CN114475765A - 智能方向盘及其的应用方法、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种智能方向盘及其的应用方法、车辆，包括方向盘、方向盘控制器和电磁离合器，所述电磁离合器的上端与方向盘连接，电磁离合器的下端与转向轴连接，所述电磁离合器基于接收的结合或分离指令实现离合器的结合或分离，该电磁离合器与方向盘控制器连接；所述智能方向盘还包括集成在电磁离合器内部的方向盘转角传感器，用于监测方向盘端的转动角度；所述方向盘控制器通过网关和车机控制器连接。本发明通过人工操作或车辆自动控制，在需要时使方向盘的转动与转向轴脱离或结合。

Description

智能方向盘及其的应用方法、车辆

技术领域

本发明涉及方向盘技术领域，具体涉及一种智能方向盘及其的应用方法、车辆。

背景技术

随着智能化技术的飞速发展，自动驾驶汽车必将得到普及。自动驾驶汽车虽然具有高度智能化驾驶能力，但在特殊情况下或根据人为意愿，也需要人工接管驾驶汽车，因此方向盘在自动驾驶汽车中也是必不可少的。在自动驾驶状态下，方向盘会在汽车转向过程中转动，可能会与车上人员发生碰撞，影响自动驾驶的舒适性及安全性。另外，自动驾驶汽车将人从车辆驾驶操作中解放出来，汽车除了作为基本的交通工具用途外，人们将越来越多地需求汽车集成娱乐、学习等功能。方向盘作为汽车与人接触及交互最直接的零部件，目前尚无相关的娱乐、学习功能应用。目前已出现在汽车转向杆增加离合装置实现方向盘离合的相关专利，如CN201921361354.3公开的汽车方向盘转向杆离合装置，该装置虽阐明了转向杆离合装置的结构方案，但并未将该离合装置与汽车进行智能化联动，更未扩展该离合装置在汽车上的娱乐、学习功能应用。

因此，有必要开发一种智能方向盘及其的应用方法、车辆。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能方向盘及其的应用方法、车辆，通过人工操作或车辆自动控制，在需要时使方向盘的转动与转向轴脱离或结合。

本发明所述的一种智能方向盘，包括方向盘、方向盘控制器和电磁离合器，所述电磁离合器的上端与方向盘连接，电磁离合器的下端与转向轴连接，所述电磁离合器基于接收的结合或分离指令实现离合器的结合或分离，该电磁离合器与方向盘控制器连接；

所述智能方向盘还包括集成在电磁离合器内部的方向盘转角传感器，用于监测方向盘端的转动角度；所述方向盘控制器通过网关和车机控制器连接。

可选地，还包括方向盘开关，该方向盘开关与方向盘控制器连接， 所述方向盘控制器基于方向盘开关的信号控制电磁离合器的分离或结合。

第二方面，本发明所述的一种智能方向盘的应用方法，包括以下步骤：

在电磁离合器处于分离状态时，方向盘转角传感器将其转角信号通过方向盘控制器及网关传递至车机控制器；

车机控制器将所述转角信号传递至与车机控制器相连接的外接设备；

所述外接设备能基于所接收的转角信号控制软件中的车辆进行对应的转向操作。

可选地，在所述电磁离合器处于分离状态时，所述方向盘转角传感器将其转角信号通过方向盘控制器及网关传递至自动驾驶控制器；

所述自动驾驶控制器接收方向盘转角传感器的转角值，以及整车转角传感器的转角值，若判断出两转角出现稳定或持续扩大的差值时，所述自动驾驶控制器发送指令至车机控制器，以提示用户停车调正方向盘，或接管汽车。

可选地，在车辆处于行驶状态且电磁离合器处于结合状态下，响应于检测到整车转角传感器出现失效时，方向盘转角传感器将其转角信号通过方向盘控制器及网关传递至自动驾驶控制器；

所述自动驾驶控制器控制车辆停车，同时利用车机进行故障提示。

可选地，在人工接管驾驶状态下，若自动驾驶控制器判断出人工转向操作不当会引起严重后果时，自动驾驶控制器发送指令，通过网关及方向盘控制器控制电磁离合器完成分离动作，由自动驾驶系统接管车辆。

可选地，所述外接设备通过蓝牙、WIFI无线连接至车机控制器上。

第三方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的智能方向盘。

本发明具有以下优点：

一、自动驾驶车型可在汽车行驶或静止状态时，由人为操作或自动驾驶系统自主控制方向盘与转向轴分离。在自动驾驶状态下将方向盘与转向轴分离，使得方向盘可以不跟随整车转向而转动，从而提升驾驶舒适性及安全性。在人工接管驾驶时，若自动驾驶系统监测到人工操作存在不当转向，可能引起严重后果时，自动驾驶系统能够主动发送指令使方向盘与转向轴分离，并接管汽车进入自动驾驶状态。

二、非自动驾驶车型只有在车辆静止状态时才能够使方向盘与转向轴分离。无论是自动驾驶车型还是非自动驾驶车型，当方向盘与转向轴处于分离状态时，均可将方向盘端独立的转角信号应用于各种娱乐、学习软件中，如赛车竞速游戏、虚拟驾驶学习软件等。人员操作本发明方向盘能够实现对游戏或学习软件中汽车的转向操控，大大丰富了汽车方向盘的学习、娱乐用途，同时提升了相关学习、娱乐活动的体验感。

三、当车辆行驶且电磁离合器处于结合状态时，方向盘端转角传感器与整车转角传感器形成双冗余结构。通过比对方向盘端与整车端转角信号，能够判断电磁离合器出现不正常分离等故障，并提示驾驶员或车辆自动控制减速停车，避免事故发生。若整车转角传感器出现失效，能够临时采用方向盘端转角传感器信号满足整车行驶需求，避免无转角信号引发安全事故。

附图说明

图1为本实施例中方向盘与转向轴连接后的结构示意图；

图2为本实施例中方向盘组成及通信连接示意图；

图中，1-方向盘、2-方向盘开关、3-线束一、4-电磁离合器、5-接插件、6-转向轴、7-方向盘转角传感器、8-方向盘控制器、9-线束二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本实施例中，一种智能方向盘，包括方向盘1、方向盘控制器8和电磁离合器4，所述电磁离合器4的上端与方向盘1连接，电磁离合器4的下端与转向轴6连接。所述电磁离合器4基于接收的结合或分离指令实现离合器的结合或分离，该电磁离合器4与方向盘控制器8连接。所述智能方向盘1还包括集成在电磁离合器4内部的方向盘转角传感器7，用于监测方向盘1端的转动角度；所述方向盘控制器8通过网关和车机控制器连接。

本实施例中，电磁离合器4布置于方向盘1底部，可与方向盘1骨架采用螺钉等方式进行固定连接。方向盘控制器8布置于方向盘1本体内部适当位置，可与方向盘1骨架采用螺钉等方式进行固定连接。

本实施例中，一种智能方向盘，还包括方向盘开关2，方向盘开关2一般布置于方向盘1本体正面，方向盘开关2上可设置按键，用于人为控制电磁离合器4的分离或结合。所述方向盘开关2也可设置于整车其余位置。该方向盘开关2与方向盘控制器8连接。

本实施例中，方向盘转角传感器7、电磁离合器4及方向盘开关2均通过线束一3与方向盘控制器8连接。方向盘控制器8通过线束二9及接插件5与整车连接。

本实施例中，人工控制完成电磁离合器4的分离或结合切换的具体过程如下：

首先人为按下方向盘开关2上的控制按键，所述按键信号通过方向盘控制器8传递至网关，网关将所述按键信号传递至自动驾驶控制器，自动驾驶控制器判断是否满足执行按键信号指令条件。判断条件一般为汽车处于自动驾驶状态或静止时，电磁离合器4才能从结合切换为分离，汽车处于静止或直线行驶时，才能从分离切换为结合。若自动驾驶控制器判断满足条件，则发出分离或结合指令，并通过网关及方向盘控制器8传递至电磁离合器4，使电磁离合器4完成分离或结合动作。若自动驾驶控制器判断不满足条件，则发出另外的指令至车机控制器，用于提示用户不能进行电磁离合器4的切换操作。

本实施例中，自动驾驶控制器自动控制电磁离合器4的分离或结合切换，具体如下：

当开启自动驾驶系统时，自动驾驶控制器自动发送指令，通过网关及方向盘控制器8传递至电磁离合器4，使电磁离合器4完成分离动作。同样地，当关闭自动驾驶系统时，自动驾驶控制器自动发送指令使电磁离合器4完成结合动作。在人工接管驾驶状态下，若自动驾驶系统监测到人工操作存在不当转向，可能引起严重后果时，自动驾驶系统同样可发送指令，通过网关及方向盘控制器8控制电磁离合器4完成分离动作，并由自动驾驶系统接管汽车，避免发生伤害事故。

本实施例中，一种智能方向盘的应用方法，采用如本实施例中所述的智能方向盘，其应用方法包括以下步骤：

在电磁离合器4处于分离状态时，方向盘转角传感器7将其转角信号通过方向盘控制器8及网关传递至车机控制器；车机控制器将所述转角信号传递至与车机控制器相连接的外接设备如手机、游戏机、平板电脑等，所述外接设备可装载学习、娱乐软件如模拟驾驶学习软件、赛车游戏等；所述外接设备能基于所接收的转角信号控制软件中的车辆进行对应的转向操作，即可实现对学习、娱乐软件转向的操控。

本实施例中，利用方向盘1端转角传感器及汽车自带的整车转角传感器信号实现方向盘1不正的调整及行车安全功能，具体如下：

在人工接管驾驶状态下，自动驾驶系统可同时检测方向盘1端转角传感器转角值及汽车自带的整车转角传感器转角值。若两者转角出现稳定的或持续扩大的差值，则说明方向盘1存在不正问题或电磁离合器4发生了异常分离故障。此时自动驾驶系统可发送指令至车机提示用户停车调正方向盘1，或接管汽车进入自动驾驶状态，以避免事故发生。

本实施例中，在车辆处于行驶状态且电磁离合器4处于结合状态下，若整车转角传感器出现失效，整车可临时采用方向盘转角传感器7的转角信号满足车辆行驶需求，并显示故障提示驾驶员停车或自动驾驶系统控制车辆停车，避免无转角信号引发安全事故。

本实施例中，所述外接设备通过蓝牙、WIFI无线连接至车机控制器上。

本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的智能方向盘1。

Claims (8)

1.一种智能方向盘，其特征在于：包括方向盘（1）、方向盘控制器（8）和电磁离合器（4），所述电磁离合器（4）的上端与方向盘（1）连接，电磁离合器（4）的下端与转向轴（6）连接，所述电磁离合器（4）基于接收的结合或分离指令实现离合器的结合或分离，该电磁离合器（4）与方向盘控制器（8）连接；

所述智能方向盘（1）还包括集成在电磁离合器（4）内部的方向盘转角传感器（7），用于监测方向盘（1）的转动角度；所述方向盘控制器（8）通过网关和车机控制器连接。

2.根据权利要求1所述的智能方向盘，其特征在于：还包括方向盘开关（2），该方向盘开关（2）与方向盘控制器（8）连接， 所述方向盘控制器（8）基于方向盘开关（2）的信号控制电磁离合器（4）的分离或结合。

3.一种智能方向盘的应用方法，其特征在于,包括以下步骤：

在电磁离合器（4）处于分离状态时，方向盘转角传感器（7）将其转角信号通过方向盘控制器（8）及网关传递至车机控制器；

车机控制器将所述转角信号传递至与车机控制器相连接的外接设备；

所述外接设备能基于所接收的转角信号控制软件中的车辆进行对应的转向操作。

4.根据权利要求3所述的智能方向盘的应用方法，其特征在于：在所述电磁离合器（4）处于分离状态时，所述方向盘转角传感器（7）将其转角信号通过方向盘控制器（8）及网关传递至自动驾驶控制器；

所述自动驾驶控制器接收方向盘转角传感器（7）的转角值，以及整车转角传感器的转角值，若判断出两转角出现稳定或持续扩大的差值时，所述自动驾驶控制器发送指令至车机控制器，以提示用户停车调正方向盘（1），或接管汽车。

5.根据权利要求3或4所述的智能方向盘的应用方法，其特征在于：在车辆处于行驶状态且电磁离合器（4）处于结合状态下，响应于检测到整车转角传感器出现失效时，方向盘转角传感器（7）将其转角信号通过方向盘控制器（8）及网关传递至自动驾驶控制器；

所述自动驾驶控制器控制车辆停车，同时利用车机进行故障提示。

6.根据权利要求5所述的智能方向盘的应用方法，其特征在于：在人工接管驾驶状态下，若自动驾驶控制器判断出人工转向操作不当会引起严重后果时，自动驾驶控制器发送指令，通过网关及方向盘控制器（8）控制电磁离合器（4）完成分离动作，由自动驾驶系统接管车辆。

7.根据权利要求3或4或6所述的智能方向盘的应用方法，其特征在于：所述外接设备通过蓝牙、WIFI无线连接至车机控制器上。

8.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求1或2所述的智能方向盘（1）。

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