CN107908189A - 一种无人驾驶低速电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人驾驶低速电动汽车，包括GPS导航设备、传感器***、远程遥控设备、执行驱动***、车载控制器、电源路网、若干充电桩和伸缩机构，所述GPS导航设备、所述传感器***、远程遥控设备和所述执行驱动***分别与所述车载控制器电连接，所述传感器***包括路径传感器***、防撞传感器***和启停***，所述执行驱动***包括线控转向***、电机驱动***和液压制动***，所述电源路网铺设在高速公路或专设路径的一侧，若干所述充电桩分别沿所述电源路网的轴向设置。有益效果：本发明能够使电动汽车具有寻迹驾驶和遥控驾驶技术，具备防撞功能的同时，能够保证电动汽车的远程续航能力。

Description

一种无人驾驶低速电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，具体来说，涉及一种无人驾驶低速电动汽车。
背景技术
传统能源汽车发展数百年以来，其弊端不断呈现，尤其是近年随着经济的发展和人们生活水平的提高，私家车数量的巨幅增长，传统能源汽车带来的空气污染、噪声污染、城市拥堵以及能源耗尽等缺点变得更加突出，已经对人们的工作和生活造成了不利影响
新能源汽车，尤其是电动汽车，由于具有以下优点而逐渐成为传统能源汽车的替 代发展方向：①零排放，电动汽车使用电能，在行驶中无废气排出，不污染环境；②电动汽车 比汽油机驱动汽车的能源利用率要高；③因使用单一的电能源，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气***，所以结构较简单，占用面积相对较小；④噪声小；⑤可在用电低峰时进行汽车充电，可以平抑电网的峰谷差，使发电设备得到充分利用。甚至开始出现智能化水平更高的无人驾驶电动汽车。
随着高速路网不断拓展，绝大多数汽车用户周边100公里范围内都能接触高速公路，然而由于无人驾驶电动汽车发展比较晚，在行驶的路途中存在缺陷：①基于引导轨迹的无人驾驶电动汽车控制精度不高，偏离引导轨迹的情况时有发生，且一个人只能驾驶一辆车，在生活中往复来返接亲朋好友时浪费时间；②车辆之间易发生碰撞；③在生活中，不管是旅行还是出游，汽车用户都需进行远程行驶，而电动汽车依靠自身电池夜间充电可保证足够容量进行短途续航，而远程出行就必须依靠附近的充电站进行充电才能继续出行，容易发生在路途没电充电站又过远的问题，导致出行不便。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种无人驾驶低速电动汽车，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种无人驾驶低速电动汽车，包括GPS导航设备、传感器***、远程遥控设备、执行驱动***、车载控制器、电源路网、若干充电桩和伸缩机构，所述GPS导航设备、所述传感器***、远程遥控设备和所述执行驱动***分别与所述车载控制器电连接，所述传感器***包括路径传感器***、防撞传感器***和启停***，所述执行驱动***包括线控转向***、电机驱动***和液压制动***，所述电源路网铺设在高速公路或专设路径的一侧，若干所述充电桩分别沿所述电源路网的轴向设置，所述伸缩机构固定安装于所述充电桩靠近公路的一侧，所述伸缩机构与所述车载控制器之间信号遥控连接，所述充电桩的充电刷头固定设置在所述伸缩机构的伸缩端，所述充电刷头通过设置在所述伸缩机构内部的电源线与所述充电桩电连接，所述充电桩的一侧设有红外线发射设备，所述红外发射设备与所述充电桩的距离小于汽车的长度，所述汽车的头部对应所述电源路网的一侧设有红外接收设备，所述汽车对应所述充电桩的一侧设有充电口，所述充电口和所述红外接收设备之间的距离与所述充电桩和所述红外发射设备之间的距离相等。
进一步的，所述路径传感器***主要由光源、光电传感器、信号采集板和电源部分组成，其中光源设置在电动汽车的底盘，采用共48个高亮LED灯，所述光电传感器设置在电动汽车的底盘，采用共40个光敏电阻，等距7.68mm排列，所述信号采集板设置在电动汽车的前端仪表盘内，采用两块八位单片机，每块单片机负责20个通道数据的采集和发送，与光电传感器连接，用于采样并输出每 一个光电检测通道输出的光电检测电压，信号采集器的采样频率为2毫秒。
进一步的，所述防撞传感器***由3套超声波传感器组成，其中第一套A为超声波测距板，安装于所述电动汽车的车头正中，测试最大范围为3.5m，第二套B为两个超声波传感器，安装于车头两侧，测试最大范围为4.5m，第三套C为两组数码超声波倒车防撞雷达，每组4个传感器，安装于车头两角及车身两侧，测试最大范围1.5m。
进一步的，所述启停***主要由通电开关、遥控信号开关、启动开关和暂停开关等部件组成。
进一步的，所述远程遥控设备主要由信号发射器、信号接收器和天线组成，遥控距离为500m。
进一步的，所述线控转向***主要由传感器、车载控制器和执行机构组成，所述传感器主要包括一个BI传感器和增量式光电编码器，所述执行机构包括电机驱动器、转向电机、齿轮齿条转向器等部件。
进一步的，所述电机驱动***为轮毂电机***，其主要由传感器、控制器和执行机构组成，所述电机驱动***的控制器通过CAN与所述车载控制器连接，接收所述车载控制器的速度指令，同时，所述控制器还可通过专用数据线与笔记本电脑连接。
进一步的，所述液压制动***主要由直流有刷电机和减速机构组成，
进一步的，所述车载控制器的型号为MicroAutoBox。
进一步的，若干所述充电桩沿所述电源路网轴向等距分布。
本发明的有益效果：通过在电动汽车上的GPS导航设备，用于接收GPS定位卫星实时发送的电动汽车的当前GPS位置，还用于接收GPS电子地图中电动汽车的当前GPS位置，通过设置路径传感器***，及采用光电传感器自动辨识行驶路径，配合GPS导航设备，在车载控制器下自动完成寻迹行驶，通过设置远程遥控设备，能够实现一人同时驾驶多辆电动汽车的功能，使电动汽车具有遥控行驶技术，通过传感器***中的超声波传感器探测技术自动检测障碍物信息，具有防碰撞功能，通过在高速公路一侧铺设电源路网、充电桩及设置在充电桩上的伸缩机构，在远程行驶过程中，当发现电动汽车的电池容量不够支撑继续远程行驶时，自动寻迹行驶至下一个充电桩，在靠近充电桩时，车载控制器向执行驱动***发出指令使电动汽车减速行驶，当电动汽车上的红外接收设备与充电桩红外发射设备的信号配对时，车载控制器向向启停***发出指令使电动汽车停止行驶，光电传感器检测出电动汽车与伸缩机构之间的距离且发送至车载控制器，车载控制器向伸缩机构发出指令，伸缩机构携带充电刷头与电动汽车的充电口配对连接，当电动汽车电池蓄满，车载控制器向伸缩机构发出指令使其脱离至始前状态，电动汽车继续行驶，本发明能够使电动汽车具有寻迹驾驶和遥控驾驶技术，具备防撞功能的同时，能够保证电动汽车的远程续航能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种无人驾驶低速电动汽车的***组成框图；
图2是根据本发明实施例的一种无人驾驶低速电动汽车的的***控制原理图；
图3是根据本发明实施例的一种无人驾驶低速电动汽车中电动汽车与电源路网的分布俯视图；
图4是根据本发明实施例的一种无人驾驶低速电动汽车中路径传感器***原理图；
图5是根据本发明实施例的一种无人驾驶低速电动汽车中防撞传感器第一套A、第二套B及第三套C的安装图。
图中：
1、GPS导航设备；2、传感器***；3、远程遥控设备；4、执行驱动***；5、车载控制器；6、电源路网；7、充电桩；8、伸缩机构；9、路径传感器***；10、防撞传感器***；11、启停***；12、线控转向***；13、电机驱动***；14、液压制动***；15、充电刷头；16、红外发射设备；17、电动汽车；18、红外接收设备；19、充电口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种无人驾驶低速电动汽车。
如图1-5所示，根据本发明实施例的一种无人驾驶低速电动汽车，包括GPS导航设备1、传感器***2、远程遥控设备3、执行驱动***4、车载控制器5、电源路网6、若干充电桩7和伸缩机构8，所述GPS导航设备1、所述传感器***2、远程遥控设备3和所述执行驱动***4分别与所述车载控制器5电连接，所述传感器***2包括路径传感器***9、防撞传感器***10和启停***11，所述执行驱动***4包括线控转向***12、电机驱动***13和液压制动***14，所述电源路网6铺设在高速公路或专设路径的一侧，若干所述充电桩7分别沿所述电源路网6的轴向设置，所述伸缩机构8固定安装于所述充电桩7靠近公路的一侧，所述伸缩机构8与所述车载控制器5之间信号遥控连接，所述充电桩7的充电刷头15固定设置在所述伸缩机构8的伸缩端，所述充电刷头15通过设置在所述伸缩机构8内部的电源线与所述充电桩7电连接，所述充电桩7的一侧设有红外发射设备16，所述红外发射设备16与所述充电桩7的距离小于电动汽车17的长度，所述电动汽车17的头部对应所述电源路网6的一侧设有红外接收设备18，所述电动汽车17对应所述充电桩15的一侧设有充电口19，所述充电口19和所述红外接收设备18之间的距离与所述充电桩7和所述红外发射设备16之间的距离相等。
另外，在一个实施例中，所述路径传感器***9主要由光源、光电传感器、信号采集板和电源部分组成，其中光源设置在电动汽车17的底盘，采用共48个高亮LED灯，所述光电传感器设置在电动汽车17的底盘，采用共40个光敏电阻，等距7.68mm排列，所述信号采集板设置在电动汽车17的前端仪表盘内，采用两块八位单片机，每块单片机负责20个通道数据的采集和发送，与光电传感器连接，用于采样并输出每 一个光电检测通道输出的光电检测电压，信号采集器的采样频率为2毫秒。采用该方案，通过设置光电传感器，根据路径上的白线和道路背景对可见光反射程度的不同来检测车辆的横向偏差，车载控制器5根据横向偏差来计算转向***所需转角，并输出指令控制执行驱动***4中的电机驱动***13、线控转向***12和液压制动***14。
另外，在一个实施例中，所述防撞传感器***10由3套超声波传感器组成，其中第一套A为超声波测距板，安装于所述电动汽车17的车头正中，测试最大范围为3.5m，第二套B为两个超声波传感器，安装于车头两侧，测试最大范围为4.5m，第三套C为两组数码超声波倒车防撞雷达，每组4个传感器，安装于车头两角及车身两侧，测试最大范围1.5m。采用该方案，当防撞传感器检测到障碍物处于辆车危险距离时，车载控制器5控制车辆减速行驶直至停止，障碍物移开后车辆开始寻迹行驶。
另外，在一个实施例中，所述启停***11主要由通电开关、遥控信号开关、启动开关和暂停开关等部件组成。
另外，在一个实施例中，所述远程遥控设备3主要由信号发射器、信号接收器和天线组成，遥控距离为500m。
另外，在一个实施例中，所述线控转向***12主要由传感器、车载控制器5和执行机构组成，所述传感器主要包括一个BI传感器和增量式光电编码器，所述执行机构包括电机驱动器、转向电机、齿轮齿条转向器等部件。采用该方案，车载控制器5给出的角度指令与BI传感器和增量式光电编码器测量的实际转角差值，经过力矩转向后作为力矩指令输出到电机驱动器，电机驱动器输出相应的电流指令驱动转向齿轮执行电机，从而实现预定转角。
另外，在一个实施例中，所述电机驱动***13为轮毂电机***，其主要由传感器、控制器和执行机构组成，所述电机驱动***13的控制器通过CAN与所述车载控制器5连接，接收所述车载控制器5的速度指令，同时，所述控制器还可通过专用数据线与笔记本电脑连接。采用该方案，能够实现控制电动汽车低速行驶的同时，还能实现对轮毂电机***的调试和数据采集。
另外，在一个实施例中，所述液压制动***14主要由直流有刷电机和减速机构组成。采用该方案，电动推杆中直流电机的转动经过减速机构的作用后转变为推杆的平动，推动主缸的活塞产生制动液压力，从而完成整车制动过程。
另外，在一个实施例中，所述车载控制器5的型号为MicroAutoBox。
另外，在一个实施例中，若干所述充电桩7沿所述电源路网6轴向等距分布。采用该方案，相邻的充电桩7之间的距离与电动汽车17的满状态电池的行驶距离相对应，保证电动汽车17远程行驶的续航能力。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过电动汽车上的GPS导航设备1，用于接收GPS定位卫星实时发送的电动汽车的当前GPS位置，还用于接收GPS电子地图中电动汽车的当前GPS位置，通过设置路径传感器***9，及采用光电传感器自动辨识行驶路径，配合GPS导航设备1，在车载控制器5下自动完成寻迹行驶，通过设置远程遥控设备3，能够实现一人同时驾驶多辆电动汽车的功能，使电动汽车17具有遥控行驶技术，通过传感器***2中的超声波传感器探测技术自动检测障碍物信息，具有防碰撞功能，通过在高速公路一侧铺设电源路网6、充电桩7及设置在充电桩7上的伸缩机构8，在远程行驶过程中，当发现电动汽车17的电池容量不够支撑继续远程行驶时，自动寻迹行驶至下一个充电桩7，在靠近充电桩7时，车载控制器5向执行驱动***4发出指令使电动汽车17减速行驶，当电动汽车17上的红外接收18与充电桩7一侧的红外发射设备16的信号配对时，车载控制器5向启停***11发出指令使电动汽车17停止行驶，光电传感器检测出电动汽车17与伸缩机构之8间的距离且发送至车载控制器5，车载控制器5向伸缩机构8发出指令，伸缩机构8携带充电刷头15与电动汽车17的充电口19配对连接，当电动汽车17电池虚满，车载控制器5向伸缩机构8发出指令使其脱离至始前状态，电动汽车17行驶，本发明能够使电动汽车17具有寻迹驾驶和遥控驾驶技术，具备防撞功能的同时，能够保证电动汽车17的远程续航能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，包括GPS导航设备（1）、传感器***（2）、远程遥控设备（3）、执行驱动***（4）、车载控制器（5）、电源路网（6）、若干充电桩（7）和伸缩机构（8），所述GPS导航设备（1）、所述传感器***（2）、远程遥控设备（3）和所述执行驱动***（4）分别与所述车载控制器（5）电连接，所述传感器***（2）包括路径传感器***（9）、防撞传感器***（10）和启停***（11），所述执行驱动***（4）包括线控转向***（12）、电机驱动***（13）和液压制动***（14），所述电源路网（6）铺设在高速公路或专设路径的一侧，若干所述充电桩（7）分别沿所述电源路网（6）的轴向设置，所述伸缩机构（8）固定安装于所述充电桩（7）靠近公路的一侧，所述伸缩机构（8）与所述车载控制器（5）之间信号遥控连接，所述充电桩（7）的充电刷头（15）固定设置在所述伸缩机构（8）的伸缩端，所述充电刷头（15）通过设置在所述伸缩机构（8）内部的电源线与所述充电桩（7）电连接，所述充电桩（7）的一侧设有红外发射设备（16），所述红外发射设备（16）与所述充电桩（7）的距离小于电动汽车（17）的长度，所述电动汽车（17）的头部对应所述电源路网（6）的一侧设有红外接收设备（18），所述电动汽车（17）对应所述充电桩（15）的一侧设有充电口（19），所述充电口（19）和所述红外接收设备（18）之间的距离与所述充电桩（7）和所述红外发射设备（16）之间的距离相等。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，所述路径传感器***（9）主要由光源、光电传感器、信号采集板和电源部分组成，其中光源设置在电动汽车（17）的底盘，采用共48个高亮LED灯，所述光电传感器设置在电动汽车（17）的底盘，采用共40个光敏电阻，等距7.68mm排列，所述信号采集板设置在电动汽车（17）的前端仪表盘内，采用两块八位单片机，每块单片机负责20个通道数据的采集和发送，与光电传感器连接，用于采样并输出每 一个光电检测通道输出的光电检测电压，信号采集器的采样频率为2毫秒。
3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，所述防撞传感器***（10）由3套超声波传感器组成，其中第一套A为超声波测距板，安装于所述电动汽车（17）的车头正中，测试最大范围为3.5m，第二套B为两个超声波传感器，安装于车头两侧，测试最大范围为4.5m，第三套C为两组数码超声波倒车防撞雷达，每组4个传感器，安装于车头两角及车身两侧，测试最大范围1.5m。
4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，所述启停***（11）主要由通电开关、遥控信号开关、启动开关和暂停开关等部件组成。
5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，所述远程遥控设备（3）主要由信号发射器、信号接收器和天线组成，遥控距离为500m。
6.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，所述线控转向***（12）主要由传感器、车载控制器（5）和执行机构组成，所述传感器主要包括一个BI传感器和增量式光电编码器，所述执行机构包括电机驱动器、转向电机、齿轮齿条转向器等部件。
7.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，所述电机驱动***（13）为轮毂电机***，其主要由传感器、控制器和执行机构组成，所述电机驱动***（13）的控制器通过CAN与所述车载控制器（5）连接，接收所述车载控制器（5）的速度指令，同时，所述控制器还可通过专用数据线与笔记本电脑连接。
8.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，所述液压制动***（14）主要由直流有刷电机和减速机构组成。
9.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，所述车载控制器（5）的型号为MicroAutoBox。
10.根据权利要求1所述的一种无人驾驶低速电动汽车，其特征在于，若干所述充电桩（7）沿所述电源路网（6）轴向等距分布。
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