申请/专利权人：江苏大学

申请日：2021-10-26

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113879135B

主分类号：B60L15/20

分类号：B60L15/20;B60R16/023

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.01.21#实质审查的生效;2022.01.04#公开

摘要：本发明公开了一种基于电机效率Map和路况信息的矿用车辆控制方法及系统，S1：利用动力试验台架对车用驱动电机的效率Map进行测定。S2：实时路况信息采集和车辆定位，基于车载通信系统的实时车辆状态获取。S3：依据实时路况信息和车辆状态信息，控制系统基于电机效率Map计算出合理的行驶参数，并基于模糊控制策略制定合理的制动机制。本发明针对井下工况较为固定的特点，基于工况信息和车辆状态信息的最优速度控制，结合动力电机效率Map，改善了多变载矿井车辆的电机工况，提高了运行效率。顺应“5G+智能矿山”时代，对“智能矿山”、“无人矿山”的矿用辅运设备建设具有参考意义，并为固定路段、长坡度工况车辆的智能、无人化驾驶提供了参考方案。

主权项：1.一种基于电机效率Map和路况信息的矿用车辆速度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对车用驱动电机效率Map进行测定；S2：实时采集路况信息，实时获取车辆状态；S3：依据实时路况信息和车辆状态信息，通过控制系统基于电机效率Map计算出合理的行驶速度；S4：重复S2获取实时信息，重复S3调整速度输出；所述S1中电机效率Map的测定包括电机外特性曲线的测定和电机效率的测定，并对最优效率中心曲线进行拟合；经过多次测试、插值，得到电机的外特性曲线、不同“转速—转矩”点的效率值、以及不同转速下的最优效率点，对驱动电机的效率Map进行测试，并拟合最优效率中心曲线，其关系式为：y＝a1sinb1x+c1+a2sinb2x+c2其中，系数a1,b1,c1,a2,b2,c2在某一范围波动，可根据需要做选择性调整，y-x对应电机扭矩-转速坐标系；所述电机外特性曲线的测定：1将电机直流母线电压分别设定在最高工作电压和最低工作电压处；2转速0-3200rpm范围内，每间隔100rpm设置一测量工况点；3在不同电压下，测试不同转速点处的最大工作转矩；4记录电机转速和转矩的变化曲线的相关数据；电机效率Map的测定：1电机直流母线电压先保持在额定电压附近启动电机；2外特性曲线范围中，转速0-3200rmin、转矩0-455Nm、转速测量间隔为100rmin、转矩测量间隔为20Nm区间设定测量工况点；3分别测出各工况点下电机的输入电压Uin、电机输入电流Iin和测功机端所测得的电机输出转速n和输出转矩T；则不同工况点下的电机效率按下式求得： 其中：电机的输入电压Uin、电机输入电流Iin和测功机端所测得的电机输出转速n和输出转矩T；所述S2中，路况信息包括车辆在矿井中所处位置、路段地坡度和坡长、距离目标停车点的距离；所述S2中，车辆状态信息包括：车速、簧载质量、非簧载质量；所述S3的实现包括：车端控制器VCU根据目标电机高效率区间的分布情况，及最优效率中心曲线的位置，结合实时车辆状态和坡度信息分别对加速、匀速和再生制动阶段进行计算，并对驱动电机进行控制，具体包括以下步骤：加速阶段的控制：额定扭矩附近电机效率较高，为保证行驶速率，加速阶段使电机扭矩保持在额定扭矩附近，使车辆以一定加速度运行，加速度计算式为： 其中，dudt为目标加速度；Ttq为电机额定转矩；ig、i0为变速器、主减速器传动比；ηT为传动系统机械效率；r为车轮半径；δ为汽车旋转质量转换系数；m为整车质量；α为坡度角；G为整车重量；f为路面附着系数；匀速行驶阶段，当坡长小于250m时，车速随车重及坡度变化线性分布于19.19-24.9kmh范围内，电机额定转速对应车速为21.93kmh，短坡路段，车辆行驶在低速范围，即避免因高速制动产生的能量损失；当坡长大于250m时，车速随车重及坡度变化分布于21.93-37.68kmh范围内，计算当前车辆状态在目标坡度上行驶的转矩需求，根据电机效率Map并结合目标路段的长短，计算匀速阶段行驶车速，即：式2中当|y|最小值时的车速即为目标匀速车速，使电机尽可能工作在高效率区间或最优效率中心曲线附近； 其中：i为行驶坡度；G为整车重量；CD为空气阻力系数；A为车辆迎风面积；u为目标车速；n为目标电机转速；ip为单级减速器传动比；ηT为传动系统机械效率；r为车轮半径；再生制动行驶阶段，首先以标准工况为基准质量、坡度、速度范围取中值，制动扭矩选择高效率点扭矩，计算标准制动距离l，计算过程如下式： 其中：δ为汽车旋转质量转换系数；m为整车质量；所述S3还包括，基于加权模糊控制策略计算恰当的制动距离系数k，得出不同行车状态时的整车最优制动距离s＝kl；所述基于加权模糊控制策略计算恰当的制动距离系数k的方法如下：该模糊控制策略的制定包含隶属度函数的选择、模糊推理规则权重的制定和模糊规则的制定；为便于模糊规则的制定，对速度、坡度、质量增加不同权重，其中，对于制动距离的影响因素中，整车质量的权重最大，速度权重最小，坡度居中，按照速度、坡度、质量参数的变化范围计算分别设定三个模糊集变化范围，相加结果为制动距离系数的权重域，分成7个模糊集范围，所有参变量均使用高斯隶属度函数；根据变量权重的计算结果制定模糊规则，得到不同状态下制动距离系数k的模糊推理规则曲面。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 江苏大学 一种基于电机效率Map和路况信息的矿用车辆控制方法及系统

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