CN108556841A - 一种电动汽车全自动泊车的系统及其工作方法 - Google Patents

一种电动汽车全自动泊车的系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车全自动泊车系统及其工作方法，包括以下步骤：驾驶员开启自动泊车开关键，泊车控制单元判断车辆是否满足自动泊车进入条件，若满足，泊车控制单元进入等待进入自动泊车状态，通过自动泊车开关键选择泊车车位方向并将车速降低至泊车车速以下，超声波雷达启动车位扫描，泊车控制单元默认查找右侧车位；泊车控制单元检测到驾驶员松开刹车后，协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车。本发明的自动泊车过程驾驶员完全不需参与，泊车效果不受驾驶员对车速操控的影响，减少了对驾驶员泊车技能的要求，有利于改善泊车效果，尤其是窄小车位泊车，提升泊车过程的安全性。

Description

一种电动汽车全自动泊车的系统及其工作方法
技术领域
本发明属于电动汽车控制技术领域，具体涉及一种电动汽车全自动泊车的系统及其工作方法。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高，私有车辆大力普及，可利用的泊车空间越来越少，对很多人来说，在有限的停车位中寻找车位是个难题，特别是对于新司机而言，因此，泊车难题越来越受到人们关注。自动泊车系统的出现为车主提供了一种有效的解决手段。随着电动汽车的快速发展，电动汽车也同样面临自动泊车的需求。
目前市场上所见的自动泊车多数需要驾驶员部分参与，泊车效果受制于驾驶员对车速或者挡位的操控，增加了泊车控制的不确定性因素，影响泊车效果。另外，具有全自动泊车功能的车型多是传统燃油车，与电动汽车的控制原理不同；尤其是对泊车过程减速制动的控制，传统燃油车往往通过ESP完成的，而电动车可以通过对电机的转速控制完成，较燃油车有更好的车速控制精度。
发明内容
本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种电动汽车全自动泊车的系统及其工作方法，在开启全自动泊车功能后，无需驾驶员参与，车辆即可按照规划路径完成转向、行驶和制动，最终实现自动泊车，提高泊车过程的安全性和舒适性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种电动汽车全自动泊车的系统，包括泊车控制单元APA，所述泊车控制单元APA与自动泊车开关键、整车控制单元VCU、超声波雷达、助力转向控制单元EPS、车身控制单元BCM、车身稳定控制单元ESP和仪表通讯连接，所述的整车控制单元VCU分别与电机控制单元MCU、油门踏板、驻车控制单元EPB、换挡器和制动踏板连接。
进一步的，上述的泊车控制单元还分别与中控屏MP5、安全气囊SRS和空调控制单元AC连接。
在本发明中，APA完成自动泊车车位查找，泊车路径规划，以及泊车过程车速、挡位、转向和制动的控制；VCU采集油门踏板、制动踏板和挡位信息，在泊车过程执行APA的车速指令、挡位指令、驻车指令，以及在泊车异常退出时执行紧急制动；MCU执行来自VCU的转速指令；EPS执行APA的转向指令，并采集来自方向盘的人为干预信号；EPB执行来自VCU的驻车及驻车释放指令，并采集来自EPB开关键的人为干预信号；SRS用于采集驾驶员座位信号及安全带信号；在自动泊车过程，BCM用于采集四个车门和后背箱的开关状态，以及通过左右转向灯选择泊车方向，并在泊车过程执行来自APA的制动灯及转向灯的控制指令；AC采集环境温度，用于超声波雷达的温度校准；ESP发送轮速脉冲信号给APA，用于车辆定位；油门踏板、制动踏板均作为APA进入退出的一个需求条件，若油门踏板或制动踏板有效，禁止进入自动泊车，在泊车过程若油门踏板或制动踏板有效，则退出自动泊车；进入自动泊车，需要换挡器位于R挡位置；仪表用于泊车过程及泊车异常退出的显示；自动泊车开关键或MP5用于控制自动泊车的进入或退出。
一种电动汽车全自动泊车方法，应用上述的电动汽车全自动泊车的系统，包括以下步骤：
步骤一：驾驶员开启自动泊车开关键，泊车控制单元判断车辆是否满足自动泊车进入条件，若满足，执行步骤二；
步骤二：泊车控制单元进入等待进入自动泊车(Standy)状态，驾驶员通过自动泊车开关键选择泊车车位方向并将车速降低至泊车车速Vfind以下，泊车车位方向包括水平泊车或垂直泊车，然后泊车控制单元控制超声波雷达启动车位扫描，泊车控制单元默认查找右侧车位；若驾驶员想查找左侧车位，可开启左转向灯，泊车控制单元采集到车身控制单元的左转向灯信号，则启动左侧车位查找。
当超声波雷达扫描到合适车位时，通过仪表提示驾驶员挂R档后松开刹车，若驾驶员继续行驶，超过一定距离(一般为15米)，APA将重新启动车位扫描。；
步骤三：泊车控制单元检测到驾驶员松开刹车后，协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车。
进一步的，上述的步骤三中，协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车具体包括以下步骤：
步骤101：泊车控制单元发送需求接管命令至整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元，然后所述整车控制单元将需求接管指令转发至驻车控制单元，若所述整车控制单元、助力转向控制单元、驻车控制单元和车身控制单元自检无故障，则回复接管认可指令至泊车控制单元；
步骤102：泊车控制单元根据规划泊车路线发送速度信息请求、档位信息请求和驻车请求至整车控制单元，然后整车控制单元将驻车请求转发至驻车控制单元并通过电机控制单元控制电机，同时泊车控制单元发送方向盘转角信号请求至助力转向控制单元；
步骤103：整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元执行泊车控制单元的指令自动泊车；
步骤104：自动泊车成功后，驻车控制单元发送驻车请求指令至整车控制单元，然后整车控制单元将驻车请求指令转发至驻车控制单元，驻车控制单元执行驻车；
步骤105：泊车控制单元回读驻车控制单元成功驻车后，将控制权交还至整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元，完成自动泊车，并通过仪表通知驾驶员自动泊车完成。
进一步的，上述的步骤三中，若协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车中出现故障或检测到整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和/或车身控制单元存在人为干预行为，则相应的控制单元反馈退出接管指令至泊车控制单元，泊车控制单元接收到退出接管指令后退出自动泊车，并通过仪表告知驾驶员自动泊车退出的原因。
进一步的，上述的步骤一中泊车控制单元判断车辆是否满足自动泊车进入条件具体为：泊车控制单元接收车身控制单元采集所有车门和后备箱状态；泊车控制单元同时接收安全气囊、超声波雷达和整车控制单元状态；若满足所有车门和后备箱关闭、安全气囊的安全带已扣好且驾驶员在车上、超声波雷达正常、无整车故障状态反馈和整车已准备好，则判断车辆满足自动泊车进入条件。
进一步的，上述的步骤一和步骤二中，驾驶员还可以通过中控屏开启自动泊车和选择泊车车位方向。
进一步的，上述的步骤二中驾驶员通过长按或短按自动泊车开关键选择泊车车位方向。
进一步的，上述的步骤一还包括泊车控制单元接收空调控制单元采集环境温度，然后根据环境温度校正超声波雷达的精度。
进一步的，上述的步骤102中整车控制单元通过电机控制单元控制电机的同时，泊车控制单元通过车身控制单元根据车辆加减速和方向盘角度控制转向灯和制动灯。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的自动泊车过程驾驶员完全不需参与，泊车效果不受驾驶员对车速操控的影响，减少了对驾驶员泊车技能的要求，有利于改善泊车效果，尤其是窄小车位泊车，提升泊车过程的安全性。
泊车过程车辆的加减速、停车，通过电机速度环控制实现，无需车身稳定控制单元或驻车控制单元参与，提升了泊车过程的舒适性。
本发明使用的自动泊车系统通用性强，可广泛应用于电动汽车。
附图说明
图1为本发明的自动泊车系统结构连接示意图。
图2为本发明的自动泊车控制流程示意图。
图3为本发明的左侧垂直车位自动泊车示意图。
具体实施方式
参照附图1-3，对本发明的实施方式做具体的说明。
如图1所示，一种电动汽车全自动泊车的系统，包括泊车控制单元APA，所述泊车控制单元APA与自动泊车开关键、整车控制单元VCU、超声波雷达、助力转向控制单元EPS、车身控制单元BCM、车身稳定控制单元ESP和仪表通讯连接，所述的整车控制单元VCU分别与电机控制单元MCU、油门踏板、驻车控制单元EPB、换挡器和制动踏板连接。
进一步的，上述的泊车控制单元还分别与中控屏MP5、安全气囊SRS和空调控制单元AC连接。
在本发明中，APA完成自动泊车车位查找，泊车路径规划，以及泊车过程车速、挡位、转向和制动的控制；VCU采集油门踏板、制动踏板和挡位信息，在泊车过程执行APA的车速指令、挡位指令、驻车指令，以及在泊车异常退出时执行紧急制动；MCU执行来自VCU的转速指令；EPS执行APA的转向指令，并采集来自方向盘的人为干预信号；EPB执行来自VCU的驻车及驻车释放指令，并采集来自EPB开关键的人为干预信号；SRS用于采集驾驶员座位信号及安全带信号；在自动泊车过程，BCM用于采集四个车门和后背箱的开关状态，以及通过左右转向灯选择泊车方向，并在泊车过程执行来自APA的制动灯及转向灯的控制指令；AC采集环境温度，用于超声波雷达的温度校准；ESP发送轮速脉冲信号给APA，用于车辆定位；油门踏板、制动踏板均作为APA进入退出的一个需求条件，若油门踏板或制动踏板有效，禁止进入自动泊车，在泊车过程若油门踏板或制动踏板有效，则退出自动泊车；进入自动泊车，需要换挡器位于R挡位置；仪表用于泊车过程及泊车异常退出的显示；自动泊车开关键或MP5用于控制自动泊车的进入或退出。
如图2所示，一种电动汽车全自动泊车方法，应用上述的电动汽车全自动泊车的系统，包括以下步骤：
步骤一：驾驶员开启自动泊车开关键，泊车控制单元判断车辆是否满足自动泊车进入条件，若满足，执行步骤二；
步骤二：泊车控制单元进入等待进入自动泊车(Standy)状态，驾驶员通过自动泊车开关键选择泊车车位方向并将车速降低至泊车车速Vfind以下，泊车车位方向包括水平泊车或垂直泊车，然后泊车控制单元控制超声波雷达启动车位扫描，泊车控制单元默认查找右侧车位；若驾驶员想查找左侧车位，可开启左转向灯，泊车控制单元采集到车身控制单元的左转向灯信号，则启动左侧车位查找。
当超声波雷达扫描到合适车位时，通过仪表提示驾驶员挂R档后松开刹车，若驾驶员继续行驶，超过一定距离(一般为15米)，APA将重新启动车位扫描。；
步骤三：泊车控制单元检测到驾驶员松开刹车后，协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车。
进一步的，上述的步骤三中，协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车具体包括以下步骤：
步骤101：泊车控制单元发送需求接管命令至整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元，然后所述整车控制单元将需求接管指令转发至驻车控制单元，若所述整车控制单元、助力转向控制单元、驻车控制单元和车身控制单元自检无故障，则回复接管认可指令至泊车控制单元；
步骤102：泊车控制单元根据规划泊车路线发送速度信息请求、档位信息请求和驻车请求至整车控制单元，然后整车控制单元将驻车请求转发至驻车控制单元并通过电机控制单元控制电机，同时泊车控制单元发送方向盘转角信号请求至助力转向控制单元；
步骤103：整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元执行泊车控制单元的指令自动泊车；
步骤104：自动泊车成功后，驻车控制单元发送驻车请求指令至整车控制单元，然后整车控制单元将驻车请求指令转发至驻车控制单元，驻车控制单元执行驻车；
步骤105：泊车控制单元回读驻车控制单元成功驻车后，将控制权交还至整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元，完成自动泊车，并通过仪表通知驾驶员自动泊车完成。
进一步的，上述的步骤三中，若协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车中出现故障或检测到整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和/或车身控制单元存在人为干预行为，则相应的控制单元反馈退出接管指令至泊车控制单元，泊车控制单元接收到退出接管指令后退出自动泊车，并通过仪表告知驾驶员自动泊车退出的原因。
进一步的，上述的步骤一中泊车控制单元判断车辆是否满足自动泊车进入条件具体为：泊车控制单元接收车身控制单元采集所有车门和后备箱状态；泊车控制单元采集安全气囊、超声波雷达和整车控制单元状态；若满足所有车门和后备箱关闭、安全气囊的安全带已扣好且驾驶员在车上、超声波雷达正常、无整车故障状态反馈和整车已准备好，则判断车辆满足自动泊车进入条件。
进一步的，上述的步骤一和步骤二中，驾驶员还可以通过中控屏开启自动泊车和选择泊车车位方向。
进一步的，上述的步骤二中驾驶员通过长按或短按自动泊车开关键选择泊车车位方向。
进一步的，上述的步骤一还包括泊车控制单元接收空调控制单元采集环境温度，然后根据环境温度校正超声波雷达的精度。
进一步的，上述的步骤102中整车控制单元通过电机控制单元控制电机的同时，泊车控制单元通过车身控制单元根据车辆加减速和方向盘角度控制转向灯和制动灯。
如图3所示，以某电动车型一次垂直泊车为例，对本发明中的自动泊车系统和方法进行详细的说明，自动泊车系统框图见图1。某驾驶员在停车厂停车，准备选择车辆左侧垂直车位进行自动泊车。基于本实施例，自动泊车系统的具体执行步骤如下:
a.首先开启自动泊车开关键，这是仪表提示“请选取车位方向”，驾驶员通过短按自动泊车开关键，APA选择垂直泊车；仪表提示驾驶员“请将车速降低到30km/h以下”。驾驶员控制车速到30km/h以下，并开启左转向灯，超声波雷达开启左侧垂直车位扫描。
b.仪表提示驾驶员“正在查找车位”，2分钟后超声波类扫描到一个合适的车位，仪表提示驾驶员“找到一个车位”，并提醒驾驶员“请挂R挡，进入自动泊车”；驾驶员按照仪表提示挂R挡，仪表文字提示变为“请松开刹车，进入自动泊车”。
c.驾驶员松开刹车，APA发送需求接管命令给VCU、EPS、BCM控制单元，VCU将转发接管指令给EPB控制单元，然后，各控制单元发送接管认可指令给APA；
d.APA根据超声波雷达扫描结果和车辆当前位置规划泊车路线，然后发送请求速度、请求挡位需求给VCU；发送请求方向盘转角信号给EPS；发送制动灯和转向灯请求信号给BCM。VCU根据APA的车速指令，通过MCU控制电机转速；EPS根据APA方向盘转角(左正右负)控制方向盘转动；BCM执行APA的制动灯和转向灯指令，仪表显示APA反馈的实时泊车状态。
e.自动泊车成功后，APA发送请求驻车指令给VCU，VCU转发该指令给EPB，EPB执行驻车，APA回读EPB的成功驻车后，释放控制权，仪表显示“自动泊车完成”。

Claims (10)

1.一种电动汽车全自动泊车的系统，其特征在于：包括泊车控制单元，所述泊车控制单元与自动泊车开关键、整车控制单元、超声波雷达、助力转向控制单元、车身控制单元、车身稳定控制单元和仪表通讯连接，所述的整车控制单元分别与电机控制单元、油门踏板、驻车控制单元、换挡器和制动踏板连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车全自动泊车的系统，其特征在于：所述的泊车控制单元还分别与中控屏、安全气囊和空调控制单元连接。
3.一种电动汽车全自动泊车方法，应用权利要求1所述的电动汽车全自动泊车的系统，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：驾驶员开启自动泊车开关键，泊车控制单元判断车辆是否满足自动泊车进入条件，若满足，执行步骤二；
步骤二：泊车控制单元进入等待进入自动泊车状态，驾驶员通过自动泊车开关键选择泊车车位方向并将车速降低至泊车车速Vfind以下，然后泊车控制单元控制超声波雷达启动车位扫描，当超声波雷达扫描到合适车位时，通过仪表提示驾驶员挂R档后松开刹车；
步骤三：泊车控制单元检测到驾驶员松开刹车后，协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车全自动泊车方法，其特征在于：所述的步骤三中，协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车具体包括以下步骤：
步骤101：泊车控制单元发送需求接管命令至整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元，然后所述整车控制单元将需求接管指令转发至驻车控制单元，若所述整车控制单元、助力转向控制单元、驻车控制单元和车身控制单元自检无故障，则回复接管认可指令至泊车控制单元；
步骤102：泊车控制单元根据规划泊车路线发送速度信息请求、档位信息请求和驻车请求至整车控制单元，然后整车控制单元将驻车请求转发至驻车控制单元并通过电机控制单元控制电机，同时泊车控制单元发送方向盘转角信号请求至助力转向控制单元；
步骤103：整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元执行泊车控制单元的指令自动泊车；
步骤104：自动泊车成功后，驻车控制单元发送驻车请求指令至整车控制单元，然后整车控制单元将驻车请求指令转发至驻车控制单元，驻车控制单元执行驻车；
步骤105：泊车控制单元回读驻车控制单元成功驻车后，将控制权交还至整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元，完成自动泊车，并通过仪表通知驾驶员自动泊车完成。
5.根据权利要求3所述的一种电动汽车全自动泊车方法，其特征在于：所述的步骤三中，若协调整车控制单元、助力转向控制单元和车身控制单元完成自动泊车中出现故障或检测到整车控制单元、驻车控制单元、助力转向控制单元和/或车身控制单元存在人为干预行为，则相应的控制单元反馈退出接管指令至泊车控制单元，泊车控制单元接收到退出接管指令后退出自动泊车，并通过仪表告知驾驶员自动泊车退出的原因。
6.根据权利要求2或3所述的一种电动汽车全自动泊车方法，其特征在于：所述的步骤一中泊车控制单元判断车辆是否满足自动泊车进入条件具体为：泊车控制单元接收车身控制单元采集的所有车门和后备箱状态；泊车控制单元同时接收安全气囊、超声波雷达和整车控制单元状态；若满足所有车门和后备箱关闭、安全气囊的安全带已扣好且驾驶员在车上、超声波雷达正常、无整车故障状态反馈和整车已准备好，则判断车辆满足自动泊车进入条件。
7.根据权利要求2或3所述的一种电动汽车全自动泊车方法，其特征在于：所述的步骤一和步骤二中，驾驶员还可以通过中控屏开启自动泊车和选择泊车车位方向。
8.根据权利要求3所述的一种电动汽车全自动泊车方法，其特征在于：所述的步骤二中驾驶员通过长按或短按自动泊车开关键选择泊车车位方向。
9.根据权利要求2或3所述的一种电动汽车全自动泊车方法，其特征在于：所述的步骤一还包括泊车控制单元接收空调控制单元采集环境温度，然后根据环境温度校正超声波雷达的精度。
10.根据权利要求3所述的一种电动汽车全自动泊车方法，其特征在于：所述的步骤102中整车控制单元通过电机控制单元控制电机的同时，泊车控制单元通过车身控制单元根据车辆加减速和方向盘角度控制转向灯和制动灯。
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