轮式车辆自适应承载与驱动装置及其控制方法
阅读：745发布：2023-01-17
专利汇可以提供轮式车辆自适应承载与驱动装置及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种轮式车辆自适应承载与驱动装置及其控制方法，其中轮式车辆自适应承载与驱动装置，包含车架、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 。本发明可在相同整车 载荷 条件下降低对驱动 力 的需求，减小 电机 功率和 电池 容量，节能环保。，下面是轮式车辆自适应承载与驱动装置及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种轮式车辆自适应承载与驱动装置，包含车架(12)，其特征在于，还包括可调承载装置(1)、辅助承载装置和一承载与驱动控制系统(11)，所述的辅助承载装置包括第一减震万向脚轮(2)、第二减震万向脚轮(3)、第一减震定向脚轮(4)和第二减震定向脚轮(5)，其中第一减震万向脚轮(2)、第二减震万向脚轮(3)、第一减震定向脚轮(4)、第二减震定向脚轮(5)等高地设置在所述的车架(12)的四个角上，所述的可调承载装置(1)安装在车架(12)上并位于车辆的重心位置：
其中：可调承载装置(1)包括：
一升降模块(40)，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(41)，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(42)，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(6)，设置在所述的上承载板上；
一所述的承载与驱动控制系统(11)，接收所述的驱动装置承载传感器(6)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。
2.根据权利要求1所述的轮式车辆自适应承载与驱动装置，其特征在于：所述的第一减震万向脚轮(2)、第二减震万向脚轮(3)、第一减震定向脚轮(4)和第二减震定向脚轮(5)均由脚轮(34)和刚性调节装置组成，所述的刚性调节装置包括脚轮支撑钢架(33)、脚轮摆动杠杆(36)、压力调节弹簧(32)以及压力调节螺栓(37)，所述的脚轮摆动杠杆(36)的中部铰接在所述的脚轮支撑钢架(33)上，脚轮摆动杠杆(36)的一端与所述的脚轮(34)通过脚轮转动副(35)连接，脚轮摆动杠杆(36)的另一端通过所述的压力调节螺栓(37)与压力调节弹簧(32)连接；所述的脚轮支撑钢架(33)上端通过螺栓调节装置与车架的车架安装板(30)固定连接。
3.基于权利要求1所述的轮式车辆自适应承载与驱动装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、通过螺栓调节装置调节所述的第一减震万向脚轮(2)、第二减震万向脚轮(3)、第一减震定向脚轮(4)和第二减震定向脚轮(5)在相同的高度，保证第一减震万向脚轮(2)、第二减震万向脚轮(3)、第一减震定向脚轮(4)和第二减震定向脚轮(5)都与地面接触；
第二步、通过刚性调节装置调节所述的第一减震万向脚轮(2)、第二减震万向脚轮(3)、第一减震定向脚轮(4)和第二减震定向脚轮(5)与地面的接触刚度一致；
第三步、通过调节高度调节装置动态改变载荷在驱动轮模块和辅助承载装置之间的分配，保证可调承载装置(1)承受的载荷所产生的最大静摩擦力刚好可提供用于克服第一减震万向脚轮(2)、第二减震万向脚轮(3)、第一减震定向脚轮(4)和第二减震定向脚轮(5)的滚动阻力、坡度阻力与惯性阻力的驱动力。
轮式车辆自适应承载与驱动装置及其控制方法
技术领域
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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
[0006] 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。
[0007] 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：
[0008] 其中：可调承载装置包括：
[0009] 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；
[0010] 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；
[0011] 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；
[0012] 一驱动装置承载传感器，设置在所述的上承载板上；
[0013] 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。
[0014] 所述的第一减震万向脚轮、第二减震万向脚轮、第一减震定向脚轮和第二减震定向脚 轮均由脚轮和刚性调节装置组成，所述的刚性调节装置包括脚轮支撑钢架、脚轮摆动杠杆、压力调节弹簧以及压力调节螺栓，所述的脚轮摆动杠杆的中部铰接在所述的脚轮支撑钢架上，脚轮摆动杠杆的一端与所述的脚轮通过脚轮转动副连接，脚轮摆动杠杆的另一端通过所述的压力调节螺栓与压力调节弹簧连接；所述的脚轮支撑钢架上端通过螺栓调节装置与车架的车架安装板固定连接。
[0015] 一种轮式车辆自适应承载与驱动装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0016] 第一步、通过螺栓调节装置调节所述的第一减震万向脚轮、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在相同的高度，保证第一减震万向脚轮、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都与地面接触；
[0017] 第二步、通过刚性调节装置调节所述的第一减震万向脚轮、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与地面的接触刚度一致；
[0018] 第三步、通过调节高度调节装置动态改变载荷在驱动轮模块和辅助承载装置之间的分配，保证可调承载装置承受的载荷所产生的最大静摩擦力刚好可提供用于克服第一减震万向脚轮、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的滚动阻力、坡度阻力与惯性阻力的驱动力。
[0019] 本发明轮式车辆自适应承载与驱动装置采用可调承载装置、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、驱动装置承载传感器、第一脚轮承载传感器、第二脚轮承载传感器、第三脚轮承载传感器、第四脚轮承载传感器、承载与驱动控制系统；
[0020] 在车辆装配时，通过辅助承载装置预承载调节方法保证第一减震万向脚轮、第二减震万向脚轮、第一减震定向脚轮、第二减震定向脚轮位于车架的同一安装平面且均匀承受车辆载荷；根据每个减震脚轮所承受的载荷，计算轮式车辆的重心区域位置，并将可调承载装置安装于车辆重心区域；
[0021] 在车辆运行时，通过驱动装置承载传感器、第一脚轮承载传感器、第二脚轮承载传感器、第三脚轮承载传感器、第四脚轮承载传感器实时测量每个车轮的载荷，通过可调承载装置主动承载调节方法动态改变载荷在驱动轮和减震脚轮之间的分配，保证可调承载装置承受的载荷所产生的最大静摩擦力刚好可提供用于克服减震脚轮的滚动阻力、坡度阻力与惯性阻力的驱动力，在不同载荷条件和路面状况下足以驱动轮式车辆以给定状态运行。
[0022] 与现有技术相比，本发明轮式车辆自适应承载与驱动装置及其控制方法，通过在车架上采用螺栓调节装置连接辅助承载装置的四个减震脚轮，并在四个减震脚轮上设置刚性调 节装置，从而在保证四个脚轮均匀受力的前提下通过分配减震脚轮与驱动轮之间的载荷，调整车辆整体载荷在驱动轮上的大小，在车辆设计载荷一定的情况下，可降低对驱动轮电机的扭矩要求；同时，通过车辆整体载荷的分配，使得轮式车辆的启动扭矩降低，驱动轮电机的输出功率降低，从而降低了能耗；再者，本发明驱动轮与车架之间采用升降模块和减震模块连接，且驱动轮模块与减震模块之间可相对转动，在轮式车辆启动时，车架所承受的整车载荷没有第一时间作用在驱动轮上，而是有一个缓冲的过程，这也降低了驱动轮电机的启动扭矩。附图说明
[0023] 图1是本发明采用的轮式电动车辆的正视结构示意图。
[0024] 图2是本发明采用的轮式电动车辆的俯视结构示意图。
[0025] 图3是本发明采用的减震脚轮的正视结构示意图。
[0026] 图4是本发明采用的减震脚轮的自由状态下脚轮位置示意图。
[0027] 图5是图4的受力状态下脚轮位置示意图。
[0028] 图6 是本发明采用的可调承载装置的正视结构示意图。
[0029] 图7 是本发明采用的驱动轮的受力示意图。
[0030] 图8 是本发明采用的轮式电动车辆的受力示意图。
[0031] 图中标号名称：1、可调承载装置；2、第一减震万向脚轮；3、第二减震万向脚轮；4、第一减震定向脚轮；5、第二减震定向脚轮；6、驱动装置承载传感器；7、第一脚轮承载传感器；8、第二脚轮承载传感器；9、第三脚轮承载传感器；10、第四脚轮承载传感器；11、承载与驱动控制系统；12、车架；13、第一螺栓；14、第二螺栓；15、第三螺栓；16、第四螺栓；17、第一下锁紧螺母；18、第二下锁紧螺母；19、第三下锁紧螺母；20、第四下锁紧螺母；21、减震脚轮承载板；22、第一调节螺母；23、第二调节螺母；24、第三调节螺母；25、第四调节螺母；26、第一上锁紧螺母；27、第二上锁紧螺母；28、第三上锁紧螺母；29、第四上锁紧螺母；30、车架安装板；31、压力调节螺母；32、压力调节弹簧；33、脚轮支撑钢架；34、脚轮；35、脚轮转动副；36、脚轮摆动杠杆；37、压力调节螺栓；38、缓冲垫片；39、杠杆转动副；40、升降模块；
41、减震模块；42、驱动轮模块；43、第五螺栓；44、第六螺栓；45、第七螺栓；46、第八螺栓；
47、第一驱动轮；48、第二驱动轮；49、第一驱动轮电机；50、第一驱动轮电机力矩传感器；
51、第二驱动轮电机；52、第二驱动轮电机力矩传感器。
41、减震模块；42、驱动轮模块；43、第五螺栓；44、第六螺栓；45、第七螺栓；46、第八螺栓；
47、第一驱动轮；48、第二驱动轮；49、第一驱动轮电机；50、第一驱动轮电机力矩传感器；
51、第二驱动轮电机；52、第二驱动轮电机力矩传感器。
具体实施方式
[0032] 以下根据附图所示的实施例详细说明本发明通过辅助承载装置的预承载调节和可调承载装置的主动调节，实时优化轮式电动车辆各个车轮所承受的载荷，在相同整车载荷条件下显著降低对电机额定扭矩和电池额定容量的要求。
[0033] 参照图1和图2，该轮式车辆自适应承载与驱动装置包含可调承载装置1、第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定向脚轮5、驱动装置承载传感器6、第一脚轮承载传感器7、第二脚轮承载传感器8、第三脚轮承载传感器9、第四脚轮承载传感器10、承载与驱动控制系统11。
[0034] 在轮式电动车辆装配时，对所有减震脚轮采用预承载调节方法。
[0035] 参照图1和图3，将车架12底面向上放置，先将第一螺栓13、第二螺栓14、第三螺栓15、第四螺栓16用第一下锁紧螺母17、第二下锁紧螺母18、第三下锁紧螺母19、第四下锁紧螺母20固定在每个减震脚轮的承载板21上，再将每个减震脚轮的第一调节螺母22、第二调节螺母23、第三调节螺母24、第四调节螺母25调节到相同高度，然后用第一上锁紧螺母26、第二上锁紧螺母27、第三上锁紧螺母28、第四上锁紧螺母29依次将每个减震脚轮安装在车架12的安装板30上。
[0036] 参照图1和图3，在一块平整度较高的地面上，将车架12底面向下放置，先观察每个减震脚轮与地面的接触情况，若发现有悬空的减震脚轮，则将其第一调节螺母22、第二调节螺母23、第三调节螺母24、第四调节螺母25向上调节到新的相同高度，或将其他减震脚轮的第一调节螺母22、第二调节螺母23、第三调节螺母24、第四调节螺母25向下调节到新的相同高度，保证所有减震脚轮都与地面接触。
[0037] 参照图1和图3，在车辆的承载区域作用一定的预加载荷，通过第一脚轮承载传感器7、第二脚轮承载传感器8、第三脚轮承载传感器9、第四脚轮承载传感器10测量第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定向脚轮5所承受的载荷，若发现有承载较小的减震脚轮，则将其第一调节螺母22、第二调节螺母23、第三调节螺母24、第四调节螺母25向上调节到新的相同高度；若发现有承载较大的减震脚轮，则将其第一调节螺母22、第二调节螺母23、第三调节螺母24、第四调节螺母25向下调节到新的相同高度，保证所有减震脚轮与地面接触的压紧程度相同。
[0038] 参照图3、图4和图5，在车辆的承载区域作用按一定规律变化的预加载荷，通过第一脚轮承载传感器7、第二脚轮承载传感器8、第三脚轮承载传感器9、第四脚轮承载传感器10测量第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定 向脚轮5所承受的载荷变化量，若发现有承载变化量较小的减震脚轮，则向下旋转压力调节螺母31，增大压力调节弹簧32与脚轮支撑钢架33承载面的压紧程度，而脚轮34通过脚轮转动副35安装在脚轮摆动杠杆36上，压力调节螺栓37穿过脚轮摆动杠杆36、缓冲垫片38、脚轮支撑钢架33的孔，并由压力调节弹簧32锁紧，从而可增大脚轮34绕杠杆转动副39转动的阻力，最终可提高脚轮34与地面的接触刚度；若发现有承载变化量较大的减震脚轮，则向上旋转压力调节螺母31，减小压力调节弹簧32与脚轮支撑钢架33承载面的压紧程度，从而可减小脚轮34与地面的接触刚度。
[0039] 参照图2和图6，当所有减震脚轮与地面接触具有相同的压紧程度和接触刚度时，每个减震脚轮可均匀承受载荷，并且对变化的预加载荷其承载变化量相同；通过第一脚轮承载传感器7、第二脚轮承载传感器8、第三脚轮承载传感器9、第四脚轮承载传感器10测量第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定向脚轮5所承受的载荷，根据力系平衡原理计算轮式车辆的重心区域位置；通过可调承载装置1的升降模块40产生上升运动，从而将减震模块41和驱动轮模块42向上提升到极限位置，再将可调承载装置1安装于车辆重心区域，通过第五螺栓43、第六螺栓44、第七螺栓45、第八螺栓46固定在车架12上，此时驱动轮模块42的第一驱动轮47和第二驱动轮48与地面悬空，整车载荷仍然由所有减震脚轮均匀承受。
[0040] 在轮式电动车辆运行时，通过可调承载装置1的主动升降运动，自适应调节整车载荷在驱动轮和减震脚轮之间的分配，保证驱动轮所能产生的最大静摩擦力刚好可提供用于克服减震脚轮的滚动阻力、坡度阻力与惯性阻力的驱动力；第一驱动轮47和第二驱动轮48采用与地面摩擦系数大的软质材料作为轮胎，如橡胶轮胎；第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定向脚轮5采用与地面摩擦系数小的硬质材料作为轮胎，如聚氨脂轮胎；驱动轮在地面滚动时所受到的滚动阻力系数μdr大于减震脚轮在地面滚动时所受到的滚动阻力系数μcr，即μdr＞μcr。
[0041] 参照图1和图2，通过驱动装置承载传感器6、第一脚轮承载传感器7、第二脚轮承载传感器8、第三脚轮承载传感器9、第四脚轮承载传感器10实时测量自适应承载驱动装置1、第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定向脚轮5所承受的载荷Md、Mc1、Mc2、Mc3和Mc4，其总和为轮式车辆的整车载荷Mt，即Mt＝Md+Mc1+Mc2+Mc3+Mc4 (1)
[0042] 参照图7，轮式车辆作用于驱动轮的载荷为Md，根据驱动轮与地面的最大静摩擦系数μds计算第一驱动轮47和第二驱动轮48在载荷Md作用下所能提供的最大静摩擦力fd max，即fd max＝μdsMd (2)
[0043] 参照图7，在驱动轮不打滑的条件下，第一驱动轮(47)和第二驱动轮(48)所受的实际静摩擦力fdreal≤最大静摩擦力fd max，该静摩擦力fdreal沿车轮前进方向，用于克服车架作用于驱动轮的阻力fv，即fdreal＝fv。根据作用力与反作用力原理，驱动轮作用于车架的推力fv即为驱动车辆运动的驱动力；根据驱动轮的半径Rd计算第一驱动轮(47)和第二驱动轮(48)的静摩擦转矩Tds，即Tds＝fdrealRd (3)
[0044] 参照图7，地面作用于驱动轮的支持力为Nd，由于轮胎的弹性迟滞现象，支持力Nd与载荷Md并不作用在同一条直线上，而是向车轮前进方向偏移了一定距离b，从而产生了滚动阻力偶矩Tdr；根据驱动轮与地面的滚动阻力系数μdr、驱动轮的半径Rd计算第一驱动轮(47)和第二驱动轮(48)在载荷Md作用下的滚动阻力偶矩Tdr,即Tdr＝μdrMdRd(4)[0045] 参照图7，通过第一驱动轮电机49的力矩传感器50和第二驱动轮电机51的力矩传感器52实时测量第一驱动轮47和第二驱动轮48所提供的实际转矩Tdreal，该转矩Tdreal用于克服静摩擦转矩Tds和滚动阻力偶矩Tdr，即Tdreal＝Tds+Tdr (5)
[0046] 参照图2和图8，根据减震脚轮与地面的滚动阻力系数μcr计算第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定向脚轮5在载荷Mc1、Mc2、Mc3和Mc4作用下受到的滚动阻力fr1、fr2、fr3和fr4，即
[0047] fr1＝μcrMc1 (6)
[0048] fr2＝μcrMc2 (7)
[0049] fr3＝μcrMc3 (8)
[0050] fr4＝μcrMc4 (9)
[0051] 参照图8，根据地面坡度角α计算轮式车辆上坡时所需克服的坡度阻力fα，根据车辆加速度a计算轮式车辆加速时所需克服的惯性阻力fa，在忽略空气阻力的条件下，驱动轮的驱动力fv用于克服减震脚轮的滚动阻力fr1、fr2、fr3和fr4、坡度阻力fα、惯性阻力fa，即fv＝fr1+fr2+fr3+fr4+fα+fa (10)
[0052] 参照图7和图8，若fdreal＝fd max，且fdreal＜fv，此时驱动轮所能提供的最大静摩擦力fd max小于可克服减震脚轮的滚动阻力、坡度阻力与惯性阻力的驱动力fv，则通过可调承载装置1的升降模块40产生下降运动，从而将减震模块41和驱动轮模块42向下推动，不断增大第一驱动轮47、第二驱动轮48与地面接触的压紧程度，在增加可调承载装置1所受载荷Md的同时，均匀减小第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定向脚轮5所受的载荷Mc1、Mc2、Mc3和Mc4；由式(2)可知驱动轮所能提供的最大驱动力fd max增大，由式(4)可知驱动轮所受到的滚动阻力偶矩Tdr也增大，由式(6)、(7)、(8)、(9)可知减震脚轮所受到的滚动摩擦阻力fr1、fr2、fr3和fr4减小，直到fdreal＝fd max＝fv时，驱动轮所提供的最大静摩擦力刚好保证轮式车辆克服所有阻力，在当前载荷条件和路面状况下以给定状态运行；在此过程中，由式(5)可知第一驱动轮(47)和第二驱动轮(48)所提供的实际转矩Tdreal不断增大，但始终不大于其额定转矩Tmrate。
[0053] 参照图7和图8，若fdreal＜fd max，且fdreal＝fv，此时驱动轮为克服减震脚轮的滚动阻力、坡度阻力与惯性阻力所提供的驱动力fdreal小于当前载荷Md作用下的最大静摩擦力fd max，则通过可调承载装置1的升降模块40产生上升运动，从而将减震模块41和驱动轮模块42向上拉动，不断减小第一驱动轮47、第二驱动轮48与地面接触的压紧程度，在减小可调承载装置1所受载荷Md的同时，均匀增大第一减震万向脚轮2、第二减震万向脚轮3、第一减震定向脚轮4、第二减震定向脚轮5所受的载荷Mc1、Mc2、Mc3和Mc4，由式(2)可知驱动轮所能提供的最大驱动力fd max减小，由式(4)可知驱动轮所受到的滚动阻力偶矩Tdr也减小，由式(6)、(7)、(8)、(9)可知减震脚轮所受到的滚动摩擦阻力fr1、fr2、fr3 和fr4增大，由式(10)可知驱动轮所需提供的实际驱动力fdreal增大，直到fdreal＝fd max＝fv时，驱动轮所提供的最大驱动力刚好保证轮式车辆克服所有阻力，在当前载荷条件和路面状况下以给定状态运行；在此过程中，由式(3)可知第一驱动轮47和第二驱动轮8的静摩擦转矩Tds增大，由式(4)可知滚动阻力偶矩Tdr减小，由于驱动轮在地面滚动时所受到的滚动阻力系数μdr远大于减震脚轮在地面滚动时所受到的滚动阻力系数μcr，滚动阻力偶矩Tdr的减小量远大于静摩擦转矩Tds的增加量，由式(5)可知实际输出转矩Tdreal显著减小，在相同整车载荷条件下有效降低对驱动力的需求，大大减小电机功率和电池容量，有利于节能环保。
[0054] 为了在相同整车载荷条件下降低对驱动力的需求，可采用下述方法优化可调承载装置1的承载量Md，并计算在最优承载下驱动轮电机所需的最小额定扭矩Tmrate，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。参照图7和图8，在具有最大整车载荷Mt max的轮式车辆以最大加速度amax进行最大地面坡度角αmax的爬坡时，针对优化条件fdreal＝fd max＝fv，根据关系式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)，最小化可调承载装置1的最大承载量 再由式(2)和(3)计
算驱动轮在载荷 作用下所能提供的最大静摩擦力 和静摩擦转矩 由式(4)
计算驱动轮在载荷 作用下的滚动阻力偶矩 由式(5)计算驱动轮电机的额定扭矩最小值
算驱动轮在载荷 作用下所能提供的最大静摩擦力 和静摩擦转矩 由式(4)
计算驱动轮在载荷 作用下的滚动阻力偶矩 由式(5)计算驱动轮电机的额定扭矩最小值
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