韓云武，羅禹貢,2，李克強(qiáng)

(1.清華大學(xué)，汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084； 2.北京電動(dòng)車輛協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 100081)

?

2015195

基于駕駛員意圖和行車安全的下坡輔助制動(dòng)退出方法*

韓云武1，羅禹貢1,2，李克強(qiáng)1

(1.清華大學(xué)，汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084； 2.北京電動(dòng)車輛協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 100081)

針對下坡工況下混合動(dòng)力汽車輔助制動(dòng)控制退出過程中可能產(chǎn)生的安全隱患，本文提出一種基于駕駛員主觀意圖和行車安全的輔助制動(dòng)退出控制方法。通過對下坡輔助制動(dòng)過程中車輛的受力情況和駕駛員駕駛意圖的分析，分別制定了基于駕駛員加速意圖和制動(dòng)意圖的下坡輔助制動(dòng)退出策略，并據(jù)此設(shè)計(jì)了對下坡輔助制動(dòng)退出的協(xié)調(diào)控制過程。最后通過仿真和實(shí)車試驗(yàn)對以上策略進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，該方法在符合駕駛員駕駛意圖的前提下，可以保證下坡輔助制動(dòng)退出過程中車速始終受駕駛員控制，提高了輔助制動(dòng)退出過程的安全性，并對駕駛員的誤操作有一定的容錯(cuò)能力。

下坡輔助制動(dòng)；退出方法；行駛安全；駕駛員意圖；協(xié)調(diào)控制

前言

下坡路段車輛制動(dòng)安全一直是車輛安全領(lǐng)域研究的一個(gè)重點(diǎn)，目前大型商務(wù)車主要通過緩速器消耗車輛動(dòng)能達(dá)到目的[1-2]，中高檔越野車輛則通過陡坡緩降技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對車速的穩(wěn)定控制[3]。由于電機(jī)的制動(dòng)能量可回饋和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩精確可調(diào)的特點(diǎn)，混合動(dòng)力汽車的輔助制動(dòng)技術(shù)[4-5]一直是混合動(dòng)力汽車研究的一個(gè)重點(diǎn)，且在制動(dòng)能量回饋及輔助駕駛員駕駛方面取得了一定的成果[6-7]。隨著下坡輔助制動(dòng)控制技術(shù)研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)輔助制動(dòng)工況下，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩突然全部退出可能存在較大安全隱患，且制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出的控制效果將直接影響下坡輔助控制技術(shù)的推廣和應(yīng)用，因此基于駕駛員主觀意圖和行車安全的下坡輔助制動(dòng)退出控制方法的研究具有重要意義。

輔助制動(dòng)過程中，車輛行駛工況變化時(shí)，駕駛員可能會(huì)對車速進(jìn)行調(diào)整，所以下坡輔助制動(dòng)控制應(yīng)在保證行車安全的前提下滿足駕駛員對車速調(diào)整的需求，此時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出過程的控制尤其重要。目前，緩速器的接入和退出均由開關(guān)信號控制，其提供的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小為定值，無法控制其退出過程制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化。陡坡緩降功能雖然可以實(shí)現(xiàn)車輛速度的穩(wěn)定控制，但輔助制動(dòng)的車速目標(biāo)須由駕駛員手動(dòng)設(shè)定，輔助制動(dòng)過程中只能以設(shè)定的目標(biāo)車速行駛。近年來在陡坡緩降技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的陡坡緩釋功能，僅針對陡坡工況制動(dòng)踏板抬起后，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的緩慢釋放，對于陡坡緩降過程中加速和制動(dòng)踏板作用下輔助制動(dòng)退出控制則未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道?；旌蟿?dòng)力汽車下坡安全輔助控制研究處于起步階段，尚未涉及輔助制動(dòng)退出過程的控制策略。

基于駕駛員的主觀意圖和行車安全，本文中提出了下坡輔助制動(dòng)退出的控制方法。首先，針對下坡輔助制動(dòng)退出控制過程，提出控制方法的總體結(jié)構(gòu)；其次，通過對輔助控制退出過程中轉(zhuǎn)矩的變化和駕駛員操作意圖的解析，提出以加速度為目標(biāo)的駕駛員加速意圖下輔助制動(dòng)退出控制策略，和以車速不升高為目標(biāo)的駕駛員制動(dòng)意圖下輔助制動(dòng)退出策略，并針對加速意圖下的輔助制動(dòng)退出過程制定了多制動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的流程。最后通過仿真和實(shí)車試驗(yàn)對所提出的下坡輔助制動(dòng)退出方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 下坡輔助制動(dòng)退出控制方法

為保證下坡輔助制動(dòng)退出過程的安全，增加下坡輔助制動(dòng)控制的應(yīng)用范圍，本文中針對混合動(dòng)力汽車的制動(dòng)系統(tǒng)，基于下坡輔助制動(dòng)控制退出過程中車輛的受力分析，提出一種基于駕駛員主觀意圖和行車安全的下坡輔助制動(dòng)退出方法。

混合動(dòng)力汽車的制動(dòng)系統(tǒng)包含電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)及液壓制動(dòng)系統(tǒng)3部分，按經(jīng)濟(jì)性原則，輔助制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的退出按先液壓制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，再電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，最后發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的順序。

1.1 下坡輔助制動(dòng)退出控制方法的總體結(jié)構(gòu)

本文中針對下坡輔助控制過程，制定了輔助制動(dòng)退出方法的總體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

總體結(jié)構(gòu)包括目標(biāo)制定層，輔助制動(dòng)退出策略層(包括加速意圖下輔助制動(dòng)的退出策略和制動(dòng)意圖下輔助制動(dòng)的退出策略)，部件執(zhí)行系統(tǒng)和車輛系統(tǒng)。本文中將重點(diǎn)對輔助制動(dòng)的退出策略層進(jìn)行分析。

輔助制動(dòng)退出策略包括加速意圖下的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出策略和制動(dòng)意圖下的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出策略。其中加速意圖下的輔助制動(dòng)退出策略主要解決對駕駛員加速意圖的識(shí)別，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出速率目標(biāo)的制定和不同制動(dòng)系統(tǒng)間制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出的協(xié)調(diào)控制問題；制動(dòng)意圖下的轉(zhuǎn)矩退出策略主要解決對駕駛員制動(dòng)意圖的識(shí)別及制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出條件的制定問題。

車輛下坡滑行過程中，當(dāng)速度增加到一定閾值時(shí)，控制器會(huì)啟動(dòng)下坡輔助制動(dòng)控制系統(tǒng)，主動(dòng)保持車速不再升高，但當(dāng)路況發(fā)生變化時(shí)，駕駛員必須能夠通過加速踏板和制動(dòng)踏板對目標(biāo)車速進(jìn)行調(diào)整，以提高車輛的運(yùn)行效率和保證車輛的運(yùn)行安全，因此輔助制動(dòng)的退出包括駕駛員加速意圖退出和制動(dòng)意圖退出兩種情況。

1.2 加速意圖下的輔助制動(dòng)退出策略

下坡輔助制動(dòng)過程中，駕駛員有加速意圖(踩加速踏板)時(shí)，須優(yōu)先響應(yīng)駕駛員的駕駛意圖，使車輛的速度增加，對此過程中車輛的受力變化過程進(jìn)行分析。

1.2.1 加速意圖下的車輛受力情況分析

車輛在行駛中的受力情況如式(1)和式(2)所示。

(1)

Ft=Tsum/r

(2)

式中：∑F表示車輛因滾動(dòng)摩擦、風(fēng)阻、坡度等所受的總阻力；Ft表示通過駕駛員主觀操控而施加在車輛上的力(驅(qū)動(dòng)力取正值，制動(dòng)力取負(fù)值)；G表示車輛所受重力；f表示滾動(dòng)阻力系數(shù)；α表示路面坡度(上坡坡度取正值，下坡坡度取負(fù)值)；CD表示空氣阻力系數(shù)；A表示車輛的迎風(fēng)面積；vi表示車輛的速度；δ表示汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；m表示汽車質(zhì)量；Tsum表示輔助制動(dòng)工況下總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；r表示輪胎半徑。

車輛在兩種力的作用下達(dá)到平衡；且在勻速情況下，車輛的加速阻力為零，故由式(1)和式(2)可得

(3)

當(dāng)加速踏板行程信號不為零時(shí)，如果輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩全部退出，并立即響應(yīng)加速踏板所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱?，車輛所受的外力為駕駛員的期望驅(qū)動(dòng)力Ft′：

Ft′=Td-req/r

(4)

式中Td_req表示當(dāng)前車速及加速踏板所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

由式(1)和式(4)可得加速踏板退出后的車輛受力方程：

(5)

車輛在下坡滑行過程中，加速踏板信號不為零瞬間，設(shè)車速不變，坡度不變，路面摩擦因數(shù)不變，則車輛所受的路面摩擦阻力、風(fēng)的阻力及坡度阻力均不變，則由式(3)和式(5)可得

(6)

整理式(6)可得車輛在加速踏板介入后的瞬時(shí)加速度：

(7)

由式(7)可知，車輛在駕駛員加速意圖下退出輔助制動(dòng)控制，如輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩直接退出，車輛的瞬時(shí)加速度等于駕駛員的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩需求與原輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩之和所產(chǎn)生的加速度。其中坡度阻力所產(chǎn)生的加速度只與坡度有關(guān)，這部分加速度既不是駕駛員主觀意愿想得到的，也非駕駛員所能控制的，可能引發(fā)安全隱患。

1.2.2 加速意圖下的輔助制動(dòng)退出策略制定

由加速意圖下的輔助制動(dòng)退出過程分析可知，駕駛員踩下加速踏板，應(yīng)解釋為駕駛員有加速意圖，此時(shí)須響應(yīng)駕駛員的操作，使車輛加速，但加速過程須考慮駕駛員的主觀感受，且使車輛的加速過程完全處于駕駛員的控制之中。為達(dá)到上述目的，本文中提出了以加速度為目標(biāo)的加速意圖下的輔助制動(dòng)退出策略，即當(dāng)控制器收到加速踏板行程不為零的信號時(shí)，首先以一定的目標(biāo)加速度釋放制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，待制動(dòng)轉(zhuǎn)矩完全釋放后再令驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)駕駛員的加速需求，加載驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

(1) 目標(biāo)加速度的制定

由式(5)可知，駕駛員踩下加速踏板后，車輛加速度的正負(fù)和大小與加速踏板行程所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、車輛所處的坡度、車速等多個(gè)參數(shù)相關(guān)。為避免下坡輔助制動(dòng)退出過程中加速度不可控，令下坡輔助制動(dòng)退出的目標(biāo)加速度等于當(dāng)前加速踏板行程及車速下，車輛在平直公路上所對應(yīng)的加速度，如式(8)所示。

(8)

(2) 輔助制動(dòng)的退出和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的加載

當(dāng)a≤0時(shí)，保持現(xiàn)有輔助制動(dòng)不變。

當(dāng)a>0時(shí)，輔助制動(dòng)的退出過程及驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的加載過程如圖2所示。

如圖2所示，輔助制動(dòng)的退出過程，以加速踏板行程對應(yīng)的車輛在平路上的加速度a為目標(biāo)，按先液壓制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，再電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的順序退出，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩完全退出后再加載驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法進(jìn)行控制。

1.3 制動(dòng)意圖下的輔助制動(dòng)退出策略

駕駛員有制動(dòng)意圖(踩制動(dòng)踏板)時(shí)，須優(yōu)先響應(yīng)駕駛員的意圖，使車輛的速度降低，對此過程中的車輛受力變化進(jìn)行分析。

1.3.1 制動(dòng)意圖下的輔助制動(dòng)退出過程

車輛在下坡輔助狀態(tài)時(shí)的受力情況如式(3)所示，如制動(dòng)踏板行程信號不為零時(shí)，輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩完全退出，則按加速意圖下輔助制動(dòng)退出過程中的加速度推導(dǎo)，可得車輛在制動(dòng)踏板介入瞬間的加速度為

(9)

式中Td_b_req表示當(dāng)前駕駛員踩制動(dòng)踏板行程對應(yīng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

由式(9)可知，車輛在駕駛員制動(dòng)意圖下退出輔助制動(dòng)的過程中，當(dāng)制動(dòng)踏板行程對應(yīng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于原輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，車輛將產(chǎn)生正向加速度，這明顯與駕駛員意圖不符，不僅會(huì)對駕駛員的心理造成一定的影響，而且可能引發(fā)行車安全問題。

1.3.2 制動(dòng)意圖下的輔助制動(dòng)退出策略制定

駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，應(yīng)解釋為駕駛員有制動(dòng)意圖，必須響應(yīng)駕駛員的操作使車輛減速，此時(shí)如果完全或以一定速率釋放輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可能產(chǎn)生車速不降反增的現(xiàn)象。為解決此問題，保證車輛行駛安全，本文中提出了以車速不增加為目標(biāo)的制動(dòng)意圖下輔助制動(dòng)退出策略。

(10)

式中：Aon表示輔助制動(dòng)模式(0表示退出，1表示進(jìn)入)；△v表示進(jìn)入輔助制動(dòng)后車速的增加量。

即當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，下坡輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不立即退出(以車速不增加為目標(biāo)進(jìn)行控制)，輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨制動(dòng)踏板對應(yīng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化而變化，只有車速降低后輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩才能釋放完畢。

綜上所述，本文中所提出的下坡輔助制動(dòng)退出策略中，輔助制動(dòng)的退出不是簡單的與駕駛員是否有驅(qū)(制)動(dòng)意圖相關(guān)，而是要結(jié)合駕駛員驅(qū)(制)動(dòng)意圖的強(qiáng)弱及當(dāng)時(shí)車輛所處狀態(tài)來綜合判斷。該方法實(shí)現(xiàn)了輔助制動(dòng)退出過程的駕駛員完全控制，且具有一定的容錯(cuò)能力，即當(dāng)下坡輔助過程中如駕駛員對加速/制動(dòng)踏板有誤操作時(shí)，只要加速/制動(dòng)踏板行程沒達(dá)到相應(yīng)的閾值，輔助制動(dòng)就不會(huì)退出，車速也不會(huì)改變。

2 仿真分析

為驗(yàn)證輔助制動(dòng)退出控制策略，以坡道工況下混合動(dòng)力汽車安全輔助控制模型[8]為基礎(chǔ)，開發(fā)了相應(yīng)的控制模塊，并選取電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓系統(tǒng)聯(lián)合輔助制動(dòng)工況，對控制策略中加速/制動(dòng)踏板行程變化與轉(zhuǎn)矩退出之間的關(guān)系進(jìn)行仿真分析。

2.1 加速意圖下輔助制動(dòng)退出的仿真分析

在仿真過程中輸入變化率為10%/s，最大值為70%的加速踏板行程值，結(jié)果如圖3所示。

如圖3所示，390s前車輛在輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下以穩(wěn)定的車速滑行，因加速踏板行程為零，加速踏板所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零，根據(jù)式(8)計(jì)算出車輛在平路上行駛的期望加速度為負(fù)(策略中對負(fù)加速度部分不處理，因此負(fù)加速度可按零計(jì)算)。390s時(shí)引入加速踏板行程不為零的信號，如液壓、電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩均直接退出，且發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)立即響應(yīng)加速踏板所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，則如圖3所示，在轉(zhuǎn)矩的變化瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)5.85m/s2的加速度，此時(shí)加速踏板行程很小，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩約等于零，所以瞬間產(chǎn)生的加速度即非駕駛員所能控制的，也非其主觀意圖想得到的，有較大的安全隱患。而在輔助制動(dòng)退出策略控制下，只有在加速踏板行程達(dá)到36%(393.6s)時(shí)，根據(jù)式(8)計(jì)算出的期望加速度才大于零，并根據(jù)此加速度，按先液壓制動(dòng)后電機(jī)制動(dòng)的順序逐漸退出輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出速率可利用kTM和khyd進(jìn)行調(diào)整)，在輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩完全退出后，再響應(yīng)加速踏板所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，整個(gè)過程加速度都是隨著加速踏板行程的變化而變化，處于漸變的狀態(tài)，而且加速度的大小始終與加速踏板行程的大小相對應(yīng)，加速過程完全處于駕駛員的可控范圍內(nèi)，在保證車輛運(yùn)行安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了車輛速度調(diào)整過程的平緩。

2.2 制動(dòng)意圖下輔助制動(dòng)退出的仿真分析

在仿真過程中輸入變化率為10%/s，最大值為50%的制動(dòng)踏板行程值，結(jié)果如圖4所示。

如圖4所示，390s前車輛在輔助制動(dòng)作用下以穩(wěn)定的車速滑行，390s引入制動(dòng)踏板行程不為零的信號，如電機(jī)與液壓制動(dòng)轉(zhuǎn)矩均在制動(dòng)踏板行程不為零瞬間直接退出，當(dāng)制動(dòng)踏板對應(yīng)的主動(dòng)液壓制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于已經(jīng)退出的輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，車速會(huì)有所增加，這顯然與駕駛員的駕駛意圖不符，存在重大的安全隱患。而在輔助制動(dòng)退出策略控制下，車輛控制器會(huì)以車速不增加為目標(biāo)，根據(jù)主動(dòng)液壓轉(zhuǎn)矩的變化，調(diào)整輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(先退液壓，再退電機(jī))，在輔助制動(dòng)完全退出前，車速保持不變，輔助制動(dòng)完全退出后，車速在駕駛員的控制下才會(huì)降低，整個(gè)過程中車速都沒有增加。

通過仿真結(jié)果可以看出，輔助制動(dòng)退出控制策略保證了該過程中駕駛員對車輛行駛速度的絕對控制，避免了因車速變化與駕駛員意圖相違背而產(chǎn)生的危險(xiǎn)。且在加速/制動(dòng)踏板行程小于一定閾值時(shí)，輔助制動(dòng)退出控制策略可以使車輛維持當(dāng)前狀態(tài)，具有一定的容錯(cuò)能力。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證下坡輔助制動(dòng)退出方法在實(shí)車上的控制效果，本文中采用Matlab/Simulink搭建RCP，利用本課題組的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，在圖5所示的坡上進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證。

如圖5所示，實(shí)驗(yàn)道路的道路坡度較小，輔助制動(dòng)過程中只有電機(jī)系統(tǒng)參與了制動(dòng)，且由于實(shí)驗(yàn)道路工況所限(出于安全考慮)，這里僅在輔助制動(dòng)過程中進(jìn)行了瞬間加速及制動(dòng)實(shí)驗(yàn)，以觀察不同加速/制動(dòng)踏板行程對輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出速率的影響，及其退出過程中車速是否符合駕駛員的駕駛意圖。

3.1 加速意圖下退出輔助制動(dòng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在進(jìn)入電機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)輔助制動(dòng)模式后，分別手動(dòng)給控制器輸入10%(左)及30%(右)的加速踏板行程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

如圖6所示，輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩在加速踏板作用下，沒有立即釋放，而是按不同加速踏板行程，以一定速率緩慢退出。圖6(a)中，10%的加速踏板行程所對應(yīng)的加速度較小，且進(jìn)入輔助制動(dòng)時(shí)刻的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩存在一定超調(diào)，所以在輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出過程中，車速存在不升反降的過程。圖6(b)中，因加速踏板行程大于圖6(a)的情況，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩退出速率也明顯大于左圖，且輔助制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩完全退出后有驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出，輔助制動(dòng)退出過程中，車速有所增加。以上結(jié)果可以證明，駕駛員可通過加速踏板行程調(diào)整制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的退出速率，且輔助制動(dòng)退出過程中車速完全可由駕駛員控制。

3.2 制動(dòng)意圖下退出輔助制動(dòng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在電機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)輔助制動(dòng)模式下，取兩次駕駛員腳踩制動(dòng)踏板的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

如圖7所示，在制動(dòng)踏板的作用下，車輛的速度有所降低。降低過程中，沒有出現(xiàn)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的突然退出而導(dǎo)致車速增加的現(xiàn)象，符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

為提高HEV下坡路段行駛的安全性，本文中通過對駕駛員駕駛意圖及車輛下坡輔助制動(dòng)退出過程的分析，提出了車輛下坡輔助制動(dòng)退出的控制方法，結(jié)合并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)，分別制定了駕駛員加速意圖下的輔助制動(dòng)退出方法和駕駛員制動(dòng)意圖下的輔助制動(dòng)退出方法。通過仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到如下結(jié)論：

(1) 基于駕駛員駕駛意圖的輔助制動(dòng)退出策略，將駕駛員需求與車輛行駛安全有機(jī)結(jié)合，為下坡輔助制動(dòng)過程中的車速按駕駛員駕駛意圖隨時(shí)調(diào)整提供了安全保證，且對此過程中駕駛員的誤操作有一定的容錯(cuò)能力。

(2) 基于駕駛員加速意圖的輔助制動(dòng)退出策略，可以使輔助制動(dòng)的退出過程完全受駕駛員控制，保證行車安全，使駕駛員得到與常規(guī)加速過程相同的駕駛感受。

(3) 基于駕駛員制動(dòng)意圖的輔助制動(dòng)退出策略，可以改變車輛因輔助制動(dòng)的退出而出現(xiàn)車速不降反增的現(xiàn)象，保證車輛下坡制動(dòng)調(diào)速過程中的安全。

[1] 董穎,董雪梅.發(fā)動(dòng)機(jī)緩速器制動(dòng)的汽車下坡能力研究[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2009,36(1):56-58.

[2] 何仁,王永濤,趙迎生.汽車聯(lián)合制動(dòng)系統(tǒng)的性能仿真分析[J].兵工學(xué)報(bào),2007,28(10):1153-1158.

[3] 陳迪峰,馮曙,姜鳳春.汽車智能化技術(shù)分析[J].汽車電器,2011(7):5-8.

[4] 付曉丹,羅禹貢,韓云武,等.智能混合動(dòng)力汽車電液復(fù)合制動(dòng)的協(xié)調(diào)控制策略[J].汽車工程,2011,33(11):915-919.

[5] 彭?xiàng)?殷承良,張建武.基于模糊控制的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2007,37(4):756-761.

[6] 韓云武,羅禹貢,李克強(qiáng).混合動(dòng)力汽車下坡輔助控制方法[J].汽車工程,2012,34(7):575-579.

[7] 舒紅,袁景敏,胡明輝,等.中度混合動(dòng)力汽車勻速下坡再生制動(dòng)策略優(yōu)化[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,31(9):965-970.

[8] Chen Tao, Luo Yugong, Li Keqiang. Forward Simulation Platform of Driving Performance on Intelligent Hybrid Electric Vehicle Icece[C]. International Conference on Electrical and Control Engineering, China,2010:1026-1030.

A Retreat Scheme for Downhill Assist Braking Basedon Driver’s Intent and Driving Safety

Han Yunwu1, Luo Yugong1,2& Li Keqiang1

1.TsinghuaUniversity,StateKeyLaboratoryofAutomotiveSafety&Energy,Beijing100084;2.CollaborativeInnovationCenterofElectricVehicleinBeijing,Beijing100081

In view of the probable hidden risk in the retreat process of downhill assist braking of hybrid electric vehicle in downhill driving condition, a retreat control scheme for downhill assist braking is proposed in this paper based on the subjective intention of driver and driving safety. Through the analysis on the force balance conditions of vehicle and the operation intention of driver in downhill assist braking process, both downhill assist braking retreat strategies for driver’s accelerating and braking intentions are worked out respectively, and based on which the coordinated control process of the retreat of downhill assist braking is devised. Finally the strategies are verified by simulation and tests and the results show that on the premise of tallying with driver’s intent, the scheme proposed can ensure that vehicle speed is under the control of driver all along the retreat process of downhill assist braking with a certain ability of fault-tolerance for the faulty operation of driver.

downhill assist braking; retreat scheme; driving safety; driver’s intent; coordinated control

*清華大學(xué)節(jié)能與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題(ZZ2014-92)和浙江大學(xué)液體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金課題(GZKF-201410)資助。

原稿收到日期為2013年8月21日，修改稿收到日期為2014年4月15日。