CN110194095A - 一种无驾驶室的自动驾驶货车及自动驾驶控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无驾驶室的自动驾驶货车及自动驾驶控制方法，属于运输货车领域，解决了现有技术中运输货车实现无人驾驶时提高车辆装载量以及实现货车行驶过程自动控制的问题。本发明的自动驾驶专用车包括：传统底盘部件、智能转向系统、智能制动系统、智能控制系统、动力电池系统、上装货厢等组件，取消驾驶室，取消方向盘、转向管柱等，底盘上翼面上只有货厢。本发明将原驾驶室内所有功能按键实现电动化、智能化，由智能控制系统控制。本发明实现了专用货车的无人驾驶，并且降低了整车的整备质量，提高了整车车载质量。

Description

一种无驾驶室的自动驾驶货车及自动驾驶控制方法

技术领域

本发明涉及运输货车领域，尤其涉及一种无驾驶室的自动驾驶货车及自动驾驶控制方法。

背景技术

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车在20世纪已有数十年的历史，21世纪初呈现出接近实用化的趋势。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。

目前针对智能驾驶的解决方案，尤其是在商用车或专用车领域，基本都是基于目前电动化产品的改造，而商用车或专用车区别于乘用车的根本就在于其使用目的不同，商用车或专用车最终目的是运载货物或实现专用作业功能，而该本质区别可以令商用车或专用车实现全新的自动驾驶整车总架构。

当前的专用车总布置架构，没有利用自动驾驶带来的空间优势，最大程度地发挥商用车或专用车的根本作用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明的目的在于提供一种无驾驶室的自动驾驶货车及自动驾驶控制方法，取消了驾驶室及驾驶室内转向、制动用的方向盘、转向管柱、踏板等对于自动驾驶多余的部件，底盘之上所有可以利用的空间，都用来布置货厢，提高空间利用率和车载质量；原驾驶中所有需要人为操控的功能，均实现自动化，由智能控制系统实施控制。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种无驾驶室的自动驾驶货车，包括：传统底盘部件、智能转向系统、智能制动系统、智能控制系统、信息采集系统、动力电池系统和上装货厢；自动驾驶货车取消驾驶室，底盘翼面上设置货厢；动力电池系统布置在底盘纵梁的中部或底盘纵梁两侧；智能转向系统取消方向盘、转向管柱，并设置用于驱动转向的电动化机构；智能制动系统取消制动踏板，并设置制动电机；智能控制系统设置在底盘上翼面的下方或者设置在上装货厢中。

具体地，动力电池系统为驱动电机及驱动电机控制器、转向电机及转向电机控制器、制动电机及制动电机控制器供电。

具体地，智能控制系统包括：整车控制器、转向电机控制器、制动电机控制器和驱动电机控制器。

具体地，电动化机构包括：驱动电机、转向电机和制动电机。

具体地，智能转向系统包括：转向电机、转向泵、转向拉杆和转向轮；转向电机设置在底盘纵梁的前部，转向电机连接转向泵，转向泵连接转向拉杆。

具体地，智能制动系统包括：制动电机、制动阀和制动器。

具体地，传统底盘部件包括：车架、悬架、轮胎、驱动系统和冷却系统。

具体地，信息采集系统包括：雷达、红外线传感器和摄像头；信息采集系统连接整车控制器，信息采集系统用于采集路况信息。

具体地，无驾驶室的自动驾驶货车的自动驾驶控制方法，包括以下步骤：

步骤1：整车控制器处理整车的状态信息、信息采集系统采集的路况信息和各附件的状态信息；

步骤2：整车控制器根据整车状态信息、路况信息以及车载附件状态下达指令到转向电机控制器、制动电机控制器、驱动电机控制器以及车载附件，控制货车的启停、制动、转向及其他车载附件工作状态变化。

具体地，步骤2中，货车的启动过程为：整车控制器向驱动电机控制器下达启动指令，驱动电机控制器解析输出扭矩及转速传递给驱动电机，驱动电机输出扭矩及转速；

具体地，步骤2中，货车的制动过程为：整车控制器向制动电机控制器下达制动指令，制动电机控制器接收整车控制器下达的制动动作信息，解析制动指令，并控制制动电机输出不同扭矩控制刹车回路阀门的开度，输出不同大小的制动力矩；

具体地，步骤2中，货车的转向过程为：整车控制器向转向电机控制器下达转向指令，转向电机控制器接收整车控制器下达的转向动作信息，并控制转向电机输出扭矩；转向电机通过转向泵带动转向拉杆动作，转向拉杆带动转向轮偏转，完成转向。

本发明有益效果如下：

1、本发明提供了一种无驾驶室的自动驾驶货车整车架构，取消驾驶室，纵梁之上所有可利用空间，全部布置货厢，最大程度地提高空间利用率，提高物流运输的能力。

2、本发明的无驾驶室的自动驾驶货车降低了整车的整备质量，提高整车载质量。整车的车载质量的提高可以提高货车运送货物的重量，最大程度的提高载货载重能力，提高物流运输能力。

3、本发明的无驾驶室的自动驾驶货车采用信息采集系统识别路况，并通过智能控制系统控制货车的启动、制动、转向及其他动作。实现了载货货车的无人驾驶，节省了人力的同时，也避免了司机在长途运输过程中疲劳驾驶的风险。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为无驾驶室的自动驾驶货车整车总架构；

图2为无驾驶室的自动驾驶货车的底盘结构；

图3为无驾驶室的自动驾驶货车的转向系统；

图4为无驾驶室的自动驾驶货车的制动系统；

图5为无驾驶室的自动驾驶货车的制动阀；

图6为无驾驶室的自动驾驶货车的驱动系统；

图7为无驾驶室的自动驾驶货车的控制流程图。

附图标记：

1-驱动电机；2-制动电机；3-转向拉杆；4-转向泵；5-转向电机；6-动力电池系统；7-底盘纵梁；8-前轮；9-后轮；10-货厢；11-储气筒；12-智能控制系统；13-前制动阀；14-后制动阀。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种无驾驶室的自动驾驶货车，主要包括：传统底盘部件、智能转向系统、智能制动系统、智能控制系统12、信息采集系统、动力电池系统6、货厢10等组件。如图1、图2所示。

本发明的自动驾驶专用车取消驾驶室，底盘上翼面上设置货厢10；动力电池系统6布置在底盘纵梁7的中间或底盘纵梁7的两侧；智能转向系统取消方向盘、转向管柱等机构，由电动化机构驱动转向；智能制动系统取消制动踏板，设置制动电机2，制动电机2由智能控制系统12控制；智能控制系统12的硬件设置在底盘上翼面的下方，或者设置在上装货厢10中，参见图2。

智能控制系统12设置在上装货箱中可以方便控制系统的硬件的检修，但是会占用一定的载货空间。智能控制系统12的硬件设置在底盘上翼面的下方可以保证上装货箱的载货空间最大化，且方便控制系统与被控对象如驱动电机1、转向电机5等的连接，且方便布线。一般根据实际需要选择控制系统硬件的安装位置。

动力电池系统6作为整车唯一能量来源，所有耗电部件均由动力电池系统6供电。电池系统输出经配电单元分配到各用电部件。主要有：驱动电机1及驱动电机控制器、转向电机5及转向电机控制器、制动电机2及制动电机控制器、整车低压用电系统、空调、暖风、上装用电附件等。

智能控制系统12包括：整车控制器、转向电机控制器、制动电机控制器、驱动电机控制器。整车控制系统是负责指令车辆所有行动逻辑的一系列装置，整车控制器处理采集的信息，进行分析计算，对整车行为下达指令。整车控制器不仅可以对转向电机控制器、制动电机控制器、驱动电机控制器下达指令，控制货车的行驶过程中的启动、制动、转向等。整车控制器也可以控制其他车载附件的工作，包括温度控制，声光信号的输出等。

由于，本发明的自动驾驶货车取消了驾驶室，因此货车的驱动以及行驶过程中的转向、制动等操作均通过电动化机构来提供驱动力，进一步带动转向系统或者制动系统的相关部件完成的。具体地，电动化机构包括：驱动电机1、转向电机5、制动电机2。

具体地，转向系统是用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的装置。本发明的智能转向系统包括：转向电机5、转向泵4、转向管路、转向拉杆3、转向轮及其他连接部件；转向电机5设置在底盘纵梁7的前方，转向电机5连接转向泵4，转向泵4设置在底盘纵梁7前方的两侧，分别控制两侧的转向轮，本发明中前轮8作为转向轮，后轮9作为驱动轮。

具体地，如图3所示，转向系统的转向力的来源由驾驶员替换为转向电机5，转向电机控制器控制转向电机5，其转向指令由整车控制器下达。转向电机控制器接收整车控制器下达的转向动作信息，通过解析转向指令，控制转向电机5输出不同扭矩，转向电机5输出的扭矩传递给转向泵4，转向泵4为转向执行装置，负责输出力矩带动转向拉杆3动作，进一步转向拉杆3带动车轮转向。

本发明通过转向电机5作为动力输出，替代了传统的方向盘和转向管柱的功能，通过转向电机5的正转与反转区别转向方向，通过转向电机5输出力矩的大小控制转向角度。

具体地，制动系统为使汽车的行驶速度可以强制降低实现减速或停止状态的装置。本发明的智能制动系统包括：制动电机2、制动阀、制动器，参见图4、图5。本发明取消了现有技术中安装在驾驶室的刹车等部件，采用制动电机2作为制动过程的驱动力来源，制动电机2与制动器之间设置有调节制动力大小的制动管路。制动过程为制动电机控制器接收整车控制器下达的制动动作信息，通过解析制动指令，控制制动电机2输出不同扭矩，进而控制气刹/液刹回路阀门的开度，从而实现不同制动力矩的制动效果。同时，此指令也会用于制动回馈。

具体地，制动电机2输出不同扭矩代替原制动踏板开度，通过制动电机2的扭矩大小控制前制动阀13、后制动阀14的阀门开度，实现了对制动器的制动力大小的控制，制动器为设置在前、后轮上的盘式制动器或鼓式制动器。制动时，储气筒11中储存制动所需压缩气体，制动电机2驱动前制动阀13和/或后制动阀14的阀门打开，使储气筒11中的高压空气通过前制动阀13、后制动阀14推动前、后轮制动器的制动蹄与刹车鼓接触，从而实现对前轮或后轮的制动。进一步地，通过控制前制动阀13、后制动阀14的开度，可以实现对前轮和后轮制动器的制动力大小的控制。

具体地，传统底盘部件包括：车架、悬架、轮胎、驱动系统和冷却系统。

具体地，信息采集系统用于采集路况信息。信息采集系统是由车上安装的传感器与图像识别系统完成的；信息采集系统包括：雷达、红外线传感器、摄像头，信息采集系统连接整车控制器将采集到的路况信息传递给整车控制器处理，进一步整车控制器向驱动电机控制器、制动电机控制器、转向电机控制器货其他车载附件下达指令。

进一步地，如图6所示，由智能控制系统12中的整车控制器综合由各传感器上报的路况信息、动力电池系统6的状态信息等综合判断，发出车速请求，由驱动电机1的控制器响应请求从而控制驱动电机1转速，进而控制货车的行驶速度。

本发明的无驾驶室的自动驾驶货车还装配有车载定位导航系统，车载定位导航系统可以实时定位车辆信息，且车载定位导航系统可以根据信息采集系统采集到的路况信息实时调整规划路线。

本发明的无驾驶室的自动驾驶货车的自动驾驶控制方法，如图7所示，具体包括以下步骤：

步骤1：整车控制器处理整车的状态信息，包括信息采集系统采集到的路况信息和各附件的状态信息；

步骤2：整车控制器根据整车状态信息下达指令，控制货车的启动、制动、转向及其他车载附件的状态。

步骤2中，货车的启动过程为：整车控制器向驱动电机控制器下达启动指令，驱动电机控制器解析输出扭矩及转速传递给驱动电机1，驱动电机1输出扭矩及转速；

步骤2中，货车的制动过程为：整车控制器向制动电机控制器下达制动指令，制动电机控制器接收整车控制器下达的制动动作信息，解析制动指令，并控制制动电机2输出不同扭矩，进而控制刹车回路阀门的开度，从而实现不同制动力矩的制动效果；

步骤2中，货车的转向过程为：整车控制器向转向电机控制器下达转向指令，转向电机控制器接收整车控制器下达的转向动作信息，并控制转向电机5输出扭矩；转向电机5通过转向泵4带动转向拉杆3动作，转向拉杆3带动转向轮偏转，完成转向。

与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有以下技术效果之一：

1、本发明提供了一种无驾驶室的自动驾驶货车整车架构，取消驾驶室，纵梁之上所有可利用空间，全部布置货厢10，最大程度地提高空间利用率，提高物流运输的能力。

2、本发明的无驾驶室的自动驾驶货车降低了整车的整备质量，提高整车载质量。整车的车载质量的提高可以提高货车运送货物的重量，最大程度的提高载货载重能力，提高物流运输能力。

3、本发明的无驾驶室的自动驾驶货车采用信息采集系统识别路况，并通过智能控制系统12控制货车的启动、制动、转向及其他动作。实现了载货货车的无人驾驶，节省了人力的同时，也避免了司机在长途运输过程中疲劳驾驶的风险。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无驾驶室的自动驾驶货车，其特征在于，包括：传统底盘部件、智能转向系统、智能制动系统、智能控制系统(12)、信息采集系统、动力电池系统(6)和上装货厢(10)；所述自动驾驶货车取消驾驶室，底盘翼面上设置货厢(10)；所述动力电池系统(6)布置在底盘纵梁(7)的中部或两侧；所述智能转向系统取消方向盘、转向管柱，并设置用于驱动转向的电动化机构；所述智能制动系统取消制动踏板，并设置制动电机(2)；所述智能控制系统(12)设置在底盘上翼面的下方或者设置在上装货厢(10)中。

2.根据权利要求1所述的无驾驶室的自动驾驶货车，其特征在于，所述动力电池系统(6)为驱动电机(1)及驱动电机控制器、转向电机(5)及转向电机控制器、制动电机(2)及制动电机控制器供电。

3.根据权利要求1或2所述的无驾驶室的自动驾驶货车，其特征在于，所述智能控制系统(12)包括：整车控制器、转向电机控制器、制动电机控制器和驱动电机控制器。

4.根据权利要求1所述的无驾驶室的自动驾驶货车，其特征在于，电动化机构包括：驱动电机(1)、转向电机(5)和制动电机(2)。

5.根据权利要求1或4所述的无驾驶室的自动驾驶货车，其特征在于，所述智能转向系统包括：转向电机(5)、转向泵(4)、转向拉杆(3)和转向轮；所述转向电机(5)设置在底盘纵梁(7)的前部，所述转向电机(5)连接转向泵(4)，所述转向泵(4)连接所述转向拉杆(3)。

6.根据权利要求1所述的无驾驶室的自动驾驶货车，其特征在于，所述智能制动系统包括：制动电机(2)、制动阀和制动器。

7.根据权利要求1所述的无驾驶室的自动驾驶货车，其特征在于，所述传统底盘部件包括：车架、悬架、轮胎、驱动系统和冷却系统。

8.根据权利要求1所述的无驾驶室的自动驾驶货车，其特征在于，所述信息采集系统包括：雷达、红外线传感器和摄像头；所述信息采集系统连接整车控制器，所述信息采集系统用于采集路况信息。

9.根据权利要求1-8所述的无驾驶室的自动驾驶货车的自动驾驶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：整车控制器处理整车的状态信息、信息采集系统采集的路况信息和各附件的状态信息；

步骤2：整车控制器根据整车状态信息、路况信息以及车载附件状态下达指令到转向电机控制器、制动电机控制器、驱动电机控制器以及车载附件，控制货车的启停、制动、转向及其他车载附件工作状态变化。

10.根据权利要求9所述的无驾驶室的自动驾驶货车的自动驾驶控制方法，其特征在于，所述步骤2中，货车的启动过程为：整车控制器向驱动电机控制器下达启动指令，驱动电机控制器解析输出扭矩及转速传递给驱动电机(1)，驱动电机(1)输出扭矩及转速；

所述步骤2中，货车的制动过程为：整车控制器向制动电机控制器下达制动指令，制动电机控制器接收整车控制器下达的制动动作信息，解析制动指令，并控制制动电机(2)输出不同扭矩控制刹车回路阀门的开度，输出不同大小的制动力矩；

所述步骤2中，货车的转向过程为：整车控制器向转向电机(5)控制器下达转向指令，转向电机控制器接收整车控制器下达的转向动作信息，并控制转向电机(5)输出扭矩；转向电机(5)通过转向泵(4)带动转向拉杆(3)动作，转向拉杆(3)带动转向轮偏转，完成转向。