本发明涉及一种分布式电驱动铰接多功能车，由前、后车身，分别设置在前后身上的4个电动轮，前车身上的控制台、方向盘及方向盘转角传感器、制动踏板、驱动踏板，进/退切换开关和电池单元；每个电动轮的动力电缆与控制台连接，电动轮内置的转速传感器，与控制台连接，前后车身通过铰接支架相铰连，并设有车身转角传感器，方向盘转角传感器与控制台信号连接，制动踏板和驱动踏板由信号数据线与控制台连接，进/退切换开关由数据电缆与控制台连接。该车能在狭小空间实现灵活的转向、前进、后退等动作，具有较大的车身有效储物空间用于存放水、油、清洁剂、垃圾、货物等，且具有噪音低、无污染、易维护等优点。
1.一种分布式电驱动铰接多功能车，包括：前车身(1)、后车身(11)、分别设置在前后车身上的4个电动轮(7)，设置在前车身上的控制台(2)、方向盘(3)及方向盘下面的方向盘转角传感器(13)、制动踏板(4)、驱动踏板(5)，座椅(6)、进/退切换开关(15)和电池单元(12)，其特征在于：每个所述的电动轮(7)的动力电缆与控制台(2)连接，可实现每个电动轮的驱动、制动的独立控制，同时每个电动轮内置有转速传感器，并由数据电缆与控制台(2)连接，可实时反馈各轮的转速；
在前车身(1)上刚性连接一铰接支架(8)，通过铰接轴(9)与后车身(11)相铰连，在铰接支架(8)与铰接轴(9)之间安装有车身转角传感器(14)，可随时测量出前、后车身之间的转角；
所述的方向盘(3)用于提供给驾驶员实现转向操作，并无物理的转向机构，仅是用来提供转向界面，所述方向盘(3)下面的方向盘转角传感器(13)用于实时测量方向盘转角，并将该测量的信号传输给控制台(2)，以识别驾驶员的转向意图；
所述的制动踏板(4)和驱动踏板(5)均为线控踏板，由信号数据线与控制台(2)连接，可实现驾驶员的驱动或制动指令的输入；
所述的电池单元(12)由动力电缆与控制台(2)连接；
所述的进/退切换开关(15)由数据电缆与控制台(2)连接。
2.权利要求1所述的分布式电驱动铰接多功能车的运动控制方法，按以下步骤实现：驱动控制：
b.适当踏下驱动踏板，驱动踏板内置的行程传感器将行程信息传递给控制台；
c.控制台的中央处理器接到驱动指令后产生相应的控制信号，并传递给轮毂电机驱动板，轮毂电机驱动板根据控制信号产生相应动力电流并传递到每个电动轮上；
d.中央控制器通过轮毂电机驱动板获得由电动轮内置的轮速传感器反馈回来的当前轮 速信息，与控制信号对比，产生新的各电动轮轮速控制信号，重复步骤c、d直到偏差小于规定范围；
a.适当踏下制动踏板，制动踏板内置的行程传感器将行程信息传递给控制台；
b.控制台的中央处理器接到制动指令后产生相应的控制信号，并传递给轮毂电机驱动板，轮毂电机驱动板根据控制信号产生相应反向动力电流并传递到每个电动轮上；
c.中央控制器通过轮毂电机驱动板获得由电动轮内置的轮速传感器反馈回来的当前轮速信息，与控制信号对比，产生新的各电动轮制动控制信号；重复步骤b、c直到偏差小于规定范围；
a.驾驶员转动方向盘到一定角度，方向盘的转角由其下面的方向盘转角传感器测得并传输给中央控制器；
b.中央控制器根据方向盘转角和当前的车身转角，以及当前的驱动踏板指令，决策出各电动轮所需要的轮速；
c.将中央控制器决策出的各轮速度做为控制指令经轮毂电机驱动板传递到每个电动轮；
d.中央控制器通过轮毂电机驱动板获得由电动轮内置的轮速传感器反馈回来的当前轮速信息，与控制信号对比，产生新的各电动轮轮速控制信号；重复步骤c、d直到偏差小于规定范围。
分布式电驱动铰接多功能车
技术领域
[0001] 本发明属于电动车及控制领域，具体涉及一种分布式电驱动的铰接多功能车及其运动控制方法，可为环卫、仓储、物流等提供高机动性场地专用车。
背景技术
[0002] 在环卫及仓储行业，为实现灵活的动作需要一种场地专用车。目前应用的这种场地车多以内燃机为动力，为实现灵活的动作底盘采用前后车身铰接结构，中间通过液压臂连接并实现转弯动作。现有的这种车存在以下不足：1）内燃机排放污染大，不适合城市和室内大范围应用；2）内燃机效率低，经济性差；3）铰接车转向需要液压系统，占用了较多的车身空间，布置困难；4）转向液压系统维护困难，易漏油，对环境造成二次污染；5）内燃机和液压系统都会产生较大噪音，易扰民。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于为了克服现有铰接场地多功能车的不足，提出一种分布式电驱动铰接多功能车，能够实现在狭小空间实现灵活的转向、前进、后退等动作，具有较大的车身有效储物空间用于存放水、油、清洁剂、垃圾、货物等，且具有噪音低、无污染、易维护等优点。
[0004] 本发明分布式电驱动铰接多功能车，包括：前车身、后车身、分别设置在前后身上的4个电动轮，设置在前车身上的控制台、方向盘及方向盘下面的方向盘转角传感器、制动踏板、驱动踏板，座椅、进/退切换开关和电池单元；
[0005] 每个所述的电动轮的动力电缆与控制台连接，可实现每个电动轮的驱动、制动的独立控制，同时每个电动轮内置有转速传感器，并由数据电缆与控制台连接，可实时反馈各轮的转速；
[0006] 在前车身上刚性连接一铰接支架，通过铰接轴与后车身相铰连，在铰接支架与铰接轴之间安装有车身转角传感器，可随时测量出前、后车身之间的转角；
[0007] 所述的方向盘用于提供给驾驶员实现转向操作，并无物理的转向机构，仅是用来提供转向界面，所述的方向盘下面的方向盘转角传感器用于实时测量方向盘转角，并将该信号传输给控制台，以识别驾驶员的转向意图；
[0008] 所述的制动踏板和驱动踏板均为线控踏板，由信号数据线与控制台连接，可实现驾驶员的驱动或制动指令的输入；所述的电池单元由动力电缆与控制台连接，所述的进/退切换开关由数据电缆与控制台连接。
[0009] 本发明分布式电驱动铰接多功能车的运动控制方法，按以下步骤实现：
[0010] 驱动控制：
[0011] a.将进/退切换开关置于前进状态；
[0012] b.适当踏下驱动踏板，驱动踏板内置的行程传感器将行程信息传递给控制台；
[0013] c.控制台的中央处理器接到驱动指令后产生相应的控制信号，并传递给轮毂电机驱动板，轮毂电机驱动板根据控制信号产生相应动力电流并传递到每个电动轮上；
[0014] d.中央控制器通过轮毂电机驱动板获得由电动轮内置的轮速传感器反馈回来的当前轮速信息，与控制信号对比，产生新的各电动轮轮速控制信号。重复步骤c、d直到偏差小于规定范围；
[0015] 制动控制：
[0016] a.适当踏下制动踏板，制动踏板内置的行程传感器将行程信息传递给控制台；
[0017] b.控制台的中央处理器接到制动指令后产生相应的控制信号，并传递给轮毂电机驱动板，轮毂电机驱动板根据控制信号产生相应反向动力电流并传递到每个电动轮上；
[0018] c.中央控制器通过轮毂电机驱动板获得由电动轮内置的轮速传感器反馈回来的当前轮速信息，与控制信号对比，产生新的各电动轮制动控制信号。重复步骤b、c直到偏差小于规定范围；
[0019] 转向控制：
[0020] a.驾驶员转动方向盘到一定角度，方向盘的转角由其下面的方向盘转角传感器测得并传输给中央控制器;
[0021] b.中央控制器根据方向盘转角和当前的车身转角，以及当前的驱动踏板指令（驾驶员的速度意图），决策出各电动轮所需要的轮速;
[0022] c.将中央控制器决策出的各轮速度做为控制指令经轮毂电机驱动板传递到每个电动轮;
[0023] d.中央控制器通过轮毂电机驱动板获得由电动轮内置的轮速传感器反馈回来的当前轮速信息，与控制信号对比，产生新的各电动轮轮速控制信号。重复步骤c、d直到偏差小于规定范围。
[0024] 本发明具有以下突出优点：
[0025] 1）本发明分布式电驱动铰接多功能车，由轮间差速与铰接车身结合的复合转向方法，既避免了单纯轮间差速转向的轮胎过度磨损，又实现了较单纯依靠铰接车身转向更灵活、机动的转向动作。
[0026] 2）本发明免去了传统车的转向机构，车轮与车身间无相对转向角，使得车身自由空间比例更大，布置更加灵活、方便。
[0027] 3）本发明铰接的前后车身间无复杂的液压转向系统，使其更可靠、成本低、免维护，也为其它作业设备（如清雪铲、吸尘器、清洁刷等）的布置提供更大方便。
[0028] 4）本发明实现了纯电动的运动系统（包括驱动、制动、转向），操控灵活、简便，只需单手、单脚就可完成全部运动操作，可空余另一手、另一脚完成其它作业操作，如道路清扫、除冰、除雪、清障、搬运等。
附图说明
[0029] 图1是分布式电驱动铰接多功能车的俯视图；
[0030] 图2是分布式电驱动铰接多功能车侧视图；
[0031] 图3是分布式电驱动铰接多功能车电器与控制原理图；
[0032] 图4是分布式电驱动铰接多功能车转向示意图。
具体实施方式
[0033] 以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。
[0034] 实施例1
[0035] 参照图1至3，一种分布式电驱动铰接多功能车，包括：前车身1、后车身11、分别设置在前后车身上的4个电动轮7，设置在前车身上的控制台2、方向盘3及方向盘下面的方向盘转角传感器13、制动踏板4、驱动踏板5，座椅6、进/退切换开关15和电池单元12；
[0036] 每个所述的电动轮7的动力电缆与控制台2连接，可实现每个电动轮的驱动、制动的独立控制，同时每个电动轮内置有转速传感器，并由数据电缆与控制台2连接，可实时反馈各轮的转速；
[0037] 在前车身1上刚性连接一铰接支架8，通过铰接轴9与后车身11相铰连，在铰接支架8与铰接轴9之间安装有车身转角传感器14，可随时测量出前、后车身之间的转角；
[0038] 所述的方向盘3用于提供给驾驶员实现转向操作，并无物理的转向机构，仅是用来提供转向界面，所述方向盘3下面的方向盘转角传感器13用于实时测量方向盘转角，并将该信号传输给控制台2，以识别驾驶员的转向意图；
[0039] 所述座椅6安装于前车身1上，为驾驶员和（或）乘员提供乘坐空间。
[0040] 所述的制动踏板4和驱动踏板5均为线控踏板，由信号数据线与控制台2连接，可实现驾驶员的驱动或制动指令的输入；
[0041] 所述的电池单元12由动力电缆与控制台2连接，为四个电动轮的驱动提供动力输出；
[0042] 所述的进/退切换开关15由数据电缆与控制台2连接。
[0043] 所述储物箱10安装于后车身上，可根据各种不同使用要求用于储存水、垃圾、维修设备、清洁剂、货物等。
[0044] 由此可见，本发明的铰接车可实现灵活的驱动、制动、转向操作，具有很好的机动性。
[0045] 分布式电驱动铰接多功能车的运动控制方法如下：
[0046] 一、驱动控制
[0047] 如图1和图3所示。当驾驶员需要车辆前进时，将进/退切换开关置于前进状态，并适当踏下驱动踏板，驱动踏板内置有行程传感器，可将驾驶员踏下踏板的行程作为驱动控制输入传递给控制台。控制台的中央处理器接到驱动指令后产生相应的控制信号，并传递给轮毂电机驱动板，轮毂电机驱动板根据控制信号产生相应动力电流并传递到每个电动轮上。同时，中央控制器通过轮毂电机驱动板获得由电动轮内置的轮速传感器反馈回来的当前轮速信息，与控制信号对比，动态校正轮速控制信号。由此来实现车辆的驱动控制。当驾驶员需要倒车时，首先将进/退切换开关置于倒车状态，后续控制方法与前进驱动是一样的。
[0048] 二、制动控制
[0049] 如图1和图3所示。当驾驶员需要车辆减速，甚至停车时，适当踏下制动踏板，制动踏板内置有行程传感器，可将驾驶员踏下踏板的行程作为制动控制输入传递给控制台。控制台的中央处理器接到制动指令后产生相应的制动控制信号，并传递给轮毂电机驱动板，轮毂电机驱动板根据制动控制信号产生相应反向动力电流施加给每个电动轮，实施制动。同时，中央控制器通过轮毂电机驱动板获得由电动轮内置的轮速传感器反馈回来的当前轮速信息，与控制信号对比，动态校正制动控制信号。由此来实现车辆的制动控制。
[0050] 三、转向控制
[0051] 如图1和图4所示。当驾驶员有转向意图时，转动方向盘到一定角度，方向盘的转角由其下面的方向盘转角传感器测得并传输给中央控制器。中央控制器根据方向盘转角和当前的车身转角，以及当前的驱动踏板指令（驾驶员的速度意图），决策出各电动轮所需要的轮速。例如在图4中，驾驶员需要向右转，则需要右侧车轮有较小的轮速，左侧车轮有较大的轮速。同时，前车身上的两轮与后车身上的两轮也要有一定的差值，以产生必要的横摆力矩差，实现前后车身的期望姿态角。进一步，将中央控制器决策出的各轮速度做为控制指令经轮毂电机驱动板传递到每个电动轮。这样就实现了铰接车的转向控制。
