[发明专利]轮式车辆自适应承载与驱动装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用辅助承载装置预承载调节和可调承载装置主动承载调节、实时优化轮式电动车辆各个车轮所承受的载荷以至于有效驱动的控制方法，属于自动化输送装备领域。 

背景技术

轮式电动车辆通常以车载电池提供运行能源，以电机驱动车轮带动车辆行驶。相对于通过燃烧产生能量的各种燃料，电池具有较低的能量密度。为了驱动轮式车辆在一定的作业时间内输送一定的负载对象，电动车辆一般需要携带由多块电池组成的电池组，以提供足够的瞬时放电电流和较长的供电时间。然而，电池数目的增加同时也增加了电动车辆的自重，降低了电动车辆的带负载能力，增加了驱动电能的消耗，降低了电动车辆的续航能力，这是通过车载电池供电的电动车辆——无论是有人驾驶的电动汽车还是无人驾驶的自动导引车——普遍面临的一个问题。 

对于像电动汽车一类的应用，人们正努力研究采用燃料和电池共同驱动的混合动力、具有更高能量密度的新型电池、具有更快充电效率的充电方法等，以解决电动车辆的供电能力不足问题。对于像自动导引车一类的应用，由于在结构化环境中的作业流程相对固定，充电时间和地点的安排较为容易；且对于自动化输送装备，除了上述解决方法，还可以通过驱动装置的智能化改进来提高电能利用效率。 

ZL200620028342.5公开的“自动引导车的驱动/转向机构”，通过一个转向定位机构将电机与减速机驱动连接，减速机的输出端驱动连接一个通轴，采用电磁离合器将两个驱动轮与该通轴的两端进行离合式的驱动连接。该装置可将常用差速驱动方式所需的两台驱动电机减小为一台，有利于驱动转向机构的同步控制。然而，通过摩擦方式驱动车轮转动，不仅难以精确控制驱动轮的转速和位移，而且将大量电能通过摩擦转化为热能，大大降低了电能利用效率。 

ZL 201010228787.9公开的“可分式差速驱动装置及其全方位移动自动导引车”，其上转盘固定于车体，通过止推轴承与下转盘同轴装配，上转盘安装有角度传感器和电磁离合器，下转盘安装有导引传感器和车载控制器，以及两套包含电机驱动器、电机制动器、伺服电机、旋转编码器、减速机和驱动轮的轮式移动装置。该装置具有结构简单、承载量大、控制精确和运行平稳等优点，然而，也未能考虑通过驱动装置的优化来提高电能利用效率。 

发明内容

本发明的目的在于充分利用不同类型承载装置的结构特点，通过辅助承载装置预承载调节和可调承载装置主动承载调节，实时优化轮式电动车辆各个车轮所承受的载荷，既避免因承载过大而引起的电机转矩不足，又避免因承载过小而引起的驱动轮打滑，保证驱动轮的驱动力刚好大于减震脚轮的滚动阻力与其他阻力之和，在能耗最小的条件下实现对轮式电动车辆的有效驱动，显著降低对电机功率和电池容量的要求，提高电动车辆的带负载能力。 

一种轮式车辆自适应承载与驱动装置，包含车架，其特征在于，还包括可调承载装置、辅助承载装置和一承载与驱动控制系统，所述的辅助承载装置包括第一减震万向脚轮、第二减震万向脚轮、第一减震定向脚轮和第二减震定向脚轮，其中第一减震万向脚轮、第二减震万向脚轮、第一减震定向脚轮、第二减震定向脚轮等高地设置在所述的车架的四个角上，所述的可调承载装置安装在车架上并位于车辆的重心位置： 

其中：可调承载装置包括：

一升降模块，包括上承载板、中承载板以及连接在上承载板和中承载板之间的高度调节装置，该高度调节装置包括一设置在所述的中承载板上的电动推杆；

一减震模块，包括下承载板以及设置在下承载板与中承载板之间的弹性缓冲装置，在所述的下承载板上还设置有一推力轴承；

一驱动轮模块，包括驱动轮底盘以及设置在驱动轮底盘上的第一驱动轮和第二驱动轮，其中第一驱动轮与一第一驱动轮电机输出端连接，第二驱动轮与一第二驱动轮电机输出端连接，在所述的驱动轮底盘上还设置有一垂直转轴，该垂直转轴与所述的推力轴承连接；在所述的第一驱动轮电机上设置有用于检测第一驱动轮扭矩的第一扭矩传感器，在所述的第二驱动轮电机上设置有用于检测第二驱动轮扭矩的第二扭矩传感器；

一驱动装置承载传感器，设置在所述的上承载板上；

一所述的承载与驱动控制系统，接收所述的驱动装置承载传感器检测的载荷信号、第一扭矩传感器的扭矩信号、第二扭矩传感器的扭矩信号，并通过电动推杆控制所述的高度调节装置调节所述的上承载板和中承载板之间的高度，从而调节载荷在驱动轮模块与辅助承载装置之间的分配。