[发明专利]一种智能电动汽车ACC/ESC集成控制系统及其方法

权利要求书

1.一种智能电动汽车ACC/ESC集成控制方法，其特征在于采用智能电动汽车ACC/ESC集成控制系统，所述控制系统设有信息获取模块、监测器、决策控制器和协调执行器；所述信息获取模块包括车-车通信模块、雷达和车载传感器模块；所述监测器包括状态参数估计模块、预测模块和行驶状态判断模块；所述车-车通信模块、雷达和车载传感器模块连接到状态参数估计模块、预测模块和行驶状态判断模块，所述状态参数估计模块的输出端与预测模块的输入端连接；所述决策控制器包括控制模式选择模块和ACC/ESC集成控制器；控制模式选择模块的输入端与预测模块和行驶状态判断模块的输出端连接，控制模式选择模块的输出端和ACC/ESC集成控制器的输入端连接；所述协调执行器包括驱动系统和主动制动系统；所述ACC/ESC集成控制器的输出端与驱动系统和主动制动系统连接；

所述控制方法包括以下步骤：

1)驾驶员激活ACC/ESC集成控制系统并设定巡航速度，车辆进入自适应巡航行驶状态；

2)信息获取模块通过车载传感器获取转向角、横摆角、本车速度、轮速、滑移率和轮胎力信息，通过雷达检测前方目标车辆并获取本车与前车间的距离；通过车-车通信系统获取前车行驶速度轨迹信息，从驱动系统/制动系统控制单元获取驱动力矩/制动力矩信息；

3)监测器对当前车辆行驶状态进行判断，并基于当前状态信息对未来时刻的状态进行预测，具体方法如下：

3.1)监测器中的行驶状态判断模块根据前车行驶速度轨迹信息及本车相对前车行驶状态信息，判断本车的行驶状态，包括直线行驶和弯道行驶；

3.2)监测器中的状态参数估计模块根据当前的车辆状态信息对质心侧偏角、轮胎与路面间的摩擦系数进行估计；

3.3)监测器中的预测模块根据信息获取模块与状态参数估计模块所得到的当前状态信息，对未来时刻的状态进行预测，主要包括车辆速度、车辆间距离；预测的状态参数值用于以下两个安全索引值的计算：

式中，χ值越大表示车辆与前车处于越安全的相对距离；其中s(k+m)为k+m时刻两车距离的预测值，为避免追尾的制动临界距离，为预警临界距离；μ为轮胎与路面之间的摩擦系数；v_l为前车速度；τ_b为制动系统延迟；τ_h为驾驶员从感知到动作过程的延迟；考虑μ对制动距离的影响，f(μ)关于不同μ值的取值表达式为；

另一个索引值为碰撞时间的倒数：

其中，v_r(k+m)表示k+m时刻两车的相对速度；

4)决策控制器中的控制模式选择模块根据车辆间相对行驶状态信息及预测的索引值，选择自适应巡航控制模式，具体方法如下：

4.1)若本车在直道上行驶，则进行纵向控制模式，根据本车与前车的相对距离及两个索引值的大小，纵向控制模式又分为以下四种模式：

A.当前方没有车辆，或者本车与前车的距离超过雷达的检测范围时，进入定速巡航控制，即模式1；

当雷达检测到前方有车辆时，本车自动跟随前方目标车辆行驶，分为如下3种控制模式：

B.当χ(k+m)≥Μ₂且TTC^-1(k+m)≤N₁时，表示本车与前车处于安全的距离范围内，此时进行ACC自动跟车控制，即模式2；

C.当Μ₁≤χ(k+m)≤Μ₂或N₁≤TTC^-1(k+m)≤N₂时，进行ACC+CA控制模式，即模式3；

D.当χ(k+m)≤Μ₁且TTC^-1(k+m)≥N₂时，表示本车与前车的距离有发生追尾的可能，此时进行CA避撞控制，即模式4；

其中Μ₁、Μ₂、N₁、N₂为控制阈值，其值通过跟车试验获取；

4.2)若车辆在弯道上行驶，则进行纵/横向协调控制模式，即模式5；

5)决策控制器中的ACC/ESC集成控制器计算不同模式的期望驱动力/制动力；

6)协调执行器将决策控制器求解出的最优控制解转化为执行器控制信号。