电动汽车停车辅助系统及其控制器

电动汽车停车辅助系统及其控制器

汽车数量的逐年增加，导致交通日趋拥堵的同时每辆汽车被平均分配到的停放空间也在逐渐缩小。狭小的泊车空间及驾驶员有限的视野范围，给汽车停车入位带来极大的困难。对此，日本三菱电机公司开发出了一套适用于电动车的停车辅助系统，该系统能够辅助驾驶员停车，减轻驾驶员负担。对该系统进行了介绍，尤其是系统中的控制器。

三菱电机开发的停车辅助系统主要包括超声波传感器、电动助力转向、转向电机和逆变器等。停车辅助系统工作时，超声波传感器对停车场周边环境进行探测，确定是否有可用的停车空间。同时，利用车轮传感器和车身陀螺仪对汽车行驶状态进行估计。根据探测的环境信息和估计的汽车行驶状态，采用反正切曲线生成平滑的停车路径。采用控制器控制汽车车速和转向角，实现路径跟踪。由于停车过程中始终存在扰动和不确定因素，因而控制器必须能够在汽车偏离停车路径时恢复汽车沿停车路径行驶。所设计的控制器由路径跟踪系统和速度控制系统两个子系统组成。其中，路径跟踪系统假定轮胎不出现滑移，根据确定的停车路径生成参考转向角和参考车速，并传输给速度控制系统；速度控制系统采用一个低通滤波器对接收到的参考转向角和参考车速进行过滤，防止出现“急转弯”、“猛加速”等情况，并利用比例积分控制器控制转向电机和驱动电机。由于电动汽车动力总成不是理想的刚体，因而响应速度会出现延迟。在设计控制器路径跟踪系统时，需要考虑电动汽车车动力总成的频率响应特性。利用李雅普诺夫函数对该控制器的稳定性进行判定，结果显示该控制器是渐进稳定的。通过试验和仿真的方法对该停车辅助系统的性能进行验证。试验设定一个平行停车的场景，最大车速限制为8km/h，最大转向角速度为0.5rad/s。同时，在停车路径上放置一个凸起高度为10cm的圆形障碍物（仿真时采用干扰转矩代替）。结果显示：仿真结果与试验结果相吻合，且该系统能保证汽车以平滑的路径完成停车。

Kazuto Yokoyama et al.SAE 2015-01-0316.

编译：王祥