适用于自动驾驶的电动车底盘及具有其的电控系统和车辆技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于自动驾驶的电动车底盘及具有其的电控系统和车辆，电动车底盘包括底盘框架和设于底盘框架的四个电动轮总成，相邻的两个电动轮总成的转向中心连接互相垂直且长度相等；每一电动轮总成包括车轮、轮速控制单元、以及转向控制单元，其中，轮速控制单元设置于轮胎中，组成车轮，用于控制相应车轮的行驶速度；转向控制单元设于车轮与底盘框架之间，转向控制单元包括驱动设备、齿轮传动设备、以及导向悬架，其中，导向悬架连接到车轮，驱动设备通过齿轮传动设备驱动连接导向悬架，以通过驱动导向悬架转动而控制相应车轮的转向角。本发明专利技术提供的电动车底盘的结构模块化程度高，便于根据不同需求定制、改造或维修。

【技术实现步骤摘要】
适用于自动驾驶的电动车底盘及具有其的电控系统和车辆
本专利技术涉及自动驾驶
，特别是关于一种适用于自动驾驶的电动车底盘及具有其的电控系统和车辆。
技术介绍
传统的汽车底盘，由于轮胎转向角度的限制，导致其最小转弯半径较大，无法原地转向，因此在很多场合下很不灵活。而且，传统的汽车底盘由于最初发展过程中，均设计成由驾驶员驾驶，所以都包含了整个转向系统，例如：电动助力转向、方向盘等。现在，随着自动驾驶的发展，对汽车的灵活控制要求越来越高，汽车底盘结构要求进一步优化，以适应自动驾驶功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于自动驾驶的电动车底盘，其能够更加符合自动驾驶汽车的应用需求。为实现上述目的，本专利技术提供一种适用于自动驾驶的电动车底盘，其包括底盘框架和设于所述底盘框架的四个电动轮总成，相邻的两个所述电动轮总成的转向中心连接互相垂直且长度相等；每一所述电动轮总成包括车轮、轮速控制单元、以及转向控制单元，其中，所述轮速控制单元设置于轮胎中，组成所述车轮，用于控制相应所述车轮的行驶速度；所述转向控制单元设于所述车轮与所述底盘框架之间，所述转向控制单元包括驱动设备、齿轮传动设备、以及导向悬架，其中，所述导向悬架连接到所述车轮，所述驱动设备通过所述齿轮传动设备驱动连接所述导向悬架，以通过驱动所述导向悬架转动而控制相应所述车轮的转向角。进一步地，正向行驶情形下，四个车轮的转向角分别为：θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝0°侧向行驶情形下，四个车轮的转向角分别为：θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝90°原地转向情形下，四个车轮的转向角分别为：θ1＝-90°θ2＝θ4＝0°θ3＝90°斜向行驶情形下，四个车轮的转向角分别为：0°<θ1＝θ2＝θ3＝θ4<90°或-90°<θ1＝θ2＝θ3＝θ4<0°。其中，θ1为前轮的转向角，θ2为左轮的转向角，θ3为后轮的转向角，θ4为后轮的转向角。进一步地，所述齿轮传动设备包括齿轮箱、以及内置于所述齿轮箱且相啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述齿轮箱的底部以转动连接的方式连接所述导向悬架，而所述从动齿轮的转动轴固定连接到所述导向悬架。进一步地，所述驱动设备设置在所述齿轮箱的外侧面，并与所述齿轮箱内的所述主动齿轮驱动连接。进一步地，所述导向悬架具有上支架和下摆臂，其中，所述上支架通过轴承与所述齿轮箱转动连接，所述下摆臂的一端与所述上支架铰接，另一端连接到所述车轮。进一步地，所述上支架呈方U型，具体包括水平布置的齿轮箱连接板，所述齿轮箱连接板的两端分别垂直连接有一体成型的上叉臂，两所述上叉臂布置在所述车轮的两侧，每一侧的所述上叉臂与一所述下摆臂铰接，所述齿轮箱连接板通过轴承与所述齿轮箱转动连接。进一步地，所述上叉臂与所述下摆臂之间设置有减振器和/或减振弹簧。本专利技术还提供一种电动车底盘的电控系统，所述电控系统包括如上所述的适用于自动驾驶的电动车底盘、整车控制器、以及感知单元，所述整车控制器根据所述感知单元感知的自车信息和环境信息，控制所述适用于自动驾驶的电动车底盘中的轮速控制单元和转向控制单元。本专利技术还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的电动车底盘或包括如上所述的电动车底盘的电控系统。本专利技术提供的电动车底盘的结构模块化程度高，便于根据不同需求定制、改造或维修。附图说明图1是本专利技术实施例中适用于自动驾驶的电动车底盘的立体结构图。图2是图1中电动车底盘的俯视图。图3是图1中电动轮总成一实施例的结构示意图。图4是图3中的电动轮总成的左视图。图5是图3中的电动轮总成的右视图。图6是图3中上叉臂的结构示意图。图7是本专利技术实施例中适用于自动驾驶的电动车底盘的电控系统的结构示意图。图8是本专利技术实施例中适用于自动驾驶的电动车底盘的工作示例图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1和图2所示，本专利技术实施例所提供的适用于自动驾驶的电动车底盘包括底盘框架1和四个电动轮总成2，四个电动轮总成2均设置于底盘框架1，相邻的两个电动轮总成2的转向中心连接互相垂直且长度相等，组成正方形。这种四轮的对称菱形布置方式，进而为完成车辆的侧向行驶、原地转向、以及斜向行驶等任务提供了有利条件。在一个实施例中，每一电动轮总成2包括车轮、轮速控制单元22、以及转向控制单元。轮速控制单元22设置在轮胎中，组成车轮。轮速控制单元22包括轮毂电机及制动器，用于控制车轮的行驶速度，比如控制车轮的加速、减速和停止。转向控制单元设于车轮与底盘框架1之间，并且，转向控制单元与轮速控制单元22相连接，用于控制相应车轮的转向角(包括前轮的转向角θ1、左轮的转向角θ2、后轮的转向角θ3、和后轮的转向角θ4)。如图8所示，下面举例说明车辆的行驶方向与四个车轮的转向角之间的对应关系。车辆正向行驶的情形下，四个车轮均无转向，与传统车辆的行驶相同，四个轮胎21的转向角分别为：θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝0°车辆侧向(横向)行驶的情形下，四个车轮均逆时针转向90°，四个轮胎21的转向角分别为：θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝90°车辆原地360°转向的情形下，左右两个车轮无转向，前轮顺时针转动90°，后轮逆时针转动90°，四个轮胎21的转向角分别为：θ1＝-90°θ2＝θ4＝0°θ3＝90°车辆斜向行驶的情形下，四个车轮向相同方向旋转相同角度，四个轮胎21的转向角分别为下面情形之一：情形一：0°<θ1＝θ2＝θ3＝θ4<90°；情形二：-90°<θ1＝θ2＝θ3＝θ4<0°。需要说明的是，本实施例提供的电动底盘行动灵活，除了以上四种车辆行驶方向之外，还可以根据实际需求，通过控制四个车轮中的一个或多个车轮转向角，达到灵活控制车辆行驶方向的目的。由以上示例可以看出，该底盘运动灵活，可适应不同工况，如狭窄空间侧向停车等情况。通过上述实施例提供的电动底盘，可实现四轮的独立驱动和独立转向，相互之间不耦合，控制自由度高，而无方向盘的设计要求，也没有车体正方向的设计要求，符合自动驾驶开发需求。在一个实施例中，如图3至图5所示，所述转向控制单元包括驱动设备23、齿轮传动设备24、以及导向悬架25，其中，驱动设备23包括转向电机和减速机，其通过齿轮传动设备24驱动连接导向悬架25，导向悬架25连接到车轮，这样可以通过齿轮传动设备24，驱动导向悬架25转动，进而控制车轮的转向角。本实施例中所采用的齿轮传动方式一方面传动精度高，另一方面可以节省空间，满足结构紧凑的要求。在一个实施例中，齿轮传动设备24包括齿轮箱241，齿轮箱241中设置有主动齿轮242和从动齿轮243，主动齿轮242和从动齿轮243相啮合，二齿轮均为锥齿轮。齿轮箱241的顶部可以通过固连方式(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于自动驾驶的电动车底盘，其特征在于，包括底盘框架(1)和设于所述底盘框架(1)的四个电动轮总成(2)，相邻的两个所述电动轮总成(2)的转向中心连接互相垂直且长度相等；每一所述电动轮总成(2)包括车轮、轮速控制单元(22)、以及转向控制单元，其中，所述轮速控制单元(22)设置于轮胎(21)中，组成所述车轮，用于控制相应所述车轮的行驶速度；所述转向控制单元设于所述车轮与所述底盘框架(1)之间，所述转向控制单元包括驱动设备(23)、齿轮传动设备(24)、以及导向悬架(25)，其中，所述导向悬架(25)连接到所述车轮，所述驱动设备(23)通过所述齿轮传动设备(24)驱动连接所述导向悬架(25)，以通过驱动所述导向悬架(25)转动而控制相应所述车轮的转向角。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于自动驾驶的电动车底盘，其特征在于，包括底盘框架(1)和设于所述底盘框架(1)的四个电动轮总成(2)，相邻的两个所述电动轮总成(2)的转向中心连接互相垂直且长度相等；每一所述电动轮总成(2)包括车轮、轮速控制单元(22)、以及转向控制单元，其中，所述轮速控制单元(22)设置于轮胎(21)中，组成所述车轮，用于控制相应所述车轮的行驶速度；所述转向控制单元设于所述车轮与所述底盘框架(1)之间，所述转向控制单元包括驱动设备(23)、齿轮传动设备(24)、以及导向悬架(25)，其中，所述导向悬架(25)连接到所述车轮，所述驱动设备(23)通过所述齿轮传动设备(24)驱动连接所述导向悬架(25)，以通过驱动所述导向悬架(25)转动而控制相应所述车轮的转向角。


2.如权利要求1所述的适用于自动驾驶的电动车底盘，其特征在于，正向行驶情形下，四个车轮的转向角分别为：
θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝0°
侧向行驶情形下，四个车轮的转向角分别为：
θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝90°
原地转向情形下，四个车轮的转向角分别为：
θ1＝-90°
θ2＝θ4＝0°
θ3＝90°
斜向行驶情形下，四个车轮的转向角分别为：
0°<θ1＝θ2＝θ3＝θ4<90°或-90°<θ1＝θ2＝θ3＝θ4<0°。
其中，θ1为前轮的转向角，θ2为左轮的转向角，θ3为后轮的转向角，θ4为后轮的转向角。


3.如权利要求1或2所述的适用于自动驾驶的电动车底盘，其特征在于，所述齿轮传动设备(24)包括齿轮箱(241)、以及内置于所述齿轮箱(241)且相啮合的主动齿轮(242)和从动齿轮(243)，所述齿轮箱(241)的底部以转动连接的方式连接所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂士达，王建强，王映焓，刘科，李克强，刘凯琪，许庆，于洋，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11