车辆脱困辅助系统及其控制单元的制作方法

1.本发明总体上涉及车辆控制的技术领域。具体而言，本发明涉及一种车辆脱困辅助系统及其控制单元。


背景技术：

2.车辆在行驶过程中，复杂多变的路面状况经常会使得车辆失陷。这时，可以采用诸如牵引工具之类的辅助器具来帮助车辆脱困。但是，一旦辅助工具无法帮助车辆脱困，就需要请求救援。这并非经济高效的解决方案，还影响驾驶体验。


技术实现要素：

3.在此背景下，本发明旨在提供一种用于车辆脱困的解决方案，其能够提供辅助车辆脱困的控制策略。
4.根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于辅助车辆脱困的控制单元，其包括：获取模块，配置成获取与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度；第一判断模块，配置成执行单侧不稳定判断，其包括：基于获取的信息判断车辆的当前状态是否为单侧不稳定状态，并在以下条件之一满足时判定为车辆的当前状态为单侧不稳定状态：1）车辆的左前轮和左后轮中的一个或两个为非稳定轮，并且车辆的右前轮和右后轮均为稳定轮；以及2）车辆的右前轮和右后轮中的一个或两个为非稳定轮，并且车辆的左前轮和左后轮均为稳定轮，其中，稳定轮是指轮速小于轮速阈值的车轮，并且非稳定轮是指轮速不小于轮速阈值的车轮；第二判断模块，配置成执行失陷判断，其包括：基于获取的信息判断车辆的当前状态是否为失陷状态，并在以下所有条件都满足时判定为车辆的当前状态为失陷状态：1）至少一个稳定轮的驱动力与基于车辆质量和加速度得到的整车驱动力之间的驱动力差大于驱动力差阈值；2）车速小于车速阈值；3）车身横摆率小于车身横摆率阈值；4）油门踏板深度大于油门踏板深度阈值；以及决策模块，配置成决策单侧不稳定情形下的脱困策略，其包括：在第一判断模块判定为车辆的当前状态为单侧不稳定状态并且第二判断模块判定为车辆的当前状态为失陷状态时，基于获取的信息确定车辆的当前状态为单轴不稳定状态还是双轴不稳定状态，其中，单轴不稳定状态是指两个车轴中一个为稳定轴且另一个为不稳定轴的状态，双轴不稳定状态是指两个车轴都为不稳定轴的状态；以及在确定模块确定为车辆的当前状态为单轴不稳定状态时，决策如下脱困策略：1）分配给稳定轴的驱动扭矩与分配给非稳定轴的驱动扭矩的比率值大于1；2）控制稳定轴的驱动扭矩按照预定方式增加；3）增加非稳定轴的目标滑移率；4）增加对不稳定车轮的制动力，以及在确定为车辆的当前状态为双轴不稳定状态时，决策如下脱困策略：1）在车辆行驶道路的坡度为零时，为车辆的前轴和后轴分配均等的驱动扭矩；2）在车辆行驶道路的坡度不为零时，为距离车辆重心较近的车轴分配比距离车辆重心较远的车轴更大的驱动扭矩。
5.在该实施方式的一个实施例中，分配给稳定轴的驱动扭矩与分配给非稳定轴的驱
动扭矩的比率值随着非稳定轴的滑移率的增大而增大。
6.在该实施方式的一个实施例中，增加非稳定轴的目标滑移率包括：增加非稳定轴的目标滑移率并使得非稳定轴的目标滑移率与车速负相关；以及将非稳定轴的目标滑移率增加至车辆正常行驶情形下车轴的目标滑移率的2~4倍。
7.在该实施方式的一个实施例中，控制稳定轴的驱动扭矩按照预定方式增加包括：在油门踏板深度的增加速率低于踏板速率阈值时，稳定轴的驱动扭矩的增加速率与油门踏板深度的增加速率正相关；以及在油门踏板深度的增加速率不低于所述踏板速率阈值时，将稳定轴的驱动扭矩的增加速率限制为当前值。
8.在该实施方式的一个实施例中，所述决策模块配置成：在第一判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为仅单轮不稳定状态且第二判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策仅单轮稳定情形下的脱困策略。
9.在该实施方式的一个实施例中，所述决策模块配置成：在第一判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态并且第二判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策对角轮不稳定情形下的脱困策略。
10.根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于辅助车辆脱困的控制单元，其包括：获取模块，配置成获取与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度；第一判断模块，配置成执行仅单轮稳定判断，其包括：基于获取的信息判断车辆的当前状态是否为仅单轮稳定状态，并且在以下条件之一满足时判定为车辆的当前状态为不稳定状态：1）左前轮和右前轮均为非稳定轮，并且左后轮和右后轮中仅一个为稳定轮；2）左后轮和右后轮均为非稳定轮，并且左前轮和右前轮中仅一个为稳定轮；第二判断模块，配置成执行失陷判断，其包括：基于获取的信息判断车辆的当前状态是否为失陷状态，并且在以下所有条件都满足时判定为车辆的当前状态为失陷状态：1）至少一个稳定轮的驱动力与基于车辆质量和加速度得到的整车驱动力之间的驱动力差大于驱动力差阈值；2）车速小于车速阈值；3）车身横摆率小于车身横摆率阈值；4）油门踏板深度大于油门踏板深度阈值；以及决策模块，配置成决策仅单轮不稳定情形下的脱困策略，其包括：在第一判断模块判定为车辆的当前状态为不稳定状态并且第二判断模块判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策如下脱困策略，其包括：1）为耦接的两个车轮都为非稳定轮的车轴分配比耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴分配更少的驱动扭矩；2）降低针对耦接的两个车轮都为非稳定轮的车轴的目标滑移率；3）控制耦接着一个稳定轮的车轴的驱动扭矩按照预定方式增加；4）增加针对耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴的目标滑移率；5）增加针对耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴耦接着的非稳定轮的制动力。
11.在该实施方式的一个实施例中，增加针对耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴的目标滑移率包括：将该车轴的目标滑移率增大至车辆正常行驶时车轴的目标滑移率的2~4倍。
12.在该实施方式的一个实施例中，增加针对耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴耦接着的非稳定轮的制动力包括：将对该车轮的制动力增大为车辆正常行驶情形下对车轮施加的制动力的2~4倍。
13.在该实施方式的一个实施例中，控制耦接着一个稳定轮的车轴的驱动扭矩按照预定方式增加包括：在油门踏板深度的增加速率低于踏板速率阈值时，该车轴的驱动扭矩的
增加速率与油门踏板深度的增加速率正相关；以及在油门踏板深度的增加速率不低于所述踏板速率阈值时，将车轴的驱动扭矩的增加速率限制为当前值。
14.在该实施方式的一个实施例中，降低针对耦接的两个车轮都为非稳定轮的车轴的目标滑移率包括：将该车轴的目标滑移率降低为车辆正常行驶时车轴的目标滑移率的1/4~1/2。
15.在该实施方式的一个实施例中，所述决策模块配置成：在第一判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为单侧不稳定状态并且第二判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策单侧不稳定情形下的脱困策略。
16.在该实施方式的一个实施例中，所述决策模块配置成：在第一判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态并且第二判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策对角轮不稳定情形下的脱困策略。
17.根据本发明的再一个实施方式，提供了一种用于辅助车辆脱困的控制单元，其包括：获取模块，配置成获取与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度；第一判断模块，配置成执行对角轮不稳定判断，其包括：基于传感器信息判断车辆的当前状态是否为对角轮不稳定状态，并且在以下条件之一满足时判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态：1）左前轮和右后轮为非稳定轮，并且右前轮和左后轮为稳定轮；以及2）右前轮和左后轮为非稳定轮，并且左前轮和右后轮为稳定轮；第二判断模块，配置成执行失陷判断，其包括：基于传感器信息判断车辆的当前状态是否为失陷状态，并且在以下所有条件都满足时判定为车辆的当前状态为失陷状态：1）至少一个稳定轮的驱动力与基于车辆质量和加速度得到的整车驱动力之间的驱动力差大于驱动力差阈值；2）车速小于车速阈值；3）车身横摆率小于车身横摆率阈值；4）油门踏板深度大于油门踏板深度阈值；以及决策模块，配置成：在第一判断模块判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态且第二判断模块判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策如下脱困策略：1）控制车辆前轴和后轴的驱动扭矩均按照预定的方式增加；2）增加稳定轮的目标滑移率；3）增加对非稳定轮的制动力。
18.在该实施方式的一个实施例中，增加稳定轮的目标滑移率包括：将该目标滑移率增为车辆正常行驶时车轮的目标滑移率的2~4倍。
19.在该实施方式的一个实施例中，增加对非稳定轮的制动力包括：将对该制动力增大为车辆正常行驶情形下对车轮施加的制动力的2~4倍。
20.在该实施方式的一个实施例中，控制车辆前轴和后轴的驱动扭矩均按照预定的方式增加包括：在油门踏板深度的增加速率低于踏板速率阈值时，车辆的前轴和后轴的驱动扭矩的增加速率均与油门踏板深度的增加速率正相关；以及在油门踏板深度的增加速率不低于所述踏板速率阈值时，车辆的前轴和后轴的驱动扭矩的增加速率均限制为当前值。
21.在该实施方式的一个实施例中，所述决策模块配置成：在第一判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为单侧不稳定状态并且第二判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策单侧不稳定情形下的脱困策略。
22.在该实施方式的一个实施例中，所述决策模块配置成：在第一判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为仅单轮稳定状态并且第二判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策仅单轮稳定情形下的脱困策略。
23.在上述各实施方式的实施例中，所述油门踏板深度是车辆处于驾驶员驾驶模式下时基于驾驶员施加的油门踏板力获得的；或者所述油门踏深度是车辆处于自动驾驶模式下由车辆的自动驾驶系统计算出的。
24.在上述各实施方式的实施例中，在一车轴耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的情况下，锁止该车轴上的差速锁。
25.在上述各实施方式的实施例中，所述的控制单元还包括停车模块，其配置成：基于获取的信息检测驾驶员是否松开油门踏板；响应于检测到驾驶员松开油门踏板，计算能够使得车辆停止在当前行驶坡道上的驱动力；以及将计算出的驱动力施加给车辆的稳定轮和/或稳定轴。
26.根据本发明的又一个方面，提供了一种车辆脱困辅助系统，其包括：传感器单元，用于采集与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度；如上所述的控制单元，用于基于获取的信息决策车辆的脱困策略；以及执行单元，用于执行决策出的脱困策略。
27.以上给出了本发明主要方面的概要，以便能够对这些方面基本理解。该概要不旨在描述本发明全部方面的关键或重要元素，也不旨在限定本发明任一或全部方面的范围。该概要的目的是以简化的形式给出这些方面的一些实现，作为后文将给出的详细描述的序言。
附图说明
28.从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的技术方案更加清楚。可以理解的是，这些附图仅用于示例性说明，而并非意在对本发明的保护范围进行限制。
29.图1是根据本发明一实施方式的车辆脱困辅助系统的示意性框图。
30.图2是根据本发明一实施方式的车辆脱困辅助方法的流程图。
31.图3是根据本发明另一实施方式的车辆脱困辅助方法的流程图。
32.图4是根据本发明又一实施方式的车辆脱困辅助方法的流程图。
具体实施方式
33.本发明的实施例涉及车辆脱困的解决方案，其能够及时且准确地识别出车辆不稳定的不同情形，并在识别出车辆的不稳定情形之后判断车辆是否失陷，并在判定为车辆处于失陷的情况下执行与车辆的当前状况相应的脱困辅助操控。
34.根据本发明实施例的车辆脱困辅助方案，适用于驾驶员驾驶模式，还适用于自动驾驶模式。这里，自动驾驶模式包括不同等级的自动驾驶模式，例如，辅助驾驶、半自动驾驶和完全自动驾驶。
35.在本文中，车辆是指四轮车辆，即，包含与车辆前轴耦接的左前轮和右前轮以及与车辆后轴耦接的左后轮和右后轮。
36.在本文中，车辆不稳定的情形包括：单侧不稳定（即，车辆左侧的一个或两个车轮不稳定并且右侧的两个车轮稳定，或者车辆右侧的一个或两个车轮不稳定并且左侧的两个车轮稳定）、仅单轮不稳定（即，四个车轮中的一个车轮不稳定）、和对角轮不稳定（即，处于对角线上的两个车轮不稳定）。
37.在介绍本发明的具体实施方式之前，首先对下文中将出现的一些术语进行定义。
38.在本文中，“稳定轮”或“稳定车轮”是指轮速小于轮速阈值的车轮。换言之，当一车轮的轮速小于该轮速阈值时，该车辆是稳定轮。
39.在本文中，“非稳定轮”或“非稳定车轮”是指轮速不小于该轮速阈值的车轮。换言之，当一车轮的轮速不小于该轮速阈值时，该车轮是非稳定轮。
40.这里，轮速阈值是根据实车实验和/或模型计算预先确定出的。例如，综合考虑整车厂需求和车辆性能而预先确定出轮速阈值。并且，轮速阈值还能够根据具体应用场景而调节。例如，在预先确定出的轮速阈值的基础上向上调节或向下调节一优化值，调节方向以及该优化值是根据具体应用场景确定的。
41.在本文中，“稳定轴”或“稳定车轴”或“稳定的车轴”是指与该车轴耦接着的两个车轮均为稳定轮的车轴。
42.在本文中，“非稳定轴”或“非稳定车轴”或“非稳定的车轴”是指与该车轴耦接着的两个车轮中的至少一个为非稳定轮的车轴。
43.值得注意的是，在本发明的实施例中采用了多种阈值，例如，轮速阈值、车速阈值、车身横摆率阈值，等等，这些阈值都可以根据实车测试结果和/或模型计算获得。本发明不限定它们的具体数值。
44.下面，结合附图来介绍本发明的具体实施方式。
45.图1示出了根据本发明一实施方式的车辆脱困辅助系统100，其包括传感器单元10、控制单元20和执行单元30。
46.传感器单元10用于提供车辆行驶状态相关信息，即，用于获得车辆行驶状态的传感器信息。传感器单元10可以包括用于感测车辆行驶状态的车载传感器，例如，包括：用于感测车速的传感器、用于感测各个车轮的轮速的传感器、用于感测车辆横向加速度和纵向加速度的传感器、以及用于感测车身横摆率的传感器。可以理解的是，多种车辆状态可以从传感器信息直接获得，也可以通过计算一种或多种传感器信息而间接地获得。传感器单元10还可以包括用于接收与车辆行驶状态相关的信息的传感器，例如，经由v2x通信接收来自边缘云或云服务器的车辆行驶状态相关信息，并基于接收到的车辆行驶状态相关信息获得车辆行驶状态。
47.控制单元20与传感器单元10通信连接以接收车辆行驶状态相关信息，并基于接收的信息确定出车辆的当前状态，例如，车速、轮速、加速度和车身横摆率。接着，控制单元20判断车辆的当前状态是否为不稳定状态。在判定为车辆的当前状态为不稳定状态时，控制单元20进一步判断车辆的当前状态是否为失陷状态。在判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策出与车辆的当前状态相应的脱困策略。
48.这样的控制策略是有利的，因为存在无法及时获知车辆处于不稳定状态的问题，还存在虽然车辆不稳定但车辆并没有失陷的情形。根据本发明实施例的控制策略，能够及时且准确地判断出车辆出现的不稳定情形，还能够确保车辆脱困操控是在车辆失陷的情况下施加的，而不会出现在车辆并没有失陷就施加车辆脱困操控的误触发情形，从而提升了车辆控制的精准性和可靠性。
49.在一个实施例中，控制单元20包括获取模块21、第一判断模块22、第二判断模块23、决策模块24和停车模块25。可以理解的是，这些模块的命名是功能上的，并非旨在限定
它们的实现方式或物理位置。例如，这些模块可以实现在同一芯片或电路上，也可以实现在不同芯片或电路上。
50.控制单元20可以采用硬件或者软件或者软件与硬件相结合的方式来实现。对于以硬件实现的部分，可以在一个或多个专用集成电路（asic）、数字信号处理器（dsp）、数据信号处理器件（dspd）、可编程逻辑器件（pld）、现场可编程门阵列（fpga）、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计以执行其功能的电子单元、或它们的组合中实现。对于以软件实现的部分，可以借助于微代码、程序代码或代码段来实现，还可以将它们存储在诸如存储组件之类的机器可读存储介质中。
51.在一个实施例中，控制单元20可以设置在车辆的电子控制单元（ecu）中，还可以设置在车辆的车身控制器（vcu）中，还可以设置在车辆的域控制器中。
52.在一个实施例中，控制单元20实现为包括存储器和处理器。存储器包含指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行根据本发明实施例的脱困辅助方法。
53.执行单元30与控制单元20通信连接，用于执行控制单元20决策的用于辅助车辆脱困的脱困策略。执行单元30例如包括车辆的制动系统，用于执行控制单元20决策的制动操控。执行单元30例如还包括车辆的动力系统，用于执行控制单元20决策的驱动操控。
54.下面针对各种车辆不稳定情形来介绍根据本发明实施例的车辆脱困辅助解决方案。
55.单侧不稳定图2示出了根据本发明一实施方式的用于车辆脱困辅助方法200。该方法200可以由上述控制单元20执行。该方法200是针对车辆的单侧不稳定情形而设计的。
56.参见图2，在框210，获取模块21获取与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度。
57.在框220，第一判断模块22基于获取的信息（例如，各车轮的轮速）判断车辆的当前状态是否为单侧不稳定状态。车辆的单侧不稳定状态包含两种情形（即下述两个判断条件）：1）车辆左侧一个或两个车轮不稳定，并且车辆右侧两个车轮均稳定；以及2）车辆右侧一个或两个车轮不稳定，并且车辆左侧两个车轮均稳定。稳定车轮以及非稳定车轮的定义请参见以上术语定义部分，不赘述。
58.在一个实施例中，判断车辆的当前状态是否为单侧不稳定状态包括基于接收的信息判断以下条件是否满足，以及在以下条件之一满足时判定为车辆的当前状态为单侧不稳定状态：1）车辆左侧一个或两个车轮不稳定，并且车辆右侧两个车轮均稳定；以及2）车辆右侧一个或两个车轮不稳定，并且车辆左侧两个车轮均稳定。另外，在以上条件均不满足时，第一判断模块22判定为车辆的当前状态不属于单侧不稳定状态。
59.在框230，第二判断模块23判断车辆的当前状态是否为失陷状态。车辆的失陷状态例如包含这样的场景：车轮飞速旋转，但车速几乎为零，因为这时车辆被困住了，尽管车轮快速旋转但车辆却无法移动。
60.在一个实施例中，判断车辆的当前状态是否为失陷状态包括判断以下条件是否满足，以及在以下条件均满足时判定为车辆的当前状态为失陷状态：1）至少一个稳定轮的驱动力与基于车辆质量和加速度的整车驱动力之间的驱动力差大于驱动力差阈值；2）车速小于车速阈值；3）车身横摆率小于车身横摆率阈值；4）油门踏板深度大于油门踏板深度阈值。
另外，在以上条件中的至少一项不满足时判定为车辆的当前状态不属于失陷状态。
61.总的来说，上述用于判断车辆失陷的条件被设计为描述车辆失陷的状况/场景，当这些条件满足时，可以判定为车辆失陷。下面对上述用于判断车辆失陷的条件进行具体介绍。
62.1）稳定轮的驱动力是指提供给稳定轮的驱动力，其例如可以通过车辆总线上的信号获得。基于车辆质量和加速度的整车驱动力可以理解为整车模型驱动力，其可以通过公式f=m*a获得，其中，f表示整车驱动力，m表示车辆质量，a表示车辆行进方向上的加速度。这里，在存在多个稳定车轮的情况下，可以判断多个稳定轮中的每个稳定轮的驱动力与整车驱动力之间的驱动力差，以得到多个驱动力差。在至少一个驱动力差大于驱动力差阈值时，第二判断模块23判定为该项条件满足。
63.2）如果车辆失陷，车速应当是接近于零的很小值，因为车辆被困住而无法移动。当从接收的信息获得的车速小于车速阈值时，第二判断模块23判定为该项条件满足。
64.3）如果车辆失陷，车身横摆率应当是接近于零的很小值，因为车辆被困住而无法横摆。当基于传感器信息获得的车身横摆率小于车身横摆率阈值时，第二判断模块23判定为该项条件满足。
65.4）当车辆失陷时，如果车辆处于驾驶员驾驶模式，则驾驶员会猛烈地踩油门踏板，以试图帮助车辆脱困；如果车辆处于自动驾驶模式，则自动驾驶系统会生成一个较大的油门踏板深度指令，以试图帮助车辆脱困。因此，无论车辆处于驾驶员驾驶模式还是自动驾驶模式，在油门踏板深度大于油门踏板深度阈值时，第二判断模块23判定为该项条件满足。
66.在框240，在第一判断模块22判定车辆的当前状态为单侧不稳定状态并且第二判断模块23判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策模块24确定车辆的当前状态为单轴不稳定状态还是双轴不稳定状态。单轴不稳定状态是指车辆的一个车轴为稳定轴且另一个车轴为不稳定轴的状态。双轴不稳定状态是指车辆的两个车轴都为不稳定轴的状态。关于车轴稳定和车轴不稳定的定义请参见上述定义部分，不赘述。
67.在框250，决策模块24针对单轴不稳定状态和双轴不稳定状态分别决策相应的脱困策略。
68.在框251，确定为车辆的当前状态为单轴不稳定状态，决策模块24决策如下脱困策略：1）为稳定轴分配比非稳定轴更大的驱动扭矩；2）控制稳定轴的驱动扭矩的增大速率符合预定曲线；3）增加非稳定轴的目标滑移率；4）增加对非稳定轮的制动力。
69.总的来说，框251中的脱困策略是针对车辆的当前被困住的具体情形而决策，以精准地帮助车辆脱困。下面具体介绍框251中每一项的脱困策略。
70.1）为稳定轴分配较大的驱动扭矩，且为非稳定轴分配较少的驱动扭矩。即，分配给稳定轴的驱动扭矩与分配给非稳定轴的驱动扭矩之间的比率大于1。该比率随着非稳定轴的滑移率的增大而增大。换言之，该比率与非稳定轴的滑移率正相关。非稳定轴打滑越严重，则分配给稳定轴越大的驱动扭矩。非稳定轴的滑移率可以基于该车轴耦接着的两个车轮的滑移率来确定，例如，将该车轴耦接着的两个车轮的滑移率的平均值作为该车轴的滑移率。
71.2）根据本发明的实施例，控制稳定轴的驱动扭矩增大速率，并使得稳定轴的驱动扭矩以受控的增加速度增加至一较大值。为了控制稳定轴的驱动扭矩按照预定方式增加，
可以控制其增大速率符合预定曲线。例如，绘制表示稳定轴的驱动扭矩随时间变化的曲线，该曲线表达：在油门踏板深度的增加速率低于踏板速率阈值时，稳定轴的驱动扭矩的增加速率与油门踏板深度的增加速率正相关；并且在油门踏板深度的增加速率不低于踏板速率阈值时，将稳定轴的驱动扭矩的增加速率限制为当前值，即，保持当前值不变并禁止驱动扭矩的增加速率持续变大。这样，通过控制稳定轴的驱动扭矩的增加速率按照该绘制曲线变化，能够实现稳定轴的驱动扭矩的增加速率是受控的并符合预定控制策略（即，绘制的曲线）。
72.3）对于非稳定轴的目标滑移率的控制包括：非稳定轴的目标滑移率与车速负相关，即，车速越低，则非稳定轴的目标滑移率越大。并且，非稳定轴的目标滑移率可以在预定范围内增加，例如，将非稳定轴的目标滑移率增加至车辆正常行驶情形下车轴的目标滑移率的2~4倍。
73.4）为了对处于高速旋转状态的非稳定轮进行控制，增加对其的制动力。在一个实施例中，非稳定轮的制动力可以在预定范围内增加，例如，将对非稳定轮的制动力增加至车辆正常行驶情形下对车轮施加的制动力的2~4倍。
74.在框252，确定为车辆的当前状态为双轴不稳定状态，决策模块24决策如下脱困策略：1）在车辆行驶道路的坡度为零时（即，平坦路面），为车辆的前轴和后轴分配均等的驱动扭矩；2）在车辆行驶道路的坡度大于零时（即，非平坦路面），为更靠近重心的车轴分配较多的驱动扭矩。
75.总的来说，框252中脱困策略是针对车辆当前被困住的具体情形来决策的。下面具体介绍框252中的每一项脱困策略。
76.1）车辆行驶道路的坡度可以基于传感器信息获得。在车辆行驶道路的坡度为零，即，车辆行驶在平坦路面上时，均等地分配前轴的驱动扭矩和后轴的驱动扭矩。
77.2）在车辆行驶道路的坡度为不为零，即，车辆行驶在有坡度的路面上时，为距离车辆重心更近的车轴分配较大的驱动扭矩。在一个实施例中，车辆处于上坡道路时，车辆重心朝向后轴偏移，即，相对于前轴，车辆重心距离后轴更近，则为车辆后轴分配的驱动扭矩比为前轴分配的驱动扭矩更大。并且，坡度越大，分配给后轴的驱动扭矩与分配给前轴的驱动扭矩之间的比率越大，即，坡度越大，为后轴分配越大的驱动扭矩。在另一个实施例中，车辆处于下坡道路时，车辆重心朝向前轴偏移，即，相对于后轴，重量重心距离前轴更近，则为车辆前轴分配的驱动扭矩比为后轴分配的驱动扭矩更大。并且，坡度越大，分配给前轴的驱动扭矩与分配给后轴的驱动扭矩之间的比率越大，即，坡度越大，为前轴分配越大的驱动扭矩。
78.仅单轮稳定图3示出了根据本发明另一实施方式的车辆脱困辅助方法300。该方法300可以由上述控制单元20执行。该方法300是针对车辆的仅单轮稳定情形而设计的。
79.参见图3，在框310，获取模块21获取与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度。
80.在框320，第一判断模块22基于接收的信息（例如，各车轮的轮速）判断车辆的当前状态是否为仅单轮稳定状态。车辆的仅单轮稳定状态包含两种情形（即下述两个判断条件）：1）左前轮和右前轮均不稳定，并且左后轮与右后轮中仅一个车轮稳定；2）左后轮和右
后轮均不稳定，并且左前轮和右前轮中仅一个车轮稳定。车轮稳定以及车轮不稳定的定义请参见以上术语定义部分，不赘述。
81.在一个实施例中，判断车辆的当前状态是否为仅单轮稳定状态包括：基于接收的信息判断以下条件是否满足，以及在以下条件之一满足时判定为车辆的当前状态为仅单轮稳定状态：1）左前轮和右前轮均不稳定，并且左后轮与右后轮中仅一个车轮稳定；2）左后轮和右后轮均不稳定，并且左前轮和右前轮中仅一个车轮稳定。稳定轮以及非稳定轮的定义请参见以上术语定义部分。另外，在以上条件均不满足时，第一判断模块22判定为车辆的当前状态不属于仅单轮稳定状态。
82.在框330，第二判断模块23判断车辆的当前状态是否为失陷状态。框330中的判断方法请参见以上关于框230的描述，即，框230的描述同样适用于此，不赘述。
83.在框340，在第一判断模块22判定为车辆的当前状态为仅单轮不稳定并且第二判断模块23判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策模块24决策如下脱困策略：1）对于耦接着两个非稳定轮的车轴分配比耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴更少的驱动扭矩；2）对于耦接着两个非稳定轮的车轴，降低其目标滑移率，并且对于耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴增大其目标滑移率；3）控制耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴的驱动扭矩符合预定曲线；4）对于耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴上的非稳定轮，增加制动力。
84.总的来说，框340中的脱困策略是针对车辆当前被困住的具体情形来决策的。下面具体介绍框340中每一项的脱困策略。
85.1）在仅单轮稳定情形下，车辆的两个车轴中一个为耦接着两个非稳定轮的车轴，另一个为耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴。在该情形下，分配给耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴的驱动扭矩比分配给耦接着两个非稳定轮的车轴的驱动扭矩更大，即，使得耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴获得更多的驱动力。
86.2）降低耦接着两个非稳定轮的车轴的目标滑移率，例如，降低为车辆正常行驶时车轴的目标滑移率的1/4~1/2。并且，增大耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴的目标滑移率，例如，增大为车辆正常行驶时车轴的目标滑移率的2~4倍。
87.3）根据本发明的实施例，控制稳定轴的驱动扭矩的增加速率，并使得稳定轴的驱动扭矩以增加速率受控的方式增大到一较大值。该项操控的描述请参见对框251中的操控2）的描述，即，框251中的操控2）的描述同样适用于此，不赘述。
88.4）对于耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴，增加对该轴上不稳定轮的制动力。因为，对于该车轴而言，耦接着的两个车轮的轮速差过大，即，非稳定轮会高速旋转而稳定轮会以相对低很多的轮速旋转，这会给该车轴带来机械损伤。对此，增加对该轴耦接着的非稳定轮的制动力能够减小轮速差引起的对该车轴的机械损伤。例如，将对该车轴耦接着的非稳定轮的制动力增大为车辆正常行驶情形下对车轮施加的制动力的2~4倍。
89.对角轮不稳定图4示出了根据本发明再一实施方式的车辆脱困辅助方法400。该方法400可以由上述控制单元20执行。该方法400是针对车辆的对角轮不稳定情形而设计的。
90.参见图4，在框410，获取模块21获取与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度。
91.在框420，第一判断模块22基于接收的信息（例如，各车轮的轮速）判断车辆的当前状态是否为对角轮不稳定状态。车辆的对角轮不稳定状态包含两种情形（即下述两个判断条件）：1）左前轮和右后轮不稳定，并且右前轮和左后轮稳定；以及2）右前轮和左后轮不稳定，并且左前轮和右后轮稳定。车轮稳定以及车轮不稳定的定义请参见以上术语定义部分，不赘述。
92.在一个实施例中，基于接收的信息判断车辆的当前状态是否为对角轮不稳定状态包括基于传感器信息判断以下条件是否满足，以及在以下条件之一满足时判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态：1）左前轮和右后轮不稳定，并且右前轮和左后轮稳定；以及2）右前轮和左后轮不稳定，并且左前轮和右后轮稳定。另外，在以上条件均不满足时判定为车辆的当前状态不属于对角轮不稳定状态。
93.在框430，第二判断模块23判断车辆的当前状态是否为失陷状态。框430中的判断方法请参见以上关于框230的描述，即，框230的描述同样适用于此，不赘述。
94.在框440，在第一判断模块22判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态并且第二判断模块23判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策模块24决策如下脱困策略：1）控制车辆前轴的驱动扭矩和后轴的驱动扭矩的增加速率均符合预定曲线；2）增加稳定轮的目标滑移率；3）增加对不稳定轮的制动力。
95.总的来说，框440中的脱困策略是针对车辆的当前被困住的具体情形来决策的。下面具体介绍框440中每一项的脱困策略。
96.1）在该情形下，使得前轴的驱动扭矩和后轴的驱动扭矩两者均以受控的增加速率增加至一较大值。对于前轴的驱动扭矩的增加速率的控制和对于后轴的驱动扭矩的增加速率的控制均可以参见框251中对操控2）的描述，即，框251中对操控2）的描述同样适用于此，不赘述。
97.2）在该情形下，前轴和后轴均为：耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮。非稳定轮的滑移率相对较大，稳定轮的滑移率相对较小。这时，增加稳定车轮的目标滑移率能够使得同一车轴耦接着的两个车轮的打滑量更加接近，而不是差距越来越大，从而引起车轴的机械损伤。
98.3）在该情形下，前轴和后轴均为：耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮。非稳定轮的轮速相对较大，而稳定轮的轮速相对较小。这时，增加对非稳定轮的制动力，能够使得同一车轴耦接着的两个车轮的轮速更加接近，而不是差距越来越大，从而引起该车轴的机械损伤。
99.可以理解的是，在上述各个场景的控制策略中，不限定第一判断模块执行的判断和第二判断模块的执行判断的顺序。换言之，这两个判断模块的判断可以同时进行，也可以存在先后顺序。另外，在第一判断模块和第二判断模块两者中至少一个的判断结果为否定时，不执行相应的脱困决策。例如，对于单侧不稳定场景，如果第一判断模块判定为车辆的当前状态不属于单侧不稳定状态或者第二判断模块判定为车辆的当前状态不属于失陷状态，则不执行针对单侧不稳定状态决策的脱困策略。
100.另外，根据本发明的实施例，对于耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的车轴，还可以决策如下操控：锁止该车轴上的差速器。这样的作法是有利的，例如，可以最大程度地利用稳定轮的驱动能力，还可以避免过大的轮速差导致差速锁损坏。
101.该实施例的操控适用于上述各场景/各实施例。即，无论车辆的当前状况处于何种不稳定情形或者处于何种失陷情形，一旦出现一车轴耦接着一个稳定轮和一个非稳定的情形，就作出锁止该车轴上的差速锁的决策，并由此执行锁止差速锁的操控。
102.根据本发明的实施例，车辆脱困辅助系统100还包括停车模块25，用于辅助车辆停车。考虑到车辆行驶在越野道路上时，可能存在走走停停的情形，例如，当车辆行驶在狭窄山路上时，驾驶员可能需要暂时停车并探出车窗外以观察周围环境，然后再起步车辆。针对这样的场景，停车模块25提供了辅助车辆停车，以使得驾驶员有轻松感的控制策略。
103.在一个实施例中，停车模块25基于传感器信息检测驾驶员是否松开油门，一旦检测到驾驶员松开油门踏板，则计算能够使得车辆停止在当前行驶坡道上的驱动力，并使得该驱动力施加给车辆的稳定轮和/或稳定轴，从而控制车辆停车。根据该实施例，表示驾驶员松开油门踏板的信号即为触发车辆停车的触发信号，并且停车模块响应于该触发信号执行上述停止控制策略。
104.本发明在再一个方面中还提供了一种机器可读存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得一个或多个处理器执行如上所述的车辆脱困辅助方法。
105.需要注意，以上描述的方法中的所有操作都仅仅是示例性的，本公开并不限制于方法中的任何操作或这些操作的顺序，而是应当涵盖在相同或相似构思下的所有其它等同变换。
106.应当注意，处理器可以使用以下中的一个或多个的任何组合：适当的中央处理单元、cpu、多处理器、单片机、数字信号处理器、dsp、应用专用集成电路等，能够执行存储在存储器中的计算机程序的软件指令。因此，存储器可以被认为是计算机程序产品的一部分或者形成计算机程序产品的一部分。处理器可以被配置为执行存储在其中的计算机程序，以使控制器执行所需的步骤。
107.应当注意，软件应当被广泛地视为表示指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、运行线程、过程、函数等。软件可以驻留在计算机可读介质中。计算机可读介质可以包括例如存储器，存储器可以例如为磁性存储设备（如，硬盘、软盘、磁条）、光盘、智能卡、闪存设备、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、可擦除prom（eprom）、电可擦除prom（eeprom）、寄存器或者可移动盘。尽管在本公开给出的多个方面中将存储器示出为是与处理器分离的，但是存储器也可以位于处理器内部（如，缓存或寄存器）。
108.以上描述被提供用于使得本领域任何技术人员可以实施本文所描述的各个方面。这些方面的各种修改对于本领域技术人员是显而易见的，本文限定的一般性原理可以应用于其它方面。因此，权利要求并非旨在被局限于本文示出的方面。关于本领域技术人员已知或即将获知的、对本公开所描述各个方面的元素的所有结构和功能上的等同变换，都将通过引用而明确地包含到本文中，并且旨在由权利要求所覆盖。

技术特征：
1.一种用于辅助车辆脱困的控制单元，包括：获取模块，配置成获取与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度；第一判断模块，配置成执行对角轮不稳定判断，其包括：基于传感器信息判断车辆的当前状态是否为对角轮不稳定状态，并且在以下条件之一满足时判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态：1）左前轮和右后轮为非稳定轮，并且右前轮和左后轮为稳定轮；以及2）右前轮和左后轮为非稳定轮，并且左前轮和右后轮为稳定轮；第二判断模块，配置成执行失陷判断，其包括：基于传感器信息判断车辆的当前状态是否为失陷状态，并且在以下所有条件都满足时判定为车辆的当前状态为失陷状态：1）至少一个稳定轮的驱动力与基于车辆质量和加速度得到的整车驱动力之间的驱动力差大于驱动力差阈值；2）车速小于车速阈值；3）车身横摆率小于车身横摆率阈值；4）油门踏板深度大于油门踏板深度阈值；以及决策模块，配置成：在第一判断模块判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态且第二判断模块判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策如下脱困策略：1）控制车辆前轴和后轴的驱动扭矩均按照预定的方式增加；2）增加稳定轮的目标滑移率；3）增加对非稳定轮的制动力。2.如权利要求1所述的控制单元，其中，增加稳定轮的目标滑移率包括：将该目标滑移率增为车辆正常行驶时车轮的目标滑移率的2~4倍。3.如权利要求1所述的控制单元，其中，增加对非稳定轮的制动力包括：将对该制动力增大为车辆正常行驶情形下对车轮施加的制动力的2~4倍。4.如权利要求1所述的控制单元，其中，控制车辆前轴和后轴的驱动扭矩均按照预定的方式增加包括：在油门踏板深度的增加速率低于踏板速率阈值时，车辆前轴和后轴的驱动扭矩的增加速率均与油门踏板深度的增加速率正相关；以及在油门踏板深度的增加速率不低于所述踏板速率阈值时，车辆的前轴和后轴的驱动扭矩的增加速率均限制为当前值。5.如权利要求1所述的控制单元，其中，所述油门踏板深度是车辆处于驾驶员驾驶模式下时基于驾驶员施加的油门踏板力获得的；或者所述油门踏深度是车辆处于自动驾驶模式下由车辆的自动驾驶系统计算出的。6.如权利要求1所述的控制单元，其中，所述决策模块配置成：在第一判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为单侧不稳定状态并且第二判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策单侧不稳定情形下的脱困策略。7.如权利要求1所述的控制单元，其中，所述决策模块配置成：在第一判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为仅单轮稳定状态并且第二判断模块基于获取的信息判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策仅单轮稳定情形下的脱困策略。8.如权利要求1-7中任一项所述的控制单元，其中，在一车轴耦接着一个稳定轮和一个非稳定轮的情况下，锁止该车轴上的差速锁。
9.如权利要求1-7中任一项所述的控制单元，还包括：停车模块，配置成：基于获取的信息检测驾驶员是否松开油门踏板；响应于检测到驾驶员松开油门踏板，计算能够使得车辆停止在当前行驶坡道上的驱动力；以及将计算出的驱动力施加给车辆的稳定轮和/或稳定轴。10.一种车辆脱困辅助系统，包括：传感器单元，用于采集与车辆行驶状态相关的信息，其包含：车速、各车轮的轮速、车身横摆率、和油门踏板深度；如权利要求1-9中任一项所述的控制单元，用于基于获取的信息决策车辆的脱困策略；以及执行单元，用于执行决策出的脱困策略。

技术总结
本发明提供了车辆脱困辅助系统及其控制单元。该控制单元包括：获取模块，配置成获取与车辆行驶状态相关的信息；第一判断模块，配置成基于获取的信息判断车辆的当前状态是否为对角轮不稳定状态；第二判断模块，配置成基于获取的信息判断车辆的当前状态是否为失陷状态；以及决策模块，配置成：在第一判断模块判定为车辆的当前状态为对角轮不稳定状态且第二判断模块判定为车辆的当前状态为失陷状态时，决策对角轮不稳定情形下的脱困策略。决策对角轮不稳定情形下的脱困策略。决策对角轮不稳定情形下的脱困策略。


技术研发人员：杨苏 姚红立
受保护的技术使用者：博世汽车部件（苏州）有限公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/9/13