前后桥独立驱动装载机结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种前后桥独立驱动装载机结构。
【背景技术】
[0002] 装载机在作业过程中，作用在铲斗上的外载荷变化范围很大，使作用在前后桥上 桥荷大小也发生了变化。空载时，前桥桥荷占装载机自重的40% -45%，后桥桥荷占装载机 自重的60% -55% ;满载时，前桥桥荷占装载机自重的75% -80%，后桥桥荷占装载机自重 的25 % -20 %。但是目前的专利或产品很少有结合前后桥载荷变化来进行转矩分配控制， 前后桥载荷变化，使前后轮的附着力矩也会随之变化，根据前后轮的附着力矩，进行各驱动 电机转矩合理分配，才能使整车各项性能如动力性、经济性和稳定性更为优越。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种前后桥独立驱动装载机结构。
[0004] 本实用新型是由发动机、发电机、整流器、超级电容、第一驱动电机、第二驱动电 机、第三驱动电机、液压栗、工作装置、前驱动桥、后驱动桥、两个前轮、两个后轮、整车控制 器、发动机控制器、超级电容控制器、第一驱动电机控制器、第二驱动电机控制器、第三驱动 电机控制器、液压栗控制器、四个车轮传感器、前驱动桥传感器、后驱动桥传感器、运行指令 组成。
[0005] 所述发动机与所述发电机机械连接，所述发电机发出的交流电经整流器成直流电 与所述超级电容放出的电并联，传给所述第一驱动电机、所述第二驱动电机和所述第三驱 动电机，所述第一驱动电机与所述前驱动桥机械连接，驱动所述两个前轮，所述第二驱动电 机与所述后驱动桥机械连接，驱动所述两个后轮；所述第三驱动电机将动力经所述液压栗 传递给所述工作装置；
[0006] 所述运行指令信号包括加速踏板开度，制动踏板开度，工作装置操纵杆位移；所述 车轮传感器采集的信号包括车轮滚动半径，车轮角速度，车轮中心的速度；前后桥传感器采 集的信号包括前后桥桥荷。
[0007] 所述发动机控制器与所述整车控制器相连，用于根据接收到的所述整车控制器 的控制信号控制所述发动机的工作状态；
[0008] 所述超级电容控制器与所述整车控制器相连，用于接收所述整车控制器的控制 信号；
[0009] 所述第一驱动电机控制器与所述整车控制器相连，用于根据接收到的所述整车 控制器的控制信号控制所述第一驱动电机的工作状态；
[0010] 所述第二驱动电机控制器与所述整车控制器相连，用于根据接收到的所述整车 控制器的控制信号控制所述第二驱动电机的工作状态；
[0011] 所述第三驱动电机控制器与所述整车控制器相连，用于根据接收到的所述整车 控制器的控制信号控制所述第三驱动电机的工作状态；
[0012] 所述液压栗控制器与所述整车控制器相连，用于根据接收到的所述整车控制器 的控制信号控制所述液压栗的工作状态；
[0013] 所述整车控制器通过CAN总线采集运行指令信号，车轮传感器信号，前后桥传感 器信号，发动机控制器信号，超级电容控制器信号，第一驱动电机控制器信号，第二驱动电 机控制器信号，第三驱动电机控制器信号，液压栗控制器信号，车轮传感器信号，计算需求 转矩并判断车轮是否出现打滑现象，采用相应的控制策略对所述发动机、所述第一驱动电 机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机的控制器发出转矩控制指令控制所述发动机、所 述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机的运行状态，对所述液压栗的控制 器发出排量或压力控制指令控制所述液压栗的运行状态。
[0014] 本实用新型的转矩动态分配方法包括以下步骤：
[0015] 1)采集运行指令和车辆行驶状态参数，对所采集的数据进行处理计算；
[0016] 2)根据处理的数据，采用相应的控制策略进行控制，并根据控制策略向各驱动电 机发出转矩控制指令。
[0017] 所述的步骤1)中采集的数据包括加速踏板开度，制动踏板开度，工作装置操纵杆 位移，前后桥载荷，车轮滚动半径，车轮角速度，车轮中心的速度，加速度，前后桥桥荷。
[0018] 所述的步骤1)中数据处理计算具体为：
[0019] a)计算整车需求转矩
[0023] 其中，Traq，Τ__α，Τ__α，α，Μ，ΔΜ，nT，g，i，C D，A，、分别为需求转矩，最大车速 时需求转矩，最大加速时需求转矩，载重比例系数，空载车质量，加载量，传动效率，重力加 速度，道路坡度，空气阻力系数，迎风面积，电机到车轮传动比，〇. 02为压实的沙砾路面上的 滚动阻力系数；α可取〇或1，其中取〇表示空载，取1表示满载。
[0024] b)判断车轮是否出现打滑现象
[0025] Δ Ui= r · w
[0026] 其中，Λ Ul，n Wp ^分别为实际车速与单个车轮车速速度差，车轮滚动半径，车轮 角速度，车轮中心的速度，i = 1，2,3,4分别为前左轮，前右轮，后左轮，后右轮；
[0027] 所述的步骤2)具体为：
[0028] 设定约束条件如下：
[0033] 其中，Tupl，TdOTnl，Τ1ιηι1分别为前桥电机经济转矩上限，经济转矩下限，最大转矩； Tup2, Td_2, Τ1ιηι2分别为后桥电机经济转矩上限，经济转矩下限，最大转矩。前后桥电机取不 同电机，前桥电机转矩大于后桥电机转矩；为满足装载机的经济性和动力性，空载最大车速 时需求转矩小于后桥电机经济转矩上限，满载最大车速时需求转矩小于前桥电机经济转矩 上限，空载最大加速时需求转矩小于前后桥电机经济转矩上限之和，满载最大加速时需求 转矩小于前后桥电机最大转矩之和。
[0034] a)当Δ Ui= 〇且
时，以经济性为目标，具体为：
[0035] 设定控制目标函数为：
[0036] 其中，k，ni，n i为前桥电机转矩值占当前整车总需求转矩的比例，转速，在当前 转矩和转速下的效率，k = 0~1 ;η2, η 2为后桥电机转速，在当前转矩和转速下的效率；
[0037] 设定约束条件如下：
[0041] 其中，?\，Τ2分别为为前桥电机发出转矩，后桥电机发出转矩；
[0042] al)当I；eq< T up2时，控制策略为整车采用后桥独立驱动方式，具体为：
[0045] a2)当
」控制策略为整车采用前桥独立驱动方式，具体为：
[0048] a3)当Traq> Tupl时，控制策略为整车采用前后桥同时驱动方式，具体为：
[0051] 根据控制目标函数和约束条件计算前后桥驱动电机所分配的转矩；
[0052] b)当AUi= 〇且财，以动力性为目标，控制策略为整车采用前后 桥同时驱动方式，具体为：
[0055] c)当AU声〇时，即出现滑转现象，以动力性为目标，设定约束条件如下：
[0060] 其中，ΤΖ1，μ p FZ1分别为车轮最大附着力矩，车轮与路面之间的附着系数，车轮的 垂直载荷；
[0061] cl)空载时出现滑转现象，优先采用后桥电机驱动，具体为：
[0064] c2)满载时出现滑转现象，优先采用前桥电机驱动，具体为：
[0067] 根据约束条件计算前后桥驱动电机所分配的转矩。
[0068] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0069] 1、采用电机驱动车桥的驱动型式，保留了传统装载机的驱动桥，使整车的结构变 化小。
[0070] 2、本实用新型采用前后桥单独驱动，相比于传统车与串联式混合动力单电机驱动 的效率高，经济性好。
[0071] 3、本实用新型能够根据前后桥载荷变化合理地进行前后桥转矩分配，提高整车 的能量利用率，同时，该系统还能提高车辆在极限工况的动力性，充分发挥独立驱动的优 势。
[0072] 4、本实用新型采用两个不同电机，对工程车辆进行多种更加合理而有效的动力学 控制，实现了多目标多任务的集成控制系统，提高了工程车辆高效安全性。
【附图说明】
[0073] 图1前后桥独立驱动混合动力装载机结构图。
[0074] 图2前后桥独立驱动混合动力装载机控制系统结构图。
[0075] 图3前后桥独立驱动混合动力装载机驱动流程图。 具体实施方案
[0076] 请参阅图1和图2所示，本实用新型是由发动机（4)、发电机（5)、整流器（6)、超 级电容（7)、第一驱动电机（1)、第二驱动电机（2)、第三驱动电机（3)、液压栗（8)、工作装 置（9)、前驱动桥（FDA)、后驱动桥（RDA)、前轮（11)、后轮（12)、整车控制器（V⑶)、发动机 控制器（E⑶)、超级电容控制器（CXU)、第一驱动电机控制器（MCU1)、第二驱动电机控制器 (MCU2)、第三驱动电机控制器（MCU3)、液压栗控制器（P⑶)、车轮传感器、前驱动桥传感器、 后驱动桥传感器、运行指令（10)组成；
[0077] 所述发动机（4)与所述发电机机（5)械连接，所述发电机（5)发出的交流电经整 流器（6)成直流电与所述超级电容（7)放出的电并联，传给所述第一驱动电机（1)、所述第 一驱动电机（2)和所述第三驱动电机（3)，所述第一驱动电机（1)与所述前驱动桥机械连 接，驱动所述前轮（11)，所述第一驱动电机（2)与所述后驱动桥机械连接，驱动所述后轮 (12);所述第三驱动电机（3)将动力经所述液压栗（8)传递给所述工作装置（9);
[0078] 所述运行指令（10)包括加速踏板开度，制动踏板开度，工作装置操纵杆位移；所