CN108407892A - 一种基于通用性底盘的自动驾驶汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于通用性底盘的自动驾驶汽车，包括车身、通用性底盘和固定件；车身与通用性底盘相适配，车身通过固定件与通用性底盘活动可拆卸连接；通用性底盘包括自动驾驶系统、动力电池、驱动电机，电机控制器、车轮和车轮轴，自动驾驶系统用于发送自动驾驶信号，动力电池与电机控制器连接，电机控制器用于接收自动驾驶信号，并控制驱动电机转动，驱动电机与车轮轴传动连接，车轮轴与车轮传动连接；本方案通过将车身和通用性底盘分成两个独立的模块，用户可根据自身的喜好设计个性化车身，出行时，将该车身安装于第三方提供的具有自动驾驶功能的通用性底盘上，即可依靠通用性底盘的自动驾驶功能实现交通。

Description

一种基于通用性底盘的自动驾驶汽车

技术领域

本发明涉及车辆领域，特别涉及一种基于通用性底盘的自动驾驶汽车。

背景技术

目前很多全新车型的开发需要投入几亿或者十几亿的资金，而且风险非常大，若不经过周密调查研究与论证，草率上新项目，轻则会造成产品先天不足，投产后问题成堆；重则造成产品不符合消费者需求，没有市场竞争力。

目前，市场上销售的汽车，都是一体销售的，因此一款汽车车身的车型能否受到消费者的欢迎存在很大的不确定性，通常制造商在开始生产一款新车时，都会花费大量的时间、资金和精力去市场进行调研并分析消费者的消费偏好和要求，根据分析的结论来设计一款新车车型，再投入生产，整个过程不仅繁琐，而且研发周期长、投入的成本高；此外，在汽车生产的过程中，其配件生产、组装、测试等一系列的步骤仍然需要较长的时间才能生产出一辆完整的汽车，该阶段内，消费者的偏好和要求也同样在变化着，因此，一辆新车即使研发生产出来，能否受到消费者的欢迎，同样存在着一定的风险，因此，如何降低研发风险、缩短研发周期和减小研发成本是目前车型研发的主要问题。

发明内容

为此，需要提供一种基于通用性底盘的自动驾驶汽车，旨在解决目前车型研发风险大，周期长和成本高的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种基于通用性底盘的自动驾驶汽车，包括车身、通用性底盘和固定件；所述车身与通用性底盘相适配，所述车身通过固定件与通用性底盘活动可拆卸连接；所述通用性底盘包括自动驾驶系统、动力电池、驱动电机，电机控制器、车轮和车轮轴，所述自动驾驶系统用于发送自动驾驶信号，所述动力电池与电机控制器连接，所述电机控制器用于接收自动驾驶信号，并控制驱动电机转动，所述驱动电机与车轮轴传动连接，所述车轮轴与车轮传动连接；所述固定件包括锁壳和锁芯，锁芯包括锁芯杆和锁头，所述锁头包括上锁头和下锁头，所述上锁头和下锁头分别设于锁芯的两端，所述锁芯位于锁壳内，所述上锁头和下锁头伸出锁壳上下两端，且上锁头和下锁头的轴线互相错开，所述锁芯杆中部横向设有手柄，锁壳侧壁上开设有与锁壳内腔相通的扇形开口，手柄由扇形开口伸出。

区别于现有技术，上述技术方案通过将车身和通用性底盘分成两个独立的模块，并通过固定件将两个独立的模块活动可拆卸的固定在一起，这样用户就可以根据自身的喜好设计个性化车身，在需要出行时，将该车身安装于第三方提供的具有自动驾驶功能的通用性底盘上，即可依靠通用性底盘的自动驾驶功能实现智能交通，本技术方案有效的避免了汽车厂商在对车身研发时出现的研发风险大、周期长和成本高的问题，此外，本技术方案中通过自动驾驶系统发送的自动驾驶信号控制电机控制器从而控制驱动电机，实现自动驾驶功能，这样消费者在设计自身喜好的个性化车身时，仅需按照一定的大小进行设计即可，而且，在对车型进行设计时，无需设计方向盘，仪表等零部件，只需设计适合的座椅即可，从而达到简化结构，降低成本，并且能够满足消费者的自身偏好；本技术方案中，固定件的结构不仅简单，而且便于操作，能有效的提高在更换车身时的便捷性和更换效率。

作为本发明的一种优选结构，所述自动驾驶系统包括自动驾驶控制模块、前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达、超声波雷达、GPS定位模块、惯性导航模块，所述自动驾驶控制模块用于接收前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达、超声波雷达、GPS定位模块和惯性导航模块发送的信号，并用于发送自动驾驶信号。

作为本发明的一种优选结构，所述通用性底盘前端设有前防撞梁，后端设有后防撞梁，所述前向毫米波雷达设于车辆前防撞梁上，所述侧向毫米波雷达设于车辆后防撞梁的两侧。

作为本发明的一种优选结构，所述前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达和超声波雷达用于检测障碍物，所述GPS定位模块用于汽车定位，所述惯性导航模块用于检测汽车行驶速度和位置。

作为本发明的一种优选结构，所述通用性底盘还包括DCDC模块、12V低压电池和保险盒，所述动力电池与DCDC模块相连接，所述DCDC模块通过保险盒与12V低压电池连接。

作为本发明的一种优选结构，所述车身底部设有固定孔，相对应的所述通用性底盘上也设有固定孔，所述锁头的上锁头与车身底部设有的固定孔相适配，所述锁头的下锁头与通用性底盘上设有的固定孔相适配。

作为本发明的一种优选结构，所述通用性底盘还包括转向控制系统，所述转向控制系统包括信号检测装置、转向助力机构和控制装置，所述信号检测装置用于检测汽车的扭矩和转向角大小而产生的相应的电压信号以及检测车速信号，所述控制装置根据电压信号和车速的信号发送控制信号，所述转向助力机构根据接收的控制信号提供相应的转向助力。

作为本发明的一种优选结构，所述通用性底盘还包括车载充电机，所述车载充电机外接电源，用于给动力电池充电。

作为本发明的一种优选结构，所述通用性底盘还包括热管理系统，所述热管理系统包括电加热器PTC和空调压缩机，所述热管理系统与动力电池相连接。

附图说明

图1为具体实施方式所述车身与通用性底盘结构示意图；

图2为具体实施方式所述通用性底盘内部示意图；

图3为具体实施方式所述固定件结构示意图；

图4为具体实施方式所述锁芯结构示意图；

附图标记说明：

1、车身； 2、通用性底盘； 3、车轮；

4、车轮轴； 5、固定孔； 6、车身电子稳定系统；

7、车辆自动诊断系统； 8、信号接口； 9、动力电池；

10、快慢充电口； 11、电机控制器； 12、车载充电机；

13、驱动电机； 14、DCDC模块； 15、12V低压电池；

16、保险盒； 17、电子驻车制动系统； 18、电池管理系统；

19、整车控制模块； 20、电加热器PTC； 21、转向控制系统；

22、网关； 23、自动驾驶系统； 24、空调压缩机；

25、固定件； 26、锁壳； 27、锁芯；

28、锁芯杆； 29、上锁头； 30、下锁头；

31、手柄。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

现对具体实施方式中所出现的英文缩写其含义进行注释：

EPB、电子驻车制动系统17；BMS、电池管理系统18；OBD、车辆自动诊断系统7；VCU、整车控制模块19；电加热器PTC20；ESP、车身电子稳定系统6；EPS、转向控制系统21。

请参阅图1、图2、图3和图4，如图所示，本实施例提供了一种基于通用性底盘的自动驾驶汽车，包括车身1、通用性底盘2和固定件；车身与通用性底盘相适配，并通过固定件与通用性底盘活动可拆卸连接；通用性底盘上设有自动驾驶系统23、动力电池9、驱动电机13，电机控制器11、车轮3和车轮轴4，自动驾驶系统用于发送自动驾驶信号，动力电池与电机控制器连接，电机控制器用于接收自动驾驶信号，并控制驱动电机转动，驱动电机与车轮轴传动连接，车轮轴与车轮传动连接；所述固定件25包括锁壳26和锁芯27，锁芯包括锁芯杆28和锁头，所述锁头包括上锁头29和下锁头30，所述上锁头和下锁头分别设于锁芯的两端，所述锁芯位于锁壳内，所述上锁头和下锁头伸出锁壳上下两端，且上锁头和下锁头的轴线互相错开，所述锁芯杆中部横向设有手柄31，锁壳侧壁上开设有与锁壳内腔相通的扇形开口，手柄由扇形开口伸出。

在上述结构中，活动可拆卸连接是指：可以徒手或通过工具可以拆装的连接结构，并且该连接结构可以多次、反复拆装，如：螺栓连接、法兰连接、销接等；如图1所示，在本实施例中，所述车身底部设有固定孔5，相对应的所述通用性底盘上也设有固定孔，所述固定件通过固定孔将车身和通用性底盘活动可拆卸连接在一起；如图3和图4所示，在本实施例中，所述固定件包括锁壳26和锁芯27，锁芯包括锁芯杆28和锁头，锁头包括上锁头29和下锁头30，上锁头和下锁头分别设于锁芯的两端，锁芯位于锁壳内，上锁头和下锁头伸出锁壳上下两端，且上锁头和下锁头的轴线互相错开，锁芯杆中部横向设有手柄31，锁壳侧壁上开设有与锁壳内腔相通的扇形开口，手柄由扇形开口伸出，在具体实施过程中，固定件的上锁头置于车身底部设有的固定孔内，下锁头置于通用性底盘上设置的固定孔内，通过手柄将锁芯杆旋转一个角度时，上下锁头与固定孔锁止，本固定件不仅结构简单，而且便于操作，能够满足车身与通用性底盘频繁跟换的需求，提高车身更换时的便捷性和更换效率。

在不同的实施例中，固定孔的设置位置可以根据车型的实际需要设置在不同的位置，不限于本附图中所体现的位置。此外，在上述结构中，电机控制器是通过接收自动驾驶系统发送的信号指令来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路。在电动车辆中，电机控制器的功能是根据档位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者将帮助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。

在上述实施例中，通过将车身和通用性底盘分成两个独立的模块，并通过固定件将两个独立的模块活动可拆卸的固定在一起，这样用户就可以根据自身的喜好设计个性化车身，在需要出行时，将该车身安装于第三方提供的具有自动驾驶功能的通用性底盘上，即可依靠通用性底盘的自动驾驶功能实现智能交通，本技术方案有效的避免了汽车厂商在对车身研发时出现的研发风险大、周期长和成本高的问题，此外，本技术方案中通过自动驾驶系统发送的自动驾驶信号控制电机控制器从而控制驱动电机，实现自动驾驶功能，这样消费者在设计自身喜好的个性化车身时，仅需按照一定的大小进行设计即可，而且，在对车型进行设计时，无需设计方向盘，仪表等零部件，只需设计适合的座椅即可，从而达到简化结构，降低成本，并且能够满足消费者的自身偏好。

如图2所示，在本实施例中，自动驾驶系统23包括自动驾驶控制模块、前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达、超声波雷达、GPS定位模块、惯性导航模块，所述自动驾驶控制模块用于接收前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达、超声波雷达、GPS定位模块和惯性导航模块发送的信号，并用于发送自动驾驶信号。

在本实施例中，自动驾驶系统是指原本由车辆驾驶员执行的工作完全由自动化的、高度集中控制的车辆自主运行，其具备车辆自动唤醒启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动行驶、自动停车、自动开关车门、故障自动恢复等功能，并具有常规运行、降级运行、运行中断等多种运行模式，采用的是先进的通信、计算机、网络和控制技术，对车辆实现实时、连续控制，采用现代通信手段，直接面对车辆，可实现车地间的双向数据通信，传输速率快，信息量大，后续追踪车辆和控制中心可以及时获知前行车辆的确切位置，使得运行管理更加灵活，控制更为有效，更加适应车辆自动驾驶的需求；自动驾驶系统可以实现全车辆的自动运营，可以节省能源，优化系统能耗和合理匹配速度。自动驾驶控制模块作为自动驾驶系统的核心部件，在自动驾驶的过程中起到至关重要的作用，其将来自各个模块、传感器采集的信号进行收集和处理，判断出下一步车辆的行驶动作，并将该行驶信号发送给执行机构，执行机构执行自动驾驶。

在上述实施例中，所述前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达和超声波雷达均是用来检测车辆周围的障碍物；其中毫米波雷达是指工作在毫米波段，通常毫米波是指30～300GHz频段，波长为1～10mm，毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点，同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点，与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点，在本实施例中，通用性底盘前端设有前防撞梁，后端设有后防撞梁，前向毫米波雷达优选的设于车辆前防撞梁上，侧向毫米波雷达优选的设于车辆后防撞梁的两侧。

超声波雷达是指频率高于20000赫兹的声波，它具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能等优点，在本实施例中，超声波雷达主要用作倒车雷达使用。GPS定位模块是目前汽车常用的定位方式，通过在汽车上安装GPS定位器，即可对车的位置进行精确定位。惯性导航系统是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。通过检测系统的加速度和角速度，惯性导航系统可以检测位置变化，速度变化和姿态变化。它不需要外部参考的特点使它自然地不受外界的干扰或欺骗；陀螺在惯性参照系中用于测量系统的角速率，通过以惯性参照系中系统初始方位作为初始条件，对角速率进行积分，就可以时刻得到系统的当前方向。加速度计在惯性参照系中用于测量系统的线加速度，但只能测量相对于系统运动方向的加速度；惯性导航系统通过跟踪系统当前角速率及相对于运动系统测量到的当前线加速度，就可以确定参照系中系统当前线加速度。以起始速度作为初始条件，应用正确的运动学方程，对惯性加速度进行积分就可得到系统惯性速率，然后以起始位置作为初始条件再次积分就可得到惯性位置。

在本实施例中，通用性底盘上还设有DCDC模块14、12V低压电池15和保险盒16，这样通用性底盘上设置的动力电池即可通过DCDC模块给12V低压电池充电，为避免线路出现短路等危险，在供电线路上设置保险盒，该保险盒设于干路上，这样12V低压电池在供电和充电时，电流均需通过保险盒，这样当电路电流异常并超过其额定电流时，保险盒内的保险丝熔断从而起到电路保护屏障的作用。在本实施例中，DCDC模块是指：可以转变输入电压并有效输出固定电压的电压转换器，这样动力电池的高电压经过DCDC模块后转变为低压后再给12V低压电池或其他汽车系统充电。

在某些实施例中，通用性底盘上还设有车载充电机12，车载充电机外接电源，用于给动力电池充电。除此之外，在通用性底盘上还可以设有快慢充电口10，快慢充电口与动力电池连接，当需要快充时，则将快充电口与外界电源连接，无需快充时，则使用慢充电口。

如图2所示，在本实施例中，通用性底盘还设有EPS，该系统包括信号检测装置、转向助力机构和控制装置，其中信号检测装置用于检测汽车的扭矩和转向角大小而产生的相应的电压信号以及检测车速信号，控制装置则根据电压信号和车速的信号发送控制信号，转向助力机构根据接收的控制信号提供相应的转向助力。

EPS的基本原理是：信号检测装置中的转矩传感器与汽车转向轴连接在一起，当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动角位移变成电信号传给控制装置，控制装置根据车速传感器和转矩传感器的信号决定转向助力机构中的电动机的旋转方向和助力电流的大小，从而完成实时控制助力转向。因此它可以很容易地实现在不同车速时提供电动机不同的助力效果，保证汽车在低速转向行驶时轻便灵活，高速转向行驶时稳定可靠。

为提供更加舒适的车内环境，通用性底盘还可以设有热管理系统，具体可以为空调压缩机24和电加热器PTC20，空调压缩机和电加热器PTC由动力电池9提供电源。

如图2所示，在本实施例中，通用性底盘上还设有EPB、信号接口8、OBD、VCU、EPS、ESP、网关22和BMS；其中信号接口用于提供与车辆之间的信号连接；网关时车辆网络的数据交互枢纽，可将CAN、LIN等网络数据在不同网络中进行路由；EPB的设置取代了传统拉杆手刹的电子手刹按钮，比传统的拉杆手刹更安全，不会因驾驶者的力度而改变制动效果，把传统的拉杆手刹变成了一个触手可及的按钮，此系统也释放了前排座间的空间，在大多数汽车中，这部分空间有其他的用途，此外，在该系统中，制动力可调节，从而与纵向倾斜度设置的需求相匹配，汽车启动或加速时，按下按钮它会自动释放锁住刹车；OBD的设置则可以随时监测汽车的运行状况，一旦出现故障，该系统则可以将故障信息以故障码的形式存入存储器，维修人员则可以通过一定的程序可以将故障码从存储器中读出，根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。

在上述实施例中，VCU的设置主要是通过采集汽车的行驶状况等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式，VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。ESP是对旨在提升车辆的操控表现的同时、有效地防止汽车达到其动态极限时失控的系统或程序的通称，ESP一般由控制单元、转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器，以及执行单元等组成，控制单元收集各传感器采集到的数据进行计算，算出车身状态然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对，当控制单元计算出的数据超出存储器预存的数值，即车身临近失控或者已经失控的时候则命令执行单元工作，以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。BMS的设置用于管理动力电池，提高动力电池的利用率，防止动力电池出现过度充电和过度放电现象。

在上述实施例中，12V低压电池通过保险盒给低压部件供电，在通用性底盘中设置的部件为低压部件的有：信号接口、OBD、ESP、EPB、VCU、EPS、自动驾驶系统、网关以及管理动力电池的BMS；在本实施例中，12V低压电池优选为12V的铅酸电池。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：包括车身、通用性底盘和固定件；

所述车身与通用性底盘相适配，所述车身通过固定件与通用性底盘活动可拆卸连接；

所述通用性底盘包括自动驾驶系统、动力电池、驱动电机，电机控制器、车轮和车轮轴，所述自动驾驶系统用于发送自动驾驶信号，所述动力电池与电机控制器连接，所述电机控制器用于接收自动驾驶信号，并控制驱动电机转动，所述驱动电机与车轮轴传动连接，所述车轮轴与车轮传动连接；

所述固定件包括锁壳和锁芯，锁芯包括锁芯杆和锁头，所述锁头包括上锁头和下锁头，所述上锁头和下锁头分别设于锁芯的两端，所述锁芯位于锁壳内，所述上锁头和下锁头伸出锁壳上下两端，且上锁头和下锁头的轴线互相错开，所述锁芯杆中部横向设有手柄，锁壳侧壁上开设有与锁壳内腔相通的扇形开口，手柄由扇形开口伸出。

2.根据权利要求1所述的基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：所述自动驾驶系统包括自动驾驶控制模块、前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达、超声波雷达、GPS定位模块、惯性导航模块，所述自动驾驶控制模块用于接收前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达、超声波雷达、GPS定位模块和惯性导航模块发送的信号，并用于发送自动驾驶信号。

3.根据权利要求2所述的基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：所述通用性底盘前端设有前防撞梁，后端设有后防撞梁，所述前向毫米波雷达设于车辆前防撞梁上，所述侧向毫米波雷达设于车辆后防撞梁的两侧。

4.根据权利要求2所述的基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：所述前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达和超声波雷达用于检测障碍物，所述GPS定位模块用于汽车定位，所述惯性导航模块用于检测汽车行驶速度和位置。

5.根据权利要求1所述的基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：所述通用性底盘还包括DCDC模块、12V低压电池和保险盒，所述动力电池与DCDC模块相连接，所述DCDC模块通过保险盒与12V低压电池连接。

6.根据权利要求1所述的基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：所述车身底部设有固定孔，相对应的所述通用性底盘上也设有固定孔，所述锁头的上锁头与车身底部设有的固定孔相适配，所述锁头的下锁头与通用性底盘上设有的固定孔相适配。

7.根据权利要求1所述的基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：所述通用性底盘还包括转向控制系统，所述转向控制系统包括信号检测装置、转向助力机构和控制装置，所述信号检测装置用于检测汽车的扭矩和转向角大小而产生的相应的电压信号以及检测车速信号，所述控制装置根据电压信号和车速的信号发送控制信号，所述转向助力机构根据接收的控制信号提供相应的转向助力。

8.根据权利要求1所述的基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：所述通用性底盘还包括车载充电机，所述车载充电机外接电源，用于给动力电池充电。

9.根据权利要求1所述的基于通用性底盘的自动驾驶汽车，其特征在于：所述通用性底盘还包括热管理系统，所述热管理系统包括电加热器PTC和空调压缩机，所述热管理系统与动力电池相连接。