本發(fā)明涉及無人駕駛汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方法。

背景技術(shù)：

無人駕駛汽車是目前智能汽車的主要發(fā)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(dāng)路況合適時(shí)，可開啟無人駕駛模式，當(dāng)路況復(fù)雜時(shí)則可隨時(shí)切換至有人駕駛模式。

現(xiàn)有的無人駕駛汽車的研發(fā)方向均集中在路線識(shí)別、圖像處理、路況識(shí)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(chǎn)生的對(duì)于換檔器檔位的控制則鮮有人問津。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)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(shí)保證安全性能的無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，提出一種無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方法，其包括：

采集TCU模塊發(fā)來的報(bào)文信號(hào)；

分析報(bào)文信號(hào)以得到駕駛模式信息、檔位信息；

若駕駛模式信息為自動(dòng)駕駛模式，則根據(jù)報(bào)文信號(hào)的檔位信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)切換相應(yīng)檔位；若駕駛模式信息為手動(dòng)駕駛模式，則根據(jù)換檔器的檔位信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)切換相應(yīng)檔位。

進(jìn)一步地，在自動(dòng)駕駛模式下，還包括采集實(shí)時(shí)駕駛檔位信息，并將實(shí)時(shí)駕駛檔位信息反饋至TCU模塊。

進(jìn)一步地，在自動(dòng)駕駛模式下，還包括每隔預(yù)設(shè)時(shí)間檢測(cè)是否收到TCU模塊發(fā)來的報(bào)文信號(hào)，若未收到則控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)切換至N檔。

進(jìn)一步地，通過CAN總線采集TCU模塊發(fā)來的報(bào)文信號(hào)。

進(jìn)一步地，還包括分析報(bào)文信號(hào)以得到油門角度信息；若駕駛模式信息為自動(dòng)駕駛模式，將報(bào)文信號(hào)的油門角度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)輸送至EMS模塊；若駕駛模式為手動(dòng)駕駛模式，則將實(shí)際油門踏板角度通過模擬開關(guān)模塊輸送至EMS模塊。

進(jìn)一步地，所述駕駛檔位采集模塊包括第十三電容C13、穩(wěn)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(wěn)壓二極管Z1負(fù)極，穩(wěn)壓二極管Z1正極接地，第十四電阻R14一端接入穩(wěn)壓二極管負(fù)極另一端串聯(lián)第十三電阻R13后接入電源。

進(jìn)一步地，無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：

執(zhí)行電機(jī)；

同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)傳動(dòng)軸連接；

絲桿；所述絲桿與第二同步輪連接；

螺母；套設(shè)于絲桿上，可隨絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)而橫向移動(dòng)；

軟軸連接結(jié)構(gòu)，設(shè)置于螺母上。

進(jìn)一步地，還包括盒體，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)、絲桿與軟軸連接結(jié)構(gòu)均位于盒體內(nèi)；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)設(shè)置于盒體下方；所述絲桿與軟軸連接結(jié)構(gòu)同軸設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述第二同步輪外側(cè)設(shè)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(gè)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(shè)置于橫軸兩端且與擋板固定，所述擋板對(duì)應(yīng)固定盤位置開設(shè)有通槽。

本發(fā)明可使得無人駕駛汽車在無人駕駛模式和手動(dòng)駕駛模式之間無縫切換，不同的駕駛模式對(duì)應(yīng)不同的控制模式。同時(shí)，本發(fā)明的無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有噪音小、精度高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)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(fā)明無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)一視角的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)一視角另一視角的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)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(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)構(gòu)成。

無人駕駛汽車內(nèi)部TCU(Transmission Control Unit)與控制模塊之間通過CAN總線模塊傳輸信號(hào)。本實(shí)施例中TCU與控制模塊之間的報(bào)文首字節(jié)為OXO1時(shí)，表示由控制模塊控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，此時(shí)第三字節(jié)表示檔位信號(hào)。0表示N；1表示P；2表示R；3表示D；4表示S。當(dāng)首字節(jié)為0X02時(shí)，表示駕駛模式，第二字節(jié)為0表示手動(dòng)控制模式，1表示自動(dòng)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(shí)時(shí)狀態(tài)。

當(dāng)車輛處于自動(dòng)控制模式即無人駕駛模式時(shí)，控制模塊根據(jù)上述字節(jié)表示的檔位信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)實(shí)現(xiàn)RPND檔位切換，同時(shí)將駕駛檔位采集模塊采集到的當(dāng)前檔位通過CAN總線模塊反饋至車輛TCU。當(dāng)車輛處于手動(dòng)控制模式即未處于無人駕駛模式時(shí)，控制模塊此時(shí)不接收TCU發(fā)來的檔位信號(hào)，而是通過換檔器自身的霍爾傳感器檢測(cè)當(dāng)前PRND檔位位置，并將當(dāng)前PRND檔位位置發(fā)送至控制模塊，控制模塊根據(jù)換檔器發(fā)來的檔位信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)PRND檔位切換。

手動(dòng)駕駛模式下，換檔器內(nèi)部霍爾傳感器信號(hào)采集電路為常規(guī)電路，本實(shí)施例不再贅述。

自動(dòng)駕駛模式下，駕駛檔位采集模塊的電路圖如圖2所示。本實(shí)施例中，駕駛檔位采集模塊包括第十三電容C13、穩(wěn)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(wěn)壓二極管Z1負(fù)極，穩(wěn)壓二極管Z1正極接地，第十四電阻R14一端接入穩(wěn)壓二極管負(fù)極另一端串聯(lián)第十三電阻R13后接入電源。本實(shí)施例中，僅使用一條線路即可采集PRND四個(gè)檔位信號(hào)。

為了安全，當(dāng)自動(dòng)駕駛模式下，CAN總線模塊與車輛TCU之間的信號(hào)傳輸中斷超過預(yù)設(shè)時(shí)間后，控制模塊直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)將檔位切換至N檔。

本實(shí)施例中，控制模塊采用S9S08DZ60型號(hào)單片機(jī)。

本實(shí)施例還可在自動(dòng)駕駛模式和手動(dòng)駕駛模式下切換控制油門。油門角度由汽車EMS(Engine Management System)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)控制。油門角度為模擬信號(hào)，在自動(dòng)駕駛模式下，TCU通過CAN總線模塊發(fā)送至控制模塊的油門角度報(bào)文信息先被控制模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而后由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)輸送至EMS系統(tǒng)進(jìn)而改變油門角度。

在手動(dòng)駕駛模式下，油門角度信號(hào)則直接通過模擬開關(guān)輸送至EMS系統(tǒng)。

本實(shí)施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊優(yōu)選采用MAX522芯片，模擬開關(guān)模塊優(yōu)選采用CD4053BCM芯片。

上述無人駕駛汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法為：

采集TCU模塊發(fā)來的報(bào)文信號(hào)；

分析報(bào)文信號(hào)以得到駕駛模式信息、檔位信息；

若駕駛模式信息為自動(dòng)駕駛模式，則根據(jù)報(bào)文信號(hào)的檔位信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)切換相應(yīng)檔位；若駕駛模式信息為手動(dòng)駕駛模式，則根據(jù)換檔器的檔位信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)切換相應(yīng)檔位。

在自動(dòng)駕駛模式下，還包括采集實(shí)時(shí)駕駛檔位信息，并將實(shí)時(shí)駕駛檔位信息反饋至TCU模塊。

在自動(dòng)駕駛模式下，還包括每隔預(yù)設(shè)時(shí)間檢測(cè)是否收到TCU模塊發(fā)來的報(bào)文信號(hào)，若未收到則控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)切換至N檔。

還包括分析報(bào)文信號(hào)以得到油門角度信息；若駕駛模式信息為自動(dòng)駕駛模式，將報(bào)文信號(hào)的油門角度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)輸送至EMS模塊；若駕駛模式為手動(dòng)駕駛模式，則將實(shí)際油門踏板角度通過模擬開關(guān)模塊輸送至EMS模塊。

請(qǐng)參照?qǐng)D3、圖4，圖3和圖4是上述汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。

該汽車換檔器執(zhí)行機(jī)構(gòu)除包括上述執(zhí)行電機(jī)200外，還包括盒體100、同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)300、絲桿400、螺母500以及軟軸連接結(jié)構(gòu)600構(gòu)成。

盒體100大致呈L形，執(zhí)行電機(jī)200設(shè)置與L形盒體底部，絲桿400與軟軸連接結(jié)構(gòu)600同軸設(shè)置于L形盒體上側(cè)。同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)300設(shè)置于盒體100外側(cè)，螺母500套設(shè)于絲桿400上。

同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)300由第一同步帶輪310、第二同步帶輪320以及同步帶330構(gòu)成。第一同步帶輪310與執(zhí)行電機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)也起到減速的作用。

在第二同步帶輪320外側(cè)設(shè)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(shè)置有多個(gè)通孔341。還包括線路板344、設(shè)置于線路板兩端的紅外線裝置343；所述紅外線裝置發(fā)射的紅外線342可穿過所述通孔341。當(dāng)固定盤340轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過紅外線342的通斷次數(shù)計(jì)算絲桿傳動(dòng)圈數(shù)。

第一同步帶輪310上還套設(shè)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(shè)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(jié)省空間又具備良好的固定效果。

本發(fā)明中，當(dāng)執(zhí)行電機(jī)得到控制指令后，電機(jī)開始運(yùn)作，電機(jī)帶動(dòng)同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)既能精確地將電機(jī)的動(dòng)作傳遞又可以起到減速作用，同時(shí)傳動(dòng)噪音小、中心距確定靈活。同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將傳動(dòng)傳遞至絲桿，絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)螺母左右移動(dòng)進(jìn)而拉動(dòng)軟軸連接結(jié)構(gòu)移動(dòng)以改變檔位。

本發(fā)明的所有傳動(dòng)部件均未涉及齒輪嚙合和剛性接觸，傳動(dòng)穩(wěn)定性較好且噪音非常小。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。