一种电动汽车的制动系统和制动方法与流程

本发明实施方式涉及汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的制动系统和制动方法。

背景技术：

国家最新标准《汽车和挂车类型的术语和定义》(gb/t3730.1-2001)中对汽车有如下定义：由动力驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆，主要用于：载运人员和(或)货物；牵引载运人员和(或)货物的车辆；特殊用途。能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。

汽车的制动踏板即刹车，刹车上面有一个小踏板与刹车杆相连，所以又称这个踏板为制动踏板。汽车制动踏板操作可以分为缓慢制动(即预见性制动)、紧急制动、联合制动和间歇性制动。一般情况下，缓慢制动和紧急制动时在车轮抱死和停车前，都要将离合器踏板踏到底，以便使发动机不熄火和有利于重新变换车速。

然而，在频繁踩踏制动踏板的过程中，驾驶员的脚会僵硬酸痛，对人体进行疲劳伤害。

另外，制动踏板有可能与加速踏板错误踩入，尤其新驾驶员出现过多次重大交通事故及伤害。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电动汽车的制动系统和制动方法，从而同时降低疲劳度和事故风险问题。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种电动汽车的制动系统，包括：

第一距离传感器，布置在前围板上且检测方向朝向地板，用于当在第一检测范围内检测到第一对象时，生成包含所述第一对象在所述第一检测范围内的位置量的第一触发信号，且向整车控制器发送所述第一触发信号；

整车控制器，用于当检测到电动汽车上电信号且接收到所述第一触发信号时，基于所述位置量生成制动力矩输出指令；

制动器，用于基于所述制动力矩输出指令输出制动力矩。

在一个实施方式中，进一步包括：

第一摄像头，布置在前围板上且摄像方向朝向地板，用于获取所述第一对象的拍摄图像；

第一识别模块，存储有预定的脚型模板，用于将所述拍摄图像与所述脚型模板进行匹配，并当匹配不成功时，关闭所述第一距离传感器；当匹配成功时，启动所述第一距离传感器。

在一个实施方式中，所述第一距离传感器包括：

发生器，布置在前围板上，用于发射检测线束；

接收器，布置在地板上，用于接收检测线束。

在一个实施方式中，所述第一距离传感器为电容式接近开关。

在一个实施方式中，还包括：

第二距离传感器，布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板，用于当在第二检测范围内检测到第二对象时，生成第二触发信号，且向整车控制器发送所述第二触发信号；

整车控制器，用于当检测到汽车处于行驶状态且接收到所述第二触发信号时，生成制动指令；

其中所述制动器，用于基于所述制动指令以最大制动力矩强制制动所述电动汽车。

在一个实施方式中，进一步包括：

第二摄像头，布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板，用于获取所述第二对象的第二拍摄图像；

第二识别模块，存储有预定的脚型模板，用于将所述第二拍摄图像与所述脚型模板进行匹配，并当匹配不成功时，关闭所述第二距离传感器；当匹配成功时，启动所述第二距离传感器。

一种电动汽车的制动方法，包括：

当布置在前围板上且检测方向朝向地板的第一距离传感器在第一检测范围内检测到第一对象时，生成包含所述第一对象在所述第一检测范围内的位置量的第一触发信号，且向整车控制器发送所述第一触发信号；

当整车控制器检测到电动汽车上电信号且接收到所述第一触发信号时，基于所述位置量生成制动力矩输出指令；

制动器基于所述制动力矩输出指令输出制动力矩。

在一个实施方式中，还包括：

布置在前围板上且摄像方向朝向地板的第一摄像头获取所述第一对象的拍摄图像；

存储有预定的脚型模板的第一识别模块将所述拍摄图像与所述脚型模板进行匹配，当匹配不成功时，关闭所述第一距离传感器，当匹配成功时，启动所述第一距离传感器。

在一个实施方式中，该方法还包括：

当布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板的第二距离传感器在第二检测范围内检测到第二对象时，生成第二触发信号，且向整车控制器发送所述第二触发信号；

当整车控制器检测到汽车处于行驶状态且接收到所述第二触发信号时，生成制动指令；

所述制动器基于所述制动指令以最大制动力矩强制制动所述电动汽车。

在一个实施方式中，该方法进一步包括：

布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板的第二摄像头获取所述第二对象的第二拍摄图像；

存储有预定的脚型模板的第二识别模块将所述第二拍摄图像与所述脚型模板进行匹配，并当匹配不成功时，关闭所述第二距离传感器；当匹配成功时，启动所述第二距离传感器。

从上述技术方案可以看出，本发明实施方式中，第一距离传感器，布置在前围板上且检测方向朝向地板，用于当在第一检测范围内检测到第一对象时，生成包含所述第一对象在所述第一检测范围内的位置量的第一触发信号，且向整车控制器发送所述第一触发信号；整车控制器，用于当检测到电动汽车上电信号且接收到所述第一触发信号时，基于所述位置量生成制动力矩输出指令；制动器，用于基于所述制动力矩输出指令输出制动力矩。因此，本发明实施方式提出一种电动汽车的制动系统，无需真实踩踏即可实现制动操作，可以降低疲劳度。

另外，由于并无实际踏板，还可以解决与加速踏板混淆的技术问题。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明实施方式电动汽车的制动系统的示范性结构图。

图2为本发明实施方式第一距离传感器的示范性布置示意图。

图3为本发明实施方式第二距离传感器的示范性布置示意图。

图4为本发明电动汽车的制动方法的示范性流程图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

考虑到现有技术中的制动踏板容易导致驾驶员疲劳和与加速踏板混淆的缺陷，本发明实施方式提出一种电动汽车的制动系统，无需真实踩踏即可实现制动操作，而且由于并无实际踏板，还可以解决与加速踏板混淆的技术问题。

图1为本发明电动汽车的制动系统的示范性结构图。

如图1所示，该系统包括：

第一距离传感器101，布置在前围板上且检测方向朝向地板，用于当在第一检测范围内检测到第一对象时，生成包含第一对象在第一检测范围内的位置量的第一触发信号，且向整车控制器102发送第一触发信号；

整车控制器102，用于当检测到电动汽车上电信号且接收到所述第一触发信号时，基于所述位置量生成制动力矩输出指令；

制动器103，用于基于制动力矩输出指令输出制动力矩。

第一距离传感器101布置在前围板上，且第一检测范围包含驾驶员的脚活动范围。

可见，本申请无需采用制动踏板，而是通过具有第一检测范围的第一距离传感器101针对第一对象的检测操作生成第一触发信号，其中第一触发信号包含第一对象在第一检测范围内的位置量。

第一距离传感器101可以通过飞行时间法(flyingtime)确定与第一对象的距离。比如，第一距离传感器101发射光脉冲并测量此光脉冲从发射到被第一对象反射回来的时间，通过时间间隔来计算与第一对象之间的距离以作为位置量。

根据其工作原理的不同，第一距离传感器101可分为光学距离传感器、红外距离传感器、超声波距离传感器等多种。其中，当第一距离传感器101检测到第一对象(优选为驾驶员的脚)时，根据第一对象在第一检测范围中的位置量生成第一触发信号。

整车控制器102当检测到电动汽车上电信号且接收到第一触发信号时，基于位置量生成制动力矩输出指令。制动器103基于制动力矩输出指令输出制动力矩。优选的，在位置量的有效开度内，制动力矩输出指令对应的制动力矩与位置量呈单调递增关系。

应用本发明实施方式之后，驾驶员通过在第一距离传感器101的检测范围之内移动脚，可以使能制动器103输出对应于不同的脚移动位置的不同制动力矩。由于无需真实踩踏即可实现制动操作，驾驶员可以显著降低疲劳程度。而且，由于并无实际的制动踏板，还可以解决与制动踏板混淆的技术问题。

为了防止第一距离传感器101的误触发导致不期望的制动动作，在一个实施方式中，进一步包括：

第一摄像头104，布置在前围板上且摄像方向朝向地板，用于获取第一对象的拍摄图像；

第一识别模块105，存储有预定的脚型模板，用于将拍摄图像与脚型模板进行匹配，并当匹配不成功时，关闭第一距离传感器101；当匹配成功时，启动第一距离传感器101。

其中，在第一识别模块105中保存的脚型模板，可以为驾驶电动汽车的授权人员的脚型模板。优选的，采用电动汽车驾驶员的常用鞋外形、脚型尺寸生成脚型模板。只有当脚型模板与拍摄图像匹配时，才启动第一距离传感器101；否则关闭第一距离传感器101。当第一距离传感器101被关闭之后，可以防止第一距离传感器101的误触发导致不期望的制动动作。

而且，通过将拍摄图像与脚型模板进行匹配，还可以防止汽车被非授权人员制动，进一步提高汽车的安全性能。

在匹配过程中，首先执行脚型分割。脚型分割的效果直接影响到下一步脚型匹配。可以采用基于单目视觉的脚型分割和基于立体视觉的脚型分割。单目视觉是利用一个图像采集设备(即第一摄像头104为一个)获得脚型，得到脚型的平面模型。立体视觉是利用多个图像采集设备(即第一摄像头104为多个)得到脚型的不同图像，转换成立体模型。然后，采用边缘轮廓提取法、脚指头等多特征结合法以及指关节式跟踪法等方式确定脚型的形状特征。再将脚型的形状特征与脚型模板进行匹配。

优选的，第一距离传感器101包括：发生器，布置在前围板上，用于发射检测线束；接收器，布置在地板上，用于接收检测线束。

更优选的，第一距离传感器101实施为电容式接近开关。电容式接近开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。

当驾驶员所穿的鞋不具有金属时，尤其适用于采用电容式接近开关检测人脚的靠近。

申请人还发现：在汽车行驶过程中，当驾驶员由于意外而无法整车驾驶时，目前通常乘客是束手无策，并无制动方法。比如，当驾驶员突然晕厥时，乘客无法实现紧急制动。

在一个实施方式中，该系统还包括：

第二距离传感器106，布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板，用于当在第二检测范围内检测到第二对象时，生成第二触发信号，且向整车控制器102发送第二触发信号；

整车控制器102，用于当检测到汽车处于行驶状态且接收到第二触发信号时，生成制动指令；

制动器103，用于基于制动指令以最大制动力矩强制制动所述电动汽车。

因此，通过布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板的第二距离传感器106，后排乘客可以在紧急情况下实现制动。

优选的，在第二距离传感器106上布置由塑料材质制成的保护壳。当保护壳被踢打击碎后，第二距离传感器106启动，从而防止后排乘客的误触发。

优选的，第二距离传感器106包括：发生器，布置在前排座椅下部，用于发射检测线束；接收器，布置在地板上，用于接收检测线束。

优选的，进一步包括：

第二摄像头108，布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板，用于获取第二对象的第二拍摄图像；

第二识别模块109，存储有预定的脚型模板，用于将第二拍摄图像与在第二识别模块109中保存的脚型模板进行匹配，并当匹配不成功时，关闭第二距离传感器109；当匹配成功时，启动第二距离传感器109。

其中，在第二识别模块109中保存的脚型模板，可以为特定授权人员(比如，驾驶员的家属人员、驾驶员的同事等经常乘客)的脚型模板。优选的，采用特定授权人员的常用鞋外形、脚型尺寸生成脚型模板。只有当脚型模板与拍摄图像匹配时，才启动第二距离传感器106；否则关闭第二距离传感器106。当第二距离传感器106被关闭之后，可以防止第二距离传感器106的误触发导致不期望的制动动作。

而且，通过将拍摄图像与脚型模板进行匹配，还可以防止汽车被非授权人员制动，进一步提高汽车的安全性能。

在匹配过程中，首先执行脚型分割。脚型分割的效果直接影响到下一步脚型匹配。可以采用基于单目视觉的脚型分割和基于立体视觉的脚型分割。单目视觉是利用一个图像采集设备(即第二摄像头108为一个)获得脚型，得到脚型的平面模型。立体视觉是利用多个图像采集设备(即第二摄像头108为多个)得到脚型的不同图像，转换成立体模型。然后，采用边缘轮廓提取法、脚指头等多特征结合法以及指关节式跟踪法等方式确定脚型的形状特征。再将脚型的形状特征与脚型模板进行匹配。

图2为本发明实施方式第一距离传感器的示范性布置示意图。

由图2可见，第一距离传感器101布置在前围板200的上部且检测方向朝向地板；第一摄像头104同样布置在前围板200上且摄像方向朝向地板。当驾驶员的脚300进入第一摄像头104的图像获取范围时，第一摄像头104拍摄脚300的图像。基于与预定脚型模板的匹配以确定是否启动第一距离传感器201。当确定启动第一距离传感器201后，第一距离传感器101生成脚300在检测范围内的位置量的触发信号。然后，第一距离传感器101通过中控台将触发信号发送到整车控制器，由整车控制器再生成相应的制动输出指令。

图3为本发明实施方式第二距离传感器的示范性布置示意图。

由图3可见，第二距离传感器包括发生器1061，布置在前排座椅下部，用于发射检测线束；接收器1062，布置在地板上，用于接收检测线束。第二摄像头108同样布置在前排座椅下部且摄像方向朝向地板。第二距离传感器106上布置由塑料材质制成的保护壳，且第二距离传感器106处于关闭状态。

当保护壳被踢打击碎后，而且后排乘客的脚300进入第二摄像头108的图像获取范围时，第二摄像头108拍摄脚300的图像。基于与预定脚型模板的匹配以确定是否启动第二距离传感器。

当确定启动第二距离传感器后，发生器1061发射检测线束，接收器1062接收检测线束。当发生器1061检测到检测线束被脚300遮挡后，生成触发信号，并将触发信号发送到整车控制器，然后由整车控制器生成制动信号。

基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种电动汽车的制动方法。

图4为本发明电动汽车的制动方法的示范性流程图。

如图4所示，该方法包括：

步骤401：布置在前围板上且摄像方向朝向地板的第一摄像头获取第一对象的拍摄图像。

步骤402：存储有预定的脚型模板的第一识别模块将拍摄图像与脚型模板进行匹配，当匹配不成功时，关闭布置在前围板上且检测方向朝向地板的第一距离传感器，当匹配成功时，启动布置在前围板上且检测方向朝向地板的第一距离传感器。

步骤403：当布置在前围板上且检测方向朝向地板的第一距离传感器在第一检测范围内检测到第一对象时，生成包含第一对象在第一检测范围内的位置量的第一触发信号，且向整车控制器发送第一触发信号。

步骤404：当整车控制器检测到电动汽车上电信号且接收到所述第一触发信号时，基于所述位置量生成制动力矩输出指令。

步骤405：制动器基于所述制动力矩输出指令输出制动力矩。

在一个实施方式中，该方法还包括：

当布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板的第二距离传感器在第二检测范围内检测到第二对象时，生成第二触发信号，且向整车控制器发送所述第二触发信号；

当整车控制器检测到汽车处于行驶状态且接收到所述第二触发信号时，生成制动指令；

制动器基于所述制动指令以最大制动力矩强制制动所述电动汽车。

在一个实施方式中，该方法进一步包括：

布置在前排座椅下部且检测方向朝向地板的第二摄像头获取所述第二对象的第二拍摄图像；

存储有预定的脚型模板的第二识别模块将第二拍摄图像与所述脚型模板进行匹配，并当匹配不成功时，关闭所述第二距离传感器；当匹配成功时，启动第二距离传感器。

可以将本发明实施方式提出的电动汽车的制动系统应用到各种类型的汽车中，比如燃油汽车或新能源汽车。

当应用到新能源汽车时，可以应用到混合动力电动汽车(hev)、纯电动汽车(bev)、燃料电池电动汽车(fcev)和其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。

综上所述，本发明实施方式中，第一距离传感器，布置在前围板上且检测方向朝向地板，用于当在第一检测范围内检测到第一对象时，生成包含所述第一对象在所述第一检测范围内的位置量的第一触发信号，且向整车控制器发送所述第一触发信号；整车控制器，用于当检测到电动汽车上电信号且接收到所述第一触发信号时，基于所述位置量生成制动力矩输出指令；制动器，用于基于所述制动力矩输出指令输出制动力矩。

因此，本发明实施方式提出一种电动汽车的制动系统，无需真实踩踏即可实现制动操作，可以降低疲劳度。

另外，由于并无实际踏板，还可以解决与加速踏板混淆的技术问题。

需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。

各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如fpga或asic)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。

至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。

本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述方法的指令。

具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或cpu或mpu)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

此外，还可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作。还可以将从存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的cpu等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。

用于提供程序代码的存储介质实施方式包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd-rom、dvd-ram、dvd-rw、dvd+rw)、磁带、非易失性存储卡和rom。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机或云上下载程序代码。

需要说明的是，上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。