四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种四轮独立驱动轮毂电机汽车的垂直自动泊车系统及方法，利用四轮独立驱动轮毂电机汽车可分别控制四个车轮转角以及能够通过各车轮转动实现原地转向的特点，简化了泊车过程，有利于保证泊车过程的安全性，同时提高泊车过程的舒适性和便捷性。
【专利说明】四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车领域，尤其是一种四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统及方法。
【背景技术】
[0002]轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，它都可以比较轻松地实现，全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易。同时轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向。
[0003]现有的传统转向机构受制于阿克曼转角理论，导致泊车路径需要较大空间，轮毂电机的使用，消除了传统转向机构的限制，汽车每个轮子都可设计为大角度转动，甚至正负90度的转向，使得原地转弯、垂直入库变得可行，不仅能够极大地减小泊车所需空间，而且能有效的缩短泊车位的大小。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种四轮独立驱动轮毂电机汽车的垂直自动泊车系统及方法。利用四轮独立驱动轮毂电机汽车可分别控制四个车轮转角以及能够通过各车轮大角度转动实现原地转向的特点，设计出一套垂直自动泊车系统，简化了泊车过程，有利于保证泊车过程的安全性，同时提高泊车过程的舒适性和便捷性。
[0005]本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统，其特征在于，包括电源模块、MCU，以及与MCU相连的数据采集处理模块、转向控制模块、语音提示模块；
[0007]所述电源模块用于提供电源；
[0008]所述数据采集处理模块包括两个超声波传感器、一个档位传感器以及四个车轮转角传感器；所述两个超声波传感器位于在汽车右侧裙边的同一条直线上、且所布置两个超声波传感器之间的距离应至少大于80cm，用于采集车辆与停车位上车辆的距离、并将采集到的信息传送给MCU以判断车辆所经过的车位是否为空车位；所述档位传感器位于排档杆下方，用于采集档位信息、并传输给MCU;所述四个车轮转角传感器分别位于四个车轮内侦U，用于分别采集四个车轮的转向角度、并传输给MCU ；
[0009]所述转向控制模块与四个轮毂的转向电机连接，用于控制转向电机工作；
[0010]所述MCU用于控制超声波传感器的工作、判断车辆所经过的车位是否为空车位、控制语音提示模块、驱动转向控制模块、根据车轮转角传感器判断车轮转角。
[0011]优选地，所述自动泊车系统还包括泊车模块，所述泊车模块包括误差补偿单元、路径规划单元，所述误差补偿单元用于记录语音提示模块提示驾驶员停车到汽车完全停住所行驶过的距离，并将距离信息传送给路径规划单元；所述路径规划单元，用于根据误差补偿单元记录的距离信息规划泊车路径并将路径数据传输至MCU。
[0012]四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0013](I)位于车辆前部的超声波距离传感器测量车辆与停车场上的车辆的距离、并将距离信息发送给MCU，当MCU接收的距离突然增大后，MCU发送指令位于车辆后部的超声波传感器开始测量车辆与停车场上的车辆的距离、并将距离信息发送给MCU ；
[0014](2)汽车继续向前行驶，当位于车辆后部的超声波传感器测得的距离发生突然增大，并且在此过程中，位于车辆前部的超声波距离传感器测得的距离没有发生变化，则MCU判定此时车辆经过的车位为可用车位；否则车辆继续向前行驶，直至找到可用车位；
[0015](3)当找到可用车位后，MCU发送指令给语音提示模块，提示驾驶员停车、挂入空档；位于排档杆下方的档位传感器检测档杆是否挂入空档，并将信息传送给MCU ；
[0016](4)当MCU接收到挂入空档的信息后，驱动转向控制模块分别向四个轮毂转向电机发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮分别转向；车轮转角传感器实时检测车轮的转向角度，并将数据传送至MCU，当MCU确认各车轮已转向至预设的规定位置后，发送指令至语音提示模块提示驾驶员挂入倒档，汽车实现原地90 °转向，转向完成后转向控制模块控制车轮回正；
[0017](5)当车轮转角传感器检测车轮回正后，MCU控制发送指令给语音提示模块，提示驾驶员将车辆倒入所述可用车位，完成停车。
[0018]优选地，所述步骤(3)中，还包括泊车模块中的误差补偿单元记录从语音提示模块提示驾驶员停车到汽车完全停住这段时间内汽车所行驶过的距离S，路径规划单元根据误差补偿单元的数据信息规划泊车路径并将规划路径传输至MCU ;并根据所述规划路径倒车的过程。
[0019]优选地，所述步骤(5)中，当车辆倒入所述可用车位后，还包括微调车辆位置的过程，具体包括以下步骤=MCU向转向控制模块发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮同向大角度转动，车辆向一侧调整，使另一侧有充足空间，方便驾驶员下车。MCU向转向控制模块发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮分别回正。
[0020]本发明的有益效果是:
[0021]1、本发明所述四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统利用轮毂电机特点，为汽车垂直车位的泊车提供新的泊车方法，不仅简化了泊车过程，同时提高泊车过程的舒适性和安全性。
[0022]2、本发明保证汽车驶入泊车位后驾驶员一侧具有较大空间，方便驾驶员上下车，避免传统泊车过程中由于空间狭小车门无法打开的现象。
[0023]3、本发明使用的设备简单，通用性强，在轮毂电机汽车上可广泛使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统结构示意图。
[0025]图2是本发明垂直自动泊车系统的工作流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0027]如图1所示，本发明所述的四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统，包括电源模块、MCU,以及与MCU相连的数据采集处理模块、转向控制模块、泊车模块、语音提示模块。所述电源模块用于提供电源。所述数据采集处理模块包括两个超声波传感器、一个档位传感器以及四个车轮转角传感器。所述两个超声波传感器位于在汽车右侧裙边的同一条直线上、且所布置两个超声波传感器之间的距离应至少大于80cm，以保证车位能够使汽车成功泊车且有足够的空间打开车门，用于采集车辆与停车位上车辆的距离、并将采集到的信息传送给MCU以判断车辆所经过的车位是否为空车位。所述档位传感器位于排档杆下方，用于采集档位信息、并传输给MCU。所述四个车轮转角传感器分别位于四个车轮内侧，用于分别采集四个车轮的转向角度、并传输给MCU。所述转向控制模块与四个轮毂的转向电机连接，用于控制转向电机工作。所述泊车模块包括误差补偿单元、路径规划单元，所述误差补偿单元用于记录语音提示模块提示驾驶员停车到汽车完全停住所行驶过的距离，并将距离信息传送给路径规划单元；所述路径规划单元，用于根据误差补偿单元记录的距离信息规划泊车路径并将路径数据传输至MCU。所述MCU用于控制超声波传感器的工作、判断车辆所经过的车位是否为空车位、控制语音提示模块、驱动转向控制模块、根据车轮转角传感器判断车轮转角、驱动路径规划单元。MCU采用英飞凌XC866，语音提示模块型号选用WTV040S0P16。
[0028]为方便叙述，定义位于车辆前部的超声波传感器为超声波传感器A，定义位于车辆后部的超声波传感器为超声波传感器B。
[0029]本发明四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统的工作流程如图2所示。
[0030]汽车驾驶员驾车驶入停车场并按下电源按钮，垂直自动泊车系统启动。语音提示模块提示开始寻找车位；位于超声波传感器A测量车辆与停车场上的车辆的距离S1、并将距离信息发送给MCU，当MCU接收的距离SI突然增大后，MCU发送指令给超声波传感器B开始测量车辆与停车场上的车辆的距离S2、并将距离信息发送给MCU。
[0031]汽车继续向前行驶，当超声波传感器B测得的距离S2发生突然增大，并且在此过程中，超声波传感器A测得的距离SI没有发生变化，则MCU判定此时车辆经过的车位为可用车位；否则车辆继续向前行驶，直至找到可用车位。
[0032]当找到可用车位后，MCU发送指令给语音提示模块，提示驾驶员停车、挂入空档；位于排档杆下方的档位传感器检测档杆是否挂入空档，并将信息传送给MCU。当MCU接收到挂入空档的信息后，驱动转向控制模块分别向四个轮毂转向电机发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮分别转向；车轮转角传感器实时检测车轮的转向角度，并将数据传送至MCU，当MCU确认各车轮已转向至预设的规定位置后，发送指令至语音提示模块提示驾驶员挂入倒档，汽车实现原地90°转向，转向完成后转向控制模块控制车轮回正。当车轮转角传感器检测车轮回正后，MCU控制发送指令给语音提示模块，提示驾驶员将车辆倒入所述可用车位，完成停车。
[0033]为了防止驾驶员在找到可用车位时，没有及时停车，错过该可用车位，在找到可用车位后，泊车模块中的误差补偿单元记录从语音提示模块提示驾驶员停车到汽车完全停住这段时间内汽车所行驶过的距离S，路径规划单元根据误差补偿单元的数据信息规划泊车路径并将规划路径传输至MCU ；MCU发送指令至语音提示模块提示驾驶员挂入倒档，并根据所述规划路径，将汽车倒车距离S之后，MCU再发送指令给语音提示模块，提示驾驶员停车、挂入空档，进行原地转向。
[0034]为了防止停车完成后，不方便打开车门，当车辆倒入所述可用车位后，还包括微调车辆位置的过程，具体包括以下步骤=MCU向转向控制模块发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮同向大角度转动，车辆向一侧调整，使另一侧有充足空间，方便驾驶员下车。MCU向转向控制模块发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮分别回正。
[0035]所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车系统，其特征在于，包括电源模块、MCU，以及与MCU相连的数据采集处理模块、转向控制模块、语音提示模块； 所述电源模块用于提供电源； 所述数据采集处理模块包括两个超声波传感器、一个档位传感器以及四个车轮转角传感器；所述两个超声波传感器位于在汽车右侧裙边的同一条直线上、且所布置两个超声波传感器之间的距离应至少大于80cm，用于采集车辆与停车位上车辆的距离、并将采集到的信息传送给MCU以判断车辆所经过的车位是否为空车位；所述档位传感器位于排档杆下方，用于采集档位信息、并传输给MCU;所述四个车轮转角传感器分别位于四个车轮内侧，用于分别采集四个车轮的转向角度、并传输给MCU ； 所述转向控制模块与四个轮毂的转向电机连接，用于控制转向电机工作； 所述MCU用于控制超声波传感器的工作、判断车辆所经过的车位是否为空车位、控制语音提示模块、驱动转向控制模块、根据车轮转角传感器判断车轮转角。
2.根据权利要求1所述的自动泊车系统，其特征在于，所述自动泊车系统还包括泊车模块，所述泊车模块包括误差补偿单元、路径规划单元，所述误差补偿单元用于记录语音提示模块提示驾驶员停车到汽车完全停住所行驶过的距离，并将距离信息传送给路径规划单元；所述路径规划单元，用于根据误差补偿单元记录的距离信息规划泊车路径并将路径数据传输至MCU。
3.四轮独立驱动轮毂电机汽车垂直自动泊车方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)位于车辆前部的超声波距离传感器测量车辆与停车场上的车辆的距离、并将距离信息发送给MCU，当MCU接收的距离突然增大后，MCU发送指令位于车辆后部的超声波传感器开始测量车辆与停车场上的车辆的距离、并将距离信息发送给MCU ； (2)汽车继续向前行驶，当位于车辆后部的超声波传感器测得的距离发生突然增大，并且在此过程中，位于车辆前部的超声波距离传感器测得的距离没有发生变化，则MCU判定此时车辆经过的车位为可用车位；否则车辆继续向前行驶，直至找到可用车位； (3)当找到可用车位后，MCU发送指令给语音提示模块，提示驾驶员停车、挂入空档；位于排档杆下方的档位传感器检测档杆是否挂入空档，并将信息传送给MCU ； (4)当MCU接收到挂入空档的信息后，驱动转向控制模块分别向四个轮毂转向电机发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮分别转向；车轮转角传感器实时检测车轮的转向角度，并将数据传送至MCU，当MCU确认各车轮已转向至预设的规定位置后，发送指令至语音提示模块提示驾驶员挂入倒档，汽车实现原地90°转向，转向完成后转向控制模块控制车轮回正； (5)当车轮转角传感器检测车轮回正后，MCU控制发送指令给语音提示模块，提示驾驶员将车辆倒入所述可用车位，完成停车。
4.根据权利要求3所述的自动泊车方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还包括泊车模块中的误差补偿单元记录从语音提示模块提示驾驶员停车到汽车完全停住这段时间内汽车所行驶过的距离S，路径规划单元根据误差补偿单元的数据信息规划泊车路径并将规划路径传输至MCU ;并根据所述规划路径倒车的过程。
5.根据权利要求3所述的自动泊车方法，其特征在于，所述步骤(5)中，当车辆倒入所述可用车位后，还包括微调车辆位置的过程，具体包括以下步骤:MCU向转向控制模块发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮同向大角度转动，车辆向一侧调整，使另一侧有充足空间，方便驾驶员下车。MCU向转向控制模块发出转向指令，四个轮毂转向电机分别动作使四个车轮分别回正。
【文档编号】B60W10/20GK104260727SQ201410493405
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】李臣旭, 江浩斌, 李傲雪, 马世典 申请人:江苏大学