一種無人駕駛汽車換檔器執行機構控制方法與流程

本發明涉及無人駕駛汽車技術領域，尤其涉及一種無人駕駛汽車換檔器執行機構控制方法。

背景技術：

無人駕駛汽車是目前智能汽車的主要發展方向。無人駕駛汽車通常具備無人駕駛和有人駕駛兩種駕駛模式，當路況合適時，可開啟無人駕駛模式，當路況復雜時則可隨時切換至有人駕駛模式。

現有的無人駕駛汽車的研發方向均集中在路線識別、圖像處理、路況識別等方向。但是無人駕駛和有人駕駛之間切換過程的控制以及由此產生的對于換檔器檔位的控制則鮮有人問津。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種可在無人駕駛和有人駕駛模式之間切換同時保證安全性能的無人駕駛汽車換檔器執行機構控制方法。

本發明解決其技術問題，采用的技術方案是，提出一種無人駕駛汽車換檔器執行機構控制方法，其包括：

采集TCU模塊發來的報文信號；

分析報文信號以得到駕駛模式信息、檔位信息；

若駕駛模式信息為自動駕駛模式，則根據報文信號的檔位信息控制執行機構電機切換相應檔位；若駕駛模式信息為手動駕駛模式，則根據換檔器的檔位信息控制執行機構切換相應檔位。

進一步地，在自動駕駛模式下，還包括采集實時駕駛檔位信息，并將實時駕駛檔位信息反饋至TCU模塊。

進一步地，在自動駕駛模式下，還包括每隔預設時間檢測是否收到TCU模塊發來的報文信號，若未收到則控制執行機構電機切換至N檔。

進一步地，通過CAN總線采集TCU模塊發來的報文信號。

進一步地，還包括分析報文信號以得到油門角度信息；若駕駛模式信息為自動駕駛模式，將報文信號的油門角度信息轉換為數字信號，并將該數字信號轉換為模擬電壓信號輸送至EMS模塊；若駕駛模式為手動駕駛模式，則將實際油門踏板角度通過模擬開關模塊輸送至EMS模塊。

進一步地，所述駕駛檔位采集模塊包括第十三電容C13、穩壓二極管Z1、第十四電阻R14、第十三電阻R13，所述第十三電容C13一端接地另一端接入穩壓二極管Z1負極，穩壓二極管Z1正極接地，第十四電阻R14一端接入穩壓二極管負極另一端串聯第十三電阻R13后接入電源。

進一步地，無人駕駛汽車換檔器執行機構包括：

執行電機；

同步帶傳動機構；所述同步帶傳動機構包括第一同步輪、第二同步輪以及同步帶，所述第二同步輪直徑大于第一同步輪直徑；所述第一同步輪與執行機構電機傳動軸連接；

絲桿；所述絲桿與第二同步輪連接；

螺母；套設于絲桿上，可隨絲桿轉動而橫向移動；

軟軸連接結構，設置于螺母上。

進一步地，還包括盒體，所述執行機構電機、絲桿與軟軸連接結構均位于盒體內；所述執行機構電機設置于盒體下方；所述絲桿與軟軸連接結構同軸設置。

進一步地，所述第二同步輪外側設置有直徑大于第二同步輪的固定盤；所述固定盤形成有多個通孔；還包括擋板、橫軸與固定塊，所述橫軸穿過通孔，所述固定塊設置于橫軸兩端且與擋板固定，所述擋板對應固定盤位置開設有通槽。

本發明可使得無人駕駛汽車在無人駕駛模式和手動駕駛模式之間無縫切換，不同的駕駛模式對應不同的控制模式。同時，本發明的無人駕駛汽車換檔器執行機構具有噪音小、精度高的優點。

附圖說明

圖1為無人駕駛汽車換檔器執行機構控制系統的電路框圖；

圖2為駕駛檔位采集模塊的電路原理圖；

圖3為本發明無人駕駛汽車換檔器執行機構一視角的立體結構示意圖；

圖4為本發明無人駕駛汽車換檔器執行機構一視角另一視角的立體結構示意圖。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。

請參照圖1，無人駕駛汽車換檔器執行機構控制系統由控制模塊、CAN總線模塊、駕駛檔位采集模塊、換檔器、霍爾傳感器和執行機構電機構成。

無人駕駛汽車內部TCU(Transmission Control Unit)與控制模塊之間通過CAN總線模塊傳輸信號。本實施例中TCU與控制模塊之間的報文首字節為OXO1時，表示由控制模塊控制換擋執行機構動作，此時第三字節表示檔位信號。0表示N；1表示P；2表示R；3表示D；4表示S。當首字節為0X02時，表示駕駛模式，第二字節為0表示手動控制模式，1表示自動控制模塊。通過上述通訊方式使得控制模塊能判斷車輛的實時狀態。

當車輛處于自動控制模式即無人駕駛模式時，控制模塊根據上述字節表示的檔位信號控制執行機構電機實現RPND檔位切換，同時將駕駛檔位采集模塊采集到的當前檔位通過CAN總線模塊反饋至車輛TCU。當車輛處于手動控制模式即未處于無人駕駛模式時，控制模塊此時不接收TCU發來的檔位信號，而是通過換檔器自身的霍爾傳感器檢測當前PRND檔位位置，并將當前PRND檔位位置發送至控制模塊，控制模塊根據換檔器發來的檔位信號控制執行機構電機動作實現PRND檔位切換。

手動駕駛模式下，換檔器內部霍爾傳感器信號采集電路為常規電路，本實施例不再贅述。

自動駕駛模式下，駕駛檔位采集模塊的電路圖如圖2所示。本實施例中，駕駛檔位采集模塊包括第十三電容C13、穩壓二極管Z1、第十四電阻R14、第十三電阻R13，所述第十三電容C13一端接地另一端接入穩壓二極管Z1負極，穩壓二極管Z1正極接地，第十四電阻R14一端接入穩壓二極管負極另一端串聯第十三電阻R13后接入電源。本實施例中，僅使用一條線路即可采集PRND四個檔位信號。

為了安全，當自動駕駛模式下，CAN總線模塊與車輛TCU之間的信號傳輸中斷超過預設時間后，控制模塊直接控制執行機構電機將檔位切換至N檔。

本實施例中，控制模塊采用S9S08DZ60型號單片機。

本實施例還可在自動駕駛模式和手動駕駛模式下切換控制油門。油門角度由汽車EMS(Engine Management System)發動機管理系統控制。油門角度為模擬信號，在自動駕駛模式下，TCU通過CAN總線模塊發送至控制模塊的油門角度報文信息先被控制模塊轉換為數字信號，而后由數模轉換模塊轉換為模擬電壓信號輸送至EMS系統進而改變油門角度。

在手動駕駛模式下，油門角度信號則直接通過模擬開關輸送至EMS系統。

本實施例中，數模轉換模塊優選采用MAX522芯片，模擬開關模塊優選采用CD4053BCM芯片。

上述無人駕駛汽車換檔器執行機構的控制方法為：

采集TCU模塊發來的報文信號；

分析報文信號以得到駕駛模式信息、檔位信息；

若駕駛模式信息為自動駕駛模式，則根據報文信號的檔位信息控制執行機構電機切換相應檔位；若駕駛模式信息為手動駕駛模式，則根據換檔器的檔位信息控制執行機構切換相應檔位。

在自動駕駛模式下，還包括采集實時駕駛檔位信息，并將實時駕駛檔位信息反饋至TCU模塊。

在自動駕駛模式下，還包括每隔預設時間檢測是否收到TCU模塊發來的報文信號，若未收到則控制執行機構電機切換至N檔。

還包括分析報文信號以得到油門角度信息；若駕駛模式信息為自動駕駛模式，將報文信號的油門角度信息轉換為數字信號，并將該數字信號轉換為模擬電壓信號輸送至EMS模塊；若駕駛模式為手動駕駛模式，則將實際油門踏板角度通過模擬開關模塊輸送至EMS模塊。

請參照圖3、圖4，圖3和圖4是上述汽車換檔器執行機構的機械結構示意圖。

該汽車換檔器執行機構除包括上述執行電機200外，還包括盒體100、同步帶傳動機構300、絲桿400、螺母500以及軟軸連接結構600構成。

盒體100大致呈L形，執行電機200設置與L形盒體底部，絲桿400與軟軸連接結構600同軸設置于L形盒體上側。同步帶傳動機構300設置于盒體100外側，螺母500套設于絲桿400上。

同步帶傳動機構300由第一同步帶輪310、第二同步帶輪320以及同步帶330構成。第一同步帶輪310與執行電機200的輸出軸連接，第二同步帶輪320與絲桿400連接。第一同步帶輪310直徑小于第二同步帶輪320直徑，使得同步帶傳動機構也起到減速的作用。

在第二同步帶輪320外側設置有固定盤340，固定盤340直徑大于第二同步帶輪320直徑。在固定盤340外圓周上均勻設置有多個通孔341。還包括線路板344、設置于線路板兩端的紅外線裝置343；所述紅外線裝置發射的紅外線342可穿過所述通孔341。當固定盤340轉動時，通過紅外線342的通斷次數計算絲桿傳動圈數。

第一同步帶輪310上還套設有下固定片311，下固定片311包括呈圓形的主體部以及由主體部向外延伸的兩三角形端部；所述兩三角形端部上設置有用于與盒體固定連接的連接孔。采用下固定片311固定的方式既能節省空間又具備良好的固定效果。

本發明中，當執行電機得到控制指令后，電機開始運作，電機帶動同步帶傳動機構運動，同步帶傳動機構既能精確地將電機的動作傳遞又可以起到減速作用，同時傳動噪音小、中心距確定靈活。同步帶傳動機構將傳動傳遞至絲桿，絲桿轉動時帶動螺母左右移動進而拉動軟軸連接結構移動以改變檔位。

本發明的所有傳動部件均未涉及齒輪嚙合和剛性接觸，傳動穩定性較好且噪音非常小。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。