一种加速度可调节的自适应巡航的控制系统及控制方法与流程

本发明涉及智能汽车领域，特别涉及一种加速度可调节的自适应巡航的控制系统及控制方法。

背景技术：

随着全球能源危机的不断加深，政府及汽车企业认识到节能减排是未来汽车技术发展的主攻方向，而发展电动汽车是解决问题的最佳途径，同时制动能量回收是电动汽车的显著特征。

自适应巡航系统可以利用车载传感器来检测主车辆和前车之间的距离以及前车的车速。该系统可以根据acc控制算法，通过控制电机目标驱动转矩和制动转矩大小、刹车压力使车辆以间距策略计算出的期望安全车间距行驶。acc系统是在传统定速巡航下发展起来的，因此车辆的巡航车速可以根据前车的车速而变化，定速巡航车速是不变的，车辆只能以固定的车速行驶。除此之外，传统车上acc系统在减速时，有时是通过制动防抱死系统以及发动机控制系统的协调作用，使得车轮适当制动，机械制动时能量直接以热能形式损失掉。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种加速度可调节的自适应巡航的控制系统及控制方法，可以根据前车加速度来改变自车的加速度，最终实现前车与自车车距达到安全性要求，并且自车的加减速度变化率较小。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种加速度可调节的自适应巡航的控制方法，包括如下步骤：

将轮速传感器检测的本车速度vi输入acc控制器，其中i为检测时间，i∈[0，n]，n为自然数；

将激光雷达传感器检测的第i时刻前车速度vi’和第i时刻前车与本车的距离di输入acc控制器；

所述acc控制器根据第i时刻前车速度vi’和前车与第i时刻本车的距离di判断是否进入acc模式；

进入acc模式后，所述acc控制器根据第i时刻前车速度vi’和第i时刻本车速度vi自适应调节本车的加速度。

进一步，判断是否进入acc模式的具体如下：

通过控制面板将acc巡航车速vset和acc巡航车速dset输入所述acc控制器内；

将acc巡航车速vset、acc巡航车速dset、第i时刻前车速度vi’和第i时刻前车与本车的距离di输入所述acc控制器内的判断模块，当vset∈[vmin，vmax]且vstart∈[vmin，vmax]且dcal,0≤dset，则进入acc模式；否则无法进入acc模式；

其中，vmin为acc巡航时最小车速；

vmax为acc巡航时最大车速；

vstart为进入acc巡航时的初始车速，设此刻i＝0，vstart＝v0；

dcal,0为在初始车速下acc巡航时的固定车间距。

进一步，所述初始车速下acc巡航时的固定车间距：dcal,0＝k*v0+20，其中k为常数。

进一步，所述acc控制器根据第i时刻前车速度vi’和第i时刻本车速度vi自适应调节本车的加速度，具体为：

安全距离判断：所述判断模块判断第i时刻前车与本车的距离di是否为安全距离，当di为安全距离，则判断模块控制车辆以acc巡航车速vset定速巡航；

理论的前车与本车的距离di’计算：当di不在安全距离内，假设第i时刻本车预测加速度ai＝ai’；将第i时刻前车加速度ai’和第i时刻本车预测加速度ai输入所述acc控制器内的计算模块，通过所述计算模块计算第i时刻理论的前车与本车的距离di’；

理论车间距判断：通过所述acc控制器内的比较模块判断是否dcal,i≤di'，其中，dcal,i为在第i时刻本车acc巡航时的理论车间距，dcal,i＝k*vi+20，其中k为常数；

当dcal,i≤di'时，通过第i时刻本车预测加速度ai控制本车速度；

当dcal,i＞di'时，则ai＝ai-△a，重复理论的前车与本车的距离di’计算和理论车间距判断，△a为修正值。

进一步，所述通过第i时刻本车预测加速度ai控制本车速度具体为：

计算第i时刻前车加速度ai’，若ai’≥0，则第i时刻前车为加速状态，执行器控制电机输出驱动转矩，使车辆达到第i时刻本车预测加速度ai；

若ai’＜0，则第i时刻前车为减速状态，执行器控制电机运转在再生制动状态，使车辆达到第i时刻本车预测加速度ai。

进一步，所述计算模块计算第i时刻理论的前车与本车的距离di’具体为：

其中，

δt为i和i+1之间的时间间隔；

si为δt时间内本车在预测加速度ai下行走的距离；

si’为δt时间内前车在加速度ai’下行走的距离；

di-1为第i-1时刻前车与本车的距离。

进一步，所述执行器控制电机运转在再生制动状态具体为：本车需要减速时，执行器控制电机运转在再生制动状态，使用再生制动力；当再生制动力不足部分由机械制动力补足，使车辆达到预测的减速度。

一种加速度可调节的自适应巡航的控制系统，包括acc控制器、轮速传感器、激光雷达传感器；所述轮速传感器用于测量本车速度；所述激光雷达传感器用于测量前车速度和前车与本车的距离；所述acc控制器包括判断模块、计算模块和比较模块；所述判断模块根据输入的前车速度和前车与本车的距离判断是否进入acc模式；所述计算模块用于计算理论的前车与本车的距离；所述比较模块用于计算本车预测加速度，并将本车预测加速度输送给执行器执行。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的加速度可调节的自适应巡航控制系统及控制方法，在自适应巡航自动加速或降速的过程中，在满足acc巡航要求后，通过前车加速度或减速度计算出当前时刻的自车加速度或减速度之后，计算当前时刻巡航工作后的两车间距，使得两车间距大于acc中设定的车间距要求，即使不满足，也可以通过使预测的自车加速度减小或增加一个基准加速度或减速度单位量来重新计算当前时刻巡航工作后的两车间距，直到其满足大于固定车间距的要求，这一控制方法使得加速度变化率的绝对值较低。

2.本发明所述的加速度可调节的自适应巡航控制系统及控制方法，acc系统需要减速时电机控制器控制电机运转在再生制动状态，首先使用再生制动力，不足部分由线控机械制动力补足，使车辆达到预测的减速度，这样回收了制动能量。

附图说明

图1为本发明所述的加速度可调节的自适应巡航的控制系统的控制原理图。

图2为本发明所述的加速度可调节的自适应巡航的控制方法的流程图。

图3为本发明所述的理论的前车与本车的距离的流程图。

图中：

1-控制面板；2-激光雷达传感器；3-轮速传感器；4-acc控制器；5-执行器；41-判断模块；42-计算模块；43-比较模块。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的加速度可调节的自适应巡航的控制系统，包括acc控制器4、轮速传感器3、激光雷达传感器2；所述轮速传感器3用于测量本车速度；所述激光雷达传感器2用于测量前车速度和前车与本车的距离；所述acc控制器4包括判断模块41、计算模块42和比较模块43；所述判断模块41根据输入的前车速度和前车与本车的距离判断是否进入acc模式；所述计算模块42用于计算理论的前车与本车的距离；所述比较模块43用于计算本车预测加速度，并将本车预测加速度输送给执行器5执行。

如图2所示，本发明所述的加速度可调节的自适应巡航的控制方法，包括如下步骤：

将轮速传感器3检测的本车速度vi输入acc控制器4，其中i为检测时间，i∈[0，n]，n为自然数；δt为i和i+1之间的时间间隔，一般为0.001秒。

将激光雷达传感器2检测的第i时刻前车速度vi’和第i时刻前车与本车的距离di输入acc控制器4；

所述acc控制器4根据第i时刻前车速度vi’和前车与第i时刻本车的距离di判断是否进入acc模式；判断是否进入acc模式的具体如下：

通过控制面板1将acc巡航车速vset和acc巡航车速dset输入所述acc控制器4内；

将acc巡航车速vset、acc巡航车速dset、第i时刻前车速度vi’和第i时刻前车与本车的距离di输入所述acc控制器4内的判断模块41，当vset∈[vmin，vmax]且vstart∈[vmin，vmax]且dcal,0≤dset，则进入acc模式；否则无法进入acc模式；

其中，vmin为acc巡航时最小车速；一般vmin设为20公里/小时；

vmax为acc巡航时最大车速；一般vmax设为120公里/小时；

vstart为进入acc巡航时的初始车速，设此刻i＝0，vstart＝v0；

dcal,1为在初始车速下acc巡航时的固定车间距。所述初始车速下acc巡航时的固定车间距：dcal,0＝k*v0+20，其中k为常数，k与本车和前车的车辆形状有关，一般情况设置为1。

进入acc模式后，此时i＝1，表示开始巡航，所述acc控制器4根据第i时刻前车速度vi’和第i时刻本车速度vi自适应调节本车的加速度。具体为：

安全距离判断：所述判断模块41判断第i时刻前车与本车的距离di是否为安全距离，当di为安全距离，则判断模块41控制车辆以acc巡航车速vset定速巡航；

理论的前车与本车的距离di’计算：当di不在安全距离内，假设第i时刻本车预测加速度ai＝ai’；将第i时刻前车加速度ai’和第i时刻本车预测加速度ai输入所述acc控制器4内的计算模块42，通过所述计算模块42计算第i时刻理论的前车与本车的距离di’；具体为：

其中，

δt为i和i+1之间的时间间隔；

si为δt时间内本车在预测加速度ai下行走的距离；

si’为δt时间内前车在加速度ai’下行走的距离；

di-1为第i-1时刻前车与本车的距离。

理论车间距判断：通过所述acc控制器4内的比较模块43判断是否dcal,i≤di'，其中，dcal,i为在第i时刻本车acc巡航时的理论车间距，dcal,i＝k*vi+20，其中k为常数；

当dcal,i≤di'时，通过第i时刻本车预测加速度ai控制本车速度；

当dcal,i＞di'时，则ai＝ai-△a，重复理论的前车与本车的距离di’计算和理论车间距判断，△a为修正值，一般取0.0036。

所述通过第i时刻本车预测加速度ai控制本车速度具体为：

计算第i时刻前车加速度ai’，若ai’≥0，则第i时刻前车为加速状态，执行器5控制电机输出驱动转矩，使车辆达到第i时刻本车预测加速度ai；

若ai’＜0，则第i时刻前车为减速状态，执行器5控制电机运转在再生制动状态，使车辆达到第i时刻本车预测加速度ai。所述执行器5控制电机运转在再生制动状态具体为：本车需要减速时，执行器5控制电机运转在再生制动状态，使用再生制动力；当再生制动力不足部分由机械制动力补足，使车辆达到预测的减速度。这里的再生制动状态为，电机处于发电机模式，车辆中有由车速、制动强度决定车辆制动扭矩的数据表，结合电池当前剩余电量soc状态，只要soc不大于0.9，则取车辆的再生制动扭矩，其余制动需求通过线控机械制动系统补足。所述线控机械制动系统，主要部件为市面上销售的线控制动主缸，通过控制流入线控制动主缸的电流来控制液压制动力的大小。

当通过第i时刻本车预测加速度ai控制本车速度完成后，i＝i+1，重复上面的循环，进入下个时刻继续开始计算理论的前车与本车的距离大于acc巡航时的固定车间距的本车预测加减速度值的循环，并进行相应的车辆操作。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。