前后桥独立驱动装载机结构及转矩动态分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种前后桥独立驱动装载机结构及转矩动态分配方法。
【背景技术】
[0002] 装载机在作业过程中，作用在伊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] 本发明的目的是提供一种前后桥独立驱动装载机结构及转矩动态分配方法。
[0004] 本发明之前后桥独立驱动装载机结构是由发动机、发电机、整流器、超级电容、第 一驱动电机、第二驱动电机、第=驱动电机、液压累、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=驱动电机控制器、液压累控制器、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。 阳〇化]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= 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=驱动电机将动力经所述液压 累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，车轮中屯、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=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=驱动电机的工作状态；
[0012] 所述液压累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累的工作状态；
[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=驱动电机控制器信号，液压累控制器信号，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=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=驱动电机的运行状态，对所述液压累的控制 器发出排量或压力控制指令控制所述液压累的运行状态。
[0014] 本发明之前后桥独立驱动装载机结构的转矩动态分配方法包括W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，车轮中屯、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
[0020]
阳〇2引其中，Treq，Tmin_。，Tmax_。，a，M，AM，riT，g，i，Cd，A，ig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，0. 02为压实的沙碱路面上 的滚动阻力系数；a可取0或1，其中取0表示空载，取1表示满载。
[0024] b判断车轮是否出现打滑现象
[00巧] AUi=r?Wi-Ui 阳0%] 其中，AUi，r，Wi，Ui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，车轮中屯、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： 阳029] Td冊n2<Td咖 1<了叩2<1'叩1
[0030]Tmin_〇<Tup2<Tmm_l<Tupi
[003UTmax_0<Tupi巧叩 2 阳03引Tmax_l<TUml+Tiim2
[0033] 其中，Tupi，Td"?i，Tiimi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,lum2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Aui=0且TTUP1巧。P2时，W经济性为目标，具体为：
[0035] 设定控制目标函数为
[0036] 其中，k，叫，n1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 ;ri2，n2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： 阳03引 Treq=T片2 阳039] Ti=k，Treq 阳040] T2=(l-k).T"q
[OOW其中，Ti，T2分别为为前桥电机发出转矩，后桥电机发出转矩； 阳042] al)当l\p2时，控制策略为整车采用后桥独立驱动方式，具体为： W43]T2=T"q
[0044] Ti= 0
[0045]a2)当Tup2<TTupi控制策略为整车采用前桥独立驱动方式，具体为：
[0046] Ti=T"q
[0047] Tz= 0 W48] 当T"q>Tup拥，控制策略为整车采用前后桥同时驱动方式，具体为：
[0049]
[0050] Td冊。2<了2<了叩2
[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； 阳0巧b当AUi= 0且Treq>Tup1+Tup2时，W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： 阳化引Ti=Tiiml
[0054] T2=Treq-Tuml
[0055] c当Aui声0时，即出现滑转现象，W动力性为目标，设定约束条件如下：
[0056] Treq=Ti+Tz 阳化7] Tzi=yAirig
[0058] Ti《min(2Tzi，2Tz2)
[0059] min(2Tz2,2Tz4) W60] 其中，T,i，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： 阳 06引 T2=min(2Tz3,2Tz4，Treq) W63]Ti=Treq-T2
[0064] c2)满载时出现