電動汽車停車輔助系統及其控制器

電動汽車停車輔助系統及其控制器

汽車數量的逐年增加，導致交通日趨擁堵的同時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。對此，日本三菱電機公司開發出了一套適用于電動車的停車輔助系統，該系統能夠輔助駕駛員停車，減輕駕駛員負擔。對該系統進行了介紹，尤其是系統中的控制器。

三菱電機開發的停車輔助系統主要包括超聲波傳感器、電動助力轉向、轉向電機和逆變器等。停車輔助系統工作時，超聲波傳感器對停車場周邊環境進行探測，確定是否有可用的停車空間。同時，利用車輪傳感器和車身陀螺儀對汽車行駛狀態進行估計。根據探測的環境信息和估計的汽車行駛狀態，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向角，實現路徑跟蹤。由于停車過程中始終存在擾動和不確定因素，因而控制器必須能夠在汽車偏離停車路徑時恢復汽車沿停車路徑行駛。所設計的控制器由路徑跟蹤系統和速度控制系統兩個子系統組成。其中，路徑跟蹤系統假定輪胎不出現滑移，根據確定的停車路徑生成參考轉向角和參考車速，并傳輸給速度控制系統；速度控制系統采用一個低通濾波器對接收到的參考轉向角和參考車速進行過濾，防止出現“急轉彎”、“猛加速”等情況，并利用比例積分控制器控制轉向電機和驅動電機。由于電動汽車動力總成不是理想的剛體，因而響應速度會出現延遲。在設計控制器路徑跟蹤系統時，需要考慮電動汽車車動力總成的頻率響應特性。利用李雅普諾夫函數對該控制器的穩定性進行判定，結果顯示該控制器是漸進穩定的。通過試驗和仿真的方法對該停車輔助系統的性能進行驗證。試驗設定一個平行停車的場景，最大車速限制為8km/h，最大轉向角速度為0.5rad/s。同時，在停車路徑上放置一個凸起高度為10cm的圓形障礙物（仿真時采用干擾轉矩代替）。結果顯示：仿真結果與試驗結果相吻合，且該系統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