用于车辆的纵向运动控制方法、装置及车辆与流程

本技术涉及智能驾驶控制，尤其涉及一种用于车辆的纵向运动控制方法、装置及车辆。

背景技术：

1、在自动驾驶车辆的运动控制中，当车辆需要在低速场景下切换运动方向时，例如自动泊车、路径折返或狭窄区域通行等工况，通常需要兼顾换向过程的时间效率、纵向速度控制的平顺性以及单步运动结束时的位姿控制精度。

2、相关技术中，传统燃油车因存在车辆变速器，为了避免运动过程中换档造成机械结构的冲击损坏变速器，常采用的都是停车换向的策略。即车辆在单步运动结束时先停车，然后再根据下一步运动方向切换车辆档位，进而再次根据切换后的档位起步执行对应方向的运动。而对于驱动电机驱动的车辆而言，由于驱动电机可以通过正反转实现动力方向的改变，因此车辆在未完全停止的情况下便可以进行档位切换，以减少停车换向带来的等待时间和起步过程对舒适性的影响。但是，目前如何利用驱动电机的这一特性高效精确的对车辆进行控制以实现不停车换向，仍是本领域目标亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种用于车辆的纵向运动控制方法、装置及车辆。

2、第一方面，提供了一种用于车辆的纵向运动控制方法，车辆为基于驱动电机驱动的车辆，方法包括：在确定车辆满足准备换向的条件时，确定车辆是否满足动态换档条件；在车辆满足动态换档条件时，控制车辆执行动态换档操作，以将车辆切换为方向与当前档位的方向相反的档位，动态换档操作为在车辆的车速不为0时进行档位切换的操作；基于换档后目标车速、当前车速以及车辆行驶方程，确定所需纵向控制力以根据纵向控制力控制车辆的纵向运动，车辆行驶方程为用于表示车辆受力平衡关系的方程。

3、在一实施例中，方法还包括：在车辆当前行驶方向的剩余路径距离小于第一预设阈值，且车辆下一步行驶方向的路径距离大于第二预设阈值时，确定车辆满足准备换向的条件。

4、在一实施例中，方法还包括：在车辆当前行驶方向的剩余路径距离和车辆在当前行驶方向上与障碍物之间的碰撞距离中的最小值小于第一预设阈值，且车辆下一步行驶方向的路径距离和车辆在下一步行驶方向上与障碍物之间的碰撞距离中的最小值大于第二预设阈值时，确定车辆满足准备换向的条件。

5、在一实施例中，确定车辆是否满足动态换档条件，包括：基于道路坡度、当前车速、车辆当前行驶方向的剩余路径距离、车辆下一步行驶方向的路径距离中的至少一个，在满足预设要求时确定车辆满足动态换档条件。

6、在一实施例中，控制车辆执行动态换档操作，包括：将车辆的驱动电机的扭矩下降至目标扭矩，目标扭矩满足驱动电机的扭矩安全阈值；将车辆切换为方向与当前档位的方向相反的档位。

7、在一实施例中，基于换档后目标车速、当前车速以及车辆行驶方程，确定所需纵向控制力以根据纵向控制力控制车辆的纵向运动，包括：基于换档后目标车速和当前车速间的偏差，通过比例积分控制计算得到车辆的目标加速度；基于目标加速度和车辆的当前加速度间的偏差，通过比例积分控制计算得到车辆的加速度力；基于加速度力和车辆行驶方程，计算得到纵向控制力。

8、在一实施例中，在确定车辆满足准备换向的条件时，方法还包括：基于车辆下一步行驶方向的路径距离、当前行驶方向的剩余路径距离、当前车速以及当前的道路坡度计算得到换档后目标车速。

9、在一实施例中，在控制车辆执行动态换档操作之后，方法还包括：在车辆当前行驶方向与档位的方向不一致时，忽略车辆的溜车判断。

10、在一实施例中，根据纵向控制力控制车辆的纵向运动，包括：在车辆当前行驶方向与档位的方向不一致时，优先通过驱动电机拖拽产生纵向控制力，在纵向控制力超出驱动电机的拖拽制动能力时，通过驱动电机和制动装置共同产生纵向控制力；在车辆当前行驶方向与档位的方向一致时，若纵向控制力用于驱动车辆纵向移动则由驱动电机产生纵向控制力，若纵向控制力用于对车辆进行制动则由制动装置产生纵向控制力。

11、第二方面，提供了一种用于车辆的纵向运动控制装置，车辆为基于驱动电机驱动的车辆，装置包括：决策模块，用于在确定车辆满足准备换向的条件时，确定车辆是否满足动态换档条件；控制模块，用于在车辆满足动态换档条件时，控制车辆执行动态换档操作，以将车辆切换为方向与当前档位的方向相反的档位，动态换档操作为在车辆的车速不为0时进行档位切换的操作；基于换档后目标车速、当前车速以及车辆行驶方程，确定所需纵向控制力以根据纵向控制力控制车辆的纵向运动，车辆行驶方程为用于表示车辆受力平衡关系的方程。

12、在一实施例中，决策模块，还用于在车辆当前行驶方向的剩余路径距离小于第一预设阈值，且车辆下一步行驶方向的路径距离大于第二预设阈值时，确定车辆满足准备换向的条件。

13、在一实施例中，决策模块，还用于在车辆当前行驶方向的剩余路径距离和车辆在当前行驶方向上与障碍物之间的碰撞距离中的最小值小于第一预设阈值，且车辆下一步行驶方向的路径距离和车辆在下一步行驶方向上与障碍物之间的碰撞距离中的最小值大于第二预设阈值时，确定车辆满足准备换向的条件。

14、在一实施例中，决策模块，具体用于基于道路坡度、当前车速、车辆当前行驶方向的剩余路径距离、车辆下一步行驶方向的路径距离中的至少一个，在满足预设要求时确定车辆满足动态换档条件。

15、在一实施例中，控制模块，具体用于将车辆的驱动电机的扭矩下降至目标扭矩，目标扭矩满足驱动电机的扭矩安全阈值；将车辆切换为方向与当前档位的方向相反的档位。

16、在一实施例中，控制模块，具体用于基于换档后目标车速和当前车速间的偏差，通过比例积分控制计算得到车辆的目标加速度；基于目标加速度和车辆的当前加速度间的偏差，通过比例积分控制计算得到车辆的加速度力；基于加速度力和车辆行驶方程，计算得到纵向控制力。

17、在一实施例中，控制模块，还用于基于车辆下一步行驶方向的路径距离、当前行驶方向的剩余路径距离、当前车速以及当前的道路坡度计算得到换档后目标车速。

18、在一实施例中，控制模块，还用于在车辆当前行驶方向与档位的方向不一致时，忽略车辆的溜车判断。

19、在一实施例中，控制模块，具体用于在车辆当前行驶方向与档位的方向不一致时，优先通过驱动电机拖拽产生纵向控制力，在纵向控制力超出驱动电机的拖拽制动能力时，通过驱动电机和制动装置共同产生纵向控制力；在车辆当前行驶方向与档位的方向一致时，若纵向控制力用于驱动车辆纵向移动则由驱动电机产生纵向控制力，若纵向控制力用于对车辆进行制动则由制动装置产生纵向控制力。

20、第三方面，提供了一种车辆，基于驱动电机驱动，包括如上述第二方面中任一项所述的装置。

21、在本技术实施例中，可以在确定车辆满足准备换向条件时判断车辆是否满足动态换档条件，在车辆满足动态换档条件时，在车速不为0的状态下执行档位切换，将车辆切换为方向与当前档位的方向相反的档位，因此无需先刹停再起步即可完成换向，从而减少换向等待时间，并减少因停车制动引起的液压制动介入感。换档后，基于换档后目标车速、当前车速以及表示车辆受力平衡关系的车辆行驶方程确定所需纵向控制力，并按照该纵向控制力控制车辆纵向运动，使得车辆纵向控制在换档后能够根据受力平衡关系进行调节，从而实现高效精确的对车辆进行控制以实现不停车换向。