CN117644779A

CN117644779A - 一种双电机独立驱动电动装载机

Info

Publication number: CN117644779A
Application number: CN202311683921.8A
Authority: CN
Inventors: 刘宗锋; 崔亚男; 王宁宁; 李旭; 赫慧云; 赵超; 王明燕; 齐建全; 王猛
Original assignee: Shandong Nugget Renewable Resources Co ltd; Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong Nugget Renewable Resources Co ltd; Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2023-12-09
Filing date: 2023-12-09
Publication date: 2024-03-05
Anticipated expiration: 2043-12-09

Abstract

一种双电机独立驱动电动装载机，是新能源电动汽车技术在装载机产品上的应用、属于工程机械学科的铲土运输机械，包括整车控制器、同步位置传感器、速度传感器、驱动电机、变速箱，通过前、后桥双驱动电机独立驱动结构，采用变速箱的直接挡速比相同、前、后桥低速挡速比不同的技术方案，替代液力变扭器，提高效率40%以上；整车ECU控制系统控制换挡器发出换挡指令，实现变速箱低速挡的智能分时换档功能，获到了换挡冲击度小的效果，提高了换挡平顺性、舒适性；通过进行同步位置传感器、同步控制处理器信号的逻辑处理，实现了前桥驱动轮与后桥驱动轮同步功能，前、后桥不同档位组合形成多种行驶速度的的全时四驱模式，解决了装载机前驱动轮滑转现象。

Description

一种双电机独立驱动电动装载机

技术领域

本发明涉及一种装载机，特别涉及一种电动装载机。

背景技术

申请号为CN202310497112.1、发明名称为“一种用于纯电动装载机的电驱动系统和变速器”，本发明涉及一种用于纯电动装载机的电驱动系统和变速器，电驱动系统和变速器通过将驱动电机的转子轴和输出轴同轴布置，使得换挡变速结构的传动级数中用于衔接转子轴和输出轴之间距离的传动级进一步减少使用，进而减少该电驱动系统的总传动级数，提高电驱动系统的传动效率，实现减体减重降本的目的。

申请号为CN202320954349.3、实用新型名称为“一种电动装载机传动装置”的专利，公开了一种电动装载机传动装置，前驱动桥、后驱动桥及双轴驱动电机、前变速箱、后变速箱以及整机控制器；双轴驱动电机包括前输出轴和后输出轴；整机控制器与前变速箱和后变速箱相连接，用于控制前换挡操纵结构及后换挡操纵机构，双轴驱动电机与前后两个变速箱之间的传动配合实现功率的合理分配，整机能耗更低，且单一电机驱动相较于现有技术中前后设置两个电机驱动而言成本更低。

申请号为CN202310195197.8、发明名称为“电动装载机双电机转速控制系统及方法”的专利，公开了电动装载机双电机转速控制系统及方法，该电动装载机双电机转速控制系统及方法能识别驾驶员操作意图来调节液压电机转速等方法，有效控制电机转速与载荷的平衡，降低能耗，提升电动装载机的续航能力。

申请号为CN202111514237.8、实用新型名称为“一种双电机驱动纯电动装载机四驱结构及控制系统”的专利，公开了一种双电机驱动纯电动装载机四驱结构及控制系统，驱动桥一和驱动桥二分别被驱动电机一和驱动电机二驱动，本发明的四驱结构取消了所有变速箱，也取消了发动机、离合器等传统部件，实现了最佳的无变速箱四驱无极变速，整车控制器控制两个驱动电机，可大大提高装载机的工作响应速度、能耗等综合性能，结构简单、安装方便的同时也大大提高了整车的可靠性。

申请号为CN201520682565.2、发明名称为“前后桥独立驱动装载机结构”的专利，公开了一种前后桥独立驱动装载机结构及转矩动态分配方法，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。

论文：莫艳芳.纯电动装载机动力传动系统设计与开发[J].设计.计算，2022，53(3)，提出了以某款纯电动装载机为对象，对其进行动力传动系统方案设计及关键零部件的研制与开发。完成整机电驱动动力传动系统匹配设计及电机选型，并开发出专用的无变矩器电驱变速器。通过试验验证电驱动动力传动系统匹配设计及电机选型的正确性。试验结果表明所开发的电驱专用变速器满足整机需求，该款电动装载机可节能63％。

论文：魏敬宏等.纯电动装载机自动变速箱换挡策略研究[J].重庆理工大学学报(自然科学)，2023,37(8)，提出：针对纯电动装载机传动系统，取消了传统柴油动力装载机的液力变矩器，采用电液换挡系统控制两挡离合器工作。基于电机控制器返回的转速、转矩信息及变速箱输出轴转速信息制定换挡策略，由整车控制器切换电机控制模式，控制挡位执行机构电磁阀动作，实现纯电动装载机挡位的平滑切换。基于simulink搭建纯电动装载机换挡控制算法模型，使用simulink自动代码生成技术生成可应用于整车控制器的程序并进行试验，结果表明，所提出控制策略能明显缩短换挡时间并提升换挡平顺性，换挡时间可达到0.66S，由一挡切换至二挡时，车速波动值为1.4km/h。

现有技术的装载机，当铲装作业在失速工况时，受到装载机对铲斗的向前推力与铲斗受作业物料的阻力的耦合作用，使装载机的前桥有被抬起趋势，后桥有被下压趋势，前桥受法向反作用力减小、后桥受法向反作用力增大、前桥驱动轮对地面附着力减小，后桥驱动轮对地面附着力增大，前后桥驱动轮的驱动力相同，因此，会产生驱动力不足，需增大驱动电机的功率。

发明内容

本发明的目的是，采用前、后桥双驱动电机进行独立驱动前、后桥，行走部分的双驱动电机是两个功率相同的行走电机，代替内燃机、液力变扭器及前后桥差速器，前后桥各配有变速箱，二变速器的直接挡位传动相同、低速挡位传动比不同，后桥变速器低速挡是前桥的4倍，后桥驱动轮的驱动力大，前、后轴不同档位组合形成多种行驶速度的全时四驱模式，以满足不同的工况下对于驱动力和车速的要求。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种双电机独立驱动电动装载机，包括整车控制器、后桥同步传感器、速度传感器、驱动电机、电机控制器、变速箱、换挡器、驱动桥，其中，驱动电机连接变速箱，变速箱连接驱动桥，驱动桥的输出端是输出半轴，输出半轴连接驱动轮,驱动电机包括前桥驱动电机、后桥驱动电机，实现前、后桥双驱动电机独立驱动结构；整车控制器包括整车ECU控制系统、同步控制处理器，整车ECU控制系统电连接电机控制器、换挡器、速度传感器、同步控制处理器，并进行数据信息双向传递及数据逻辑运算处理，变速箱的直接挡速比相同，前、后桥低速挡速比不同，替代液力变扭器，提高效率40％以上，采用基于转速偏差耦合控制的智能换挡技术，整车ECU控制系统控制换挡器发出换挡指令，实现变速箱的智能分时换档功能；

后桥同步传感器安装在前桥变速箱的输出轴上，后桥同步传感器连接同步控制处理器，在前桥低速挡、后桥直接挡时，后桥电机控制器接收整车ECU控制系统的控制指令信号，控制后桥驱动电机工作在受前桥驱动电机的位置信号控制的变频调速模式，实现后桥驱动轮与前桥驱动轮同步的功能；在前、后桥低速挡时，前桥电机控制器接收整车ECU控制系统的控制指令信号，控制前桥驱动电机工作在受后桥驱动电机的位置信号控制的变频调速模式，实现了前桥驱动轮与后桥驱动轮同步功能。

在一些实施方式中，驱动桥包括前驱动桥、后驱动桥，驱动桥包括减速器、差速器、输出半轴、驱动轮；输出半轴包括前桥左输出半轴、前桥右输出半轴、后桥左输出半轴、后桥右输出半轴，驱动轮包括前左驱动轮、前右驱动轮、后左驱动轮、后右驱动轮；减速器包括前桥减速器、后桥减速器，减速器输入端连接变速箱的输出端，减速器输出端连接差速器，差速器包括前桥差速器、后桥差速器，差速器输出端连接输出半轴。

在一些实施方式中，整车ECU控制系统电连接同步控制处理器、电机控制器、换挡器、后桥同步传感器、速度传感器；换挡器包括前桥换挡器、后桥换挡器，速度传感器包括前桥速度传感器、后桥速度传感器，速度传感器安装在变速箱的输出轴上，用于测量变速箱输出轴的转速，电机控制器包括前桥电机控制器、后桥电机控制器，整车ECU控制系统控制换挡器发出指令，实现前、后桥变速箱进行换挡时具有智能分时换档功能。

在一些实施方式中，变速箱是智能二挡自动变速箱，包括前桥变速箱、后桥变速箱，前桥变速箱包括直接挡、前桥低速挡，后桥变速箱包括直接挡、后桥低速挡速，直接挡速比为i₀＝1，前桥低速挡速比为i₁＝3.17，后桥低速挡速比为i₂＝12.67，前、后桥直接挡速比相同，前、后桥低速挡速比不同，替代液力变扭器，后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，在铲入作业时后桥驱动力是前桥的4倍，减少了前驱动轮滑转现象，提高效率40％以上。

在一些实施方式中，前桥驱动轮与后桥驱动轮同步功能控制方法是，

同步控制处理器包括前桥电机同步器、后桥电机同步器、同步逻辑控制电路、四分频逻辑电路；同步逻辑控制电路包括2输入与非门54HC00芯片、S输出端、S2输出端，后桥电机同步器包括2选1芯片74HC257、第1管脚选通端，S输出端电连接选通端，芯片74HC257包括A输入端、B输入端、Y输出端，A输入端包括U1端、V1端、W1端，B输入端包括U2端、V2端、W2端，Y输出端包括U端、V端、W端；前桥变速箱换挡拨叉连接选通开关，前桥低速挡时，换挡拨叉触动选通开关动断，前挡信号为A＝1高电平；后桥变速箱换挡拨叉连接灌流开关39，后桥直接挡时，换挡拨叉触动灌流开关动合，后挡信号为B＝0低电平，S输出端逻辑关系是S＝1，Y输出端选通电连接B输入端，后桥电机控制器选通电连接后桥同步传感器，后桥驱动电机工作在受前桥驱动电机的位置信号控制的变频调速模式，实现了后桥驱动轮与前桥驱动轮同步的功能；前桥电机同步器包括2选1芯片74HC257、第1管脚失速选通端，芯片74HC257包括A输入端、B输入端、Y输出端，A输入端包括U映射端、V映射端、W映射端，B输入端包括前U端、前V端、前W端，Y输出端包括前控制器U端、前控制器V端、前控制器W端，S2输出端电连接失速选通端，四分频逻辑电路是双D触发器组合的4分频逻辑电路，四分频逻辑电路包括三个输入端、三个输出端，三个输入端包括U1端、V1端、W1端，三个输出端包括U映射端、V映射端、W映射端，三个输入端电连接后桥驱动电机，输入端的信号频率f₁，输出端的信号频率f₂，逻辑关系是f₁＝4f₂，后桥低速挡时灌流开关动断，后挡信号为B＝1高电平，前桥低速挡时A＝1高电平，同步逻辑控制电路逻辑关系是/>失速选通端的信号为S2＝0低电平，前桥电机同步器的Y输出端选通电连接A输入端，前桥电机控制器8电连接后桥驱动电机三个输出端的四分频信号，前桥驱动电机工作在受后桥驱动电机位置信号四分频信号控制的变频调速模式，实现了前桥驱动轮与后桥驱动轮同步功能。

在一些实施方式中，智能分时换档功能，是基于转速偏差耦合控制的智能换挡技术，整车ECU控制系统电连接电机控制器、换挡器、速度传感器，并进行数据信息双向传递及数据逻辑运算处理，控制换挡器发出换挡指令,实现变速箱智能分时换档功能；

智能分时换挡技术方案是：

⑴前桥变速箱智能换挡技术方案：在本发明的工作时速约为v₁＝12km/h时，对应前桥驱动电机换挡前时速为n₁＝946rpm，换挡后时速为n＝3000rpm，采用基于转速偏差耦合控制技术，确定前桥驱动电机实际转速n₁＝946rpm、期望转速n_1e＝2100rpm及转速偏差n_1d＝1154rpm，当转速偏差n_1d≥1154rpm时，采用基于ADRC自抗扰控制技术，整车ECU控制系统控制前桥换挡器发出换挡指令,控制前桥变速箱换挡为前桥低速挡，后桥变速箱保持直接挡位不换，实现前桥变速箱智能换挡功能；

⑵后桥变速箱智能换挡技术方案：在本发明的时速低于v₂≤3km/h时，对应直接挡时后桥驱动电机转速为n₂＝237rpm，换挡成后桥低速挡时的后桥驱动电机转速为n＝3000rpm，采用基于转速偏差耦合控制技术，确定后桥驱动电机实际转速n₂＝213rpm、期望转速n_2e＝1713rpm及转速偏差n_2d＝1500rpm，当转速偏差n_2d≥1500rpm时，基于ADRC控制技术，整车ECU控制系统控制后桥换挡器发出换挡指令，控制后桥变速箱换挡为后桥低速挡，前桥变速箱保持前桥低速挡位不换，实现后桥变速箱智能换挡功能；

⑶分时换挡技术：前桥变速箱换挡时，后桥变速箱保持直接挡位不换；后桥变速箱换挡时，前桥变速箱保持前桥低速挡位不换，实现了前、后桥变速箱分时换挡功能，实现了在换挡过程中前、后桥不同时换挡，动力传递不间断，获到了换挡冲击度小的效果，提高了换挡平顺性、舒适性。

在一些实施方式中，前驱动轮滑转现象的分析计算方法是，

以5T装载机实施例，额定载荷5000kg，整备质量m＝17100kg，最大牵引力f_x＝152kN，前轴承载质量约为m₁＝10.2T,后轴承载质量约为m₂＝11.9T，方向是垂直向下的，在失速工况v₂≤3m/h时，前、后驱动轮最大牵引力的关系是f₂＝4f₁，前后驱动轮最大牵引力分配为f₁＝30.4kN，f₂＝121.6kN，f_x是水平力，产生的向上的分力为f_y，f_x与f_y是正切的关系，在铲入作业时，铲斗臂与地面有一定的夹角，当夹角为β＝13°时，f_y＝f₂tgβ,f_y＝28.1kN＝2.81Tf，前轴减重约为N_y＝2.81T，方向是竖直向上的,产生前轴减重效果，前轴受法向反作用力减小，前桥有被抬起的趋势，前轴承载重量减少为m_y1＝7.39T，后轴承载重量增大为m_y2＝14.71T，地面对前桥最大附着力为f_x1＝62.84kN，地面对后桥最大附着力f_x2＝125kN，前桥输出最大牵引力f_sh1＝min(f₁，f_x1)＝30.4kN,后桥输出最大驱动力f_sh2＝min(f₂，f_x2)＝121.6kN,整车输出的最大牵引力约为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN；

在夹角增大到β＝18°时，前轴承载重量减少为m_y1＝6.18T，后轴承载重量增大为m_y2＝15.92T，地面对前桥最大附着力f_x1＝52.53kN，地面对后桥最大附着力f_x2＝135.32kN，整车输出的最大牵引力约为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN；

在夹角增大到β＝28°时，前轴减重约为N_y＝6.58T，前轴承载重量为m_y1＝3.62T，后轴承载重量为m_y2＝18.48T，地面对前桥最大附着力f_x1＝30.78kN，地面对后桥最大附着力f_x2＝157.07kN，整车输出的最大牵引力约为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN；

前、后轴的驱动力均小于地面的附着力，减小了驱动轮的滑转现象，解决了装载机的前驱动轮滑转现象。

在一些实施方式中，替代液力变扭器功能，提高效率的方案分析，

失速工况v₂≤3m/h时的最大牵引力f_x＝152kN，5T电动装载机去掉液力变扭器，电机功率为p_d＝150kw，内燃机功率为p_d＝170kw，电动装载机的效率为，在失速工况时，效率保持η′₂₂＞70％以上，

当v₂＝1km/h，液力变矩器增大扭矩约5.2倍，

当v₂＝0.12km/h时，液力变矩器增大扭矩6倍，

燃油装载机液力变矩器在低速输出时增大扭矩、降低效率，在失步工况时的效率约为(27.6％+3.4％)/2≈15.5％,电动装载机的效率约为η′₂₂＝70％，本发明的效率提高40％以上。

本发明在作业时速v₁＝12km/h时，前桥低速挡i₁＝3.17，后桥直接挡i₀＝1，所以，整车输出扭矩是电机额定扭矩的2.08倍，在失速工况v₂≤3m/h时，前桥低速挡i₁＝3.17，后桥低速挡i₂＝12.67，效率为η＝40％，失速工况整车输出最大扭矩是输出扭矩5.5倍，优于液力变矩器增大扭矩5～6倍，替代液力变扭器功能，提高效率。

本发明的优点效果：

本发明的一种双电机独立驱动电动装载机，采用前、后桥驱动电机通过两档自动变速器驱动，前、后桥双驱动电机独立驱动结构，变速箱的直接挡速比相同、前、后桥低速挡速比不同，代替了内燃机及效率较低的液力变矩器，提高效率40％以上；采用基于转速偏差耦合控制的智能换挡技术，实现变速箱低速挡的智能分时换档功能，获到了换挡冲击度小的效果，提高了换挡平顺性、舒适性；整车ECU控制系统通过进行后桥同步传感器、同步控制处理器信号的逻辑处理，实现了前桥驱动轮与后桥驱动轮同步功能，前、后桥不同档位组合形成多种行驶速度的的全时四驱模式，解决了装载机前驱动轮滑转现象。

附图说明

图1为本发明一种双电机独立驱动电动装载机的结构示意图；

图2为本发明一种双电机独立驱动电动装载机的前、后驱动桥结构示意图；

图3为本发明整车控制器电路示意图；

图4为本发明的电机位置信号选通器电路图；

图5为本发明在铲入作业时的受力示意图。

附图中：1.后驱动桥；2.后桥速度传感器；3.后桥变速箱；4.后桥换挡器；5.后桥驱动电机；6.后桥电机控制器；7.前桥驱动电机；8.前桥电机控制器；9.前桥变速箱；10.前桥换挡器；11.后桥同步传感器；12.前驱动桥；13.前桥速度传感器；14.整车控制器；15.电源系统；16.选通开关；17.U1端；18.U2端；19.U端；20.V1端；21.V2端；22.V端；23.W1端；24.W2端；25.W端；26.DC+5V电源；27.上拉电阻；28.开关K端；29.接地端；30.后桥电机同步器；31.整车ECU控制系统；32.驱动桥；33.速度传感器；34.变速箱；35.换挡器；36.驱动电机；37.电机控制器；38.限流电阻；39.灌流电阻；40.灌流开关；41.前挡信号；42.后挡信号；43.失速选通端；44.前电机U端；45.前电机V端；46.前电机W端；47.前控制器U端；48.前控制器V端；49.前控制器W端；50.同步逻辑控制电路；51.四分频逻辑电路；52.U信号映射端；53.V信号映射端；54.W信号映射端；55.同步控制处理器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本发明的一种双电机独立驱动电动装载机，如附图1、图2、图3、图4、图5所示，其中，包括后驱动桥1、后桥速度传感器2、后桥变速箱3、后桥换挡器4、后桥驱动电机5、后桥电机控制器6、前桥驱动电机7、前桥电机控制器8、前桥变速箱9、前桥换挡器10、后桥同步传感器11、前驱动桥12、前桥速度传感器13、整车控制器14、电源系统15、选通开关16、U1端17、U2端18、U端19、V1端20、V2端21、V端22、W1端23、W2端24、W端25、DC+5V电源26、上拉电阻27、选通端28、接地端29、后桥电机同步器30、整车ECU控制系统31、驱动桥32、速度传感器33、变速箱34、换挡器35、驱动电机36、电机控制器37、限流电阻38、灌流开关39、前桥电机同步器40、前挡信号41、后挡信号42、失速选通端43、前U端44、前V端45、前W端46、前控制器U端47、前控制器V端48、前控制器W端49、同步逻辑控制电路50、四分频逻辑电路51、U映射端52、V映射端53、W映射端54、同步控制处理器55。

装配关系：

一种双电机独立驱动电动装载机，驱动桥32包括前驱动桥12、后驱动桥1，驱动桥32包括输出半轴、差速器、减速器、输入法兰、驱动轮，输出半轴包括前桥左输出半轴、前桥右输出半轴、后桥左输出半轴、后桥右输出半轴，驱动轮包括前左驱动轮、前右驱动轮、后左驱动轮、后右驱动轮；减速器包括前桥减速器、后桥减速器，减速器传动采用一级螺旋锥齿轮传动，减速器输入端连接输入法兰、输入法兰连接变速箱34的输出端，减速器输出端连接差速器，差速器包括前桥差速器、后桥差速器，差速器传动采用直齿锥齿轮行星传动，差速器输出端连接输出半轴；驱动桥的输出半轴连接驱动轮；变速箱34包括前桥变速箱9、后桥变速箱3，前桥变速箱9包括直接挡、前桥低速挡，直接挡速比为i₀＝1、前桥低速挡速比为i₁＝3.17，后桥变速箱3包括直接挡、后桥低速挡速，直接挡速比为i₀＝1、后桥低速挡速比为i₂＝12.67，后桥变速箱3的后桥低速挡速比是前桥变速箱9前桥低速挡速比的4倍，即i₂＝4i₁。

前桥换挡器10电连接前桥变速箱9，前桥换挡器10控制前桥变速箱9的换挡过程，前桥变速箱9的输入端连接前桥驱动电机7，前桥驱动电机7电连接前桥电机控制器8，前桥电机控制器8接收前桥驱动电机7的位置传感器的信号并控制前桥驱动电机7工作；后桥换挡器4电连接后桥变速箱3，后桥换挡器4控制后桥变速箱3的换挡过程，后桥变速箱3的输入端连接后桥驱动电机5，后桥驱动电机5电连接后桥电机控制器6，后桥电机控制器6接收后桥驱动电机5的位置传感器的信号并控制后桥驱动电机5工作。

电源系统15是磷酸铁锂电池组及其管理系统和控制系统，电源系统15分别与整车控制器14、电机控制器37电连接，电机控制器37包括前桥电机控制器8、后桥电机控制器6、工作电机控制器，电机控制器37包括DC+5V电源26、控制器单元、DC+24V电源、DC+12V电源，控制器单元是电机控制器37主要控制单元，接收电机的位置传感器的信号、控制电机的工作，通过电机控制器37为电机提供电能，电机将电能转化为机械能，使装载机行走或进行作业工作，所述的电机是前桥驱动电机7、后桥驱动电机5、工作电机，工作电机用于驱动液压系统的工作，工作电机控制器电连接工作电机、并控制工作电机工作、用于驱动液压系统；电源系统15向整车控制器14发送电源系统15电池剩余电量状态，根据接收到的整车控制器14发出的指令信息控制电源系统15的工作状态。

整车控制器14包括同步控制处理器55、整车ECU控制系统31，同步控制处理器55包括前桥电机同步器40、后桥电机同步器30、同步逻辑控制电路50、四分频逻辑电路51，整车控制器14内部相互之间进行逻辑连接，进行数据信息传递，整车ECU控制系统31是整车逻辑控制系统；整车ECU控制系统31电连接前桥电机控制器8、后桥电机控制器6、前桥换挡器10、后桥换挡器4、后桥同步传感器11、前桥速度传感器13、后桥速度传感器2、电源系统15、前挡信号41、后挡信号42，并进行数据信息传递及数据逻辑运算处理，计算出合理的需求转矩，制定驱动电机控制策略，生成运行指令，运行指令传递给各控制器、传感器和电源系统，智能实现变速器档位切换、电机转矩输出、电源系统电压输出。

同步逻辑控制电路50包括S输出端和S2输出端，S输出端连接后桥电机同步器30的第一管脚选通端28，S2输出端连接前桥电机同步器40的第一管脚失速选通端43、四分频逻辑电路51包括U映射端52、V映射端53、W映射端54；选通端28为高电平时S＝1，选通端28为低电平时S＝0；失速选通端43为高电平时S2＝1，失速选通端43为低电平时S2＝0。

整车ECU控制系统31通过前桥电机控制器8采集前桥驱动电机7的转速信息、接收前桥换挡器10的信息，通过信息逻辑运算处理后进行控制前桥电机控制器8工作，前桥电机控制器8控制前桥驱动电机7工作，前桥驱动电机7将电能转化为机械能，前桥驱动电机7产生的机械能通过前桥变速箱9将动力传递给前驱动桥12，前驱动桥12内包含前桥左输出半轴、前桥右输出半轴、前桥差速器、前桥减速器、前桥输入法兰，最终将前桥驱动电机7动力通过变速、差速产生的动力传递给前桥左、右驱动轮，驱动装载机行驶。

后桥电机控制器6通过整车ECU控制系统31与后桥换挡器4、后桥同步传感器11电连接，进行数据信息逻辑运算处理，整车ECU控制系统31通过后桥电机控制器6采集后桥驱动电机5的工况信息，通过信息逻辑运算处理后进行控制后桥电机控制器6工作，后桥电机控制器6控制后桥驱动电机5工作，后桥驱动电机5将电能转化为机械能，所述的机械能通过后桥换挡器4将动力传递给后驱动桥1，后驱动桥1内包含后桥左输出半轴、后桥右输出半轴、后桥差速器、后桥减速器、后桥输入法兰，最终将后桥驱动电机5的动力通过变速、差速产生的动力传递给后桥左、右驱动轮，驱动装载机行驶。

工作电机控制器与整车ECU控制系统31电连接，用于整车ECU控制系统31采集工作电机的转速状态信息，并根据接收到的整车ECU控制系统31发出的指令信息进行逻辑运算处理，控制工作电机的工作状态；工作电机控制器与工作电机电连接，工作电机与液压泵机械连接，液压泵与液压系统液流连接，使工作装置进行工作。

速度传感器33包括后桥速度传感器2、前桥速度传感器13，速度传感器33安装在变速箱34的输出轴上，用于测量变速箱34的输出轴的转速；换挡器35包括前桥换挡器10、后桥换挡器4，换挡器35控制变速箱34换挡；驱动电机36包括前桥驱动电机7、后桥驱动电机5，驱动电机36连接变速箱34的输入端；

前桥电机同步器40、后桥电机同步器30皆是四2选1数据选择器所述的数据选择器有4个A输入端、4个B输入端及4个Y输出端，其中，Y1端选择联通A1端或B1端、Y2端选择联通A2端或B2端、Y3端选择联通A3端或B3端、Y4端选择联通A4端或B4端。

所述的同步控制处理器55包括前桥电机同步器40、后桥电机同步器30、同步逻辑控制电路50、四分频逻辑电路51，

后桥同步传感器11安装在前桥变速箱9的输出轴上，后桥同步传感器11的三个信号输出端分别连接后桥电机同步器30的三个B输入端，后桥驱动电机5的三个位置信号输出端连接后桥电机同步器30的三个A输入端；后桥电机同步器30的三个Y输出端电连接后桥电机控制器6的控制信号输入端。

同步逻辑控制电路50包括S输出端和S2输出端，S输出端连接后桥电机同步器30的第一管脚选通端28，S2输出端连接前桥电机同步器40的第一管脚失速选通端43、四分频逻辑电路51三个输出端连接前桥电机同步器40的三个A输入端，前桥驱动电机7位置信号三个输出端连接前桥电机同步器40的三个B输入端，前桥电机同步器40的三个Y输出端电连接前桥电机控制器8的控制信号输入端。

在前桥变速箱9处于前桥低速挡位、后桥变速箱3处于直接挡位时，后桥电机控制器6通过整车控制器14接收后桥同步传感器11的信号，使后桥驱动电机5工作在前桥驱动电机7的位置等效信号控制，后桥驱动电机5工作在受前桥驱动电机7的位置信号控制的变频调速模式，实现了后桥驱动轮与前桥驱动轮同步的功能。

变速箱34处于前、后桥低速挡位时，前桥电机控制器8通过整车控制器14接收后桥驱动电机5位置信号，前桥驱动电机7工作在受后桥驱动电机5的位置信号控制的变频调速模式，实现了前桥驱动轮与后桥驱动轮同步的功能。

后桥同步传感器11安装在前桥变速箱9的输出轴上，前桥变速箱9的输出轴通法兰盘及花键连接前驱动桥12的输入端，后桥变速箱3的输出轴通法兰盘及花键连接后驱动桥1的输入端。后桥驱动电机5的位置信号传感器的信号输出端分别连接后桥电机同步器30的A端U1端17、V1端20、W1端23；后桥同步传感器11的位置信号输出端分别连接后桥电机同步器30的B端U2端18、V2端21、W2端24；后桥电机同步器30的输出端是U端19、V端22、W端25；后桥电机控制器6的输入控制信号端分别连接U端19、V端22、W端25。

前桥速度传感器13安装在前桥变速箱9的输出轴上，用于测量前桥变速箱9的输出轴的转速，前驱动桥12的输入轴与前桥变速箱9输出轴等速连接；后桥速度传感器2安装在后桥变速箱3的输出轴上，用于测量后桥变速箱3的输出轴的转速，后驱动桥1的输入轴与后桥变速箱3输出轴等速连接。

前桥驱动电机7位置传感器输出信号端分别连接前桥电机同步器40的三个输入端B端的前U端44、前V端45、前W端46，四分频逻辑电路51的三个输出端分别是U映射端52、V映射端53、W映射端54，U映射端52、V映射端53、W映射端54分别连接前桥电机同步器40的三个输入端A端，前桥电机控制器8控制信号输入端分别连接前桥电机同步器40的三个输出端前控制器U端47、前控制器V端48、前控制器W端49。

前桥电机同步器40、后桥电机同步器30皆是四2选1数据选择器，型号为54HC257的芯片电路，DC+5V电源26的电压是DC+5V，电压范围是DC4.5-7V，是74HC257的芯片电路的第16管角的电源端，选通开关16是选通开关K，是刹车开关，是常开开关，接地端29是0V电势端、接地，是54HC257的芯片电路的第8管角的接地端，上拉电阻27起到钳位电压与限流作用，阻值是5.1kΩ，DC+5V电源26连接上拉电阻27的上端，上拉电阻27的下端连接选通开关16的上端，选通开关16的上端连接前挡信号41，前挡信号41是2输入与非门的输入端，选通开关16的下端连接接地端29；DC+5V电源26连接限流电阻38，限流电阻38的阻值为5.1kΩ，限流电阻38连接灌流开关39的上端，灌流开关39是刹车开关，是常开开关，灌流开关39的下端连接接地端29，灌流开关39与限流电阻38的交点连接后挡信号42，后挡信号42是2输入与非门的输入端，2输入与非门的输出端连接后桥电机同步器30的第一管角选通端28。

选通开关16连接前桥变速箱9换挡拨叉，在前桥变速箱9处于直接挡位时，所述的换挡拨叉触动选通开关16动合，前挡信号41为低电平，用A＝0表示；在前桥变速箱9处于前桥低速挡位时，所述的换挡拨叉触动选通开关16动断，前挡信号41为高电平，用A＝1表示；

灌流开关39连接后桥变速箱3换挡拨叉，在后桥变速箱3处于直接挡位时，所述的换挡拨叉触动灌流开关39动合，后挡信号42为低电平，用B＝0表示；在后桥变速箱3处于后桥低速挡速位时，所述的换挡拨叉触动灌流开关39动断，后挡信号42为高电平，用B＝1表示。

后桥变速箱3、前桥变速箱9是智能二挡自动变速箱，直接挡速比为i₀＝1，前桥变速箱9的前桥低速挡速比为i₁＝3.17，后桥变速箱3的后桥低速挡速比为i₂＝12.67，前桥变速箱9、后桥变速箱3的直接挡速比相同，前桥低速挡与后桥低速挡速比不同，后桥变速箱3的后桥低速挡速比是前桥变速箱9的前桥低速挡速比的4倍，即关系式是即i₂＝4i₁，在失速工况时后桥的驱动力是前桥的4倍。

在前桥变速箱9处于前桥低速挡位、后桥变速箱3处于直接挡位时，后桥电机控制器6接收后桥同步传感器11的信号，使后桥驱动电机5工作在前桥驱动电机7的位置等效信号控制，后桥驱动电机5工作在受前桥驱动电机7的位置信号控制的变频调速模式，前桥驱动电机7工作在无刷电机工作模式，实现了后桥驱动轮与前桥驱动轮同步的功能。

在前桥变速箱9、后桥变速箱3皆处于低速挡位时，前桥电机控制器8接收后桥驱动电机5位置信号的映射关系，使前桥驱动电机7工作在基于后桥驱动电机5位置信息的映射关系的变频调速模式，实现了前桥驱动轮与后桥驱动轮同步的功能。

设计原理如下

本发明以5T装载机为实施例，其他型号的装载机，均可依本发明的构想进行启发式设计，其产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神，均在本发明专利的保护范围之内。

一、电动装载机基本参数

本发明双电机独立驱动电动装载机，额定斗容2.8m³(选装2.4～4.5),额定载荷(kg)5000kg,整备质量m＝17100kg，最大牵引力f＝152kN,最大掘起力≥170kN，长×宽×高8280×3024×3423,轴距L＝3.25m，发动机功率162kW，作业时滚动阻力系数为0.012，运输工况下空气阻力系数为0.06，迎风面积为8m²。

前桥变速箱9包括直接挡、前桥低速挡，前桥驱动电机7转速折算到直接挡时的输出轴转速，直接挡速比为i₀＝1、前桥低速挡速比为i₁＝3.17，后桥变速箱3包括直接挡、后桥低速挡速，后桥驱动电机5转速折算到直接挡时的输出轴转速，直接挡速比为i₀＝1、后桥低速挡速比为i₂＝12.67，后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，即i₂＝4i₁。

前、后桥在直接挡时，最高转场时速v₀＝v_max＝38km/h；在前桥低速挡速比为i₁＝3.17，同时，后桥直接挡速比为i₀＝1时，作业时速约为v₁＝12km/h；前、后桥同时在低速挡时，失速工况时速低于v₂≤3km/h。

二、失速工况时的受力分析

本发明的受力分析的数据，只是为了分析受力的需要，来表示原理的数据，对于具体的机型，可以在本方案的启示下，选用真实数据。

附图5是装载机铲入作业时的受力示意图，在铲入作业时，前轴到铲斗质心点的距离约为L₁＝2.4m，铲斗臂与液压缸连接，虚拟连接点O到铲斗质心A的连接线与地面的夹角β，连接点O，映射到地面的点为B，AB为前轴到铲斗质心点的距离，AB＝L₁＝2.4m，轴间距约为CD＝L＝3.25m，装载机的质心M距后轴距离约为MD＝1.5m，整备质量m＝17100kg，在铲入作业时，最大牵引力工况下，铲斗增加的重量不低于5T，表示为m₀≥5T，分配到前、后轴的质量分别约为前轴承载质量前轴承载的重力N_m1＝10.2Tf,后轴承载质量m₂＝(m+m₀)-m₁＝11.9T、后轴承载的重力N_m2＝11.9Tf，方向是垂直向下的。

设计方案1：变速箱34包括前桥变速箱9、后桥变速箱3，前、后桥直接挡速比为i₀＝1，前桥低速挡速比为i₁＝3.17，后桥低速挡速比为i₂＝12.67，后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，即i₂＝4i₁。

在失速工况v₂≤3m/h时，前、后桥自动变速箱都工作在低速挡传动比工况上，前、后桥驱动电机工作在最大负载工况下的恒扭矩模式，前、后桥驱动电机的输出扭矩相同，设计为i₂＝4i₁，所以，后轮驱动力是前轮驱动力的4倍，需要最大牵引力f_x＝152kN，装载机以v₂≤3km/h时速的失速工况作业时，克服的滚动阻力和空气阻力，忽略空气阻力，滚动阻力的表达式为:f_z＝m_zgf＝2.65kN，前、后驱动轮最大驱动力为f_m＝f_z+f_b＝154.65kN。

式中，总质量m_z是整备质量m与铲斗铲入m₀之和，m_z＝m+m₀＝22.1T，滚动阻力系数f＝0.012。

∵i₂＝4i₁，∴前、后轴驱动轮最大牵引力的关系是f₂＝4f₁，前后轴驱动轮最大牵引力分配为f₁＝30.4kN，f₂＝121.6kN，最大牵引力为f_x＝152kN,是水平力，用AB表示，产生的向上的分力f_y,用OB表示，f_x与f_y是正切的关系，在铲入作业时，铲斗臂与地面有一定的夹角，本发明选用初始夹角约为β＝13°时，f_y＝f₂tgβ,f_y＝28.1kN。∵1kgf≈10N,∴f_y≈2.81Tf，方向是竖直向上的,产生前轴减重的效果，前轴受法向反作用力减小，前轴有被抬起的趋势，前轴减重约为N_y＝2.81T，后轴受法向反作用力增大，重量后移，产生后轴增重的效果，后轴作用增强，后轴增重约为N_y＝2.81T，方向是竖直向下的，前轴承载重量为m_y1＝m₁-N_y＝7.39T，后轴承载重量为m_y2＝m₂+N_y2＝14.71T，前轴受法向反作用力约为f_y1＝7.39Tf，后轴受法向反作用力约为f_y2＝14.71Tf,作业时附着系数约为地面对前桥最大附着力/>地面对后桥最大附着力/>

前轴输出最大驱动力f_sh1＝min(f₁，f_x1),f_sh1＝30.4kN，后轴输出最大驱动力f_sh2＝min(f₂，f_x2),f_sh2＝121.6kN，整车输出的最大驱动力约为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN。

表1

β/°	13	18	22	28	30
						f_y/Tf	2.81	3.95	4.91	6.47	7.02
m_y1/Tf	7.39	6.25	5.29	3.73	3.18
						f_x1/kN	62.4	53.12	44.94	31.74	27.03
f_x2/kN	125.0	134.73	142.91	156.11	160.82
						f_sh/kN	152	152	152	152	148.63

在夹角增大到β＝18°时，f_y＝39.5kN＝3.95Tf，前轴减重约为N_y1＝3.95T，前轴承载重量为m_y1＝6.25T，后轴承载重量为m_y2＝15.85T，前轴受法向反作用力约为f_y1＝6.25Tf，后轴受法向反作用力约为f_y2＝15.85Tf,地面对前桥最大附着力f_x1＝53.12kN，地面对后轴最大附着力f_x2＝134.73kN，整车输出的最大驱动力约为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN。

在夹角增大到β＝28°时，f_y＝64.7kN＝6.47Tf，前轴减重约为N_y1＝6.47T，前轴承载重量为m_y1＝6.47T，后轴承载重量为m_y2＝15.85T，前轴受法向反作用力约为f_y1＝3.73Tf，后轴受法向反作用力约为f_y2＝18.37Tf,地面对前驱动轮最大附着力f_x1＝31.74kN，地面对后驱动轮最大附着力f_x2＝156.11kN，整车输出的最大驱动力约为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN。

表1所示为夹角与驱动力对应关系，在铲入作业初始阶段，铲斗臂与地面夹角为β＝13°，铲入过程中，铲斗臂与地面的夹角会增大，在β＝13°-28°时，实际驱动力f_sh＝152kN，在β＞28°时，实际驱动力减少。所以，低速挡传动比不同，后桥低速挡传动比是前桥低速挡传动比的4倍时，基本是在最大驱动力附近。同时，前轴减重、前驱动轮驱动力小，后轴增重、后驱动轮驱动力大的效果，减少了前驱动轮滑转现象。所以，前、后桥直接挡相同、低速挡不同、后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，实现在失速工况时的增大驱动力的作用的设计方案1是合理的。

本发明的双电机独立驱动电动装载机选用的方案是前、后桥直接挡相同，低速挡不同，后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，即i₂＝4i₁，实现在失速工况时的增大驱动力的作用，减少了前驱动轮滑转现象。

设计方案2：前、后桥直接挡速比为i₀＝1，前桥低速挡速比为i₁＝12.67，后桥低速挡速比为i₂＝3.17，前桥低速挡速比是后桥低速挡速比的4倍，即4i₂＝i₁。

表2

β/°	13	18	22	28	30
						f_y/Tf	0.7	0.99	1.23	1.62	1.76
m_y1/Tf	9.50	9.21	8.97	8.58	8.44
						f_x1/kN	80.73	78.3	76.26	72.96	71.78
f_x2/kN	107.12	109.55	111.59	114.89	116.07
						f_sh/kN	111.13	108.7	106.66	103.36	102.18

前轮驱动力是后轮驱动力的4倍，当最大牵引力f_x＝152kN,也就是最大驱动力是152kN，前、后桥驱动力分配，前轮驱动力是f₁＝121.6kN，后轮驱动力是f₂＝30.4kN，f_sh＝min(f₁，f_x1)+min(f₂，f_x2)。通过表2的分析可得，在铲入作业初始阶段，铲斗臂与地面夹角为13°，铲入过程中，铲斗臂与地面的夹角会增大，实际驱动力f_sh＝111.13kN，随着地面夹角β增大，实际驱动力f_sh变小，并远远小于最大驱动力，同时，前桥减重、而前驱动轮驱动力大，后桥增重、而后驱动轮驱动力小，前轴驱动力大于地面附着力，增大了前驱动轮滑转现象。所以，设计方案2是不合理的，不是本发明的选择方案。

设计方案3：

前、后桥直接挡传动比相同，前、后桥低速挡传动比相同，前、后轮驱动力相同，当最大牵引力f_x＝152kN,也就是最大驱动力是152kN，前、后桥驱动力分配，前、后轮驱动力是f₁＝f₂＝76kN，。f_sh＝min(f₁，f_x1)+min(f₂，f_x2)。通过表3的分析可得，在铲入作业初始阶段，铲斗臂与地面夹角为13°-30°，铲入过程中，铲斗臂与地面的夹角会增大，在铲入作业时实际驱动力f_sh小于所需的最大牵引力是152kN，前驱动轮的驱动力大于地面附着力，会出现前驱动轮滑转现象。所以，设计方案3是不合理的，不是本发明的选择方案。

表3

β/°	13	18	22	28	30
						f_y/Tf	1.75	2.47	3.07	4.04	4.39
m_y1/Tf	8.45	7.73	7.13	6.16	5.81
						f_x1/kN	71.79	65.71	60.60	52.35	49.4
f_x2/kN	1167.06	122.14	127.25	135.5	138.45
						f_sh/kN	147.79	141.71	136.60	128.35	125.40

通过进行设计方案1、2、3的对比分析，得出设计方案1的前、后桥直接挡传动比相同，前、后桥低速挡传动比不同，后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，实现在失速工况时的增大驱动力的作用，减少了前驱动轮滑转现象，是合理方案，是本发明的设计方案及保护方案。

三、控制逻辑电路设计

选通开关16的电信号输出端是前挡信号41，输出信号值用A表示，灌流开关39的电信号输出端是后挡信号42，输出信号值用B表示；选通端28的信号用S表示、前桥电机同步器40的失速选通端43的信号用S2表示。

⒈通过S与A、B逻辑关系，设计后桥电机同步器30逻辑电路及S2与A、B逻辑关系，设计前桥电机同步器40逻辑电路

⑴S、S2与A、B的后桥电机同步器30逻辑关系

①前桥变速箱9、后桥变速箱3皆工作在直接挡位时，选通开关16、灌流开关39动合，前挡信号41接地、输出信号为低电平，A＝0，后挡信号42接地、输出信号为低电平，表示为B＝0。设计选通端28的信号为低电平，即S＝0，失速选通端43的信号为高电平，即S2＝1。

②前桥变速箱9工作在前桥低速挡上，后桥变速箱3工作在直接挡上时，选通开关16动断，前挡信号41与接地端29断开、通过上拉电阻27连接DC+5V电源26，前挡信号41为高电平，表示为A＝1，灌流开关39动合，后挡信号42接地、输出信号为低电平，表示为B＝0。设计选通端28的信号为高电平，即S＝1，失速选通端43的信号为高电平，即S2＝1。

③前桥变速箱9、后桥变速箱3皆工作在低速挡上时，选通开关16、灌流开关39动断，A＝1，后挡信号42与电源断开，限流电阻38与接地端29断开、通过限流电阻38连接DC+5V电源26，后挡信号42为高电平，表示B＝1，本发明的装载机处于失速工况。设计选通端28的信号为低电平，即S＝0，失速选通端43的信号为低电平，即S2＝0。

④前桥变速箱9工作在直接挡上，后桥变速箱3工作在后桥低速挡上时，A＝0、B＝1，是不允许出现的工况状态，即S＝X，此时，设计选通端28的信号为低电平，即S＝0，失速选通端43的信号为高电平，即S2＝1。

⑵列出逻辑状态表4

表4

⑶由逻辑状态表写出逻辑式

⑷对逻辑式进行变换和化简

⑸由逻辑式设计同步逻辑控制电路50

附图4中，选用4个2输入与非门，芯片型号为54HC00，54HC00芯片的极限存贮温度是-65℃～150℃，工作环境温度的最大极限是-55℃～125℃，二个输出端是S、S2。

⒉后桥电机同步器30逻辑电路设计

分析选通端28的信号与后桥同步传感器11的信号、后桥驱动电机5的位置信号的逻辑关系。

设计要求：当S＝0时，后桥电机控制器6的信号Y(U、V、W)接收后桥驱动电机5的位置信号C(U1、V1、W1)；当S＝1时，后桥电机控制器6的信号接收后桥同步传感器11的信号D(U2、V2、W2)。

Y(U、V、W)是Y分别表示三相信号U、V、W，即分别表示为Y＝U、Y＝V、Y＝W；C(U1、V1、W1)分别表示三相信号U1、V1、W1，即分别表示为C＝U1、C＝V1、C＝W1；D(U2、V2、W2)分别表示三相信号U2、V2、W2，即分别表示为D＝U2、D＝V2、D＝W2；即Y＝U、C＝U1、D＝U2；Y＝V、C＝V1、D＝V2；Y＝W；C＝W1、D＝W2。

⑴Y与S、C、D的逻辑关系

当S＝0，Y＝C；当S＝1，Y＝D。

⑵列出逻辑状态表5

表5

⑶由逻辑状态表写出逻辑式

⑷对逻辑式进行变换和化简

由得出逻辑功能是，当选通端S＝0为低电平时，Y选通C,即U＝U1、V＝V1、W＝W1；当选通端S＝1为高电平时，Y选通D，即U＝U2、V＝V2、W＝W2。

⑸由逻辑式设计逻辑图--后桥电机同步器30

通过对逻辑式分析，四2选1数据选择器54HC257芯片满足设计要求，设计逻辑电路后桥电机同步器30。

54HC257芯片是四2选1数据选择器，具有三态使能，把同步逻辑控制电路50产生的控制信号S，作为后桥电机同步器30的选通控制信号54HC257芯片的极限存贮温度是-65℃～150℃，工作环境温度的最大极限是-55℃～125℃，能满足装载机的恶劣或频繁启停的作业工况，装载机恶劣工况或频繁启停，使电机及其他作业件产生大量的热量，产生高温，。

⒊后桥电机同步器30的同步逻辑关系分析

⑴附图4的后桥电机同步器30、同步逻辑控制电路50逻辑关系

时是高阻态，在/>时处于选通状态。/>是选通端。

⑵由逻辑图列出逻辑状态表6

表6

⑶验证逻辑功能

在时是高阻态，输出端U、V、W为高阻态。

在时处于选通状态，逻辑关系式，

①为低电平时S＝0，U＝U₁,V＝V₁,W＝W₁

②为高电平时S＝1，U＝U₂,V＝V₂,W＝W₂

③后桥电机同步器30的功能分析

前桥变速箱9、后桥变速箱3皆工作在直接挡上时，表6，选通端28的信号即低电平S＝0，后桥驱动电机5的位置信号输出端U1端17、V1端20、W1端23分别连通U端19、V端22、W端25；后桥电机控制器6选通连接后桥驱动电机5的位置信号U1端17、V1端20、W1端23的信号，前桥驱动电机7、后桥驱动电机5皆工作在自控状态，即永磁无刷电机工作状态。

前桥变速箱9工作在前桥低速挡上，后桥变速箱3工作在直接挡上时，表6，选通端28的信号即高电平S＝1，后桥同步传感器11的输出端U2端18、V2端21、W2端24分别连通U端19、V端22、W端25；后桥电机控制器6选通连接后桥同步传感器11的位置信号U2端18、V2端21、W2端24信号；后桥驱动电机5工作在基于前桥驱动电机7转速信号控制的同步状态，前桥驱动电机7工作在自控状态，即永磁无刷电机工作状态，后桥驱动电机5工作在他控状态，即永磁同步电机的变频变压调速状态，使前、后驱动轮同步，充分发挥电机的功能，增大工作的稳定性，并具有节能的功能。

前桥变速箱9、后桥变速箱3皆工作在低速挡上时，本发明的装载机处于失速工况，选通端28的信号即低电平S＝0，后桥电机控制器6选通连接后桥驱动电机5的位置信号U1端17、V1端20、W1端23的信号，前桥驱动电机7、后桥驱动电机5皆工作在自控状态，即永磁无刷电机工作状态。

前桥变速箱9工作在直接挡上、后桥变速箱3工作在后桥低速挡上时，是不允许出现、也是不会出现的工况状态，状态用X，此时，选取状态为1，选通端28的信号即低电平S＝0，后桥电机控制器6选通连接后桥驱动电机5的位置信号U1端17、V1端20、W1端23的信号，前桥驱动电机7、后桥驱动电机5皆工作在自控状态，即永磁无刷电机工作状态。

④同步逻辑关系说明

后桥电机同步器30的54HC257芯片四2选1数据选择器电路，与同步逻辑控制电路50的54HC00四2输入与非门电路，满足后桥驱动电机5的同步逻辑关系。

⒋失速选通端43用S2表示，设计S2与C、D逻辑关系电路

前桥低速挡传动比i12＝3.17与后桥低速挡传动比i11＝12.67，即i11＝4i12，是4倍关系，后桥驱动电机5的转速是前桥驱动电机7的转速的4倍，所以，在同步时后桥驱动电机5的位置信号频率f₁是前桥驱动电机7的位置信号频率f₂的4倍关系，即f₁＝4f₂，后桥电机控制器6的输入信号端U1端17、V1端20、W1端23的信号频率表示为f₁，设计f₁的4分频信号f₂分别是U映射端52、V映射端53、W映射端54；前桥电机控制器8的输入信号端Y(U、V、W)是前控制器U端47、前控制器V端48、前控制器W端49。

⑴f₁＝4f₂逻辑电路设计

表7为逻辑关系的D触发器逻辑状态表，D触发器对脉冲信号CP进行2分频作用。

表7

二个D触发器串联，如表8，实现了4分频功能。U1端17、V1端20、W1端23输入信号的频率f₁，通过4分频，产生U映射端52、V映射端53、W映射端54输出信号，其频率f₂，具有f₁＝4f₂的关系逻辑功能，设计四分频逻辑电路51

表8

⑵设计要求：当S2＝0时，前桥电机控制器8信号端Y(U、V、W)接收U映射端52、V映射端53、W映射端54的信号，用C(U1、V1、W1)表示；当S2＝1时，前桥电机控制器8的信号Y(U、V、W)接收前U端44、前V端45、前W端46的信号，用D(U2、V2、W2)表示。

⑶前桥驱动电机7同步功能的设计

当S2＝0时，前桥电机控制器8信号端Y(U、V、W)接收C(U1、V1、W1)信号；当S2＝1时，前桥电机控制器8信号端Y(U、V、W)接收前桥驱动电机7的位置信号D(U2、V2、W2)。前桥电机同步器40的54HC257芯片四2选1数据选择器电路，满足设计要求。

⑷验证逻辑功能

在时是高阻态，输出端U、V、W为高阻态。

在时处于选通状态，逻辑关系式，

①为低电平时S2＝0，U＝U₁,V＝V₁,W＝W₁

②为高电平时S2＝1，U＝U₂,V＝V₂,W＝W₂

③前桥驱动电机7的同步功能分析

前桥变速箱9、后桥变速箱3皆工作在直接挡位时，失速选通端43的信号即高电平S2＝1，前桥驱动电机7的位置信号输出端前U端44、前V端45、前W端46对应连通前桥电机控制器8的信号控制端前控制器U端47、前控制器V端48、前控制器W端49；前桥驱动电机7、后桥驱动电机5皆工作在自控状态，即永磁无刷电机工作状态。

前桥变速箱9工作在前桥低速挡位，后桥变速箱3工作在直接挡位时，失速选通端43的信号即高电平S2＝1，前桥驱动电机7的位置信号输出端前U端44、前V端45、前W端46对应连通前桥电机控制器8的信号控制端前控制器U端47、前控制器V端48、前控制器W端49；前桥驱动电机7、后桥驱动电机5皆工作在自控状态，即永磁无刷电机工作状态。

前桥变速箱9、后桥变速箱3皆工作在低速挡位时，本发明的装载机处于失速工况，失速选通端43的信号即低电平S2＝0，后桥驱动电机5的位置信号4分频信号端U映射端52、V映射端53、W映射端54对应连通前桥电机控制器8的信号控制端前控制器U端47、前控制器V端48、前控制器W端49；后桥驱动电机5皆工作在自控状态，即永磁无刷电机工作状态；前桥驱动电机7工作在他控状态，即永磁同步电机的变频变压工作状态，使前、后驱动轮同步，充分发挥电机的功能，增大工作的稳定性，并具有节能的功能。

前桥变速箱9工作在直接挡位、后桥变速箱3工作在后桥低速挡位时，是不允许出现、也是不会出现的工况状态，状态用X，此时，选取状态为1，选通端即失速选通端43的信号即高电平S2＝1，前桥驱动电机7的位置信号输出端前U端44、前V端45、前W端46对应连通前桥电机控制器8的信号控制端前控制器U端47、前控制器V端48、前控制器W端49；前桥驱动电机7、后桥驱动电机5皆工作在自控状态，即永磁无刷电机工作状态。

④同步逻辑关系说明

前桥电机同步器40的54HC257芯片四2选1数据选择器电路，与同步逻辑控制电路50的54HC00四2输入与非门电路、四分频逻辑电路51四分频控制电路，满足前桥驱动电机7的同步逻辑关系。

⒌智能换挡功能

本发明的变速箱34直接挡时，前、后桥速度传动比为i₀＝1，最高转场时速v₀＝v_max＝38km/h，前桥速度传感器13、后桥速度传感器2的数据信息传送给整车控制器14的整车ECU控制系统31，电机转速信息由电机控制器37传输给整车控制器14的整车ECU控制系统31，电机转速乘以系数是电机的实际转速，为了计算需要，采用了等效后的电机转速来计算，对应变速箱34输出轴转速为n＝3000rpm，前、后桥驱动电机转速n＝3000rpm。

后桥变速箱3直接挡时速度传动比为i₀＝1，前桥变速箱9低速挡时速度传动比i₁＝3.17，工作时速约为v₁＝12km/h，对应变速箱34输出轴转速为n₁＝946rpm，对应后桥驱动电机5转速为n₁＝946rpm，对应前桥驱动电机7换挡前时速为n₁＝946rpm，换挡后时速为n＝3000rpm，速度与转速信息由前桥速度传感器13、后桥速度传感器2及前桥电机控制器8、后桥电机控制器6传送给整车ECU控制系统31；变速箱34低速挡时，前桥低速挡传动比i₁＝3.17与后桥低速挡传动比i₂＝12.67，即i₂＝4i₁，失速工况时的时速低于v₂≤3km/h，对应变速箱34输出轴转速为n₂＝237rpm，对应后桥驱动电机5换挡前转速为n₂＝237rpm，换挡后转速为n＝3000rpm，对应前桥驱动电机7转速为n₁＝946rpm，速度与转速信息由前桥速度传感器13、后桥速度传感器2及前桥电机控制器8、后桥电机控制器6传送给整车ECU控制系统31。

⑴基于施密特触发功能的进行智能换挡技术

①前桥变速箱9智能换挡时，整车ECU控制系统31通过通过前桥换挡器10控制前桥变速箱9进行智能换挡，后桥变速箱3保持直接挡工况，工作时速约为v₁＝12km/h，对应变速箱34输出轴转速为n₁＝946rpm，，后桥驱动电机5转速为n₁＝946rpm，前桥驱动电机7换挡前时速为n₁＝946rpm，换挡后时速为n＝3000rpm，设置转速上限阈值为n₂₊＝946prm，转速下限阈值为n_2-＝870prm；

②后桥变速箱3智能换挡时，整车ECU控制系统31通过前桥换挡器10控制前桥变速箱9换挡为前桥低速挡，后桥换挡器4控制后桥变速箱3换挡为后桥低速挡，处于失速工况时的时速为v₂≤3km/h，对应变速箱34输出轴转速为n₂＝237rpm，对应直接挡时后桥变速箱3输出轴转速为n₂＝237rpm，后桥低速挡时后桥驱动电机5转速为n＝3000rpm，设置转速上限阈值为n₁₊＝237rpm，转速下限阈值为n_1-＝221prm。

③前桥变速箱9智能换挡过程是：

过程一从前桥低速挡向直接挡换挡过程

前桥变速箱9输出轴转速从转速下限阈值n_2-≤870prm进行提速至不超过转速上限阈值为n₂₊<946prm时，处于前桥低速挡，当前桥变速箱9输出轴转速达到转速上限阈值n₂₊＝946prm时，前桥低速挡智能变换为直接挡。

过程二从直接挡向前桥低速挡换挡过程

前桥变速箱9输出轴转速从高于转速上限阈值为n₂₊>946prm降速至高于转速下限阈值为n_2-≥870prm时，前桥变速箱9处于直接挡，当前桥变速箱9输出轴转速达到转速下限阈值为n_2-＝870prm时，前桥变速箱9由直接挡智能变换为前桥低速挡。

过程三前桥变速箱挡位保持过程

前桥变速箱9输出轴转速在转速下限阈值为n_2-＝870prm与转速上限阈值为n₂₊＝946prm之间时，前桥变速箱9保持在直接挡位或前桥低速挡位不变。

④后桥变速箱3智能换挡过程是：

过程一从后桥低速挡向直接挡换挡过程

后桥变速箱3输出轴转速从低转速下限阈值n_1-≤221prm进行提速至不超过转速上限阈值为n₁₊＝237rpm时，处于后桥低速挡，当后桥变速箱3输出轴转速达到转速上限阈值n₁₊＝237rpm时，由后桥低速挡智能变换为直接挡；

过程二从直接挡向后桥低速挡换挡过程

后桥变速箱3输出轴转速从高于转速上限阈值n₁₊≥237rpm降速至高于转速下限阈值为n_1-＝221prm时，处于后桥直接挡，当后桥变速箱3输出轴转速达到转速下限阈值为n_1-＝221prm时，后桥变速箱3由直接挡智能变换为后桥低速挡。

过程三后桥变速箱3挡位保持过程

后桥变速箱3输出轴转速在转速下限阈值为n_1-＝221prm与转速上限阈值n₁₊

＝237rpm之间时，后桥变速箱3保持在直接挡位或后桥低速挡位不变。

⑵基于转速偏差耦合控制的进行智能换挡技术

①前桥变速箱9智能换挡时，整车控制器14接收电机控制器37、换挡器35、速度传感器33，并进行数据信息双向传递及数据逻辑运算处理，基于转速偏差耦合控制的智能换挡技术，控制前桥换挡器10发出换挡指令,实现前桥变速箱9智能换档功能。整车ECU控制系统31通过前桥换挡器10控制前桥变速箱9进行智能换挡，工作时速约为v₁＝12km/h，对应前桥驱动电机7换挡前时速为n₁＝946rpm，换挡后时速为n＝3000rpm，基于偏差耦合转速同步控制，确定前桥变速挡的实际转速n₁＝946rpm、期望转速n_1e＝2100rpm及偏差n_1d＝1154rpm，当前桥电机转速偏差n_1d≥1154rpm时，基于ADRC自抗扰控制技术，控制前桥变速箱9保持或换挡在变速挡上。

②后桥变速箱3智能换挡时，基于转速偏差耦合控制的智能换挡技术,整车控制器14控制后桥换挡器4发出换挡指令，实现后桥变速箱3进行智能换挡，失速工况时的时速低于v₂≤3km/h，对应直接挡时后桥驱动电机5转速为n₂

＝237rpm，后桥换挡成低速挡时的后桥驱动电机5转速为n＝3000rpm，基于转速偏差耦合控制，确定后桥变速挡实际转速n₂＝213rpm、期望转速n_2e＝1713rpm及转速偏差n_2d＝1500rpm，当后桥电机转速偏差n_2d≥1500rpm时，基于ADRC控制技术，控制后桥变速箱3保持或换挡在变速挡上。

③电子离合式换挡技术

以10％额定电流为电子离合器的开启电流I_k≈12.2A，该项目电动装载机没有离合器，是通过电机断电而扭矩消失达到离合器功能的电子离合式换挡技术。在二挡变速箱34进行换挡时，车辆EUC控制系统控制电机的电流断开，当电机的电流降低到开启电流I_k≈12.2A，变速箱齿轮的啮合力小，具有离合器功能，换挡驱动系统控制变速箱齿轮脱离啮合，当齿轮达到同步时，进行齿轮啮合，实现换挡功能，前、后桥分时换挡，换挡过程驱动力不间断。

④分时换挡技术

前桥变速箱换挡时，后桥变速箱保持直接挡位不换；后桥变速箱换挡时，前桥变速箱保持前桥变速挡位不换，实现了前、后桥变速箱分时换挡功能，实现了在换挡过程中前、后桥不同时换挡，动力传递不间断，获到了换挡冲击度小的效果，提高了换挡平顺性、舒适性。

四、电机设计

内燃机功率输出特性是，转速变大，输出扭矩将变小，在需要转化为大转矩、低转速动力源供行走进装置使用及作业工况需求时，就在内燃机与变速器之间加装有液力变矩器。液力变矩器能实现液体动能和机械能的转换，可以实现在低转速输出时，特别是装载机失速工况时，转出转矩增加5～6倍，进行无极调速，也可以防止负载过大时发动机熄火，但是，液力变矩器在低速重载工作时效率极低，而装载机在联合作业时要求发动机选择较高的装机功率，导致其处于低效区所占时间较长。在一个铲装作业过程中，液力变矩器的传动效率仅有不到50％的时间工作在75％～83.5％高效率区。本发明的行走部分采用前、后桥驱动电机及两档变速器驱动，通过前、后桥低速挡传动比不同实现低速工况时驱动轮扭矩增大，满足装载机铲装作业的扭矩需求，以此代替内燃机及效率较低的液力变矩器，结构简单布置灵活，提高了整机的传动效率超过40％。

前、后桥直接档位速比相同，前、后桥低速挡速比不同，后桥低速挡速比大于前桥低速挡速比，实现行驶及作业工况时的全时四驱模式，以满足不同的工况下对于驱动力和车速的要求。以满足驾驶员的驾驶需求为目标，结合当前车辆的行驶工况及车辆信息，计算当前车辆的需求转矩，根据整车需求转矩的计算结果，判断识别前、后桥驱动电机及其变速箱的工作模式，智能实现档位的自动切换，实现满足整车需求转矩。在进行电机及变速器选型及参数匹配时，应满足装载机以低于3km/h的速度进行铲装作业时输出大扭矩的需求。

驱动电机主要负责为装载机提供铲装作业过程和高速运输过程中的牵引功率，由于装载机在进行铲装作业时，最大阻力产生于装载机铲斗插入物料时，因此在计算电机功率时，既要满足装载机以最高车速进行运输时的功率，又要满足装载机低速作业过程中克服最大牵引力时的功率。

⒈装载机处于高速移车工况动力性分析与设计

装载机应具备以较高车速进行中远距离运输的能力，一般装载机运行时的速度会低于最高车速，本文通过装载机满载工况下，以最高车速行驶来计算电机高速运输时的额定功率，这样可保证装载机具有一定的后备功率，可保证装载机爬坡等行驶工况下的功率需求。此时驱动电机功率与行驶车速、载重质量成正比即行驶车速越高、载重质量越大，所需的驱动电机功率越大。装载机以最高车速行驶时，主要需要克服滚动阻力和空气阻力，高速运输工况电机消耗功率的表达式为:

式中，最高行驶速度v_max＝38km/h，机械传动系统效率η＝0.9，总质量m_z是整备质量m与铲斗铲入m₀之和，m_z＝m+m₀＝17.T1+5T＝22.1T，滚动阻力系数f＝0.012,空气阻力系数C_D＝0.06，迎风面积A＝8m²。

前、后桥在直接挡时的前、后桥驱动力为f₀,在前桥低速挡时的前桥驱动力为f₁,在后桥低速挡速时的后桥驱动力为f₂。

计算得：装载机以最高车速运输时驱动电机的额定功率P_m1＝31.5kW，前、后桥单电机的功率为

驱动力得/>f₀＝1.49kN。

⒉失步工况时动力性分析与设计

装载机失步工况时，时速为v₂≤3m/h，变速箱34包括前桥变速箱9、后桥变速箱3，前桥变速箱9包括直接挡、前桥低速挡，直接挡速比为i₀＝1、前桥低速挡速比为i₁＝3.17，后桥变速箱3包括直接挡、后桥低速挡速，直接挡速比为i₀＝1、后桥低速挡速速比为i₂＝12.67，后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，即i₂＝4i₁。

装载机在铲入作业时，会进入失速工况，这种现象时驱动轮做滑转运动，此时，液力变矩器的输出转速趋近于零转速，输出扭矩是输入扭矩的5～6倍，机械效率降低为10％以下，产生热量，本发明的电动装载机，没有液力变矩器，通过前、后桥低速挡传动比不同，后桥低速挡速比设计为前桥低速挡速比的4位，实现本发明在失速工况时的时速约为v₂≤3km/h，装载机失速工况时的最大牵引力f_x＝152kN，装载机以v₂≤3km/h时速的失速工况作业时，克服的滚动阻力和空气阻力，忽略空气阻力，滚动阻力的表达式为:f_z＝m_zgf＝2.65kN。

式中，总质量m_z是整备质量m与铲斗铲入m₀之和，m_z＝m+m₀＝22.1T，滚动阻力系数f＝0.012,

前、后驱动轮最大驱动力为f_m＝f_z+f_b＝154.65kN，∵i₂＝4i₁，∴前、后驱动轮最大驱动力的关系是f₂＝4f₁，前、后驱动轮最大驱动力分别为f₁＝30.9kN，f₂＝124kN，v₂≤3m/h。后桥驱动电机5的最大功率为整车最大功率约为/>

前桥驱动电机7、后桥驱动电机5选取永磁电机，前桥电机控制器8、后桥电机控制器6分别控制前、后桥驱动电机工作，控制前、后桥驱动电机的限流值相同，后桥驱动电机5、前桥驱动电机7的最大工作电流相同，前、后桥驱动电机的型号相同。由于装载机的工作工况有失速工况，所以，电机的过载系统不宜过大，选择电机过载系统λ＝1.48。

后桥驱动电机5额定功率为前桥驱动电机7额定功率为P_er1＝74.2kW。

装载机以最高车速移车时驱动电机所需的额定功率P_m＝31.5kW，前、后桥单电机的功率为P_m1＝15.75kW。

可以得到，P_m2＝74.2kW>P_m1＝15.75kW，就选择74.2kW的电机。

通过永磁电机型号表，查询得，选择YT-280S-2，额定功率为P_er＝75kW。

在满足失速工况时的最大牵引力F＝152kN，v₂≤3m/h时，电机的设计功率为74.2kW时，而电机的实际功率为75kW，大于设计功率，所以，失速工况时的最大牵引力高于152kN。

⒊装载机作业工况动力性分析与设计

装载机作业工况工作时速为v₁＝12km/h，前桥变速箱在低速挡，i₁＝3.17，前驱动轮驱动力为f₁，后桥变速箱在直接挡速比为i₀＝1，驱动轮驱动力为f₀。

以前、后桥驱动电机额定功率皆为75kw，前桥输出功率为P_er1＝75kW，后桥输出功率为P_er2＝23.7kW，时速为v₁＝12km/h，整车功率约为P₁＝98.7kW，对作业工况动力性进行校核。

装载机作业工况时，电机工作在恒转矩工况，变速箱34包括前桥变速箱9、后桥变速箱3，前桥变速箱9包括直接挡、前桥低速挡，直接挡速比为i₀＝1、前桥低速挡速比为i₁＝3.17，后桥变速箱3包括直接挡、后桥低速挡速，直接挡速比为i₀＝1、后桥低速挡速比为i₂＝12.67，后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，即i₂＝4i₁。

前驱动轮驱动力为f₁是后驱动轮驱动力f₀的3.17倍，前驱动轮驱动力为f₁＝29.87kN，后驱动轮驱动力为f₀＝f₁/3.17＝9.43kN，

作业工况整车驱动力f_2re＝f₀+f₁＝39.71kN，

而在高速工况时，整车最大驱动力F_r＝2f₀＝2.98kN，远远小于作业工况整车最大驱动力F_2re＝39.71kN。

⒋装载机作业效率分析

失速工况v₂≤3m/h时的最大牵引力f_b＝152kN，5T电动装载机的电机额定功率为p_er＝75kw，整车额定功率为p_d＝150kw。

5T装载机的内燃机功率为p_n＝170kw，

因此，在效率最佳时，电动装载机比燃油装载机的效率提高，η′＝11.8％。

在v₂≤3m/h失速工况时最大输出驱动力f_m＝f_z+f_b＝154.65kN，

作业工况v₁＝12km/h整车驱动力f_2re＝f₀+f₁＝39.71kN，功率为

燃油装载机效率为/>电动装载机效率为

在v₂≤3m/h失速工况时，液力变矩器增大扭矩5-6倍，约为5倍，

电动装载机的效率为,由于电动装载机的电机是永磁同步电机，工作在变频变压调速工况，所以，效率接近η′₂₂＝78.3％，在失速工况时，效率保持η′₂₂＞70％以上。

当v₂＝1km/h时，液力变矩器增大扭矩5.2倍，

当v₂＝0.12km/h时，液力变矩器增大扭矩6倍，

燃油装载机液力变矩器增大扭矩的功能，在失步工况时的效率约为(27.6％+3.4％)/2≈15.5％,电动装载机的效率约为η₂₂＝70％，因此，该项目的电动装载机的效率比燃油装载机的效率提高40％以上。

燃油装载机作业包括装载机作业工况、失步工况，在失步工况时，失步工况占装载机作业约40％,所以，燃油装载机，通过液力变矩器传动，机械效率约为η₁＝15.5％/40％≈38.7％，

电动装载机的分段效率分别为η′₂₁＝88.2％，η′₂₂＝70％，所以，电动装载机的效率η₂＝0.4×η′₂₂+0.6×η′₂₁＝81％。

因此，该项目的电动装载机的效率比燃油装载机的效率提高40％以上。

纯电动装载机无尾气排放，易实现对电气系统的防爆改装，可极大提升装载机井下作业的安全性，且改装成本低。

以上所述乃是本发明具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所做的改变，其产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神，均在本发明专利的保护范围之内。

Claims

1.一种双电机独立驱动电动装载机，包括整车控制器、后桥同步传感器、速度传感器、驱动电机、电机控制器、变速箱、换挡器、驱动桥，其特征在于：所述的驱动电机连接变速箱，所述的变速箱连接驱动桥，所述的驱动桥的输出端是输出半轴，所述的输出半轴连接驱动轮,所述的驱动电机包括前桥驱动电机、后桥驱动电机，实现前、后桥双驱动电机独立驱动结构；

所述的整车控制器包括整车ECU控制系统、同步控制处理器，所述的整车ECU控制系统电连接电机控制器、换挡器、速度传感器、同步控制处理器，并进行数据信息双向传递及数据逻辑运算处理，前、后桥低速挡速比不同，直接挡速比相同的变速箱替代液力变扭器，采用基于转速偏差耦合控制的智能换挡技术，所述的整车ECU控制系统控制换挡器发出换挡指令，实现变速箱的智能分时换档功能；

所述的后桥同步传感器安装在前桥变速箱的输出轴上，所述的后桥同步传感器连接所述的同步控制处理器，在前桥低速挡、后桥直接挡时，后桥电机控制器接收所述的整车ECU控制系统的控制指令信号，控制后桥驱动电机工作在受前桥驱动电机的位置信号控制的变频调速模式，实现后桥驱动轮与前桥驱动轮同步的功能；在前、后桥低速挡时，前桥电机控制器接收所述的整车ECU控制系统的控制指令信号，控制前桥驱动电机工作在受后桥驱动电机的位置信号控制的变频调速模式，实现了前桥驱动轮与后桥驱动轮同步功能。

2.根据权利要求1所述的一种双电机独立驱动电动装载机，其特征在于：所述的驱动桥包括前驱动桥、后驱动桥，所述的驱动桥包括减速器、差速器、输出半轴、驱动轮；所述的输出半轴包括前桥左输出半轴、前桥右输出半轴、后桥左输出半轴、后桥右输出半轴，所述的驱动轮包括前左驱动轮、前右驱动轮、后左驱动轮、后右驱动轮；所述的减速器包括前桥减速器、后桥减速器，所述的减速器输入端连接变速箱的输出端，所述的减速器输出端连接差速器，所述的差速器包括前桥差速器、后桥差速器，所述的差速器输出端连接输出半轴。

3.根据权利要求1所述的一种双电机独立驱动电动装载机，其特征在于：所述的整车ECU控制系统电连接同步控制处理器、电机控制器、换挡器、后桥同步传感器、速度传感器；所述的换挡器包括前桥换挡器、后桥换挡器，所述的速度传感器包括前桥速度传感器、后桥速度传感器，所述的速度传感器安装在所述的变速箱的输出轴上，用于测量所述的变速箱输出轴的转速，所述的电机控制器包括前桥电机控制器、后桥电机控制器，所述的整车ECU控制系统控制换挡器发出指令，实现前、后桥变速箱进行换挡时具有智能分时换档功能。

4.根据权利要求1所述的一种双电机独立驱动电动装载机，其特征在于：所述的变速箱是智能二挡自动变速箱，包括前桥变速箱、后桥变速箱，前桥变速箱包括直接挡、前桥低速挡，后桥变速箱包括直接挡、后桥低速挡速，直接挡速比为i₀＝1，前桥低速挡速比为i₁＝3.17，后桥低速挡速比为i₂＝12.67，前、后桥低速挡速比不同，直接挡速比相同的变速箱替代液力变扭器，后桥低速挡速比是前桥低速挡速比的4倍，在铲入作业时后桥驱动力是前桥的4倍，减少了前驱动轮滑转现象。

5.根据权利要求1所述的一种双电机独立驱动电动装载机，其特征在于：所述的前桥驱动轮与后桥驱动轮同步功能控制方法是，

所述的同步控制处理器包括前桥电机同步器、后桥电机同步器、同步逻辑控制电路、四分频逻辑电路；所述的同步逻辑控制电路包括2输入与非门54HC00芯片、S输出端、S2输出端，后桥电机同步器包括2选1芯片74HC257、第1管脚选通端，所述S输出端电连接所述选通端，所述芯片74HC257包括A输入端、B输入端、Y输出端，所述A输入端包括U1端、V1端、W1端，所述B输入端包括U2端、V2端、W2端，所述Y输出端包括U端、V端、W端；前桥变速箱换挡拨叉连接选通开关，前桥低速挡时，所述换挡拨叉触动选通开关动断，前挡信号为A＝1高电平；后桥变速箱换挡拨叉连接灌流开关，后桥直接挡时，所述换挡拨叉触动灌流开关动合，后挡信号为B＝0低电平，S输出端逻辑关系是S＝1，所述Y输出端选通电连接所述B输入端，后桥电机控制器选通电连接后桥同步传感器，后桥驱动电机工作在受所述的前桥驱动电机的位置信号控制的变频调速模式，实现了后桥驱动轮与前桥驱动轮同步的功能；前桥电机同步器包括2选1芯片74HC257、第1管脚失速选通端，所述芯片74HC257包括A输入端、B输入端、Y输出端，所述A输入端包括U映射端、V映射端、W映射端，所述B输入端包括前U端、前V端、前W端，所述Y输出端包括前控制器U端、前控制器V端、前控制器W端，所述S2输出端电连接所述失速选通端，四分频逻辑电路是双D触发器组合的4分频逻辑电路，所述四分频逻辑电路包括三个输入端、三个输出端，所述三个输入端包括U1端、V1端、W1端，所述三个输出端包括U映射端、V映射端、W映射端，所述三个输入端电连接后桥驱动电机，所述的输入端的信号频率f₁，所述的输出端的信号频率f₂，逻辑关系是f₁＝4f₂，后桥低速挡时灌流开关动断，后挡信号为B＝1高电平，前桥低速挡时A＝1高电平，同步逻辑控制电路逻辑关系是失速选通端的信号为S2＝0低电平，前桥电机同步器的Y输出端选通电连接所述A输入端，前桥电机控制器电连接后桥驱动电机三个输出端的四分频信号，所述的前桥驱动电机工作在受所述的后桥驱动电机位置信号四分频信号控制的变频调速模式，实现了前桥驱动轮与后桥驱动轮同步功能。

6.根据权利要求1或3所述的一种双电机独立驱动电动装载机，其特征在于：所述的智能分时换档功能，是基于转速偏差耦合控制的智能换挡技术，所述的整车ECU控制系统电连接电机控制器、所述的换挡器、所述的速度传感器，并进行数据信息双向传递及数据逻辑运算处理，控制所述的换挡器发出换挡指令,实现所述的变速箱智能分时换档功能；

智能分时换挡技术方案是：

⑴前桥变速箱智能换挡技术方案：在工作时速为v₁＝12km/h时，对应前桥驱动电机换挡前时速为n₁＝946rpm，换挡后时速为n＝3000rpm，采用基于转速偏差耦合控制技术，确定前桥驱动电机实际转速n₁＝946rp m、期望转速n_1e＝2100rp m及转速偏差n_1d＝1154rpm，当转速偏差n_1d≥1154rpm时，采用基于ADRC自抗扰控制技术，所述的整车ECU控制系统控制前桥换挡器发出换挡指令,控制前桥变速箱换挡为前桥低速挡，后桥变速箱保持直接挡位不换，实现前桥变速箱智能换挡功能；

⑵后桥变速箱智能换挡技术方案：在时速为v₂≤3km/h时，对应直接挡时后桥驱动电机转速为n₂＝237rpm，换挡成后桥低速挡时的后桥驱动电机转速为n＝3000rpm，采用基于转速偏差耦合控制技术，确定后桥驱动电机实际转速n₂＝213rpm、期望转速n_2e＝1713rpm及转速偏差n_2d＝1500rpm，当转速偏差n_2d≥1500rpm时，基于ADRC控制技术，所述的整车ECU控制系统控制后桥换挡器发出换挡指令，控制后桥变速箱换挡为后桥低速挡，前桥变速箱保持前桥低速挡位不换，实现后桥变速箱智能换挡功能；

7.根据权利要求1或4所述的一种双电机独立驱动电动装载机，其特征在于：所述的前驱动轮滑转现象，减少前驱动轮滑转现象的分析计算方法是，

以5T装载机实施例，额定载荷5000kg，整备质量m＝17100kg，最大牵引力f_x＝152kN，前轴承载质量为m₁＝10.2T,后轴承载质量为m₂＝11.9T，方向是垂直向下的，在失速工况v₂≤3m/h时，前、后驱动轮最大牵引力的关系是f₂＝4f₁，前后驱动轮最大牵引力分配为f₁＝30.4kN，f₂＝121.6kN，f_x是水平力，产生的向上的分力为f_y，f_x与f_y是正切的关系，在铲入作业时，铲斗臂与地面有一定的夹角，当夹角为β＝13°时，f_y＝f₂tgβ,f_y＝28.1kN＝2.81Tf，前轴减重为N_y＝2.81T，方向是竖直向上的,产生前轴减重效果，前轴受法向反作用力减小，前桥有被抬起的趋势，前轴承载重量减少为m_y1＝7.39T，后轴承载重量增大为m_y2＝14.71T，地面对前桥最大附着力为f_x1＝62.84kN，地面对后桥最大附着力f_x2＝125kN，前桥输出最大牵引力f_sh1＝min(f₁，f_x1)＝30.4kN,后桥输出最大驱动力f_sh2＝min(f₂，f_x2)＝121.6kN,整车输出的最大牵引力为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN；

在夹角增大到β＝18°时，前轴承载重量减少为m_y1＝6.18T，后轴承载重量增大为m_y2＝15.92T，地面对前桥最大附着力f_x1＝52.53kN，地面对后桥最大附着力f_x2＝135.32kN，整车输出的最大牵引力为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN；

在夹角增大到β＝28°时，前轴减重为N_y＝6.58T，前轴承载重量为m_y1＝3.62T，后轴承载重量为m_y2＝18.48T，地面对前桥最大附着力f_x1＝30.78kN，地面对后桥最大附着力f_x2＝157.07kN，整车输出的最大牵引力为f_sh＝f_sh1+f_sh2＝152kN；

8.根据权利要求1所述的一种双电机独立驱动电动装载机，其特征在于：所述的替代液力变扭器功能，提高效率的方案分析，

失速工况v₂≤3m/h时的最大牵引力f_x＝152kN，5T电动装载机去掉液力变扭器，电机功率为p_d＝150kw，内燃机功率为p_d＝170kw，电动装载机的效率为，在失速工况时，效率保持η₂′₂＞70％以上，

当v₂＝1km/h，液力变矩器增大扭矩5.2倍，

当v₂＝0.12km/h时，液力变矩器增大扭矩6倍，

燃油装载机液力变矩器在低速输出时增大扭矩、降低效率，在失步工况时的效率约为(27.6％+3.4％)/2＝14.5％-16.0％,电动装载机的效率约为η₂′₂＝70％，效率提高40％以上；

在作业时速v₁＝12km/h时，前桥低速挡i₁＝3.17，后桥直接挡i₀＝1，所以，整车输出扭矩是电机额定扭矩的2.08倍，在失速工况v₂≤3m/h时，前桥低速挡i₁＝3.17，后桥低速挡i₂＝12.67，效率为η＝40％，失速工况整车输出最大扭矩是输出扭矩5.5倍，优于液力变矩器增大扭矩5～6倍，替代液力变扭器功能，提高效率。