陳 聰，劉 甲，王 帥，吳光耀，周升輝

基于插電式混動(dòng)汽車的自動(dòng)泊車控制策略

陳 聰1，劉 甲2，王 帥1，吳光耀1，周升輝1

（1.比亞迪汽車工業(yè)有限公司 規(guī)劃院，廣東 深圳 815000；2.比亞迪機(jī)電設(shè)備有限公司 輕軌交通研究院，廣東 深圳 815000）

論文從汽車整車控制器的視角出發(fā)，詳細(xì)闡述了基于比亞迪插電式混動(dòng)汽車的自動(dòng)泊車策略的邏輯控制及實(shí)現(xiàn)方式。在駕駛員開(kāi)啟自動(dòng)泊車功能后，通過(guò)整車控制器判斷自動(dòng)泊車的進(jìn)入、退出條件，通過(guò)狀態(tài)機(jī)切換的方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車過(guò)程中的車輛狀態(tài)切換，多控制器相互協(xié)作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車扭矩輸出，控制車輛前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)車輛在倒車入庫(kù)、水平泊車等應(yīng)用場(chǎng)景下的自動(dòng)泊車功能，泊車完成后由駕駛員確認(rèn)泊車狀態(tài)操作擋位退出自動(dòng)泊車。論文為自動(dòng)泊車的落地量產(chǎn)提供思路，為自動(dòng)泊車研究和發(fā)展提供參考。

自動(dòng)泊車；整車控制器；插電式混動(dòng)；狀態(tài)控制；控制策略

隨著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車智能化逐步成為汽車配置一個(gè)重要方面，為此，許多車企推出了智能駕駛汽車。定速巡航和自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的定速行駛、定速/變速跟車、近距離跟車、遠(yuǎn)距離跟車、跟車剎停等功能可以大大緩解長(zhǎng)途行車的勞累。遙控駕駛系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程控制車輛前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向，在車位狹窄無(wú)法進(jìn)入車輛或者極端天氣無(wú)法靠近車輛時(shí)，方便將車輛遙控到駕駛員身邊。自動(dòng)泊車系統(tǒng)能在汽車數(shù)量逐年增加、城市中停車空間日益緊張的情況下解決駕駛員停車面臨的難題[1]。根據(jù)蓋世汽車的調(diào)查，76%的用戶在使用自動(dòng)泊車過(guò)程中遇到問(wèn)題，可靠性不佳，但是72%的用戶表示愿意使用自動(dòng)泊車，可以看出用戶嘗試意愿很高[2]。為滿足客戶的需要，目前國(guó)內(nèi)整車廠小鵬汽車、威馬汽車等都將記憶/自主泊車作為自家車型的賣點(diǎn)，這種泊車方式需要在使用前對(duì)車輛進(jìn)行一次教學(xué)，車輛在固定起點(diǎn)與終點(diǎn)進(jìn)行路線學(xué)習(xí)。這種泊車方式增加了一定距離范圍內(nèi)的無(wú)人駕駛功能，如在大型商場(chǎng)，用戶只需在停車場(chǎng)的出入口或者距離電梯最近的地方下車，車輛便可以自動(dòng)泊車入位，進(jìn)一步提升用戶停車的便捷性[3]。還有一批整車廠采用的是自動(dòng)泊車輔助（Auto Parking Assit, APA），這種方式是一種半自動(dòng)的輔助泊車功能，一般基于博世、百度、德賽西威、縱目科技等公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，使用時(shí)需要駕駛員駕駛車輛到達(dá)車位附近后，用戶主動(dòng)打開(kāi)自動(dòng)泊車功能，車輛APA模塊開(kāi)始接管車輛控制，自主倒車入庫(kù)[4]。在比亞迪漢DM-i的幾款車型上配備的就是這種APA自動(dòng)泊車輔助。本文基于比亞迪插電式混動(dòng)車型的自動(dòng)泊車功能的功能定義與實(shí)現(xiàn)邏輯進(jìn)行介紹，以了解APA自動(dòng)泊車的量產(chǎn)配置現(xiàn)狀。

1 功能定義

自動(dòng)泊車是一種通過(guò)探測(cè)車輛周圍環(huán)境信息來(lái)找到合適的泊車位，從而控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，使得車輛能夠自主駛?cè)氩窜囄坏南到y(tǒng)[5-6]。自動(dòng)泊車功能隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別的提升，實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化水平不斷提升[7]。由于自主代客泊車的自動(dòng)駕駛方案成本居高不下，且控制算法不成熟，故大部分主機(jī)廠選擇更為穩(wěn)妥的自動(dòng)泊車輔助APA。比亞迪汽車的DM-i平臺(tái)多車型都搭載了博世的智能集成制動(dòng)（Intergrated Power Brake, IPB）系統(tǒng)[8]。自動(dòng)泊車功能是在用戶有倒車入庫(kù)需求時(shí)，用戶選擇開(kāi)啟的功能，開(kāi)啟后自動(dòng)泊車系統(tǒng)規(guī)劃出一條泊車路徑，通過(guò)電子轉(zhuǎn)向（Electric Power Steering, EPS）系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)向，通過(guò)IPB制動(dòng)，通過(guò)整車控制器（Vehicle Control Unit, VCU）控制前進(jìn)后退，實(shí)現(xiàn)泊車功能，如圖1所示[9-11]。

圖1 自動(dòng)泊車路徑規(guī)劃

2 自動(dòng)泊車進(jìn)入退出條件

用戶開(kāi)啟自動(dòng)泊車時(shí)，需要VCU實(shí)時(shí)判斷整車動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)，當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)滿足自動(dòng)泊車需求時(shí)，發(fā)送自動(dòng)泊車狀態(tài)為允許。同時(shí)滿足條件一、條件二且離合器為脫開(kāi)狀態(tài)時(shí)，可以進(jìn)入自動(dòng)泊車狀態(tài)。只有VCU判斷自動(dòng)泊車狀態(tài)為允許時(shí)，才能響應(yīng)EPS轉(zhuǎn)向扭矩、IPB制動(dòng)扭矩及車輛縱向控制（Vehicle Longitudinal Control, VLC）模塊的驅(qū)動(dòng)扭矩。

1.自動(dòng)泊車進(jìn)入條件一

1）OK指示燈為OK（車輛狀態(tài)正常信號(hào)燈亮起）；

2）擋位傳感器無(wú)故障；

3）荷電狀態(tài)（State Of Charge, SOC）≥10%；

4）整車最大驅(qū)動(dòng)輪端扭矩≥1 000 Nm；

5）車身電子穩(wěn)定程序（Electric Stability Prog- ram, ESP）標(biāo)志為穩(wěn)定；

6）以上條件的所有報(bào)文均通訊正常。

2.自動(dòng)泊車進(jìn)入條件二

1）自動(dòng)泊車狀態(tài)為激活；

2）制動(dòng)深度≥5%；

3）油門深度=0%；

4）VCU計(jì)算車速=0 km/h；

5）實(shí)際路面模式為普通路面模式；

6）|水平傾角|≤ 8%；

7）駕駛模式為正常駕駛；

8）以上條件的所有報(bào)文均通訊正常。

3.退出條件一

1）自動(dòng)泊車狀態(tài)為不激活。

4.退出條件二

1）OK指示燈為OFF或OK；

2）VCU計(jì)算車速≥10 km/h；

3）ESP整車穩(wěn)定標(biāo)志為失穩(wěn)；

4）目標(biāo)路面模式非普通模式；

5）|水平傾角|≥10%；

6）SOC≤8%；

7）整車最大驅(qū)動(dòng)輪端扭矩≤800 Nm；

8）擋位從倒（Reverse, R）/空（Neutral, N）/（前進(jìn)Drive, D）擋變?yōu)橥Ｖ梗≒arking, P）擋；

9）進(jìn)入條件一、進(jìn)入條件二中的任意報(bào)文通訊失敗。退出條件滿足退出條件一或者退出條件二任意一條都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)泊車退出。

3 自動(dòng)泊車狀態(tài)控制

3.1 泊車狀態(tài)切換

圖2為自動(dòng)泊車各狀態(tài)之間的切換邏輯， VCU內(nèi)部邏輯按照?qǐng)D2進(jìn)行切換。表1為自動(dòng)泊車各狀態(tài)切換條件，表2為各狀態(tài)保持條件。

圖2 自動(dòng)泊車狀態(tài)切換邏輯

當(dāng)滿足A1條件時(shí)，泊車狀態(tài)進(jìn)入允許待機(jī)，在此狀態(tài)下自動(dòng)泊車狀態(tài)為允許，自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志無(wú)效，自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為無(wú)效。否則滿足A3進(jìn)入禁止待機(jī)狀態(tài)，禁止待機(jī)狀態(tài)無(wú)法進(jìn)入自動(dòng)泊車，自動(dòng)泊車狀態(tài)為禁止，自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志無(wú)效，自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為無(wú)效。待機(jī)狀態(tài)根據(jù)是否滿足A1條件可以互相切換，并保持在相應(yīng)的待機(jī)狀態(tài)。在允許待機(jī)狀態(tài)下滿足條件A2就進(jìn)入了等待離合器動(dòng)作狀態(tài)，當(dāng)前狀態(tài)下自動(dòng)泊車狀態(tài)為允許，自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志有效，自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為無(wú)效，等待離合器動(dòng)作狀態(tài)下滿足條件A6則退出自動(dòng)泊車，滿足A4條件時(shí)，整車控制器將接收到的APA目標(biāo)扭矩發(fā)送給電機(jī)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退，響應(yīng)EPS轉(zhuǎn)向扭矩、IPB制動(dòng)扭矩，此時(shí)實(shí)際進(jìn)入了自動(dòng)泊車狀態(tài)，處于泊車中。在自動(dòng)泊車完成后當(dāng)滿足條件A7進(jìn)入正常等待P擋退出狀態(tài)，當(dāng)前狀態(tài)自動(dòng)泊車狀態(tài)為禁止，自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志有效，自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為有效。否則滿足條件A8時(shí)因故障退出自動(dòng)泊車，處于故障等待P擋退出，在當(dāng)前狀態(tài)下，自動(dòng)泊車狀態(tài)為泊車中，自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志有效，自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為有效。在用戶操作車輛掛入P擋，也即滿足條件A5后，退出自動(dòng)泊車，并進(jìn)入下一次的自動(dòng)泊車待機(jī)狀態(tài)。如果在同一個(gè)上電循環(huán)，駕駛員有多次泊車請(qǐng)求時(shí)，也可以重新按照自動(dòng)泊車邏輯進(jìn)行再次判斷，并成功完成自動(dòng)泊車。

表1 自動(dòng)泊車狀態(tài)切換條件

編號(hào)狀態(tài)切換條件 A1滿足進(jìn)入條件一 A2滿足進(jìn)入條件一&滿足進(jìn)入條件二 A3不滿足進(jìn)入條件一 A4離合器實(shí)際狀態(tài)為分離 A5擋位為P擋 A6滿足退出條件一||滿足退出條件二 A7滿足退出條件一 A8滿足退出條件二

表2 各狀態(tài)保持條件

泊車狀態(tài)狀態(tài)保持條件 允許待機(jī)自動(dòng)泊車狀態(tài)為允許自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志無(wú)效自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為無(wú)效 禁止待機(jī)自動(dòng)泊車狀態(tài)為禁止自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志無(wú)效自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為無(wú)效 等待離合器動(dòng)作自動(dòng)泊車狀態(tài)為允許自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志有效自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為無(wú)效 等待P擋退出（正常）自動(dòng)泊車狀態(tài)為禁止自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志有效自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為有效 等待P擋退出（故障）自動(dòng)泊車狀態(tài)為禁止自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志有效自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為有效 響應(yīng)APA故障（泊車中）自動(dòng)泊車狀態(tài)為泊車中自動(dòng)泊車脫離合標(biāo)志有效自動(dòng)泊車控制標(biāo)志為有效

3.2 自動(dòng)泊車目標(biāo)扭矩

VCU收到VLC模塊的扭矩請(qǐng)求，根據(jù)擋位決定扭矩的輸出值。在輸出扭矩前需判斷自動(dòng)泊車狀態(tài)為泊車中，VLC扭矩請(qǐng)求值狀態(tài)為有效且制動(dòng)深度小于30%。如果滿足以上條件，當(dāng)前擋位為D擋，則直接輸出VLC請(qǐng)求扭矩。R擋下，扭矩取反。VCU在滿足自動(dòng)泊車條件滿足時(shí)輸出目標(biāo)扭矩控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車。

3.3 自動(dòng)泊車使用

比亞迪漢DM-i的APA自動(dòng)泊車系統(tǒng)通過(guò) 360 ° 環(huán)視攝像頭與超聲波探頭傳感器的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)停車位的識(shí)別搜索，并自動(dòng)控制車輛的擋位系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)泊入車位。同時(shí)，該系統(tǒng)還支持水平車位泊出、自選車位功能。使用時(shí)打開(kāi)全息影像，選擇屏幕左側(cè)的自動(dòng)泊車功能，或者按下?lián)鯒U側(cè)中間的「P」功能鍵，進(jìn)入到自動(dòng)泊車功能界面，滿足自動(dòng)泊車條件時(shí)，開(kāi)始自動(dòng)搜索右側(cè)車位，也可以點(diǎn)擊屏幕車標(biāo)左側(cè)或者打左轉(zhuǎn)向燈來(lái)選擇左側(cè)車位。找到車位后，選擇目標(biāo)車位，點(diǎn)擊開(kāi)始泊車，松開(kāi)方向盤與剎車就可以開(kāi)始自動(dòng)泊車了，全程伴有語(yǔ)音提示及車輛運(yùn)行路徑，直到完成泊車。而且支持自選車位，即在無(wú)法識(shí)別車位時(shí)，比亞迪給出了自選車位的泊車方式，可以通過(guò)選擇自動(dòng)泊車?yán)锏淖赃x車位功能，手動(dòng)拖動(dòng)屏幕中的綠色方框選擇需要停的位置，豐富了泊車使用場(chǎng)景。支持水平泊車即當(dāng)車輛位于一些比較窄小的車位中難以泊出的情況下，可輔助車主進(jìn)行車位 45 ° 角的水平車位泊出，但在相對(duì)寬敞的側(cè)方位車位中，該功能會(huì)提醒路徑通暢請(qǐng)自行泊車。行人介入泊車即出現(xiàn)行人或者物體靠近車輛時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)超聲波雷達(dá)傳感器進(jìn)行報(bào)警，并且會(huì)自動(dòng)剎車，當(dāng)行人離開(kāi)之后，泊車系統(tǒng)能繼續(xù)執(zhí)行泊車，并且順利泊入到車位中，多種泊車方式供用戶選擇。

4 總結(jié)

自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)可使車輛自動(dòng)駛?cè)爰榷ㄜ囄唬苊庠谕＼囍杏龅焦尾?、停不進(jìn)去的麻煩。自動(dòng)泊車功能的實(shí)現(xiàn)需要多系統(tǒng)的協(xié)作配合，VCU作為混動(dòng)車的大腦控制扭矩的輸出，控制自動(dòng)泊車的進(jìn)入與退出，能夠在車輛狀態(tài)異常時(shí)緊急退出泊車，保證車輛安全。本文以比亞迪混動(dòng)車型的APA配置為例，從VCU的角度出發(fā)詳細(xì)介紹了自動(dòng)泊車控制的進(jìn)入退出條件，自動(dòng)泊車狀態(tài)之間的相互切換，自動(dòng)泊車狀態(tài)下的各控制器配合完成扭矩輸出，自動(dòng)泊車在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下泊車過(guò)程中的使用方法，對(duì)了解自動(dòng)泊車的控制方法具有重要意義。

[1] 顏宏濱.淺談自動(dòng)泊車輔助技術(shù)[J].蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,18(3):54-58.

[2] 王曉彤.自動(dòng)泊車系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].重慶:重慶大學(xué),2019.

[3] 魏德奎.自動(dòng)泊車系統(tǒng)路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)與跟蹤控制方法研究[D].重慶:重慶理工大學(xué),2020.

[4] 畢野虹天.自主代課泊車系統(tǒng)決策與規(guī)劃方法研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2019.

[5] 周莎.自主泊車系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào), 2020,15(3):56-59.

[6] 李韜.自動(dòng)泊車系統(tǒng)的路徑規(guī)劃及跟蹤[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2017.

[7] 方玉杰.基于超聲波檢測(cè)的垂直泊車技術(shù)研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2017.

[8] 屈新.一種基于回旋曲線的泊車路徑規(guī)劃算法及其應(yīng)用[D].北京:北京理工大學(xué),2016.

[9] 畢清磊.自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].重慶:重慶交通大學(xué),2017.

[10] 徐磊.基于EPS的自動(dòng)泊車路徑規(guī)劃及跟蹤控制研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2017.

[11] 陳世平.基于 CANoe 編程測(cè)試電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向模塊與自動(dòng)泊車輔助模塊的功能交互[J].汽車實(shí)用技術(shù), 2022,47(7):107-110.

Automatic Parking Control Strategy Based on Plug-in Hybrid Vehicle

CHEN Cong1, LIU Jia2, WANG Shuai1, WU Guangyao1, ZHOU Shenghui1

( 1.Planning Institute, BYD Auto Industry Company Limited, Shenzhen 815000, China; 2.Light Rail Transit Research Institute, BYD Electromechanical Equipment Company Limited, Shenzhen 815000, China )

From the perspective of vehicle control unit, this paper expounds in detail the logical control and implementation of the automatic parking strategy based on BYD plug-in hybrid vehicle. After the driver turns on the automatic parking function, the entry and exit conditions of automatic parking are judged by the vehicle controller, and the vehicle state switching in the process of automatic parking is realized by the state machine switching. Multiple controllers cooperate with each other to realize the automatic parking torque output, control the vehicle forward reverse, turn and other actions to realize the automatic parking function of the vehicle in the application scenarios such as reverse warehousing and horizontal parking. After parking, the driver confirms the parking state and operates the gear to exit automatic parking. This paper provides ideas for the landing mass production of automatic parking, and provides a reference for the research and development of automatic parking.

Automatic parking; Vehicle control unit; Plug in hybrid; State control; Control strategy

U471.15

A

1671-7988(2023)10-30-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.010.006

陳聰（1990—），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)檎嚳刂破鞑呗蚤_(kāi)發(fā)及軟件測(cè)試，E-mail:1612571418@qq.com。