一种车辆紧急制动控制方法及系统与流程

本公开涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种基于防抱死制动系统(ABS)和前轮主动转向系统(AFS)的车辆高速行驶过程中紧急制动进入对开路面的工况下的车辆紧急制动控制方法及系统。

背景技术：

随着经济与技术的不断发展，智能交通系统有望成为解决交通问题并推动技术革新和社会发展的有效力量。无人驾驶技术作为智能交通系统中重要的一环，在其中起着技术支持与车辆控制的重要角色。在实际应用中，无人驾驶技术需要面临各种复杂的工况，行车过程中的安全性和车辆的稳定性格外受到关注。

汽车在高速行驶过程中紧急制动时，如果进入对开路面(两侧车轮接触的路面附着系数不同)，由于两侧附着不同，将会产生大小不等是制动力，从而产生一个横摆力偶矩，使得车身偏离预期行驶的轨道，向附着较高、制动力较大的一侧跑偏，严重时甚至造成甩尾，可能引发严重的交通事故。对于这种情况，现有的解决方法有两种：

(1)降低高附一侧车轮的制动压力，使得车辆左右高低附两侧的制动力基本一致，从而便面产生横摆力偶矩，保证制动过程中的稳定性。但是，发明人在研发过程中发现，这种方法未能充分利用高附一侧的路面附着系数，会造成制动距离的增加，降低了制动效能，并且也有可能引发事故。

(2)通过前轮的主动转向，产生新的横摆力偶矩，与因为附着不同产生的横摆力偶矩抵消，从而保证汽车的按照预期路线行驶。但是，发明人在研发过程中发现，这种方式需要经验丰富的驾驶员对方向盘进行合理地操作，如果操作不当也会导致汽车失稳。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本公开以基于ABS和AFS的无人驾驶车辆为对象，在车辆高速行驶过程中紧急制动进入对开路面的工况下，提供了一种能够同时兼顾车辆稳定性和制动效能的车辆紧急制动控制方法及系统，从而充分利用路面附着，并且保证行车辆的安全性。

本公开的一种车辆紧急制动控制方法的技术方案是：

一种车辆紧急制动控制方法，该方法包括以下步骤：

获取当前车辆的状态信息，包括车辆的横摆角速度、车速、各车轮的角速度和制动压力；

判断当前车辆的运行状态，若当前车辆处于紧急制动状况，则计算当前状态下车辆各车轮的滑移率，并设定三级制动控制约束条件；

基于设定的三级制动控制约束条件，利用车辆各车轮的滑移率调整车辆低附侧和高附侧各车轮的制动压力。

本公开的一种车辆紧急制动控制系统的技术方案是：

一种车辆紧急制动控制系统，该系统包括与前轮主动转向电机连接的电机控制器、与防抱死液压制动系统连接的液压控制器和整车控制器，所述电机控制器、液压控制器与整车控制器通讯连接；

所述整车控制器，被配置为获取当前车辆的状态信息，判断当前车辆的运行状态，若当前车辆处于紧急制动状况，则计算当前状态下车辆各车轮的滑移率，并设定三级制动控制约束条件，利用车辆各车轮的滑移率调整车辆低附侧和高附侧各车轮的制动压力。

进一步的，所述整车控制器包括车辆信息获取模块、车辆状态判断模块、车轮滑移率计算模块、约束条件设定模块和制动控制模块；

所述车辆信息获取模块，被配置为获取当前车辆的状态信息，包括车辆的横摆角速度、车速、各车轮的角速度和制动压力；

所述车辆状态判断模块，被配置为判断当前车辆的运行状态；

所述车轮滑移率计算模块，被配置为若当前车辆处于紧急制动状况，则计算当前状态下车辆各车轮的滑移率，

所述约束条件设定模块，被配置为设定三级制动控制约束条件；

所述制动控制模块，被配置为基于设定的三级制动控制约束条件，利用车辆各车轮的滑移率调整车辆低附侧和高附侧各车轮的制动压力。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

(1)本公开充分利用高附一侧和低附一侧的路面附着系数，调整车辆高附一侧和低附一侧各车辆的制动压力，有效地降低了制动距离，提高了制动效能，降低了事故效率。

(2)本公开采用控制器进行控制操作，无需经验丰富的驾驶员对方向盘进行操作，在车辆高速行驶过程中紧急制动进入对开路面的工况下，设定三级制动控制约束条件，分级调整车辆高附一侧和低附一侧各车辆的制动压力，提高了车辆运行稳定性，提高了制动效能，保证行车的安全性。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1是实施例一车辆紧急制动控制系统的结构图；

图2是实施例一车辆紧急制动控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

名词解释：

(1)ABS，antilock brake system，防抱死制动系统。

(2)AFS，Active Front Steering，前轮主动转向系统。

(3)SCU，电机控制器。

(4)BCU，液压控制器。

(5)VCU，整车控制器。

实施例一

本实施例提供一种在车辆高速行驶过程中紧急制动进入对开路面的工况下的车辆紧急制动控制系统，充分利用路面附着系数，降低制动距离，提高了制动效能，降低了事故发生率。

请参阅附图1，所述车辆紧急制动控制系统包括前轮主动转向电机、电机控制器、防抱死液压制动系统、液压控制器和整车控制器，所述电机控制器与前轮主动转向电机连接，用于控制前轮主动转向电机运转；所述液压控制器与防抱死液压制动系统连接，用于控制防抱死液压制动系统工作；所述电机控制器、液压控制器分别通过CAN通讯方式与整车控制器通讯连接。

在本实施例中，所述整车控制器包括车辆信息获取模块、车辆状态判断模块、车轮滑移率计算模块、约束条件设定模块、第一制动控制模块、第二制动控制模块和第三制动控制模块，其中：

所述车辆信息获取模块，被配置为获取当前车辆的状态信息，包括车辆的横摆角速度wz、纵向车速Vx、各车轮的角速度wij以及各车轮的制动压力Fbij_0等。

所述车辆状态判断模块，被配置为判断各车轮的制动压力Fbij_0是否大于0，车速Vx是否大于30km/h，同时横摆角速度wz是否大于0.5°/s；如果各车轮的制动压力Fbij_0大于0，车速Vx大于30km/h，同时横摆角速度wz大于0.5°/s，则车辆进入紧急制动状况下，进入步骤104，否则，认为当前车辆状态基本稳定，无需紧急制动控制。

所述车轮滑移率计算模块，被配置为计算当前状态下车辆各车轮的滑移率λij。

所述约束条件设定模块，用于设定三级制动控制约束条件，其中：

第一级制动控制约束条件为：车辆的横摆角速度大于0.5°/s且小于2°/s，车辆的横摆角速度的加速度小于1.5°/s²；

第二级制动控制约束条件为：车辆的横摆角速度大于2°/s且小于5°/s，车辆的横摆角速度的加速度大于1.5°/s²且小于2.5°/s²。

第三级制动控制约束条件为：车辆的横摆角速度大于5°/s且小于8°/s，车辆的横摆角速度的加速度大于2.5°/s²且小于＜4°/s²。

所述第一制动控制模块，被配置为判断当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度是否满足第一级制动控制约束条件，若当前车辆的横摆角速度wz或横摆角速度的加速度满足第一级制动控制约束条件，则认为当前状态下车辆跑偏并不严重，此时无需调整各车轮的制动压力，保持防抱死制动系统控制输出即可，计算当前车辆的横摆角速度wz或横摆角速度的加速度满足第一级制动控制约束条件下，主动转向产生的第一前轮转角和各车轮制动力；若当前横摆角速度和当前横摆角速度的加速度不满足第一级制动控制约束条件，则认为当前车辆左右两侧的附着相差较大，需要同时调整制动力和前轮转角，为了保证制动效能，选择通过防抱死制动系统控制低附一侧各车轮的制动力。

所述第二制动控制模块，被配置为判断当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度是否满足第二级制动控制约束条件，如果当前横摆角速度或当前的横摆角速度的加速度满足第二级制动控制约束条件，此时需要降低高附一侧各车轮的制动压力，同时计算主动转向产生的第二前轮转角。

所述第三制动控制模块，被配置为若当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度都不满足第二级制动控制约束条件时，判断当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度是否满足第三级制动控制约束条件，如果当前车辆的横摆角速度或当前车辆的横摆角速度的加速度满足第三级制动控制约束条件，此时当前车辆跑偏比与满足第二级制动控制约束条件下的车辆跑偏比更为严重，需要再次降低高附一侧车轮的制动压力，同时计算主动转向产生的第三前轮转角；若当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度都不满足第三级制动控制约束条件，则此时车辆的跑偏比满足第三级制动控制约束条件下的车辆跑偏比更为严重，需要进一步降低高附一侧车轮的制动压力，同时计算主动转向产生的第四前轮转角。

本实施例提出的车辆紧急制动控制系统充分利用高附一侧和低附一侧的路面附着系数，调整车辆高附一侧和低附一侧各车辆的制动压力，有效地降低了制动距离，提高了制动效能，降低了事故效率。采用控制器进行控制操作，无需经验丰富的驾驶员对方向盘进行操作，在车辆高速行驶过程中紧急制动进入对开路面的工况下，设定三级制动控制约束条件，分级调整车辆高附一侧和低附一侧各车辆的制动压力，提高了车辆运行稳定性，提高了制动效能，保证行车的安全性。

实施例二

本实施例提供一种在车辆高速行驶过程中紧急制动进入对开路面的工况下的车辆紧急制动控制方法，充分利用路面附着系数，降低制动距离，提高了制动效能，降低了事故发生率。

请参阅附图2，所述车辆紧急制动控制方法包括以下步骤：

S101，获取当前车辆的状态信息。

具体地，整车控制器获取当前车辆的横摆角速度wz、纵向车速Vx、各车轮的角速度wij以及各车轮的制动压力Fbij_0等。

S102，判断各车轮的制动压力Fbij_0是否大于0，车速Vx是否大于30km/h，同时横摆角速度wz是否大于0.5°/s。

S103，如果各车轮的制动压力Fbij_0大于0，车速Vx大于30km/h，同时横摆角速度wz大于0.5°/s，则车辆进入紧急制动状况下，进入步骤104，否则，认为当前车辆状态基本稳定，无需紧急制动控制。

S104，计算当前状态下车辆各车轮的滑移率λij，并设定三级制动控制约束条件。

具体地，当前状态下车辆各车轮的滑移率λij的计算方法为：

式中，Vx为车辆车速；R为车辆轴半径；wij为各车轮的角速度。

在本实施例中，所设定的三级制动控制约束条件为：

(1)第一级制动控制约束条件：车辆的横摆角速度大于0.5°/s且小于2°/s，即0.5°/s＜wz＜2°/s，车辆的横摆角速度的加速度小于1.5°/s²，即

(2)第二级制动控制约束条件：车辆的横摆角速度大于2°/s且小于5°/s，即2°/s＜wz＜5°/s，车辆的横摆角速度的加速度大于1.5°/s²且小于2.5°/s²，即

(3)第三级制动控制约束条件：车辆的横摆角速度大于5°/s且小于8°/s，即5°/s＜wz＜8°/s，车辆的横摆角速度的加速度大于2.5°/s²且小于4°/s²，即

S105，判断当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度是否满足第一级制动控制约束条件，即当前车辆的横摆角速度wz是否位于0.5°/s与2°/s之间，当前车辆的横摆角速度的加速度是否小于1.5°/s²。

S106，若当前车辆的横摆角速度满足0.5°/s＜wz＜2°/s，或当前车辆的横摆角速度的加速度满足则认为当前状态下车辆跑偏并不严重，此时无需调整各车轮的制动压力，保持防抱死制动系统控制输出即可，只需通过主动转向产生新的横摆力偶矩，抵消原有的因为附着不同产生的横摆力偶矩，并返回步骤101。若当前横摆角速度和当前横摆角速度的加速度不满足第一级制动控制约束条件，则进入步骤107。

当前车辆的横摆角速度wz或横摆角速度的加速度满足第一级制动控制约束条件下，主动转向产生的第一前轮转角和各车轮制动力如下：

Fbij＝fABS(λij)

式中，K表示稳定性因数，L表示车辆轴距，fABS表示ABS算法控制器，Fbij为各车轮制动力。

S107，若当前车辆的横摆角速度不满足0.5°/s＜wz＜2°/s，并且当前车辆的横摆角速度的加速度不满足则认为当前车辆左右两侧的附着相差较大，需要同时调整制动力和前轮转角，为了保证制动效能，选择通过防抱死制动系统控制低附一侧各车轮的制动力，调整后低附一侧各车轮的制动压力为：

Fbl_μj＝fABS(λl_μj)

式中，λl_μj为低附一侧滑移率，Fbl_μj为低附一侧各车轮制动力。

S108，判断当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度是否满足第二级制动控制约束条件，即当前车辆的横摆角速度是否满足2°/s＜wz＜5°/s，当前车辆的横摆角速度的加速度是否满足1.5°/s²wz＜2.5°/s²；如果当前横摆角速度满足2°/s＜wz＜5°/s，或当前的横摆角速度的加速度满足1.5°/s²wz＜2.5°/s²，此时需要降低高附一侧各车轮的制动压力，同时也需通过主动转向产生新的横摆力偶矩，抵消原有的因为附着不同产生的横摆力偶矩，并返回步骤1。若当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度都不满足第二级制动控制约束条件，则进入步骤S109。

当前车辆的横摆角速度wz或横摆角速度的加速度满足第二级制动控制约束条件时，主动转向产生的第二前轮转角和高一侧各车轮的第一制动力如下：

式中，表示高附一侧各车轮的第一制动力；Vx为车辆车速；K表示稳定性因数，L表示车辆轴距，fABS表示ABS算法控制器，λl_μj为低附一侧各车轮滑移率；Fbh_μj_0为当前车辆高附一侧各车轮的制动压力。

S109，判断当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度是否满足第三级制动控制约束条件，即当前车辆的横摆角速度是否满足5°/s＜wz＜8°/s，当前车辆的横摆角速度的加速度是否满足如果当前车辆的横摆角速度满足5°/s＜wz＜8°/s，或当前车辆的横摆角速度的加速度满足此时当前车辆跑偏比与满足第二级制动控制约束条件下的车辆跑偏比更为严重，需要再次降低高附一侧车轮的制动压力，同时也需再次通过主动转向产生新的横摆力偶矩，抵消原有的因为附着不同产生的横摆力偶矩，返回步骤101。若当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度都不满足第三级制动控制约束条件，则进入步骤110。

当前车辆的横摆角速度wz或横摆角速度的加速度是否满足第三级制动控制约束条件下，主动转向产生的第三前轮转角和高附一侧各轮的第二制动力如下：

式中，表示高附一侧各车轮的第二制动力；Vx为车辆车速；K表示稳定性因数，L表示车辆轴距，fABS表示ABS算法控制器，λl_μj为低附一侧各车轮滑移率；Fbh_μj_0为当前车辆高附一侧各车轮的制动压力。

S110，若当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度都不满足第三级制动控制约束条件，则此时车辆的跑偏比满足第三级制动控制约束条件下的车辆跑偏比更为严重，需要进一步降低高附一侧车轮的制动压力，同时也需增加主动转向前轮转角，进一步抵消原有的因为附着不同产生的横摆力偶矩，并返回步骤101。

当前车辆的横摆角速度wz和横摆角速度的加速度都不满足第三级制动控制约束条件下，主动转向产生的第四前轮转角和高附一侧各轮的第三制动力如下：

式中，表示高附一侧各车轮的第三制动力；Vx为车辆车速；K表示稳定性因数，L表示车辆轴距，fABS表示ABS算法控制器，λl_μj为低附一侧各车轮滑移率；Fbh_μj_0为当前车辆高附一侧各车轮的制动压力。

本实施例提出的车辆紧急制动控制方法充分利用高附一侧和低附一侧的路面附着系数，调整车辆高附一侧和低附一侧各车辆的制动压力，有效地降低了制动距离，提高了制动效能，降低了事故效率。采用控制器进行控制操作，无需经验丰富的驾驶员对方向盘进行操作，在车辆高速行驶过程中紧急制动进入对开路面的工况下，设定三级制动控制约束条件，分级调整车辆高附一侧和低附一侧各车辆的制动压力，提高了车辆运行稳定性，提高了制动效能，保证行车的安全性。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。