碰撞前紧急制动干预系统和方法

摘要

本发明公开了一种碰撞前紧急制动干预系统，包括自车运动状态传感器、环境传感器、制动机构控制器、发动机控制器、变速箱控制器、系统开关，路况模式选择模块，车身电子稳定控制系统，能根据路况模式、自车运动状态和环境状态进行危险程度判断，并发出控制信号的控制器，系统开关连接路况模式选择模块，路况模式选择模块、自车运动状态传感器和环境传感器均连接控制器，控制器的控制信号输出端分别连接制动机构控制器的控制信号输入端、发动机控制器的控制信号输入端、变速箱控制器的控制信号输入端和车身电子稳定控制系统的控制信号输入端。本发明减少了紧急制动对发动机及传动系统的破坏、缩短了紧急制动距离、提高了车辆在行驶时的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车安全系统技术领域，具体地指一种碰撞前紧急 制动干预系统和方法。

背景技术

随着汽车保有量的快速增长，道路交通环境问题已经成为各国 政府和社会关注的重要问题。日本交通事故分析结果表明在发生比 例相对较高的前部碰撞中，由于驾驶员判断失误和操纵失误造成的 事故占到了事故总数的46%。同样的日本交通事故分析结果表明39% 的交通事故是在驾驶员能够正确的采取避免碰撞措施，如踩制动、 打转向盘之前就发生了碰撞。同时由于驾驶员错误估计不同附着条 件下（如冰雪路面、积水路面、良好的混凝土路面等）的安全制动 距离，导致自车与前方目标发生碰撞的事故也占到了很大比例。

当自车与前车或前方障碍物处于危险车距时，处于高度紧张状 态的驾驶员特别是新手驾驶员很容易误操作，将加速踏板当做制动 踏板。在这种情况下，对于搭载传统预碰撞系统的车辆，在预碰撞 系统向制动系统发出紧急制动的指令时，发动机仍然会增大扭矩、 提高转速。因此增大了汽车的制动距离，增大了碰撞的可能性，加 剧了轮胎和制动钳的磨损，加剧了车辆传动系统的磨损，当发动机 扭矩和制动扭矩都很大时甚至会破坏车辆的传动系统。

现有紧急避撞系统包括环境传感器如车载雷达和/或车载摄像 头、车辆传感器如车速传感器等、控制器及执行机构如发动机等。 由于不能选择安全距离，并且在紧急制动时，如果驾驶员误操作将 加速踏板当做制动踏板，发动机仍会加速和增扭，这样不仅增大了 制动距离，还加大了碰撞的可能性，加剧了轮胎的磨损。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种碰撞前紧急制动干预系统和方 法，该系统和方法能减少紧急制动对发动机及汽车传动系统的破坏、 缩短紧急制动距离、大大提高车辆在行驶时的安全性。

为实现此目的，本发明所设计的碰撞前紧急制动干预系统，包 括自车运动状态传感器、环境传感器、制动机构控制器、发动机控 制器和变速箱控制器，其特征在于：它还包括系统开关，路况模式 选择模块，车身电子稳定控制系统（ESC），能根据路况模式、自车 运动状态和环境状态进行危险程度判断，并发出控制信号的控制器， 其中，所述系统开关连接路况模式选择模块，路况模式选择模块、 自车运动状态传感器和环境传感器的信号输出端均连接控制器的信 号输入端，控制器的控制信号输出端分别连接制动机构控制器的控 制信号输入端、发动机控制器的控制信号输入端、变速箱控制器的 控制信号输入端和车身电子稳定控制系统的控制信号输入端。

所述环境传感器为车载雷达和/或车载摄像头。

所述自车运动状态传感器通过CAN bus（控制器局域网络）总 线连接控制器。

上述技术方案中，它还包括制动灯，所述控制器的控制信号输 出端连接制动灯的控制端。

一种利用上述碰撞前紧急制动干预系统的紧急制动干预方法， 其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：驾驶员根据路面实际情况，操作路况模式选择模块选择 合适的安全距离模式，当行驶的路面为冰雪路面时，将安全距离模 式选择为长距离模式，长距离模式对应的安全距离系数K为A；当 路面为干燥的混凝土路面或沥青路面时，将安全距离模式选择为短 距离模式，短距离模式对应的安全距离系数K为B；当行驶的路面 为积水路面或土路时，将安全距离模式选择为中等距离模式，中等 距离模式对应的安全距离系数K为C；且有B＜C＜A；

步骤2：环境传感器实时检测自车与前方目标之间的距离d_a，并 将该距离信号传输给控制器；自车运动状态传感器实时检测自车车 速v₀，并将自车车速v₀输送给控制器；环境传感器实时检测前方目 标速度v，并将前方目标速度v输送给控制器；

步骤3：在控制器中进行下列判断及操作：

当环境传感器实时检测到的自车与前方目标之间的距离 d_a＞k*1.5+Δv*1.2+k*Δv²/6时，控制器不干预车辆控制，自车按原 定模式运行；否则控制器发出报警指令；

当环境传感器实时检测到的自车与前方目标之间的距离 d_a≤1.5*k+k*Δv²/6时，控制器发出报警指令，同时还向制动机构 控制器发出制动器主缸预增压指令，制动器主缸预增压指令用于消 除制动卡钳与制动盘之间的距离，缩短制动响应时间；

当环境传感器实时检测到的自车与前方目标之间的距离 d_a≤2+k*Δv²/6时，控制器发出报警指令，同时还向制动机构控制 器发出制动指令、向车身电子稳定控制系统发出制动指令、向发动 机控制器发出降扭指令、向发动机控制器发出不接收增扭信号的指 令、向制动灯发出制动灯闪烁指令；

其中，Δv=v₀-v，v₀为自车车速，v为前方目标速度。

所述步骤1中，长距离模式对应的安全距离系数A为2～3。

所述步骤1中，短距离模式对应的安全距离系数B为1～1.3。

所述步骤1中，中等距离模式对应的安全距离系数C为1.4～1.6。

所述步骤3中，当环境传感器实时检测到的自车与前方目标之 间的距离d_a≤2+k*Δv²/6时，控制器向变速箱控制器发出降档信号， 控制变速箱降档。

本发明首先针对不同附着系数的路面采用不同安全距离模式， 这样一方面防止了在非危险情况下（环境传感器检测到的自车与前 方距离大于该工况下的实际安全车距），控制器向车身电子稳定控制 系统发出制动信息，提高了驾乘的舒适性；另一方面又最大程度的 保证了行驶的安全性。

其次，当两车距离比较接近（自车与前方目标之间的距离 d_a≤1.5*k+k*Δv²/6)时为紧急制动之前时刻，此时，通过向制动 机构发出制动器主缸预增压指令来消除制动卡钳与制动盘之间的距 离，缩短了制动器响应时间，从而减小了紧急制动时的距离，提高 了驾驶的安全性。

再次，当两车距离达到危险距离时（自车与前方目标之间的距 离d_a≤2+k*Δv²/6），控制器控制车辆紧急制动，在紧急制动过程中， 控制器向车身电子稳定控制系统发出制动指令、向发动机发出降扭 指令、向发动机发出不接收增扭的信号，这样设计能够避免由驾驶 员误操作带来的制动距离增大，同时，还能避免由于误操作对发动 机及传动系统产生的破坏。

最后，在紧急制动过程中，通过点亮制动灯的方式告知后方车 辆，提高了主车的安全性。

附图说明

图1为本发明结构部分的结构示意图。

其中，1—系统开关、2—路况模式选择模块、3—自车运动状态 传感器、4—环境传感器、5—控制器、6—制动机构控制器、7—发 动机控制器、8—变速箱控制器、9—车身电子稳定控制系统、10— 制动灯。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1所示的碰撞前紧急制动干预系统，包括自车运动状态传感 器3、环境传感器4、制动机构控制器6、发动机控制器7和变速箱 控制器8，其特征在于：它还包括系统开关1，路况模式选择模块2， 车身电子稳定控制系统9，能根据路况模式、自车运动状态和环境状 态进行危险程度判断，并发出控制信号的控制器5，其中，所述系统 开关1连接路况模式选择模块2，路况模式选择模块2、自车运动状 态传感器3和环境传感器4的信号输出端均连接控制器5的信号输 入端，控制器5的控制信号输出端分别连接制动机构控制器6的控 制信号输入端、发动机控制器7的控制信号输入端、变速箱控制器8 的控制信号输入端和车身电子稳定控制系统9的控制信号输入端。

上述技术方案中，所述环境传感器4为车载雷达和/或车载摄像 头。

上述技术方案中，所述自车运动状态传感器3通过CAN bus总 线连接控制器5。

上述技术方案中，它还包括制动灯10，所述控制器5的控制信 号输出端连接制动灯10的控制端。

一种利用碰撞前紧急制动干预系统的紧急制动干预方法，它包 括如下步骤：

步骤1：驾驶员根据路面实际情况，操作路况模式选择模块2选 择合适的安全距离模式，当行驶的路面为冰雪路面时，因为路面附 着系数很小，这时为了保证驾驶的安全性应将安全距离模式选择为 长距离模式，长距离模式对应的安全距离系数K为A；当路面为干 燥的混凝土路面或沥青路面时，因为路面附着系数相对较大，紧急 制动距离变小，所在保证驾驶安全的前提下可以将车间距减小，将 安全距离模式选择为短距离模式，短距离模式对应的安全距离系数K 为B；当行驶的路面为积水路面或土路（路面附着系数介于冰雪路 面与干燥的混凝土路面或沥青路面之间）时，将安全距离模式选择 为中等距离模式，中等距离模式对应的安全距离系数K为C；且有B ＜C＜A；

步骤2：环境传感器4实时检测自车与前方目标之间的距离d_a， 并将该距离信号传输给控制器5；自车运动状态传感器3实时检测自 车车速v₀，并将自车车速v₀输送给控制器5；环境传感器4实时检测 前方目标速度v，并将前方目标速度v输送给控制器5；

步骤3：在控制器5中进行下列判断及操作：

当环境传感器4实时检测到的自车与前方目标之间的距离 d_a＞k*1.5+Δv*1.2+k*Δv²/6时，控制器5不干预车辆控制，自车按 原定模式运行；否则控制器5发出报警指令；

当环境传感器4实时检测到的自车与前方目标之间的距离 d_a≤1.5*k+k*Δv²/6时，控制器5发出报警指令，同时还向制动机 构控制器6发出制动器主缸预增压指令，制动器主缸预增压指令用 于消除制动卡钳与制动盘之间的距离，缩短制动响应时间；

当环境传感器4实时检测到的自车与前方目标之间的距离 d_a≤2+k*Δv²/6时，控制器5发出报警指令，同时还向制动机构控 制器6发出制动指令、向车身电子稳定控制系统9发出制动指令、 向发动机控制器7发出降扭指令、向发动机控制器7发出不接收增 扭信号的指令、向制动灯10发出制动灯10闪烁指令；此时，制动 机构对车辆进行制动，车身电子稳定控制系统9保证车身姿态稳定， 发动机降低扭矩，发动机忽略油门踏板加油的动作，制动灯闪烁。 通过上述操作能大幅缩短刹车距离，同时，如果驾驶员将刹车错踩 成油门，车速也不会增加，进一步减少了发生碰撞的可能性；同时， 也避免了由于误操作对发动机及传动系统的破坏；

其中，Δv=v₀-v，v₀为自车车速（m/s），v为前方目标速度（m/s）。

上述技术方案的步骤1中，长距离模式对应的安全距离系数A 为2～3，优选为2.5。所述步骤1中，短距离模式对应的安全距离系 数B为1～1.3，优选为1。所述步骤1中，中等距离模式对应的安全 距离系数C为1.4～1.6，优选为1.5。

上述技术方案的步骤3中，当环境传感器4实时检测到的自车 与前方目标之间的距离d_a≤2+k*Δv²/6时，控制器5向变速箱控制 器8发出降档信号，控制变速箱降档，进一步降低车速。增加车辆 紧急制动的安全性。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的 现有技术。