本發(fā)明屬于汽車巡航系統(tǒng)，具體涉及一種低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（acc）是在定速巡航控制技術(shù)的基礎(chǔ)上加上距離控制邏輯，根據(jù)雷達(dá)測(cè)出的車輛距離大小自適應(yīng)調(diào)節(jié)車速，以適應(yīng)不同交通狀況。通常，現(xiàn)有自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)僅可以在高于某些車輛速度時(shí)才能操作，例如：25mph，或以上。

因此，有必要開發(fā)一種低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)及方法，能實(shí)現(xiàn)車輛在低速（車速＜5km/h）自適應(yīng)巡航。

本發(fā)明所述的一種低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，包括超聲波雷達(dá)組，與超聲波雷達(dá)組連接的中央控制模塊，以及分別與中央控制模塊連接的電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、自動(dòng)變速箱控制單元、人機(jī)界面模塊、坡度傳感器；

所述超聲波雷達(dá)組用于探測(cè)車輛周邊的障礙物信息；

所述坡度傳感器用于檢測(cè)地面的坡度；

所述車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)通過輪速傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛的車速并反饋給中央控制模塊；

所述電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)向角傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角信息并反饋給中央控制模塊；

所述中央控制模塊根據(jù)障礙物信息、方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角信息規(guī)劃出行車路徑；并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)車速，以及實(shí)際車速、坡度信息判斷車輛是否需要進(jìn)行加速控制或減速控制，若需要對(duì)車輛進(jìn)行加速控制，則計(jì)算出目標(biāo)扭矩給發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)響應(yīng)扭矩控制，控制車輛加速，使車輛的車速穩(wěn)定在目標(biāo)車速附近，并通過人機(jī)界面模塊顯示巡航過程的行駛狀況；若需要對(duì)車輛進(jìn)行減速控制，則計(jì)算出目標(biāo)減速度給車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)輸出相應(yīng)的制動(dòng)主缸壓力，控制剎車盤制動(dòng)減速，使車輛的車速穩(wěn)定在目標(biāo)車速附近，并通過所述人機(jī)界面模塊顯示巡航過程的行駛狀況。

所述超聲波雷達(dá)組包括十二個(gè)超聲波雷達(dá)，其中：四個(gè)超聲波雷達(dá)布置在車輛的前側(cè)，四個(gè)超聲波雷達(dá)布置在車輛的后側(cè)，兩個(gè)超聲波雷達(dá)布置在車輛的左側(cè)，兩個(gè)超聲波雷達(dá)布置在車輛的右側(cè)。

本發(fā)明所述的一種低速自適應(yīng)巡航控制方法，采用本發(fā)明所述的低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，其方法包括以下步驟：

步驟1、開啟低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的巡航功能，設(shè)置巡航目標(biāo)車速；

步驟2、中央控制模塊根據(jù)障礙物信息、方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角信息規(guī)劃出行車路徑；并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)車速，以及接收到的實(shí)際車速、坡度信息來判斷車輛是否需要進(jìn)行加速控制或減速控制，若需要對(duì)車輛進(jìn)行加速控制，則進(jìn)入步驟3，若需要對(duì)車輛進(jìn)行減速控制，則進(jìn)入步驟4；

步驟3、所述中央控制模塊計(jì)算出目標(biāo)扭矩給發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)響應(yīng)扭矩控制，控制車輛加速，并通過人機(jī)界面模塊顯示巡航過程的行駛狀況；

步驟4、所述中央控制模塊計(jì)算出目標(biāo)減速度給車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)輸出相應(yīng)的制動(dòng)主缸壓力，控制剎車盤制動(dòng)減速，并通過所述人機(jī)界面模塊顯示巡航過程的行駛狀況。

所述中央控制模塊根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)車速，以及接收到的實(shí)際車速、坡度信息來判斷車輛是否需要進(jìn)行加速控制或減速控制的具體方法為：

步驟a、計(jì)算目標(biāo)加速度值a；

a=（目標(biāo)車速-實(shí)際車速）/d+（坡度slope）*g；

其中：d為加速時(shí)間或減速時(shí)間，當(dāng)車輛處于上坡狀態(tài)時(shí)，坡度slope為正，當(dāng)車輛處于下坡時(shí)，坡度slope為負(fù)；

步驟b、若目標(biāo)加速度值a為正，則需要控制車輛加速；

若目標(biāo)加速度值a為負(fù)，則需要控制車輛減速；

若目標(biāo)加速度值a等于0，則保持當(dāng)前車速行駛。

所述中央控制模塊根據(jù)目標(biāo)車速和實(shí)際車速，基于pdt控制，并加入針對(duì)不同分段車速下的車速補(bǔ)償以及由車輛重量變化的自學(xué)習(xí)補(bǔ)償值計(jì)算出目標(biāo)扭矩，該目標(biāo)扭矩的計(jì)算公式如下：

目標(biāo)扭矩=（目標(biāo)車速-實(shí)際車速）pdt+車速補(bǔ)償+自學(xué)習(xí)補(bǔ)償。

所述中央控制模塊根據(jù)目標(biāo)車速和實(shí)際車速，基于pid控制，并加入路面摩擦自學(xué)習(xí)補(bǔ)償、車輪狀態(tài)變化自學(xué)習(xí)補(bǔ)償以及坡度補(bǔ)償計(jì)算出目標(biāo)減速度，該目標(biāo)減速度的計(jì)算公式如下：

目標(biāo)減速度=（目標(biāo)車速-實(shí)際車速）pid+路面摩擦自學(xué)習(xí)補(bǔ)償+車輪狀態(tài)變化自學(xué)習(xí)+坡度補(bǔ)償。

所述低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)還具有自動(dòng)泊車功能，當(dāng)開啟自動(dòng)泊車功能時(shí)，所述超聲波雷達(dá)組實(shí)時(shí)探測(cè)車輛周邊的障礙物信息，并發(fā)送給中央控制模塊進(jìn)行處理，中央控制模塊根據(jù)處理后輸出控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)泊車功能。

本發(fā)明的有益效果：

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)車輛低速（車速<5km/h）自適應(yīng)巡航；在車流阻塞時(shí)，能夠幫助駕駛員從頻繁地加速、減速以及不停啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的繁瑣操作中解脫出來；

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)泊車功能，自動(dòng)泊車功能和低速巡航功能共用一套傳感器；

（3）在夜晚或其他視線不佳的情況下，由于超聲波傳感器不受光照影響，即使在狹窄路面上也能夠有效預(yù)防不期望的側(cè)方或前方碰撞，從而提升了車輛的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理框圖；

圖2為本發(fā)明的流程圖；

圖中：1、電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，2、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)，3、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，4、自動(dòng)變速箱控制單元，5、人機(jī)界面模塊，6、中央控制模塊，7、超聲波雷達(dá)組，8、坡度傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示的低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，包括超聲波雷達(dá)組7，與超聲波雷達(dá)組7連接的中央控制模塊6，以及分別與中央控制模塊6連接的電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)2、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)3、自動(dòng)變速箱控制單元4、人機(jī)界面模塊5、坡度傳感器8。其中：所述超聲波雷達(dá)組7用于探測(cè)車輛周邊的障礙物信息。所述坡度傳感器8用于檢測(cè)地面的坡度。所述電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1通過轉(zhuǎn)向角傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角信息并反饋給中央控制模塊6。所述車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)2用于執(zhí)行剎車，控制車輛減速，并通過輪速傳感器反饋車速給中央控制模塊6。在低速過程中，輪速近似等于車速，故將輪速傳感器采集的車速作為實(shí)際車速。所述發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)3用于接收目標(biāo)扭矩請(qǐng)求，控制節(jié)氣門開度，控制車輛加速。所述自動(dòng)變速箱控制單元4用于擋位控制。所述人機(jī)界面模塊5用于顯示巡航過程的行駛狀況。所述中央控制模塊6根據(jù)障礙物信息、方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角信息規(guī)劃出行車路徑；并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)車速，以及實(shí)際車速、坡度信息判斷車輛是否需要進(jìn)行加速控制或減速控制，若需要對(duì)車輛進(jìn)行加速控制，則計(jì)算出目標(biāo)扭矩給發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)3，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)3響應(yīng)扭矩控制，控制車輛加速，使車輛的車速穩(wěn)定在目標(biāo)車速附近，并通過人機(jī)界面模塊5顯示巡航過程的行駛狀況；若需要對(duì)車輛進(jìn)行減速控制，則計(jì)算出目標(biāo)減速度給車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)2，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)2輸出相應(yīng)的制動(dòng)主缸壓力，控制剎車盤制動(dòng)減速，使車輛的車速穩(wěn)定在目標(biāo)車速附近，并通過所述人機(jī)界面模塊5顯示巡航過程的行駛狀況。

本發(fā)明中所述超聲波雷達(dá)組7包括十二個(gè)超聲波雷達(dá)，其中：四個(gè)超聲波雷達(dá)布置在車輛的前側(cè)，四個(gè)超聲波雷達(dá)布置在車輛的后側(cè)，兩個(gè)超聲波雷達(dá)布置在車輛的左側(cè)，兩個(gè)超聲波雷達(dá)布置在車輛的右側(cè)。

本發(fā)明是基于現(xiàn)有汽車自動(dòng)泊車系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的低速巡航控制，其超聲波雷達(dá)組7的布置是遵從常規(guī)自動(dòng)泊車系統(tǒng)的布置方案，可以精確地定位障礙物距離和相對(duì)車輛的方位角。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)泊車功能，又能夠?qū)崿F(xiàn)車輛在低速（＜5km/h）自適應(yīng)巡航。

如圖2所示，本發(fā)明所述的低速自適應(yīng)巡航控制方法，采用本發(fā)明所述的低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，其方法包括以下步驟：

步驟1、開啟低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的巡航功能，設(shè)置巡航目標(biāo)車速。

步驟2、中央控制模塊6根據(jù)障礙物信息、方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角信息規(guī)劃出行車路徑；并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)車速，以及接收到的實(shí)際車速、坡度信息來判斷車輛是否需要進(jìn)行加速控制或減速控制，若需要對(duì)車輛進(jìn)行加速控制，則進(jìn)入步驟3，若需要對(duì)車輛進(jìn)行減速控制，則進(jìn)入步驟4。

其中：根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)車速，以及接收到的實(shí)際車速、坡度信息來判斷車輛是否需要進(jìn)行加速控制或減速控制的具體方法為：

步驟a、計(jì)算目標(biāo)加速度值a；

a=（目標(biāo)車速-實(shí)際車速）/d+坡度slope；

其中：d為加速時(shí)間或減速時(shí)間，表征車輛巡航控制的舒適性，值越大，舒適性越好；坡度slope表示當(dāng)前車輛縱向所處的實(shí)際坡度，用坡度乘以重力加速度g再乘以整車質(zhì)量m，就可以得到重力在坡道上作用在車輛上的力f，坡度slope的計(jì)算公式為：i=tgθ，θ為坡角；當(dāng)θ小于15°時(shí)，tgθ≈sinθ，即f=sinθ*m*g≈tgθ*m*g；當(dāng)車輛處于上坡狀態(tài)時(shí)，坡度slope為正，當(dāng)車輛處于下坡時(shí)，坡度slope為負(fù)；

步驟b、若目標(biāo)加速度值a為正，則控制車輛加速；

若目標(biāo)加速度值a為負(fù)，則控制車輛減速；

若目標(biāo)加速度值a等于0，則保持當(dāng)前車速行駛。

步驟3、中央控制模塊6根據(jù)目標(biāo)車速和實(shí)際車速，基于pdt控制（pdt即比例+慣性+微分），加入針對(duì)不同分段車速下的車速補(bǔ)償及由車輛重量變化的自學(xué)習(xí)補(bǔ)償（載人載貨油量等）計(jì)算出目標(biāo)扭矩給發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)3，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)3響應(yīng)扭矩控制，控制車輛加速，并通過人機(jī)界面模塊5顯示巡航過程的行駛狀況。

其中：目標(biāo)扭矩的計(jì)算公式如下：

目標(biāo)扭矩=（目標(biāo)車速-實(shí)際車速）pdt+車速補(bǔ)償+自學(xué)習(xí)補(bǔ)償。

步驟4、中央控制模塊6根據(jù)目標(biāo)車速和實(shí)際車速，基于pid控制，同時(shí)加入路面摩擦自學(xué)習(xí)（不同路面的路面摩擦自學(xué)習(xí)不同）、車輪狀態(tài)變化（比如：胎壓、磨損）自學(xué)習(xí)及坡度補(bǔ)償計(jì)算出目標(biāo)減速度給車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)2，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)2輸出相應(yīng)的制動(dòng)主缸壓力，控制剎車盤制動(dòng)減速，并通過所述人機(jī)界面模塊5顯示巡航過程的行駛狀況。

其中，目標(biāo)減速度的計(jì)算公式如下：

目標(biāo)減速度=（目標(biāo)車速-實(shí)際車速）pid+路面摩擦自學(xué)習(xí)+車輪狀態(tài)變化自學(xué)習(xí)+坡度補(bǔ)償。

本發(fā)明所述的低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)還具有自動(dòng)泊車功能，當(dāng)開啟自動(dòng)泊車功能時(shí)，所述超聲波雷達(dá)組7實(shí)時(shí)探測(cè)車輛周邊的障礙物信息，并發(fā)送給中央控制模塊6進(jìn)行處理，中央控制模塊6根據(jù)處理后輸出控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)泊車功能。