，进行紧急制动；
档位锁止保护模块：用于车辆行车过程中，D档与R档直接切换时，进行档位锁止保护，并将车辆状态发送至VCU；
电机控制器：用于根据匹配的车辆状态信息，控制电机状态，实现行车控制。
4.根据权利要求3所述的车辆行车控制系统，其特征在于，所述紧急制动模块包括驻车记忆阀及其排气端的旁路继电器；
所述紧急制动模块实现车辆制动的方法具体为：
当整车上电后，闭合旁路继电器；
当VCU未失灵时，通过驻车记忆阀排气端的主电路控制驻车记忆阀进行排气，实现车辆正常制动；
当VCU失灵时，通过旁路继电器断开并激活驻车记忆阀排气端的旁路电路，进而控制驻车记忆阀排气进行车辆紧急制动。
5.根据权利要求3所述的车辆行车控制系统，其特征在于，所述档位锁止保护模块包括档位信息存储单元、档位信息对比单元、档位切换锁止单元，以及档位解锁单元；
所述档位信息存储单元，用于存储上一时刻档位信息；
所述档位信息对比单元，用于确定当前档位信息与上一时刻档位信息的一致性；
所述档位切换锁止单元，用于在当前档位信息与上一时刻档位信息不一致时，将档位强制切换至N档并锁止；
所述档位解锁单元，用于在档位锁止在N档的过程中，当电机转速为0时，解锁N档锁止，并允许档位切换。
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