阅读说明：本技术 一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护系统及方法 (Self-adaptive safety speed-limiting protection system and method for electric transmission mining dump truck ) 是由 李宗� 张亮 王冠 房康宁 李斌 张亚鹏 毛家松 于振华 褚福阳 顾程鹏 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护系统,包括整车控制器VCU,所述的整车控制器VCU的输入端连接称重传感器、倾角传感器、温度传感器、转速传感器电制动踏板和油门踏板,所述的整车控制器VCU的输出端连接有显示终端和制动机构。本发明的有益效果是：可以对电传动矿车当前状态自动匹配安全限速保护,尤其对下坡工况的车辆进行自适应安全限速,避免车辆行驶超速,提高车辆的行驶安全性和运输的效率。(The self-adaptive safety speed-limiting protection system of the electric drive mining dump truck comprises a vehicle control unit VCU, wherein the input end of the vehicle control unit VCU is connected with a weighing sensor, an inclination angle sensor, a temperature sensor, a rotating speed sensor, an electric brake pedal and an accelerator pedal, and the output end of the vehicle control unit VCU is connected with a display terminal and a brake mechanism. The invention has the beneficial effects that: the device can automatically match the current state of the electric transmission mine car with the safety speed limit protection, particularly carry out self-adaptive safety speed limit on the vehicle under the downhill working condition, avoid the overspeed running of the vehicle and improve the running safety and the transportation efficiency of the vehicle.)

一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护系统及方法

技术领域

本发明涉及矿用自卸车控制技术领域，具体是一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护系统。

背景技术

电传动矿用自卸车在露天矿山开采领域一直占有绝对的优势，驱动系统简单，可以利用发动机运行在最优特性曲线，所以电传动矿用自卸车在节能环保方面有着先天的优势。世界上最大的工程机械生产商都大力投入财力研发电传动矿用自卸车。电传动矿用自卸车与机械传动自卸车相比，结构简单，维护方便，大大降低了运行成本，提高生产效率。

电传动自卸车在工作环境运行时，目前普遍采用固定值限速，这种限速方式没有考虑路况及载重情况，所以固定限速值并非最优值，在超载或下坡工况下，车辆及操作人员都具有较大安全隐患，特别在大坡度下坡路况下，车辆的安全行驶速度远低于固定限速值，驾驶员往往根据自己的驾驶经验控制车速，导致车辆无法以最优车速行驶，甚至因对坡道认知的偏差导致车辆超速失控，增加车辆行驶的风险，影响车辆的运输效率。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护系统及方法。

本发明采用的技术方案：一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护系统，包括整车控制器VCU，所述的整车控制器VCU的输入端连接称重传感器、倾角传感器、温度传感器、转速传感器电制动踏板和油门踏板，所述的整车控制器VCU的输出端连接有显示终端和制动机构。

优选的，所述的称重传感器包括左前称重传感器、右前称重传感器、左后称重传感器和右后称重传感器。

优选的，所述的温度传感器包括左轮电动机温度传感器和右轮电动机温度传感器，所述的转速传感器包括左轮转速传感器和右轮转速传感器。

优选的，所述的制动机构采用变频器。

一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护方法，包括以下步骤：

S1：整车控制器VCU读取实时车辆状态信，包括倾斜角度α、车辆重量、速度、油门信号和制动信号；

S2：根据倾斜角度、倾斜持续时间、油门信号和电制动信号状态判断车辆所处状态为上坡、平坦或下坡；

S3：若车辆处于下坡状态，整车控制器VCU根据车辆当前总重、倾斜角度计算当前电机需要施加的制动转矩T；

S4：若车辆处于平坦或上坡状态，则根据作业需要设置限速值Vs和最大允许车速Vm；

S5：在车辆处于平坦或上坡状态，若车速超过限速值Vs，则显示终端显示限速标识和超速报警，并施加电制动，记录当前工况允许数据；

S6：在车辆处于平坦或上坡状态，若车速超过最大允许车速Vm，则显示终端提醒驾驶员采取液压制动减速，直至车速低于最大允许车速Vm。

优选的，所述的倾斜角度采用滤波方式采集，具体是通过倾角传感器连续采集N个采样值进行算术平均运算。

优选的，步骤S3中，制动转矩其中T为一个轮边电机需是加的最小制动转矩，R为矿用自卸车的轮胎滚动半径，η为电机的效率，i为减速比，F为车辆在下坡工况受到重力分力及摩擦力的合力，F＝(M1+M2)g sin(-α)-(M1+M2)g cos(-α)μ，其中M1为车辆自重，M2为车辆实时载重，μ为摩擦因数。

优选的，车辆超速后，整车控制器VCU根据当前电机温度和车速是加不同模式的电制动；若当前电机温度高于设定温度，则施加标准电制动，否则施加最大电制动。

本发明的有益效果：可以对电传动矿车当前状态自动匹配安全限速保护，尤其对下坡工况的车辆进行自适应安全限速，避免车辆行驶超速，提高车辆的行驶安全性和运输的效率。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的电气原理图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的技术细节及其优点，现结合附图和实施例进行说明。

如图2所示，一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护系统，包括整车控制器VCU，所述的整车控制器VCU的输入端连接称重传感器、倾角传感器、温度传感器、转速传感器电制动踏板和油门踏板，所述的整车控制器VCU的输出端连接有显示终端和制动机构。

本实施例中，所述的称重传感器包括左前称重传感器、右前称重传感器、左后称重传感器和右后称重传感器。所述的温度传感器包括左轮电动机温度传感器和右轮电动机温度传感器，所述的转速传感器包括左轮转速传感器和右轮转速传感器。所述的制动机构采用变频器。

如图2所示，一种电传动矿用自卸车自适应安全限速保护方法，包括以下步骤：

S1：整车控制器VCU读取实时车辆状态信，包括倾斜角度α、车辆重量、速度、油门信号和制动信号；

S2：根据倾斜角度、倾斜持续时间、油门信号和电制动信号状态判断车辆所处状态为上坡、平坦或下坡。设置角度阈值α₁＜α₂＜0＜α₃＜α₄，当α≤α₁或者α₁＜α＜α₂且有电制动信号或倾斜持续时间超过时间阈值t₁时，系统判断车辆处于下坡状态。当α≥α₄或者α₃＜α＜α₄且有油门信号或持续时间超过时间阈值t2时，系统判断车辆处于上坡状态。以上两种情况以外系统判断为车辆处于平坦状态；

S3：若车辆处于下坡状态，整车控制器VCU根据车辆当前总重、倾斜角度计算当前电机需要施加的制动转矩T；

S4：若车辆处于平坦或上坡状态，则根据作业需要设置限速值Vs和最大允许车速Vm；

S5：在车辆处于平坦或上坡状态，若车速超过限速值Vs，则显示终端显示限速标识和超速报警，并施加电制动，记录当前工况允许数据；

S6：在车辆处于平坦或上坡状态，若车速超过最大允许车速Vm，则显示终端提醒驾驶员采取液压制动减速，直至车速低于最大允许车速Vm。

本实施例中，所述的倾斜角度采用滤波方式采集，具体是通过倾角传感器连续采集N个采样值进行算术平均运算。

步骤S3中，制动转矩其中T为一个轮边电机需是加的最小制动转矩，R为矿用自卸车的轮胎滚动半径，η为电机的效率，i为减速比，F为车辆在下坡工况受到重力分力及摩擦力的合力，F＝(M1+M2)g sin(-α)-(M1+M2)g cos(-α)μ，其中M1为车辆自重，M2为车辆实时载重，μ为摩擦因数。

车辆超速后，整车控制器VCU根据当前电机温度和车速是加不同模式的电制动；若当前电机温度高于设定温度，则施加标准电制动，否则施加最大电制动。