四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車的垂直自動泊車系統(tǒng)及方法，利用四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車可分別控制四個(gè)車輪轉(zhuǎn)角以及能夠通過各車輪轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向的特點(diǎn)，簡化了泊車過程，有利于保證泊車過程的安全性，同時(shí)提高泊車過程的舒適性和便捷性。
【專利說明】四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車領(lǐng)域，尤其是一種四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]輪轂電機(jī)技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機(jī)技術(shù)，它的最大特點(diǎn)就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動車輛的機(jī)械部分大大簡化。由于輪轂電機(jī)具備單個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動的特性，因此無論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，它都可以比較輕松地實(shí)現(xiàn)，全時(shí)四驅(qū)在輪轂電機(jī)驅(qū)動的車輛上實(shí)現(xiàn)起來非常容易。同時(shí)輪轂電機(jī)可以通過左右車輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)類似履帶式車輛的差動轉(zhuǎn)向。
[0003]現(xiàn)有的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)受制于阿克曼轉(zhuǎn)角理論，導(dǎo)致泊車路徑需要較大空間，輪轂電機(jī)的使用，消除了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的限制，汽車每個(gè)輪子都可設(shè)計(jì)為大角度轉(zhuǎn)動，甚至正負(fù)90度的轉(zhuǎn)向，使得原地轉(zhuǎn)彎、垂直入庫變得可行，不僅能夠極大地減小泊車所需空間，而且能有效的縮短泊車位的大小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車的垂直自動泊車系統(tǒng)及方法。利用四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車可分別控制四個(gè)車輪轉(zhuǎn)角以及能夠通過各車輪大角度轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一套垂直自動泊車系統(tǒng)，簡化了泊車過程，有利于保證泊車過程的安全性，同時(shí)提高泊車過程的舒適性和便捷性。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006]四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)，其特征在于，包括電源模塊、MCU，以及與MCU相連的數(shù)據(jù)采集處理模塊、轉(zhuǎn)向控制模塊、語音提示模塊；
[0007]所述電源模塊用于提供電源；
[0008]所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括兩個(gè)超聲波傳感器、一個(gè)檔位傳感器以及四個(gè)車輪轉(zhuǎn)角傳感器；所述兩個(gè)超聲波傳感器位于在汽車右側(cè)裙邊的同一條直線上、且所布置兩個(gè)超聲波傳感器之間的距離應(yīng)至少大于80cm，用于采集車輛與停車位上車輛的距離、并將采集到的信息傳送給MCU以判斷車輛所經(jīng)過的車位是否為空車位；所述檔位傳感器位于排檔桿下方，用于采集檔位信息、并傳輸給MCU;所述四個(gè)車輪轉(zhuǎn)角傳感器分別位于四個(gè)車輪內(nèi)偵U，用于分別采集四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角度、并傳輸給MCU ；
[0009]所述轉(zhuǎn)向控制模塊與四個(gè)輪轂的轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，用于控制轉(zhuǎn)向電機(jī)工作；
[0010]所述MCU用于控制超聲波傳感器的工作、判斷車輛所經(jīng)過的車位是否為空車位、控制語音提示模塊、驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制模塊、根據(jù)車輪轉(zhuǎn)角傳感器判斷車輪轉(zhuǎn)角。
[0011]優(yōu)選地，所述自動泊車系統(tǒng)還包括泊車模塊，所述泊車模塊包括誤差補(bǔ)償單元、路徑規(guī)劃單元，所述誤差補(bǔ)償單元用于記錄語音提示模塊提示駕駛員停車到汽車完全停住所行駛過的距離，并將距離信息傳送給路徑規(guī)劃單元；所述路徑規(guī)劃單元，用于根據(jù)誤差補(bǔ)償單元記錄的距離信息規(guī)劃泊車路徑并將路徑數(shù)據(jù)傳輸至MCU。
[0012]四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0013](I)位于車輛前部的超聲波距離傳感器測量車輛與停車場上的車輛的距離、并將距離信息發(fā)送給MCU，當(dāng)MCU接收的距離突然增大后，MCU發(fā)送指令位于車輛后部的超聲波傳感器開始測量車輛與停車場上的車輛的距離、并將距離信息發(fā)送給MCU ；
[0014](2)汽車?yán)^續(xù)向前行駛，當(dāng)位于車輛后部的超聲波傳感器測得的距離發(fā)生突然增大，并且在此過程中，位于車輛前部的超聲波距離傳感器測得的距離沒有發(fā)生變化，則MCU判定此時(shí)車輛經(jīng)過的車位為可用車位；否則車輛繼續(xù)向前行駛，直至找到可用車位；
[0015](3)當(dāng)找到可用車位后，MCU發(fā)送指令給語音提示模塊，提示駕駛員停車、掛入空檔；位于排檔桿下方的檔位傳感器檢測檔桿是否掛入空檔，并將信息傳送給MCU ；
[0016](4)當(dāng)MCU接收到掛入空檔的信息后，驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制模塊分別向四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪分別轉(zhuǎn)向；車輪轉(zhuǎn)角傳感器實(shí)時(shí)檢測車輪的轉(zhuǎn)向角度，并將數(shù)據(jù)傳送至MCU，當(dāng)MCU確認(rèn)各車輪已轉(zhuǎn)向至預(yù)設(shè)的規(guī)定位置后，發(fā)送指令至語音提示模塊提示駕駛員掛入倒檔，汽車實(shí)現(xiàn)原地90 °轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向完成后轉(zhuǎn)向控制模塊控制車輪回正；
[0017](5)當(dāng)車輪轉(zhuǎn)角傳感器檢測車輪回正后，MCU控制發(fā)送指令給語音提示模塊，提示駕駛員將車輛倒入所述可用車位，完成停車。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟(3)中，還包括泊車模塊中的誤差補(bǔ)償單元記錄從語音提示模塊提示駕駛員停車到汽車完全停住這段時(shí)間內(nèi)汽車所行駛過的距離S，路徑規(guī)劃單元根據(jù)誤差補(bǔ)償單元的數(shù)據(jù)信息規(guī)劃泊車路徑并將規(guī)劃路徑傳輸至MCU ;并根據(jù)所述規(guī)劃路徑倒車的過程。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟(5)中，當(dāng)車輛倒入所述可用車位后，還包括微調(diào)車輛位置的過程，具體包括以下步驟=MCU向轉(zhuǎn)向控制模塊發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪同向大角度轉(zhuǎn)動，車輛向一側(cè)調(diào)整，使另一側(cè)有充足空間，方便駕駛員下車。MCU向轉(zhuǎn)向控制模塊發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪分別回正。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]1、本發(fā)明所述四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)利用輪轂電機(jī)特點(diǎn)，為汽車垂直車位的泊車提供新的泊車方法，不僅簡化了泊車過程，同時(shí)提高泊車過程的舒適性和安全性。
[0022]2、本發(fā)明保證汽車駛?cè)氩窜囄缓篑{駛員一側(cè)具有較大空間，方便駕駛員上下車，避免傳統(tǒng)泊車過程中由于空間狹小車門無法打開的現(xiàn)象。
[0023]3、本發(fā)明使用的設(shè)備簡單，通用性強(qiáng)，在輪轂電機(jī)汽車上可廣泛使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明垂直自動泊車系統(tǒng)的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明所述的四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)，包括電源模塊、MCU,以及與MCU相連的數(shù)據(jù)采集處理模塊、轉(zhuǎn)向控制模塊、泊車模塊、語音提示模塊。所述電源模塊用于提供電源。所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括兩個(gè)超聲波傳感器、一個(gè)檔位傳感器以及四個(gè)車輪轉(zhuǎn)角傳感器。所述兩個(gè)超聲波傳感器位于在汽車右側(cè)裙邊的同一條直線上、且所布置兩個(gè)超聲波傳感器之間的距離應(yīng)至少大于80cm，以保證車位能夠使汽車成功泊車且有足夠的空間打開車門，用于采集車輛與停車位上車輛的距離、并將采集到的信息傳送給MCU以判斷車輛所經(jīng)過的車位是否為空車位。所述檔位傳感器位于排檔桿下方，用于采集檔位信息、并傳輸給MCU。所述四個(gè)車輪轉(zhuǎn)角傳感器分別位于四個(gè)車輪內(nèi)側(cè)，用于分別采集四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角度、并傳輸給MCU。所述轉(zhuǎn)向控制模塊與四個(gè)輪轂的轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，用于控制轉(zhuǎn)向電機(jī)工作。所述泊車模塊包括誤差補(bǔ)償單元、路徑規(guī)劃單元，所述誤差補(bǔ)償單元用于記錄語音提示模塊提示駕駛員停車到汽車完全停住所行駛過的距離，并將距離信息傳送給路徑規(guī)劃單元；所述路徑規(guī)劃單元，用于根據(jù)誤差補(bǔ)償單元記錄的距離信息規(guī)劃泊車路徑并將路徑數(shù)據(jù)傳輸至MCU。所述MCU用于控制超聲波傳感器的工作、判斷車輛所經(jīng)過的車位是否為空車位、控制語音提示模塊、驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制模塊、根據(jù)車輪轉(zhuǎn)角傳感器判斷車輪轉(zhuǎn)角、驅(qū)動路徑規(guī)劃單元。MCU采用英飛凌XC866，語音提示模塊型號選用WTV040S0P16。
[0028]為方便敘述，定義位于車輛前部的超聲波傳感器為超聲波傳感器A，定義位于車輛后部的超聲波傳感器為超聲波傳感器B。
[0029]本發(fā)明四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。
[0030]汽車駕駛員駕車駛?cè)胪＼噲霾聪码娫窗粹o，垂直自動泊車系統(tǒng)啟動。語音提示模塊提示開始尋找車位；位于超聲波傳感器A測量車輛與停車場上的車輛的距離S1、并將距離信息發(fā)送給MCU，當(dāng)MCU接收的距離SI突然增大后，MCU發(fā)送指令給超聲波傳感器B開始測量車輛與停車場上的車輛的距離S2、并將距離信息發(fā)送給MCU。
[0031]汽車?yán)^續(xù)向前行駛，當(dāng)超聲波傳感器B測得的距離S2發(fā)生突然增大，并且在此過程中，超聲波傳感器A測得的距離SI沒有發(fā)生變化，則MCU判定此時(shí)車輛經(jīng)過的車位為可用車位；否則車輛繼續(xù)向前行駛，直至找到可用車位。
[0032]當(dāng)找到可用車位后，MCU發(fā)送指令給語音提示模塊，提示駕駛員停車、掛入空檔；位于排檔桿下方的檔位傳感器檢測檔桿是否掛入空檔，并將信息傳送給MCU。當(dāng)MCU接收到掛入空檔的信息后，驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制模塊分別向四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪分別轉(zhuǎn)向；車輪轉(zhuǎn)角傳感器實(shí)時(shí)檢測車輪的轉(zhuǎn)向角度，并將數(shù)據(jù)傳送至MCU，當(dāng)MCU確認(rèn)各車輪已轉(zhuǎn)向至預(yù)設(shè)的規(guī)定位置后，發(fā)送指令至語音提示模塊提示駕駛員掛入倒檔，汽車實(shí)現(xiàn)原地90°轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向完成后轉(zhuǎn)向控制模塊控制車輪回正。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)角傳感器檢測車輪回正后，MCU控制發(fā)送指令給語音提示模塊，提示駕駛員將車輛倒入所述可用車位，完成停車。
[0033]為了防止駕駛員在找到可用車位時(shí)，沒有及時(shí)停車，錯(cuò)過該可用車位，在找到可用車位后，泊車模塊中的誤差補(bǔ)償單元記錄從語音提示模塊提示駕駛員停車到汽車完全停住這段時(shí)間內(nèi)汽車所行駛過的距離S，路徑規(guī)劃單元根據(jù)誤差補(bǔ)償單元的數(shù)據(jù)信息規(guī)劃泊車路徑并將規(guī)劃路徑傳輸至MCU ；MCU發(fā)送指令至語音提示模塊提示駕駛員掛入倒檔，并根據(jù)所述規(guī)劃路徑，將汽車倒車距離S之后，MCU再發(fā)送指令給語音提示模塊，提示駕駛員停車、掛入空檔，進(jìn)行原地轉(zhuǎn)向。
[0034]為了防止停車完成后，不方便打開車門，當(dāng)車輛倒入所述可用車位后，還包括微調(diào)車輛位置的過程，具體包括以下步驟=MCU向轉(zhuǎn)向控制模塊發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪同向大角度轉(zhuǎn)動，車輛向一側(cè)調(diào)整，使另一側(cè)有充足空間，方便駕駛員下車。MCU向轉(zhuǎn)向控制模塊發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪分別回正。
[0035]所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車系統(tǒng)，其特征在于，包括電源模塊、MCU，以及與MCU相連的數(shù)據(jù)采集處理模塊、轉(zhuǎn)向控制模塊、語音提示模塊； 所述電源模塊用于提供電源； 所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括兩個(gè)超聲波傳感器、一個(gè)檔位傳感器以及四個(gè)車輪轉(zhuǎn)角傳感器；所述兩個(gè)超聲波傳感器位于在汽車右側(cè)裙邊的同一條直線上、且所布置兩個(gè)超聲波傳感器之間的距離應(yīng)至少大于80cm，用于采集車輛與停車位上車輛的距離、并將采集到的信息傳送給MCU以判斷車輛所經(jīng)過的車位是否為空車位；所述檔位傳感器位于排檔桿下方，用于采集檔位信息、并傳輸給MCU;所述四個(gè)車輪轉(zhuǎn)角傳感器分別位于四個(gè)車輪內(nèi)側(cè)，用于分別采集四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角度、并傳輸給MCU ； 所述轉(zhuǎn)向控制模塊與四個(gè)輪轂的轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，用于控制轉(zhuǎn)向電機(jī)工作； 所述MCU用于控制超聲波傳感器的工作、判斷車輛所經(jīng)過的車位是否為空車位、控制語音提示模塊、驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制模塊、根據(jù)車輪轉(zhuǎn)角傳感器判斷車輪轉(zhuǎn)角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動泊車系統(tǒng)，其特征在于，所述自動泊車系統(tǒng)還包括泊車模塊，所述泊車模塊包括誤差補(bǔ)償單元、路徑規(guī)劃單元，所述誤差補(bǔ)償單元用于記錄語音提示模塊提示駕駛員停車到汽車完全停住所行駛過的距離，并將距離信息傳送給路徑規(guī)劃單元；所述路徑規(guī)劃單元，用于根據(jù)誤差補(bǔ)償單元記錄的距離信息規(guī)劃泊車路徑并將路徑數(shù)據(jù)傳輸至MCU。
3.四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)汽車垂直自動泊車方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)位于車輛前部的超聲波距離傳感器測量車輛與停車場上的車輛的距離、并將距離信息發(fā)送給MCU，當(dāng)MCU接收的距離突然增大后，MCU發(fā)送指令位于車輛后部的超聲波傳感器開始測量車輛與停車場上的車輛的距離、并將距離信息發(fā)送給MCU ； (2)汽車?yán)^續(xù)向前行駛，當(dāng)位于車輛后部的超聲波傳感器測得的距離發(fā)生突然增大，并且在此過程中，位于車輛前部的超聲波距離傳感器測得的距離沒有發(fā)生變化，則MCU判定此時(shí)車輛經(jīng)過的車位為可用車位；否則車輛繼續(xù)向前行駛，直至找到可用車位； (3)當(dāng)找到可用車位后，MCU發(fā)送指令給語音提示模塊，提示駕駛員停車、掛入空檔；位于排檔桿下方的檔位傳感器檢測檔桿是否掛入空檔，并將信息傳送給MCU ； (4)當(dāng)MCU接收到掛入空檔的信息后，驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制模塊分別向四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪分別轉(zhuǎn)向；車輪轉(zhuǎn)角傳感器實(shí)時(shí)檢測車輪的轉(zhuǎn)向角度，并將數(shù)據(jù)傳送至MCU，當(dāng)MCU確認(rèn)各車輪已轉(zhuǎn)向至預(yù)設(shè)的規(guī)定位置后，發(fā)送指令至語音提示模塊提示駕駛員掛入倒檔，汽車實(shí)現(xiàn)原地90°轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向完成后轉(zhuǎn)向控制模塊控制車輪回正； (5)當(dāng)車輪轉(zhuǎn)角傳感器檢測車輪回正后，MCU控制發(fā)送指令給語音提示模塊，提示駕駛員將車輛倒入所述可用車位，完成停車。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動泊車方法，其特征在于，所述步驟(3)中，還包括泊車模塊中的誤差補(bǔ)償單元記錄從語音提示模塊提示駕駛員停車到汽車完全停住這段時(shí)間內(nèi)汽車所行駛過的距離S，路徑規(guī)劃單元根據(jù)誤差補(bǔ)償單元的數(shù)據(jù)信息規(guī)劃泊車路徑并將規(guī)劃路徑傳輸至MCU ;并根據(jù)所述規(guī)劃路徑倒車的過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動泊車方法，其特征在于，所述步驟(5)中，當(dāng)車輛倒入所述可用車位后，還包括微調(diào)車輛位置的過程，具體包括以下步驟:MCU向轉(zhuǎn)向控制模塊發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪同向大角度轉(zhuǎn)動，車輛向一側(cè)調(diào)整，使另一側(cè)有充足空間，方便駕駛員下車。MCU向轉(zhuǎn)向控制模塊發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，四個(gè)輪轂轉(zhuǎn)向電機(jī)分別動作使四個(gè)車輪分別回正。
【文檔編號】B60W10/20GK104260727SQ201410493405
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】李臣旭, 江浩斌, 李傲雪, 馬世典 申請人:江蘇大學(xué)