确定非公路车辆的整车阻力及电机制动性能的方法技术

一种确定非公路车辆的整车阻力的方法，其包括：步骤一、获取待分析非公路车辆的行驶工况；步骤二、基于行驶工况获取待分析非公路车辆的滚动阻力、空气阻力和坡度阻力中的有效阻力；步骤三、根据所获取到的有效阻力确定行驶工况下的整车阻力。本方法通过建立整车在平路、不同坡度情况下的阻力模型及评估方法，能够准确评估出整车的阻力模型，进而根据下坡行驶工况下的整车阻力评估出车辆在矿山最大制动速度下的电驱动系统制动功率需求。本方法能够有效的解决矿用车电驱动系统制动功率选取不准问题，这样也就可以避免整车频繁使用机械制动，从而减少整车机械制动烧毁，甚至造成整车安全风险问题。

【技术实现步骤摘要】
确定非公路车辆的整车阻力及电机制动性能的方法
本专利技术涉及车辆制动
，具体地说，涉及一种确定非公路车辆的整车阻力的方法以及一种确定非公路车辆的电机制动性能的方法。
技术介绍
非公路车辆是大型露天矿山的主要运输工具，牵引电驱动系统是非公路车辆的核心组成部分。然而，非公路车辆运行环境恶劣，行驶路况复杂多变，目前非公路车辆牵引系统采用交流电传动系统驱动，为典型的内燃机车交流传动系统。交流电传动系统会通过柴油机带动连轴的发电机提供车辆动力能源，通过牵引逆变器驱动电机。非公路矿用车具有三套制动系统，分别为电制动、机械制动及驻车制动。电制动为常用的制动系统，其应用于整车大部分的运行工况条件下；机械制动应用于5km/h以下工况及电制动失效工况下；驻车制动用于整车驻车。机械制动不能应用高速车况下，容易造成烧毁。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种确定非公路车辆的整车阻力的方法，所述方法包括：步骤一、获取待分析非公路车辆的行驶工况；步骤二、基于所述行驶工况获取待分析非公路车辆的滚动阻力、空气阻力和坡度阻力中的有效阻力；步骤三、根据所获取到的有效阻力确定所述行驶工况下的整车阻力。根据本专利技术的一个实施例，所述行驶工况包括平路行驶工况，在所述平路行驶工况下，在所述步骤二中获取所述待分析非公路车辆的滚动阻力和空气阻力作为有效阻力，并在所述步骤三中根据所述滚动阻力和空气阻力确定所述平路行驶工况下的整车阻力。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤三中，根据如下表达式确定所述平路行驶工况下的整车阻力：F＝Ff+Fw其中，F表示整车阻力，Ff表示滚动阻力，Fw表示空气阻力。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤二中，获取所述待分析非公路车辆的车辆自有质量和装载质量，根据所述车辆自有质量和装载质量确定所述滚动阻力；并且/或者，获取所述待分析非公路车辆的风阻面积、风阻系数和车速，根据所述风阻面积、风阻系数和车速确定所述空气阻力。根据本专利技术的一个实施例，根据如下表达式确定所述空气阻力：其中，CD表示非公路车辆空气阻力系数，l表示风阻系数，A表示风阻面积，V表示车速。根据本专利技术的一个实施例，所述风阻系数的取值为1。根据本专利技术的一个实施例，所述行驶工况包括下坡行驶工况，在所述下坡行驶工况下，在所述步骤二中获取所述待分析非公路车辆的坡度阻力和空气阻力作为有效阻力，并在所述步骤三中根据所述坡度阻力和空气阻力确定所述下坡行驶工况下的整车阻力，其中，所述下坡行驶工况下的整车阻力取值为负数时表征车辆下坡时的下滑力。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤三中，根据如下表达式确定所述下坡行驶工况下的整车阻力：F＝Fw-Fi其中，F表示整车阻力，Fi表示坡度阻力，Fw表示空气阻力。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤二中，获取所述待分析非公路车辆的车辆自有质量、装载质量以及行驶坡度；根据所述车辆自有质量、装载质量以及行驶坡度确定所述坡度阻力。根据本专利技术的一个实施例，根据如下表达式确定所述坡度阻力：Fi＝(M+m)g(sin(arctanθ-cos(tanθ)f))其中，Fw表示空气阻力，M和m分别表示车辆自有质量和装载质量，θ表示行驶坡度，f表示滚动阻力系数。本专利技术还提供了一种确定非公路车辆的电机制动性能的方法，所述方法包括：采用如上任一项所述的方法确定待分析非公路车辆在下坡行驶工况下的整车阻力；获取所述待分析非公路车辆的车辆传动特征参数，根据所述车辆传动特征参数和整车阻力确定制动总转矩；基于所述制动总转矩，根据所述待分析非公路车辆的牵引电机数量确定单个牵引电机的制动功率。根据本专利技术的一个实施例，根据如下表达式确定单个牵引电机的制动功率：其中，P表示单个牵引电机的制动功率，F表示整车阻力，r表示轮胎半径，n表示电机转速，k表示牵引电机数量，i0表示轮边减速器的传动比。本专利技术所提供的确定非公路车辆的整车阻力的方法通过建立整车在平路、不同坡度情况下的阻力模型及评估方法，能够准确评估出整车的阻力模型，进而根据下坡行驶工况下的整车阻力评估出车辆在矿山最大制动速度下的电驱动系统制动功率需求。本方法能够有效的解决矿用车电驱动系统制动功率选取不准问题，这样也就可以避免整车频繁使用机械制动，从而减少整车机械制动烧毁，甚至造成整车安全风险问题。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是非公路车辆牵引电传动系统的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的确定非公路车辆的整车阻力的方法的实现流程示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的确定非公路车辆的电机制动性能的方法的实现流程示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。非公路车辆是一种广泛应用于矿山现场的大型矿山开发工程机械，整车运行环境日益恶劣，同时非公路车辆多采取24小时不间断作业。非公路车辆在正常作业主要包括牵引工况和制动工况两种工况。其中，牵引工况是牵引整车向前或者向后运转，制动工况是将非公路车辆通过电机电制动减速，制动能量消耗在制动电阻上。现有的非公路车辆的牵引电传动系统的主要电路结构图如图1所示。如图所示，在现有的非公路车辆的牵引点传动系统中，柴油机101会驱动发电机102产生三相交流电并送至牵引变流器103，牵引变流器103内的整流单元103a会将所接收到的上述三相交流电整流为相应的直流电，而逆变单元103b(可以包括多个逆变单元)会将整流单元103a所生成的直流电逆变为交流电，以驱动牵引电机104运行从而实现整车的无级调速功能。整车制动采用电制动，每个逆变单元包含一路制动回路，制动能量由制动电阻105消耗。目前非公路车辆牵引电传动系统在功率控制方面，缺少通过建立整车不同工况下的坡道阻力模型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定非公路车辆的整车阻力的方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤一、获取待分析非公路车辆的行驶工况；/n步骤二、基于所述行驶工况获取待分析非公路车辆的滚动阻力、空气阻力和坡度阻力中的有效阻力；/n步骤三、根据所获取到的有效阻力确定所述行驶工况下的整车阻力。/n

【技术特征摘要】
1.一种确定非公路车辆的整车阻力的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、获取待分析非公路车辆的行驶工况；
步骤二、基于所述行驶工况获取待分析非公路车辆的滚动阻力、空气阻力和坡度阻力中的有效阻力；
步骤三、根据所获取到的有效阻力确定所述行驶工况下的整车阻力。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行驶工况包括平路行驶工况，在所述平路行驶工况下，在所述步骤二中获取所述待分析非公路车辆的滚动阻力和空气阻力作为有效阻力，并在所述步骤三中根据所述滚动阻力和空气阻力确定所述平路行驶工况下的整车阻力。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，根据如下表达式确定所述平路行驶工况下的整车阻力：
F＝Ff+Fw
其中，F表示整车阻力，Ff表示滚动阻力，Fw表示空气阻力。


4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，
获取所述待分析非公路车辆的车辆自有质量和装载质量，根据所述车辆自有质量和装载质量确定所述滚动阻力；并且/或者，
获取所述待分析非公路车辆的风阻面积、风阻系数和车速，根据所述风阻面积、风阻系数和车速确定所述空气阻力。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述空气阻力：



其中，CD表示非公路车辆空气阻力系数，l表示风阻系数，A表示风阻面积，V表示车速。


6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述风阻系数的取值为1。


7.如权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述行驶工况包括下坡行驶工况，在所述下坡行驶工况下，在所述步骤二中获取所述待分析非公路车辆的坡度阻力...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉荣，周志宇，邱欣，胡家喜，蓝德劭，梁金成，刘猛，张文进，俞鹏程，黄彩波，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43