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CN113200035B - 集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法及控制系统 - Google Patents

集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法及控制系统 Download PDF

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CN113200035B CN202110446535.1A CN202110446535A CN113200035B CN 113200035 B CN113200035 B CN 113200035B CN 202110446535 A CN202110446535 A CN 202110446535A CN 113200035 B CN113200035 B CN 113200035B
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Abstract

本发明提供了一种集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法及控制系统，所述控制方法为：检测悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速，当悬架振动位移值大于位移安全阈值时，根据悬架振动位移值计算汽车电机的目标转速，根据悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速计算目标制动力，根据悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速计算换挡油压速率，并根据计算的目标转速调整汽车电机的转速，根据计算的目标制动力调整汽车制动器施加的制动力、根据计算的换挡油压速率调整换挡系统的换挡速率，至悬架振动位移值不大于位移安全阈值。本发明使汽车能够自适应颠簸路段，降低整车的振动效应，保持车内人员通过颠簸路段时的舒适性。

Description

集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法及控制系统
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体为一种集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法及控制系统。
背景技术
随着汽车技术的发展，整车搭载先进的线控制动系统已经得到了大规模的应用，其最大的好处之一便是具有自主建压制动功能，无需人为脚踩动作。
对于自动变速器换挡控制，其需要在满足不同行驶工况和驾驶意图的换挡控制需求的前提下，来提高车辆的行驶安全性、动力性和燃油经济性。通常是在考虑各动力性和经济性的限制下，结合冲击度及滑摩功等关键技术指标，根据油门踏板开度变化率、制动踏板开度变化率及转速差等阈值判断来进行升挡或者降挡。该过程中，均仅依靠冲击度来评价换挡舒适性。
然而，汽车行驶工况极其复杂，驾驶时在无换挡情况下也有可能产生较差的舒适性。如在较多减速带路段、上下凹凸不平等路面行驶时，尤其在车速较快时，车内人的舒适性较差。传统汽车针对该类工况时，只能依靠人为脚踩制动踏板，通过降低车速来调整其通过舒适性。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法及控制系统，使汽车能够自适应颠簸路段，降低整车的振动效应，保持车内人员通过颠簸路段时的舒适性，
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法，所述控制方法为：检测悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速，当悬架振动位移值大于位移安全阈值时，根据悬架振动位移值计算汽车电机的目标转速，根据悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速计算目标制动力，根据悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速计算换挡油压速率，并根据计算的目标转速调整汽车电机的转速，根据计算的目标制动力调整汽车制动器施加的制动力、根据计算的换挡油压速率调整换挡系统的换挡速率，至悬架振动位移值不大于位移安全阈值。
作为上述技术方案的进一步改进：
汽车电机的目标转速ne的计算公式如下：
Figure BDA0003037126650000021
其中，x为悬架振动位移值；x0为位移安全阈值；i为汽车变速器的速比；v0为最低通过车速，为5km/h～8km/h，r为车轮半径。
目标制动力Fbm的计算公式如下：
Figure BDA0003037126650000022
Figure BDA0003037126650000023
其中，n0为当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值时的汽车电机的转速，v1为当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值时的车速，τ1为汽车电机转速响应时的延迟时间，m为整车质量，θ为整车方向盘的当前转向角度信号，θmax为整车方向盘的最大转向角度值，为常数；Fmax为整车所能提供的最大制动力值，为常数；L为整车和前方车辆的车距；Lmax为最小安全车距。
换挡油压速率P的计算公式如下：
Figure BDA0003037126650000024
Figure BDA0003037126650000025
其中，Pmax为换挡系统换挡时的最大降挡速率；τ2为汽车制动器的响应的延迟时间；τ3为换挡系统换挡时降挡时的延迟时间；K为调节系数。
集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制系统，用于实现上述的控制方法，所述控制系统包括整车控制器、CAN总线、第一控制器、驱动电机、第二控制器、自动变速器、换挡干预单元、第三控制器、线控制动系统和车轮，整车控制器通过CAN总线分别电连接第一控制器、第二控制器、换挡干预单元和第三控制器，第一控制器电连接驱动电机，第二控制器电连接自动变速器，第三控制器电连接线控制动系统，驱动电机、自动变速器和车轮依次连接，线控制动系统也和车轮连接。
所述辅助驾驶控制系统还包括换挡液压系统，换挡液压系统的一侧连接第二控制器、另一侧连接自动变速器。
第一控制器为MCU控制器。
第二控制器为TCU控制器。
第三控制器为制动控制器。
整车控制器接收并处理悬架振动位移信号、转向角度信号、前方车距信号和车速信号，当整车控制器接收的悬架振动位移值大于位移安全阈值时，整车控制器控制换挡干预单元工作，换挡干预单元计算目标制动力、驱动电机的目标转速和换挡油压速率，第三控制器根据目标制动力调节线控制动系统施加的制动力的大小，第一控制器根据目标转速控制驱动电机的转速，第二控制器根据换挡油压速率控制换挡液压系统的换挡速率。
本发明的有益效果是：使汽车能够自适应颠簸路段，降低整车的振动效应，保持车内人员通过颠簸路段时的舒适性，所述辅助驾驶控制系统结构简单，集成自动制动与减速降挡，通过悬架振动位移信号、转向角度信号、前方车距信号和车速信号，计算驱动电机的目标转速、线控制动系统的目标制动力和换挡液压系统的换挡油压速率，来自适应的降低整车的振动效应，进而主动提升车内人员的舒适性。
附图说明
图1是本发明一个实施例的辅助驾驶控制系统结构示意图。
图2是本发明一个实施例的辅助驾驶控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
一种集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法，所述控制方法为：检测悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速，当悬架振动位移值大于位移安全阈值时，根据悬架振动位移值计算汽车电机的目标转速，根据悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速计算目标制动力，根据悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速计算换挡油压速率，并根据计算的目标转速调整汽车电机的转速，根据计算的目标制动力调整汽车制动器施加的制动力、根据计算的换挡油压速率调整换挡系统的换挡速率，至悬架振动位移值不大于位移安全阈值。
转向角度是指整车方向盘的转向角度。
其中，汽车电机的目标转速ne的计算公式如下：
Figure BDA0003037126650000041
其中，x为悬架振动位移值；x0为位移安全阈值；i为汽车变速器的速比；v0为最低通过车速，为5km/h～8km/h，较佳的，可取5km/h；r为车轮半径，单位为m。
目标制动力Fbm的计算公式如下：
Figure BDA0003037126650000042
Figure BDA0003037126650000043
其中，n0为当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值时的汽车电机的转速，单位为r/min；v1为当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值时的车速，单位为km/h；τ1为汽车电机转速响应时的延迟时间，单位为s；m为整车质量，单位为kg；θ为整车方向盘的当前转向角度信号，或说采样时的整车方向盘的转向角度信号；θmax为整车方向盘的最大转向角度值，为常数；Fmax为整车所能提供的最大制动力值，为常数；L为整车和前方车辆的车距，单位为m；Lmax为最小安全车距，单位为m。
汽车电机转速响应时的延迟时间τ1是指当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值到汽车电机输出目标转速的时间。
换挡油压速率P的计算公式如下：
Figure BDA0003037126650000051
Figure BDA0003037126650000052
其中，Pmax为换挡系统换挡时的最大降挡速率，为常数；τ2为汽车制动器的响应的延迟时间；τ3为换挡系统降挡时的延迟时间；K为调节系数。
汽车制动器的响应的延迟时间τ2是指当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值到汽车制动器输出目标制动力的时间。
换挡系统降挡时的延迟时间τ3是指当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值到换挡系统输出最大换挡油压速率的时间。
基于上述控制方法，现提供一种集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制系统，如图1所示，包括整车控制器1、CAN总线2、第一控制器、驱动电机11、第二控制器、换挡液压系统8、自动变速器7、换挡干预单元5、第三控制器和线控制动系统4。
本实施例中，汽车电机为驱动电机11，汽车变速器为自动变速器7，汽车制动器为线控制动系统4，换挡系统为换挡液压系统8。
驱动电机11、自动变速器7和汽车的车轮6依次连接，驱动电机11通过自动变速器7带动车轮6转动，自动变速器7实现换挡操作。线控制动系统4也和车轮6连接，线控制动系统4用于施加对车轮6实现制动的制动力。
整车控制器1与CAN总线2相连，CAN总线2分别与第一控制器、第二控制器、换挡干预单元5和第三控制器连接。换句话说，整车控制器1通过CAN总线2分别电连接第一控制器、第二控制器、换挡干预单元5和第三控制器。即整车控制器1、第一控制器、第二控制器、换挡干预单元5和第三控制器之间可以相互进行信号共享。
第一控制器电连接驱动电机11，第一控制器用于控制和调节驱动电机11的转动，包括驱动电机11的启动、停止和转速的调节。本实施例中，第一控制器为MCU控制器10。
第二控制器电连接换挡液压系统8，第二控制器用于控制换挡液压系统8的动作，换挡液压系统8连接自动变速器7，换挡液压系统8用于对自动变速器7进行换挡操作。具体的，第二控制器控制换挡液压系统8内的换挡阀的PWM信号，PWM信号的占空比越大，则换挡油压速率越大，换挡油压速率越大，则换挡时间越短。即第二控制器通过换挡液压系统8电连接并控制自动变速器7的换挡动作。本实施例中，第二控制器为TCU控制器9。
第三控制器电连接线控制动系统4，第三控制器用于控制线控制动系统4的动作，包括线控制动系统4的制动动作的开始和结束，以及制动力的大小。本实施例中，第三控制器为制动控制器3。
基于上述辅助驾驶控制系统，所述辅助驾驶控制方法如图2所示，包括：
整车控制器1接收并处理悬架振动位移信号、转向角度信号、前方车距信号和车速信号；
当整车控制器1接收的悬架振动位移值大于位移安全阈值时，整车控制器1控制换挡干预单元5工作，换挡干预单元5通过上述公式计算目标制动力、驱动电机11的目标转速和换挡油压速率，整车控制器1获得换挡干预单元5计算的目标制动力、驱动电机11的目标转速和换挡油压速率；
整车控制器1将目标制动力信号发送给第三控制器，第三控制器根据目标制动力信号控制线控制动系统4对车轮6施加的制动力；
整车控制器1将驱动电机11的目标转速信号发送给第一控制器，第一控制器根据目标转速控制驱动电机11的转速；
整车控制器1将换挡油压速率信号发送给第二控制器，第二控制器根据换挡油压速率信号控制换挡液压系统8的换挡阀PWM信号。
经过上述控制调整过程，汽车主动干预，进行自动制动和降挡减速，至悬架振动位移值不大于位移安全阈值时，所述控制系统的自动控制调节过程结束。此时，车内人员可以较舒适的通过颠簸等不平整路段。
当整车控制器1接收的悬架振动位移值不大于位移安全阈值时，换挡干预单元5不工作。
当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值时即为个换挡干预单元5工作启动的时间。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制方法，其特征在于：所述控制方法为：检测悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速，当悬架振动位移值大于位移安全阈值时，根据悬架振动位移值计算汽车电机的目标转速，根据悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速计算目标制动力，根据悬架振动位移值、转向角度值、前方车距和车速计算换挡油压速率，并根据计算的目标转速调整汽车电机的转速，根据计算的目标制动力调整汽车制动器施加的制动力、根据计算的换挡油压速率调整换挡系统的换挡速率，至悬架振动位移值不大于位移安全阈值；
汽车电机的目标转速ne的计算公式如下：
Figure FDA0003706925290000011
其中，x为悬架振动位移值；x0为位移安全阈值；i为汽车变速器的速比；v0为最低通过车速，为5km/h～8km/h，r为车轮半径；
目标制动力Fbm的计算公式如下：
Figure FDA0003706925290000012
Figure FDA0003706925290000013
其中，n0为当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值时的汽车电机的转速，v1为当检测到悬架振动位移值大于位移安全阈值时的车速，τ1为汽车电机转速响应时的延迟时间，m为整车质量，θ为整车方向盘的当前转向角度信号，θmax为整车方向盘的最大转向角度值，为常数；Fmax为整车所能提供的最大制动力值，为常数；L为整车和前方车辆的车距；Lmax为最小安全车距；
换挡油压速率P的计算公式如下：
Figure FDA0003706925290000021
Figure FDA0003706925290000022
其中，Pmax为换挡系统换挡时的最大降挡速率；τ2为汽车制动器的响应的延迟时间；τ3为换挡系统换挡时降挡时的延迟时间；K为调节系数。
2.集成自动制动与减速降挡的辅助驾驶控制系统，用于实现权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制系统包括整车控制器(1)、CAN总线(2)、第一控制器、驱动电机(11)、第二控制器、自动变速器(7)、换挡干预单元(5)、第三控制器、线控制动系统(4)和车轮(6)，整车控制器(1)通过CAN总线(2)分别电连接第一控制器、第二控制器、换挡干预单元(5)和第三控制器，第一控制器电连接驱动电机(11)，第二控制器电连接自动变速器(7)，第三控制器电连接线控制动系统(4)，驱动电机(11)、自动变速器(7)和车轮(6)依次连接，线控制动系统(4)也和车轮(6)连接。
3.根据权利要求2所述的辅助驾驶控制系统，其特征在于：所述辅助驾驶控制系统还包括换挡液压系统(8)，换挡液压系统(8)的一侧连接第二控制器、另一侧连接自动变速器(7)。
4.根据权利要求2或3所述的辅助驾驶控制系统，其特征在于：第一控制器为MCU控制器(10)。
5.根据权利要求2或3所述的辅助驾驶控制系统，其特征在于：第二控制器为TCU控制器(9)。
6.根据权利要求2或3所述的辅助驾驶控制系统，其特征在于：第三控制器为制动控制器(3)。
7.根据权利要求3所述的辅助驾驶控制系统，其特征在于：整车控制器(1)接收并处理悬架振动位移信号、转向角度信号、前方车距信号和车速信号，当整车控制器(1)接收的悬架振动位移值大于位移安全阈值时，整车控制器(1)控制换挡干预单元(5)工作，换挡干预单元(5)计算目标制动力、驱动电机(11)的目标转速和换挡油压速率，第三控制器根据目标制动力调节线控制动系统(4)施加的制动力的大小，第一控制器根据目标转速控制驱动电机(11)的转速，第二控制器根据换挡油压速率控制换挡液压系统(8)的换挡速率。
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Application publication date: 20210803

Assignee: Xiangtan Southern Electric Locomotive Manufacturing Co.,Ltd.

Assignor: HUNAN INSTITUTE OF ENGINEERING

Contract record no.: X2022980026461

Denomination of invention: Auxiliary driving control method and control system integrating automatic braking and deceleration downshift

Granted publication date: 20220812

License type: Common License

Record date: 20221212