一种汽车纵向行驶方向安全控制系统及方法

摘要

本发明提供了一种汽车纵向行驶方向安全控制系统及方法。该系统包括：显示系统、功能主控系统和执行系统；其中，显示系统包括IC和IVI，功能主控系统包括ECU0，执行系统包括ESC、EPB和驱动电机系统；ECU0根据车辆综合信息判断车辆是否需要进行智能控制，若车辆出现实际纵向行驶方向与目标纵向行驶方向不一致时，在ESC、EPB和驱动电机系统均无故障的情况下，ECU0对ESC、EPB和驱动电机系统依次发出控制指令。本发明结构简单，可以按照优先级激活各坡道辅助控制系统的功能，智能纠正车辆纵向行驶方向，确保车辆驾驶安全。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆安全技术领域，尤其涉及一种汽车纵向行驶方向安全控制系统及方法。

背景技术

车辆的电气化、智能化程度越来越高，各类辅助驾驶功能越来越多，给车辆驾驶带来了极大的便捷性，同时也降低了交通事故的发生。对于坡道起步辅助功能，很多车辆都配备有坡道起步辅助控制系统HAC、自动驻车(AUTO HOLD)功能、或电机防溜坡功能等。有些车型上，特别是新能源汽车，这些功能基本都会具备，但这些功能都分别由不同的系统来实现，功能相对比较独立，互不影响，同时这些系统甚至是由不同的零部件供应商来提供，同一辆车上会出现相同的功能同时起作用的情况。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种汽车纵向行驶方向安全控制系统及方法。

一种汽车纵向行驶方向安全控制系统，包括：显示系统、功能主控系统和执行系统；

所述显示系统包括IC和IVI；

所述功能主控系统包括ECU0；

所述执行系统包括ESC、EPB和驱动电机系统，其中，所述驱动电机系统包括VCU、MC和Motor；

所述ECU0是ESC或EPB或驱动电机系统；

该系统的工作原理为：

所述ECU0根据车辆综合信息判断车辆是否需要进行智能控制，若车辆出现实际纵向行驶方向与目标纵向行驶方向不一致时，在ESC、EPB和驱动电机系统均无故障的情况下，ECU0对ESC、EPB和驱动电机系统依次发出控制指令，具体为：

ECU0通过CAN网络将ESC坡道辅助功能使能控制指令信号发送至ESC，ESC收到该指令信号后，对车轮施加制动力，并反馈坡道起步辅助功能正在执行及执行该功能的限制时间信号至ECU0；

ECU0通过CAN网络将自动驻车功能使能控制指令信号发送至EPB，EPB收到该指令信号后，控制刹车卡钳对车轮施加制动力，并反馈自动驻车功能正在执行信号至ECU0；

ECU0通过CAN网络将电机防溜坡使能控制指令信号发送至VCU，VCU收到该指令信号后，给MC发送扭矩控制指令，MC收到所述扭矩控制指令后，根据扭矩大小要求来实时控制并调节Motor输出电制动扭矩，并反馈电机防溜坡功能正在执行及执行该功能的限制时间信号至ECU0；

ECU0将车辆防溜功能状态及该状态的限制时间发送至IC和IVI，并在仪表上进行时间倒计时，通过声音和图形来提醒驾驶员在该限制时间内接管车辆。

进一步地，在ESC、EPB和驱动电机系统均无故障的情况下，当AUTOHOLD功能被激活时，上述系统执行的先后顺序为：EPB、ESC和驱动电机系统；否则，上述系统执行的先后顺序为：ESC优先执行，当达到ESC执行的限制时间后，再由驱动电机系统执行；

进一步地，当车辆配备有EPB且AUTOHOLD按钮时，若AUTOHOLD按钮被按下，则AUTOHOLD被激活；

当车辆配备有EPB但无AUTOHOLD按钮时，AUTOHOLD自动被激活。

进一步地，所述车辆综合信息包括轮速或电机转速、挡位状态、碰撞信号状态、加速踏板开度、制动踏板开度或制动踏板开关状态信息；

一种汽车纵向行驶方向安全控制方法，基于上述一种汽车纵向行驶方向安全控制系统实现，包括以下步骤：

S1、车辆点火启动，ECU0判断加速踏板和制动踏板是否均未被踩下，且车辆实际纵向行驶方向是否与目标纵向行驶方向相反；若是，则执行步骤S2；若否，则执行步骤S3；

S2、ECU0判断AUTOHOLD功能是否被激活且该功能是否无故障；若是，则ECU0将自动驻车功能使能控制指令信号发送至EPB，EPB收到该指令信号后，执行AUTOHOLD功能，执行步骤S9；若否，则执行步骤S4；

S3、ECU0判断制动踏板是否被踩下，且车辆实际纵向行驶方向是否与目标纵向行驶方向相反；若是，则执行步骤S7；若否，车辆保持当前功能状态，执行步骤S9；

S4、ECU0判断ESC坡道辅助功能是否能启动；若是，执行步骤S5；若否，执行步骤S7；

S5、ECU0通过CAN网络将ESC坡道辅助功能使能控制指令信号发送至ESC，ESC收到该指令信号后，执行ESC坡道辅助功能，使车辆保持静止状态，并反馈坡道起步辅助功能正在执行及执行该功能的限制时间限制至ECU0，ECU0收到ESC反馈的状态信息后，从零开始计时；若计时时间t1小于预设时间，同时加速踏板或制动踏板未被踩下，则继续执行步骤S5；反之，则执行步骤S6；

S6、ECU0判断加速踏板或制动踏板是否被踩下；若是，则ESC坡道辅助功能根据ECU0反馈的驱动力矩逐渐减小制动力到零，直至车辆状态满足驾驶员的期望，执行步骤S9；若否，执行步骤S7；

S7、ECU0判断电机防溜坡功能是否能启动；若否，车辆维持实际状态，执行步骤S9；若是，则ECU0将电机防溜坡使能控制指令信号发送至VCU，VCU收到该指令信号后，给MC发送扭矩控制指令，MC接收到所述扭矩控制指令后，根据扭矩大小要求实时控制并调节Motor的输出电制动扭矩，同时将电机防溜坡功能状态及执行该功能的限制时间信号发送至ECU0，ECU0收到VCU反馈的状态信息后，从零开始计时；若计时时间t2小于执行所述电机防溜坡功能的限制时间，同时加速踏板或制动踏板未被踩下，则继续执行步骤S7；反之，则执行步骤S8；

S8、ECU0再次判断加速踏板或制动踏板是否被踩下；若是，则动电机根据VCU指令输出对应的力矩直至车辆状态满足驾驶员的期望，执行步骤S9；若否，则VCU根据MC和Motor当前状态给MC发送实时调节的驱动力矩控制指令，使整车按照一定速度倒溜，并继续执行步骤S8；

S9、结束。

进一步地，所述预设时间＝执行所述坡道起步辅助功能限制时间-1。

进一步地，当加速踏板被踩下时，驾驶员的期望是车辆处于行驶状态；当制动踏板被踩下时，驾驶员的期望是车辆处于静止状态。

进一步地，步骤S2中，在执行AUTOHOLD功能过程中，若加速踏板或制动踏板被踩下，则执行步骤S9，否则，执行步骤S4。

进一步地，步骤S8中，若加速踏板被踩下，则VCU根据加速踏板开度给MC发送驱动力矩大小控制指令，MC根据所述控制指令来控制Motor的输出驱动力矩，直至加速踏板对应力矩超过车辆行驶阻力，车辆进入行驶状态，智能干预退出；

若制动踏板被踩下，则VCU根据制动踏板开度和驱动电机转速来判断车辆是否有溜车趋势状态，VCU根据该状态给MC发送驱动力矩大小控制指令，MC根据所述控制指令来控制Motor的输出驱动力矩，直至制动踏板机械制动力矩超过车辆溜车力矩，车辆进入静止状态，智能干预退出。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：结构简单，可以按照优先级激活各坡道辅助控制系统的功能，智能纠正车辆纵向行驶方向，确保车辆驾驶安全，具体体现在以下：

1、对车辆上的两个或两个以上具备坡道起步辅助控制功能的系统进行统一协调控制，根据各系统的特点，制定优先级，使不同系统的相同功能平稳切换过渡，并根据各系统当前状态，在最大程度上延长防溜系统作用时间，进一步保证车辆在坡道上起步的安全性；

2、在不增加任何硬件的情况下，充分利用车辆上现有的坡道起步辅助控制功能特点，将具备坡道起步辅助控制功能的各系统起作用的工况扩大化，除坡道外，在非驾驶意图情况下，当车辆即将出现实际纵向行驶方向与目标纵向行驶方向不一致时，按照优先级激活各坡道辅助控制系统的功能，智能纠正车辆行驶方向纵向行驶方向，确保车辆驾驶安全。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例1中一种汽车纵向行驶方向安全控制方法的流程图；

图2是本发明实施例2中一种汽车纵向行驶方向安全控制系统的结构示意图；

图3是本发明实施例3中一种汽车纵向行驶方向安全控制系统的结构示意图；

图4是本发明实施例4中一种汽车纵向行驶方向安全控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的实施例提供了一种汽车纵向行驶方向安全控制系统及方法，针对至少两个或两个以上的系统都具备坡道起步辅助功能的车辆。

请参考图2，图2是本发明实施例2中一种汽车纵向行驶方向安全控制系统的结构示意图，该系统包括：显示系统、功能主控系统和执行系统；

所述显示系统包括IC(组合仪表)和IVI(车载娱乐信息系统)，主要用于显示纵向行驶方向智能控制功能介入时对驾驶员的相关信息提示(声音及图形)；

所述功能主控系统包括ECU0，主要根据车辆当前状态，对执行系统进行统一协调控制；其中，ECU0可以是VCU或网关；

所述执行系统包括ESC(电子稳定控制系统)、EPB(电子驻车制动系统)和驱动电机系统，其中，所述驱动电机系统包括VCU(整车控制器)、MC(电机控制器)和Motor；ESC、EPB和驱动电机系统均可按照功能主控系统的指令独立的完成纵向行驶方向的智能控制；

所述ECU0是ESC或EPB或驱动电机系统，整车设计时会存在功能分配，一般情况下会是这三个控制器(ESC、EPB和驱动电机系统)，但是也有可能是车辆上的其他控制器；

该系统的工作原理为：

所述ECU0根据车辆综合信息(轮速或电机转速、挡位状态、碰撞信号状态、加速踏板开度、制动踏板开度或制动踏板开关状态信息)判断车辆是否需要进行智能控制，若车辆出现实际纵向行驶方向与目标纵向行驶方向不一致时，在ESC、EPB和驱动电机系统均无故障的情况下，ECU0对ESC、EPB和驱动电机系统依次发出控制指令，具体为：

ECU0通过CAN网络将ESC坡道辅助功能使能控制指令信号(ESC_HAC_enable_command)发送至ESC，ESC收到该指令信号后，对车轮施加制动力，并反馈坡道起步辅助功能正在执行(HAC_function_enable)及执行该功能的限制时间(HAC_time)信号至ECU0；

ECU0通过CAN网络将自动驻车功能使能控制指令信号(AUTOHOLD_enable_command)发送至EPB，EPB收到该指令信号后，控制刹车卡钳对车轮施加制动力，并反馈自动驻车功能正在执行信号(AUTOHOLD_function_enable)至ECU0；

ECU0通过CAN网络将电机防溜坡使能控制指令信号(Motor_Anti-slope_enable_command)发送至VCU，VCU收到该指令信号后，给MC发送扭矩控制指令，MC收到所述扭矩控制指令后，根据扭矩大小要求来实时控制并调节Motor输出电制动扭矩，并反馈电机防溜坡功能正在执行(Motor_Anti-slope_function_enable)及执行该功能的限制时间(Motor_time)信号至ECU0；

ECU0将车辆防溜功能状态(Anti-slope_function_enable)及该状态的限制时间(time)发送至IC和IVI，并在仪表上进行时间倒计时t(t＝time-t1-t2)，通过声音和图形来提醒驾驶员在该限制时间内接管车辆；其中，t1为执行ESC坡道辅助功能的时间，t1为执行电机防溜坡功能的时间；

当车辆配备有EPB且AUTOHOLD(自动驻车功能)按钮时，若AUTOHOLD按钮被按下，则AUTOHOLD被激活；当车辆配备有EPB但无AUTOHOLD按钮时，AUTOHOLD自动被激活；

在ESC、EPB和驱动电机系统均无故障的情况下，当AUTOHOLD功能被激活时，上述系统执行的先后顺序为：EPB、ESC和驱动电机系统；否则，上述系统执行的先后顺序为：ESC优先执行，当达到ESC执行的限制时间后，再由驱动电机系统执行；

当AUTOHOLD功能未被激活，则time＝t1+t2，否则，time无时间限制，仪表上不会进行时间限制提醒。若整车未配置HAC(坡道起步辅助控制系统)或电机防溜坡功能，则对应的t1或t2为零。

ESC、EPB、驱动电机系统(VCU、MC和Motor)都分别具备坡道起步辅助功能，其中，EPB的坡道起步辅助功能可长时间作用使车辆在坡道上不溜坡，其他两个系统只能维持较短时间不溜坡。这些功能仅在坡道上将出现溜坡的情况时才会激活，在本发明中，将扩大这些系统的作用工况，除坡道外，在非驾驶意图情况下，当车辆即将出现实际纵向行驶方向与目标纵向行驶方向不一致时，自动激活上述系统的防溜功能，使不同系统的相同功能平稳切换过渡，从而智能纠正车辆无意识的行为，使驾驶员有足够多的反应时间来操控车辆使其朝目标方向行驶，确保行车安全。

纵向行驶方向的智能控制纠正功能至少包含如下工况：

1)挡位处于空挡，驾驶员未踩下加速踏板和制动踏板，但车辆由于某种原因(在坡道上、道路不平等)即将前进或倒退；

2)挡位处于前进位置，驾驶员未踩下加速踏板和制动踏板，但车辆由于某种原因(在坡道上、道路不平等)即将倒退；

3)挡位处于后退位置，驾驶员未踩下加速踏板和制动踏板，但车辆由于某种原因(在坡道上、道路不平等)即将前进；

4)挡位处于前进位置，驾驶员踩下制动踏板且车辆已施加最大制动力，但由于坡道太堵，车辆即将倒退时，配备驱动电机系统的车辆可施加短时、额外的电制动力；

5)挡位处于后退位置，驾驶员踩下制动踏板且车辆已施加最大制动力，但由于坡道太堵，车辆即将朝前溜车时，配备驱动电机系统的车辆可施加短时、额外的电制动力；

出现以上所有工况时车辆所进行的智能干预，统称为防溜功能。上述由于碰撞造成的车辆即将出现实际纵向行驶方向与目标纵向行驶方向不一致时，车辆纵向行驶方向安全控制系统将不进行干预。

请参考图3，图3是本发明实施例3中一种汽车纵向行驶方向安全控制系统的结构示意图；与图2的区别在于，对于驱动电机系统，只有MC和Motor，即电机的防溜坡控制主要控制功能由MC主控，Motor为执行单元，而图2中电机的防溜坡控制主控为VCU，MC和Motor为执行单元.

请参考图4，图4是本发明实施例4中一种汽车纵向行驶方向安全控制系统的结构示意图；与图3的区别在于，功能主控系统集成在显示系统中，即功能主控ECU0的功能由IC或IVI来实现。

请参考图1，图1是本发明实施例1中一种汽车纵向行驶方向安全控制方法的流程图，包括以下步骤：

S1、车辆点火启动，ECU0判断加速踏板和制动踏板是否均未被踩下，且车辆实际纵向行驶方向是否与目标纵向行驶方向相反(通过轮速、或电机转速判断，此时车辆还未发生实际的移动，但轮速或电机转速已有变化)；若是，则执行步骤S2；若否，则执行步骤S3；

S2、ECU0判断AUTOHOLD功能是否被激活且该功能是否无故障；若是，则ECU0将自动驻车功能使能控制指令信号发送至EPB，EPB收到该指令信号后，执行AUTOHOLD功能，执行步骤S9；若否，则执行步骤S4；其中，在执行AUTOHOLD功能过程中，若加速踏板或制动踏板被踩下，则执行步骤S9，否则，执行步骤S4；

S3、ECU0判断制动踏板是否被踩下，且车辆实际纵向行驶方向是否与目标纵向行驶方向相反；若是，则执行步骤S7；若否，车辆保持当前功能状态，执行步骤S9；

S4、ECU0判断ESC坡道辅助功能是否能启动；若是，执行步骤S5；若否，执行步骤S7；

S5、ECU0通过CAN网络将ESC坡道辅助功能使能控制指令信号发送至ESC，ESC收到该指令信号后，执行ESC坡道辅助功能，使车辆保持静止状态，并反馈坡道起步辅助功能正在执行及执行该功能的限制时间限制至ECU0，ECU0收到ESC反馈的状态信息后，从零开始计时；若计时时间t1小于预设时间(预设时间＝执行所述坡道起步辅助功能限制时间-1)，同时加速踏板或制动踏板未被踩下，则继续执行步骤S5；反之，则执行步骤S6；

S6、ECU0判断加速踏板或制动踏板是否被踩下；若是，则ESC坡道辅助功能根据ECU0反馈的驱动力矩逐渐减小制动力到零，直至车辆状态满足驾驶员的期望，执行步骤S9；若否，执行步骤S7；其中，加速踏板被踩下时，驾驶员的期望是车辆处于行驶状态；制动踏板被踩下时，驾驶员的期望是车辆处于静止状态；

S7、ECU0判断电机防溜坡功能是否能启动；若否，车辆维持实际状态，执行步骤S9；若是，则ECU0将电机防溜坡使能控制指令信号发送至VCU，VCU收到该指令信号后，给MC发送扭矩控制指令，MC接收到所述扭矩控制指令后，根据扭矩大小要求实时控制并调节Motor的输出电制动扭矩，同时将电机防溜坡功能状态及执行该功能的限制时间信号发送至ECU0，ECU0收到VCU反馈的状态信息后，从零开始计时；若计时时间t2小于执行所述电机防溜坡功能的限制时间，同时加速踏板或制动踏板未被踩下，则继续执行步骤S7；反之，则执行步骤S8；

S8、ECU0再次判断同时加速踏板或制动踏板是否被踩下；若是，则驱动电机根据VCU指令输出对应的力矩直至车辆状态满足驾驶员的期望，执行步骤S9；具体为：若加速踏板被踩下，则VCU根据加速踏板开度给MC发送驱动力矩大小控制指令，MC根据所述控制指令来控制Motor的输出驱动力矩，直至加速踏板对应力矩超过车辆行驶阻力，车辆进入行驶状态，智能干预退出；若制动踏板被踩下，则VCU根据制动踏板开度和驱动电机转速来判断车辆是否有溜车趋势状态，VCU根据该状态给MC发送驱动力矩大小控制指令，MC根据所述控制指令来控制Motor的输出驱动力矩，直至制动踏板机械制动力矩超过车辆溜车力矩，车辆进入静止状态，智能干预退出；若否(加速踏板和制动踏板均未被踩下)，则VCU根据MC和Motor当前状态给MC发送实时调节的驱动力矩控制指令，使整车按照一定速度缓慢倒溜，并继续执行步骤S8；其中，VCU根据MC和Motor当前状态给MC发送实时调节的驱动力矩控制指令，使整车按照一定速度缓慢倒溜，在这个过程中，需要持续判断加速踏板或制动踏板是否被踩下；

S9、结束。

本发明的有益效果是：结构简单，可以按照优先级激活各坡道辅助控制系统的功能，智能纠正车辆纵向行驶方向，确保车辆驾驶安全，具体体现在以下：

1、对车辆上的两个或两个以上具备坡道起步辅助控制功能的系统进行统一协调控制，根据各系统的特点，制定优先级，使不同系统的相同功能平稳切换过渡，并根据各系统当前状态，在最大程度上延长防溜系统作用时间，进一步保证车辆在坡道上起步的安全性；

2、在不增加任何硬件的情况下，充分利用车辆上现有的坡道起步辅助控制功能特点，将具备坡道起步辅助控制功能的各系统起作用的工况扩大化，除坡道外，在非驾驶意图情况下，当车辆即将出现实际纵向行驶方向与目标纵向行驶方向不一致时，按照优先级激活各坡道辅助控制系统的功能，智能纠正车辆行驶方向纵向行驶方向，确保车辆驾驶安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。