一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法技术

本发明专利技术属于煤矿井下无轨辅助运输设备技术领域，公开了一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，包括转向控制方法和行走控制方法，所述转向控制方法以下步骤：S101、接收给定转向角度信息；S102、根据给定转向角度计算右转向油缸和左转向油缸的应伸长量；S103、驱动对应的油缸伸出或缩回直至伸长量达到要求；行走控制方法包括以下步骤：S201、接收油门踏板开度信息；S202、根据油门踏板开度确定整车给定车速以及前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速；S203、计算后驱动主从电机的功率系数；S204、根据后驱动主从电机的功率系数判断车辆状态，据车辆状态确定各个电机的初始给定转矩。本发明专利技术可以降低整车总消耗电功率，提高蓄电池车辆续航里程。蓄电池车辆续航里程。蓄电池车辆续航里程。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法


[0001]本专利技术涉及一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，属于煤矿井下无轨辅助运输设备


技术介绍

[0002]矿用重载铰接运输车辆是井下移动运输设备之一。随着新能源技术的持续推广，依靠电机作为驱动技术的重型运载车辆已经得到不断发展。
[0003]许多新能源车运输车辆采用单电机加前后桥驱技术或分布式四轮边驱动技术。采用单电机作为驱动系统时，电机功率大、占用尺寸大，同时大功率电机发热给散热又带来了新的问题。采用分布式四轮边驱动时，电机分散布置于轮胎边，单台电机驱动功率小，但由于同步控制和差速策略的偏差导致寄生功率过大，对不同电机间的同步控制和差速控制又提出高的要求。
[0004]目前在车辆控制方面，多采用通过压力传感器判断空载、轻载和重载情况，然后根据负载情况确定给定转矩。因此，如何在不通过压力传感器来判断车辆的负载情况，以及如何针对不同的负载情况采用不同的控制策略是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，以实现车辆控制策略随负载变化，降低能耗，提高车辆续航里程。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，所述车辆包括：前车架和后车架，前车架和后车架通过回转轴承铰接，还通过右转向油缸和左转向油缸连接，所述前车架上设置的前轮通过前驱动主电机和前驱动从电机驱动，后车架上设置的后轮通过后驱动主电机和后驱动从电机驱动，所述控制方法包括转向控制方法和行走控制方法，所述转向控制方法以下步骤：
[0007]S101、接收给定转向角度信息；
[0008]S102、根据给定转向角度计算右转向油缸和左转向油缸的应伸长量；
[0009]S103、驱动对应的油缸伸出或缩回直至伸长量达到要求；
[0010]所述行走控制方法包括以下步骤：
[0011]S201、接收油门踏板开度信息；
[0012]S202、根据油门踏板开度确定整车给定车速以及前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速；根据前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速，确定前驱动主电机和前驱动从电机的转速上限，以及后驱动主电机和后驱动从电机的转速上限；
[0013]S203、根据后驱动主电机和后驱动从电机的输入电压和电流计算后驱动主从电机的功率系数；
[0014]S204、根据后驱动主从电机的功率系数判断车辆状态并根据车辆状态确定各个电
机的初始给定转矩；具体方法为：
[0015]若为空载，则前轮主电机和前轮从电机均不参与控制；后驱动主电机和后驱动从电机均采用转矩闭环模式控制，后驱动主电机初始给定转矩为额定转矩T
n
，后驱动从电机初始给定转矩恒定为
‑
10％T
n
；
[0016]若为轻载，则后驱动主电机和后驱动从电机均采用转矩闭环模式控制，其初始给定转矩根据油门踏板开度和对应的转矩曲线确定；前驱动主电机和前驱动从电机均采用转矩闭环模式控制，其初始给定转矩根据油门踏板开度和对应的转矩曲线确定；
[0017]若为重载，则前驱动主电机、前驱动从电机、后驱动主电机和后驱动从电机均采用转矩闭环模式控制，且转速均小于其额定转速n
n
，将转速转矩数据库中的电机最大转矩T
max
作为各个电机初始给定转矩；
[0018]转矩闭环模式下，通过转矩调整系数调整电机的实时给定转矩。
[0019]所述步骤S202中，前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速的计算公式为：
[0020]n
motor_demand1
＝n
max1
×
A
acc
；
[0021]n
motor_demand2
＝n
max2
×
A
acc
；
[0022]其中，n
motor_demand1
和n
motor_demand2
分别表示前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速，A
acc
为踏板开度，n
max1
和n
max2
分别表示前驱动主电机和后驱动主电机的最大给定转速；
[0023]前驱动主电机的转速上限等于前驱动主电机的给定转速，前驱动从电机的转速上限等于前驱动主动电机的实际转速；
[0024]后驱动主电机的转速上限等于后驱动主电机的给定转速，后驱动从电机的转速上限等于后驱动主电机的实际转速。
[0025]所述步骤S203中，后驱动主从电机的功率系数的计算公式为：
[0026][0027]其中，U8‑1、I8‑1为后轮主电机驱动器的输入电压和电流，U8‑2、I8‑2为后轮从电机驱动器的输入电压和电流，P
n
表示后驱动主/从电机的额定功率。
[0028]所述步骤S204中，转矩调整系数的计算公式为：
[0029][0030]其中，K
m
表示转矩调整系数，I表示电机实际输出电流，I
n
表示电机额定电流；
[0031]转矩闭环模式下，通过转矩调整系数调整电机实时给定转矩具体方式为：将电机转矩调整系数与初始给定转矩的乘积作为电机给定转矩，调整电机转矩。
[0032]左转向油缸和右转向油缸的伸长量的计算公式为：
[0033][0034][0035]其中，AC表示左转向油缸活塞的应伸长量，AC
’
表示右转向油缸活塞的应伸长量，
OA和OB表示回转轴承分别与左转向油缸的两个固定端之间的距离，OA
’
和OB
’
表示回转轴承分别与右转向油缸的两个固定端之间的距离，θ表示整车转向角，α和β分别表示前车架和后车架的半张角；BC和B
’
C
’
分别表示左转向油缸和右转向油缸的原长。
[0036]所述步骤S103中，设定转向角阈值δ，当满足以下条件时，认为达到转向要求：
[0037][0038]其中，L0表示油缸的应伸长量，L表示油缸的实际伸长量。
[0039]根据后驱动主从电机的功率系数判断车辆状态的具体方法为：
[0040]若后驱动主从电机的功率系数小于空载系数，则为空载；
[0041]若后驱动主从电机的功率系数大于等于空载系数且小于轻载系数，则为轻载；
[0042]若后驱动主从电机的功率系数大于等于轻载系数，则为重载。
[0043]所述空载系数取值为K
p1
＝0.5，轻载系数取值为K
p2
＝0.75。
[0044]所述的一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，还包括以下步骤：S200、建立电机转速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，其特征在于，所述车辆包括：前车架(4)和后车架(9)，前车架(4)和后车架(9)通过回转轴承(6)铰接，还通过右转向油缸(7
‑
1)和左转向油缸(7
‑
2)连接，所述前车架(4)上设置的前轮(1)通过前驱动主电机(5
‑
1)和前驱动从电机(5
‑
2)驱动，后车架(9)上设置的后轮(12)通过后驱动主电机(8
‑
1)和后驱动从电机(8
‑
2)驱动，所述控制方法包括转向控制方法和行走控制方法，所述转向控制方法以下步骤：S101、接收给定转向角度信息；S102、根据给定转向角度计算右转向油缸(7
‑
1)和左转向油缸(7
‑
2)的应伸长量；S103、驱动对应的油缸伸出或缩回直至伸长量达到要求；所述行走控制方法包括以下步骤：S201、接收油门踏板开度信息；S202、根据油门踏板开度确定整车给定车速以及前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速；根据前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速，确定前驱动主电机和前驱动从电机的转速上限，以及后驱动主电机和后驱动从电机的转速上限；S203、根据后驱动主电机和后驱动从电机的输入电压和电流计算后驱动主从电机的功率系数；S204、根据后驱动主从电机的功率系数判断车辆状态并根据车辆状态确定各个电机的初始给定转矩；具体方法为：若为空载，则前轮主电机和前轮从电机均不参与控制；后驱动主电机和后驱动从电机均采用转矩闭环模式控制，后驱动主电机初始给定转矩为额定转矩T
n
，后驱动从电机初始给定转矩恒定为
‑
10％T
n
；若为轻载，则后驱动主电机和后驱动从电机均采用转矩闭环模式控制，其初始给定转矩根据油门踏板开度和对应的转矩曲线确定；前驱动主电机和前驱动从电机均采用转矩闭环模式控制，其初始给定转矩根据油门踏板开度和对应的转矩曲线确定；若为重载，则前驱动主电机、前驱动从电机、后驱动主电机和后驱动从电机均采用转矩闭环模式控制，且转速均小于其额定转速n
n
，将转速转矩数据库中的电机最大转矩T
max
作为各个电机初始给定转矩；转矩闭环模式下，通过转矩调整系数调整电机的实时给定转矩。2.根据权利要求1所述的一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，其特征在于，所述步骤S202中，前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速的计算公式为：n
motor_demand1
＝n
max1
×
A
acc
；n
motor_demand2
＝n
max2
×
A
acc
；其中，n
motor_demand1
和n
motor_demand2
分别表示前驱动主电机和后驱动主电机的给定转速，A
acc
为踏板开度，n
max1
和n
max2
分别表示前驱动主电机和后驱动主电机的最大给定转速；前驱动主电机的转速上限等于前驱动主电机的给定转速，前驱动从电机的转速上限等于前驱动主动电机的实际转速；后驱动主电机的转速上限等于后驱动主电机的给定转速，后驱动从电机的转速上限等于后驱动主电机的实际转速。3.根据权利要求1所述的一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，其特征在
于，所述步骤S203中，后驱动主从电机的功率系数的计算公式为：其中，U8‑1、I8‑1为后轮主电机驱动器的输入电压和电流，U8‑2、I8‑2为后轮从电机驱动器的输入电压和电流，P
n
表示后驱动主/从电机的额定功率。4.根据权利要求1所述的一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控制方法，其特征在于，所述步骤S204中，转矩调整系数的计算公式为：其中，K
m
表示转矩调整系数，I表示电机实际输出电流，I
n
表示电机额定电流；转矩闭环模式下，通过转矩调整系数调整电机实时给定转矩具体方式为：将电机转矩调整系数与初始给定转矩的乘积作为电机给定转矩，调整电机转矩。5.根据权利要求1所述的一种矿用重型前后四电机四驱铰接车辆控...

【专利技术属性】
技术研发人员：田克君，曹建文，龙先江，姜铭，许连丙，王健，王涛，岳超琦，范三程，郭利强，乔佳伟，高鹏，杜会峰，程玉斌，康永玲，
申请(专利权)人：山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：