一種用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括速度設(shè)定模塊，用于設(shè)定目標速度和最小速度閾值；整車控制器，其與設(shè)置于車身的速度傳感器連接以采集車輛的實際行駛速度，并與角度傳感器連接來判斷車輛行駛路段的坡度；牽引變流器，其與所述整車控制器連接，用于將發(fā)電機輸出的交流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動力提供給工作于牽引模式的電動馬達，或者轉(zhuǎn)換為制動力提供給工作于制動模式的電動馬達；其中，整車控制器在恒速控制模式下根據(jù)車輛的實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度控制提供給電動馬達的驅(qū)動力矩或者制動力矩的大小，使得車輛行駛速度處于目標速度和最小速度閾值范圍內(nèi)。
【專利說明】—種用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動輪作業(yè)車輛【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著大型露天礦山的開采建設(shè)日益增多，作為主要礦山運輸工具的重型礦用車輛的需求迅速增長。其中，電動輪作業(yè)車輛屬于礦用車輛中最主要的類型之一。由于電動輪作業(yè)車輛逐漸向大型化發(fā)展，載重量不斷增大，并且其行使環(huán)境多為礦山等坡道較多的復雜路面，對車輛行駛安全提出了更高的要求。
[0003]例如，電動輪自卸車用于運輸沙石料、煤炭和礦石等，行駛于露天非公路地區(qū)，路面條件多為砂礫、碎石和礦渣等組成的砂石路面，并且路面坡道較多。由于電動輪自卸車載重非常大、工作道路狀況較差，更容易發(fā)生交通事故，車輛的制動性能和速度控制非常重要。
[0004]目前，電動輪自卸車主要工作方式為:由柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電，驅(qū)動后輪輪轂中的電動機，高轉(zhuǎn)速的輪轂電動機經(jīng)外側(cè)的行星式輪邊減速機降低轉(zhuǎn)速，驅(qū)動后輪前進。電動輪自卸車通常采用電阻制動方式。車輛在減速制動工況下，將牽引電動機轉(zhuǎn)換為發(fā)電機，將自卸車的動能轉(zhuǎn)換為電能。通過能量轉(zhuǎn)換方式，將制動能量轉(zhuǎn)換為熱能消耗在制動電阻上，并通過風機排出熱量。這一制動方式結(jié)構(gòu)相對簡單、可提供較大制動力，廣泛應用于大噸位電動輪自卸車。
[0005]現(xiàn)有電制動方式電動輪自卸車采用人工施加電制動的方式，對司機要求比較嚴格。一方面，司機在制動操作過程中要不斷注意觀察顯示儀表或顯示器的車速，以使得行駛速度控制在安全范圍之內(nèi)。另一方面，司機通過手剎或者腳剎方式控制電制動力的大小，容易造成車速控制不穩(wěn)，控制滯后等現(xiàn)象，導致車輛行駛過程中容易超速，增加安全隱患。
[0006]因此，亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)電動輪作業(yè)車輛自動速度控制的系統(tǒng)及方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的技術(shù)問題之一在于電動輪自卸車的電制動方式容易造成車速控制不穩(wěn)，控制滯后的現(xiàn)象。
[0008]本發(fā)明提供一種用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的系統(tǒng)，包括:
[0009]速度設(shè)定模塊,用于設(shè)定目標速度和最小速度閾值；
[0010]整車控制器，其與設(shè)置于車身的速度傳感器連接以采集車輛的實際行駛速度，并與角度傳感器連接來判斷車輛行駛路段的坡度；
[0011]牽引變流器，其與所述整車控制器連接，用于將發(fā)電機輸出的交流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動力提供給工作于牽引模式的電動馬達，或者轉(zhuǎn)換為制動力提供給工作于制動模式的電動馬達；
[0012]其中，整車控制器在恒速控制模式下根據(jù)車輛的實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度控制提供給電動馬達的驅(qū)動力矩或者制動力矩的大小，使得車輛行駛速度處于目標速度和最小速度閾值范圍內(nèi)。。
[0013]在一個實施例中，所述牽弓I變流器進一步包括
[0014]驅(qū)動控制器，其與所述整車控制器連接以接收驅(qū)動控制信號或者制動控制信號；
[0015]雙向變換器，其與所述電動馬達連接，響應于來自所述驅(qū)動控制器的驅(qū)動控制信號為工作于牽引模式的電動馬達提供可變驅(qū)動力矩，或者，
[0016]響應于來自所述驅(qū)動控制器的制動控制信號為工作于制動模式的電動馬達提供可變制動力矩。
[0017]在一個實施例中，在車輛行駛路段為下坡的情況下，
[0018]當車輛實際行駛速度高于目標速度時，所述整車控制器以第一可變步長調(diào)整所述制動控制信號，使得雙向變換器提供的可變制動力矩大于行駛動力，車輛行駛速度減小以接近目標速度；
[0019]當車輛實際行駛速度低于目標速度且高于最小速度閾值時，所述整車控制器以第二可變步長調(diào)整所述制動控制信號，使得雙向變換器提供的可變制動力矩小于行駛動力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
[0020]在一個實施例中，當車輛實際行駛速度低于速度閾值時，所述整車控制器輸出準備指令使得所述雙向變換器提供的制動力矩和驅(qū)動力矩均為零。
[0021]在一個實施例中，在車輛行駛路段為上坡的情況下，
[0022]當車輛實際行駛速度低于速度閾值時，所述整車控制器以第三可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近速度閾值；
[0023]當車輛實際行駛速度低于目標速度且高于最小速度閾值時，所述整車控制器以第四可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
[0024]在一個實施例中，當車輛實際行駛速度高于目標速度時，所述整車控制器輸出準備指令使得所述雙向變換器提供的制動力矩和驅(qū)動力矩均為零。
[0025]在一個實施例中，還包括設(shè)置于車身的制動傳感器和加速傳感器，所述整車控制器響應于來自所述制動傳感器的制動信號或者來自所述加速傳感器的加速信號退出恒速控制模式；
[0026]所述雙向變換器根據(jù)來自所述制動傳感器的制動信號為電動馬達提供制動力矩，或者根據(jù)來自所述加速傳感器的加速信號為電動馬達提供驅(qū)動力矩。
[0027]在一個實施例中，所述整車控制器在恒速控制模式下根據(jù)發(fā)動機的最大驅(qū)動力計算驅(qū)動調(diào)節(jié)比例系數(shù)得到所述驅(qū)動控制信號；
[0028]以及/或者
[0029]根據(jù)發(fā)動機的最大制動力計算制動調(diào)節(jié)比例系數(shù)得到所述制動控制信號。
[0030]在一個實施例中，所述整車控制器根據(jù)當前采樣時刻的車輛行駛速度與目標速度的差值，歷史采樣時刻的車輛行駛速度與目標速度的差值計算第一可變步長和第二可變步長。
[0031 ] 在一個實施例中，所述整車控制器根據(jù)當前采樣時刻的車輛行駛速度與目標速度的差值，歷史采樣時刻的車輛行駛速度與目標速度的差值計算第三可變步長和第四可變步長。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的方法，包括以下步驟:
[0033]設(shè)定目標速度和最小速度閾值；
[0034]檢測車輛實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度；
[0035]在恒速控制模式下根據(jù)車輛實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度控制提供給電動馬達的驅(qū)動力矩或者制動力矩的大小，使得車輛行駛速度處于目標速度和最小速度閾值范圍內(nèi)。
[0036]在一個實施例中，在車輛行駛路段為下坡的情況下，
[0037]當車輛實際行駛速度高于目標速度時，以第一可變步長調(diào)整所述制動控制信號，使得雙向變換器提供的可變制動力矩大于行駛動力，車輛行駛速度減小以接近目標速度；
[0038]當車輛實際行駛速度低于目標速度且高于最小速度閾值時，以第二可變步長調(diào)整所述制動控制信號，使得雙向變換器提供的可變制動力矩小于行駛動力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
[0039]在一個實施例中，在車輛行駛路段為上坡的情況下，
[0040]當車輛實際行駛速度低于速度閾值時，所述整車控制器以第三可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近速度閾值；
[0041]當車輛實際行駛速度低于目標速度且高于最小速度閾值時，所述整車控制器以第四可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
[0042]本發(fā)明的有益效果在于，在車輛頻繁上下坡的情況下，通過設(shè)定恒定目標速度實現(xiàn)電動輪自卸車的恒速自動控制，減少了人工操作干預，降低了操作壓力。
[0043]在不同的速度區(qū)間中的速度調(diào)整步長并不相同，在車輛實際行駛速度與目標速度偏差較大時，可以快速調(diào)節(jié)速度；在在車輛實際行駛速度與目標速度偏差較小時，以較小步長調(diào)節(jié)速度能夠有效避免過調(diào)制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0045]圖1是本發(fā)明實施例的電動輪自卸車整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖2是本發(fā)明實施例的電動輪自卸車的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖3是本發(fā)明實施例的控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的方法的步驟流程圖；
[0048]圖4是本發(fā)明實施例的在下坡路段控制速度的方法的步驟流程圖；
[0049]圖5是本發(fā)明實施例的在上坡路段控制速度的方法的步驟流程圖；
[0050]圖6a和圖6b是本發(fā)明實施例的速度控制結(jié)果示意圖。

【具體實施方式】
[0051]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
[0052]下面結(jié)合圖1和圖2以后輪驅(qū)動式的電動輪作業(yè)車輛為例進行說明。
[0053]電動輪作業(yè)車輛100的包括車身1、前輪2和后輪3。前輪2設(shè)置于車身I的前部，作為提供轉(zhuǎn)向功能的轉(zhuǎn)向輪。后輪3設(shè)置于車身I的后部，作為提供驅(qū)動和制動功能的驅(qū)動輪。
[0054]發(fā)動機11設(shè)置于車身I內(nèi)部，可以采用大型的柴油發(fā)動機。發(fā)動機11驅(qū)動發(fā)電機12，產(chǎn)生三項交流電(例如1500KW左右)。牽引變流器13和整車控制器15共同完成對電動輪作業(yè)車輛100的速度控制。牽引變流器13通過CAN總線與整車控制器15連接，為電動馬達14提供驅(qū)動力或者制動力。牽引變流器13還與制動電阻柜21連接。當牽引變流器13提供制動力時，通過設(shè)置在制動電阻柜21中的電阻將制動力轉(zhuǎn)化為熱能。
[0055]如圖2所示，牽引變流器13包括整流器131、雙向變換器132和驅(qū)動控制器133。制動電阻柜21包括制動電阻211和風機212。
[0056]其中，整流器131可采用諸如二極管等整流元件，對發(fā)電機12產(chǎn)生的三項交流電進行全波整流。整流器131與發(fā)電機12的輸出端連接，將從發(fā)電機12輸出的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電。整流器131輸出端通過布線與雙向變換器132連接。
[0057]雙向變換器132采用多個開關(guān)元件(圖2中未示出)，例如可使用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。一方面，當電動輪作業(yè)車輛100加速時，電動馬達14工作在牽引模式，雙向變換器132工作為逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為可變頻率的三相交流電，并將三相交流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動力提供給電動馬達14。另一方面，當電動輪作業(yè)車輛100減速時，電動馬達14作為發(fā)電機工作在制動模式，雙向變換器132工作為整流器，將電動馬達14產(chǎn)生的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電，通過并聯(lián)連接的制動電阻211將電能轉(zhuǎn)化為熱能，驅(qū)動控制器133控制風機212向制動電阻211提供冷卻風，使得由制動力轉(zhuǎn)化生成的熱能消耗在大氣當中。
[0058]速度傳感器16的輸出端連接整車控制器15。由于電動輪作業(yè)車輛在轉(zhuǎn)彎過程中兩個后輪的轉(zhuǎn)速并不相同，本實施例中速度傳感器16包括分別設(shè)置于后輪3和7的旋轉(zhuǎn)軸附近的兩個傳感器件(圖中未示出)，分別對后輪3和7的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度進行檢測，并基于兩個后輪旋轉(zhuǎn)速度的平均值計算得到車輛的行駛速度。
[0059]加速傳感器17用于檢測加速踏板的加速操作，將與加速踏板的狀態(tài)相應的加速信號輸出給整車控制器15。
[0060]制動傳感器18用于檢測制動踏板的制動操作，將與制動踏板(或者制動手柄)的狀態(tài)相應的制動信號輸出給整車控制器15。加速傳感器17由諸如電位計等組件構(gòu)成。優(yōu)選地，車上同時裝了制動踏板和制動手柄，既可以采用制動踏板也可以用制動手柄來制動。如果兩個同時動作，則制動力取二者最大值。制動踏板的前半程實現(xiàn)電阻制動，后半程電阻制動和機械制動同時存在。
[0061]在本實施例中，角度傳感器19設(shè)置于車身I上，通過RS485接口與整車控制器15連接。整車控制器15采集角度傳感器19的信號可以判斷當前車輛的行駛路段是上坡、下坡還是水平路段。
[0062]速度設(shè)定模塊20與整車控制器15連接，用于設(shè)定車輛行駛的目標速度Vtl和最小速度閾值Vth。這樣設(shè)置的目的在于，通過速度控制使電動輪作業(yè)車輛的行駛速度在目標速度與最小速度閾值構(gòu)成的區(qū)間內(nèi)波動，以免出現(xiàn)速度跳變和超速現(xiàn)象。需要說明的是，根據(jù)電動輪作業(yè)車輛的載重情況和工作環(huán)境可以設(shè)定不同的目標速度和最小速度閾值。此外，可設(shè)置恒速控制模塊22與整車控制器15連接，整車控制器15響應來自恒速控制模塊22的指令工作在恒速控制模式下。
[0063]本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，速度設(shè)定模塊20和恒速控制模塊22可以設(shè)置為旋鈕或者按鍵，也可以設(shè)置為車載顯示屏中的功能模塊。
[0064]在未檢測到來自加速傳感器17的加速信號以及來自制動傳感器18的制動信號的情況下，如果檢測到恒速控制模塊22的指令信號有效時，整車控制器15工作在恒速控制模式下，根據(jù)車輛的實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度控制提供給電動馬達14的驅(qū)動力矩或者制動力矩的大小，使得車輛行駛速度處于目標速度和最小速度閾值范圍內(nèi)。
[0065]具體來說，驅(qū)動控制器133通過CAN總線與整車控制器15連接以接收驅(qū)動控制信號或者制動控制信號。雙向變換器132與電動馬達14連接，響應于來自驅(qū)動控制器133的驅(qū)動控制信號為工作于牽引模式的電動馬達14提供可變驅(qū)動力矩，或者，響應于來自驅(qū)動控制器133的制動控制信號為工作于制動模式的電動馬達14提供可變制動力矩。
[0066]在檢測到來自加速傳感器17的加速信號，或者來自制動傳感器18的制動信號的情況下，整車控制器15退出恒速控制模式。此時，雙向變換器132根據(jù)來自加速傳感器17的加速信號為電動馬達提供驅(qū)動力矩，或者根據(jù)來自制動傳感器18的制動信號為電動馬達提供制動力矩，從而控制車輛的行駛速度。這樣一來，若司機在車輛的自動恒速控制過程中主動觸發(fā)制動或者牽引模式，則優(yōu)先采用制動或者牽引模式，同時退出自動恒速模式?？梢员苊獬霈F(xiàn)不能加速，或者遇到緊急情況不能減速的情形。
[0067]優(yōu)選地，為了提高速度控制精度，本實施例中整車控制器15將實時采集的車輛速度放大10倍再與目標速度和最小速度閾值放大10倍的結(jié)果進行速度比較。進一步，由于電動機的負載特性決定了其具有一最大制動力Fb，以及一最大驅(qū)動力Fq，本實施例中整車控制器15在恒速控制模式下基于最大制動力Fb計算制動調(diào)節(jié)比例系數(shù)得到制動控制信號，或者基于最大驅(qū)動力Fq計算驅(qū)動調(diào)節(jié)比例系數(shù)得到驅(qū)動控制信號。
[0068]以下具體說明整車控制器15的速度控制過程。制動力矩或者牽引力矩的增量值表達式為:
[0069]Δ Yn = AXn-BXn_!+CXn_2 (I)
[0070]其中，Λ Yn表示第η時刻需要施加的制動力矩或者牽引力矩的增量值，Xn, Xn^1,Χη_2，分別表示第η，η-1，η-2時刻的速度采樣值與目標速度值的差值。
[0071]為了在速度控制過程中保持最優(yōu)運行狀態(tài)，需要實時調(diào)整Α，B, C三個參數(shù)。設(shè)A=A0+A(t)，B = B0+B(t)，C = Q+Ca)，其中Atl, B0, C0是控制參數(shù)的初值，需要根據(jù)系統(tǒng)特性調(diào)定。代入表達式(I)得到:
[0072]AYn = AciXn-BtlXn-ACtlXn-JA (t) Xn-B (t) XnJC (t) Xn_2 (2)
[0073]因此，在實際控制過程中只要根據(jù)車輛的速度誤差實時地調(diào)整參數(shù)A (t)、B (t)及C(t)的值，就能夠使控制過程達到最優(yōu)。本實施例中在不同的速度區(qū)間采用不同的步長來調(diào)整制動調(diào)節(jié)比例系數(shù)和驅(qū)動調(diào)節(jié)比例系數(shù)。
[0074]一方面，在整車控制器15根據(jù)角度傳感器19的信號判斷車輛行駛路段為下坡的情況下，整車控制器15實時采集速度傳感器16的輸出信號，得到車輛當前的實際行駛速度
V。
[0075]當車輛實際行使速度V高于目標速度Vtl時咖0)，以第一可變步長調(diào)整制動控制信號，使得雙向變換器132提供的可變制動力矩大于行駛動力，車輛行駛速度減小以接近目標速度。需要說明的是，車輛在下坡路段的行駛動力為由于車輛重力產(chǎn)生的向下方運動的拉力，并非發(fā)動機提供的牽引力。
[0076]具體來說，第一可變步長可表示為α βΑ，從而
[0077]A (tn) = A (V1) + α β ^
[0078]B (tn) = B U + α β jk (3)
[0079]C (tn) = C U + α β jk
[0080]其中，α為絕對值小于等于I的系數(shù)，k為參數(shù)整定的步長，為制動調(diào)節(jié)比例系數(shù)。k與車輛行駛的速度誤差有關(guān)，需要根據(jù)車輛實際運行狀況進行整定。優(yōu)選地設(shè)定
=I以使得車輛行駛速度迅速減小以接近目標速度。
[0081]當車輛實際行駛速度V低于目標速度Vtl且高于最小速度閾值Vth時(VPVMth)，以第二可變步長調(diào)整制動控制信號，使得雙向變換器132提供的可變制動力矩小于行駛動力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
[0082]具體來說，第二可變步長為可表示為α β 2k，從而
[0083]A (tn) = A (V1) + α β 2k
[0084]B (tn) = B U + α β 2k (4)
[0085]C (tn) = C U + α β 2k
[0086]其中，a和k的含義與上文相同，β 2為制動調(diào)節(jié)比例系數(shù)。優(yōu)選地設(shè)定β 2 = 0.8以使得車輛行駛速度緩慢增大以接近目標速度。
[0087]當車輛實際行駛速度V低于速度閾值Vth時(Vth>V)，整車控制器15輸出準備指令使得雙向變換器132提供的制動力矩和驅(qū)動力矩均為零。這種情況下車輛運行于準備工況，處于怠速狀態(tài)，可減少能源消耗。利用行駛動力使車輛行駛速度增大以接近目標速度。
[0088]另一方面，在整車控制器15根據(jù)角度傳感器19的信號判斷車輛行駛路段為上坡的情況下，當車輛實際行駛速度V低于速度閾值Vth時(Vth>V)，整車控制器15以第三可變步長調(diào)整驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器132提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近速度閾值。其中，行駛阻力為由于車輛重力產(chǎn)生的向下方運動的拉力。
[0089]具體來說，第三可變步長可表示為a 03k，從而
[0090]A (tn) = A U + α β 3k[0091 ] B (tn) = B D + α β 3k (5)
[0092]C (tn) = C U + α β 3k
[0093]其中，a和k的含義與上文相同，β 3為驅(qū)動調(diào)節(jié)比例系數(shù)。優(yōu)選地設(shè)定β 3 = I以使得車輛行駛速度迅速增大以接近目標速度。
[0094]當車輛實際行駛速度V低于目標速度Vtl且高于最小速度閾值Vth時(VPVMth)，所述整車控制器以第四可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
[0095]具體來說，第四可變步長可表示為a i34k，從而
[0096]A (tn) = A U + α β 4k
[0097]B (tn) = B (V1) + α β 4k (6)
[0098]C(tn) = C (V1)+ a ^4k
[0099]其中，α和k的含義與上文相同，@4為驅(qū)動調(diào)節(jié)比例系數(shù)。優(yōu)選地設(shè)定β4 = 0.5以使得車輛行駛速度緩慢增大以接近目標速度。
[0100]當車輛實際行駛速度高于目標速度時(V)Vtl)，所述整車控制器輸出準備指令使得所述雙向變換器提供的制動力矩和驅(qū)動力矩均為零，這種情況下車輛運行于準備工況，處于怠速狀態(tài)，利用行駛阻力使車輛行駛速度減小以接近目標速度。
[0101]對于車輛行駛路段為水平路面的情況，類似于上坡情形，不再贅述。
[0102]圖3所示為本實施例中用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的方法的步驟流程圖。首先在步驟S301中設(shè)定目標速度和最小速度閾值，然后在步驟S302中檢測車輛實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度。最后執(zhí)行步驟S303，在恒速控制模式下根據(jù)車輛實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度控制提供給電動馬達的驅(qū)動力矩或者制動力矩的大小，使得車輛行駛速度處于目標速度和最小速度閾值范圍內(nèi)。
[0103]圖4是本發(fā)明一實施例的在下坡路段速度控制方法的流程圖。
[0104]首先檢測車輛的實際行駛速度(步驟S401)，然后將車輛的實際行駛速度V分別與目標速度Vtl和最小速度閾值Vth進行比較(步驟S402)。
[0105]當車輛實際行使速度V高于目標速度Vtl時Om0)，以第一可變步長調(diào)整制動控制信號，使得雙向變換器132提供可變制動力矩(步驟S403)。
[0106]當車輛實際行駛速度V低于目標速度Vtl且高于最小速度閾值Vth時(VPVMth)，以第二可變步長調(diào)整制動控制信號，使得雙向變換器132提供可變制動力矩(步驟S404)。
[0107]當車輛實際行駛速度V低于速度閾值Vth時(Vth>V)，使得雙向變換器132提供的制動力矩和驅(qū)動力矩均為零，車輛運行于準備工況，處于怠速狀態(tài)(步驟S405)。
[0108]然后循環(huán)執(zhí)行步驟S401，實時檢測車輛實際行駛速度，進行下一循環(huán)的速度控制。
[0109]圖5是本發(fā)明一實施例的在上坡路段速度控制方法的流程圖。
[0110]首先檢測車輛的實際行駛速度(步驟S501)，然后將車輛的實際行駛速度V分別與目標速度Vtl和最小速度閾值Vth進行比較(步驟S502)。
[0111]當車輛實際行駛速度V低于速度閾值Vth時(vth>v)，以第三可變步長調(diào)整驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器132提供可變驅(qū)動力矩(步驟S503)。
[0112]當車輛實際行駛速度V低于目標速度Vtl且高于最小速度閾值Vth時，以第四可變步長調(diào)整驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器132提供可變驅(qū)動力矩(步驟S504)。
[0113]當車輛實際行駛速度高于目標速度時(V〉、)，使得雙向變換器132提供的制動力矩和驅(qū)動力矩均為零，車輛運行于準備工況，處于怠速狀態(tài)(步驟505)。
[0114]然后循環(huán)執(zhí)行步驟S501，實時檢測車輛實際行駛速度，進行下一循環(huán)的速度控制。
[0115]圖4和圖5中第一可變步長、第二可變步長、第三可變步長和第四可變步長的計算過程與上文相同，不再贅述。
[0116]本實施例中速度控制的方法可達到圖6a和圖6b所不的效果。其中，圖6a表不一段模擬坡道，包括水平路段、上坡路段和下坡路段。圖6b中顯示了行駛速度在目標速度與最小速度閾值構(gòu)成的區(qū)間內(nèi)波動。
[0117]本實施例中兼顧車輛動態(tài)性能和靜態(tài)性能之間的矛盾，在車輛頻繁上下坡的情況下實施速度控制。通過設(shè)定恒定速度，實現(xiàn)電動輪自卸車的恒速自動控制，減少了人工操作干預，降低了操作壓力。
[0118]在下坡路段，設(shè)定的最低速度閾值為工況切換速度，其低于目標速度，在實際速度大于工況切換速度時，根據(jù)實際速度與目標速度差值的輸出制動控制信號，使制動力一直存在，減少了制動設(shè)備和牽弓I設(shè)備之間的頻繁切換。
[0119]在上坡路段，設(shè)定的目標速度為工況切換速度，在實際速度小于工況切換速度時，根據(jù)實際速度與目標速度差值的輸出驅(qū)動控制信號，使驅(qū)動力一直存在，減少了制動設(shè)備和牽弓I設(shè)備之間的頻繁切換。
[0120]此外，本實施例在不同的速度區(qū)間中的速度調(diào)整步長并不相同，在車輛實際行駛速度與目標速度偏差較大時，可以快速調(diào)節(jié)速度；在車輛實際行駛速度與目標速度偏差較小時，以較小步長調(diào)節(jié)速度能夠有效避免過調(diào)制。
[0121]雖然本發(fā)明所公開的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 速度設(shè)定模塊，用于設(shè)定目標速度和最小速度閾值； 整車控制器，其與設(shè)置于車身的速度傳感器連接以采集車輛的實際行駛速度，并與角度傳感器連接來判斷車輛行駛路段的坡度； 牽引變流器，其與所述整車控制器連接，用于將發(fā)電機輸出的交流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動力提供給工作于牽引模式的電動馬達，或者轉(zhuǎn)換為制動力提供給工作于制動模式的電動馬達； 其中，整車控制器在恒速控制模式下根據(jù)車輛的實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度控制提供給電動馬達的驅(qū)動力矩或者制動力矩的大小，使得車輛行駛速度處于目標速度和最小速度閾值范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引變流器進一步包括 驅(qū)動控制器，其與所述整車控制器連接以接收驅(qū)動控制信號或者制動控制信號； 雙向變換器，其與所述電動馬達連接，響應于來自所述驅(qū)動控制器的驅(qū)動控制信號為工作于牽引模式的電動馬達提供可變驅(qū)動力矩，或者， 響應于來自所述驅(qū)動控制器的制動控制信號為工作于制動模式的電動馬達提供可變制動力矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在車輛行駛路段為下坡的情況下， 當車輛實際行駛速度高于目標速度時，所述整車控制器以第一可變步長調(diào)整所述制動控制信號，使得雙向變換器提供的可變制動力矩大于行駛動力，車輛行駛速度減小以接近目標速度； 當車輛實際行駛速度低于目標速度且高于最小速度閾值時，所述整車控制器以第二可變步長調(diào)整所述制動控制信號，使得雙向變換器提供的可變制動力矩小于行駛動力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，當車輛實際行駛速度低于速度閾值時，所述整車控制器輸出準備指令使得所述雙向變換器提供的制動力矩和驅(qū)動力矩均為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在車輛行駛路段為上坡的情況下， 當車輛實際行駛速度低于速度閾值時，所述整車控制器以第三可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近速度閾值； 當車輛實際行駛速度低于目標速度且高于最小速度閾值時，所述整車控制器以第四可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，當車輛實際行駛速度高于目標速度時，所述整車控制器輸出準備指令使得所述雙向變換器提供的制動力矩和驅(qū)動力矩均為零。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置于車身的制動傳感器和加速傳感器，所述整車控制器響應于來自所述制動傳感器的制動信號或者來自所述加速傳感器的加速信號退出恒速控制模式； 所述雙向變換器根據(jù)來自所述制動傳感器的制動信號為電動馬達提供制動力矩，或者根據(jù)來自所述加速傳感器的加速信號為電動馬達提供驅(qū)動力矩。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述整車控制器在恒速控制模式下根據(jù)發(fā)動機的最大驅(qū)動力計算驅(qū)動調(diào)節(jié)比例系數(shù)得到所述驅(qū)動控制信號； 以及/或者 根據(jù)發(fā)動機的最大制動力計算制動調(diào)節(jié)比例系數(shù)得到所述制動控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述整車控制器根據(jù)當前采樣時刻的車輛行駛速度與目標速度的差值，歷史采樣時刻的車輛行駛速度與目標速度的差值計算第一可變步長和第二可變步長。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述整車控制器根據(jù)當前采樣時刻的車輛行駛速度與目標速度的差值，歷史采樣時刻的車輛行駛速度與目標速度的差值計算第三可變步長和第四可變步長。
11.一種用于控制電動輪作業(yè)車輛行駛速度的方法，其特征在于，包括以下步驟: 設(shè)定目標速度和最小速度閾值； 檢測車輛實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度； 在恒速控制模式下根據(jù)車輛實際行駛速度和車輛行駛路段的坡度控制提供給電動馬達的驅(qū)動力矩或者制動力矩的大小，使得車輛行駛速度處于目標速度和最小速度閾值范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在車輛行駛路段為下坡的情況下， 當車輛實際行駛速度高于目標速度時，以第一可變步長調(diào)整所述制動控制信號，使得雙向變換器提供的可變制動力矩大于行駛動力，車輛行駛速度減小以接近目標速度； 當車輛實際行駛速度低于目標速度且高于最小速度閾值時，以第二可變步長調(diào)整所述制動控制信號，使得雙向變換器提供的可變制動力矩小于行駛動力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在車輛行駛路段為上坡的情況下， 當車輛實際行駛速度低于速度閾值時，所述整車控制器以第三可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近速度閾值； 當車輛實際行駛速度低于目標速度且高于最小速度閾值時，所述整車控制器以第四可變步長調(diào)整所述驅(qū)動控制信號，使得雙向變換器提供的可變驅(qū)動力矩大于行駛阻力，車輛行駛速度增大以接近目標速度。
【文檔編號】B60L15/00GK104354605SQ201410614015
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】郜永濤, 張東方, 班立權(quán), 劉松柏, 鮑睿, 肖孟英, 趙軍偉 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司