CN106467131B - 基于电动助力转向系统的泊车辅助系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种基于电动助力转向系统的泊车辅助系统与方法。实时采集车辆与周边障碍物的距离信息，建立动力学模型，计算出最佳泊车轨迹，根据轮速信号、方向盘转角信号，实时计算方向盘的目标转角，根据反馈的方向盘角度信号执行泊车辅助转向。利用APA对目标转角进行计算，并基于电动助力转向系统执行目标转角，实现泊车辅助转向，控制简单，成本低廉。

Description

基于电动助力转向系统的泊车辅助系统与方法
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种基于电动助力转向系统的泊车辅助系统与方法。
背景技术
电动助力转向系统EPS由于其在节油环保、操纵手感和结构简单等方面的显著优点，已经取代传统的液压转向系统成为许多主流车型的标准配置。但是普通EPS系统只具有转向助力的单一功能，随着汽车不断朝智能化的发展，消费者对驾驶便利性也提出了更高需求，解决狭小空间顺列式驻车这一棘手操作的泊车辅助系统也正在从少数高端车型逐渐向下普及。传统泊车辅助系统控制复杂，成本较高，不适用与低端车型。且传统泊车辅助系统无法对正常道路摩擦和驾驶员干预进行区分，泊车过程安全性低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制简便，成本低廉，且安全性高的基于电动助力转向系统的泊车辅助系统与方法。
关于本发明一种基于电动助力转向系统的泊车辅助系统，其技术方案为：包括
泊车辅助控制器：用于采集雷达反馈的距离信息，计算出最佳泊车轨迹，并根据轮速信号、方向盘转角信号，实时计算方向盘目标转角，发送转角指令给电动助力转向系统；
电动助力转向系统：用于泊车过程中接收泊车辅助控制器的转角指令和角度扭矩传感器反馈的方向盘实际转角与扭矩信号，驱动转向机构组实现车辆转向；
转向机构组：用于根据电动助力转向系统输出的方向盘角度信号驱动车轮转向；
车身电子稳定系统：用于提供轮速脉冲给泊车辅助控制器；
角度扭矩传感器：用于检测方向盘角度和扭矩，并将方向盘角度发送给泊车辅助控制器，将方向盘扭矩发送给电动助力转向系统；
雷达探头：用于实时采集车辆与周边障碍物的距离信息，并发送给泊车辅助控制器。
进一步的，还包括仪表单元，用于在泊车过程中与驾驶员进行交互。
关于本发明一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法，其技术方案为：实时采集车辆与周边障碍物的距离信息，建立动力学模型，计算出最佳泊车轨迹，根据轮速信号、方向盘转角信号，实时计算方向盘的目标转角，根据反馈的方向盘角度信号执行泊车辅助转向。
进一步的，电动助力转向系统在执行所述泊车辅助转向时，对车辆相关控制器、传感器及交互信号进行监控；
当出现EPS系统故障、车速信号异常、转角信号异常、APA目标转角指令异常中的任意一种或多种时，电动助力转向系统终止执行目标转角转向，并进入电动助力转向系统永久失效状态；
当车速超限和/或驾驶员干预方向盘时，电动助力转向系统暂停执行目标转角转向，进入泊车辅助临时受限状态。
进一步的，所述APA目标转角指令异常指电动助力转向系统监测到转角指令连续多次超过突变限值。
进一步的，所述车速超限指车速超过泊车最高时速。
进一步的，角度扭矩传感器对方向盘的扭矩进行检测，并将检测所得的方向盘扭矩发送给所述电动助力转向系统，当所述电动助力转向系统监测到方向盘上的扭矩超过阈值且持续超过规定时间，则判定为驾驶员干预方向盘。
进一步的，进入所述电动助力转向系统永久失效状态后，仅当系统下电后再次上电，且EPS系统无故障，所述电动助力转向系统才能再次执行泊车辅助转向。
进一步的，所述泊车辅助临时受限状态时，系统无需下电，EPS系统故障消除后既能执行泊车辅助转向。
本发明的有益效果为：利用APA对目标转角进行计算，并基于电动助力转向系统执行目标转角，实现泊车辅助转向，控制简单，成本低廉。同时，通过电动助力转向系统对车辆的相关控制器、传感器及交互信号进行监控，传感器采用转角与扭矩集成是传感器，使得基于目标角度控制的实时性更高，同时通过CAN通信共享角度信号，无需额外增加角度传感器，利用扭矩信号的变化既能有效的将正常道路摩擦和驾驶员干预进行区分，在必要的时候能进入电动助力转向系统永久失效状态，保证泊车过程的安全性。
附图说明
图1为本发明一种基于电动助力转向系统的泊车辅助系统模块连接图；
图2为本发明一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法控制流程图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，一种基于电动助力转向系统的泊车辅助系统包括泊车辅助控制器APA、电动助力转向系统EPS、转向机构组、电机、车身电子稳定系统ESC、角度扭矩传感器、雷达探头、仪表单元IC。
泊车辅助控制器APA是泊车辅助系统的主控制单元，能够采集雷达探头反馈的距离信息、驱动仪表IC与驾驶员进行交互、发送转角指令给EPS，从而实现整个泊车辅助控制。电动助力转向系统EPS是车辆转向的控制单元，既可以实现驾驶员正常驾驶中的随速助力转向；又可以切换到自动泊车模式下，通过接收APA的目标转角指令和方向盘实际转角，驱动车辆转向。角度扭矩传感器具有检测方向盘角度和扭矩的功能，APA接收其中的方向盘角度信号用于泊车指令的计算；EPS接收方向盘角度信号作为转向控制的反馈量，接收扭矩信号作为驾驶员干预的判断；电机是EPS控制器的驱动对象；转向机构组由转向管柱、转向机组成的机械部分，将EPS控制器和电机的输出的驱动力传递给车轮，实现车辆转向；雷达探头是距离传感器，在泊车前测量停车位大小，在泊车中检测车身与周围已停泊车辆的距离；仪表单元IC是仪表单元，在自动泊车中是APA与驾驶员进行交互的媒介；车身电子稳定系统ESC是车身电子稳定系统，提供轮速脉冲给APA用于判断车辆位移。
电动助力转向系统EPS又包括MCU、电源模块、CAN通讯模块、传感器信号采集模块、EEPROM、温度监测模块、电流采样模块、电机驱动模块。MCU为EPS控制器的微控制单元，存储程序和关键参数，并进行运算；电源模块用于将车辆的12V电源转换后给MCU、传感器等进行供电的电路模块；CAN通讯模块用于实现EPS控制器和整车网络之间CAN报文的发送和接收的电路模块；传感器信号采集模块用于对传感器输入给控制器的各种信号进行采样和转换的电路模块；EEPROM为控制参数和数据的存储区域；温度监测模块用于采用热敏电阻测量控制器内部温度；电流采样模块用于对EPS控制器输出电流进行采样；电机驱动模块用于根据EPS控制器输出控制电流驱动电机。
如图2所示，一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法的控制过程如下：
1、EPS正常上电，初始化完成后EPS进入泊车辅助临时受限状态，该状态下不需要重新上下电，故障条件消失即可恢复执行自动转向。当接收到APA请求控制EPS信号时，EPS进入泊车辅助允许受控状态；
2、APA通过安装在车身四周的多个超声波雷达实时采集车辆与周边障碍物的距离信息，再根据采集到的车辆轮速信号、方向盘实际转角信号，实时计算并向EPS发送方向盘目标转角指令，EPS根据转角传感器反馈的方向盘角度信号，驱动转向机构转至目标角度；
3、EPS在执行自动泊车的转向指令的过程中，对相关的控制器、传感器及交互信号进行实时监测。
检测到如下这些故障中的任意一种或多种时，EPS终止执行目标转角转向进入永久失效状态，即需要下电再重新上电后无故障EPS才能执行APA的转向指令，这些故障包括：
EPS系统故障：EPS控制器、电机、传感器等EPS自己可以检测出的故障。
车速信号异常：EPS控制器检测到整车CAN总线上的车速信号丢失或者数值异常。
转角信号异常：EPS控制器检测到方向盘角度传感器发出的角度信号丢失或者数值异常。
APA目标转角指令异常：EPS控制器检测到APA目标转角指令连续多次超过突变限值。
检测到下述故障时，EPS进入泊车辅助临时受限状态，该状态下不需要重新上下电，故障条件消失即可恢复执行自动转向，这些故障包括：
车速超限：车速超过定义的泊车最高时速。
驾驶员干预方向盘：EPS控制器通过方向盘扭矩传感器检测到驾驶员施加在方向盘上的扭矩超过某一限值并持续一定时间。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电动助力转向系统的泊车辅助系统，其特征在于：包括
泊车辅助控制器：用于采集雷达反馈的距离信息，计算出最佳泊车轨迹，并根据轮速信号、方向盘转角信号，实时计算方向盘目标转角，发送转角指令给电动助力转向系统；
电动助力转向系统：用于泊车过程中接收泊车辅助控制器的转角指令和角度扭矩传感器反馈的方向盘实际转角与扭矩信号，驱动转向机构组实现车辆转向；
转向机构组：用于根据电动助力转向系统输出的方向盘角度信号驱动车轮转向；
车身电子稳定系统：用于提供轮速脉冲给泊车辅助控制器；
角度扭矩传感器：用于检测方向盘角度和扭矩，并将方向盘角度发送给泊车辅助控制器，将方向盘扭矩发送给电动助力转向系统；
雷达探头：用于实时采集车辆与周边障碍物的距离信息，并发送给泊车辅助控制器；
电动助力转向系统在执行泊车辅助转向时，对车辆相关控制器、传感器及交互信号进行监控；
当出现EPS系统故障、车速信号异常、转角信号异常、APA目标转角指令异常中的任意一种或多种时，电动助力转向系统终止执行目标转角转向，并进入电动助力转向系统永久失效状态；
当车速超限和/或驾驶员干预方向盘时，电动助力转向系统暂停执行目标转角转向，进入泊车辅助临时受限状态。
2.如权利要求1所述一种基于电动助力转向系统的泊车辅助系统，其特征在于：还包括仪表单元，用于在泊车过程中与驾驶员进行交互。
3.一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法，其特征在于：实时采集车辆与周边障碍物的距离信息，建立动力学模型，计算出最佳泊车轨迹，根据轮速信号、方向盘转角信号，实时计算方向盘的目标转角，根据反馈的方向盘角度信号执行泊车辅助转向；
电动助力转向系统在执行所述泊车辅助转向时，对车辆相关控制器、传感器及交互信号进行监控；
当出现EPS系统故障、车速信号异常、转角信号异常、APA目标转角指令异常中的任意一种或多种时，电动助力转向系统终止执行目标转角转向，并进入电动助力转向系统永久失效状态；
当车速超限和/或驾驶员干预方向盘时，电动助力转向系统暂停执行目标转角转向，进入泊车辅助临时受限状态。
4.如权利要求3所述一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法，其特征在于：所述APA目标转角指令异常指电动助力转向系统监测到转角指令连续多次超过突变限值。
5.如权利要求3所述一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法，其特征在于：所述车速超限指车速超过泊车最高时速。
6.如权利要求3所述一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法，其特征在于：角度扭矩传感器对方向盘的扭矩进行检测，并将检测所得的方向盘扭矩发送给所述电动助力转向系统，当所述电动助力转向系统监测到方向盘上的扭矩超过阈值且持续超过规定时间，则判定为驾驶员干预方向盘。
7.如权利要求3所述一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法，其特征在于：进入所述电动助力转向系统永久失效状态后，仅当系统下电后再次上电，且EPS系统无故障，所述电动助力转向系统才能再次执行泊车辅助转向。
8.如权利要求3所述一种基于电动助力转向系统的泊车辅助方法，其特征在于：所述泊车辅助临时受限状态时，系统无需下电，EPS系统故障消除后既能执行泊车辅助转向。
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