车辆制动预警及控制方法、系统及车辆与流程

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆制动预警及控制方法、系统及车辆。

背景技术：

汽车作为当前人类社会生活中一种最常见交通工具，随着汽车行业的迅猛发展，道路交通安全形势越来越趋于严峻，交通事故频繁发生，且大多为重、特大交通事故，追尾碰撞引起的事故占多数，尤其是高速公路的追尾碰撞。而追尾事故多由于前方车辆紧急制动时，后车无法快速获知并进行及时判断处理。紧急制动情况下后方车辆思考时间极短，必须及时做出判断，才能最大限度保证车辆行驶安全。因此目前汽车制动安全控制技术一直是汽车工程人员研究的热门课题。

目前车辆的制动控制，通常都是abs(antilockbrakesystem，制动防抱死系统)+ebd(electronicbrakeforcedistribution，制动力分配控制系统)或者esc(electronicstabilitycontroller，车身稳定控制系统)完成制动控制，控制器的稳定性及安全性能是在产品开发设计阶段通过实车在各种高附、低附路面进行软件的标定验证，将车辆制动性能尽可能的控制到最佳状态。但是实际车辆在行驶过程中，实时路面的附着系数会不断变化，而且车辆在持续制动过重会导致制动盘片温度不断升高，摩擦片特性-摩擦系数会随温度升高而降低，如果仍然按照标定的附着系数路面的液压阀值进行制动控制，会导致制动失稳。

另外在路面附着系数较低的路面，由于受路面附着系数的影响，aeb(autonomousemergencybraking，自动制动系统)不能够使汽车制动减速度达到高附着路面时的制动减速度，如果仍然按照高附着系数路面的对应的警报距离和安全距离阈值进行制动，也会导致制动过晚，可能无法避免汽车与前方汽车或者障碍物发生碰撞。并且，目前的制动控制方法没有考虑车辆与之前方车辆的实际车距的变化而提前做好制动先期预警及报警预测，从而导致制动稳定性和可靠性不高，致使行车安全性降低。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种车辆制动预警及控制方法，该方法能够在车辆行驶过程中进行有效的制动预警和精准的制动控制，提高了车辆制动的稳定性和可靠性，进而提升了行车安全性。

本发明的第二个目的在于提出一种车辆制动预警及控制系统。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种车辆制动预警及控制方法，包括以下步骤：获取车辆行驶过程中的实时动力学数据，其中，所述实时动力学数据包括以下至少一项：当前路面附着系数、车轮的实时载荷、摩擦片与制动盘的实时温度、车身数据、实时车速及质心位置变化信息；根据所述实时动力学数据确定实时制动数据，所述实时制动数据包括以下至少一项：车辆紧急制动时的最大安全制动减速度、安全制动距离及制动所需的管路液压限值；获取所述车辆与前方车辆的实时距离；根据所述车辆与前方车辆的实时距离及所述实时制动数据进行制动预警及制动控制。

根据本发明实施例的车辆制动预警及控制方法，获取车辆行驶过程中的实时动力学数据，根据实时动力学数据确定实时制动数据，以便为车辆制动时提供最优解决方案，获得最佳的制动性能及制动稳定性的控制，探测与前方车辆距离变化，进而，根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据进行有效的制动预警和精准的制动控制，提高了车辆制动的稳定性和可靠性，进而提升了行车安全性。

另外，根据本发明上述实施例的车辆制动预警及控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，根据所述车辆与前方车辆的实时距离及所述实时制动数据进行制动预警及制动控制，进一步包括：如果所述车辆与前方车辆的实时距离小于或等于预设距离，且所述车辆未执行制动操作，则控制报警装置发出报警信号以进行制动预警。

在一些示例中，根据所述车辆与前方车辆的实时距离及所述实时制动数据进行制动预警及制动控制，进一步包括：在报警装置发出报警信号之后，如果所述车辆与前方车辆的实时距离小于或等于所述安全制动距离，且所述车辆仍未执行制动操作或者前方车辆进行制动，则控制液压控制单元对车辆进行紧急制动。

在一些示例中，所述预设距离根据所述车辆与前方车辆的实时距离、所述车辆紧急制动时的最大安全制动减速度来确定。

在一些示例中，还包括：根据所述摩擦片与制动盘的实时温度，确定制动盘与摩擦片的摩擦系数及摩擦片热衰退变化情况，并根据所述摩擦系数及摩擦片热衰退变化情况匹配所需的制动力；根据所述所需的制动力计算对应的管路压力补偿量，并根据所述管路压力补偿量控制液压控制单元主动增压补偿，以获得最佳安全减速度。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种车辆制动预警及控制系统，包括：第一获取模块，用于获取车辆行驶过程中的实时动力学数据，其中，所述实时动力学数据包括以下至少一项：当前路面附着系数、车轮的实时载荷、摩擦片与制动盘的实时温度、车身数据、实时车速及质心位置变化信息；计算模块，用于根据所述实时动力学数据确定实时制动数据，所述实时制动数据包括以下至少一项：车辆紧急制动时的最大安全制动减速度、安全制动距离及制动所需的管路液压限值；第二获取模块，用于获取所述车辆与前方车辆的实时距离；控制模块，用于根据所述车辆与前方车辆的实时距离及所述实时制动数据进行制动预警及制动控制。

根据本发明实施例的车辆制动预警及控制系统，获取车辆行驶过程中的实时动力学数据，根据实时动力学数据确定实时制动数据，以便为车辆制动时提供最优解决方案，获得最佳的制动性能及制动稳定性的控制，探测与前方车辆距离变化，进而，根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据进行有效的制动预警和精准的制动控制，提高了车辆制动的稳定性和可靠性，进而提升了行车安全性。

另外，根据本发明上述实施例的车辆制动预警及控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述控制模块用于当所述车辆与前方车辆的实时距离小于或等于预设距离，且所述车辆未执行制动操作时，控制报警装置发出报警信号以进行制动预警。

在一些示例中，所述控制模块还用于在报警装置发出报警信号之后，当所述车辆与前方车辆的实时距离小于或等于所述安全制动距离，且所述车辆仍未执行制动操作或者前方车辆进行制动时，控制液压控制单元对车辆进行紧急制动。

在一些示例中，所述预设距离根据所述车辆与前方车辆的实时距离、所述车辆紧急制动时的最大安全制动减速度来确定。

在一些示例中，所述计算模块还用于根据所述摩擦片与制动盘的实时温度，确定制动盘与摩擦片的摩擦系数及摩擦片热衰退变化情况，并根据所述摩擦系数及摩擦片热衰退变化情况匹配所需的制动力；所述控制模块还用于根据所述所需的制动力计算对应的管路压力补偿量，并根据所述管路压力补偿量控制液压控制单元主动增压补偿，以获得最佳安全减速度。

为了实现上述目的，本发明第三方面的实施例提出了一种车辆，包括本发明上述第二方面实施例所述的车辆制动预警及控制系统。

根据本发明实施例的车辆，能够在行驶过程中进行有效的制动预警和精准的制动控制，提高了车辆制动的稳定性和可靠性，进而提升了行车安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的车辆制动预警及控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个具体实施例的车辆制动预警及控制方法的实现架构示意图；

图3是根据本发明一个具体实施例的车辆制动预警及控制方法中车距识别的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的车辆制动预警及控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的车辆制动预警及控制方法、系统及车辆。

图1是根据本发明一个实施例的车辆制动预警及控制方法的流程图。如图1所示，该车辆制动预警及控制方法，包括以下步骤：

步骤s1：获取车辆行驶过程中的实时动力学数据，其中，实时动力学数据包括以下至少一项：当前路面附着系数、车轮的实时载荷、摩擦片与制动盘的实时温度、车身数据、实时车速及质心位置变化信息。具体地，结合图2所示，例如，在车辆行驶过程中，通过各种环境感知传感器获取摩擦片与制动盘的摩擦系数的变化、车轮的实时载荷、质心位置变化、当前路面附着系数变化、车身稳定变化和车速变化情况中的一个或多个，从而获得车辆行驶过程中的实时动力学数据。

步骤s2：根据实时动力学数据确定实时制动数据，实时制动数据包括以下至少一项：车辆紧急制动时的最大安全制动减速度、安全制动距离及制动所需的管路液压限值。具体地，结合图2所示，例如，根据车辆在当前行驶状态下动力学数据，通过控制器模块计算最佳车轮制动力分配，并根据路面附着系数，质心高度、轴距、前轴载质量、后轴载质量、侧向加速度和纵向加速度计算当前汽车紧急制动时的减速度限值制动的最大安全减速度、安全制动距离及制动所需的管路液压限值中的一个或多个。

步骤s3：获取车辆与前方车辆的实时距离。具体地，结合图2所示，例如通过雷达测距模块，检测与前方车辆距离以及前车与后车距离变化。

步骤s4：根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据(即车辆紧急制动时的最大安全制动减速度、安全制动距离及制动所需的管路液压限值中的一个或多个)进行制动预警及制动控制。具体地说，即根据与前方车辆距离以及前车与后车距离变化，实现制动先期预警，对事故进行提前预判和报警，即系统识别及预判前方行驶车辆或者障碍物行驶状况，进而实现制动预警及制动控制。

在本发明的一个实施例中，根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据进行制动预警及制动控制，进一步包括：如果车辆与前方车辆的实时距离小于或等于预设距离，且车辆未执行制动操作，则控制报警装置发出报警信号以进行制动预警。其中，预设距离根据车辆与前方车辆的实时距离、车辆紧急制动时的最大安全制动减速度来确定。具体地，即识别及预判前方行驶车辆或者障碍物行驶状况，当车辆与前方车辆距离小于制动先期预警距离(即预设距离)，且驾驶员未做出反应时，就会让制动装置做好紧急制动的准备，通过报警装置发出预警信号(如声音和/或灯光报警信号)提醒驾驶员保持合理的跟车距离，实现制动先期预警，以对事故进行提前预判和报警。

结合图3所示，车辆行驶过程中涉及的车距例如包括：实际车距a、报警触发时的车距b(即预设距离)，自动紧急制动触发时的车距c(即安全制动距离)、车辆在当前路面所能获得的极限制动距离d。其中，预设距离b和安全制动距离c，根据车辆与前方车辆的实时距离a和车辆紧急制动时的最大安全制动减速度来计算得到。

在本发明的一个实施例中，根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据进行制动预警及制动控制，进一步还包括：在报警装置发出报警信号之后，如果车辆与前方车辆的实时距离小于或等于安全制动距离，且车辆仍未执行制动操作或者前方车辆进行制动，则控制液压控制单元对车辆进行紧急制动。具体地，结合图2，即在制动先期预警之后，控制器模块也会让液压控制单元提前做好紧急制动的准备，当驾驶员仍没有响应，或者前方车辆紧急制动时，后方车辆驾驶员来不及反应，当车距小于或者等于安全制动距离时，液压控制单元主动建压或者通过电子助力器实施主动制动。将车辆控制在制动系统所能获得极限制动距离之外，避免追尾和撞车事故发生。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：根据摩擦片与制动盘的实时温度，确定制动盘与摩擦片的摩擦系数及摩擦片热衰退变化情况，并根据摩擦系数及摩擦片热衰退变化情况匹配所需的制动力；根据所需的制动力计算对应的管路压力补偿量，并根据管路压力补偿量控制液压控制单元主动增压补偿，以获得最佳安全减速度。具体地，结合图2，即通过摩擦片温度的变化，检测制动盘与摩擦片的摩擦系数及摩擦片热衰退变化，从而匹配制动器所产生的制动力。当车辆连续制动或者长时间踩刹车，摩擦片与制动盘温度升高，摩擦系数降低，紧急制动时，刹车距离变长，同样踏板力情况下产生的管路压力获得制动力会下降，此时通过ecu计算其所需要的管路压力补偿量，并通过液压控制单元主动增压补偿，从而获得最佳安全减速度。

综上，本发明实施例通过增加环境感知技术，如温度传感器、载荷传感器、路面附着系数检测模块、车身方向位置传感器和轮速传感器等，充分感知车辆在当前道路上行驶的动力学数据，进而利于为车辆制动时提供最优解决方案，获得最佳的制动性能及制动稳定性的控制；通过雷达传感器技术，探测前方车辆或者障碍物距离变化，可以实现制动先期预警，对事故进行提前预判和报警；通过液压控制单元和电子液压助力进行更精准的自动制动，从而提高了车辆制动的稳定性和可靠性，进而提升了行车安全性。

为了便于更好地理解本发明，以下结合图2及具体的实施例对上述车辆制动预警及控制方法进行进一步描述。

在本实施例中，结合图2所示，该车辆制动预警及控制方法在具体实现时例如涉及环境感知模块(1、2、3)，控制器模块(4)和执行模块(5，6，7)。控制过程分正向控制和反馈控制两部分，正向控制功能触发后，根据车辆控制制动达成的效果反馈给控制器，并判断分析是否需要对系统进行一次或者多次补偿控制，形成完美的闭环控制。

其中，环境感知模块分别包括车辆动态感知模块(1)、车速模块(2)和雷达测距模块(3)。

车辆动态感知模块(1)获取当前车辆行驶过程中存在动态变化动力学数据，如刹车片温度传感器(1-1)获取摩擦片与制动盘的温度，通过数学模型计算出两者之间的摩擦系数的大小，感知其摩擦片的热衰退性能；车轮载荷传感器(1-2)获得车轮在行驶过程中的载荷以及载荷变化情况；车辆质心位置检测(1-3)获取整车重心高度以及重心的偏移量；路面附着系数的检测模块(1-4)获取当前道路与轮胎的附着系数以及变化情况；车身方向位置传感器(1-n)获取车辆行驶方向(直线行驶，弯道，前后轴侧向/纵向加速度)以及车辆方向稳定性。通过控制器自学习计算出最佳的主动控制管路压力进行制动。

车速模块(2)获得当前车辆行驶速度，采用轮速传感器或者gps测速技术等。

雷达测距模块(3)获得车辆与前方车辆车距、前车的车速及车速变化。

控制器模块(4)通过环境感知模块获取的信息，采集各传感器的信号，进行运算并将运算的结果转变为控制信号，控制执行模块(5，6，7)工作。具体包括：

①计算其最佳车轮制动力分配(每个制动器管路压力分配)。

②计算当前汽车紧急制动时的减速度限值/系统制动所产生的最大安全减速度，制动距离。

③通过摩擦片温度的变化，检测制动盘与摩擦片的摩擦系数及摩擦片热衰退变化，当车辆摩擦片摩擦系数变化较大时，刹车距离变长，同样踏板力情况下产生的管路压力获得制动力会下降，此时控制器运算其所需要的管路压力补偿量，并发出控制信号给执行模块(5或者7)通过液压控制单元主动增压补偿，从而给驾驶员获得最佳安全减速度。

④通过系统产生的制动减速度和雷达模块检测到前方车辆车距对比，确认系统当前路面所能获得极限制动距离、自动紧急制动触发的车距、报警触发时的车距等，并通过信号控制执行模块(5，6，7)实施预警、报警和主动制动。

执行模块分别包括液压控制单元(5)、主动刹车装置(7)和报警控制模块(6)。

液压控制单元(5)执行管路压力分配，具备有升压、稳压和降压的功能。

主动刹车装置(7)执行制动过程中建立管路压力的装置(包括踏板机构、电子助力器等组件)。

报警控制模块(6)执行预警控制的模块，提醒驾驶员控制车速并保持合理跟车距离，实现制动先期预警。

根据本发明实施例的车辆制动预警及控制方法，获取车辆行驶过程中的实时动力学数据，根据实时动力学数据确定及实时制动数据，以便为车辆制动时提供最优解决方案，获得最佳的制动性能及制动稳定性的控制，探测与前方车辆距离变化，进而，根据车辆与前方车辆的实时距离实时制动数据进行有效的制动预警和精准的制动控制，提高了车辆制动的稳定性和可靠性，进而提升了行车安全性。

本发明的进一步实施例还提出了一种车辆制动预警及控制系统。

图4是根据本发明一个实施例的车辆制动预警及控制系统的结构框图。如图4所示，该车辆制动预警及控制系统100包括：第一获取模块110、计算模块120、第二获取模块130和控制模块140。

第一获取模块110用于获取车辆行驶过程中的实时动力学数据，其中，实时动力学数据包括以下至少一项：当前路面附着系数、车轮的实时载荷、摩擦片与制动盘的实时温度、车身数据、实时车速及质心位置变化信息。具体地，例如，在车辆行驶过程中，通过各种环境感知传感器获取摩擦片与制动盘的摩擦系数的变化、车轮的实时载荷、质心位置变化、当前路面附着系数变化、车身稳定变化和车速变化情况中的一个或多个，从而获得车辆行驶过程中的实时动力学数据。

计算模块120用于根据实时动力学数据确定实时制动数据，实时制动数据包括以下至少一项：车辆紧急制动时的最大安全制动减速度、安全制动距离及制动所需的管路液压限值。具体地，例如根据车辆在当前行驶状态下动力学数据，通过控制器模块计算最佳车轮制动力分配，并根据路面附着系数，质心高度、轴距、前轴载质量、后轴载质量、侧向加速度和纵向加速度计算当前汽车紧急制动时的减速度限值制动的最大安全减速度、安全制动距离及制动所需的管路液压限值中的一个或多个。

第二获取模块130用于获取车辆与前方车辆的实时距离。具体地，例如通过雷达测距模块，检测与前方车辆距离以及前车与后车距离变化。

控制模块140用于根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据(车辆紧急制动时的最大安全制动减速度、安全制动距离及制动所需的管路液压限值中的一个或多个)进行制动预警及制动控制。具体地说，即根据与前方车辆距离以及前车与后车距离变化，实现制动先期预警，对事故进行提前预判和报警，即系统识别及预判前方行驶车辆或者障碍物行驶状况，进而实现制动预警及制动控制。

在本发明的一个实施例中，控制模块140根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据进行制动预警及制动控制，进一步包括：当车辆与前方车辆的实时距离小于或等于预设距离，且车辆未执行制动操作时，控制报警装置发出报警信号以进行制动预警。其中，预设距离根据车辆与前方车辆的实时距离、车辆紧急制动时的最大安全制动减速度来确定。具体地，即识别及预判前方行驶车辆或者障碍物行驶状况，当车辆与前方车辆距离小于制动先期预警距离(即预设距离)，且驾驶员未做出反应时，就会让制动装置做好紧急制动的准备，通过报警装置发出预警信号(如声音和/或灯光报警信号)提醒驾驶员保持合理的跟车距离，实现制动先期预警，以对事故进行提前预判和报警。

在本发明的一个实施例中，控制模块140根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据进行制动预警及制动控制，进一步还包括：在报警装置发出报警信号之后，当车辆与前方车辆的实时距离小于或等于安全制动距离，且车辆仍未执行制动操作或者前方车辆进行制动时，控制液压控制单元对车辆进行紧急制动。具体地，即在制动先期预警之后，控制模块140也会让液压控制单元提前做好紧急制动的准备，当驾驶员仍没有响应，或者前方车辆紧急制动时，后方车辆驾驶员来不及反应，当车距小于或者等于安全制动距离时，液压控制单元主动建压或者通过电子助力器实施主动制动。将车辆控制在制动系统所能获得极限制动距离之外，避免追尾和撞车事故发生。

在本发明的一个实施例中，计算模块120还用于根据摩擦片与制动盘的实时温度，确定制动盘与摩擦片的摩擦系数及摩擦片热衰退变化情况，并根据摩擦系数及摩擦片热衰退变化情况匹配所需的制动力。基于此，控制模块140还用于根据所需的制动力计算对应的管路压力补偿量，并根据管路压力补偿量控制液压控制单元主动增压补偿，以获得最佳安全减速度。具体地，即通过摩擦片温度的变化，检测制动盘与摩擦片的摩擦系数及摩擦片热衰退变化，从而匹配制动器所产生的制动力。当车辆连续制动或者长时间踩刹车，摩擦片与制动盘温度升高，摩擦系数降低，紧急制动时，刹车距离变长，同样踏板力情况下产生的管路压力获得制动力会下降，此时通过控制模块140计算其所需要的管路压力补偿量，并通过液压控制单元主动增压补偿，从而获得最佳安全减速度。

需要说明的是，本发明实施例的车辆制动预警及控制系统的具体实现方式与本发明实施例的车辆制动预警及控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的车辆制动预警及控制系统，获取车辆行驶过程中的实时动力学数据，根据实时动力学数据确定实时制动数据，以便为车辆制动时提供最优解决方案，获得最佳的制动性能及制动稳定性的控制，探测与前方车辆距离变化，进而，根据车辆与前方车辆的实时距离及实时制动数据进行有效的制动预警和精准的制动控制，提高了车辆制动的稳定性和可靠性，进而提升了行车安全性。

本发明的进一步实施例还提出了一种车辆，该车辆包括本发明上述任意一个实施例所描述的车辆制动预警及控制系统。

根据本发明实施例的车辆，能够在行驶过程中进行有效的制动预警和精准的制动控制，提高了车辆制动的稳定性和可靠性，进而提升了行车安全性。

另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。