CN112092606A - 一种自带电源系统的轮式电驱动桥及其控制方法 - Google Patents

一种自带电源系统的轮式电驱动桥及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自带电源系统的轮式电驱动桥及其控制方法，包括左右转向系统、左右悬架和电源系统，所述左电驱动轮的轮毂轴承外圈支架与左转向节固定连接，所述右电驱动轮的轮毂轴承外圈支架与右转向节固定连接，本发明中的轮式电驱动桥集成度高，将电源系统、电驱动轮、转向系统、控制系统、悬架及驱动桥结构件完全集成为一个外包络紧凑的整体，驱动桥整体布局极大简化，轮式电驱动桥可与移动功能平台进行任意组合安装，极大提高轮式移动平台的机动性，轮式电驱动桥自带电源系统，无需占用移动功能平台的其他可用空间，控制系统通过主控制器统一决策，结构及控制构架明确清晰。

Description

一种自带电源系统的轮式电驱动桥及其控制方法
技术领域
本发明属于轮式电驱动桥应用领域，涉及轮式电驱动桥及其控制方法，具体是一种自带电源系统的轮式电驱动桥及其控制方法。
背景技术
轮式电驱动桥是安装与载物平台或汽车底盘下方的动力传动装置，现有电驱动桥的驱动部分构架基本为中央电机驱动，通过传动系统中的差速器，经由左右半轴将电机动力传输至左右车轮，或采用轮边电机双电机借助轮边减速器驱动车轮；制动部分构架基本为使用盘式制动器或毂式制动器，通过液压油管，将布置于驱动桥之外的液压油源传递至制动器油缸进行制动；转向系统构架基本为贯穿整个驱动桥的转向拉缸及相关助力转向装置。上述电驱动桥的驱动、制动、转向部分结构件分散且体积较大，基本占用除车轮和悬架之外的所有驱动桥空间，且需要驱动桥之外的电源系统和控制单元为驱动桥的各运动部件进行供电和控制，不能依靠驱动桥进行独立的电量供给及协调控制，同时机械传动连接件较多，安装、调试及检修复杂。
当前，智能驾驶及无人驾驶车辆对于汽车底盘和载物功能平台的需求日益增加，现有轮式驱动桥，即使是现有安装常规轮毂电机总成的轮式电驱动桥，也依然无法满足智能驾驶车辆对于底盘全面电气化，简易化，模块化的需求。过多的分散式机械结构件布置，占用底盘空间的电源系统尺寸，繁杂的控制单元与执行单元之间的线束连接、管路连接，均阻碍了智能驾驶及无人驾驶平台的发展。
由此可见，急需一种满足上述需求的自带电源系统的轮式电驱动桥，可实现大范围功能性集成、结构性集成、控制方式简化、模块化设计，大幅减少驱动桥内部和对外的机械结构连接件及相关连接线束，满足当前智能驾驶及无人驾驶平台的使用要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种自带电源系统的轮式电驱动桥及其控制方法，以解决上述提到的现有轮式驱动桥，即使是现有安装常规轮毂电机总成的轮式电驱动桥，也依然无法满足智能驾驶车辆对于底盘全面电气化，简易化，模块化的需求的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种自带电源系统的轮式电驱动桥，包括右电驱动轮、左右转向系统、驱动桥中间支架、左右悬架、电源系统和左电驱动轮，所述驱动桥中间支架为框架式结构件，所述左右悬架包括左悬架上控制臂、右悬架上控制臂、左悬架下控制臂、右悬架下控制臂、左减震器和右减震器，左悬架上控制臂、右悬架上控制臂、左悬架下控制臂和右悬架下控制臂均为叉臂结构；
右电驱动轮和左电驱动轮均包括有轮毂轴承、轮内驱动电机、轮内电机控制器、轮内电磁毂式制动器和轮辋和轮胎，轮内驱动电机、轮内电机控制器和轮内电磁毂制动器均安装在轮辋内部，轮内驱动电机、轮内电机控制器、轮内电磁毂制动器分别与轮毂轴承内圈固定连接，轮内驱动电机、轮内电机控制器和轮内电磁毂制动器分别与轮毂轴承外圈固定连接；所述左电驱动轮的轮毂轴承外圈支架与左转向节固定连接，所述右电驱动轮的轮毂轴承外圈支架与右转向节固定连接；
所述左右悬架的左悬架上控制臂内端通过左侧上部第一铰接座、左侧上部第二铰接座与驱动桥中间支架的上部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的右悬架上控制臂内端通过右侧上部第一铰接座、右侧上部第二铰接座与驱动桥中间支架的上部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的左悬架下控制臂内端均通过左侧底部第一铰接座、左侧底部第二铰接座与驱动桥中间支架的下部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的右悬架下控制臂内端均通过右侧底部第一铰接座、右侧底部第二铰接座与驱动桥中间支架的下部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的左悬架上控制臂外端与左转向电机执行机构的左侧旋转输出装置铰接，所述左右悬架的右悬架上控制臂外端与右转向电机执行机构的右侧旋转输出装置铰接，所述左右悬架的左悬架下控制臂外端与左转向节的左侧下部球铰连接，所述左右悬架的右悬架下控制臂外端与右转向节的右侧下部球铰连接，所述左右悬架的左减震器上端通过左减震器上铰接座与驱动桥中间支架的上部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的右减震器上端通过右减震器上铰接座与驱动桥中间支架的上部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的左减震器下端通过左减震器下铰接座与左右悬架的左悬架下控制臂机械连接，所述左右悬架的右减震器下端通过右减震器下铰接座与左右悬架的右悬架下控制臂机械连接。
进一步地，所述电源系统包括集成电池管理系统的动力电池组、DC/DC电源转换器、高低压配电模块、车载充电机和12V蓄电池和主控制器，集成电池管理系统的动力电池组、DC/DC电源转换器、高低压配电模块、车载充电机、12V蓄电池和主控制器均固定安装在驱动桥中间支架内部，所述12V蓄电池与主控制器、集成电池管理系统的动力电池组、左转向电机制动器集成控制器、右转向电机制动器集成控制器、电机控制器和高低压配电模块通过线束电气连接；所述集成电池管理系统的动力电池组与高低压配电模块通过线束电气连接；所述高低压配电模块与车载充电机、电机控制器和DC/DC电源转换器通过线束电气连接；所述DC/DC电源转换器与12V蓄电池通过线束电气连接；所述电机控制器与驱动电机定子通过线束电气连接。
进一步地，所述左转向电机制动器集成控制器分别与制动电磁铁和左转向电机通过线束电气连接，所述右转向电机制动器集成控制器分别与制动电磁铁和右转向电机通过线束电气连接；所述主控制器通过线束电气与车载充电机、电机控制器、高低压配电模块、集成电池管理系统的动力电池组、DC/DC电源转换器、左转向电机制动器集成控制器和右转向电机制动器集成控制器相连接。
进一步地，所述左右转向系统包括左转向节、右转向节、左转向电机、右转向电机、左转向电机执行机构、右转向电机执行机构、左转向电机制动器集成控制器和右转向电机制动器集成控制器，所述左转向电机与左转向电机执行机构通过花键传动连接，所述右转向电机与右转向电机执行机构通过花键传动连接，左转向电机制动器集成控制器固定安装在左转向电机上，右转向电机制动器集成控制器固定安装在右转向电机上，左转向电机、左转向电机执行机构和左转向电机制动器集成控制器组成左转向执行控制单元，右转向电机、右转向电机执行机构和右转向电机制动器集成控制器组成右转向执行控制单元，所述左转向执行控制单元和右转向执行控制单元用于对电磁鼓式制动器进行控制，所述左转向执行控制单元固定安装在左转向节上，所述右转向执行控制单元固定安装在右转向节上。
进一步地，右电驱动轮和左电驱动轮的驱动电机为外转子电机，包括驱动电机定子和驱动电机转子；所述电磁鼓式制动器包括制动盘和制动毂，所述制动盘上设置有第一制动蹄片、第二制动蹄片和制动电磁铁；所述轮毂轴承包括第一支撑轴承、第二支撑轴承、轮毂轴承外圈和轮毂轴承内圈，所述轮毂轴承外圈分别通过第一支撑轴承、第二支撑轴承安装在轮毂轴承内圈上；所述制动毂与轮毂轴承内圈固定连接的同时还与轮辋固定连接，所述制动盘固定安装在轮毂轴承外圈上；所述电机定子通过定子支架固定安装在轮毂轴承外圈上，所述驱动电机转子与轮辋固定连接；所述轮胎安装在轮辋上。
进一步地，所述驱动桥中间支架的上下连接构件上设置有可左右伸缩的第一电动执行装置、第二电动执行装置、第三电动执行装置和第四电动执行装置。
进一步地，所述左右转向系统中左转向电机转动时，通过左转向电机执行机构带动左电驱动轮围绕左转向电机执行机构中的左侧旋转输出装置旋转，所述左右转向系统中右转向电机转动时，通过右转向电机执行机构带动右电驱动轮围绕右转向电机执行机构中的右侧旋转输出装置旋转。
进一步地，所述左电驱动轮、右电驱动轮及左右转向系统均为电动执行元件；所述左电驱动轮、右电驱动轮的电动执行元件为驱动电机和制动器，所述驱动电机由驱动电机控制器进行控制，所述制动器由左转向电机制动器集成控制器和右转向电机制动器集成控制器进行控制；所述转向系统的电动执行元件为左转向电机和右转向电机，左转向电机和右转向电机均由左转向电机制动器集成控制器和右转向电机制动器集成控制器进行控制。
进一步地，若干个所述轮式驱动桥同时安装在一个载物平台或整车底盘上。
进一步地，自带电源系统的轮式电驱动桥的控制方法包括以下步骤：
步骤一，充电控制方法：当有外接电源接入车载充电机时，主控制器根据动力电池组状态，控制高低压配电模块打开充电回路，同时控制车载充电机为动力电池组进行充电；充电过程中，主控制器根据BMS电池管理系统的信息实时调整充电电流及充电电压；
步骤二，驱动桥运行过程控制方法：主控制器接收外部控制指令，结合动力电池组电池管理系统的荷电状态，分别对电机控制器、左转向电机与制动器集成控制器和右进行协调控制；电机控制器根据主控制器指令，对驱动轮驱动电机进行控制，通过控制驱动电机实现对驱动桥驱动轮电驱动或电制动的行驶运动控制；左转向电机制动器集成控制器和右转向电机制动器集成控制器根据主控制器指令，分别对制动电磁铁、左转向电机和右转向电机进行控制，通过控制制动电磁铁实现对驱动桥驱动轮的机械制动控制、通过控制左转向电机和右转向电机实现对驱动桥驱动轮的转向运动控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中的轮式电驱动桥集成度高，将电源系统、电驱动轮、转向系统、控制系统、悬架及驱动桥结构件完全集成为一个外包络紧凑的整体，取消复杂的机械传动结构及管路连接、仅采用线束连接，驱动桥整体布局极大简化；
2、本发明中的轮式电驱动桥可与移动功能平台进行任意组合安装，通过若干组轮式电驱动桥，实现移动平台的360度无死角运行轨迹，极大提高轮式移动平台的机动性；同时通过双叉臂独立悬架的特殊涉及，确保轮式移动平台必要的通过性；
3、本发明中的轮式电驱动桥自带电源系统，无需占用移动功能平台的其他可用空间，控制系统通过主控制器统一决策，结构及控制构架明确清晰，更贴合智能驾驶或无人驾驶移动平台对于电驱动桥的集成化、模块化及功能全面化的设计要求。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的轮式电驱动桥的整体结构示意图主视图；
图2是本发明的轮式电驱动桥的整体结构示意图45度仰视示意图；
图3是本发明的轮式电驱动桥的整体结构示意图45度俯视示意图；
图4是本发明的轮式电驱动桥的整体结构示意图俯视图；
图5是本发明的轮式电驱动桥的整体结构示意图仰视图；
图6是本发明的轮式电驱动桥的电驱动轮结构示意图；
图7是本发明的轮式电驱动桥中电源系统的结构布置示意图；
图8为本发明的线束电气连接构架示意图；
图9是本发明的轮式电驱动桥的轮距变化状态示意图；
图10是本发明的轮式电驱动桥的转向角度变化状态示意图。
图中：1、右电驱动轮；2、右悬架上控制臂；3、右减震器；301、右减震器上铰接座；302、右减震器下铰接座；4、驱动桥中间支架；401、第一电动执行装置；402、第二电动执行装置；403、第三电动执行装置；404、第四电动执行装置；5、电源系统；501、12V蓄电池；502、车载充电机；503、高低压配电模块；5041、DC/DC电源转换器；5042、主控制器；505、集成电池管理系统的动力电池组；6、左悬架上控制臂；7、左电驱动轮；8、左减震器；801、左减震器上铰接座；802、左减震器下铰接座；9、左悬架下控制臂；10、右悬架下控制臂；11、左转向电机执行机构；12、左转向电机；13、左转向电机制动器集成控制器；14、左转向节；15、右转向电机执行机构；16、右转向节；17、右转向电机；18、右转向电机制动器集成控制器；19、右侧旋转输出装置；20、右侧上部第一铰接座；21、左侧上部第一铰接座；22、左侧旋转输出装置；23、左侧上部第二铰接座；24、右侧上部第二铰接座；25、右侧下部球铰；26、右侧底部第一铰接座；27、左侧底部第一铰接座；28、左侧下部球铰；29、左侧底部第二铰接座；30、右侧底部第二铰接座；100、轮胎；101、驱动电机转子；102、驱动电机定子；103、轮辋；104、第一制动蹄片；105、制动毂；106、轮毂轴承内圈；107、第二支撑轴承；108、制动盘；109、第二制动蹄片；1091、制动电磁铁；110、轮毂轴承外圈；111、电机控制器；112、轮毂轴承外圈支架；113、第一支撑轴承。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-10所示，一种自带电源系统的轮式电驱动桥，包括右电驱动轮1、左右转向系统、驱动桥中间支架4、左右悬架、电源系统5和左电驱动轮7，驱动桥中间支架4为框架式结构件，框架式结构件的上下连接构件上设置有可左右伸缩的电动执行装置，左右悬架包括左悬架上控制臂6、右悬架上控制臂2、左悬架下控制臂9、右悬架下控制臂10、左减震器8和右减震器3，左悬架上控制臂6、右悬架上控制臂2、左悬架下控制臂9和右悬架下控制臂10均为叉臂结构，左减震器8和右减震器3均为被动式或主动式弹性阻尼装置；
右电驱动轮1和左电驱动轮7均包括有轮毂轴承、轮内驱动电机、轮内电机控制器111、轮内电磁毂式制动器和轮辋103和轮胎100，轮内驱动电机、轮内电机控制器111和轮内电磁毂制动器均安装在轮辋103内部，轮内驱动电机、轮内电机控制器111、轮内电磁毂制动器分别与轮毂轴承内圈106固定连接，轮内驱动电机、轮内电机控制器111和轮内电磁毂制动器分别与轮毂轴承外圈110固定连接；左电驱动轮7的轮毂轴承外圈支架112与左转向节14固定连接，右电驱动轮1的轮毂轴承外圈支架112与右转向节16固定连接。
其中，左右转向系统包括左转向节14、右转向节16、左转向电机12、右转向电机17、左转向电机执行机构11、右转向电机执行机构15、左转向电机制动器集成控制器13和右转向电机制动器集成控制器18，左转向电机12与左转向电机执行机构11通过花键传动连接，右转向电机17与右转向电机执行机构15通过花键传动连接，左转向电机制动器集成控制器13固定安装在左转向电机12上，右转向电机制动器集成控制器18固定安装在右转向电机17上，左转向电机12、左转向电机执行机构11和左转向电机制动器集成控制器13组成左转向执行控制单元，右转向电机17、右转向电机执行机构15和右转向电机制动器集成控制器18组成右转向执行控制单元，左转向执行控制单元和右转向执行控制单元用于对电磁鼓式制动器进行控制，左转向执行控制单元固定安装在左转向节14上，右转向执行控制单元固定安装在右转向节16上。
左右悬架的左悬架上控制臂6内端通过左侧上部第一铰接座21、左侧上部第二铰接座23与驱动桥中间支架4的上部左右连接构件机械连接，左右悬架的右悬架上控制臂2内端通过右侧上部第一铰接座20、右侧上部第二铰接座24与驱动桥中间支架4的上部左右连接构件机械连接，左右悬架的左悬架下控制臂9内端均通过左侧底部第一铰接座27、左侧底部第二铰接座29与驱动桥中间支架4的下部左右连接构件机械连接，左右悬架的右悬架下控制臂10内端均通过右侧底部第一铰接座26、右侧底部第二铰接座30与驱动桥中间支架4的下部左右连接构件机械连接，左右悬架的左悬架上控制臂6外端与左转向电机执行机构11的左侧旋转输出装置22铰接，左右悬架的右悬架上控制臂2外端与右转向电机执行机构15的右侧旋转输出装置19铰接，左右悬架的左悬架下控制臂9外端与左转向节14的左侧下部球铰28连接，左右悬架的右悬架下控制臂10外端与右转向节16的右侧下部球铰25连接，左右悬架的左减震器8上端通过左减震器上铰接座801与驱动桥中间支架4的上部左右连接构件机械连接，左右悬架的右减震器3上端通过右减震器上铰接座301与驱动桥中间支架4的上部左右连接构件机械连接，左右悬架的左减震器8下端通过左减震器下铰接座802与左右悬架的左悬架下控制臂9机械连接，左右悬架的右减震器3下端通过右减震器下铰接座302与左右悬架的右悬架下控制臂10机械连接；
其中，电源系统5包括集成电池管理系统的动力电池组505、DC/DC电源转换器5041、高低压配电模块503、车载充电机502、12V蓄电池501和主控制器5042，集成电池管理系统的动力电池组505、DC/DC电源转换器5041、高低压配电模块503、车载充电机502、12V蓄电池501和主控制器5042均固定安装在驱动桥中间支架4内部，12V蓄电池501与主控制器5042、集成电池管理系统的动力电池组505、左转向电机制动器集成控制器13、右转向电机制动器集成控制器18、电机控制器111和高低压配电模块503通过线束电气连接，提供12V低压电源；集成电池管理系统的动力电池组505与高低压配电模块503通过线束电气连接，提供动力电源；高低压配电模块503与车载充电机502、电机控制器111和DC/DC电源转换器5041通过线束电气连接，进行高低压电源回路管理；DC/DC电源转换器5041与12V蓄电池501通过线束电气连接，将集成电池管理系统的动力电池组505电源转换为与12V同平台电源供车辆低压电源使用同时为12V蓄电池501充电；电机控制器111与电机定子通过线束电气连接，对驱动轮驱动电机进行控制；
其中，左转向电机制动器集成控制器13分别与制动电磁铁1091和左转向电机12通过线束电气连接，右转向电机制动器集成控制器18分别与制动电磁铁1091和右转向电机17通过线束电气连接，对制动电磁铁1091和转向电机进行控制；主控制器5042通过线束电气与车载充电机502、电机控制器111、高低压配电模块503、动力电池组、DC/DC电源转换器5041、左转向电机制动器集成控制器13和右转向电机制动器集成控制器18相连接，对所有驱动桥上的电气部件进行集中协调控制。
其中，右电驱动轮1和左电驱动轮7的驱动电机为外转子电机，包括驱动电机定子102和驱动电机转子101；电磁鼓式制动器包括制动盘108和制动毂105，制动盘108上设置有第一制动蹄片104、第二制动蹄片109和制动电磁铁1091；轮毂轴承包括第一支撑轴承113、第二支撑轴承107、轮毂轴承外圈110和轮毂轴承内圈106，轮毂轴承外圈110分别通过第一支撑轴承113、第二支撑轴承107安装在轮毂轴承内圈106上；制动毂105与轮毂轴承内圈106固定连接同时还与轮辋103固定连接，制动盘108固定安装在轮毂轴承外圈110上；电机定子通过定子支架固定安装在轮毂轴承外圈110上，驱动电机转子101与轮辋103固定连接；轮胎100安装在轮辋103上。
其中，驱动桥中间支架4的上下连接构件上设置有可左右伸缩的第一电动执行装置401、第二电动执行装置402、第三电动执行装置403和第四电动执行装置404，第一电动执行装置401、第二电动执行装置402、第三电动执行装置403和第四电动执行装置404具体为电动丝杆执行机构、电动齿轮齿条执行机构或电动连杆执行机构，第一电动执行装置401、第二电动执行装置402、第三电动执行装置403和第四电动执行装置404进行伸缩运动时，可改变左电驱动轮7和右电驱动轮1之间的轮距。
其中，左右转向系统中左转向电机12转动时，通过左转向电机执行机构11带动左电驱动轮7围绕左转向电机执行机构11中的左侧旋转输出装置22旋转，左右转向系统中右转向电机17转动时，通过右转向电机执行机构15带动右电驱动轮1围绕右转向电机执行机构15中的右侧旋转输出装置19旋转，实现左驱动轮和右驱动轮分别围绕对应悬架相对旋转；左驱动轮和右电驱动轮1均可从前后竖直方向向前、向驱动桥中间支架4方向旋转九十度，也均可从前后竖直方向向后、向驱动桥中间支架4方向旋转不小于四十五度，左侧旋转输出装置22和右侧旋转输出装置19具体为旋转轴或者转动轴，左转向电机执行机构11和右转向电机执行机构15具体为左电驱动轮7和右电驱动轮1上的转向执行块。
其中，左电驱动轮7、右电驱动轮1及左右转向系统均为电动执行元件；左电驱动轮7、右电驱动轮1的电动执行元件为驱动电机和制动器，驱动电机由驱动电机控制器111进行控制，制动器由左转向电机制动器集成控制器13和右转向电机制动器集成控制器18进行控制；转向系统的电动执行元件为左转向电机12和右转向电机17，左转向电机12和右转向电机17均由左转向电机制动器集成控制器13和右转向电机制动器集成控制器18进行控制。
其中，若干个轮式驱动桥同时安装在一个载物平台或整车底盘上，实现除常规车辆运行轨迹之外的平移、侧移和原地转向等运行轨迹。
其中，左转向电机制动器集成控制器13和右转向电机制动器集成控制器18为型号KTJ5-100/5的控制器，主控制器5042为型号DVP20SX211T的控制器。
其中，自带电源系统5的轮式电驱动桥的控制方法包括以下步骤：
步骤一，充电控制方法：当有外接电源接入车载充电机502时，主控制器5042根据动力电池组状态，控制高低压配电模块503打开充电回路，同时控制车载充电机502为动力电池组进行充电；充电过程中，主控制器5042根据BMS电池管理系统的信息实时调整充电电流及充电电压；
步骤二，驱动桥运行过程控制方法：主控制器5042接收外部控制指令，结合动力电池组电池管理系统的荷电状态，分别对电机控制器111、左转向电机12与制动器集成控制器和右进行协调控制；电机控制器111根据主控制器5042指令，对驱动轮驱动电机进行控制，通过控制驱动电机实现对驱动桥驱动轮电驱动或电制动的行驶运动控制；左转向电机制动器集成控制器13和右转向电机制动器集成控制器18根据主控制器5042指令，分别对制动电磁铁1091、左转向电机12和右转向电机17进行控制，通过控制制动电磁铁1091实现对驱动桥驱动轮的机械制动控制、通过控制左转向电机12和右转向电机17实现对驱动桥驱动轮的转向运动控制。
综上，本发明的轮式电驱动桥集成度高，将电源系统5、电驱动轮、转向系统、控制系统、悬架及驱动桥结构件完全集成为一个外包络紧凑的整体，取消复杂的机械传动结构及管路连接、仅采用线束连接，驱动桥整体布局极大简化；同时，本发明的轮式电驱动桥可与移动功能平台进行任意组合安装，通过若干组轮式电驱动桥，实现移动平台的360度无死角运行轨迹，极大提高轮式移动平台的机动性；并通过双叉臂独立悬架的特殊涉及，确保轮式移动平台必要的通过性；此外，本发明的轮式电驱动桥自带电源系统5，无需占用移动功能平台的其他可用空间，控制系统通过主控制器5042统一决策，结构及控制构架明确清晰，更贴合智能驾驶或无人驾驶移动平台对于电驱动桥的集成化、模块化及功能全面化的设计要求。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，包括右电驱动轮(1)、左右转向系统、驱动桥中间支架(4)、左右悬架、电源系统(5)和左电驱动轮(7)，所述驱动桥中间支架(4)为框架式结构件，所述左右悬架包括左悬架上控制臂(6)、右悬架上控制臂(2)、左悬架下控制臂(9)、右悬架下控制臂(10)、左减震器(8)和右减震器(3)，左悬架上控制臂(6)、右悬架上控制臂(2)、左悬架下控制臂(9)和右悬架下控制臂(10)均为叉臂结构；
右电驱动轮(1)和左电驱动轮(7)均包括有轮毂轴承、轮内驱动电机、轮内电机控制器(111)、轮内电磁毂式制动器和轮辋(103)和轮胎(100)，轮内驱动电机、轮内电机控制器(111)和轮内电磁毂制动器均安装在轮辋(103)内部，轮内驱动电机、轮内电机控制器(111)、轮内电磁毂制动器分别与轮毂轴承内圈(106)固定连接，轮内驱动电机、轮内电机控制器(111)和轮内电磁毂制动器分别与轮毂轴承外圈(110)固定连接；所述左电驱动轮(7)的轮毂轴承外圈支架(112)与左转向节(14)固定连接，所述右电驱动轮(1)的轮毂轴承外圈支架(112)与右转向节(16)固定连接；
所述左右悬架的左悬架上控制臂(6)内端通过左侧上部第一铰接座(21)、左侧上部第二铰接座(23)与驱动桥中间支架(4)的上部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的右悬架上控制臂(2)内端通过右侧上部第一铰接座(20)、右侧上部第二铰接座(24)与驱动桥中间支架(4)的上部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的左悬架下控制臂(9)内端均通过左侧底部第一铰接座(27)、左侧底部第二铰接座(29)与驱动桥中间支架(4)的下部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的右悬架下控制臂(10)内端均通过右侧底部第一铰接座(26)、右侧底部第二铰接座(30)与驱动桥中间支架(4)的下部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的左悬架上控制臂(6)外端与左转向电机执行机构(11)的左侧旋转输出装置(22)铰接，所述左右悬架的右悬架上控制臂(2)外端与右转向电机执行机构(15)的右侧旋转输出装置(19)铰接，所述左右悬架的左悬架下控制臂(9)外端与左转向节(14)的左侧下部球铰(28)连接，所述左右悬架的右悬架下控制臂(10)外端与右转向节(16)的右侧下部球铰(25)连接，所述左右悬架的左减震器(8)上端通过左减震器上铰接座(801)与驱动桥中间支架(4)的上部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的右减震器(3)上端通过右减震器上铰接座(301)与驱动桥中间支架(4)的上部左右连接构件机械连接，所述左右悬架的左减震器(8)下端通过左减震器下铰接座(802)与左右悬架的左悬架下控制臂(9)机械连接，所述左右悬架的右减震器(3)下端通过右减震器下铰接座(302)与左右悬架的右悬架下控制臂(10)机械连接。
2.根据权利要求1所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于,所述电源系统(5)包括集成电池管理系统的动力电池组(505)、DC/DC电源转换器(5041)、高低压配电模块(503)、车载充电机(502)和12V蓄电池(501)和主控制器(5042)，集成电池管理系统的动力电池组(505)、DC/DC电源转换器(5041)、高低压配电模块(503)、车载充电机(502)、12V蓄电池(501)和主控制器(5042)均固定安装在驱动桥中间支架(4)内部，所述12V蓄电池(501)与主控制器(5042)、集成电池管理系统的动力电池组(505)、左转向电机制动器集成控制器(13)、右转向电机制动器集成控制器(18)、电机控制器(111)和高低压配电模块(503)通过线束电气连接；所述集成电池管理系统的动力电池组(505)与高低压配电模块(503)通过线束电气连接；所述高低压配电模块(503)与车载充电机(502)、电机控制器(111)和DC/DC电源转换器(5041)通过线束电气连接；所述DC/DC电源转换器(5041)与12V蓄电池(501)通过线束电气连接；所述电机控制器(111)与驱动电机定子(102)通过线束电气连接。
3.根据权利要求2所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，所述左转向电机制动器集成控制器(13)分别与制动电磁铁(1091)和左转向电机(12)通过线束电气连接，所述右转向电机制动器集成控制器(18)分别与制动电磁铁(1091)和右转向电机(17)通过线束电气连接；所述主控制器(5042)通过线束电气与车载充电机(502)、电机控制器(111)、高低压配电模块(503)、集成电池管理系统的动力电池组(505)、DC/DC电源转换器(5041)、左转向电机制动器集成控制器(13)和右转向电机制动器集成控制器(18)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，所述左右转向系统包括左转向节(14)、右转向节(16)、左转向电机(12)、右转向电机(17)、左转向电机执行机构(11)、右转向电机执行机构(15)、左转向电机制动器集成控制器(13)和右转向电机制动器集成控制器(18)，所述左转向电机(12)与左转向电机执行机构(11)通过花键传动连接，所述右转向电机(17)与右转向电机执行机构(15)通过花键传动连接，左转向电机制动器集成控制器(13)固定安装在左转向电机(12)上，右转向电机制动器集成控制器(18)固定安装在右转向电机(17)上，左转向电机(12)、左转向电机执行机构(11)和左转向电机制动器集成控制器(13)组成左转向执行控制单元，右转向电机(17)、右转向电机执行机构(15)和右转向电机制动器集成控制器(18)组成右转向执行控制单元，所述左转向执行控制单元和右转向执行控制单元用于对电磁鼓式制动器进行控制，所述左转向执行控制单元固定安装在左转向节(14)上，所述右转向执行控制单元固定安装在右转向节(16)上。
5.根据权利要求1所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，右电驱动轮(1)和左电驱动轮(7)的驱动电机为外转子电机，包括驱动电机定子(102)和驱动电机转子(101)；所述电磁鼓式制动器包括制动盘(108)和制动毂(105)，所述制动盘(108)上设置有第一制动蹄片(104)、第二制动蹄片(109)和制动电磁铁(1091)；所述轮毂轴承包括第一支撑轴承(113)、第二支撑轴承(107)、轮毂轴承外圈(110)和轮毂轴承内圈(106)，所述轮毂轴承外圈(110)分别通过第一支撑轴承(113)、第二支撑轴承(107)安装在轮毂轴承内圈(106)上；所述制动毂(105)与轮毂轴承内圈(106)固定连接的同时还与轮辋(103)固定连接，所述制动盘(108)固定安装在轮毂轴承外圈(110)上；所述电机定子通过定子支架固定安装在轮毂轴承外圈(110)上，所述驱动电机转子(101)与轮辋(103)固定连接；所述轮胎(100)安装在轮辋(103)上。
6.根据权利要求1所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，所述驱动桥中间支架(4)的上下连接构件上设置有可左右伸缩的第一电动执行装置(401)、第二电动执行装置(402)、第三电动执行装置(403)和第四电动执行装置(404)。
7.根据权利要求1所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，所述左右转向系统中左转向电机(12)转动时，通过左转向电机执行机构(11)带动左电驱动轮(7)围绕左转向电机执行机构(11)中的左侧旋转输出装置(22)旋转，所述左右转向系统中右转向电机(17)转动时，通过右转向电机执行机构(15)带动右电驱动轮(1)围绕右转向电机执行机构(15)中的右侧旋转输出装置(19)旋转。
8.根据权利要求1所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，所述左电驱动轮(7)、右电驱动轮(1)及左右转向系统均为电动执行元件；所述左电驱动轮(7)、右电驱动轮(1)的电动执行元件为驱动电机和制动器，所述驱动电机由驱动电机控制器(111)进行控制，所述制动器由左转向电机制动器集成控制器(13)和右转向电机制动器集成控制器(18)进行控制；所述转向系统的电动执行元件为左转向电机(12)和右转向电机(17)，左转向电机(12)和右转向电机(17)均由左转向电机制动器集成控制器(13)和右转向电机制动器集成控制器(18)进行控制。
9.根据权利要求1所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，若干个所述轮式驱动桥同时安装在一个载物平台或整车底盘上。
10.根据权利要求1所述的一种自带电源系统的轮式电驱动桥，其特征在于，自带电源系统(5)的轮式电驱动桥的控制方法包括以下步骤：
步骤一，充电控制方法：当有外接电源接入车载充电机(502)时，主控制器(5042)根据动力电池组状态，控制高低压配电模块(503)打开充电回路，同时控制车载充电机(502)为动力电池组进行充电；充电过程中，主控制器(5042)根据BMS电池管理系统的信息实时调整充电电流及充电电压；
步骤二，驱动桥运行过程控制方法：主控制器(5042)接收外部控制指令，结合动力电池组电池管理系统的荷电状态，分别对电机控制器(111)、左转向电机(12)与制动器集成控制器和右进行协调控制；电机控制器(111)根据主控制器(5042)指令，对驱动轮驱动电机进行控制，通过控制驱动电机实现对驱动桥驱动轮电驱动或电制动的行驶运动控制；左转向电机制动器集成控制器(13)和右转向电机制动器集成控制器(18)根据主控制器(5042)指令，分别对制动电磁铁(1091)、左转向电机(12)和右转向电机(17)进行控制，通过控制制动电磁铁(1091)实现对驱动桥驱动轮的机械制动控制、通过控制左转向电机(12)和右转向电机(17)实现对驱动桥驱动轮的转向运动控制。
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