一種基于電機轉速環(huán)控制的自動(dòng)泊車(chē)系統研究

　　舒?暉（奇瑞新能源汽車(chē)股份有限公司，安徽?蕪湖?241002）

　　摘?要：基于某純電動(dòng)汽車(chē)，針對自動(dòng)泊車(chē)系統的停車(chē)問(wèn)題，提出了一種電機轉速控制策略。低速下，電驅動(dòng)系統接收整車(chē)控制器的轉速模式和轉速命令，實(shí)現泊車(chē)入位；通過(guò)臺架測試和實(shí)車(chē)驗證，轉速控制提高了停車(chē)的平穩性，減少了自動(dòng)泊車(chē)制動(dòng)的硬件成本。

　　關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車(chē)；自動(dòng)泊車(chē)；轉速控制

　　0 引言

　　隨著(zhù)工業(yè)飛速的發(fā)展 ^[1-2] ，汽車(chē)逐漸成為人們工作與生活的重要組成部分，汽車(chē)市場(chǎng)保有量的增加以及城市建筑設施的不斷擴增，不僅導致交通擁堵，汽車(chē)平均分配的停放空間也在逐漸縮??；復雜的停車(chē)環(huán)境和狹窄的停車(chē)位，為新手駕駛員的安全停車(chē)帶來(lái)了極大的困擾，增加了停車(chē)過(guò)程中的風(fēng)險，自動(dòng)泊車(chē)系統在汽車(chē)中的實(shí)際應用很好地解決了這一難題，提高了駕駛的安全性和舒適性。

　　為了提高人們停車(chē)的便利性，節約停車(chē)時(shí)間，近年來(lái)大量研究人員在自動(dòng)泊車(chē)系統領(lǐng)域進(jìn)行了充分的研究。左培文等 ^[3-4] 分析了自動(dòng)泊車(chē)系統的發(fā)展現狀，并對自動(dòng)泊車(chē)系統的技術(shù)趨勢和市場(chǎng)規模進(jìn)行了前景分析。有人 ^[5-8] 對自動(dòng)泊車(chē)系統的架構和功能進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)分析了自動(dòng)泊車(chē)系統的路徑規劃和路徑跟蹤。林輝 ^[9] 等針對自動(dòng)泊車(chē)應用中車(chē)位搜索和車(chē)輛位置獲取困難的問(wèn)題提出了一種基于機器視覺(jué)的智能泊車(chē)系統，大大提高了停車(chē)效率及停車(chē)場(chǎng)的利用率。張微 ^[10] 等研究了特定場(chǎng)景下的自動(dòng)泊車(chē)技術(shù)，重點(diǎn)分析了室內停車(chē)場(chǎng)環(huán)境下的自主代客泊車(chē)系統關(guān)鍵技術(shù)。

　　本文以某電動(dòng)汽車(chē)為基礎，主要研究了自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程電驅動(dòng)系統轉速環(huán)的控制策略，通過(guò)臺架測試初步確認電機控制系統PI參數，并經(jīng)過(guò)實(shí)車(chē)測試修正，提高了低速起步和停車(chē)過(guò)程的平滑性。

　　1 自動(dòng)泊車(chē)系統

　　自動(dòng)泊車(chē)系統是汽車(chē)高級輔助駕駛系統的重要組成部分，主要由環(huán)境感知系統、中央控制系統和執行系統三大部分組成，如圖1所示。環(huán)境感知系統利用攝像頭、雷達等感知車(chē)輛周?chē)沫h(huán)境和車(chē)輛位置信息；中央控制系統處理環(huán)境感知信息，更新泊車(chē)軌跡規劃并確認自動(dòng)泊車(chē)策略；執行系統根據中央控制系統的命令，控制轉向和動(dòng)力輸出，實(shí)現自動(dòng)泊車(chē)。

　　如圖2所示，自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程主要分為三部分：環(huán)境感知系統確認泊車(chē)位置。中央控制系統制定泊車(chē)策略，開(kāi)始泊車(chē)。執行系統控制車(chē)輛泊入車(chē)位，調整位置。

　　2 轉速控制策略

　　如圖3所示為基于電機轉速控制的自動(dòng)泊車(chē)系統。開(kāi)始泊車(chē)時(shí)，中央控制器根據軌跡規劃和泊車(chē)策略請求整車(chē)車(chē)速；整車(chē)控制器依據整車(chē)參數計算電機轉速，請求驅動(dòng)系統進(jìn)入轉速模式，并請求轉速命令；電驅動(dòng)系統響應整車(chē)命令，對接收的轉速命令進(jìn)行濾波處理，防止轉速突變引起PI超調；最終實(shí)現零轉速泊車(chē)入位。

　　3 實(shí)車(chē)測試

　　3.1 臺架測試

　　如圖4所示進(jìn)行臺架測試，確認電驅動(dòng)系統轉速環(huán)PI參數，使電機轉速能夠穩定運行，轉速精度控制在15 rpm以?xún)取?/p>

　　試驗條件如下：

　　電源電壓為額定電壓345 V

　　冷卻水溫30 ℃，流量8 L/min

　　AVL臺架工作在轉矩環(huán)，作為負載；電驅動(dòng)系統工作在轉速環(huán)，給定目標轉速。通過(guò)比較各負載下實(shí)際轉速的波動(dòng)以及與目標轉速的差值，標定一組合理的PI參數用于整車(chē)調試。圖5、圖6分別是給定轉速500 rpm、1500 rpm，負載轉矩為125 Nm（峰值轉矩）下臺架實(shí)測轉速曲線(xiàn)，轉速波動(dòng)在15 rpm以?xún)?，滿(mǎn)足轉速控制精度要求。

　　3.2 整車(chē)測試

　　根據轉速控制策略和臺架實(shí)驗參數，確認初版軟件，進(jìn)行整車(chē)測試。以下為具體測試內容：

　　確保電驅動(dòng) 系統能夠快速響應整車(chē)轉速命令，調節適當的PI；

　　在加速、制動(dòng)過(guò)程中，電機轉速不超調，轉速曲線(xiàn)平滑，不劇烈波動(dòng)；

　　停車(chē)過(guò)程沒(méi)有電機異響，保持靜止時(shí)電機沒(méi)有打齒聲音。

　　經(jīng)過(guò)以上測試，對轉速控制策略進(jìn)行如下限制：

　　高轉速緊急制動(dòng)到低轉速時(shí)，電驅系統內部增加過(guò)渡轉速，避免PI調節對象變化過(guò)快導致電機轉速超調，整車(chē)出現晃動(dòng)；

　　PI分段調節，高轉速時(shí)使用大PI參數，保證快速響應；低速（接近零速）時(shí)使用小PI，減小PI調節輸出，降低電機轉矩出現正負跳變的頻率，減小電機打齒的聲音。

　　圖7-圖9分別是電機轉速從28 rpm（0.4 km/h）到289 rpm（4 km/h）的加速過(guò)程、保持289 rpm的勻速過(guò)程以及289 rpm到28 rpm的制動(dòng)過(guò)程。

　　實(shí)測結果表明，基于電機轉速控制的自動(dòng)泊車(chē)系統能夠實(shí)現整車(chē)的加速、勻速、制動(dòng)過(guò)程，且電機轉速波動(dòng)小，曲線(xiàn)平滑，整車(chē)感受舒適，滿(mǎn)足性能要求。

　　4 結論

　　本文提出了一種基于電機轉速控制的自動(dòng)泊車(chē)系統，電驅動(dòng)系統實(shí)時(shí)響應整車(chē)控制器的轉速請求，實(shí)現整車(chē)的驅動(dòng)制動(dòng)，降低了執行系統制動(dòng)的硬件需求。通過(guò)臺架和整車(chē)測試，結果表明，該控制策略能夠實(shí)現整車(chē)加速、勻速、制動(dòng)過(guò)程，維持整車(chē)平穩運行，提高整車(chē)的控制精度，實(shí)現精準泊車(chē)。

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　?。ㄗⅲ罕疚膩?lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第06期第59頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。）