基于轮毂电机/电子机械制动系统的二次碰撞缓解方法

技术领域

本发明属于车辆行驶安全控制的技术领域。本发明更具体涉及一种基于轮毂电机/电子机械制动系统的二次碰撞缓解方法。

背景技术

当前主流的制动控制的技术方案主要采用的是传统的液压控制系统，其二次碰撞的缓解依赖于液压力转换为车轮制动力，在接收到安全气囊发出的车辆碰撞状态信号及整车状态相关信号以后，ESC通过主动为四轮增压来给车轮提供约定的制动力，以避免车辆碰撞之后仍有较高的车速而与周边环境中的物体发生二次碰撞；其动力系统为：传统的动力驱动电机、非分布式轮毂电机；其扭矩输出路径为：电机-驱动轴-左右车轮，即便配备了差速器，但其差速效果受速比限制，从而对车轮动态的控制无法做到更好的差别控制，难以利用驱动电机的能量回收更快地实现车辆制动。

现有技术的缺陷：

1、现有技术中的二次碰撞缓解系统依赖于液压控制系统，而液压控制系统制动液压要通过电机控制增压，然后通过制动管路传递到车轮，响应时间长，制动力矩提升慢；

2、上述二次碰撞缓解系统仅是在车辆发生碰撞后对车辆施加最大的制动力刹停车辆，并未对碰撞后车辆所处的环境进行检测、识别和判断，也未能结合安全空间自动控制纠正车辆行为；

3、上述二次碰撞缓解系统应用在传统动力-燃油发动机、驱动电机的基础上，车轮动态的差别控制和精确度有限。

采用“制动、防止、二次碰撞”等关键词，对现有公开的技术文献进行检索，得到以下结果：

1、中国专利文献：“一种防止汽车二次碰撞和尾追碰撞的制动装置”，专利(申请)号为：200720006627.3，其记载的技术方案是：

“一种防止汽车二次碰撞和尾追碰撞的制动装置，应用于防止汽车动力继续驱动和车轮继续滚动向前撞车和受其它车辆尾追撞车。包含一加装在汽车前保险杠上的减震机构、一加装在后保险杠上的减震机构；两个减震机构结构相同，皆包含一触碰板和‘7’字橡胶板，触碰板同前或后保险杠平行，‘7’字橡胶板用紧固件固定在保险杠和触碰板两者之间；还包含一供驾驶人员在驾室内操作的脚踩副制动系统；脚踩副制动系统的刹车总泵同安装在前保险杠上的减震机构的触碰板用推杆直接相连，推杆穿过‘7’字橡胶板内的小孔；脚踩制动和触碰制动各自独立运作”；

其记载的技术效果是：

“具有免除尾追损坏，避免刹车失灵带来的危险的优点”。

2、中国专利文献：“用于防止车辆碰撞后发生二次事故的方法”，专利(申请)号为：201811516814.5，其记载的技术方案是：

“一种用于防止车辆碰撞后发生二次事故的方法，所述方法包括：检测由碰撞感应装置产生的碰撞信号，并且根据碰撞信号确定碰撞发生方向，在检测到碰撞信号后，在设定的时间段内，除非车辆向与碰撞发生方向相反的方向行驶超过预定的距离，否则禁止车辆向碰撞发生方向行驶”；

其记载的技术效果是：

“避免了驾驶员由于心理紧张等因素不能及时刹车制动甚至继续向碰撞发生方向行驶而造成二次事故伤害”。

但是，上述公开的技术文献的记载的现有技术方案，没有能够解决其存在的“响应时间长，制动力矩提升慢”、“在车辆发生碰撞后对车辆施加最大的制动力刹停车辆，并未对碰撞后车辆所处的环境进行检测、识别和判断，也未能结合安全空间自动控制纠正车辆行为”、“车轮动态的差别控制和精确度有限”的问题和缺陷。

发明内容

本发明提供一种基于轮毂电机/电子机械制动系统的二次碰撞缓解方法，其目的是降低车辆发生事故后的二次碰撞风险。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的基于轮毂电机/电子机械制动系统的二次碰撞缓解方法，应用于电动汽车，所述的电动汽车包括轮毂电机驱动系统、电子机械制动系统、安全气囊系统、转向系统；

所述的二次碰撞缓解方法的过程如下：

步骤1、电子机械控制系统待机；

步骤2、判断：安全气囊系统是否出现异常；如果是，则返回步骤1；如果否，则进入下一步骤；

步骤3、判断：轮毂电机驱动系统是否发生故障；如果是，则返回步骤1；如果否，则进入下一步骤；

步骤4、判断：转向系统是否发生故障；如果是，则返回步骤1；如果否，则进入下一步骤；

步骤5、检测碰撞信号；如果有碰撞信号，则进入下一步骤；如果没有碰撞信号，则返回步骤1；

步骤6、判断：当前车速是否小于180km/h；若满是，则进入下一步骤；如果当前车速≥180km/h，则不进入二次碰撞缓解控制，返回步骤1；

步骤7、进行二次碰撞缓解控制；点亮危险报警灯和制动灯；

步骤8、电子机械制动系统以标定的加减速度控制轮毂电机、卡钳电机；

步骤9、控制结束，保持危险警报灯常亮。

在所述的步骤5中，如果安全气囊点爆，则判定车辆已发生碰撞。

在所述的步骤7中，通过车速、各轮速、IMU(惯性传感器)信号、方向盘转角、转向系统可用状态、各车轮滑移率、加速踏板、各轮驱动电机可用状态、车辆周边环境监测信号(雷达、摄像头)判断车辆当前运动状态及周边环境安全空间；

在所述的步骤8中，如果经过判断，周边环境无安全空间，且驾驶员未进行车辆制动、加速、转向控制，则驱动电机按照可支持的最大回收程度进行能量回收；同时，制动卡钳电机以最大制动力执行夹紧；车辆停止后，制动卡钳电机根据车辆所处坡道计算所需驻车力，并按此驻车力夹紧卡钳，保持车辆静止。

如果经过判断，周边环境存在安全空间，则根据控制算法规划车辆目标行驶轨迹和安全位置。

在所述的步骤8中，判断车辆可用系统状态；如果经过判断，当前可使能驱动电机、卡钳电机、转向系统无法支持车辆按照目标轨迹行驶至安全位置，则驱动电机按照可支持的最大回收程度进行能量回收；同时，卡钳电机以最大制动力执行夹紧；车辆停止后，卡钳电机根据车辆所处坡道计算所需驻车力，并按此驻车力夹紧卡钳保持车辆静止。

如果经过判断，可使能的各轮驱动电机、各轮卡钳电机、转向系统能支持按照目标轨迹行驶至目标位置而进行车辆控制，则判断驾驶员当前对车辆的控制是否符合目标轨迹及车辆位置是否在安全空间范围内；若符合，则由驾驶员控制车辆；若不符合，则驱动电机按照可支持的最大回收程度进行能量回收；同时，制动卡钳电机以最大制动力执行夹紧；车辆停止后，制动卡钳电机根据车辆所处坡道计算所需驻车力，并按此驻车力夹紧卡钳保持车辆静止；

在所述的步骤8中，若驾驶员未对车辆进行控制，则进行二次碰撞缓解车辆动态控制：制动系统根据计算出的目标轨迹和安全位置为导向，自动控制轮边电机和卡钳电机行为。

如果单个车轮需要增扭，则释放制动卡钳电机；释放制动卡钳电机后，扭矩恢复无法达到预期，则请求驱动电机增扭；

若单个车轮需要降扭，则直接通过夹紧制动卡钳电机实现；

若需施加转向，则向转向系统发送转向角度请求，实现转向控制。

与此同时，按照设定的减速梯度逐渐降低车速，直至车辆达到目标位置时，驱动电机按照当前可支持的最大回收程度进行能量回收；同时，制动卡钳电机以最大制动力执行夹紧；

车辆停止后，制动卡钳电机根据车辆所处坡道计算所需驻车力，并按此驻车力夹紧卡钳保持车辆静止。

本发明采用上述技术方案，引入了车辆发生碰撞后对车辆安全空间和安全行驶轨迹的判断和规划，并按此规划进行车辆控制；控制过程基于轮毂电机和电子机械控制系统，而非传统的液压制动和驱动电机；相比于现有技术，本发明能结合安全空间和目标轨迹对碰撞后的车辆行为进行控制，将二次碰撞风险降到最低；对车辆控制行为响应更快、更准确。

附图说明

图1为本发明的二次碰撞缓解方法的过程框图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明的基于轮毂电机/电子机械制动系统的二次碰撞缓解方法，应用于电动汽车，其方法的过程如图1所示。所述的电动汽车包括轮毂电机驱动系统、电子机械制动系统、安全气囊系统、转向系统。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现降低车辆发生事故后的二次碰撞风险的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1所示，本发明的基于轮毂电机/电子机械制动系统的二次碰撞缓解方法，其步骤如下：

1、判断电子机械制动系统、安全气囊系统、转向系统是否存在故障，若存在故障，则不会激活二次碰撞缓解功能；

2、安全气囊点爆，判定车辆已发生碰撞；

3、判断当前车速＜180km/h是否满足；若满足，则进入二次碰撞缓解控制；若当前车速≥180km/h，则不进入二次碰撞缓解控制；

4、通过车速、各轮速、IMU(惯性传感器，)信号、方向盘转角、转向系统可用状态、各车轮滑移率、加速踏板、各轮驱动电机可用状态、车辆周边环境监测信号(雷达、摄像头)判断车辆当前运动状态及周边环境安全空间；

5、激活二次碰撞缓解功能；

6、点亮高位制动灯及危险警报灯；

7、若经判断，周边环境无安全空间，且驾驶员未进行车辆制动、加速、转向控制，则驱动电机按照可支持的最大回收程度进行能量回收，同时制动卡钳电机以最大制动力执行夹紧；车辆停止后，制动卡钳电机根据车辆所处坡道计算所需驻车力，并按此驻车力夹紧卡钳，保持车辆静止；

8、若经判断，周边环境存在安全空间，则根据控制算法规划车辆目标行驶轨迹和安全位置；

9、判断车辆可用系统状态；若经判断，当前可使能驱动电机、卡钳电机、转向系统无法支持车辆按照目标轨迹行驶至安全位置，则驱动电机按照可支持的最大回收程度进行能量回收；同时卡钳电机以最大制动力执行夹紧，车辆停止后卡钳电机根据车辆所处坡道计算所需驻车力，并按此驻车力夹紧卡钳保持车辆静止；

10、若经判断，可使能的各轮驱动电机、各轮卡钳电机、转向系统能支持按照目标轨迹行驶至目标位置的车辆控制，则判断驾驶员当前对车辆的控制是否符合目标轨迹及车辆位置是否在安全空间范围内；若符合，则由驾驶员控制车辆；若不符合，则驱动电机按照可支持的最大回收程度进行能量回收；同时，制动卡钳电机以最大制动力执行夹紧；车辆停止后，制动卡钳电机根据车辆所处坡道计算所需驻车力，并按此驻车力夹紧卡钳保持车辆静止；

11、若驾驶员未对车辆进行控制，则进行二次碰撞缓解车辆动态控制：系统根据计算出的目标轨迹和安全位置为导向，自动控制轮边电机和卡钳电机行为；

若单个车轮需要增扭，则释放制动卡钳电机；释放制动卡钳电机后，扭矩恢复无法达到预期，则请求驱动电机增扭；

若单个车轮需要降扭，则直接通过夹紧制动卡钳电机实现；

若需施加转向，则向转向系统发送转向角度请求，实现转向控制；

与此同时，按照设定的减速梯度逐渐降低车速，直至车辆达到目标位置时，驱动电机按照当前可支持的最大回收程度进行能量回收，同时制动卡钳电机以最大制动力执行夹紧；

车辆停止后，制动卡钳电机根据车辆所处坡道计算所需驻车力，并按此驻车力夹紧卡钳保持车辆静止；

12、控制结束，保持危险警报灯常亮。

本发明所述的基于轮毂电机/电子机械控制系统的二次碰撞缓解方法，具有以下特点：

1、引入了车辆发生碰撞后对车辆安全空间和安全行驶轨迹的判断和规划，并按此规划进行车辆控制；

2、控制过程基于轮毂电机和电子机械控制系统，而非传统的液压制动和驱动电机；

综上所述，本发明的有益效果是，相比于现有技术：

1、本发明能结合安全空间和目标轨迹对碰撞后的车辆行为进行控制，将二次碰撞风险降到最低；

2、本发明对车辆控制行为响应更快、更准确；

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。