CN105564180B - 一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统及电动轮矿用车 - Google Patents

一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统及电动轮矿用车 Download PDF

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Abstract

本发明属于特种车辆技术领域，公开了一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，包括：悬架压力传感器单元，电驱动系统，获取并控制车辆的车速，转向系统，举升系统及车辆控制器；车辆控制器分别与悬架压力传感器单元、电驱动系统、电驱动系统、转向系统以及举升系统相连，获取悬架的压力、前轮的转速、转向幅度、转向速度以及举升状态信息；并判断车辆的操作状态是否安全；车辆控制器判断安全模式包括：举升判断模式，驱动控制判断模式及转向控制判断模式。本发明提供一种基于车辆悬架压力传感器及车辆驾驶操作判断操作是否安全的控制系统，规范驾驶操作，维护操作人员及车辆运转安全。

Description

一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统及电动轮矿用车
技术领域
本发明涉及特种车辆技术领域，特别涉及一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统及电动轮矿用车。
背景技术
电动轮矿用自卸车因其路面适应性强、载重量大、维修成本低等优点受到广泛关注。随着工程机械智能化水平不断提高，如何提高矿车安全、可靠性和驾驶舒适性成为提高产品质量的关键。
电动轮矿用的载重量不断提升，车辆的自身质量也越来越大，而且矿用自卸车越来越多的采用了油气悬架系统，自身质量的不断提升和油气悬架系统的运用，使得矿车拥有具有优良的防冲击性、平稳性和减振性。
但是，任何事情都是一把双刃剑，矿车拥有优良的防冲击性、平稳性和减振性的同时也导致驾驶员对车辆的状态变的不敏感，从而经常出现一些不规范和危险操作，不仅会对车辆本身造成影响，也可能危及驾驶员的安全。
但是通过实时检测记录悬架状态及结合车辆其他状态，可以判断出当前整车的各种状态，从而对一些不规范及危险操作作出预警及控制，如不规范举升迫降、路况差时高速运行、高速转向等，从而保护车辆及驾驶员的安全。
发明内容
本发明提供一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统及电动轮用车，解决现有技术中电动轮矿用车使用过程中操作不规范或者危险操作导致车辆及操作人员安全性降低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，包括：
悬架压力传感器单元，实时监测悬架的压力；
前轮转速传感器，实时监测前轮的转速；
电驱动系统，获取并控制车辆的车速；
转向系统，获取转向幅度以及转向速度信息；
举升系统，获取车辆的举升状态；
车辆控制器，与所述悬架压力传感器单元、电驱动系统、转向系统以及举升系统相连，获取悬架的压力、前轮的转速、转向幅度、转向速度以及举升状态信息；并判断车辆的操作状态是否安全；
其中，所述车辆控制器判断安全模式包括：
举升判断模式，结合所述悬架的压力以及车辆的举升状态，判断举升操作是否安全；
驱动控制判断模式，结合所述悬架的压力以及车速，判断车速及其控制操作是否安全；
转向控制判断模式，结合所述悬架的压力以及前轮转速，判断转向操作是否安全。
进一步地，所述悬架压力传感器单元包括：
左前悬架压力传感器，设置在前方左侧悬架上，获取左前悬架压力；
右前悬架压力传感器，设置在前方右侧悬架上，获取右前悬架压力；
左后悬架压力传感器，设置在后方左侧悬架上，获取左后悬架压力；
右后悬架压力传感器，设置在后方右侧悬架上，获取右后悬架压力。
进一步地，基于所述悬架压力传感器单元的车辆状态判断模式包括：
偏载，所述左前悬架压力与所述右前悬架压力的差值的绝对值或者所述左后悬架压力与所述右后悬架压力的差值的绝对值中的一个或者两个大于额定值；
未偏载，不满足上述偏载状况的状态；
重载，四个悬架压力的和超出额定值或者任意三个悬架压力均超出其额定值；
路面状况不佳，在先状态是未偏载，在后状态处于偏载的状态；
路面下陷，所述左后悬架压力与所述右后悬架压力的差值的绝对值超出额定值；
上坡，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和与所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和的比值，在额定比值的基础上，下降大于10％；
下坡，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和与所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和的比值，在额定比值的基础上，上升大于10％；
货箱粘箱，货箱举起后，四个悬架压力的总和大于空载时的额定值；
卸货不佳，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和持续减小直到稳定，且所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和持续增加不减少或者所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和持续增加而后减少到稳定，但是四个悬架压力的总和大于空载时的额定值。
进一步地，所述举升判断模式中不宜举升的情况包括：所述路面状况不佳、卸货不佳以及路面下陷；
不宜迫降的情况包括：货箱粘箱。
进一步地，所述举升系统包括：液压举升控制回路、举升电磁阀和迫降电磁阀；
所述液压举升回路分别与所述举升电磁阀和所述迫降电磁阀相连，控制举升和迫降动作；
其中，在车辆处于不宜举升的状态且车辆执行举升操作的情况下，所述车辆控制器执行报警或者驱动所述液压举升控制回路抑制所述举升电磁阀动作，终止举升操作；
在车辆处于不宜迫降的状态且车辆执行迫降操作的情况下，所述车辆控制器执行报警或者驱动所述液压举升控制回路抑制所述迫降电磁阀动作，终止迫降操作。
进一步地，所述驱动控制判断模式中不宜高速运行的情况包括：偏载状态、路面状况不佳的状态以及重载且下坡的状态。
进一步地，所述前轮转速传感器包括：左前轮转速传感器以及右前轮转速传感器；
所述左前轮转速传感器以及右前轮转速传感器分别监测左前轮转速和右前轮转速；
其中，所述左前轮和右前轮为从动轮。
进一步地，基于所述前轮转速传感器的车辆状态包括：
高速转向，所述左前轮转速和所述右前轮转速差值的绝对超出额定值；
急刹车，所述左前轮转速和所述右前轮转速的下降速度超出额定值。
进一步地，转向控制判断模式包括：不宜高速转向的状态和不宜急刹车的状态；
不宜高速转向的状态包括：路面状况不佳及偏载状态；
不宜急刹车状态包括：高速转向的状态。
一种电动轮矿用车，包括：上述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请实施例中提供的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，采用采用压力传感器实时监测车架悬架的压力状态，通过必要计算并结合车辆的额定受力状态计算判断车辆的车身状态；并进一步结合此状态下的认为操作，进行规范性判断，并进行安全性报警，甚至强制控制车辆的运转状态，以保证车辆及操作人员的安全。
2、本申请实施例中提供的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，将悬架压力监测分为四个监测组，分别对应车辆的前后两部分的左右两侧悬架，从而获取整车状态的受力、位置以及运转状态信息，并通过计算和逻辑判断得到车辆的实际运行过程中，司机人员的操作是否规范安全。
3、本申请实施例中提供的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，将针对矿用车的常用操作针对性的设置判断模式，即针对车速、举升以及转向操作实现可靠的操作判断，大大提升车辆运转安全及操作人员人身安全。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的举升判断模式流程图；
图3为本发明实施例提供的驱动控制判断模式流程图；
图4为本发明实施例提供的转向控制判断模式流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统及电动轮用车，解决现有技术中电动轮矿用车使用过程中操作不规范或者危险操作导致车辆及操作人员安全性降低的技术问题；达到了通过自动化采集判断的安全辅助驾驶功能，大大提升了车辆及操作人员的安全的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：
一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，包括：
悬架压力传感器单元，实时监测悬架的压力；
前轮转速传感器，实时监测前轮的转速；
电驱动系统，获取并控制车辆的车速；
转向系统，获取转向幅度以及转向速度信息；
举升系统，获取车辆的举升状态；
车辆控制器，与所述悬架压力传感器单元、电驱动系统、转向系统以及举升系统相连，获取悬架的压力、前轮的转速、转向幅度、转向速度以及举升状态信息；并判断车辆的操作状态是否安全；
其中，所述车辆控制器判断安全模式包括：
举升判断模式，结合所述悬架的压力以及车辆的举升状态，判断举升操作是否安全；
驱动控制判断模式，结合所述悬架的压力以及车速，判断车速及其控制操作是否安全；
转向控制判断模式，结合所述悬架的压力以及前轮转速，判断转向操作是否安全。
通过上述内容可以看出，通过悬架压力传感器实时监测压力数据，分别反映车辆各个方向的受力状态，并进行计算得出车辆的实际运行状态信息，进一步结合车辆本身的运行参数以及人工操作，判断操作的安全性；从而指导操作人员进行规范操作，大大提升了特种矿用车及操作人员的安全。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，本发明实施例提供的一种一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，包括：
悬架压力传感器单元，实时监测悬架的压力；
前轮转速传感器，实时监测前轮的转速；
电驱动系统，获取并控制车辆的车速；
转向系统，获取转向幅度以及转向速度信息；
举升系统，获取车辆的举升状态；
车辆控制器，与所述悬架压力传感器单元、电驱动系统、转向系统以及举升系统相连，获取悬架的压力、前轮的转速、转向幅度、转向速度以及举升状态信息；并判断车辆的操作状态是否安全；
其中，所述车辆控制器判断安全模式包括：
举升判断模式，结合所述悬架的压力以及车辆的举升状态，判断举升操作是否安全；
驱动控制判断模式，结合所述悬架的压力以及车速，判断车速及其控制操作是否安全；
转向控制判断模式，结合所述悬架的压力以及前轮转速，判断转向操作是否安全。
下面将分别介绍所述基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统及其工作过程。
首先介绍系统。
本系统包括：车载的悬架压力传感器单元、电驱动系统、转向系统以及举升系统相连，获取悬架的压力、前轮的转速、转向幅度、转向速度以及举升状态信息。
悬架压力传感器单元包括压力传感器，实时监测悬架的受压情况；本实施例中，采用四组压力传感器分别监测车辆的前后两部分的左右两侧悬架压力，从而提供完整的整车受力情况，使得车辆状态的判断可靠，精确。
电驱动系统主要包括车辆的驱动系统，通过车辆控制器直接获取车速信息；同时执行车辆控制器的速度控制操作。
转向系统，主要执行车辆的转向操作，通过操作人员的人工动作实现；同时，前轮速度传感器，分别监测左右前从动轮的实时转速，并以此为基础计算转向的幅度和速度。
举升系统，主要执行货箱的举升和迫降，包括：举升电磁阀和迫降电磁阀以及液压举升控制回路；通过液压驱动，提供动力。同时将举升信息反馈给车辆控制器。另一方面，通过举升动作配合悬架压力传感器，实时获得压力变化，判断货箱的状态。
其次介绍上述系统的工作过程；主要在基于压力传感器的实施压力数据的计算和逻辑判断的情况上。
基于所述悬架压力传感器单元的车辆状态判断模式包括：
偏载，所述左前悬架压力与所述右前悬架压力的差值的绝对值或者所述左后悬架压力与所述右后悬架压力的差值的绝对值中的一个或者两个大于额定值；
未偏载，不满足上述偏载状况的状态；
重载，四个悬架压力的和超出额定值或者任意三个悬架压力均超出其额定值；
路面状况不佳，在先状态是未偏载，在后状态处于偏载的状态；
路面下陷，所述左后悬架压力与所述右后悬架压力的差值的绝对值超出额定值；
上坡，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和与所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和的比值，在额定比值的基础上，下降大于10％；
下坡，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和与所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和的比值，在额定比值的基础上，上升大于10％；
货箱粘箱，货箱举起后，四个悬架压力的总和大于空载时的额定值；
卸货不佳，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和持续减小直到稳定，且所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和持续增加不减少或者所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和持续增加而后减少到稳定，但是四个悬架压力的总和大于空载时的额定值。
所述车辆控制器判断安全模式包括：
举升判断模式，结合所述悬架的压力以及车辆的举升状态，判断举升操作是否安全；
驱动控制判断模式，结合所述悬架的压力以及车速，判断车速及其控制操作是否安全；
转向控制判断模式，结合所述悬架的压力以及前轮转速，判断转向操作是否安全。
参见图2，所述举升判断模式，主要判断举升操作是否规范，即在当前的车辆情况下，判断是否和安全。
不宜举升的情况包括：所述路面状况不佳、卸货不佳以及路面下陷；
不宜迫降的情况包括：货箱粘箱。
举升系统包括：液压举升控制回路、举升电磁阀和迫降电磁阀；
所述液压举升回路分别与所述举升电磁阀和所述迫降电磁阀相连，控制举升和迫降动作；
其中，在车辆处于不宜举升的状态且车辆执行举升操作的情况下，所述车辆控制器执行报警或者驱动所述液压举升控制回路抑制所述举升电磁阀动作，终止举升操作；
在车辆处于不宜迫降的状态且车辆执行迫降操作的情况下，所述车辆控制器执行报警或者驱动所述液压举升控制回路抑制所述迫降电磁阀动作，终止迫降操作。
还可以选择报警器，与车辆控制器相连；在出现不宜举升和迫降的情况下，通过报警器输出报警提醒操作人员；在未能做出合理制动的情况下，由液压举升控制回路直接一致举升和迫降动作；最大限度的提升安全性。
参件图3，所述驱动控制判断模式，用于判断当前状态是否能够加速或者高速移动。其中，不宜高速运行的情况包括：偏载状态、路面状况不佳的状态以及重载且下坡的状态。
参见图4，转向模式判断，用于判断当前状态是否可以进行安全转向；本实施例基于前从动轮的转速经过计算，判断当前的转向情况；并给出必要的警示。
前轮转速传感器包括：左前轮转速传感器以及右前轮转速传感器；所述左前轮转速传感器以及右前轮转速传感器分别监测左前轮转速和右前轮转速；
其中，所述左前轮和右前轮为从动轮，而非驱动轮，即可个客观的反映转向过程中，车轮的实际转速情况，提升判断的可靠性。
具体来说，基于所述前轮转速传感器的车辆转向状态包括：
高速转向，所述左前轮转速和所述右前轮转速差值的绝对超出额定值；
急刹车，所述左前轮转速和所述右前轮转速的下降速度超出额定值。
进一步的，在上述阐述中，各额定值均根据车的设计工艺和实际使用情况，而定，为车辆的常规参数，也是限定参数。
转向控制判断模式包括：不宜高速转向的状态和不宜急刹车的状态。
不宜高速转向的状态包括：路面状况不佳及偏载状态；
不宜急刹车状态包括：高速转向的状态。
本实施例还提供一种电动轮矿用车，包括：上述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统；采用上述系统的电动轮矿用车。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请实施例中提供的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，采用采用压力传感器实时监测车架悬架的压力状态，通过必要计算并结合车辆的额定受力状态计算判断车辆的车身状态；并进一步结合此状态下的认为操作，进行规范性判断，并进行安全性报警，甚至强制控制车辆的运转状态，以保证车辆及操作人员的安全。
2、本申请实施例中提供的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，将悬架压力监测分为四个监测组，分别对应车辆的前后两部分的左右两侧悬架，从而获取整车状态的受力、位置以及运转状态信息，并通过计算和逻辑判断得到车辆的实际运行过程中，司机人员的操作是否规范安全。
3、本申请实施例中提供的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，将针对矿用车的常用操作针对性的设置判断模式，即针对车速、举升以及转向操作实现可靠的操作判断，大大提升车辆运转安全及操作人员人身安全。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，其特征在于，包括：
悬架压力传感器单元，实时监测悬架的压力；
前轮转速传感器，实时监测前轮的转速；
电驱动系统，获取并控制车辆的车速；
转向系统，执行转向操作；
举升系统，获取车辆的举升状态；
车辆控制器，与所述悬架压力传感器单元、电驱动系统、转向系统以及举升系统相连，获取悬架的压力、前轮的转速以及举升状态信息；并判断车辆的操作状态是否安全，并进一步控制转速；
其中，所述车辆控制器判断安全模式包括：
举升判断模式，结合所述悬架的压力以及车辆的举升状态，判断举升操作是否安全；
驱动控制判断模式，结合所述悬架的压力以及车速，判断车速及其控制操作是否安全；
转向控制判断模式，结合所述悬架的压力以及前轮转速，判断转向操作是否安全；
所述悬架压力传感器单元包括：
左前悬架压力传感器，设置在前方左侧悬架上，获取左前悬架压力；
右前悬架压力传感器，设置在前方右侧悬架上，获取右前悬架压力；
左后悬架压力传感器，设置在后方左侧悬架上，获取左后悬架压力；
右后悬架压力传感器，设置在后方右侧悬架上，获取右后悬架压力；
基于所述悬架压力传感器单元的车辆状态判断模式包括：
偏载，所述左前悬架压力与所述右前悬架压力的差值的绝对值和所述左后悬架压力与所述右后悬架压力的差值的绝对值中的一个或者两个大于额定值；
未偏载，不满足上述偏载状况的状态；
重载，四个悬架压力的和超出额定值或者任意三个悬架压力均超出其额定值；
路面状况不佳，在先状态是未偏载，在后状态处于偏载的状态；
路面下陷，所述左后悬架压力与所述右后悬架压力的差值的绝对值超出额定值；
上坡，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和与所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和的比值，在额定比值的基础上，下降大于10％；
下坡，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和与所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和的比值，在额定比值的基础上，上升大于10％；
货箱粘箱，货箱举起后，四个悬架压力的总和大于空载时的额定值；
卸货不佳，所述左前悬架压力及所述右前悬架压力的总和持续减小直到稳定，且所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和持续增加不减少或者所述左后悬架压力及所述右后悬架压力的总和持续增加而后减少到稳定，但是四个悬架压力的总和大于空载时的额定值。
2.如权利要求1所述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，其特征在于，所述举升判断模式中不宜举升的情况包括：所述路面状况不佳、卸货不佳以及路面下陷；
不宜迫降的情况包括：货箱粘箱。
3.如权利要求2所述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，其特征在于，所述举升系统包括：液压举升控制回路、举升电磁阀和迫降电磁阀；
所述液压举升回路分别与所述举升电磁阀和所述迫降电磁阀相连，控制举升和迫降动作；
其中，在车辆处于不宜举升的状态且车辆执行举升操作的情况下，所述车辆控制器执行报警或者驱动所述液压举升控制回路抑制所述举升电磁阀动作，终止举升操作；
在车辆处于不宜迫降的状态且车辆执行迫降操作的情况下，所述车辆控制器执行报警或者驱动所述液压举升控制回路抑制所述迫降电磁阀动作，终止迫降操作。
4.如权利要求1所述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，其特征在于，所述驱动控制判断模式中不宜高速运行的情况包括：偏载状态、路面状况不佳的状态以及重载且下坡的状态。
5.如权利要求1所述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，其特征在于，所述前轮转速传感器包括：左前轮转速传感器以及右前轮转速传感器；
所述左前轮转速传感器以及右前轮转速传感器分别监测左前轮转速和右前轮转速；
其中，所述左前轮和右前轮为从动轮。
6.如权利要求5所述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，其特征在于，基于所述前轮转速传感器的车辆状态包括：
高速转向，所述左前轮转速和所述右前轮转速差值的绝对超出额定值；
急刹车，所述左前轮转速和所述右前轮转速的下降速度超出额定值。
7.如权利要求6所述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统，其特征在于，转向控制判断模式包括：不宜高速转向的状态和不宜急刹车的状态；
不宜高速转向的状态包括：路面状况不佳及偏载状态；
不宜急刹车状态包括：高速转向的状态。
8.一种电动轮矿用车，其特征在于，包括：如权利要求1～7任一项所述的基于悬架监测的电动轮矿用车控制系统。
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