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)雷達測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)，包括超聲波雷達組，與超聲波雷達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)動機管理系統(tǒng)、自動變速箱控制單元、人機界面模塊、坡度傳感器；

所述超聲波雷達組用于探測車輛周邊的障礙物信息；

所述坡度傳感器用于檢測地面的坡度；

所述車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)通過輪速傳感器實時檢測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)向角傳感器實時檢測方向盤的轉(zhuǎn)動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)動角信息規(guī)劃出行車路徑；并根據(jù)設(shè)定的目標車速，以及實際車速、坡度信息判斷車輛是否需要進行加速控制或減速控制，若需要對車輛進行加速控制，則計算出目標扭矩給發(fā)動機管理系統(tǒng)，發(fā)動機管理系統(tǒng)響應(yīng)扭矩控制，控制車輛加速，使車輛的車速穩(wěn)定在目標車速附近，并通過人機界面模塊顯示巡航過程的行駛狀況；若需要對車輛進行減速控制，則計算出目標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)的制動主缸壓力，控制剎車盤制動減速，使車輛的車速穩(wěn)定在目標車速附近，并通過所述人機界面模塊顯示巡航過程的行駛狀況。

所述超聲波雷達組包括十二個超聲波雷達，其中：四個超聲波雷達布置在車輛的前側(cè)，四個超聲波雷達布置在車輛的后側(cè)，兩個超聲波雷達布置在車輛的左側(cè)，兩個超聲波雷達布置在車輛的右側(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)動角信息規(guī)劃出行車路徑；并根據(jù)設(shè)定的目標車速，以及接收到的實際車速、坡度信息來判斷車輛是否需要進行加速控制或減速控制，若需要對車輛進行加速控制，則進入步驟3，若需要對車輛進行減速控制，則進入步驟4；

步驟3、所述中央控制模塊計算出目標扭矩給發(fā)動機管理系統(tǒng)，發(fā)動機管理系統(tǒng)響應(yīng)扭矩控制，控制車輛加速，并通過人機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算出目標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)的制動主缸壓力，控制剎車盤制動減速，并通過所述人機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)定的目標車速，以及接收到的實際車速、坡度信息來判斷車輛是否需要進行加速控制或減速控制的具體方法為：

步驟a、計算目標加速度值a；

a=（目標車速-實際車速）/d+（坡度slope）*g；

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

步驟b、若目標加速度值a為正，則需要控制車輛加速；

若目標加速度值a為負，則需要控制車輛減速；

若目標加速度值a等于0，則保持當前車速行駛。

所述中央控制模塊根據(jù)目標車速和實際車速，基于pdt控制，并加入針對不同分段車速下的車速補償以及由車輛重量變化的自學習補償值計算出目標扭矩，該目標扭矩的計算公式如下：

目標扭矩=（目標車速-實際車速）pdt+車速補償+自學習補償。

所述中央控制模塊根據(jù)目標車速和實際車速，基于pid控制，并加入路面摩擦自學習補償、車輪狀態(tài)變化自學習補償以及坡度補償計算出目標減速度，該目標減速度的計算公式如下：

目標減速度=（目標車速-實際車速）pid+路面摩擦自學習補償+車輪狀態(tài)變化自學習+坡度補償。

所述低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)還具有自動泊車功能，當開啟自動泊車功能時，所述超聲波雷達組實時探測車輛周邊的障礙物信息，并發(fā)送給中央控制模塊進行處理，中央控制模塊根據(jù)處理后輸出控制信號實現(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，能夠幫助駕駛員從頻繁地加速、減速以及不停啟動發(fā)動機的繁瑣操作中解脫出來；

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)自動泊車功能，自動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)動機管理系統(tǒng)，4、自動變速箱控制單元，5、人機界面模塊，6、中央控制模塊，7、超聲波雷達組，8、坡度傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示的低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，包括超聲波雷達組7，與超聲波雷達組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)動機管理系統(tǒng)3、自動變速箱控制單元4、人機界面模塊5、坡度傳感器8。其中：所述超聲波雷達組7用于探測車輛周邊的障礙物信息。所述坡度傳感器8用于檢測地面的坡度。所述電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1通過轉(zhuǎn)向角傳感器實時檢測方向盤的轉(zhuǎn)動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際車速。所述發(fā)動機管理系統(tǒng)3用于接收目標扭矩請求，控制節(jié)氣門開度，控制車輛加速。所述自動變速箱控制單元4用于擋位控制。所述人機界面模塊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)動角信息規(guī)劃出行車路徑；并根據(jù)設(shè)定的目標車速，以及實際車速、坡度信息判斷車輛是否需要進行加速控制或減速控制，若需要對車輛進行加速控制，則計算出目標扭矩給發(fā)動機管理系統(tǒng)3，發(fā)動機管理系統(tǒng)3響應(yīng)扭矩控制，控制車輛加速，使車輛的車速穩(wěn)定在目標車速附近，并通過人機界面模塊5顯示巡航過程的行駛狀況；若需要對車輛進行減速控制，則計算出目標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)的制動主缸壓力，控制剎車盤制動減速，使車輛的車速穩(wěn)定在目標車速附近，并通過所述人機界面模塊5顯示巡航過程的行駛狀況。

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

本發(fā)明是基于現(xiàn)有汽車自動泊車系統(tǒng)來實現(xiàn)的低速巡航控制，其超聲波雷達組7的布置是遵從常規(guī)自動泊車系統(tǒng)的布置方案，可以精確地定位障礙物距離和相對車輛的方位角。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自動泊車功能，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)動角信息規(guī)劃出行車路徑；并根據(jù)設(shè)定的目標車速，以及接收到的實際車速、坡度信息來判斷車輛是否需要進行加速控制或減速控制，若需要對車輛進行加速控制，則進入步驟3，若需要對車輛進行減速控制，則進入步驟4。

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

步驟a、計算目標加速度值a；

a=（目標車速-實際車速）/d+坡度slope；

其中：d為加速時間或減速時間，表征車輛巡航控制的舒適性，值越大，舒適性越好；坡度slope表示當前車輛縱向所處的實際坡度，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的計算公式為：i=tgθ，θ為坡角；當θ小于15°時，tgθ≈sinθ，即f=sinθ*m*g≈tgθ*m*g；當車輛處于上坡狀態(tài)時，坡度slope為正，當車輛處于下坡時，坡度slope為負；

步驟b、若目標加速度值a為正，則控制車輛加速；

若目標加速度值a為負，則控制車輛減速；

若目標加速度值a等于0，則保持當前車速行駛。

步驟3、中央控制模塊6根據(jù)目標車速和實際車速，基于pdt控制（pdt即比例+慣性+微分），加入針對不同分段車速下的車速補償及由車輛重量變化的自學習補償（載人載貨油量等）計算出目標扭矩給發(fā)動機管理系統(tǒng)3，發(fā)動機管理系統(tǒng)3響應(yīng)扭矩控制，控制車輛加速，并通過人機界面模塊5顯示巡航過程的行駛狀況。

其中：目標扭矩的計算公式如下：

目標扭矩=（目標車速-實際車速）pdt+車速補償+自學習補償。

步驟4、中央控制模塊6根據(jù)目標車速和實際車速，基于pid控制，同時加入路面摩擦自學習（不同路面的路面摩擦自學習不同）、車輪狀態(tài)變化（比如：胎壓、磨損）自學習及坡度補償計算出目標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)的制動主缸壓力，控制剎車盤制動減速，并通過所述人機界面模塊5顯示巡航過程的行駛狀況。

其中，目標減速度的計算公式如下：

目標減速度=（目標車速-實際車速）pid+路面摩擦自學習+車輪狀態(tài)變化自學習+坡度補償。

本發(fā)明所述的低速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)還具有自動泊車功能，當開啟自動泊車功能時，所述超聲波雷達組7實時探測車輛周邊的障礙物信息，并發(fā)送給中央控制模塊6進行處理，中央控制模塊6根據(jù)處理后輸出控制信號實現(xiàn)泊車功能。