主被动结合的车辆电力制动系统及制动控制方法

技术领域

本发明涉及车辆电力制动控制技术领域，尤其是涉及主被动结合的车辆电力制动系统及制动控制方法。

背景技术

车辆的主动刹车系统，又称自动紧急制动系统（AEB），是一种驾驶辅助系统，主要用于提高行车安全性，防止或减轻碰撞事故。主动刹车系统的工作原理如下：主动刹车系统主要利用雷达、激光传感器等技术手段，实时监测车辆周围的行驶环境，通过对数据的处理和分析，判断是否存在碰撞风险。当风险达到一定程度时，系统会自动触发刹车，以减轻或避免碰撞事故的发生。主动刹车系统在紧急情况下为驾驶员提供额外保障，有助于提高行车安全性。

虽然汽车主动刹车系统在提高行车安全方面具有明显优势，但仍存在传感器识别危险场景的准确性不理想、介入过于生硬导致用户体验感较差等缺陷，导致存在一定比例的用户习惯性地关闭该功能，从而影响行车安全。

汽车被动刹车系统，又称为机械刹车系统或传统刹车系统，主要包括刹车盘、刹车助力器、刹车片、刹车卡钳、刹车油、刹车踏板等部件，汽车被动刹车系统通过刹车踏板、刹车助力器、刹车卡钳、刹车盘和刹车片等部件的协同作用，实现车辆的减速和停车。在紧急情况下，被动刹车系统能够迅速将车辆速度降低，以避免碰撞事故的发生。

在出现意外情况时，主动刹车介入的同时，司机大概率也会采用被动刹车系统执行紧急刹车动作，因此，主动刹车和被动刹车如何进行协调控制，在不影响驾驶员驾驶操控感的同时，使车辆尽快地按照正确的制动意图进行安全制动是亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供主被动结合的车辆电力制动系统及制动控制方法。采用如下的技术方案：

主被动结合的车辆电力制动系统，包括环境感知模块、主动刹车控制模块和被动刹车模块，所述环境感知模块采用激光雷达和视觉的方式识别行车紧急场景，对行车紧急场景按照紧急制动预测时间进行分级，并将分级结果数据传输给主动刹车控制模块，所述主动刹车控制模块包括柔性介入提醒单元和主动刹车执行控制单元，所述柔性介入提醒单元和主动刹车执行控制单元分别与环境感知模块通信连接，柔性介入提醒单元基于行车紧急场景的分级结果数据，采用声音、车载控制屏的显示内容和灯光的综合提醒方式对驾驶员进行介入提醒，提醒强度根据分级结果数据变化而变化，所述主动刹车执行控制单元基于行车紧急场景的分级结果数据控制被动刹车模块执行刹车动作，且在被动刹车模块被驾驶员操作的情况下进行动作校准。

通过采用上述技术方案，针对现有主动刹车的缺陷，当环境感知模块对车辆环境进行感知，根据感知数据，当判断处于行车紧急场景时，根据具体的行车紧急场景进行分级，分级是根据该场景下基于预设的制动指令和车辆参数进行制动动作所预测的制动时间来进行，并将分级数据传输给主动刹车控制模块，主动刹车控制模块的柔性介入提醒单元可以采用声音、车载控制屏的显示内容和灯光的综合提醒方式对驾驶员进行介入提醒，例如在不是非常紧急的制动场景，可以提前1秒通过逐渐变大的提醒声音、灯光和显示内容对驾驶员进行介入前预警，但当出现最高级别的行车紧急场景，第一时间介入制动，以保障行车安全为主要目的，可以大幅减少主动刹车控制模块生硬介入主动刹车的频次，降低因生硬的介入导致的驾驶员操控感逆反心理；

在主动刹车控制模块介入刹车前，还需要对被动刹车模块的当前动作进行分析，若判断驾驶员已经进行制动，若制动动作与安全制动动作偏差较大，则需要对制动的动作进行校准，若制动规范则不需要介入，降低介入频次，提升主动制动的体验感和安全性。

进一步，环境感知模块包括车载激光雷达、车载视觉摄像头、车载毫米波雷达、车载定位模块和环境分析芯片，所述车载激光雷达用于计算目标物体的距离和角度，所述车载视觉摄像头用于识别目标物的视觉特征信息，所述车载毫米波雷达用于计算目标物与车辆之间的距离、速度和位移方向，所述车载定位模块用于对车辆定位，车载激光雷达、车载视觉摄像头、车载毫米波雷达和车载定位模块分别与环境分析芯片通信连接。

通过采用上述技术方案，环境感知模块的环境分析芯片采用的车辆环境感知算法涵盖了视觉算法、雷达算法、激光雷达算法、地图匹配算法、传感器融合算法、深度学习算法和强化学习算法等。这些算法相互配合，共同为自动驾驶车辆提供准确、实时的环境信息。

进一步，柔性介入提醒单元包括音频芯片、存储器、灯光控制芯片和显示芯片，所述存储器存储行车紧急场景分级的多个语音提醒音频数据包、多个灯光控制指令数据包和多个显示提醒视频数据包，所述音频芯片分别与环境分析芯片、存储器和车载音响通信连接；所述灯光控制芯片分别与环境分析芯片、存储器和车载灯光通信连接；所述显示芯片分别与环境分析芯片、存储器和车载显示屏通信连接。

进一步，根据环境分析芯片的行车紧急场景分级数据，音频芯片控制车载音响播放多个语音提醒音频；灯光控制芯片分别与环境分析芯片、存储器控制车载灯光执行多个灯光控制指令；显示芯片控制车载显示屏播放多个显示提醒视频。

通过采用上述技术方案，多个语音提醒音频数据包按照不同行车紧急场景分级数进行分类，例如在级别更高的行车紧急场景中，语音提醒采用间隔更加急促的嘟嘟声，音频数据采用渐变的方式控制车载音响对驾驶员进行语音提醒，由低音量到高音量渐变，同理灯光控制指令数据包可以控制车载灯光进行设定的频闪，显示提醒视频数据包可以控制车载显示屏对驾驶员进行视觉提示，视觉提示还可以显示在任何一个车载显示单元，例如抬头显示屏、主控显示屏等，基于语音、灯光和显示三合一的逐渐变强的综合提醒，即便后续进行了主动刹车介入，驾驶员也有心理准备，避免突然介入带来的驾驶员逆反感受。

进一步，主动刹车执行控制单元包括主动刹车芯片和执行动作比较芯片，主动刹车芯片与环境分析芯片通信连接，根据环境分析芯片的行车紧急场景分级数据生成制动刹车控制指令，所述执行动作比较芯片分别与主动刹车芯片和被动刹车模块通信连接，执行动作比较芯片对制动刹车控制指令和被动刹车模块的当前动作进行制动动作相似度比较，并设定制动动作相似度阈值，若制动动作相似度比较结果小于制动动作相似度阈值，则通过主动刹车芯片控制被动刹车模块按照制动刹车控制指令执行刹车动作。

进一步，被动刹车模块包括刹车踏板和液压刹车系统，所述刹车踏板检测驾驶员的踩踏压力，并传输给液压刹车系统，所述液压刹车系统对车辆执行刹车动作，主动刹车芯片与液压刹车系统通信连接，执行动作比较芯片与刹车踏板通信连接，采集刹车踏板的执行动作。

通过采用上述技术方案，主动刹车芯片是AI指令芯片，执行动作比较芯片是数据处理AI芯片，可以采集主动刹车芯片的指令数据和被动刹车模块的当前动作数据，将两种数据进行相似度比较，相似度的比较可以基于时间点的前后以及动作的力度等几方面的比较，当相似度较小，则认为驾驶员在主动刹车介入前操作了被动刹车模块，且与主动刹车即将执行的动作差异度较大，主动刹车芯片需要控制被动刹车模块按照制动刹车控制指令执行刹车动作，从而保障制动的安全性。

主被动结合的车辆电力制动控制方法，采用主被动结合的车辆电力制动系统进行制动控制，具体方法是：

环境感知模块识别行车紧急场景，并传输给环境分析芯片，环境分析芯片基于多传感器数据，采用数据融合对目标物与车辆间距离参数和速度参数预测，采用主动刹车到安全速度所需时间为t，当t＞3秒时，定义为第一级行车紧急场景，当1秒＜t≤3秒时，定义为第二级行车紧急场景，当t≤1秒时，定义为第三级行车紧急场景，柔性介入提醒单元和主动刹车芯片分别与环境分析芯片交互分级数据，当行车紧急场景判定为第一级行车紧急场景或第二级行车紧急场景时，柔性介入提醒单元在主动刹车芯片做出介入控制前对驾驶员进行柔性提醒；当行车紧急场景为判定为第三级行车紧急场景时主动刹车芯片直接介入控制被动刹车模块执行制动刹车控制指令。

进一步，主动刹车芯片介入控制被动刹车模块前，执行动作比较芯片采集刹车踏板的踩踏动作，将踩踏动作分为踩踏时间点Ta和踩踏力度Fa，并采集主动刹车芯片的制动刹车控制指令的预计时间点Tb和预计刹车力度Fb，若Ta早于Tb，则进行制动动作相似度比较，设制动时间相似度比较结果Sa，刹车力度相似度比较结果Sb，

进一步，若未判定为任何一个行车紧急场景，则主动刹车控制模块不介入制动控制。

进一步，柔性介入提醒单元基于分级数据对驾驶员做出介入前的柔性提醒的具体方法是：柔性介入提醒单元在主动刹车芯片做出介入控制前100毫秒到1秒的时间对驾驶员进行柔性提醒。

与现有技术相比，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

本发明提供主被动结合的车辆电力制动系统及制动控制方法，当环境感知模块根据感知数据判断处于行车紧急场景时，根据具体的行车紧急场景进行分级，分级是根据该场景下基于预设的制动指令和车辆参数进行制动动作所预测的制动时间来进行，并将分级数据传输给主动刹车控制模块，主动刹车控制模块的柔性介入提醒单元可以采用声音、车载控制屏的显示内容和灯光的综合提醒方式对驾驶员进行介入提醒，可以大幅减少主动刹车控制模块生硬介入主动刹车的频次，降低因生硬的介入导致的驾驶员操控感逆反心理；

在主动刹车控制模块介入刹车前，还需要对被动刹车模块的当前动作进行分析，若判断驾驶员已经进行制动，若制动动作与安全制动动作偏差较大，则需要对制动的动作进行校准，若制动规范则不需要介入，降低介入频次，提升主动制动的体验感和安全性。

附图说明

图1是本发明主被动结合的车辆电力制动系统的电器件连接原理示意图；

图2是本发明主被动结合的车辆电力制动系统环境感知模块的电器件连接原理示意图；

图3是本发明主被动结合的车辆电力制动系统的主动刹车控制模块与被动刹车模块连接原理示意图。

附图标记说明：1、环境感知模块；11、车载激光雷达；12、车载视觉摄像头；13、车载毫米波雷达；14、车载定位模块；15、环境分析芯片；2、主动刹车控制模块；21、柔性介入提醒单元；211、音频芯片；212、存储器；213、灯光控制芯片；214、显示芯片；22、主动刹车执行控制单元；221、主动刹车芯片；222、执行动作比较芯片；3、被动刹车模块；31、刹车踏板；32、液压刹车系统；101、车载音响；102、车载灯光；103、车载显示屏。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开主被动结合的车辆电力制动系统及制动控制方法。

参照图1－图3，主被动结合的车辆电力制动系统，包括环境感知模块1、主动刹车控制模块2和被动刹车模块3，环境感知模块1采用激光雷达和视觉的方式识别行车紧急场景，对行车紧急场景按照紧急制动预测时间进行分级，并将分级结果数据传输给主动刹车控制模块2，主动刹车控制模块2包括柔性介入提醒单元21和主动刹车执行控制单元22，柔性介入提醒单元21和主动刹车执行控制单元22分别与环境感知模块1通信连接，柔性介入提醒单元21基于行车紧急场景的分级结果数据，采用声音、车载控制屏的显示内容和灯光的综合提醒方式对驾驶员进行介入提醒，提醒强度根据分级结果数据变化而变化，主动刹车执行控制单元22基于行车紧急场景的分级结果数据控制被动刹车模块3执行刹车动作，且在被动刹车模块3被驾驶员操作的情况下进行动作校准。

针对现有主动刹车的缺陷，当环境感知模块1对车辆环境进行感知，根据感知数据，当判断处于行车紧急场景时，根据具体的行车紧急场景进行分级，分级是根据该场景下基于预设的制动指令和车辆参数进行制动动作所预测的制动时间来进行，并将分级数据传输给主动刹车控制模块2，主动刹车控制模块2的柔性介入提醒单元21可以采用声音、车载控制屏的显示内容和灯光的综合提醒方式对驾驶员进行介入提醒，例如在不是非常紧急的制动场景，可以提前1秒通过逐渐变大的提醒声音、灯光和显示内容对驾驶员进行介入前预警，但当出现最高级别的行车紧急场景，还是应当第一时间介入制动，以保障行车安全为主要目的，可以大幅减少主动刹车控制模块2生硬介入主动刹车的频次，降低因生硬的介入导致的驾驶员操控感逆反心理；

在主动刹车控制模块2介入刹车前，还需要对被动刹车模块3的当前动作进行分析，若判断驾驶员已经进行制动，若制动动作与安全制动动作偏差较大，则需要对制动的动作进行校准，若制动规范则不需要介入，降低介入频次，提升主动制动的体验感和安全性。

环境感知模块1包括车载激光雷达11、车载视觉摄像头12、车载毫米波雷达13、车载定位模块14和环境分析芯片15，车载激光雷达11用于计算目标物体的距离和角度，车载视觉摄像头12用于识别目标物的视觉特征信息，车载毫米波雷达13用于计算目标物与车辆之间的距离、速度和位移方向，车载定位模块14用于对车辆定位，车载激光雷达11、车载视觉摄像头12、车载毫米波雷达13和车载定位模块14分别与环境分析芯片15通信连接。

环境感知模块1的环境分析芯片15采用的车辆环境感知算法涵盖了视觉算法、雷达算法、激光雷达算法、地图匹配算法、传感器融合算法、深度学习算法和强化学习算法等。这些算法相互配合，共同为自动驾驶车辆提供准确、实时的环境信息。

柔性介入提醒单元21包括音频芯片211、存储器212、灯光控制芯片213和显示芯片214，存储器212存储行车紧急场景分级的多个语音提醒音频数据包、多个灯光控制指令数据包和多个显示提醒视频数据包，音频芯片211分别与环境分析芯片15、存储器212和车载音响101通信连接；灯光控制芯片213分别与环境分析芯片15、存储器212和车载灯光102通信连接；显示芯片214分别与环境分析芯片15、存储器212和车载显示屏103通信连接。

根据环境分析芯片15的行车紧急场景分级数据，音频芯片211控制车载音响101播放多个语音提醒音频；灯光控制芯片213分别与环境分析芯片15、存储器212控制车载灯光102执行多个灯光控制指令；显示芯片214控制车载显示屏103播放多个显示提醒视频。

多个语音提醒音频数据包按照不同行车紧急场景分级数进行分类，例如在级别更高的行车紧急场景中，语音提醒采用间隔更加急促的嘟嘟声，音频数据采用渐变的方式控制车载音响101对驾驶员进行语音提醒，由低音量到高音量渐变，同理灯光控制指令数据包可以控制车载灯光102进行设定的频闪，车载灯光102主要是指车内的照明灯光和指示灯光，当然还可以控制刹车灯等进行同步提醒其它交通参与者注意，显示提醒视频数据包可以控制车载显示屏103对驾驶员进行视觉提示，视觉提示还可以显示在任何一个车载显示单元，例如抬头显示屏、主控显示屏等，基于语音、灯光和显示三合一的逐渐变强的综合提醒，即便后续进行了主动刹车介入，驾驶员也有心理准备，避免突然介入带来的驾驶员逆反感受。

主动刹车执行控制单元22包括主动刹车芯片221和执行动作比较芯片222，主动刹车芯片221与环境分析芯片15通信连接，根据环境分析芯片15的行车紧急场景分级数据生成制动刹车控制指令，执行动作比较芯片222分别与主动刹车芯片221和被动刹车模块3通信连接，执行动作比较芯片222对制动刹车控制指令和被动刹车模块3的当前动作进行制动动作相似度比较，并设定制动动作相似度阈值，若制动动作相似度比较结果小于制动动作相似度阈值，则通过主动刹车芯片221控制被动刹车模块3按照制动刹车控制指令执行刹车动作。

被动刹车模块3包括刹车踏板31和液压刹车系统32，刹车踏板31检测驾驶员的踩踏压力，并传输给液压刹车系统32，液压刹车系统32对车辆执行刹车动作，主动刹车芯片221与液压刹车系统32通信连接，执行动作比较芯片222与刹车踏板31通信连接，采集刹车踏板31的执行动作。

主动刹车芯片221是AI指令芯片，执行动作比较芯片222是数据处理AI芯片，可以采集主动刹车芯片221的指令数据和被动刹车模块3的当前动作数据，将两种数据进行相似度比较，相似度的比较可以基于时间点的前后以及动作的力度等几方面的比较，当相似度较小，则认为驾驶员在主动刹车介入前操作了被动刹车模块3，且与主动刹车即将执行的动作差异度较大，主动刹车芯片221需要控制被动刹车模块3按照制动刹车控制指令执行刹车动作，从而保障制动的安全性。

主被动结合的车辆电力制动控制方法，采用主被动结合的车辆电力制动系统进行制动控制，具体方法是：

环境感知模块1识别行车紧急场景，并传输给环境分析芯片15，环境分析芯片15基于多传感器数据，采用数据融合对目标物与车辆间距离参数和速度参数预测，采用主动刹车到安全速度所需时间为t，当t＞3秒时，定义为第一级行车紧急场景，当1秒＜t≤3秒时，定义为第二级行车紧急场景，当t≤1秒时，定义为第三级行车紧急场景，柔性介入提醒单元21和主动刹车芯片221分别与环境分析芯片15交互分级数据，当行车紧急场景判定为第一级行车紧急场景或第二级行车紧急场景时，柔性介入提醒单元21在主动刹车芯片221做出介入控制前对驾驶员进行柔性提醒；当行车紧急场景为判定为第三级行车紧急场景时主动刹车芯片221直接介入控制被动刹车模块3执行制动刹车控制指令。

主动刹车芯片221介入控制被动刹车模块3前，执行动作比较芯片222采集刹车踏板31的踩踏动作，将踩踏动作分为踩踏时间点Ta和踩踏力度Fa，并采集主动刹车芯片221的制动刹车控制指令的预计时间点Tb和预计刹车力度Fb，若Ta早于Tb，则进行制动动作相似度比较，设制动时间相似度比较结果Sa，刹车力度相似度比较结果Sb，

若未判定为任何一个行车紧急场景，则主动刹车控制模块2不介入制动控制。

柔性介入提醒单元21基于分级数据对驾驶员做出介入前的柔性提醒的具体方法是：柔性介入提醒单元21在主动刹车芯片221做出介入控制前100毫秒到1秒的时间对驾驶员进行柔性提醒。

以上均为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。