CN205768757U - 一种自适应巡航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车驾驶辅助领域，具体涉及一种自适应巡航系统。包括整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机、电池管理系统、电池组、原车ABS控制器、轮速传感器；还包括固定在整车前部保险杠上的毫米波雷达、安装在制动轮缸前的制动管路上的轮缸压力传感器、ESC液压调节单元、dSPACE Micro Autobox控制器和dSPACE Rapid pro驱动器；dSPACE Micro Autobox控制器分别与毫米波雷达、轮缸压力传感器、整车CAN总线相连；dSPACE Micro Autobox控制器通过雷莫连接器与dSPACE Rapid pro驱动器相连；dSPACE Rapid pro驱动器与ESC液压调节单元相连。本实用新型对整车经过较小的硬件变动，使用快速原型开发技术，实现纯电动汽车自适应巡航系统的前期设计和主动制动功能，为纯电动汽车自适应巡航系统的研究提供前期的技术积累。

Description

一种自适应巡航系统

技术领域

本实用新型属于汽车驾驶辅助领域，具体涉及一种自适应巡航系统。

背景技术

近几年来，随着汽车保有量的增加，交通事故发生率也与日俱增。驾驶辅助系统的研发逐渐受到了人们的重视，其中自适应巡航技术为解决行车安全、驾驶舒适性及交通拥堵等问题提供了一条有效的解决途径。

自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，通过协调车距和车速以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。纯电动车的自适应巡航系统通常具备雷达系统、自适应巡航控制器、主动制动系统。当整车处于自适应巡航系统时，自适应巡航控制器根据雷达系统检测到与目标车相对速度、相对车距进行决策，实时进行整车驱动或制动。驱动控制可通过控制电机实现目标转矩输出。制动控制可通过控制主动制动系统进行整车制动。而对具备传统ABS制动系统的纯电动汽车，如何通过整车较小硬件变动，实现自适应巡航系统控制的前期研发，并可实现整车的主动制动功能，是亟需解决的问题。

申请号为201410743865.7的中国专利提出了一种基于自适应巡航控制系统的制动能量回收系统及其方法。其实用新型的控制方法基于随车搭载的自适应巡航系统,当车辆巡航自动减速时,优先使用电机制动回收电能,当驱动电机的发电功率不足或者驱动电机出现故障无法满足制动要求时,自适应巡航控制系统与制动防抱死系统协调动作,使车轮适当制动,使车辆与前车始终保持安全距离，然而其专利并未述及主动制动的实现方法。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：具备传统ABS制动系统的纯电动汽车无法实现主动制动功能，对整车经过较小的硬件变动，使用快速原型开发技术，实现纯电动汽车自适应巡航系统的前期设计和主动制动功能，为纯电动汽车自适应巡航系统的研究提供前期的技术积累。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种自适应巡航系统，包括整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机、电池管理系统、电池组、原车ABS控制器、轮速传感器；还包括固定在整车前部保险杠上的毫米波雷达、安装在制动轮缸前的制动管路上的轮缸压力传感器、ESC液压调节单元、dSPACE MicroAutobox控制器和dSPACE Rapid pro驱动器；

所述dSPACE Micro Autobox控制器分别与毫米波雷达、轮缸压力传感器、整车CAN总线相连；

所述dSPACE Micro Autobox控制器通过雷莫连接器与dSPACE Rapid pro驱动器相连；

所述dSPACE Rapid pro驱动器与ESC液压调节单元相连。

技术方案中所述ESC液压调节单元包括前轴高压阀1、前轴转换阀2、前轴单向阀30、后轴转换阀3、后轴单向阀31、后轴高压阀4、前左进液电磁阀8、前左进液单向阀32、前右进液电磁阀9、前右进液单向阀33、后左进液电磁阀10、后左进液单向阀34、后右进液电磁阀11、后右进液单向阀35、前左出液电磁阀14、前右出液电磁阀15、后左出液电磁阀16、后右出液电磁阀17、前轴柱塞泵6、后轴柱塞泵7、前轴低压蓄能器12、后轴低压蓄能器13；外连接部件包括制动主缸26、前左轮22、前右轮23、后左轮24、后右轮25；

所述轮缸压力传感器，前后轮共四个，分别为前左轮缸压力传感器18、前右轮缸压力传感器19、后左轮缸压力传感器20、后右轮缸压力传感器21；

前轴高压阀1的p口、前轴转换阀2的a口、前轴单向阀30的p口分别与制动主缸26的A口管路连接；后轴高压阀4的p口、后轴转换阀3的a口、后轴单向阀31的p口分别与制动主缸26的B口管路连接；

前轴高压阀1的a口与前轴柱塞泵6的p口管路连接，后轴高压阀4的a口与后轴柱塞泵7的p口管路连接；

前轴转换阀2的p口、前轴单向阀30的a口、前左进液电磁阀8的p口、前左进液单向阀32的a口、前右进液电磁阀9的p口、前右进液单向阀33的a口分别与前轴柱塞泵6的a口管路连接；

后轴转换阀3的p口、后轴单向阀31的a口、后左进液电磁阀10的p口、后左进液单向阀34的a口、后右进液电磁阀11的p口、后右进液单向阀35的a口分别与后轴柱塞泵7的a口管路连接；

前左进液电磁阀8的a口、前左进液单向阀32的p口、前左出液电磁阀14的p口、前左轮缸压力传感器18分别与前左轮22管路连接；

前右进液电磁阀9的a口、前右进液单向阀33的p口、前右出液电磁阀15的p口、前右轮缸压力传感器19分别与前右轮23管路相连；

后左进液电磁阀10的a口、后左进液单向阀34的p口、后左出液电磁阀16的p口、后左轮缸压力传感器20分别与后左轮24管路连接；

后右进液电磁阀11的a口、后右进液单向阀35的p口、后右出液电磁阀17的p口、后右轮缸压力传感器21分别与后右轮25管路连接；

前轴低压蓄能器12、前左出液电磁阀14的a口、前右出液电磁阀15的a口、前轴高压阀1的a口分别与前轴柱塞泵6的p口管路连接；

后轴低压蓄能器13、后左出液电磁阀16的a口、后右出液电磁阀17的a口、后轴高压阀4的a口分别与后轴柱塞泵7的p口管路连接。

技术方案中所述前轴转换阀2、后轴转换阀3、前左进液电磁阀8、前右进液电磁阀9、后左进液电磁阀10、后右进液电磁阀11均为线性常开电磁阀，能够通过脉冲宽度调制方法进行控制；前左进液电磁阀8、前右进液电磁阀9、后左进液电磁阀10、后右进液电磁阀11均用于增压速率控制；前轴转换阀2、后轴转换阀3用于液压管路溢流压力控制，使轮缸压力稳定在需求制动压力；

所述前轴高压阀1、后轴高压阀4、前左出液电磁阀14、前右出液电磁阀15、后左出液电磁阀16、后右出液电磁阀17均为开关常闭电磁阀，能够通过高低电平信号进行控制；前左出液电磁阀14、前右出液电磁阀15、后左出液电磁阀16、后右出液电磁阀17均用于制动系统的减压控制；前轴高压阀1用于主动增压过程中前轴柱塞泵6的p口制动液的供给，后轴高压阀4用于主动增压过程中后轴柱塞泵7的p口制动液的供给。

一种自适应巡航系统控制方法，整车首先根据整车行驶状态判断是否进入自适应巡航系统主动制动控制状态；

然后在自适应巡航系统主动制动控制中通过控制转换阀的占空比进行轮缸压力的控制，实现整车目标制动强度的响应；

在当车速为0km/h，且持续时间超过2s，ESC液压调节单元进行初始化减压控制。

技术方案中所述主动制动控制具体实现步骤如下：

(1)判断整车是否进入自适应巡航系统主动制动控制状态

整车根据整车状态信号包括整车驱动踏板信号、整车制动踏板信号、整车行驶车速信号，判断整车是否进入自适应巡航系统中，并在自适应巡航系统运行时由制动标志位判断整车是否进入自适应巡航系统主动制动控制；

(2)计算轮缸需求压力

根据目标制动强度、整车质量、车轮滚动半径、轮缸半径等参数，将目标制动强度换算为轮缸需求压力，公式如下：

$p=\frac{mzg}{\frac{1}{2}{\mathrm{\πD}}_f^2{R}_f{K}_{bf}{r}_f+\frac{1}{2}{\mathrm{\πD}}_r^2{R}_r{K}_{br}{r}_r}$

其中：m为整备质量(kg)，z为目标制动强度，g为重力加速速度(m/s²)，r_f为前轮滚动半径(m)，r_r为后轮滚动半径(m)，D_f为前轮轮缸直径(m)，D_r为后轮轮缸直径(m)，R_f为前制动盘有效作用半径(m)，R_r为后制动盘有效作用半径(m)，K_bf为前轮制动器制动效能因数，K_br为后轮制动器制动效能因数，p为轮缸需求压力(Pa)。

(3)查表获取转换阀占空比

轮缸需求压力与转换阀占空比是一一对应的关系，通过查阅转换阀占空比-轮缸静态溢流压力关系表，获取取转换阀占空比，具体的转换阀占空比-轮缸静态溢流压力关系表通过前期试验标定；

(4)ESC液压调节单元主动制动增压

所述ESC液压调节单元主动制动增压过程在信号控制方面，需利用dSPACE MicroAutobox控制器向dSPACE Rapid pro驱动器发送高压阀开关信号、转换阀占空比信号、柱塞泵电机占空比信号，dSPACE Rapid pro驱动器响应并转换为输出电流，分别针对ESC液压调节单元内的高压阀、转换阀、柱塞泵电机进行电流控制；高压阀为开关信号控制；转换阀占空比信号根据转换阀占空比查表获得；柱塞泵电机占空比信号选取为70％。

(5)判断车速是否为0km/h，且持续时间超过2s

若是，为避免ESC液压调节单元电磁阀长时间工作，导致发热烧坏，则ESC液压调节单元进行初始化减压控制，执行步骤(6)；若否，则继续执行主动制动，执行步骤(2)；

(6)控制ESC液压调节单元初始化减压。

技术方案中所述的判断整车是否进入自适应巡航系统主动制动控制状态具体执行步骤如下：

a.检测整车驱动踏板信号

整车驱动踏板信号经由整车CAN总线，通过整车控制器传给dSPACE MicroAutobox控制器中；若驱动踏板信号不为0，驾驶员干预自适应巡航系统，自适应巡航系统退出，执行步骤d；若驱动踏板信号为0，执行步骤b；

b.检测整车制动踏板信号

整车制动踏板信号经由整车CAN总线，通过整车控制器传给dSPACE MicroAutobox控制器中；若制动踏板信号不为0，驾驶员干预自适应巡航系统，自适应巡航系统退出，执行步骤d；若制动踏板信号为0，执行步骤c；

c.检测整车行驶车速信号

整车行驶车速信号经由整车CAN总线，通过原车ABS控制器传给dSPACE MicroAutobox控制器中；若整车行驶车速信号所得整车行驶车速大于等于120km/h，为保证行驶安全性，自适应巡航系统自动退出，执行步骤d,由驾驶员操纵整车行驶；若整车行驶车速信号所得整车行驶车速小于120km/h，自适应巡航系统正常运行，执行步骤e；

d.驾驶员操纵整车行驶

驾驶员通过操纵驱动踏板与制动踏板进行整车驱动与制动的操纵，自适应巡航系统不参与整车运行控制；

e.判断制动标志位是否为1

整车的自适应巡航系统控制策略会实时提供制动标志位的大小，用于整车驱动或制动的判断；判断制动标志位是否为1，若否，则整车进入自适应巡航系统驱动控制，执行步骤f；若是，则整车进入自适应巡航系统主动制动控制，执行步骤g；

f.自适应巡航系统驱动控制

dSPACE Micro Autobox控制器通过整车CAN总线发送需求扭矩给整车控制器，整车控制器通过整车CAN总线发送到驱动电机控制器，控制驱动电机，实现整车需求扭矩的响应；

g.自适应巡航系统主动制动控制

dSPACE Micro Autobox控制器根据毫米波雷达获取的与前方车辆的的相对距离，相对车速信息，计算出目标制动强度，通过dSPACE Rapid pro驱动器产生电流控制ESC液压调节单元，实现自适应巡航系统的主动制动控制。

技术方案中所述查表获取转换阀占空比的具体步骤如下：

a.控制柱塞泵电机占空比

利用dSPACE Micro Autobox控制器向dSPACE Rapid pro驱动器发送柱塞泵电机占空比信号，dSPACE Rapid pro驱动器响应并转换为输出电流，控制ESC液压调节单元的柱塞泵电机，实现主动制动系统的动力源控制；柱塞泵电机占空比影响到主动制动控制过程中的增压速率，选取柱塞泵电机占空比为70％，能够满足主动制动控制过程中对增压速率的需求；

b.控制转换阀占空比

利用dSPACE Micro Autobox控制器向dSPACE Rapid pro驱动器发送转换阀占空比，dSPACE Rapid pro驱动器响应并转换为输出电流，控制ESC液压调节单元的前轴转换阀2、后轴转换阀3，实现主动制动系统的电磁阀溢流特性控制；

c.获取轮缸静态溢流压力

压力传感器将轮缸压力信号转换为电压信号，电压信号经过补偿、放大和滤波，经由dSPACE Micro Autobox控制器得到轮缸的静态溢流压力，并将轮缸的静态溢流压力进行记录；

d.增大转换阀占空比

前轴转换阀2、后轴转换阀3的转换阀占空比的初始值选取为10％，以5％作为步长进行增加，直至转换阀占空比达到90％；

e.判断转换阀占空比是否达到90％

如果否，则转至步骤b进行新一轮的前轴转换阀2、后轴转换阀3的转换阀占空比控制下轮缸静态溢流压力的获取；如果是，则结束前期轮缸静态溢流压力的标定工作；

f.统计记录转换阀占空比与轮缸静态溢流压力

获取转换阀占空比与轮缸静态溢流压力的关系表。

技术方案中ESC液压调节单元主动制动增压过程中，制动主缸26的A口和B口同时给

ESC液压调节单元提供制动液；

进入ESC液压调节单元中的制动液分别流入前轴和后轴；

针对流入前轴的制动液，由ESC液压调节单元中的柱塞泵电机5带动前轴柱塞泵6工作，由制动主缸26的A口流入，经前轴高压阀1进入前轴柱塞泵6的p口，前轴柱塞泵6为流入的制动液增压，由前轴柱塞泵6的a口流出高压制动液；高压制动液同时流至三个方向，第一个方向流入前左进液电磁阀8中，用于控制前左轮22的轮缸压力，实现前左轮22的增压；第二个方向流入前右进液电磁阀9中，用于控制前右轮23的轮缸压力，实现前右轮23的增压；第三个方向将流入前轴转换阀2中，前轴转换阀2具有稳定溢流压力的作用，当高压制动液压力高于溢流压力时，液体经制动主缸26的A口流入至制动主缸26中，实现高压制动液压力的稳压控制；

针对流入后轴的制动液，由ESC液压调节单元中的柱塞泵电机5带动后轴柱塞泵7工作，由制动主缸26的B口流入，经后轴高压阀4进入后轴柱塞泵7的p口，后轴柱塞泵7为流入的制动液增压，由后轴柱塞泵7的a口流出高压制动液；高压制动液同时流至三个方向，第一个方向流入后左进液电磁阀10中，用于控制后左轮24的轮缸压力，实现后左轮24的增压；第二个方向流入后右进液电磁阀11中，用于控制后右轮25的轮缸压力，实现后右轮25的增压；第三个方向将流入后轴转换阀3中，后轴转换阀3具有稳定溢流压力的作用，当高压制动液压力高于溢流压力时，液体经制动主缸26的B口流入至制动主缸26中，实现高压制动液压力的稳压控制；

技术方案中所述具体初始化减压过程为：前左轮22、前右轮23、后左轮24、后右轮25同时进行减压控制；

位于前左轮22中的高压制动液经由前左进液单向阀32流入前轴转换阀2，最终到达制动主缸26的A口，实现前左轮22的减压控制；

位于前右轮23中的高压制动液经由前右进液单向阀33流入前轴转换阀2，最终到达制动主缸26的A口，实现前右轮23的减压控制；

位于后左轮24中的高压制动液经由后左进液单向阀34流入后轴转换阀3，最终到达制动主缸26的B口，实现后左轮24的减压控制；

位于后右轮25中的高压制动液经由后右进液单向阀35流入后轴转换阀3，最终到达制动主缸26的B口，实现后右轮25的减压控制。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的自适应巡航系统，用于解决安装有ABS的纯电动汽车无法实现自适应巡航系统功能，通过安装毫米波雷达、ESC液压调节单元，对整车进行较小的变动，进行快速控制原型开发，实现了纯电动汽车的自适应巡航系统的功能与前期技术开发。

2.本实用新型所述的自适应巡航系统，为保证整车改造后运行状态稳定，将原车的ABS控制器进行了保留，从而使得整车总线信号传输正常，避免了出现由于整车改动而引起的整车总线信号故障错误。

3.本实用新型所述的自适应巡航系统的主动制动控制方法中，提出了转换阀占空比-轮缸静态溢流压力关系表的前期试验标定流程方法，为制动压力精确控制提供了试验依据。

4.本实用新型所述的自适应巡航系统的主动制动控制方法，提出了根据目标制动强度换算为轮缸需求压力，由柱塞泵电机驱动柱塞泵主动建立轮缸需求压力，轮缸压力精确可调，实现自适应巡航系统目标制动强度实时变化的需求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型所述的一种基于具备传统ABS纯电动汽车的自适应巡航系统构型图；

图2为本实用新型所述的ESC液压调节单元系统构型图；

图3为本实用新型所述的自适应巡航系统主动制动增压过程中ESC液压调节单元液流图；

图4为本实用新型所述的自适应巡航系统主动制动初始化减压过程中ESC液压调节单元液流图；

图5为本实用新型所述的自适应巡航系统主动制动控制流程图；

图6为本实用新型所述的自适应巡航系统主动制动控制的进入退出机制流程图；

图7为本实用新型所述的自适应巡航系统主动制动控制的前期试验标定流程图。

图中：1.前轴高压阀；2.前轴转换阀；3.后轴转换阀；4.后轴高压阀；5.柱塞泵电机；6.前轴柱塞泵；7.后轴柱塞泵；8.前左进液电磁阀；9.前右进液电磁阀；10.后左进液电磁阀；11.后右进液电磁阀；12.前轴低压蓄能器；13.后轴低压蓄能器；14.前左出液电磁阀；15.前右出液电磁阀；16.后左出液电磁阀；17.后右出液电磁阀；18.前左轮缸压力传感器；19.前右轮缸压力传感器；20.后左轮缸压力传感器；21.后右轮缸压力传感器；22.前左轮；23.前右轮；24.后左轮；25.后右轮；26.制动主缸；27.储液罐；28.真空助力器；29.制动踏板；30.前轴单向阀；31.后轴单向阀；32.前左进液单向阀；33.前右进液单向阀；34.后左进液单向阀；35.后右进液单向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

参阅图1，为本实用新型提供的一种基于具备传统ABS(制动防抱死系统)纯电动汽车的自适应巡航系统构型图，是在原车现有部件的基础上进行的整车自适应巡航系统的设计。自适应巡航系统的部件包括整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机、电池管理系统、电池组、原车ABS控制器、4个轮速传感器、毫米波雷达、ESC(车身电子稳定性控制系统)液压调节单元、4个轮缸压力传感器、dSPACE Micro Autobox控制器(dSPACE公司的快速原型控制器)、dSPACE Rapid pro驱动器(dSPACE公司的快速原型驱动器)。

针对原车现有部件，未进行变动的部件包括整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机、电池管理系统、电池组、轮速传感器。所述整车控制器是原车控制的核心部件，用于控制下层整车其他部件控制器的动作。所述驱动电机控制器集控制与驱动于一体，接收来自整车控制器的信号，由驱动电机控制器内部的逆变器将直流电转变为三相交流电输出。所述电池管理系统通过信号线与整车其他部件控制器进行交互，输出电池工作状态，并实现对电池的充放电控制、在线诊断、热管理等功能。所述驱动电机用于实现整车的前进或者倒车。所述电池组为整车的驱动行驶提供动力来源。所述轮速传感器采用霍尔式轮速传感器，利用霍尔效应原理获取整车轮速，传送到ABS控制器中。本实用新型将不对上述部件的型号、部件布置位置、部件之间的连接关系进行任何变动，均保留原车的设计。

针对原车现有部件，进行变动的部件为ABS部件。所述原车ABS控制器是将原车的ABS部件进行拆解，仅保留ABS控制器部分，而将ABS部件执行机构包括电磁阀、柱塞泵和柱塞泵电机整体去除。由于原车ABS控制器的保留，轮速传感器获取信号可传输到原车ABS控制器中，从而不影响整车行驶车速的估算获取，ABS控制器依然通过CAN(控制器局域网络)总线与整车其它部件控制器进行数据交互。

针对新增部件，毫米波雷达选用的是德尔福ESR(electronically scanningradar)毫米波雷达，为长距离，频率为76GHz，距离为1～175m，速度为-100～+25m/s,需要输入电压为直流12V，用于监测整车前方的道路状况。轮缸压力传感器采用BOSCH公司生产的型号为303的主动式压力传感器，共有三根线束，其中两根为供电线，需要输入5V的供电电压，另外一根为信号线，输出压力值为0～5伏的模拟信号，用于检测轮缸压力的大小。ESC液压调节单元采用BOSCH公司的ESC产品，版本号为8.0，共由一个柱塞泵电机、两个柱塞泵、两个低压蓄能器、六个单向阀、十二个电磁阀组成，用于调节轮缸压力，并可实现主动制动功能。dSPACE Micro Autobox控制器采用1505/1507系列，需要12V供电电压，内嵌自适应巡航系统的驱动算法与主动制动算法，用于运行自适应巡航系统的控制策略。dSPACE Rapidpro驱动器需要12V供电电压，根据输入的控制信号产生相应的驱动电流，用于进行ESC液压调节单元的电磁阀与柱塞泵电机控制。

对于原车变动部件和新增部件的安装位置与连接关系：

原车ABS控制器放置在前发动机舱中，并利用扎带固定在前发动机舱合适的空闲位置处，需确保安装位置不影响整车部件的运行即可，ABS控制器通过原车ABS的信号线束与整车其它部件控制器进行信息交互。毫米波雷达可通过自制支架将其固定安装在整车前部保险杠中部，确保毫米波雷达前部无其他整车部件遮挡，且可以检测整车正前方路况。ESC液压调节单元自带安装螺栓与原车ABS上的螺栓结构尺寸相同，可直接安装在原车ABS位置上，在管路连接时由经过原车制动主缸输出的两条液压管路作为ESC液压调节单元的输入，并通过ESC液压调节单元输出四条液压管路，控制轮缸压力。轮缸压力传感器安装在制动轮缸前的制动管路上，前后轮共四个，分别为前左轮缸压力传感器、前右轮缸压力传感器、后左轮缸压力传感器、后右轮缸压力传感器。dSPACE Micro Autobox控制器利用信号线与所述的毫米波雷达、轮缸压力传感器、整车CAN总线分别相连，dSPACE Micro Autobox控制器输出端利用具有4个针脚的LEMO connectors(雷莫连接器)与dSPACE Rapid pro驱动器相连；dSPACE Rapid pro驱动器输出端利用线束与ESC液压调节单元的38针插接口相连。所述dSPACE Micro Autobox控制器和dSPACE Rapid pro驱动器放置在车厢内副驾驶处。

为进一步说明所述ESC液压调节单元的系统构型以及管路连接关系，并指出自适应巡航系统主动制动增压和主动制动初始化减压过程中ESC液压调节单元的工作状态，可参阅图2、图3、图4。

参阅图2，虚线框内为ESC液压调节单元系统构型图。所述ESC液压调节单元包括前轴高压阀1、前轴转换阀2、前轴单向阀30、后轴转换阀3、后轴单向阀31、后轴高压阀4、前左进液电磁阀8、前左进液单向阀32、前右进液电磁阀9、前右进液单向阀33、后左进液电磁阀10、后左进液单向阀34、后右进液电磁阀11、后右进液单向阀35、前左出液电磁阀14、前右出液电磁阀15、后左出液电磁阀16、后右出液电磁阀17、柱塞泵电机5，前轴柱塞泵6、后轴柱塞泵7、前轴低压蓄能器12、后轴低压蓄能器13。其外连接部件包括制动踏板29、真空助力器28、储液罐27、制动主缸26、前左轮缸压力传感器18、前右轮缸压力传感器19、后左轮缸压力传感器20、后右轮缸压力传感器21、前左轮22、前右轮23、后左轮24、后右轮25。

前轴高压阀1的p口、前轴转换阀2的a口、前轴单向阀30的p口分别与制动主缸26的A口管路连接；后轴高压阀4的p口、后轴转换阀3的a口、后轴单向阀31的p口分别与制动主缸26的B口管路连接。

前轴高压阀1的a口与前轴柱塞泵6的p口管路连接，后轴高压阀4的a口与后轴柱塞泵7的p口管路连接。

前轴转换阀2的p口、前轴单向阀30的a口、前左进液电磁阀8的p口、前左进液单向阀32的a口、前右进液电磁阀9的p口、前右进液单向阀33的a口分别与前轴柱塞泵6的a口管路连接；

后轴转换阀3的p口、后轴单向阀31的a口、后左进液电磁阀10的p口、后左进液单向阀34的a口、后右进液电磁阀11的p口、后右进液单向阀35的a口分别与后轴柱塞泵7的a口管路连接。

前左进液电磁阀8的a口、前左进液单向阀32的p口、前左出液电磁阀14的p口、前左轮缸压力传感器18分别与前左轮22管路连接；

前右进液电磁阀9的a口、前右进液单向阀33的p口、前右出液电磁阀15的p口、前右轮缸压力传感器19分别与前右轮23管路相连；

后左进液电磁阀10的a口、后左进液单向阀34的p口、后左出液电磁阀16的p口、后左轮缸压力传感器20分别与后左轮24管路连接。

后右进液电磁阀11的a口、后右进液单向阀35的p口、后右出液电磁阀17的p口、后右轮缸压力传感器21分别与后右轮25管路连接。

前轴低压蓄能器12、前左出液电磁阀14的a口、前右出液电磁阀15的a口、前轴高压阀1的a口分别与前轴柱塞泵6的p口管路连接。

后轴低压蓄能器13、后左出液电磁阀16的a口、后右出液电磁阀17的a口、后轴高压阀4的a口分别与后轴柱塞泵7的p口管路连接。

所述前轴转换阀2、后轴转换阀3、前左进液电磁阀8、前右进液电磁阀9、后左进液电磁阀10、后右进液电磁阀11均为线性常开电磁阀，可通过脉冲宽度调制方法进行控制。其中前左进液电磁阀8、前右进液电磁阀9、后左进液电磁阀10、后右进液电磁阀11用于增压速率控制。前轴转换阀2、后轴转换阀3用于液压管路溢流压力控制,使轮缸压力稳定在需求制动压力。

所述前轴高压阀1、后轴高压阀4、前左出液电磁阀14、前右出液电磁阀15、后左出液电磁阀16、后右出液电磁阀17均为开关常闭电磁阀，可通过高低电平信号进行控制。其中前左出液电磁阀14、前右出液电磁阀15、后左出液电磁阀16、后右出液电磁阀17可用于制动系统的减压控制；前轴高压阀1用于主动增压过程中前轴柱塞泵6的p口制动液的供给，后轴高压阀4用于主动增压过程中后轴柱塞泵7的p口制动液的供给。

在进行自适应巡航系统主动制动增压和主动制动初始化减压过程中，都需要ESC液压调节单元中电磁阀、柱塞泵、柱塞泵电机的协调配合，具体实施方式可参阅图3、图4。

参阅图3，为自适应巡航系统主动制动增压过程中ESC液压调节单元液流图。增压过程中通过ESC液压调节单元的前轴高压阀1、后轴高压阀4、前轴转换阀2、后轴转换阀3、前轴柱塞泵6、后轴柱塞泵7、柱塞泵电机5、前左进液电磁阀8、前右进液电磁阀9、后左进液电磁阀10、后右进液电磁阀11配合完成。制动主缸26的A口和B口同时给ESC液压调节单元提供制动液，分别用于控制前轴和后轴的制动力。具体工作过程为：针对于前轴，由柱塞泵电机5带动前轴柱塞泵6工作，来自制动主缸26的A口制动液，经前轴高压阀1进入前轴柱塞泵6的p口，前轴柱塞泵6为流入的制动液增压，由前轴柱塞泵6的a口流出高压制动液。高压制动液同时流至三个方向，第一个方向流入前左进液电磁阀8中，用于控制前左轮22的轮缸压力，实现前左轮22的增压，第二个方向流入前右进液电磁阀9中，用于控制前右轮23的轮缸压力，实现前右轮23的增压，第三个方向将流入前轴转换阀2中，前轴转换阀2具有稳定溢流压力的作用，当高压制动液压力高于溢流压力时，液体经转换阀2、制动主缸26的A口流入至制动主缸26中，实现高压制动液压力的稳压控制；针对于后轴，由柱塞泵电机5带动后轴柱塞泵7工作，来自制动主缸26的B口制动液，经后轴高压阀4进入后轴柱塞泵7的p口，后轴柱塞泵7为流入的制动液增压，由后轴柱塞泵7的a口流出高压制动液。高压制动液同时流至三个方向，第一个方向流入后左进液电磁阀10中，用于控制后左轮24的轮缸压力，实现后左轮24的增压，第二个方向流入后右进液电磁阀11中，用于控制后右轮25的轮缸压力，实现后右轮25的增压，第三个方向将流入后轴转换阀3中，后轴转换阀3具有稳定溢流压力的作用，当高压制动液压力高于溢流压力时，液体经转换阀3、制动主缸26的B口流入至制动主缸26中，实现高压制动液压力的稳压控制。

参阅图4，为自适应巡航系统主动制动初始化减压过程中ESC液压调节单元液流图。减压过程中ESC液压调节单元的电磁阀处于原始状态，即前轴高压阀1、后轴高压阀4处于关闭状态；前轴转换阀2、后轴转换阀3处于开启状态；前左进液电磁阀8、前右进液电磁阀9、后左进液电磁阀10、后右进液电磁阀11处于开启状态；前左出液电磁阀14、前右出液电磁阀15、后左出液电磁阀16、后右出液电磁阀17处于关闭状态，同时柱塞泵电机5不工作。前左轮22、前右轮23、后左轮24、后右轮25同时进行减压控制，其中位于前左轮22中的高压制动液经由前左进液单向阀32流入前轴转换阀2，最终到达制动主缸26的A口，实现前左轮22的减压控制；位于前右轮23中的高压制动液经由前右进液单向阀33流入前轴转换阀2，最终到达制动主缸26的A口，实现前右轮23的减压控制；位于后左轮24中的高压制动液经由后左进液单向阀34流入后轴转换阀3，最终到达制动主缸26的B口，实现后左轮24的减压控制；位于后右轮25中的高压制动液经由后右进液单向阀35流入后轴转换阀3，最终到达制动主缸26的B口，实现后右轮25的减压控制。

基于上述针对自适应巡航系统的硬件改动，本实用新型提出了一种基于自适应巡航系统的主动制动系统控制方法。具体的，整车首先根据整车行驶状态判断是否进入自适应巡航系统主动制动控制状态，然后在自适应巡航系统主动制动控制中通过控制转换阀占空比进行轮缸压力的控制，实现整车目标制动强度的响应。在当车速为0km/h,且持续时间超过2s，为避免电磁阀与柱塞泵电机长时间工作，导致ESC液压调节单元部件寿命降低甚至烧坏，ESC液压调节单元进行初始化减压控制。

参阅图5，为本实用新型的自适应巡航系统中的主动制动控制流程图。具体的主动制动控制实现步骤如下：

(1)判断整车是否进入自适应巡航系统主动制动控制状态

参阅图6，整车需要根据整车状态信号包括整车驱动踏板信号、整车制动踏板信号、整车行驶车速信号，判断整车是否进入自适应巡航系统中，并在自适应巡航系统运行时由制动标志位判断整车是否进入自适应巡航系统主动制动控制，具体执行步骤如下：

a.检测整车驱动踏板信号

整车驱动踏板信号经由整车CAN总线，通过整车控制器传给dSPACE MicroAutobox控制器中。若驱动踏板信号不为0，驾驶员干预自适应巡航系统，自适应巡航系统退出，执行步骤d；若驱动踏板信号为0，执行步骤b。

b.检测整车制动踏板信号

整车制动踏板信号经由整车CAN总线，通过整车控制器传给dSPACE MicroAutobox控制器中。若制动踏板信号不为0，驾驶员干预自适应巡航系统，自适应巡航系统退出，执行步骤d；若制动踏板信号为0，执行步骤c。

c.检测整车行驶车速信号

整车行驶车速信号经由整车CAN总线，通过原车ABS控制器传给dSPACE MicroAutobox控制器中。若整车行驶车速信号所得整车行驶车速大于等于120km/h，为保证行驶安全性，自适应巡航系统自动退出，执行步骤d,由驾驶员操纵整车行驶；若整车行驶车速信号所得整车行驶车速小于120km/h，自适应巡航系统正常运行，执行步骤e。

d.驾驶员操纵整车行驶

驾驶员通过操纵驱动踏板与制动踏板进行整车驱动与制动的操纵，自适应巡航系统不参与整车运行控制。

e.判断制动标志位是否为1

整车的自适应巡航系统控制策略会实时提供制动标志位的大小，用于整车驱动或制动的判断。判断制动标志位是否为1，若否，则整车进入自适应巡航系统驱动控制，执行步骤f；若是，则整车进入自适应巡航系统主动制动控制，执行步骤g。

f.自适应巡航系统驱动控制

dSPACE Micro Autobox控制器通过整车CAN总线发送需求扭矩给整车控制器，整车控制器通过整车CAN总线发送到驱动电机控制器，控制驱动电机，实现整车需求扭矩的响应。

g.自适应巡航系统主动制动控制

dSPACE Micro Autobox控制器根据毫米波雷达获取的与前方车辆的的相对距离，相对车速信息，计算出目标制动强度，通过dSPACE Rapid pro驱动器产生电流控制ESC液压调节单元，实现自适应巡航系统的主动制动控制。

(2)计算轮缸需求压力

根据目标制动强度、整车质量、车轮滚动半径、轮缸半径等参数，将目标制动强度换算为轮缸需求压力。具体参考公式如下：

$p=\frac{mzg}{\frac{1}{2}{\mathrm{\πD}}_f^2{R}_f{K}_{bf}{r}_f+\frac{1}{2}{\mathrm{\πD}}_r^2{R}_r{K}_{br}{r}_r}$

其中：m为整备质量(kg)，z为目标制动强度，g为重力加速速度(m/s²)，r_f为前轮滚动半径(m)，r_r为后轮滚动半径(m)，D_f为前轮轮缸直径(m)，D_r为后轮轮缸直径(m)，R_f为前制动盘有效作用半径(m)，R_r为后制动盘有效作用半径(m)，K_bf为前轮制动器制动效能因数，K_br为后轮制动器制动效能因数，p为轮缸需求压力(Pa)。

(3)查表获取转换阀占空比

轮缸需求压力与转换阀占空比是一一对应的关系，因而可通过查阅转换阀占空比-轮缸静态溢流压力关系表，获取取转换阀占空比。具体的转换阀占空比-轮缸静态溢流压力关系表通过前期试验标定，具体步骤可参阅图7。

a.控制柱塞泵电机占空比

利用dSPACE Micro Autobox控制器向dSPACE Rapid pro驱动器发送柱塞泵电机占空比信号，dSPACE Rapid pro驱动器响应并转换为输出电流，控制ESC液压调节单元的柱塞泵电机，实现主动制动系统的动力源控制。柱塞泵电机占空比影响到主动制动控制过程中的增压速率，选取柱塞泵电机占空比为70％，可满足主动制动控制过程中对增压速率的需求。

b.控制转换阀占空比

利用dSPACE Micro Autobox控制器向dSPACE Rapid pro驱动器发送转换阀占空比，dSPACE Rapid pro驱动器响应并转换为输出电流，控制ESC液压调节单元的前轴转换阀2、后轴转换阀3，实现主动制动系统的电磁阀溢流特性控制。

c.获取轮缸静态溢流压力

压力传感器将轮缸压力信号转换为电压信号，电压信号经过补偿、放大和滤波，经由dSPACE Micro Autobox控制器得到轮缸的静态溢流压力，并将轮缸的静态溢流压力进行记录。

d.增大转换阀占空比

前轴转换阀2、后轴转换阀3的转换阀占空比的初始值选取为10％，以5％作为步长进行增加，直至转换阀占空比达到90％。

e.判断转换阀占空比是否达到90％

如果否，则转至步骤b进行新一轮的前轴转换阀2、后轴转换阀3的转换阀占空比控制下轮缸静态溢流压力的获取；如果是，则结束轮缸静态溢流压力的标定工作。

f.统计记录转换阀占空比与轮缸静态溢流压力

根据上述实验的结果，获取转换阀占空比与轮缸静态溢流压力的关系表。

(4)ESC液压调节单元主动制动增压

所述ESC液压调节单元主动制动增压过程在信号控制方面，需利用dSPACE MicroAutobox控制器向dSPACE Rapid pro驱动器发送高压阀开关信号、转换阀占空比信号、柱塞泵电机占空比信号，dSPACE Rapid pro驱动器响应并转换为输出电流，分别针对ESC液压调节单元内的高压阀、转换阀、柱塞泵电机进行电流控制。其中高压阀为开关信号控制；转换阀占空比信号根据转换阀占空比-轮缸静态溢流压力关系表查表获得；柱塞泵电机占空比信号选取为70％。

在响应ESC液压调节单元主动制动增压过程的信号控制后，ESC液压调节单元主动制动增压过程中制动液流向可参阅图3，其中制动主缸26的A口和B口同时给ESC液压调节单元提供制动液。

进入ESC液压调节单元中的制动液分别流入前轴和后轴。

针对流入前轴的制动液，由ESC液压调节单元中的柱塞泵电机5带动前轴柱塞泵6工作，由制动主缸26的A口流入，经前轴高压阀1进入前轴柱塞泵6的p口，前轴柱塞泵6为流入的制动液增压，由前轴柱塞泵6的a口流出高压制动液。高压制动液同时流至三个方向，第一个方向流入前左进液电磁阀8中，用于控制前左轮22的轮缸压力，实现前左轮22的增压，第二个方向流入前右进液电磁阀9中，用于控制前右轮23的轮缸压力，实现前右轮23的增压，第三个方向将流入前轴转换阀2中，前轴转换阀2具有稳定溢流压力的作用，当高压制动液压力高于溢流压力时，液体经制动主缸26的A口流入至制动主缸26中，实现高压制动液压力的稳压控制；

针对流入后轴的制动液，由柱塞泵电机5带动后轴柱塞泵7工作，由制动主缸26的B口流入，经后轴高压阀4进入后轴柱塞泵7的p口，后轴柱塞泵7为流入的制动液增压，由后轴柱塞泵7的a口流出高压制动液。高压制动液同时流至三个方向，第一个方向流入后左进液电磁阀10中，用于控制后左轮24的轮缸压力，实现后左轮24的增压，第二个方向流入后右进液电磁阀11中，用于控制后右轮25的轮缸压力，实现后右轮25的增压，第三个方向将流入后轴转换阀3中，后轴转换阀3具有稳定溢流压力的作用，当高压制动液压力高于溢流压力时，液体经制动主缸26的B口流入至制动主缸26中，实现高压制动液压力的稳压控制。

通过ESC液压调节单元主动制动增压的控制，最终实现整车的目标制动强度。

(5)判断车速是否为0km/h,且持续时间超过2s

若是，为避免ESC液压调节单元电磁阀长时间工作，导致发热烧坏，则ESC液压调节单元进行初始化减压控制，执行步骤(6)；若否，则继续执行主动制动，执行步骤(2)。

(6)控制ESC液压调节单元初始化减压

具体初始化减压过程可参阅图4的自适应巡航系统主动制动过程的初始化减压过程。前左轮22、前右轮23、后左轮24、后右轮25同时进行减压控制，其中位于前左轮22中的高压制动液经由前左进液单向阀32流入前轴转换阀2，最终到达制动主缸26的A口，实现前左轮22的减压控制；位于前右轮23中的高压制动液经由前右进液单向阀33流入前轴转换阀2，最终到达制动主缸26的A口，实现前右轮23的减压控制；位于后左轮24中的高压制动液经由后左进液单向阀34流入后轴转换阀3，最终到达制动主缸26的B口，实现后左轮24的减压控制；位于后右轮25中的高压制动液经由后右进液单向阀35流入后轴转换阀3，最终到达制动主缸26的B口，实现后右轮25的减压控制。

Claims (3)

1.一种自适应巡航系统，包括整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机、电池管理系统、电池组、原车ABS控制器、轮速传感器；其特征在于：还包括固定在整车前部保险杠上的毫米波雷达、安装在制动轮缸前的制动管路上的轮缸压力传感器、ESC液压调节单元、dSPACEMicro Autobox控制器和dSPACE Rapid pro驱动器；

所述dSPACE Micro Autobox控制器分别与毫米波雷达、轮缸压力传感器、整车CAN总线相连；

所述dSPACE Micro Autobox控制器通过雷莫连接器与dSPACE Rapid pro驱动器相连；

所述dSPACE Rapid pro驱动器与ESC液压调节单元相连。

2.根据权利要求1所述的一种自适应巡航系统，其特征在于：

所述ESC液压调节单元包括前轴高压阀(1)、前轴转换阀(2)、前轴单向阀(30)、后轴转换阀(3)、后轴单向阀(31)、后轴高压阀(4)、前左进液电磁阀(8)、前左进液单向阀(32)、前右进液电磁阀(9)、前右进液单向阀(33)、后左进液电磁阀(10)、后左进液单向阀(34)、后右进液电磁阀(11)、后右进液单向阀(35)、前左出液电磁阀(14)、前右出液电磁阀(15)、后左出液电磁阀(16)、后右出液电磁阀(17)、前轴柱塞泵(6)、后轴柱塞泵(7)、前轴低压蓄能器(12)、后轴低压蓄能器(13)；外连接部件包括制动主缸(26)、前左轮(22)、前右轮(23)、后左轮(24)、后右轮(25)；

所述轮缸压力传感器，前后轮共四个，分别为前左轮缸压力传感器(18)、前右轮缸压力传感器(19)、后左轮缸压力传感器(20)、后右轮缸压力传感器(21)；

前轴高压阀(1)的p口、前轴转换阀(2)的a口、前轴单向阀(30)的p口分别与制动主缸(26)的A口管路连接；后轴高压阀(4)的p口、后轴转换阀(3)的a口、后轴单向阀(31)的p口分别与制动主缸(26)的B口管路连接；

前轴高压阀(1)的a口与前轴柱塞泵(6)的p口管路连接，后轴高压阀(4)的a口与后轴柱塞泵(7)的p口管路连接；

前轴转换阀(2)的p口、前轴单向阀(30)的a口、前左进液电磁阀(8)的p口、前左进液单向阀(32)的a口、前右进液电磁阀(9)的p口、前右进液单向阀(33)的a口分别与前轴柱塞泵(6)的a口管路连接；

后轴转换阀(3)的p口、后轴单向阀(31)的a口、后左进液电磁阀(10)的p口、后左进液单向阀(34)的a口、后右进液电磁阀(11)的p口、后右进液单向阀(35)的a口分别与后轴柱塞泵(7)的a口管路连接；

前左进液电磁阀(8)的a口、前左进液单向阀(32)的p口、前左出液电磁阀(14)的p口、前左轮缸压力传感器(18)分别与前左轮(22)管路连接；

前右进液电磁阀(9)的a口、前右进液单向阀(33)的p口、前右出液电磁阀(15)的p口、前右轮缸压力传感器(19)分别与前右轮(23)管路相连；

后左进液电磁阀(10)的a口、后左进液单向阀(34)的p口、后左出液电磁阀(16)的p口、后左轮缸压力传感器(20)分别与后左轮(24)管路连接；

后右进液电磁阀(11)的a口、后右进液单向阀(35)的p口、后右出液电磁阀(17)的p口、后右轮缸压力传感器(21)分别与后右轮(25)管路连接；

前轴低压蓄能器(12)、前左出液电磁阀(14)的a口、前右出液电磁阀(15)的a口、前轴高压阀(1)的a口分别与前轴柱塞泵(6)的p口管路连接；

后轴低压蓄能器(13)、后左出液电磁阀(16)的a口、后右出液电磁阀(17)的a口、后轴高压阀(4)的a口分别与后轴柱塞泵(7)的p口管路连接。

3.根据权利要求2所述的一种自适应巡航系统，其特征在于：

所述前轴转换阀(2)、后轴转换阀(3)、前左进液电磁阀(8)、前右进液电磁阀(9)、后左进液电磁阀(10)、后右进液电磁阀(11)均为线性常开电磁阀，能够通过脉冲宽度调制方法进行控制；前左进液电磁阀(8)、前右进液电磁阀(9)、后左进液电磁阀(10)、后右进液电磁阀(11)均用于增压速率控制；前轴转换阀(2)、后轴转换阀(3)用于液压管路溢流压力控制，使轮缸压力稳定在需求制动压力；

所述前轴高压阀(1)、后轴高压阀(4)、前左出液电磁阀(14)、前右出液电磁阀(15)、后左出液电磁阀(16)、后右出液电磁阀(17)均为开关常闭电磁阀，能够通过高低电平信号进行控制；前左出液电磁阀(14)、前右出液电磁阀(15)、后左出液电磁阀(16)、后右出液电磁阀(17)均用于制动系统的减压控制；前轴高压阀(1)用于主动增压过程中前轴柱塞泵(6)的p口制动液的供给，后轴高压阀(4)用于主动增压过程中后轴柱塞泵(7)的p口制动液的供给。