一种新能源汽车自动驾驶转向系统的制作方法

1.本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车自动驾驶转向系统。


背景技术：

2.新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。随着国家持续不断的新能源政策支持下，我国新能源汽车关键技术取得显著进步。特别是在新能源汽车动力电池技术上，已经处于全球领先水平，而随着新能源汽车动力电池技术的创新，为新能源汽车在自动驾驶领域上提供强有力的技术支撑，不同于传统汽车，新能源汽车的直接动力来源于电池，在自动驾驶技术上，无需进行复杂的能源转化再进行自动驾驶技术的连接，新能源汽车可以直接借助动力电池的能源为自动驾驶技术提供能源基础，实施更便捷。
3.在自动驾驶技术中，汽车转向性能是汽车的主要性能之一，转向系统的性能直接影响汽车的操纵稳定性，它在车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件等方面起着重要的作用。如何合理地设计转向系统，使汽车具有良好的操纵性能，是设计人员的重要研究课题。在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的易操纵性设计显得尤为重要。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种新能源汽车电池控制电路板的封装设备。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新能源汽车自动驾驶转向系统，包括电动转向装置、用于控制电动转向装置动作的转向控制装置、用于识别道路行驶状况的道路识别装置和用于控制车速协助转向的制动装置，所述电动转向装置包括方向盘、一端连接方向盘的转向输入轴、连接在转向输入轴另一端的转向器、连接在转向器两侧的横拉杆和连接在横拉杆外端部的车轮，在转向输入轴中部连接有传动器，所述传动器通过离合器连接转向电机，所述转向电机用于对转向输入轴转动提供转向力，其中车轮中安装有车速传感器，通过车速传感器来获取汽车的行驶速度。
6.在本发明中，转向输入轴中还设有用于检测转向角度和转矩的转角传感器和转矩传感器，转角传感器和转矩传感器均与转向控制装置电信号连接。
7.在本发明中，在人工驾驶模式下，通过转角传感器和转矩传感器的感应信号来控制转向电机的工作时间和所需提供的转向助力大小，当转角传感器感应转向输入轴需要较大的角位移时，向转向控制装置输入感应信号，从而通过转向控制装置控制转向电机的工作时间，角位移越大，转向电机工作时间越长；当转矩传感器感应转向输入轴需要较大的转矩时，向转向控制装置输入感应信号，从而通过转向控制装置控制转向电机的转向助力大
小，转矩越大，转向电机所需提供的转向助力越大。
8.在本发明中，在自动驾驶模式下，通过转角传感器和转矩传感器来实现转向信号反馈，转向控制装置向转向电机发送转向工作信号，驱动转向输入轴转动，而转角传感器和转矩传感器通过感应转向输入轴的转向动作来实现信号反馈，转角传感器和转矩传感器的反馈信号又发送至转向控制装置中控制转向电机工作，通过闭环调节的方式使汽车的转向工作精准。
9.在本发明中，所述道路识别装置包括用于获取汽车行驶道路图像的视觉传感器和用于感应汽车行驶道路是否存在障碍物的雷达传感器，其中视觉传感器至少设置两个，视觉传感器布置在车头的两侧，用于获取汽车行驶道路两侧的图像信息，而雷达传感器则设有若干个，用于感应汽车行驶道路是否存在障碍物。
10.在本发明中，所述视觉传感器和雷达传感器均与转向控制装置电连接，所述转向控制装置中包括有用于接收视觉传感器获取的图像信息的第一接收模块和用于接收雷达传感器获取的障碍物信息的第二接收模块，所述第一接收模块连接有第一处理模块，所述第一处理模块用于处理第一接收模块接收的图像信息将其转化为车道行驶信号后发送到转向电机和制动装置中，从而实施相应的转向动作和制动动作。
11.在本发明中，转向控制装置中还设有用于整合第一处理模块和第二处理模块处理的控制信号的第三处理模块，第三处理模块将车道线行驶控制信号和障碍物控制信号进行“或”门逻辑整合，使汽车能够在车道线内进行绕开障碍物行驶。
12.在本发明中，所述车轮上还安装有角度传感器，用于检测车轮实际转向角，所述角度传感器与转向控制装置电信号连接，通过角度传感器反馈的转向角信号进行反馈调节。
13.本发明的有益效果是：本发明的结构简单，使用灵活方便，安装更换便捷，检测精度和运行自动化程度高，通过自动转向控制和自动制动控制来实现自动驾驶，且能够应对道路弯曲和具有障碍物的路况下行驶，且本发明的转向系统无需改变原汽车的转向结构，只需要在原汽车的转向系统上引入电子控制器件即可，安装成本低。在道路识别和障碍物识别方式上提供了一种可靠的识别方式和控制方式，使汽车能够安全可靠的应对在不同路况下的行驶工作。
附图说明
14.下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明：图1为本实施例的连接原理图；图2为本实施例电动转向装置的结构示意图；图3为本实施例转向控制装置的连接原理图；图4为本实施例车道线识别处理流程图；图5为本实施例车辆在路况
①
中通过的示意图；图6为本实施例车辆在路况
②
中通过的示意图；图7为本实施例车辆在路况
③
中通过的示意图；图8为本实施例车辆在路况
③
中无法通过的示意图；图9为本实施例车辆在路况
④
中通过的示意图；图10在本实施例车辆在路况
④
中无法通过的示意图。
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
16.实施例：如图1至图10所示，本实施例公开了一种新能源汽车自动驾驶转向系统，包括电动转向装置1、用于控制电动转向装置1动作的转向控制装置2、用于识别道路行驶状况的道路识别装置3和用于控制车速协助转向的制动装置4，汽车进行自动驾驶时，通过道路识别装置3对前方行驶的道路状况进行识别，并将识别信息发送至转向控制装置2中，转向控制装置2对识别信息进行处理，控制电动转向装置1和制动装置4动作，从而控制车辆的行驶路线和行驶速度。
17.作为优选的实施方式，所述电动转向装置1包括方向盘11、一端连接方向盘11的转向输入轴12、连接在转向输入轴12另一端的转向器13、连接在转向器13两侧的横拉杆14和连接在横拉杆14外端部的车轮15，在转向输入轴12中部连接有传动器16，所述传动器16通过离合器17连接转向电机18，所述转向电机18用于对转向输入轴12转动提供转向力，其中车轮15中安装有车速传感器31，通过车速传感器31来获取汽车的行驶速度。汽车在人工驾驶模式下，转向电机18为电动转向装置1提供转向助力，从而使汽车转向轻便省力；汽车在自动驾驶模式下，转向电机18为电动转向装置1提供转向动力，从而实现自动驾驶转向。在转向输入轴12中还设有用于检测转向角度和转矩的转角传感器32和转矩传感器33，转角传感器32和转矩传感器33均与转向控制装置2电信号连接。从而使汽车在人工驾驶模式下，通过转角传感器32和转矩传感器33的感应信号来控制转向电机18的工作时间和所需提供的转向助力大小，即当转角传感器32感应转向输入轴12需要较大的角位移时，向转向控制装置2输入感应信号，从而通过转向控制装置2控制转向电机18的工作时间，角位移越大，转向电机18工作时间越长，从而得到所需的转向角；而当转矩传感器33感应转向输入轴12需要较大的转矩时，向转向控制装置2输入感应信号，从而通过转向控制装置2控制转向电机18的转向助力大小，转矩越大，转向电机18所需提供的转向助力越大。在自动驾驶模式下，通过转角传感器32和转矩传感器33来实现转向信号反馈，转向控制装置2向转向电机18发送转向工作信号，驱动转向输入轴12转动，而转角传感器32和转矩传感器33通过感应转向输入轴12的转向动作来实现信号反馈，转角传感器32和转矩传感器33的反馈信号又发送至转向控制装置2中控制转向电机18工作，通过闭环调节的方式使汽车的转向工作更精准。
18.作为优选的实施方式，所述道路识别装置3包括用于获取汽车行驶道路图像的视觉传感器34和用于感应汽车行驶道路是否存在障碍物的雷达传感器35，其中视觉传感器34至少设置两个，视觉传感器34布置在车头的两侧，用于获取汽车行驶道路两侧的图像信息，而雷达传感器35则设有若干个，用于感应汽车行驶道路是否存在障碍物，不同于倒车、泊车用的传统雷达传感器35，本发明中的雷达传感器35需要长时间工作，且信号传输高效，感应距离需要达到50米以上，需要大于视觉传感器34的图像获取距离，从而才能保证汽车自动驾驶的安全性。若雷达传感器35的感应距离小于视觉传感器34的图像获取距离，则会导致汽车前方感应到障碍物时汽车没有进行及时调整行驶路线而引起交通事故的发生。
19.在本实施例中，所述视觉传感器34和雷达传感器35均与转向控制装置2电连接，所述转向控制装置2中包括有用于接收视觉传感器34获取的图像信息的第一接收模块21和用
于接收雷达传感器35获取的障碍物信息的第二接收模块22，所述第一接收模块21连接有第一处理模块23，所述第一处理模块23用于处理第一接收模块21接收的图像信息将其转化为车道行驶信号后发送到转向电机18和制动装置4中，从而实施相应的转向动作和制动动作。所述第二接收模块22连接有第二处理模块24，所述第二处理模块24用于处理第二接收模块22接收的障碍物信息将其转化为车道行驶信号后发送至转向电机18和制动装置4中，其中第一处理模块23和第二处理模块24形成的控制信号相互间形成“或”门的控制方式。具体的识别控制流程如下：步骤一，启动自动驾驶功能；步骤二，转向控制装置2通过车速传感器31获取汽车行驶速度信息，当车速大于预设速度时，自动驾驶功能启动成功，进入步骤三；当车速小于预设速度时，自动驾驶功能启动失败，返回人工驾驶模式；步骤三，视觉传感器34和雷达传感器35工作，分别获取汽车行驶道路的图像信息和障碍物信息，其中获取图像信息分为左侧区域图像和右侧区域图像，第一处理模块23将左侧区域图像和右侧区域图像进行左侧车道线识别处理；具体处理过程如下：将获取到的左侧区域图像进行灰度变换，将图像转化为灰度图；然后进行高斯滤波处理，剔除图像中的一些清晰度不高的噪点，从而便于车道线的识别，第一处理模块23会根据预设参数进行高斯滤波处理，预设参数包括高斯内核中x轴和y轴的标准公差；然后再进行边缘检测，分别针对图像的像素点设置阈值ⅰ和阈值ⅱ，其中低于阈值ⅰ的像素点会被认为不是边缘，高于阈值ⅱ的像素点会被认为边缘，而介于阈值ⅰ和阈值ⅱ之间的像素点，与高于阈值ⅱ的像素点相邻，则会被认为是边缘，否则不认为是边缘；再进行有效区域提取，由于视觉传感器34在获取图像时会获取到很多的环境信息，即使图像经过高斯滤波和边缘检测后，图像依然包含有很多的环境信息，这些环境信息对于自动驾驶而言都是无用的，甚至会影响自动驾驶的执行，因此需要对图像进行有效区域提取，第一处理模块23在图像上覆盖掩模图，两张图片进行“与”操作，从而将图像的有效区域提取出来；再进行霍夫变换，通过上述处理后的车道线是由一些像素点构成的，并且这些像素点都是独立的，无法形成直线，因此需要通过霍夫变换将这些独立的像素点进行连线；最后进行车道线拟合，检测霍夫变换得到的车道线是否为连续的线段，若是，则直接作为拟合后的车道线；若不是，则需要对车道线进行拟合处理，向获取车道线两端的端点坐标，然后分别计算出每条车道线的斜率和截距，然后对这些斜率和截距进行平均数计算，利用斜率平均数和截距平均数得到拟合后的车道线。同理，右侧车道线也按照同样的方式得到。
20.雷达传感器35则会感应障碍物的障碍区域和障碍距离，第二接收模块22将雷达传感器35感应到的障碍区域和障碍距离发送至第二处理模块24中，第二处理模块24依据障碍区域和障碍距离作出汽车行驶信号。
21.在转向控制装置2中还设有用于整合第一处理模块23和第二处理模块24处理的控制信号的第三处理模块25，第三处理模块25将车道线行驶控制信号和障碍物控制信号进行“或”门逻辑整合，使汽车能够在车道线内进行绕开障碍物行驶。
22.步骤四，自动驾驶模式下，不同路况中汽车转向动作如下：
①
汽车行驶道路中无弯道，无障碍物情况下，汽车根据视觉传感器34获取的道路图像信息得到拟合车道线进行行驶，且行驶在左侧车道线和右侧车道线中间位置，保持预
设车速行驶；
②
汽车行驶道路中有弯道，无障碍物情况下，汽车根据视觉传感器34获取的道路图像信息得到拟合车道线进行行驶，其中汽车方向盘11转角由汽车前进方向与拟合车道线的切线方向所形成的夹角构成，而汽车的行驶速度则由方向盘11转角来控制，汽车在弯道行驶中，其最大行驶速度由以下公式计算得到：v
max
=100-0.8xkm/h，x为汽车方向盘11转角数值；若汽车行驶速度大于v
max
时，第二处理模块24同时向转向电机18发送转向信号，向制动装置4发送制动信号，使车速降低至v
max
；若汽车行驶速度小于或等于v
max
时，第二处理模块24仅向转向电机18发送转向信号；
③
汽车行驶道路中无弯道，有障碍物情况下，第二处理模块24按照前方障碍物的阻碍区域来规划其中一侧的车道线，第二处理模块24先确定障碍物所在区域；若障碍物处于偏向汽车行驶方向的左侧，则左侧车道线以障碍物的右侧端点作为顶点形成抛物线形状的新车道线，并计算障碍物右侧端点到右侧车道线之间的距离，若障碍物右侧端点到右侧车道线之间的距离小于汽车的通过宽度，则第二处理模块24向制动装置4发送制动信号，同时汽车发出警报声，通知驾驶员前方道路状况，驾驶员可以切换至人工驾驶模式通过当前道路，若驾驶员一直没有切换至人工驾驶模式，则汽车会在障碍物前制停；若障碍物右侧端点到右侧车道线之间的距离大于或等于汽车的通过宽度，则以新车道线与右侧车道线所形成的行驶道路进行行驶，行驶控制按照
②
方式进行；同理，若障碍物处于偏向汽车行驶方向的右侧或正中间，则右侧车道线以障碍物的左侧端点作为顶点形成抛物线形状的新车道线，并计算障碍物左侧端点到左侧车道线之间的距离，若障碍物左侧端点到左侧车道线之间的距离小于汽车的通过宽度，则第二处理模块24向制动装置4发送制动信号，同时汽车发出警报声，通知驾驶员前方道路状况，驾驶员可以切换至人工驾驶模式通过当前道路，若驾驶员一直没有切换至人工驾驶模式，则汽车会在障碍物前制停；若障碍物左侧端点到左侧车道线之间的距离大于或等于汽车的通过宽度，则以新车道线与左侧车道线所形成的行驶道路进行行驶，行驶控制按照
②
方式进行；
④
汽车行驶道路有弯道，且有障碍物情况下，第一处理模块23根据视觉传感器34获取的道路图像信息得到拟合车道线，形成前方道路行驶的转向动作信号和制动动作信号，发送至第三处理模块25；第二处理模块24根据雷达传感器35的障碍物感应信息得到新车道线，形成前方道路行驶的转向动作信号和制动动作信号，发送至第三处理模块25；第三处理模块25将第一处理模块23和第二处理模块24所形成的转向动作信号和制动动作信号进行“或”逻辑处理。即第三处理模块25选择第一处理模块23和第二处理模块24中转向动作信号和制动动作信号较大的进行输出，分别输出至转向电机18和制动装置4中执行动作。
23.通过上述步骤实现在高速公路上的自动驾驶功能，相应的也可以应用到车道线清晰的城区道路中，相应的动作信号设置为符合城区道路行驶的参数即可。
24.作为优选的实施方式，所述车轮15上还安装有角度传感器36，用于检测车轮15实际转向角，所述角度传感器36与转向控制装置2电信号连接，通过角度传感器36反馈的转向角信号进行反馈调节，从而使汽车的转向控制更精准。
25.本实施方式结构简单，使用灵活方便，安装更换便捷，检测精度和运行自动化程度高，通过自动转向控制和自动制动控制来实现自动驾驶，且能够应对道路弯曲和具有障碍
物的路况下行驶，且本发明的转向系统无需改变原汽车的转向结构，只需要在原汽车的转向系统上引入电子控制器件即可，安装成本低。在道路识别和障碍物识别方式上提供了一种可靠的识别方式和控制方式，使汽车能够安全可靠的应对在不同路况下的行驶工作。
26.以上所述仅为本发明的优选实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。