一種具有多模式的四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車主動(dòng)避障方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001 ]本發(fā)明屬于汽車安全領(lǐng)域，涉及車輛主動(dòng)防碰撞技術(shù)，具體涉及一種具有多模式的四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車主動(dòng)避障方法，用于提高電動(dòng)汽車的避障能力，進(jìn)而提高汽車的行駛安全性。
技術(shù)背景:
[0002]隨著全球不可再生的化石燃料的逐漸枯竭，環(huán)境污染問題的日益突出，作為環(huán)保型、無污染的電動(dòng)汽車越來越受到人們的重視。與此同時(shí)，直接用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車，無須發(fā)動(dòng)機(jī)、換檔變速和傳動(dòng)軸等部件，簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)和底盤結(jié)構(gòu)，提高傳動(dòng)效率，是汽車底盤傳動(dòng)方式的更替;而且能獨(dú)立控制電動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力或者制動(dòng)力，響應(yīng)速度快，容易測(cè)得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩值，有效精簡(jiǎn)底盤電子控制系統(tǒng)架構(gòu)，更是汽車電控研發(fā)技術(shù)的革新。此外，隨著四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和冗余制動(dòng)系統(tǒng)的增加，也為輔助制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的途徑和平臺(tái)。作為未來汽車發(fā)展趨勢(shì)的電動(dòng)汽車具有巨大的發(fā)展前景和市場(chǎng)潛力，所以各大科研單位以及汽車企業(yè)競(jìng)相投入大量人力，物力，財(cái)力開展電動(dòng)汽車的研發(fā)工作。
[0003]然而，隨著汽車數(shù)量的不斷增加，頻發(fā)不斷的道路交通事故也是讓人觸目驚心，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。其中汽車與障礙物之間的碰撞占交通事故的很大一部分。因此，開發(fā)一套電動(dòng)汽車防碰撞系統(tǒng)顯得尤為重要和迫切，同時(shí)也順應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。目前，基于轉(zhuǎn)向干預(yù)的防碰撞系統(tǒng)存在如下問題:I)對(duì)于基于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)的輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入對(duì)輔助控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輔助控制系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)向力亦給駕駛員造成一定的不適;2)人機(jī)同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，二者的協(xié)調(diào)性至關(guān)重要，若二者協(xié)調(diào)不一致或發(fā)生沖突，將加重駕駛員操縱負(fù)擔(dān)，同時(shí)也會(huì)引起駕駛員的恐慌，影響汽車橫向安全性;3)對(duì)于基于主動(dòng)轉(zhuǎn)向(線控轉(zhuǎn)向)的輔助系統(tǒng)，要求極高的可靠性，成本高，目前還沒有大范圍的推廣使用。鑒于基于轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)存在的協(xié)調(diào)、成本問題，本發(fā)明提出一種帶有多模式的四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的主動(dòng)避障方法，旨在提高電動(dòng)車的避障能力，進(jìn)而提高車輛的行駛安全性。由于該系統(tǒng)是基于對(duì)輪轂電機(jī)和電控液壓系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)車輪的差動(dòng)制動(dòng)以產(chǎn)生相應(yīng)的橫擺力矩，不涉及轉(zhuǎn)向輸入，因而也就克服了上述基于轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明目的在于提出一種具有多模式的四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車主動(dòng)避障發(fā)方法，用于提高電動(dòng)汽車的避障能力，進(jìn)而提高汽車的行駛安全性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種具有多模式的四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車主動(dòng)避障方法，該系統(tǒng)針對(duì)不同的避障危險(xiǎn)采用不同的避障模式對(duì)電動(dòng)汽車的四個(gè)輪轂電機(jī)以及液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制;整個(gè)系統(tǒng)包括檢測(cè)傳感模塊，決策控制模塊以及響應(yīng)執(zhí)行模塊;前、后、左、右四個(gè)車輪各對(duì)應(yīng)一個(gè)輪轂電機(jī)，每個(gè)輪轂電機(jī)的控制電路均與決策控制模塊相連，并且采用四輪獨(dú)立液壓制定系統(tǒng)?？瑟?dú)立控制四個(gè)車輪的制動(dòng)壓力以滿足不同的工況要求，并且采用電控液壓系統(tǒng)，響應(yīng)速度得以提高。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)車輪的單獨(dú)制動(dòng)力控制，從而有效實(shí)現(xiàn)通過對(duì)單個(gè)車輪的制動(dòng)力控制實(shí)現(xiàn)對(duì)整車橫擺力矩的補(bǔ)償，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)的電子穩(wěn)定性控制(ESC或ESP)系統(tǒng)。
[0006]技術(shù)方案中所述的具有多模式的四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車主動(dòng)避障方法，具體包括兩種避障模式，分別為一般避障模式和緊急避障模式，其中一般避障模式的預(yù)警時(shí)刻可根據(jù)駕駛員習(xí)慣自行調(diào)整設(shè)定。
[0007]技術(shù)方案中所述的一般避障模式，其控制方法包括如下過程:
[0008]I)由檢測(cè)傳感模塊采集車輛當(dāng)前車速V、路面附著系數(shù)μ、本車與前方障礙物實(shí)時(shí)距離L以及相鄰的避障車道等信息，并傳輸至決策控制模塊；
[0009]2)決策控制模塊在相關(guān)參數(shù)輸入后，通過控制器里的決策算法，計(jì)算出以電動(dòng)車所能達(dá)到的最大制動(dòng)強(qiáng)度實(shí)施制動(dòng)至無碰撞停車的最小制動(dòng)距離L1;引入預(yù)警時(shí)刻調(diào)整參數(shù)入；
[0010]i當(dāng)L>AU時(shí)，系統(tǒng)不起作用；
[0011]SAL1時(shí)，系統(tǒng)通過人機(jī)交換接口向駕駛員提供報(bào)警;此時(shí)若駕駛員及時(shí)采取相應(yīng)操作，則系統(tǒng)只提供預(yù)警;若由于駕駛員疏忽或者注意力不集中致使L = L1時(shí)，則此時(shí)不考慮駕駛員駕駛行為，直接由決策控制模塊控制車輛以最大的制動(dòng)強(qiáng)度實(shí)施制動(dòng)；
[0012]3)由于每個(gè)輪轂電機(jī)的控制回路均與決策控制模塊相連，所以響應(yīng)執(zhí)行模塊迅速響應(yīng)執(zhí)行決策控制模塊傳來的控制信號(hào);所涉及的電動(dòng)汽車制動(dòng)包括電機(jī)制動(dòng)、電控液壓制動(dòng)、電機(jī)和液壓同時(shí)制動(dòng)三種模式，此時(shí)選用液壓和電機(jī)同時(shí)制動(dòng)模式實(shí)施制動(dòng)，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)無碰撞停車。
[0013]技術(shù)方案中所述的一般避障模式的判斷條件UfL< AL1中，L1是實(shí)時(shí)計(jì)算的動(dòng)態(tài)值，系數(shù)λ是I到2之間的數(shù)，λ對(duì)駕駛員開放并且可由駕駛員根據(jù)自身的駕駛習(xí)慣在開車前自行設(shè)定，從而可以調(diào)整預(yù)警時(shí)刻;如若沒有設(shè)定，則以上次歷史記錄值為準(zhǔn)。
[0014]技術(shù)方案中所述的緊急避障模式，其控制方法包括如下過程:
[0015]I)檢測(cè)傳感模塊采集車輛當(dāng)前車速V、路面附著系數(shù)μ、本車與前方突然出現(xiàn)的障礙物實(shí)時(shí)距離L、相鄰的避障車道等信息，并傳輸至決策控制模塊；
[0016]2)由于障礙物出現(xiàn)的突然，致使L<i3U，其中β為閾值系數(shù)(0<Μ I);
[0017]1.若不存在可用的避障車道，則系統(tǒng)及時(shí)轉(zhuǎn)入一般避撞模式，以最大制動(dòng)強(qiáng)度實(shí)施制動(dòng)，以減小碰撞損失和傷害；
[0018]i1.若檢測(cè)到存在可用避障車道，車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESC)及時(shí)退出工作模式；
[0019]a)當(dāng)時(shí)，通過決策控制模塊控制靠近可用避障車道一側(cè)前輪制動(dòng)以產(chǎn)生期望的橫擺力矩；
[0020]b)當(dāng)β <氏時(shí)，通過決策控制模塊控制靠近可用避障車道一側(cè)車輪制動(dòng)，遠(yuǎn)離避障車道一側(cè)車輪加速驅(qū)動(dòng)，從而以產(chǎn)生期望的緊急橫擺力矩；
[0021]3)響應(yīng)執(zhí)行模塊對(duì)決策控制模塊傳來的控制信號(hào)進(jìn)行快速響應(yīng)執(zhí)行，最終實(shí)現(xiàn)車輛避障。
[0022]技術(shù)方案中所述，在近距離突然出現(xiàn)障礙物時(shí)，單純的制動(dòng)已經(jīng)不能滿足避要求了，由于本模式是基于ESC的，所以當(dāng)檢測(cè)到有可用避障車道，避障模式優(yōu)先級(jí)高于防抱死系統(tǒng)(ABS)和車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESC)。因此，當(dāng)避障模式起作用時(shí)，車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESC)和防抱死(ABS)不起作用。
[0023]技術(shù)方案中所述的判斷條件β的，其中閾值可由提供相應(yīng)產(chǎn)品的廠家設(shè)定，也可以由駕駛員根據(jù)自己的駕駛習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。當(dāng)檢測(cè)傳感模塊檢測(cè)到本車與障礙物之間橫向距離L2 2 Llat(設(shè)定的橫向閾值)時(shí)，及時(shí)退出緊急避障模式，繼而車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESC)工作，以穩(wěn)定車身姿態(tài)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0025]I，采用了多模式的控制方法，對(duì)不同車速以及障礙物出現(xiàn)的形式等進(jìn)行了細(xì)化，提高了算法的針對(duì)性，實(shí)用性，進(jìn)而提高系統(tǒng)工作的可靠性。
[0026]2，由于采用基于差動(dòng)制動(dòng)的方法，不涉及轉(zhuǎn)向輸入控制，避免了基于轉(zhuǎn)向干預(yù)的防碰撞系統(tǒng)存在駕駛員和輔助控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)問題，即一旦駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入與輔助控制系統(tǒng)輸出不一致或者沖突時(shí)，則會(huì)加重駕駛員操縱負(fù)擔(dān)并造成一定的不適，甚至引起駕駛員的恐慌。
[0027]3，也正是采用差動(dòng)制動(dòng)的方法，從而減少了由于駕駛員，尤其是新手駕駛員在緊急情況下的由于精神高度緊張，技術(shù)不嫻熟而錯(cuò)誤轉(zhuǎn)向操作引起的交通事故，提高了行駛安全性。
[0028]4，采用了系數(shù)預(yù)先調(diào)整的方法，可根據(jù)駕駛員駕駛習(xí)慣設(shè)定其值，從而有效的改變了預(yù)警時(shí)刻，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性及可接受程度。
[0029]5，在緊急避撞模式下，當(dāng)障礙物與本車距離小于某一閾值時(shí)，由于采用一側(cè)制動(dòng)，一側(cè)驅(qū)動(dòng)的控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛迅速轉(zhuǎn)彎避障，大大縮短的轉(zhuǎn)