一种商用车自动制动方法、系统及商用车与流程
1.本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种商用车自动制动方法、系统及商用车。
背景技术：
2.通过市场调研，目前市面上的自动制动系统大多装载于乘用车之上，而对于载重量大，载荷分布受装载货物影响较大的商用车缺乏专用的自动制动系统。
3.商用车相较于乘用车具有载重量大、轻载满载载荷分布差异大的功能特点，将乘用车的自动制动系统直接移植转化到商用车中，将导致该商用车在行驶过程中由于载荷情况不同而导致自动制动系统制动效能不一致，无法保证驾驶安全的问题。
技术实现要素：
4.基于此，本发明的目的是提供一种商用车自动制动方法、系统及商用车，旨在解决现有技术中商用车在行驶过程中由于载荷情况不同而导致自动制动系统制动效能不一致，无法保证驾驶安全的问题。
5.本发明的第一方面在于提供一种商用车自动制动方法，所述方法包括：
6.在商用车的行驶过程中，获取商用车的外部环境信息，根据所述外部环境判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号；
7.对商用车前后轴的载荷变化进行监测，以分别获取商用车前后轴的载荷数据；
8.将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比以确定商用车在当前载荷下的制动效能，在接收到所述触发信号时根据所述制动效能制定用于避免碰撞发生的自动制动策略；
9.向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令，以使制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行自动制动。
10.根据上述技术方案的一方面，在商用车的行驶过程中，获取商用车的外部环境信息，根据所述外部环境判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号的步骤，具体包括：
11.在商用车的行驶过程中，通过预设的第一环境感知器件采集外部环境图像，通过预设的第二环境感知器件采集外部环境障碍信号，以得到商用车的外部环境信息；
12.根据所述外部环境图像与所述外部环境障碍信号，确定商用车朝向障碍物的侧面与障碍物的距离，以及障碍物相对于商用车的角度；
13.根据商用车朝向障碍物的侧面与障碍物的距离，以及障碍物相对于商用车的角度，判断商用车以当前方向按照当前速度行驶在下一时刻是否会与障碍物发生碰撞；
14.若是，在预碰撞时刻输出触发信号。
15.根据上述技术方案的一方面，对商用车前后轴的载荷变化进行监测，以分别获取商用车前后轴的载荷数据的步骤之前，所述方法包括：
16.获取一历史商用车在不同载荷场景下的历史载荷，以及在不同载荷场景下的制动效能，以制定载荷-制动效能对照表；
17.对商用车前后轴的载荷变化进行监测，以分别获取商用车前后轴的载荷数据的步骤，具体包括：
18.根据所述历史载荷，对商用车前后轴的载荷进行预估以得到一载荷模拟信号；
19.将所述载荷模拟信号模数转换成载荷数据。
20.根据上述技术方案的一方面，将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比以确定商用车在当前载荷下的制动效能，在接收到所述触发信号时根据所述制动效能制定用于避免碰撞发生的自动制动策略的步骤，具体包括：
21.将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比；
22.确定商用车在当前载荷下的制动效能；
23.在接收到所述触发信号时，结合所述制动效能与制动系统的当前状态，制定用于避免碰撞发生的自动制动策略；
24.其中，所述制动系统的当前状态为制动系统中制动片与制动盘施加摩擦力的量化状态。
25.根据上述技术方案的一方面，所述自动制动策略为：
26.将每一车轮对应的制动系统的制动周期分为若干个子周期，在所述制动周期的若干个子周期内，对每个子周期内每个车轮对应的制动系统所要产生的制动力进行分配与调整。
27.根据上述技术方案的一方面，向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令，以使制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行制动的步骤中：
28.所述制动系统通过pid控制逻辑算法进行控制，以在控制目标与自动制动策略产生误差后通过pid控制消除误差。
29.根据上述技术方案的一方面，向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令，以使制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行自动制动的步骤之后，所述方法还包括：
30.当制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行自动制动而无法避免与障碍物发生碰撞时，向商用车的电子手刹系统的控制单元发送控制指令，以控制所述电子手刹系统进行自动制动。
31.本发明的第二方面在于提供一种商用车自动制动系统，所述系统包括：
32.环境监测模块，用于在商用车的行驶过程中，获取商用车的外部环境信息，根据所述外部环境判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号；
33.载荷监测模块，用于对商用车前后轴的载荷变化进行监测，以分别获取商用车前后轴的载荷数据；
34.策略生成模块，将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比以确定商用车在当前载荷下的制动效能，在接收到所述触发信号时根据所述制动效能制定用于避免碰撞发生的自动制动策略；
35.策略执行模块，用于向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令，以使制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行自动制动。
36.根据上述技术方案的一方面，所述策略生成模块具体用于：
37.将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比；
38.确定商用车在当前载荷下的制动效能；
39.在接收到所述触发信号时，结合所述制动效能与制动系统的当前状态，制定用于避免碰撞发生的自动制动策略；
40.其中，所述制动系统的当前状态为制动系统中制动片与制动盘施加摩擦力的量化状态。
41.本发明的第三方面在于提供一种商用车，搭载有上述技术方案当中所述的商用车自动制动系统。
42.与现有技术相比，采用本发明所示的商用车自动制动系统、方法及商用车，有益效果在于：
43.在商用车的行驶过程当中，通过对外部环境信息进行分析，判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号，以及时刻监测前后轴的载荷变化，确定商用车的当前载荷，从而能够确定商用车在当前载荷下的制动效能，以在接收到触发信号后根据制动效能制定自动制动策略，以控制自动制动系统按照自动制动策略控制商用车进行自动制动，解决了商用车在行驶过程中由于载荷情况不同而产生的自动制动系统制动效能不一致问题，在保证驾驶员和乘员安全性的同时，也大大提升了商用车在不同载荷情况下的自动制动系统的适应性和鲁棒性。
附图说明
44.图1为本发明第一实施例中的商用车自动制动方法的流程示意图；
45.图2为本发明第三实施例中的商用车自动制动系统的结构框图；
46.以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
47.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
48.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
49.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
50.实施例一
51.请参阅图1，所示为本发明第一实施例所示一种商用车自动制动方法的流程示意图，所述方法包括步骤s10-s40：
52.步骤s10，在商用车的行驶过程中，获取商用车的外部环境信息，根据所述外部环境判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号；
53.其中，在商用车的行驶过程中，获取商用车的外部环境信息可以通过摄像头进行获取，也可以通过例如激光雷达等雷达器件进行获取，当然也可以是摄像头与雷达器件同时采集商用车的外部环境，从而生成商用车的外部环境信息。
54.示例而非限定，车辆车头顶部设有高清摄像头，摄像头数量可为一个或多个，放置位置为商用车前档玻璃后，并且摄像头可通过软件内外参标定确定与毫米波雷达的相对位置，为感知数据融合检测行驶道路上的动、静目标提供原始数据；而车头前方安装于前格栅内部的毫米波雷达能够持续发射毫米波频段无线电波对前方静、动态物体进行感知。
55.在本实施例当中，通过外部环境信息，能够确定商用车当前处于哪个车道、商用车的各个方向是否有障碍物等信息，其中，障碍物包括了固定障碍物与移动障碍物，从而能够确定商用车在下一时刻是否会与碰撞物发生碰撞；例如在不采取任何避让措施的前提下，3s后将与碰撞物发生碰撞，那么，在碰撞前夕，也就是预碰撞时刻发出触发信号，在系统接收到该触发信号后，可以采取一系列的避让措施以规避碰撞，例如采用紧急转向或紧急制动。
56.步骤s20，对商用车前后轴的载荷变化进行监测，以分别获取商用车前后轴的载荷数据；
57.其中，需要说明的是，商用车的载荷变化通常是由载重的不同所引起的，例如商用车的载重大，其载荷也大。
58.具体而言，通过对商用车前后轴的载荷变化进行监测，能够获取商用车前后轴的载荷数据。在本实施例当中，对前后轴的载荷变化进行监测是通过位移传感器实现，位移传感器的一端安装于车架上，另一端安装于车桥上，每个位移传感器对应一个车轮，从而能够通过位移传感器确定前后轴每一悬架的形变程度，以对应确定商用车前后轴的载荷数据。
59.步骤s30，将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比以确定商用车在当前载荷下的制动效能，在接收到所述触发信号时根据所述制动效能制定用于避免碰撞发生的自动制动策略；
60.在此需要说明的是，两台同款车辆采用相同的制动系统时，车辆越重，其制动距离也就越长，则说明制动效能越低；也就是说，商用车的载荷越大，其制动效能越低，所需的制动距离也就越长，因此在实际的制动过程中需要提前进行制动操作。
61.其中，载荷-制动效能对照表中，包含了同一车型在不同载荷情况下的制动效能，即同一车型在不同载荷情况下的制动能力；例如商用车在空载的情况下，制动效能无限接近于100％，半载时，制动效能仅有75％甚至是更低，而满载时，制动效能仅有50％甚至更低。
62.在本实施例当中，在对商用车前后轴的载荷进行监测，确定了商用车前后轴的载荷数据后，通过将该载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比，确定商用车在当前载荷下的制动效能，通过明确商用车在当前载荷下的制动效能，对自动制动策略的制定起到了关键作用。
63.也就是说，在确定商用车在当前载荷下的制动效能后，在接收到触发信号后，针对商用车的制动效能去输出用于避免碰撞发生的自动制动策略。
64.示例而言，当商用车的制动效能较高，例如90％时，在自动制动过程中，其制动距离较短，要求制动时间也更短，则制动开始时间可以更晚，制动结束时间可以更早；相反的，商用车的制动效能低时，相较于制动效能较高的情况，商用车的制动距离更长，要求制动时间也就越长，也就是制动开始时间需要更早或\或制动结束时间需要更晚。
65.步骤s40，向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令，以使制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行自动制动。
66.其中，商用车的制动系统为制动盘、制动片及用于控制制动片相对于制动盘进行接触的液压机构，制动系统通过一控制单元进行控制，控制单元用于接收控制指令，以控制液压机构向制动片输出挤压力，使得制动片与制动盘相互接触摩擦生热以逐渐消耗车辆运动的惯性力。
67.在本实施例当中，向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令后，控制单元将按照预先制定的自动制动策略控制商用车进行自动制动，例如采用间歇式制动(即点刹)或全面性制动控制商用车进行制动。
68.需要说明的是，制动系统采用何种的自动制动策略控制商用车进行自动制动，都是基于商用车的实际载荷进行确认的，当然，也可以基于商用车在自动过程中的实际表现进行动态调整。
69.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的商用车自动制动方法，有益效果在于：
70.在商用车的行驶过程当中，通过对外部环境信息进行分析，判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号，以及时刻监测前后轴的载荷变化，确定商用车的当前载荷，从而能够确定商用车在当前载荷下的制动效能，以在接收到触发信号后根据制动效能制定自动制动策略，以控制自动制动系统按照自动制动策略控制商用车进行自动制动，解决了商用车在行驶过程中由于载荷情况不同而产生的自动制动系统制动效能不一致问题，在保证驾驶员和乘员安全性的同时，也大大提升了商用车在不同载荷情况下的自动制动系统的适应性和鲁棒性。
71.实施例二
72.本发明的第二实施例提供了一种商用车自动制动方法，本实施例所示的商用车自动制动方法与第一实施例当中所示的在商用车自动制动方法基本一致，区别之处在于：
73.在本实施例中，在商用车的行驶过程中，获取商用车的外部环境信息，根据所述外部环境判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号的步骤，具体包括：
74.在商用车的行驶过程中，通过预设的第一环境感知器件采集外部环境图像，通过预设的第二环境感知器件采集外部环境障碍信号，以得到商用车的外部环境信息；
75.根据所述外部环境图像与所述外部环境障碍信号，确定商用车朝向障碍物的侧面与障碍物的距离，以及障碍物相对于商用车的角度；
76.根据商用车朝向障碍物的侧面与障碍物的距离，以及障碍物相对于商用车的角度，判断商用车以当前方向按照当前速度行驶在下一时刻是否会与障碍物发生碰撞；
77.若是，在预碰撞时刻输出触发信号。
78.在本实施例当中，对商用车前后轴的载荷变化进行监测，以分别获取商用车前后轴的载荷数据的步骤之前，所述方法包括：
79.获取一历史商用车在不同载荷场景下的历史载荷，以及在不同载荷场景下的制动效能，以制定载荷-制动效能对照表；
80.对商用车前后轴的载荷变化进行监测，以分别获取商用车前后轴的载荷数据的步骤，具体包括：
81.根据所述历史载荷，对商用车前后轴的载荷进行预估以得到一载荷模拟信号；
82.将所述载荷模拟信号模数转换成载荷数据。
83.在本实施例当中，将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比以确定商用车在当前载荷下的制动效能，在接收到所述触发信号时根据所述制动效能制定用于避免碰撞发生的自动制动策略的步骤，具体包括：
84.将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比；
85.确定商用车在当前载荷下的制动效能；
86.在接收到所述触发信号时，结合所述制动效能与制动系统的当前状态，制定用于避免碰撞发生的自动制动策略；
87.需要说明的是，本实施例当中所示的自动制动策略为：将每一车轮对应的制动系统的制动周期分为若干个子周期，在所述制动周期的若干个子周期内，对每个子周期内每个车轮对应的制动系统所要产生的制动力进行分配与调整。
88.其中，所述制动系统的当前状态为制动系统中制动片与制动盘施加摩擦力的量化状态。
89.在本实施例当中，向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令，以使制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行制动的步骤中：
90.所述制动系统通过pid控制逻辑算法进行控制，以在控制目标与自动制动策略产生误差后通过pid控制消除误差。
91.其中，向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令，以使制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行自动制动的步骤之后，所述方法还包括：
92.当制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行自动制动而无法避免与障碍物发生碰撞时，向商用车的电子手刹系统的控制单元发送控制指令，以控制所述电子手刹系统进行自动制动。
93.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的商用车自动制动方法，有益效果在于：
94.在商用车的行驶过程当中，通过对外部环境信息进行分析，判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号，以及时刻监测前后轴的载荷变化，确定商用车的当前载荷，从而能够确定商用车在当前载荷下的制动效能，以在接收到触发信号后根据制动效能制定自动制动策略，以控制自动制动系统按照自动制动策略控制商用车进行自动制动，解决了商用车在行驶过程中由于载荷情况不同而产生的自动制动系统制动效能不一致问题，在保证驾驶员和乘员安全性的同时，也大大提升了商用车在不同载荷情况下的自动制动系统的适应性和鲁棒性。
95.实施例三
96.请参阅图2，所示为本发明第三实施例所示一种商用车自动制动系统的结构框图，所述系统包括：环境监测模块10、载荷监测模块20、策略生成模块30与策略执行模块40。
97.环境监测模块10，用于在商用车的行驶过程中，获取商用车的外部环境信息，根据
所述外部环境判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号；
98.其中，在商用车的行驶过程中，获取商用车的外部环境信息可以通过摄像头进行获取，也可以通过例如激光雷达等雷达器件进行获取，当然也可以是摄像头与雷达器件同时采集商用车的外部环境，从而生成商用车的外部环境信息。
99.示例而非限定，车辆车头顶部设有高清摄像头，摄像头数量可为一个或多个，放置位置为商用车前档玻璃后，并且摄像头可通过软件内外参标定确定与毫米波雷达的相对位置，为感知数据融合检测行驶道路上的动、静目标提供原始数据；而车头前方安装于前格栅内部的毫米波雷达能够持续发射毫米波频段无线电波对前方静、动态物体进行感知。
100.在本实施例当中，通过外部环境信息，能够确定商用车当前处于哪个车道、商用车的各个方向是否有障碍物等信息，其中，障碍物包括了固定障碍物与移动障碍物，从而能够确定商用车在下一时刻是否会与碰撞物发生碰撞；例如在不采取任何避让措施的前提下，3s后将与碰撞物发生碰撞，那么，在碰撞前夕，也就是预碰撞时刻发出触发信号，在系统接收到该触发信号后，可以采取一系列的避让措施以规避碰撞，例如采用紧急转向或紧急制动。
101.载荷监测模块20，用于对商用车前后轴的载荷变化进行监测，以分别获取商用车前后轴的载荷数据；
102.其中，需要说明的是，商用车的载荷变化通常是由载重的不同所引起的，例如商用车的载重大，其载荷也大。
103.具体而言，通过对商用车前后轴的载荷变化进行监测，能够获取商用车前后轴的载荷数据。在本实施例当中，对前后轴的载荷变化进行监测是通过位移传感器实现，位移传感器的一端安装于车架上，另一端安装于车桥上，每个位移传感器对应一个车轮，从而能够通过位移传感器确定前后轴每一悬架的形变程度，以对应确定商用车前后轴的载荷数据。
104.策略生成模块30，用于将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比以确定商用车在当前载荷下的制动效能，在接收到所述触发信号时根据所述制动效能制定用于避免碰撞发生的自动制动策略；
105.在此需要说明的是，两台同款车辆采用相同的制动系统时，车辆越重，其制动距离也就越长，则说明制动效能越低；也就是说，商用车的载荷越大，其制动效能越低，所需的制动距离也就越长，因此在实际的制动过程中需要提前进行制动操作。
106.其中，载荷-制动效能对照表中，包含了同一车型在不同载荷情况下的制动效能，即同一车型在不同载荷情况下的制动能力；例如商用车在空载的情况下，制动效能无限接近于100％，半载时，制动效能仅有75％甚至是更低，而满载时，制动效能仅有50％甚至更低。
107.在本实施例当中，在对商用车前后轴的载荷进行监测，确定了商用车前后轴的载荷数据后，通过将该载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比，确定商用车在当前载荷下的制动效能，通过明确商用车在当前载荷下的制动效能，对自动制动策略的制定起到了关键作用。
108.也就是说，在确定商用车在当前载荷下的制动效能后，在接收到触发信号后，针对商用车的制动效能去输出用于避免碰撞发生的自动制动策略。
109.示例而言，当商用车的制动效能较高，例如90％时，在自动制动过程中，其制动距
离较短，要求制动时间也更短，则制动开始时间可以更晚，制动结束时间可以更早；相反的，商用车的制动效能低时，相较于制动效能较高的情况，商用车的制动距离更长，要求制动时间也就越长，也就是制动开始时间需要更早或\或制动结束时间需要更晚。
110.策略执行模块40，用于向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令，以使制动系统按照所述自动制动策略控制商用车进行自动制动。
111.其中，商用车的制动系统为制动盘、制动片及用于控制制动片相对于制动盘进行接触的液压机构，制动系统通过一控制单元进行控制，控制单元用于接收控制指令，以控制液压机构向制动片输出挤压力，使得制动片与制动盘相互接触摩擦生热以逐渐消耗车辆运动的惯性力。
112.在本实施例当中，向所述商用车的制动系统的控制单元发送自动制动指令后，控制单元将按照预先制定的自动制动策略控制商用车进行自动制动，例如采用间歇式制动(即点刹)或全面性制动控制商用车进行制动。
113.需要说明的是，制动系统采用何种的自动制动策略控制商用车进行自动制动，都是基于商用车的实际载荷进行确认的，当然，也可以基于商用车在自动过程中的实际表现进行动态调整。
114.在本实施例当中，所述策略生成模块具体用于：
115.将所述载荷数据与载荷-制动效能对照表中的历史载荷进行对比；
116.确定商用车在当前载荷下的制动效能；
117.在接收到所述触发信号时，结合所述制动效能与制动系统的当前状态，制定用于避免碰撞发生的自动制动策略；
118.其中，所述制动系统的当前状态为制动系统中制动片与制动盘施加摩擦力的量化状态。
119.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的商用车自动制动系统，有益效果在于：
120.在商用车的行驶过程当中，通过对外部环境信息进行分析，判断商用车在下一时刻是否会发生碰撞，以在预碰撞时刻发出触发信号，以及时刻监测前后轴的载荷变化，确定商用车的当前载荷，从而能够确定商用车在当前载荷下的制动效能，以在接收到触发信号后根据制动效能制定自动制动策略，以控制自动制动系统按照自动制动策略控制商用车进行自动制动，解决了商用车在行驶过程中由于载荷情况不同而产生的自动制动系统制动效能不一致问题，在保证驾驶员和乘员安全性的同时，也大大提升了商用车在不同载荷情况下的自动制动系统的适应性和鲁棒性。
121.实施例四
122.本发明的第四实施例提供了一种商用车，该商用车搭载有上述第三实施例当中所述的商用车自动制动系统。
123.其中，所述商用车例如为皮卡车、面包车、小货车等。
124.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
125.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
