CN109591590A - 基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统 - Google Patents

基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，在主驾驶位置设有主方向盘、主加速踏板和主制动踏板，在副驾驶位置设有副方向盘、副加速踏板和副制动踏板，副方向盘安装有转角传感器，副加速踏板安装有加速传感器，副制动踏板安装有制动传感器；转角传感器、加速传感器以及制动传感器连接有无线发送装置，该无线发送装置发送无线的传感器信号给无线接收装置；无线接收装置控制汽车操控系统实现转向、加速、制动。本发明能够实现左舵车和右舵车的直接切换，而无需对汽车车身及传动结构作过多修改，具有结构简单，生产成本低，可靠性好等优点。

Description

基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统
技术领域
本发明涉及车辆工程技术领域，具体涉及一种基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统。
背景技术
由于不同国家和地区交通法规的差异，目前汽车按照方向盘在驾驶室设置位置主要分为左舵车和右舵车，又因为驾驶习惯的不同，驾驶员在这些国家和地区间驾驶车辆时，通常需要更换车辆，这对于驾驶员而言无疑是十分不便的。
为解决这一困扰，部分汽车生产厂家设计了双舵汽车，即设置两套独立的转向及操纵系统，以满足车辆在不同条件下的驾驶需求，但这样的设计会导致汽车结构过于复杂化，制造成本大幅上升。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，能够以相对简单的结构及较低的制造成本，实现车辆的双舵控制。
其技术方案如下：
一种基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，在主驾驶位置设有主方向盘、主加速踏板和主制动踏板，其关键在于：在副驾驶位置设有副方向盘、副加速踏板和副制动踏板，副方向盘安装有转角传感器，副加速踏板安装有加速传感器，副制动踏板安装有制动传感器；转角传感器、加速传感器以及制动传感器连接有无线发送装置，该无线发送装置发送无线的传感器信号给无线接收装置；
或者所述无线接收装置模拟所述主方向盘、主加速踏板和主制动踏板的信号传输给车载转向执行机构、车载加速执行机构和车载制动执行机构；
或者所述无线接收装置驱动转向机构控制主方向盘同步运动，所述无线接收装置驱动加速机构控制所述主加速踏板同步运动，所述无线接收装置驱动制动机构控制所述主制动踏板同步运动。
采用以上结构，由于在驾驶室设置了两套操纵机构，能够实现车辆的双舵控制。副方向盘、副加速踏板和副制动踏板动作时，驱动相应的转角传感器、加速传感器以及制动传感器转动，转角传感器、加速传感器以及制动传感器都是角度传感器，该无线发送装置将转角传感器的转角信号、加速传感器的加速信号、制动传感器的制动信号传递给无线接收装置。
无线接收装置获取无线发送装置的转角信号后可以通过两种方式控制汽车转向。
一是通过车载转向执行机构控制转向，比如转向齿轮机构、液压助力机构、电动液压助力机构，电子机械转向助力电机，万向节传动轴等内部机构控制转向；也可以通过转向机构直接控制主方向盘的转向柱转向,主方向盘与副方向盘同步运动。
无线接收装置获取无线发送装置的信号后可以通过两种方式控制汽车加速或制动。
一是通过车载加速执行机构控制加速和车载制动执行机构控制制动，车载加速执行机构包括发动机ECU、油门电机、节气门，发动机ECU通过无线接收装置获取加速信号，模拟主加速踏板发出的信号进行加速操控，车载制动执行机构是指汽车的刹车系统，包括ABS控制器、刹车总泵、刹车分泵、刹车盘组成，刹车系统获取无线接收装置的制动信号进行制动。
二是通过加速机构控制所述主加速踏板与副加速踏板同步运动，通过制动机构控制主制动踏板与副制动踏板同步运动。
所述三个同步运动分别是指：主方向盘与副方向盘转角速度一致的运动，主加速踏板与副加速踏板转角速度一致的运动，主制动踏板与副制动踏板转角速度一致的运动。
本发明通过执行机构控制主方向盘、主加速踏板和主制动踏板做相应运动，从而在不对汽车车身及传动结构做过多修改的前提下，实现了左舵车和右舵车的直接切换。
所述副方向盘可拆卸的安装在车身上；副加速踏板和副制动踏板可拆卸地安装在副驾驶位置的前方，或通过滑动机构设置在副驾驶座椅内。
通过将副方向盘、副加速踏板和副制动踏板设置为可拆卸的结构，当不需要使用时，可以将副方向盘、副加速踏板和副制动踏板收纳起来，即可节约副驾位置大量的空间，当需要使用时，即将副方向盘、副加速踏板和副制动踏板取出安装使用。
可以通过滑动机构将副加速踏板和副制动踏板设置于副驾驶座椅内的滑动机构上，副驾驶座椅前方设置有窗口，需要使用时，即通过滑动机构将副加速踏板和副制动踏板推出作用，滑动机构还带有锁定装置，用于锁定副加速踏板和副制动踏板的位置。
所述无线发送装置包括第一单片机，第一单片机与转角传感器、加速传感器以及制动传感器相连，第一单片机还连接有第一蓝牙模块，第一单片机获取转角传感器的转角信号、加速传感器的加速信号以及制动传感器的制动信号后，通过第一蓝牙模块传递给无线接收装置。
通过上述结构设置的蓝牙装置，在第一单片机内设置模数转换器，第一单片机获取转角传感器的转角信号、加速传感器的加速信号、制动传感器的制动信号并转换后通过第一蓝牙模块无线发送给无线接收装置。
也可以选用自带转换功能转角传感器、加速传感器、制动传感器，与第一单片机的数据接收端口相连。
所述无线接收装置包括第二蓝牙模块以及与第二蓝牙模块连接的第二单片机；
所述转向机构包括第一步进电机驱动模块，第一步进电机驱动模块与第二单片机相连，第一步进电机驱动模块连接有第一步进电机；第二单片机获取转角传感器的转角信号后通过第一步进电机驱动主方向盘与副方向盘同步运动；
所述制动机构包括第二步进电机驱动模块，第二步进电机驱动模块与第二单片机相连，第二步进电机驱动模块连接有第二步进电机；第二单片机获取制动传感器的制动信号后通过第二步进电机驱动主制动踏板与副制动踏板同步运动；
所述车载加速执行机构包括发动机ECU、油门电机以及节气门，发动机ECU与第二单片机相连，发动机ECU经第二单片机获取加速传感器的加速信号后，通过油门电机控制节气门的开度。
上述车载加速执行机构结构比较简单，充分利用现有技术中的发动机ECU控制节气门的开度，发动机ECU与第二单片机连接成功后，即不再获取现有技术中主加速踏板的信号，转而接收副加速踏板的信号。
通过上述设置的转向机构、制动机构，通过对现有技术做少量改动即可以对主方向盘、主制动踏板进行控制，为最简化设置。
第一步机电机、第二步进电机可以通过齿轮机构分别与主方向盘、主制动踏板进行连接，这个属于比较简单成熟的技术，因此不再赘述。
所述无线接收装置还设置有电源开关，该电源开关控制第二蓝牙模块、第二单片机、第一步进电机驱动模块、第二步进电机驱动模块通断电。
当不需要副方向盘、副加速踏板和副制动踏板时，可以通过电源开关控制第二蓝牙模块、第二单片机、第一步进电机驱动模块、第二步进电机驱动模块断电，即可排除干扰，避免影响正常操作。反之则给其通电。
该结构采用蓝牙方式接收和传输数据，省去了在车身内部布线的麻烦，保证了车身内部结构的简洁。无线通讯方式还可以是多种4G、5G通信，wifi、射频等多种等同替换方式，合理地解决布线技术，有线通讯也可达到等同替换的效果。
所述副方向盘通过转向柱和转向柱套安装在副驾驶位置，其中，转向柱可转动地安装在转向柱套中，并与副方向盘固定，在转向柱与转向柱套之间安装有转向阻尼保持机构和用于检测副方向盘转动角度的转角传感器，转向柱套可拆卸地安装在车身上。
该结构能够保证副方向盘的可靠安装，在副方向盘转动过程中提供转向阻尼并准确检测其转动角度。
所述转向阻尼保持机构优选为扭簧或阻尼橡胶，以确保能够提供较为合适的转向阻尼。
优选地，所述第一步进电机与车身固定，其输出轴上套设有主动齿轮，在主方向盘的转向管柱上设有与主动齿轮啮合的从动齿轮。当副方向盘工作时，该结构能够较为简单并可靠地实现对主方向盘控制。
为便于副加速踏板的安装，并方便对其转动角度的准确检测，所述副加速踏板包括安装板和一端铰接在该安装板上的踏板本体，所述安装板远离与踏板本体铰接点的一端具有倾斜设置的坡道，踏板本体中部铰接有倾斜设置的支撑臂，该支撑臂下端安装有滚轮，所述滚轮抵接在坡道上，在安装板和踏板本体之间连接有用于检测踏板本体转动角度的加速传感器。
相应地，所述副制动踏板包括底座，该底座一端固设有安装支架，在安装支架上铰接有踏板基体，踏板基体在靠近与安装支架铰接点的位置安装有用于检测该踏板基体转动角度的制动传感器。
有益效果：
采用以上技术方案的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，通过在驾驶室设置副方向盘、副加速踏板和副制动踏板，能够实现左舵车和右舵车的直接切换，实现车辆的双舵控制；而无需对汽车车身及传动结构作过多修改，具有结构简单，生产成本低，可靠性好等优点。
附图说明
图1为本发明第一实施例的模块结构图；
图2为本发明第二实施例的模块结构图；
图3为本发明的结构示意图；
图4为副方向盘的安装结构示意图；
图5为主方向盘的安装结构示意图；
图6为副加速踏板的结构示意图；
图7为副制动踏板的结构示意图；
图8为第一单片机的电路图；
图9为第一蓝牙模块的电路图；
图10为第二单片机电路图；
图11为第一步进电机驱动模块的电路图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，一种基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其在主驾驶位置A安装有由主方向盘1、主加速踏板2和主制动踏板3构成的主操纵机构，在副驾驶位置B安装有由副方向盘1a、副加速踏板2a和副制动踏板3a构成的副操纵机构。
副方向盘1a安装有转角传感器14，副加速踏板2a安装有加速传感器25，副制动踏板3a安装有制动传感器34；转角传感器14、加速传感器25以及制动传感器34连接有无线发送装置，该无线发送装置发送无线的传感器信号给无线接收装置；
或者所述无线接收装置模拟所述主方向盘1、主加速踏板2和主制动踏板3的信号传输给车载转向执行机构1b、车载加速执行机构2b和车载制动执行机构3b；
或者所述无线接收装置驱动转向机构1c控制主方向盘1同步运动，所述无线接收装置驱动加速机构2c控制所述主加速踏板2同步运动，所述无线接收装置驱动制动机构3c控制所述主制动踏板3同步运动。
采用以上结构，由于在驾驶室设置了两套操纵机构，副方向盘1a、副加速踏板2a和副制动踏板3a动作时，驱动相应的转角传感器14、加速传感器25以及制动传感器34转动，转角传感器14、加速传感器25以及制动传感器34都是角度传感器，该无线发送装置将转角传感器14的转角信号、加速传感器25的加速信号、制动传感器34的制动信号传递给无线接收装置。
无线接收装置获取无线发送装置的转角信号后可以通过两种方式控制汽车转向。
一是通过车载转向执行机构1b控制转向，比如转向齿轮机构、液压助力机构、电动液压助力机构，电子机械转向助力电机，万向节传动轴等内部机构控制转向；也可以通过转向机构1c直接控制主方向盘1的转向柱15转向,主方向盘1与副方向盘1c同步运动。
无线接收装置获取无线发送装置的信号后可以通过两种方式控制汽车加速或制动。
一是通过车载加速执行机构2b控制加速和车载制动执行机构3b控制制动，车载加速执行机构2b包括发动机ECU、油门电机、节气门，发动机ECU通过无线接收装置获取加速信号，模拟主加速踏板2发出的信号进行加速操控，车载制动执行机构3b是指汽车的刹车系统，包括ABS控制器、刹车总泵、刹车分泵、刹车盘组成，刹车系统获取无线接收装置的制动信号进行制动。
二是通过加速机构2c控制所述主加速踏板2与副加速踏板2a同步运动，通过制动机构3c控制主制动踏板3与副制动踏板3a同步运动。
所述三个同步运动分别是指：主方向盘1与副方向盘1c转角速度一致的运动，主加速踏板2与副加速踏板2a转角速度一致的运动，主制动踏板3与副制动踏板3a转角速度一致的运动。
本发明通过执行机构控制主方向盘1、主加速踏板2和主制动踏板3做相应运动，从而在不对汽车车身及传动结构做过多修改的前提下，实现了左舵车和右舵车的直接切换。
所述副方向盘1a可拆卸的安装在车身上；副加速踏板2a和副制动踏板3a可拆卸地安装在副驾驶位置的前方，或通过滑动机构设置在副驾驶座椅内。
通过将副方向盘1a、副加速踏板2a和副制动踏板3a设置为可拆卸的结构，当不需要使用时，可以将副方向盘1a、副加速踏板2a和副制动踏板3a收纳起来，即可节约副驾位置大量的空间，当需要使用时，即将副方向盘1a、副加速踏板2a和副制动踏板3a取出安装使用。
可以通过滑动机构将副加速踏板2a和副制动踏板3a设置于副驾驶座椅内的滑动机构上，副驾驶座椅前方设置有窗口，需要使用时，即通过滑动机构将副加速踏板2a和副制动踏板3a推出作用，滑动机构还带有锁定装置，用于锁定副加速踏板2a和副制动踏板3a的位置。
所述无线发送装置包括第一单片机，第一单片机与转角传感器14、加速传感器25以及制动传感器34相连，第一单片机还连接有第一蓝牙模块，第一单片机获取转角传感器14的转角信号、加速传感器25的加速信号以及制动传感器34的制动信号后，通过第一蓝牙模块传递给无线接收装置。
通过上述结构设置的蓝牙装置，在第一单片机内设置模数转换器，第一单片机获取转角传感器14的转角信号、加速传感器25的加速信号、制动传感器34的制动信号并转换后通过第一蓝牙模块无线发送给无线接收装置。
也可以选用自带转换功能的转角传感器14、加速传感器25、制动传感器34，与第一单片机的数据接收端口相连。
所述无线接收装置包括第二蓝牙模块以及与第二蓝牙模块连接的第二单片机；
所述转向机构1c包括第一步进电机驱动模块，第一步进电机驱动模块与第二单片机相连，第一步进电机驱动模块连接有第一步进电机；第二单片机获取转角传感器14的转角信号后通过第一步进电机驱动主方向盘1与副方向盘1a同步运动；
所述制动机构3c包括第二步进电机驱动模块，第二步进电机驱动模块与第二单片机相连，第二步进电机驱动模块连接有第二步进电机；第二单片机获取制动传感器34的制动信号后通过第二步进电机驱动主制动踏板3与副制动踏板3a同步运动；
所述车载加速执行机构2b包括发动机ECU、油门电机以及节气门，发动机ECU与第二单片机相连，发动机ECU经第二单片机获取加速传感器25的加速信号后，通过油门电机控制节气门的开度。
上述车载加速执行机构2b结构比较简单，充分利用现有技术中的发动机ECU控制节气门的开度，发动机ECU与第二单片机连接成功后，即不再获取现有技术中主加速踏板2的信号，转而接收副加速踏板2a的信号。
通过上述设置的转向机构1c、制动机构3c，通过对现有技术做少量改动即可以对主方向盘1、主制动踏板3进行控制，为最简化设置。
第一步机电机、第二步进电机可以通过齿轮机构分别与主方向盘1、主制动踏板3进行连接，这个属于比较简单成熟的技术，因此不再赘述。
所述无线接收装置还设置有电源开关，该电源开关控制第二蓝牙模块、第二单片机、第一步进电机驱动模块、第二步进电机驱动模块通断电。
当不需要副方向盘1a、副加速踏板2a和副制动踏板3a时，可以通过电源开关控制第二蓝牙模块、第二单片机、第一步进电机驱动模块、第二步进电机驱动模块断电，即可排除干扰，避免影响正常操作。反之则给其通电。
该结构采用蓝牙方式接收和传输数据，省去了在车身内部布线的麻烦，保证了车身内部结构的简洁。无线通讯方式还可以是多种4G、5G通信，wifi、射频等多种等同替换方式，合理地解决布线技术，有线通讯也可达到等同替换的效果。
如图4所示，所述副方向盘1a通过转向柱11和转向柱套12安装在副驾驶位置，其中，转向柱11可转动地安装在转向柱套12中，并与副方向盘1a固定，在转向柱11与转向柱套12之间安装有转向阻尼保持机构13和用于检测副方向盘1a转动角度的转角传感器14，转向柱套12可拆卸地安装在车身上。
该结构能够保证副方向盘1a的可靠安装，在副方向盘1a转动过程中提供转向阻尼并准确检测其转动角度。
所述转向阻尼保持机构13优选为扭簧或阻尼橡胶，以确保能够提供较为合适的转向阻尼。
如图5所示，优选地，所述第一步进电机与车身固定，其输出轴上套设有主动齿轮41，在主方向盘1的转向管柱15上设有与主动齿轮41啮合的从动齿轮15a。当副方向盘工作时，该结构能够较为简单并可靠地实现对主方向盘控制。
图6和图7分别示出了副加速踏板2a和副制动踏板3a的具体结构，副加速踏板2a包括安装板21和一端铰接在该安装板21上的踏板本体22，所述安装板21远离与踏板本体22铰接点的一端具有倾斜设置的坡道21a，踏板本体22中部铰接有倾斜设置的支撑臂23，该支撑臂23下端安装有滚轮24，所述滚轮24抵接在坡道21a上，在安装板21和踏板本体22之间连接有用于检测踏板本体22转动角度的加速传感器25。
副制动踏板3a包括底座31，该底座31一端固设有安装支架32，在安装支架32上铰接有踏板基体33，踏板基体33在靠近与安装支架32铰接点的位置安装有用于检测该踏板基体33转动角度的制动传感器34，在踏板基体33和底座31之间设有阻尼调整机构35，以调整踩踏副制动踏板3a时的阻尼。
图8为第一单片机的电路图；
图9为第一蓝牙模块的电路图；
图10为第二单片机电路图；第二蓝牙模块与第一蓝牙模块的电路图相同，图略；
图11为第一步进电机驱动模块的电路图，第二步进电机驱动模块的电路图与第一步进电机驱动模块的电路图结构相同，图略。
本发明能够实现左舵车和右舵车的直接切换，而无需对汽车车身及传动结构作过多修改，具有结构简单，生产成本低，可靠性好等优点。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，在主驾驶位置设有主方向盘(1)、主加速踏板(2)和主制动踏板(3)，其特征在于：在副驾驶位置设有副方向盘(1a)、副加速踏板(2a)和副制动踏板(3a)，副方向盘(1a)安装有转角传感器(14)，副加速踏板(2a)安装有加速传感器(25)，副制动踏板(3a)安装有制动传感器(34)；转角传感器(14)、加速传感器(25)以及制动传感器(34)连接有无线发送装置，该无线发送装置发送无线的传感器信号给无线接收装置；
或者所述无线接收装置模拟所述主方向盘(1)、主加速踏板(2)和主制动踏板(3)的信号传输给车载转向执行机构(1b)、车载加速执行机构(2b)和车载制动执行机构(3b)；
或者所述无线接收装置驱动转向机构(1c)控制主方向盘(1)同步运动，驱动加速机构(2c)控制所述主加速踏板(2)同步运动，驱动制动机构(3c)控制所述主制动踏板(3)同步运动。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述副方向盘(1a)可拆卸的安装在车身上；副加速踏板(2a)和副制动踏板(3a)可拆卸地安装在副驾驶位置的前方，或通过滑动机构设置在副驾驶座椅内。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述无线发送装置包括第一单片机，第一单片机与转角传感器(14)、加速传感器(25)以及制动传感器(34)相连，第一单片机还连接有第一蓝牙模块，第一单片机获取转角传感器(14)的转角信号、加速传感器(25)的加速信号以及制动传感器(34)的制动信号后，通过第一蓝牙模块传递给无线接收装置。
4.根据权利要求3所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述无线接收装置包括第二蓝牙模块以及与第二蓝牙模块连接的第二单片机；
所述转向机构(1c)包括第一步进电机驱动模块，第一步进电机驱动模块与第二单片机相连，第一步进电机驱动模块连接有第一步进电机；第二单片机获取转角传感器(14)的转角信号后通过第一步进电机驱动主方向盘(1)与副方向盘(1a)同步运动；
所述制动机构(3c)包括第二步进电机驱动模块，第二步进电机驱动模块与第二单片机相连，第二步进电机驱动模块连接有第二步进电机；第二单片机获取制动传感器(34)的制动信号后通过第二步进电机驱动主制动踏板(3)与副制动踏板(3a)同步运动；
所述车载加速执行机构(2b)包括发动机ECU、油门电机以及节气门，发动机ECU与第二单片机相连，发动机ECU经第二单片机获取加速传感器(25)的加速信号后，通过油门电机控制节气门的开度。
5.根据权利要求4所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述无线接收装置还设置有电源开关，该电源开关控制第二蓝牙模块、第二单片机、第一步进电机驱动模块、第二步进电机驱动模块通断电。
6.根据权利要求2所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述副方向盘(1a)通过转向柱(11)和转向柱套(12)安装在副驾驶位置，其中，转向柱(11)可转动地安装在转向柱套(12)中，并与副方向盘(1a)固定，在转向柱(11)与转向柱套(12)之间安装有转向阻尼保持机构(13)和用于检测副方向盘(1a)转动角度的转角传感器(14)，转向柱套(12)可拆卸地安装在车身上。
7.根据权利要求6所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述转向阻尼保持机构(13)为扭簧或阻尼橡胶。
8.根据权利要求4所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述第一步进电机与车身固定，其输出轴上套设有主动齿轮(41)，在主方向盘(1)的转向管柱(15)上设有与主动齿轮(41)啮合的从动齿轮(15a)。
9.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述副加速踏板(2a)包括安装板(21)和一端铰接在该安装板(21)上的踏板本体(22)，所述安装板(21)远离与踏板本体(22)铰接点的一端具有倾斜设置的坡道(21a)，踏板本体(22)中部铰接有倾斜设置的支撑臂(23)，该支撑臂(23)下端安装有滚轮(24)，所述滚轮(24)抵接在坡道(21a)上，在安装板(21)和踏板本体(22)之间连接有用于检测踏板本体(22)转动角度的加速传感器(25)。
10.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的双舵汽车控制系统，其特征在于：所述副制动踏板(3a)包括底座(31)，该底座(31)一端固设有安装支架(32)，在安装支架(32)上铰接有踏板基体(33)，踏板基体(33)在靠近与安装支架(32)铰接点的位置安装有用于检测该踏板基体(33)转动角度的制动传感器(34)。
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