[發(fā)明專利]自動充電式無人駕駛電動汽車

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610125069.6
• 申請日: 2016-03-06
• 公開（公告）號: CN105751912A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張敏
• 申請（專利權(quán)）人: 張敏
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及充電領(lǐng)域，尤其涉及一種自動充電式無人駕駛電動汽車。

背景技術(shù)

新能源汽車，尤其是電動汽車，由于具有以下優(yōu)點而逐漸成為傳統(tǒng)能源汽車的替代發(fā)展方向：①零排放，電動汽車使用電能，在行駛中無廢氣排出，不污染環(huán)境；②電動汽車比汽油機驅(qū)動汽車的能源利用率要高；③因使用單一的電能源，省去了發(fā)動機、變速器、油箱、冷卻和排氣系統(tǒng)，所以結(jié)構(gòu)較簡單，占用面積相對較小；④噪聲小；⑤可在用電低峰時進行汽車充電，可以平抑電網(wǎng)的峰谷差，使發(fā)電設(shè)備得到充分利用。甚至開始出現(xiàn)智能化水平更高的無人駕駛電動汽車。

然而，由于無人駕駛電動汽車發(fā)展時間較短，在行駛中的一些問題在現(xiàn)有技術(shù)中仍沒有得到妥善的解決，甚至還需要人工參與完成：(1)基于引導(dǎo)軌跡的無人駕駛電動汽車控制精度不高，偏離引導(dǎo)軌跡的情況時有發(fā)生；(2)導(dǎo)航功能不夠完備，例如在電量不足時，無法確定附近最合適的充電站作為目標充電站以前往充電；(3)缺少充電站內(nèi)充電樁的定位設(shè)備，無法完成自動充電控制功能。

因此，需要一種新的無人駕駛電動汽車，能夠解決上述三方面的技術(shù)問題，即能夠建立新的基于引導(dǎo)軌跡的電動汽車驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)，提高無人駕駛的引導(dǎo)精度，能夠在確定附近各個充電站位置的同時，能夠自行選擇最方便的目標充電站；同時能夠定位充電站內(nèi)充電樁的位置，實現(xiàn)電動汽車的自動充電。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種自動充電式無人駕駛電動汽車，優(yōu)化現(xiàn)有的基于引導(dǎo)軌跡的電動汽車驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)，引入高精度的光電傳感器為基于引導(dǎo)軌跡的電動汽車驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)提供驅(qū)動參考數(shù)據(jù)，引入GPS定位設(shè)備確定最近充電站，更重要的是，引入圖像識別設(shè)備和機械控制設(shè)備實現(xiàn)充電樁對電動汽車的自動充電。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種自動充電式無人駕駛電動汽車，所述電動汽車包括電量檢測設(shè)備、自動充電設(shè)備、GPS定位設(shè)備和MSP430單片機，電量檢測設(shè)備用于檢測電動汽車的剩余電量，GPS定位設(shè)備用于接收電動汽車的當前GPS位置，MSP430單片機與電量檢測設(shè)備、自動充電設(shè)備和GPS定位設(shè)備分別連接，自動充電設(shè)備用于在MSP430單片機的控制下實現(xiàn)對電動汽車的自動充電。

更具體地，在所述自動充電式無人駕駛電動汽車中，包括：電量檢測設(shè)備，設(shè)置在電動汽車的蓄電池上，用于檢測蓄電池的實時剩余電量；行駛控制儀，設(shè)置在電動汽車上，與電動汽車的方向控制器和速度控制器連接，用于接收位置控制信號，基于位置控制信號確定驅(qū)動方向和驅(qū)動速度，并將驅(qū)動方向和驅(qū)動速度分別發(fā)送給方向電機控制器和速度電機控制器；GPS定位設(shè)備，用于接收GPS定位衛(wèi)星實時發(fā)送的、電動汽車的當前GPS位置；圖像采集識別設(shè)備，用于對電動汽車前方景象進行拍攝以獲得前方圖像，并對前方圖像進行圖像識別以確定前方是否存在充電樁，相應(yīng)地，發(fā)出存在充電樁信號或不存在充電樁信號；超聲波檢測設(shè)備，設(shè)置在電動汽車前部，用于檢測電動汽車前部距離充電樁的實時相差距離；ZIGBEE通信設(shè)備，設(shè)置在電動汽車上，用于與充電樁的ZIGBEE通信接口進行握手操作，握手成功則發(fā)出充電樁合格信號，握手失敗則發(fā)出充電樁不合格信號；自動充電設(shè)備，設(shè)置在電動汽車上，包括定位器、位移驅(qū)動器、機械手和充電頭，定位器、位移驅(qū)動器和充電頭都設(shè)置在機械手上，定位器用于檢測機械手與充電樁的充電插座之間的相對距離，位移驅(qū)動器與定位器連接，用于基于相對距離驅(qū)動機械手前往充電樁的充電插座，機械手用于在抵達充電樁的充電插座后將充電頭插入充電樁的充電插座中；MSP430單片機，與電量檢測設(shè)備、行駛控制儀、GPS定位設(shè)備、圖像采集識別設(shè)備、超聲波檢測設(shè)備、ZIGBEE通信設(shè)備和自動充電設(shè)備分別連接，當實時剩余電量小于等于第一預(yù)設(shè)電量閾值時，進入自動導(dǎo)航模式；MSP430單片機在自動導(dǎo)航模式中，啟動GPS定位設(shè)備和圖像采集識別設(shè)備，接收當前GPS位置，基于當前GPS位置和預(yù)存電子地圖中最近充電樁的GPS位置確定位置控制信號，將位置控制信號發(fā)送給行駛控制儀以控制電動汽車前往預(yù)存電子地圖中最近充電站，當從圖像采集識別設(shè)備處接收到存在充電樁信號時，啟動超聲波檢測設(shè)備和ZIGBEE通信設(shè)備，在接收到充電樁合格信號且實時相差距離小于等于預(yù)設(shè)距離閾值時，啟動自動充電設(shè)備以將充電頭插入充電樁的充電插座中，MSP430單片機退出自動導(dǎo)航模式；光源設(shè)備，設(shè)置在電動汽車的底盤，由多個高亮白光LED組成，多個高亮白光LED組成矩形LED矩陣且等間距排列，對電動汽車車下道路進行照明；光電傳感器，設(shè)置在電動汽車的底盤，由80個光敏電阻組成，80個光敏電阻組成矩形光敏電阻矩陣且等間距排列，每一個光敏電阻組成一個光電檢測通道，用于檢測電動汽車車下道路反射光源設(shè)備照明光的反射光強度，其中，對于每一個光電檢測通道，其正下方的道路有無引導(dǎo)軌跡，反射光強度不同，其檢測出的光電檢測電壓也不同；信號采集器，設(shè)置在電動汽車的前端儀表盤內(nèi)，與光電傳感器連接，用于采樣并輸出每一個光電檢測通道輸出的光電檢測電壓，信號采集器的采樣頻率為1毫秒；運算放大器，設(shè)置在電動汽車的前端儀表盤內(nèi)，與信號采集器連接，用于將每一個光電檢測通道的光電檢測電壓進行放大；8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，設(shè)置在電動汽車的前端儀表盤內(nèi)，與運算放大器連接，用于將放大后的每一個光電檢測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以獲得對應(yīng)的數(shù)字通道電壓；轉(zhuǎn)向控制器，設(shè)置在電動汽車的前端儀表盤內(nèi)，與MSP430單片機連接，用于基于電動汽車的橫向偏差計算電動汽車的轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)角，電動汽車的轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)角用于將電動汽車從偏離引導(dǎo)軌跡狀態(tài)恢復(fù)到位于引導(dǎo)軌跡正上方狀態(tài)；轉(zhuǎn)向電機驅(qū)動器，設(shè)置在電動汽車的驅(qū)動車輪上方，與轉(zhuǎn)向控制器連接，用于基于電動汽車的轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)角確定電機驅(qū)動控制信號；轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機，設(shè)置在電動汽車的驅(qū)動車輪上方，與轉(zhuǎn)向電機驅(qū)動器和電動汽車的驅(qū)動車輪分別連接，用于基于電機驅(qū)動控制信號控制驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)向角度，以將電動汽車從偏離引導(dǎo)軌跡狀態(tài)恢復(fù)到位于引導(dǎo)軌跡正上方狀態(tài)；其中，MSP430單片機還與8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，接收每一個光電檢測通道的數(shù)字通道電壓，將每一個光電檢測通道的數(shù)字通道電壓與預(yù)設(shè)數(shù)字電壓閾值比較，當一個光電檢測通道的數(shù)字通道電壓大于等于預(yù)設(shè)數(shù)字電壓閾值時，將對應(yīng)光電檢測通道的偏差標志設(shè)為1，當一個光電檢測通道的數(shù)字通道電壓小于預(yù)設(shè)數(shù)字電壓閾值時，將對應(yīng)光電檢測通道的偏差標志設(shè)為0，基于相鄰光電傳感器的間距、光電檢測通道的數(shù)量和每一個光電檢測通道的偏差標志計算電動汽車的橫向偏差；MSP430單片機在實時剩余電量大于等于第二預(yù)設(shè)電量閾值，控制自動充電設(shè)備的機械手以將充電頭拔離充電樁的充電插座，第二預(yù)設(shè)電量閾值大于第一預(yù)設(shè)電量閾值。