CN117022206B - 基于路况检测的车辆制动装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于路况检测的车辆制动装置和方法，涉及制动技术领域，所述装置包括震动传感器和控制器，控制器用于接收震动传感器传输的震动幅度信息；根据震动幅度信息确定车辆的安全速度阈值；根据刹车力度、安全速度阈值、检测周期的持续时长和第一速度，确定是否需要提供反向牵引力；如果需要，则根据刹车力度、安全速度阈值、第一速度、震动幅度信息，确定反向牵引力数据；根据反向牵引力数据，控制车辆动力系统提供牵引力。根据本发明，可将车辆的速度控制在适当的速度范围内，不依赖驾驶员的经验，能够提升车辆乘员的舒适性，并且可降低车轮和悬挂系统的损坏概率。

Description

基于路况检测的车辆制动装置和方法

技术领域

本发明涉及制动技术领域，尤其涉及一种基于路况检测的车辆制动装置和方法。

背景技术

车辆在路过路况较差的颠簸路段时，如果车速较快，则会对车辆的车轮和悬挂系统造成较大的冲击，使得车辆的车轮和悬挂系统容易损坏，并且也会造成车辆乘员的舒适性较差，在这种情况下，驾驶员通常会对车辆进行减速，以减少对于车轮和悬挂系统的冲击，然而，驾驶员在减速时，对于刹车力度的控制依赖于自身的经验，因此，不同驾驶员对于刹车力度的控制存在差异，因此，难以将车辆的速度控制在适当的速度范围内，也难以降低车轮和悬挂系统的损坏概率。

发明内容

本发明提供一种基于路况检测的车辆制动装置和方法，能够解决在路况较差时难以将车辆的速度控制在适当的速度范围内，以及难以降低车轮和悬挂系统的损坏概率的技术问题。

根据本发明的第一方面，提供一种基于路况检测的车辆制动装置,包括：震动传感器和控制器；

其中，所述震动传感器分别设置在车辆的四个轮胎对应的悬挂系统上，用于检测轮胎驶过地面时地面的路况引起的悬挂系统震动的震动幅度信息，并将所述震动幅度信息实时传输至所述控制器；

所述控制器用于：

在当前检测周期内的多个时刻，接收四个所述震动传感器传输的震动幅度信息；

根据所述震动幅度信息，确定车辆的安全速度阈值；

如果所述车辆在当前时刻的第一速度高于所述安全速度阈值，根据所述车辆的当前操作状态，确定车辆的当前动作是否为刹车动作；

如果所述车辆的当前动作为刹车动作，获取所述车辆的刹车力度；

根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、检测周期的持续时长和所述第一速度，确定是否需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力；

如果需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述震动幅度信息，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据；

根据所述反向牵引力数据，控制所述车辆动力系统在下一个检测周期内提供牵引力。

根据本发明的第二方面，提供一种基于路况检测的车辆制动方法，包括：

在当前检测周期内的多个时刻，接收四个震动传感器传输的震动幅度信息；

根据所述震动幅度信息，确定车辆的安全速度阈值；

如果车辆在当前时刻的第一速度高于所述安全速度阈值，根据所述车辆的当前操作状态，确定车辆的当前动作是否为刹车动作；

如果所述车辆的当前动作为刹车动作，获取所述车辆的刹车力度；

根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、检测周期的持续时长和所述第一速度，确定是否需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力；

如果需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述震动幅度信息，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据；

根据所述反向牵引力数据，控制所述车辆动力系统在下一个检测周期内提供牵引力。

技术效果：根据本发明，可基于震动传感器检测到的震动幅度信息，准确计算出安全速度阈值，并确定驾驶员所控制的刹车力度能否在下一个检测周期内使得车辆减速至安全速度阈值以下，如果不能，则控制车辆动力系统提供反向牵引力，使得车辆减速至安全速度阈值以下，从而在驾驶员对刹车力度的控制不精确时，可准确地提供辅助的刹车力度，即，反向牵引力，从而将车辆的速度控制在适当的速度范围内，不依赖驾驶员的经验，能够提升车辆乘员的舒适性，并且降低车轮和悬挂系统的损坏概率。在确定安全速度阈值时，可使用悬挂系统的最大震动幅度和能够保障悬挂安全的行程中的最小值，来计算安全速度阈值的备选值，并在与四个车轮对应的备选值中选择最小值，作为速度安全阈值，使得车辆在第i+1个检测周期中如果遇到相同路况，则每个车轮的悬挂系统的行程不会超过当前检测周期中的最大震动幅度，也不会超过设定的能够保障悬挂安全的行程，使得悬挂系统安全不易损坏。在求解反向牵引力数据时，可设置优化限制条件和优化目标函数进行求解，在设置优化限制条件时，可将待拟合函数确定为二次多项式形式的函数，并将下一个检测周期的开始时刻和结束时刻的函数值设置为0，从而减少反向牵引力对车辆的拖拽感，提升乘员舒适性，并可使下一个检测周期结束时的车辆速度降低到安全速度阈值以下，且在反向牵引力达到最大值时仍能够保障前轮悬挂不易受损。在设置优化目标函数时，可在将下一个检测周期结束时的车辆速度降低到安全速度阈值的情况下，使车辆速度接近安全速度阈值，并使反向牵引力的最大值最小化，从而可降低反向牵引力的整体力度，减少反向牵引力的拖拽感，提升乘员舒适性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本发明。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将更清楚。

附图说明

图1示例性地示出根据本发明实施例的基于路况检测的车辆制动装置的示意图；

图2示例性地示出根据本发明实施例的基于路况检测的车辆制动方法的流程图。

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，所描述的实施例仅仅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做出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。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1示例性地示出根据本发明实施例的基于路况检测的车辆制动装置的示意图，所述装置包括：震动传感器和控制器；

其中，所述震动传感器分别设置在车辆的四个轮胎对应的悬挂系统上，用于检测轮胎驶过地面时地面的路况引起的悬挂系统震动的震动幅度信息，并将所述震动幅度信息实时传输至所述控制器；

所述控制器用于：

在当前检测周期内的多个时刻，接收四个所述震动传感器传输的震动幅度信息；

根据所述震动幅度信息，确定车辆的安全速度阈值；

如果所述车辆在当前时刻的第一速度高于所述安全速度阈值，根据所述车辆的当前操作状态，确定车辆的当前动作是否为刹车动作；

如果所述车辆的当前动作为刹车动作，获取所述车辆的刹车力度；

根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、检测周期的持续时长和所述第一速度，确定是否需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力；

如果需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述震动幅度信息，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据；

根据所述反向牵引力数据，控制所述车辆动力系统在下一个检测周期内提供牵引力。

根据本发明的实施例的基于路况检测的车辆制动装置，可基于震动传感器检测到的震动幅度信息，准确计算出安全速度阈值，并确定驾驶员所控制的刹车力度能否在下一个检测周期内使得车辆减速至安全速度阈值以下，如果不能，则控制车辆动力系统提供反向牵引力，使得车辆减速至安全速度阈值以下，从而在驾驶员对刹车力度的控制不精确时，可准确地提供辅助的刹车力度，即，反向牵引力，从而将车辆的速度控制在适当的速度范围内，不依赖驾驶员的经验，能够提升车辆乘员的舒适性，并且降低车轮和悬挂系统的损坏概率。

根据本发明的一个实施例，震动传感器可设置在悬挂系统上，从而检测悬挂系统的震动幅度信息，悬挂系统可包括弹簧阻尼系统，可吸收来自地面的冲击，在受到冲击时，悬挂系统发生震动，弹簧阻尼系统收缩，可吸收震动，受到的冲击力度越大，震动的幅度越大，则弹簧阻尼系统收缩的幅度也越大。四个轮胎对应的悬挂系统上均可设置震动传感器，可分别检测每个悬挂系统的震动幅度信息。

根据本发明的一个实施例，控制器可在每个检测周期内的多个时刻分别获取四个震动传感器传输的震动幅度信息，每个检测周期的时长可设置为5秒，10秒等，每个时刻之间的间隔时长可设置为0.1秒、0.5秒等，本发明对检测周期的时长以及时刻之间的间隔时长不做限制。

根据本发明的一个实施例，在当前检测周期结束时，控制器可对当前检测周期内接收到的每个震动传感器传输的震动幅度信息进行统计，并可将当前检测周期内接收到的震动幅度信息作为基础，确定车辆的安全速度阈值，从而使得车辆在行驶速度低于安全速度阈值时，在遇到相同路况时，车轮和悬挂系统受到的冲击小于当前检测周期内受到的冲击，且使悬挂系统的震动幅度在安全范围内。

根据本发明的一个实施例，根据所述震动幅度信息，确定车辆的安全速度阈值，包括：分别确定四个所述震动传感器传输的震动幅度信息中的最大震动幅度；确定最大震动幅度对应的震动开始时刻，以及震动达到所述最大震动幅度的目标时刻；获取车辆的重量信息，以及四个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数；根据所述最大震动幅度、所述震动开始时刻、所述目标时刻、所述重量信息和所述弹簧阻尼系数，确定所述车辆的安全速度阈值。

根据本发明的一个实施例，可分别确定四个震动传感器检测到的震动幅度信息中的最大值，即，最大震动幅度，进而基于最大震动幅度来确定安全速度阈值，可使车辆在减速至安全速度阈值以下后，悬挂系统的震动幅度低于所述最大震动幅度。

根据本发明的一个实施例，可确定最大震动幅度对应的目标时刻以及震动开始时刻，在示例中，可在多个时刻的震动幅度信息中选取最大值，该最大值对应的时刻即为目标时刻，而震动开始时刻的确定方式为，将目标时刻作为起点，向着当前检测周期开始的方向（即，与时间流向相反的方向）逐个检测目标时刻之前的各个时刻的震动幅度信息，直到检测到第一个震动幅度信息为0的时刻，或者检测到震动幅度信息不再下降的时刻，该时刻即为所述震动开始时刻。

根据本发明的一个实施例，可获取车辆的重量信息以及四个轮胎对应的悬挂系统 的弹簧阻尼系数，并将以上获得的多个参数作为基础，求解车辆的安全速度阈值。根据所述 最大震动幅度、所述震动开始时刻、所述目标时刻、所述重量信息和所述弹簧阻尼系数，确 定所述车辆的安全速度阈值，包括：根据公式（1），确定所述车辆的安全速度阈值，

（1）

其中，为第一个震动传感器检测到的最大震动幅度，为第一个轮胎对 应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，为第一个震动传感器对应的目标时刻，为第一 个震动传感器对应的震动开始时刻，M为所述重量信息，为第二个震动传感器检 测到的最大震动幅度，为第二个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，为第二个 震动传感器对应的目标时刻，为第二个震动传感器对应的震动开始时刻，为 第三个震动传感器检测到的最大震动幅度，为第三个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼 系数，为第三个震动传感器对应的目标时刻，为第三个震动传感器对应的震动 开始时刻，为第四个震动传感器检测到的最大震动幅度，为第四个轮胎对应的 悬挂系统的弹簧阻尼系数，为第四个震动传感器对应的目标时刻，为第四个震 动传感器对应的震动开始时刻，为前轮的悬挂系统的最大行程，为后轮 的悬挂系统的最大行程，为预设比例系数。

根据本发明的一个实施例，在公式（1）中，第一个轮胎和第二个轮胎为车辆前轮， 第三个轮胎和第四个轮胎为车辆后轮，车辆的第一个轮胎在经历最大震动幅度对应的冲击 的影响时，其假设其悬挂系统承受全车四分之一的重量，该承载四分之一重量的汽车在悬 挂系统的运行方向上的动量为四分之一的重量信息与车辆速度的乘积，在震动停止时，动 量为0，因此，在此过程中的动量变化量即为四分之一的重量信息与车辆速度的乘积。根据 动量定理，该承载四分之一重量的汽车在悬挂系统的动量的变化量与汽车在悬挂系统的受 力以及最大震动幅度对应的冲击的作用时间的乘积相等，作用时间即为第一个震动传感器 对应的目标时刻与第一个震动传感器对应的震动开始时刻之间的差值，汽车在悬挂系统在 此段过程中的平均受力为，并且，为了保障悬挂系统安全不受损伤，在求解安 全速度阈值时，可使用前轮的悬挂系统的最大行程与预设比例系数（小于1的系数）的乘积 与第一个震动传感器检测到的最大震动幅度中的较小者，即，将，作为计算安全速度阈值时，承载四分 之一重量的汽车在悬挂系统的冲量，并使其等于上述动量变化量，并求解动量变化量中的 车辆速度，可得到，车辆在该速度之下行驶时，如果 在下一个检测周期内遇到相同路况，可使得第一个轮胎对应的悬挂系统的行程不会超过当 前检测周期中的最大震动幅度，也不会超过设定的能够保障悬挂安全的行程，因 此，该速度可作为安全速度阈值的备选值。

根据本发明的一个实施例，基于与以上类似的分析方式，可分别基于其他三个车 轮对应的悬挂系统的最大震动幅度、弹簧阻尼系数、目标时刻和震动开始时刻，分别确定三 个安全速度阈值的备选值，即，，和。进一 步地，为了使每个车轮的悬挂系统的行程不会超过当前检测周期中的最大震动幅度，也不 会超过设定的能够保障悬挂安全的行程，可取上述四个备选值中的最小值，作为车辆的安 全速度阈值。

通过这种方式，可使用悬挂系统的最大震动幅度和能够保障悬挂安全的行程中的最小值，来计算安全速度阈值的备选值，并在与四个车轮对应的备选值中选择最小值，作为速度安全阈值，使得车辆在第i+1个检测周期中如果遇到相同路况，则每个车轮的悬挂系统的行程不会超过当前检测周期中的最大震动幅度，也不会超过设定的能够保障悬挂安全的行程，使得悬挂系统安全不易损坏。

根据本发明的一个实施例，在确定安全速度阈值后，如果车辆在当前时刻（即，当前检测周期结束的时刻）的第一速度高于安全速度阈值，则车辆无法在下一个检测周期内如果遇到相同路况时，使每个车轮的悬挂系统的行程不超过当前检测周期中的最大震动幅度，也不超过设定的能够保障悬挂安全的行程。在这种情况下，可判断车辆是否正在刹车，例如，可判断制动踏板是否被踩下。如果车辆当前未刹车，则可产生提示信息，直接提示驾驶员减速，如果车辆的当前动作为刹车动作，则可继续判断车辆的刹车力度是否足够，即，能否在下一个检测周期内使车辆的速度降低至安全速度阈值之下。

根据本发明的一个实施例，如果驾驶员由于经验不足等原因，导致刹车踏板踩下的幅度不足，从而使刹车力度不足，则可使车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，使得车辆减速。反之，如果刹车力度足够，则不需要车辆动力系统提供反向牵引力。

根据本发明的一个实施例，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、检测周期的持续时长和所述第一速度，确定是否需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，包括：根据所述刹车力度、所述第一速度和检测周期的持续时长，确定下一个检测周期结束时，所述车辆的第一预期速度；如果所述第一预期速度小于或等于所述安全速度阈值，则不需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力；如果所述第一预期速度大于所述安全速度阈值，则需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力。

根据本发明的一个实施例，通过刹车力度和车辆的重量信息可确定车辆的加速度，根据车辆的加速度与检测周期的持续时长可获得车辆在下一个周期内的速度变化量，通过车辆当前的第一速度减速该速度变化量，即可获得车辆在下一个检测周期结束时的预期速度。如果该预期速度小于或等于安全速度阈值，则在下一个检测周期内，车辆能够减速到安全速度阈值之下，能够保障悬挂系统安全不易损坏，则无需车辆动力系统提供反向牵引力。反之，如果该预期速度大于安全速度阈值，则在下一个检测周期内，车辆不能减速到安全速度阈值之下，不能保障悬挂系统安全不易损坏，则需要车辆动力系统提供反向牵引力。

根据本发明的一个实施例，如果需要车辆动力系统提供反向牵引力，则可确定反向牵引力的大小，在示例中，为保障车辆乘员的舒适性，降低反正牵引力的突兀感，可使反向牵引力逐步增大，在增大到最大值后再逐步减小，在下一个检测周期结束时，反向牵引力降为0，从而不会在减速过程中对车辆产生明显的拖拽感，提升乘员舒适性，同时能够保障车辆在下一个检测周期内能够将速度降低到安全速度阈值之下。

根据本发明的一个实施例，如果需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述震动幅度信息，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据，包括：获取车辆的重量信息，以及四个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数；分别确定四个所述震动传感器传输的震动幅度信息中的最大震动幅度；设置反向牵引力数据与下一个检测周期内各个时刻之间的待拟合函数；根据所述重量信息、所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述最大震动幅度、所述弹簧阻尼系数和所述待拟合函数，确定优化限制条件；根据所述待拟合函数、所述第一速度、所述安全速度阈值和所述刹车力度，确定优化目标函数；根据所述优化目标函数和所述优化限制条件，对所述待拟合函数进行求解，获得反向牵引力数据与下一个检测周期内各个时刻之间的函数关系；根据所述函数关系，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据。

根据本发明的一个实施例，可预先设置反向牵引力数据与下一个检测周期内各个时刻之间的待拟合函数，且如上所述，反向牵引力在下一个检测周期内先增大后减小，因此，可将待拟合函数设置为二次多项式形式的函数，且下一个检测周期开始时反向牵引力为0，因此，该二次多项式不包含常数项，且在下一个检测周期的结束时刻，该二次多项式的值为0。

根据本发明的一个实施例，可获取车辆的重量信息和悬挂系统的弹簧阻尼系数，并分别获得四个震动传感器传输的震动幅度信息中的最大震动幅度，进而基于上述参数进行优化求解，获取二次多项式的系数的最优解。

根据本发明的一个实施例，在优化过程中，可设置优化限制条件和优化目标函数，优化限制条件为优化求解过程中，待求解的系数（即，待拟合系数）所受到的限制，优化目标函数可用于设定优化求解的方向，例如，可使某些参数最小化或最大化等。

根据本发明的一个实施例，根据所述重量信息、所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述最大震动幅度、所述弹簧阻尼系数和所述待拟合函数，确定优化限制条件，包括：

根据公式（2）、（3）、（4）、（5）确定优化限制条件，

（2）

（3）

（4）

（5）

其中，和为待拟合函数的待拟合系数，为下一个检测周期内的第一个时刻，为下一个检测周期内的最后一个时刻，为刹车力度，M为所述重量信息，为安全速度 阈值，t待拟合函数的自变量，，为第一速度，为第一个轮胎对应的悬挂 系统的弹簧阻尼系数，为第二个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，为第 一个震动传感器检测到的最大震动幅度，为第一个震动传感器检测到的最大震 动幅度，为前轮的悬挂系统的最大行程，为预设比例系数。

根据本发明的一个实施例，公式（2）、（3）、（4）、（5）即为待拟合系数所受到的限制 条件，公式（2）可表示在下一个检测周期结束时，车辆的速度大于0，且小于或等于安全速度 阈值，在公式（2）中，即为上述待拟合函数，亦可表示反向牵引力数据，和即 为所述待拟合系数，即，待求解的系数。为车辆受到的制动力度的总和，为车辆的制动加速度，对车辆的制动加速度进行积分，即可获得车辆在下一个 检测周期内的速度变化量，通过第一速度减去该速度变化量，可获得车辆在下一个检测周 期的结束时刻的速度，为使车辆在下一个检测周期内将速度降低到安全阈值以下，则该速 度的范围为大于0且小于或等于安全速度阈值。

根据本发明的一个实施例，公式（3）即为下一个检测周期开始时反向牵引力为0的约束条件，公式（4）即为下一个检测周期结束时，反向牵引力为0的约束条件，这两个约束条件可使反向牵引力逐步增大后再逐步减小，减少反向牵引力对车辆的拖拽感，提升乘员舒适性。

根据本发明的一个实施例，在公式（5）中，由于待拟合函数为二次多项式形式的函 数，且在下一个检测周期的第一个时刻和结束时刻的函数值均为0，因此，下一个检测周期 的第一个时刻和结束时刻之间的中间时刻，待拟合函数达到最大值，即，为反向牵引力数据的最大值，因此，为车辆的制动力度总和的最大值。在车辆刹车时，车辆前 轮的悬挂系统被挤压，而后轮的悬挂系统被舒展开，因此，由于惯性作用，车辆制动时的制 动力度会使车辆前轮悬挂系统被压紧，前轮的悬挂系统的行程即为，为保障前轮的悬挂系统的安全性，该悬挂系统的行程小于或等于 两个前轮的悬挂系统在当前检测周期中的最大震动幅度以及能够保障悬挂安全的行程。

通过这种方式，在设置优化限制条件时，可将待拟合函数确定为二次多项式形式的函数，并将下一个检测周期的开始时刻和结束时刻的函数值设置为0，从而减少反向牵引力对车辆的拖拽感，提升乘员舒适性，并可使下一个检测周期结束时的车辆速度降低到安全速度阈值以下，且在反向牵引力达到最大值时仍能够保障前轮悬挂不易受损。

根据本发明的一个实施例，根据所述待拟合函数、所述第一速度、所述安全速度阈值和所述刹车力度，确定优化目标函数，包括：

根据公式（6）和（7），确定优化目标函数。

（6）

（7）

根据本发明的一个实施例，其中，公式（6）可表示将下一个检测周期结束时的速度与安全速度阈值之间的差值最小化作为优化目标，公式（7）可表示将反向牵引力的最大值最小化作为另一个优化目标。

通过这种方式，可在将下一个检测周期结束时的车辆速度降低到安全速度阈值的情况下，使车辆速度接近安全速度阈值，并使反向牵引力的最大值最小化，从而可降低反向牵引力的整体力度，减少反向牵引力的拖拽感，提升乘员舒适性。

根据本发明的一个实施例，可在公式（2）、（3）、（4）、（5）设置的优化约束条件的约束下，按照公式（6）和（7）设定的优化目标函数所表示的优化方向进行优化，从而求解待拟合系数的最优解，并将该最优解作为待拟合系数的求解值，从而获得反向牵引力数据与下一个检测周期内各个时刻之间的函数关系。在示例中，可使用梯度下降法等优化算法求解待拟合系数，本发明对待拟合系数的具体优化求解方式不做限制。

进一步地，可基于该函数关系，确定车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据，例如，可将各个时刻代入该函数关系，获得各个时刻的反向牵引力数据。

根据本发明的一个实施例，可在下一个检测周期内使用反向牵引力数据控制车辆动力系统，使得车辆动力系统在下一个检测周期的各个时刻输出对应的反向牵引力，从而使得车辆在下一个检测周期内减速至安全速度阈值之下，从而保障悬挂系统安全，减少损坏概率，同时提升乘员舒适性。

根据本发明的实施例的基于路况检测的车辆制动装置，可基于震动传感器检测到的震动幅度信息，准确计算出安全速度阈值，并确定驾驶员所控制的刹车力度能否在下一个检测周期内使得车辆减速至安全速度阈值以下，如果不能，则控制车辆动力系统提供反向牵引力，使得车辆减速至安全速度阈值以下，从而在驾驶员对刹车力度的控制不精确时，可准确地提供辅助的刹车力度，即，反向牵引力，从而将车辆的速度控制在适当的速度范围内，不依赖驾驶员的经验，能够提升车辆乘员的舒适性，并且降低车轮和悬挂系统的损坏概率。在确定安全速度阈值时，可使用悬挂系统的最大震动幅度和能够保障悬挂安全的行程中的最小值，来计算安全速度阈值的备选值，并在与四个车轮对应的备选值中选择最小值，作为速度安全阈值，使得车辆在第i+1个检测周期中如果遇到相同路况，则每个车轮的悬挂系统的行程不会超过当前检测周期中的最大震动幅度，也不会超过设定的能够保障悬挂安全的行程，使得悬挂系统安全不易损坏。在求解反向牵引力数据时，可设置优化限制条件和优化目标函数进行求解，在设置优化限制条件时，可将待拟合函数确定为二次多项式形式的函数，并将下一个检测周期的开始时刻和结束时刻的函数值设置为0，从而减少反向牵引力对车辆的拖拽感，提升乘员舒适性，并可使下一个检测周期结束时的车辆速度降低到安全速度阈值以下，且在反向牵引力达到最大值时仍能够保障前轮悬挂不易受损。在设置优化目标函数时，可在将下一个检测周期结束时的车辆速度降低到安全速度阈值的情况下，使车辆速度接近安全速度阈值，并使反向牵引力的最大值最小化，从而可降低反向牵引力的整体力度，减少反向牵引力的拖拽感，提升乘员舒适性。

图2示例性地示出根据本发明实施例的基于路况检测的车辆制动方法的流程图，所述方法包括：

步骤S101，在当前检测周期内的多个时刻，接收四个震动传感器传输的震动幅度信息；

步骤S102，根据所述震动幅度信息，确定车辆的安全速度阈值；

步骤S103，如果车辆在当前时刻的第一速度高于所述安全速度阈值，根据所述车辆的当前操作状态，确定车辆的当前动作是否为刹车动作；

步骤S104，如果所述车辆的当前动作为刹车动作，获取所述车辆的刹车力度；

步骤S105，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、检测周期的持续时长和所述第一速度，确定是否需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力；

步骤S106，如果需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述震动幅度信息，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据；

步骤S107，根据所述反向牵引力数据，控制所述车辆动力系统在下一个检测周期内提供牵引力。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (5)

1.一种基于路况检测的车辆制动装置，其特征在于，包括：震动传感器和控制器；

其中，所述震动传感器分别设置在车辆的四个轮胎对应的悬挂系统上，用于检测轮胎驶过地面时地面的路况引起的悬挂系统震动的震动幅度信息，并将所述震动幅度信息实时传输至所述控制器；

所述控制器用于：

在当前检测周期内的多个时刻，接收四个所述震动传感器传输的震动幅度信息；

根据所述震动幅度信息，确定车辆的安全速度阈值；

如果所述车辆在当前时刻的第一速度高于所述安全速度阈值，根据所述车辆的当前操作状态，确定车辆的当前动作是否为刹车动作；

如果所述车辆的当前动作为刹车动作，获取所述车辆的刹车力度；

根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、检测周期的持续时长和所述第一速度，确定是否需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力；

如果需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述震动幅度信息，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据；

根据所述反向牵引力数据，控制所述车辆动力系统在下一个检测周期内提供牵引力；

根据所述震动幅度信息，确定车辆的安全速度阈值，包括：

分别确定四个所述震动传感器传输的震动幅度信息中的最大震动幅度；

确定最大震动幅度对应的震动开始时刻，以及震动达到所述最大震动幅度的目标时刻；

获取车辆的重量信息，以及四个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数；

根据所述最大震动幅度、所述震动开始时刻、所述目标时刻、所述重量信息和所述弹簧阻尼系数，确定所述车辆的安全速度阈值；

根据所述最大震动幅度、所述震动开始时刻、所述目标时刻、所述重量信息和所述弹簧阻尼系数，确定所述车辆的安全速度阈值，包括：

根据公式

，确定所述车辆的安全速度阈值，其中，/>为第一个震动传感器检测到的最大震动幅度，/>为第一个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，/>为第一个震动传感器对应的目标时刻，/>为第一个震动传感器对应的震动开始时刻，M为所述重量信息，/>为第二个震动传感器检测到的最大震动幅度，/>为第二个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，/>为第二个震动传感器对应的目标时刻，/>为第二个震动传感器对应的震动开始时刻，/>为第三个震动传感器检测到的最大震动幅度，/>为第三个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，为第三个震动传感器对应的目标时刻，/>为第三个震动传感器对应的震动开始时刻，/>为第四个震动传感器检测到的最大震动幅度，/>为第四个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，/>为第四个震动传感器对应的目标时刻，/>为第四个震动传感器对应的震动开始时刻，/>为前轮的悬挂系统的最大行程，/>为后轮的悬挂系统的最大行程，/>为预设比例系数；

如果需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述震动幅度信息，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据，包括：

获取车辆的重量信息，以及四个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数；

分别确定四个所述震动传感器传输的震动幅度信息中的最大震动幅度；

设置反向牵引力数据与下一个检测周期内各个时刻之间的待拟合函数；

根据所述重量信息、所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述最大震动幅度、所述弹簧阻尼系数和所述待拟合函数，确定优化限制条件；

根据所述待拟合函数、所述第一速度、所述安全速度阈值和所述刹车力度，确定优化目标函数；

根据所述优化目标函数和所述优化限制条件，对所述待拟合函数进行求解，获得反向牵引力数据与下一个检测周期内各个时刻之间的函数关系；

根据所述函数关系，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据。

2.根据权利要求1所述的基于路况检测的车辆制动装置，其特征在于，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、检测周期的持续时长和所述第一速度，确定是否需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，包括：

根据所述刹车力度、所述第一速度和检测周期的持续时长，确定下一个检测周期结束时，所述车辆的第一预期速度；

如果所述第一预期速度小于或等于所述安全速度阈值，则不需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力；

如果所述第一预期速度大于所述安全速度阈值，则需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力。

3.根据权利要求1所述的基于路况检测的车辆制动装置，其特征在于，根据所述重量信息、所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述最大震动幅度、所述弹簧阻尼系数和所述待拟合函数，确定优化限制条件，包括：

根据公式

，

，

，

，

确定优化限制条件，其中，和/>为待拟合函数的待拟合系数，/>为下一个检测周期内的第一个时刻，/>为下一个检测周期内的最后一个时刻，/>为刹车力度，M为所述重量信息，/>为安全速度阈值，t为待拟合函数的自变量，/>，/>为第一速度，/>为第一个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，/>为第二个轮胎对应的悬挂系统的弹簧阻尼系数，/>为第一个震动传感器检测到的最大震动幅度，/>为第一个震动传感器检测到的最大震动幅度，/>为前轮的悬挂系统的最大行程，/>为预设比例系数。

4. 根据权利要求3所述的基于路况检测的车辆制动装置，其特征在于，根据所述待拟合函数、所述第一速度、所述安全速度阈值和所述刹车力度，确定优化目标函数，包括：

根据公式

，

，

确定优化目标函数。

5.一种用于权利要求1-4中任一项所述的基于路况检测的车辆制动装置的控制器的基于路况检测的车辆制动方法，其特征在于，包括：

在当前检测周期内的多个时刻，接收四个震动传感器传输的震动幅度信息；

根据所述震动幅度信息，确定车辆的安全速度阈值；

如果车辆在当前时刻的第一速度高于所述安全速度阈值，根据所述车辆的当前操作状态，确定车辆的当前动作是否为刹车动作；

如果所述车辆的当前动作为刹车动作，获取所述车辆的刹车力度；

根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、检测周期的持续时长和所述第一速度，确定是否需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力；

如果需要车辆动力系统提供与车辆行进方向相反的反向牵引力，根据所述刹车力度、所述安全速度阈值、所述第一速度、所述震动幅度信息，确定所述车辆动力系统在下一个检测周期内各个时刻的反向牵引力数据；

根据所述反向牵引力数据，控制所述车辆动力系统在下一个检测周期内提供牵引力。