[发明专利]一种分布式驱动的高性能六轮转向商用车智能底盘系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种分布式驱动的高性能六轮转向商用车智能底盘系统及控制方法，系统包括车架、悬架系统、驱动与制动系统、转向系统及信息感知与控制系统，本发明最大限度地扩充每个车轮在行驶过程中的可控自由度，分别对每个车轮的转向角与驱动力进行控制，使三轴商用车具有过驱动与制动系统输入矢量的冗余和耦合。将先进感知与状态传感设备融入多轮转向多轮驱动底盘控制架构，形成完善的高性能智能底盘系统，提升多轴重载商用车在行驶过程中应对极限工况的能力。基于分布式六轮转向底盘提出的底层控制量优化方案具有理想的轮胎力分配机制，提升车身稳定性。同时多电机分布式驱动结构具备更好的能量分配模式，提升驱动电机效率，降低能耗。

技术领域

本发明涉及智能商用车底盘动力学领域，尤其涉及一种分布式驱动的高性能六轮转向商用车智能底盘系统及控制方法。

背景技术

近年来，由于我国实体经济、消费市场的不断发展，物流运输作为经济发展的支柱行业，呈现出持续快速增长的态势。物流运输与工程基建对多轴重载商用车的依赖愈发明显。重载车辆惯性大、车身长、侧倾中心高，高速行驶时稳定性差，易产生甩尾、侧翻等失稳现象，甚至造成重大事故；各向耦合作用更为明显，较大的转弯半径，对车辆机动性能的要求较为严苛。

与集中驱动汽车相比，分布式电动汽车具有过驱动系统输入矢量的冗余和耦合，可以直接控制每个车轮的驱动扭矩，便于实现轮边差速控制与直接横摆转矩控制，具有理想的轮胎力分配机制与车身稳定性能。同时，取消了主减速器与差速器结构，提高了动力传输效率，通过电机进行制动能量回馈，具有能量利用率高的独特优势。与前轮转向车辆相比，全轮转向可以增强车辆在高速行驶或在侧向干扰作用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵灵活性，减少调头时的转弯半径。分布式驱动系统可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向，明显降低车辆的转弯半径，甚至在特殊情况下实现近似原地转向，对于长轴距商用车辆具有广泛的应用价值。

专利CN113978334A所提及的六轮驱动车辆未涉及转向机构，依靠轮边差速进行转向。专利CN111546882A所提及的六轮驱动车辆为单动力源驱动，通过传动轴传递动力到各个车轴，无法对单个轮胎的驱动力进行准确控制。专利CN113371062A所提及的六轮转向系统在设计过程中未考虑驱动系统的机械干涉。同时，分布式轮毂电机工作的环境恶劣，在密封、散热等方面存在诸多难点。轮毂电机系统的电制动容量较小，不能满足整车制动性能的要求，需要附加机械制动系统。本发明将提出一种分布式轮边驱动技术，并对每个车轴配置转向系统，改善现有技术的局限性。

随着电动化与智能化技术的迅速发展，无人驾驶技术的快速普及，为汽车产业带来颠覆性跨越，道路载运工具底盘也迎来从传统底盘到电动底盘再到智能底盘的技术变革。智能底盘将为智能感知系统、智能座舱系统以及多自由度动力系统提供承载平台，已成为国内外相关领域的研究热点。

因此，现在亟需一种系统自身内部深度协同，具备感知、认知、预判和控制车轮与地面间相互作用和管理自身运行状态能力的多轮驱动、多轮转向的多控制自由度的高性能智能底盘，对于实现商用运载车辆智能行驶任务具有重要意义，以解决重载商用车高动态、高复杂交通环境下安全稳定运行等瓶颈难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式驱动的高性能六轮转向商用车智能底盘系统及控制方法。完整的转向驱动轴设计方案解决了驱动过程中的转向机构干涉的矛盾，并为每个轮胎增加了驱动控制自由度，增加了重载商用车应对极限工况的能力。进一步，完整的控制方法克服了现有多轮驱动、多轮转向的多控制自由度智能底盘在系统集成与子系统协调控制方面尚未解决的底盘动力学难题。

本发明所采用的技术方案为：一种分布式驱动的高性能六轮转向商用车智能底盘系统，包括车架、悬架系统、驱动与制动系统、转向系统及信息感知与控制系统。