摘 要

电动车是如今发展的潮流，而无人驾驶也随着互联网技术的进步得到的发展，因此，无人驾驶电动车在车辆领域吸引越来越多的目光。同时相比而言，无人驾驶电动巴士在无人驾驶领域已经实现一定的量产。

本文主要设计无人驾驶电动巴士的总布置，主要包含三个方面的内容：第一个方面是确定无人驾驶电动巴士的参数，并根据所确定参数进行电驱动系统、电池、悬架、车架以及感知系统的选型，设计了悬架与车架；第二个方面是进行电驱动系统、悬架、电池、车架的CATIA三维建模，根据无人驾驶电动巴士的尺寸参数完成总布置设计；第三个方面是利用ANSYS对车架进行强度校核和优化，并进行巴士的动力性、续航能力以及通过性的校核。最终完成了无人驾驶电动巴士的底盘总布置。

关键词：无人驾驶；总成选型；总布置；悬架；车架

Abstract

Electric vehicles are the current trend of development, and driverless vehicles have also developed with the advancement of Internet technology ^[1]. As a result, driverless electric vehicles have attracted more and more attention in the vehicle field. At the same time, unmanned electric buses have achieved mass production in the driverless area.

This paper mainly designs the overall arrangement of driverless electric buses, mainly including three aspects: The first aspect is to determine the parameters of the unmanned electric bus, and the selection of the electric drive system, battery, suspension, frame ,the sensing system are finished according to the parameters. And the design of suspension and frame are done .The second aspect is CATIA three-dimensional modeling of the electric drive system, suspension, battery, and frame, and the overall arrangement is based on the size parameters of the driverless electric bus. The third aspect is to check the strength of the frame and optimize it by the ANSYS, then check the dynamic, endurance and passability. Finally, the overall arrangement of the driverless electric bus chassis is completed

Key Words: driverless; assembly selection; overall arrangement; suspension; frame

目录

第1章 绪论 1

1.1国内外现状 1

1.2无人驾驶电动巴士特点 3

1.3设计目的及意义 4

1.4设计内容 5

第2章 无人驾驶电动巴士选型以及计算 6

2.1无人驾驶电动巴士设计参数的确定 6

2.2驱动形式的确定 9

2.3电机的确定 11

2.3.1电机类型选择 12

2.3.2驱动电机参数匹配设计 13

2.3.3电机选型 14

2.4电压等级的确定 15

2.5电池的确定 15

2.5.1电池单体类型的确定 16

2.5.2电池计算 17

2.5.3电池选型 18

2.5.4 散热设计 21

2.6行驶系统的确定 22

2.6.1轮胎的确定 22

2.6.2悬架的确定 22

2.6.3车架的确定 22

第3章.感知系统组成及计算 23

3.1传感器种类 23

3.2传感器选型 26

3.3传感器安装 27

3.4感知范围计算 28

第4章 三维建模及总布置设计 30

4.1悬架布置 30

4.1.1悬架基本参数确定 30

4.1.2导向机构设计 31

4.1.3弹簧设计 34

4.1.4减振器设计 34

4.1.5双横臂悬架硬点坐标确定 35

4.2驱动系统布置 37

4.3电池布置 38

4.4车架的确定 40

第5章 车架有限元分析及车架优化 42

5.1材料性能 42

5.2车架有限元模型生成 42

5.3车架约束以及载荷处理 43

5.4车架强度分析 44

5.5车架优化 45

第6章.无人驾驶电动巴士校核 48

6.1动力校核 48

6.2续航校核 48

6.3通过性校核 49

第7章 总结 50

参考文献 51

附录A 53

附A1：电动机功率计算 53

附A2：电池功率计算 55

附A3：悬架设计计算 57

附A4：校核程序 59

致谢 61

第1章 绪论

1.1国内外现状

国外从上世纪五十年代就开始了无人驾驶的研究。目前全球各地有很多互联网公司和著名汽车企业联合进行无人驾驶技术的研究开发，研发过程十分迅速，有不少研发车型已经接近量产，并且自动驾驶的等级集中在level 3至level 4的等级。

无人驾驶汽车研发大多集中在乘用车车型，并且现阶段处于大量路测和研发和优化改进阶段，并且2020年，国外多家公司计划实现无人驾驶车辆的量产。例如，谷歌无人驾驶车辆于2012年实现上路测试，并通过谷歌数据中心对车辆获得信息进行处理转换；同样地，特斯拉与Mobile Eye 合作，在特斯拉Model 系列上安装Autopilot 实现无人驾驶。另外，传统车企福特、通用、奔驰、宝马以、沃尔沃及丰田都在着手无人驾驶车辆的研发。

虽然包括巴士在内的商用车的无人驾驶研发相比较少，但是巴士行驶路线相对固定，环境复杂度不高，车速相对较低。正是这些特点使得无人驾驶技术更容易在巴士领域率先推广，并实现了一定程度上的量产。例如法国公司 Navya 在2015年量产60辆 Autonom Shuttle（见图1.1）， 并将其投放在美国、法国、德国、瑞士、澳大利亚、新西兰、日本以及中国香港等地区进行试运行。同样地，美国公司 Local Motors 研发的Olli（见图1.2） 和法国公司 Easymile 研发的EZ10（见图1.3）以及俄罗斯公司巴库里集团研发的Matryoshka（见图1.4）都在校园和小区以及机场等封闭地区投入了试运行。这些巴士目前都是在一个相对较封闭的环境、固定线路上行驶，国外无人驾驶巴士正在逐步融入到智慧城市与智慧出行中，逐步优化并逐渐被公众接受。