一种独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘制造技术

本发明专利技术提供一种独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘，包括：车身车架系统、电路系统、四个车轮，每个车轮分别通过与之对应的驱动系统、转向系统和制动系统独立驱动、转向和制动；每个所述车轮通过一套悬架系统与所述车架相连；车身车架系统包括用于为所述驱动系统、转向系统、悬架系统和制动系统提供安装支撑的车架和外包在所述车架外的非承载式车身；所述电路系统包括:整车控制器、供电单元和八个电机控制器。该底盘的每个车轮均能实现独立驱动、制动和转向，且驱动、制动和转向全部采用线控，通用性高。

【技术实现步骤摘要】
一种独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘
本专利技术涉及一种车辆底盘，具体涉及一种独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘，属于车辆底盘设计领域。
技术介绍
目前，由于交通事故多发，人工成本不断上升，无论是货运还是客运车辆，市场对于无人车的需求日渐增强。然而，目前有关无人车的相关专利技术专利多集中于传感器以及环境感知，路径规划等算法上。具体的实车的实现往往依赖于改造已经量产的乘用车。然而，这类底盘往往无法针对无人车辆的特点进行设计，线控化程度较低，改造难度较大。需要加装大量的驱动器以及对应的机械连接装置，上层算法对于底层的控制需要经过多个机构，系统的非线性程度加深，控制难度加大。同时，需要根据不同的用途设置不同的传感器以获取底盘各部件输出信息以及整车的运动信息及。例如，在室外条件下可通过GPS来获取所在位置以及行进路线。然而在室内条件下，则必须通过对于标志物的识别来进行自主移动。同一种改造难以适应全部的工况。因此，能够进行通用化改造且全线控化的底盘对于目前的无人车市场来说具有相当的意义。同时，现有的无人车辆相对于传统车辆，可以控制更多输出量，包括每个车轮的扭矩，转向角，而不局限于一个方向盘转角信号，油门信号和制动信号。因此，应当采用轮边轮毂分布式驱动以及全轮转向的底盘结构，并在制动液压管路中直接控制各车轮制动力矩，才能最大程度的发挥无人车辆的优势。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘，该底盘的每个车轮均能实现独立驱动、制动和转向，且驱动、制动和转向全部采用线控，通用性高。所述的独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘包括：车身车架系统、电路系统、四个车轮，每个车轮对应一套驱动系统、一套转向系统、一套悬架系统和一套制动系统；所述车身车架系统包括用于为所述驱动系统、转向系统、悬架系统和制动系统提供安装支撑的车架和外包在所述车架外的非承载式车身；所述驱动系统采用轮边电机作为驱动电机独立驱动与之对应的车轮；所述转向系统为全轮独立转向单元，由转向电机为与之对应的车轮提供转向力矩，使得四个车轮能够独立转向；每个所述车轮通过一套悬架系统与所述车架相连；所述制动系统为液压制动系统，用于向与之对应的车轮提供制动力矩；所述电路系统包括:整车控制器、供电单元和八个电机控制器；所述供电单元为无人车辆底盘上的所有电子设备供电；八个所述电机控制器分别用于控制四个所述驱动电机和四个所述转向电机，使得每个驱动电机和每个转向电机的转矩和旋转方向都独立可控；所述整车控制器用于接收上位机的指令，所述指令包括驱动指令、转向指令、制动指令和驻车指令：当接收驱动指令到后，分别向四个驱动电机的电机控制器发布转矩指令，控制驱动电机驱动与之对应的车轮；当接收装向指令到后，分别向四个转向电机的电机控制器发布转向指令，控制转向电机使底盘转向到设定位置；当接收制动指令或驻车指令到后，分别控制四个所述液压制动系统以完成制动或驻车。有益效果：(1)本专利技术的底盘中每个车轮均独立驱动和全轮独立转向，每个电机的转矩和旋转方向都独立可控，在正常行驶状态下，各驱动电机保持扭矩方向一致，可前进或后退。在转弯过程中，可以通过对四个转向电机扭矩的协调，进行整车横摆力矩的控制，提升车辆的操纵稳定性。并可以通过驱动电机控制车身两侧车轮的驱动方向，来实现速差转向。(2)由于四个车轮均可以独立转向，因此可以实现除阿克曼转向以外的多种转向模式，包括原地转向，双桥转向等，大大提升了平台的机动性。(3)本专利技术的无人车底盘具有通用化，平台化的特点，可在其上加装各类机械装置用于清扫，运输等各类用途，通过底盘上的电池组可为雷达，摄像头等各类识别设备提供供电，可以安装各类无人识别系统。(4)本专利技术相比于轮毂电机式驱动车辆，轮边电机驱动车辆整车平顺性更好，电机不需要增加单独的减震装置，简化结构的同时可靠性更好，电机寿命更高。附图说明图1为该车辆底盘的俯视图；图2为该车辆底盘的主视图；图3为该车辆底盘的内部布置图；图4为解耦转向工况；图5为双桥转向工况；图6为原地转向工况；图7为轮边电机系统示意图图8为独立转向系统示意图。其中：1-车轮、2-驱动系统、3-转向系统、4-悬架系统、5-车身、6-车架、9-10-轮毂、11-轮辋、12-轮胎、21-连接板、22-驱动电机、24-螺栓、23-连接耳片、25-减速器、26-球笼、27-半轴、28-万向节、301-转向电机、302-固定支架、303-固定耳片、304-壳体、305-转角传感器、306-齿条、307-齿轮、308-直线轴承、309-齿条连接耳片、310-杆端轴承、311-转向拉杆、312-螺纹套、313-转向连接耳片具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行进一步的详细描述。实施例1：本实施例提供一种独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘，如图1-3所示，该无人车辆底盘包括：车身车架系统、电路系统、四个车轮1，每个车轮1对应一套独立的驱动系统2、独立的转向系统3、独立的悬架系统4和独立的制动系统。此处车轮1即车轮总成，包括轮胎12、轮辋11、轮毂10和转向立柱9。车身车架系统包括车架6和非承载式车身5，电路系统以及四个驱动系统、四个转向系统和四个制动系统固定安装在车架6上，每个车轮1通过一套悬架系统与车架6相连。如图7所示，驱动系统采用轮边电机独立驱动系统，包括：驱动电机22、减速器25和万向传动总成。驱动电机22与减速器25通过机械连接固定在靠近车轮处，通过万向节将动力传递到轮毂10，驱动车轮。具体为：驱动电机22通过壳体背部固定端的螺栓24与连接板21的一端相连，连接板21的另一端连接有连接耳片23，连接耳片23焊接在车架6上。驱动电机22的输出端通过法兰盘连接抱轴，抱轴与减速器25相连。减速器25内部采用行星齿轮，抱轴与太阳轮固连，减速器输出轴与行星架固连，达到减速增扭的作用。减速器25输出轴外部有花键，通过花键与球笼26连接，起到周向固定作用。三球销式万向节放置在球笼26内部，与球笼26间可产生轴向相对运动，并可以在于球笼26中心轴线保持一定角度时，仍能够传递扭矩。轮毂10靠近电机端亦铣出相同结构，用于放置另一个三球销式万向节28。两个万向节内部均有花键，半轴27的两端分别通过花键与两个万向节相固连，保证周向固定，并在半轴27上设置有卡簧槽，卡簧套装在半轴27上，两端分布与两个万向节抵触，保证万向节28的轴向固定。轮毂10外部固定有轮毂轴承，通过轮毂上的轴肩起到部分轴向定位功能，轮毂10整体安装在转向立柱9内部，转向立柱9上亦加工有轴肩用于轴向固定。轮毂10外端与轮辋11使用螺栓固定。相比于轮毂电机的分布式驱动系统，轮边电机驱动系统使得整车平顺性更好，且驱动电机不需要增加单独的减震装置，简化结构的同时可靠性更好，电机寿命更高。每个驱动电机的转矩和旋转方向都独立可控，由整车控制器统一发送控制指令。在正常行驶状态下，四个驱动电机保持扭矩方向一致，可以前进或后退。在转弯过程中，通过对四个驱动电机扭矩的协调，进行整车横摆力矩的控制，提升车辆的操纵稳定性，并可以通过控制车身两侧车轮的驱动方向，来实现速差转向。如图8所示，转向系统采用全轮转向系统，每套转向系统为一个车轮提供独立的转向力矩，转向系统包括：壳体304本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘，其特征在于，包括：车身车架系统、电路系统、四个车轮(1)，每个车轮(1)对应一套驱动系统(2)、一套转向系统(3)、一套悬架系统(4)和一套制动系统；所述车身车架系统包括用于为所述驱动系统、转向系统、悬架系统和制动系统提供安装支撑的车架(6)和外包在所述车架(6)外的非承载式车身(5)；所述驱动系统(2)采用轮边电机作为驱动电机独立驱动与之对应的车轮(1)；所述转向系统(3)为全轮独立转向单元，由转向电机为与之对应的车轮(1)提供转向力矩，使得四个车轮(1)能够独立转向；每个所述车轮(1)通过一套悬架系统(4)与所述车架(6)相连；所述制动系统为液压制动系统，用于向与之对应的车轮(1)提供制动力矩；所述电路系统包括:整车控制器、供电单元和八个电机控制器；所述供电单元为无人车辆底盘上的所有电子设备供电；八个所述电机控制器分别用于控制四个所述驱动电机和四个所述转向电机，使得每个驱动电机和每个转向电机的转矩和旋转方向都独立可控；所述整车控制器用于接收上位机的指令，所述指令包括驱动指令、转向指令、制动指令和驻车指令：当接收驱动指令到后，分别向四个驱动电机的电机控制器发布转矩指令，控制驱动电机驱动与之对应的车轮；当接收装向指令到后，分别向四个转向电机的电机控制器发布转向指令，控制转向电机使底盘转向到设定位置；当接收制动指令或驻车指令到后，分别控制四个所述液压制动系统以完成制动或驻车。...

【技术特征摘要】
1.一种独立驱动的全轮转向电动化无人车辆底盘，其特征在于，包括：车身车架系统、电路系统、四个车轮(1)，每个车轮(1)对应一套驱动系统(2)、一套转向系统(3)、一套悬架系统(4)和一套制动系统；所述车身车架系统包括用于为所述驱动系统、转向系统、悬架系统和制动系统提供安装支撑的车架(6)和外包在所述车架(6)外的非承载式车身(5)；所述驱动系统(2)采用轮边电机作为驱动电机独立驱动与之对应的车轮(1)；所述转向系统(3)为全轮独立转向单元，由转向电机为与之对应的车轮(1)提供转向力矩，使得四个车轮(1)能够独立转向；每个所述车轮(1)通过一套悬架系统(4)与所述车架(6)相连；所述制动系统为液压制动系统，用于向与之对应的车轮(1)提供制动力矩；所述电路系统包括:整车控制器、供电单元和八个电机控制器；所述供电单元为无人车辆底盘上的所有电子设备供电；八个所述电机控制器分别用于控制四个所述驱动电机和四个所述转向电机，使得每个驱动电机和每个转向电机的转矩和旋转方向都独立可控；所述整车控制器用于接收上位机的指令，所述指令包括驱动指令、转向指令、制动指令和驻车指令：当接收驱动指令到后，分别向四个驱动电机的电机控制器发布转矩指令，控制驱动电机驱动与之对应的车轮；当接收装向指令到后，分别向四个转向电机的电机控制器发布转向指令，控制转向电机使底盘转向到设定位置；当接收制动指令或驻车指令到后，分别控制四个所述液压制动系统以完成制动或驻车。2.如权利要求1所述的可独立拼接的无人车底盘模块，其特征在于，所述转向系统(3)包括：壳体(304)、转向电机(301)、齿轮齿条转向机构和转向拉杆(311)；所述转向电机(301)通过固定支架(302)固接在所述车架(6)上；所述转向电机(301)的输出轴与齿轮齿条转向机构中的齿轮(307)固连，所述齿轮齿条转向机构中的齿条(306)通过所述转向拉杆(311)与转向立柱(9)相连。3.如权利要求2所述的可独立拼接的无人车底盘模块，其特征在于，所述转向电机为伺服电机，在所述齿轮(307)上设置有转角传感器(305)，所述转角传感器(305)检测所述齿轮(307)的转动行程并反馈给伺服电机。4.如权利要求1、2或3所述的可独立拼接的无人车底盘模块，其特征在于，所述驱动系统包括驱动电机(22)、减速器(25)和万向传动总成；所述驱动电机(22)通过连接板(21)固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪俊，胡纪滨，赵越，李云霄，田汉青，潘博，张雨甜，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11