電動(dòng)汽車停車輔助系統(tǒng)及其控制器

汽車數(shù)量的逐年增加，導(dǎo)致交通日趨擁堵的同時(shí)每輛汽車被平均分配到的停放空間也在逐漸縮小。狹小的泊車空間及駕駛員有限的視野范圍，給汽車停車入位帶來極大的困難。對(duì)此，日本三菱電機(jī)公司開發(fā)出了一套適用于電動(dòng)車的停車輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠輔助駕駛員停車，減輕駕駛員負(fù)擔(dān)。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，尤其是系統(tǒng)中的控制器。

三菱電機(jī)開發(fā)的停車輔助系統(tǒng)主要包括超聲波傳感器、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向電機(jī)和逆變器等。停車輔助系統(tǒng)工作時(shí)，超聲波傳感器對(duì)停車場(chǎng)周邊環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，確定是否有可用的停車空間。同時(shí)，利用車輪傳感器和車身陀螺儀對(duì)汽車行駛狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)探測(cè)的環(huán)境信息和估計(jì)的汽車行駛狀態(tài)，采用反正切曲線生成平滑的停車路徑。采用控制器控制汽車車速和轉(zhuǎn)向角，實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤。由于停車過程中始終存在擾動(dòng)和不確定因素，因而控制器必須能夠在汽車偏離停車路徑時(shí)恢復(fù)汽車沿停車路徑行駛。所設(shè)計(jì)的控制器由路徑跟蹤系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)組成。其中，路徑跟蹤系統(tǒng)假定輪胎不出現(xiàn)滑移，根據(jù)確定的停車路徑生成參考轉(zhuǎn)向角和參考車速，并傳輸給速度控制系統(tǒng)；速度控制系統(tǒng)采用一個(gè)低通濾波器對(duì)接收到的參考轉(zhuǎn)向角和參考車速進(jìn)行過濾，防止出現(xiàn)“急轉(zhuǎn)彎”、“猛加速”等情況，并利用比例積分控制器控制轉(zhuǎn)向電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于電動(dòng)汽車動(dòng)力總成不是理想的剛體，因而響應(yīng)速度會(huì)出現(xiàn)延遲。在設(shè)計(jì)控制器路徑跟蹤系統(tǒng)時(shí)，需要考慮電動(dòng)汽車車動(dòng)力總成的頻率響應(yīng)特性。利用李雅普諾夫函數(shù)對(duì)該控制器的穩(wěn)定性進(jìn)行判定，結(jié)果顯示該控制器是漸進(jìn)穩(wěn)定的。通過試驗(yàn)和仿真的方法對(duì)該停車輔助系統(tǒng)的性能進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)設(shè)定一個(gè)平行停車的場(chǎng)景，最大車速限制為8km/h，最大轉(zhuǎn)向角速度為0.5rad/s。同時(shí)，在停車路徑上放置一個(gè)凸起高度為10cm的圓形障礙物（仿真時(shí)采用干擾轉(zhuǎn)矩代替）。結(jié)果顯示：仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相吻合，且該系統(tǒng)能保證汽車以平滑的路徑完成停車。

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

編譯：王祥