[发明专利]自动驾驶中长距离持续下坡制动的控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种自动驾驶中长距离持续下坡制动的控制系统及控制方法，控制系统包括电池、直流母线、电制动设备和驱动装置；电制动设备包括制动控制单元和制动电阻；驱动装置包括变频电机和变频调速器；本发明提供的控制系统以及应用该控制系统实现的控制方法，AGV在长时间下坡过程中，PLC根据电池电量、母线直流电压和电池充电电流综合判断选择制动方式；通过再生制动和能耗制动配合使用，在实现保护电池性能前提下的同时还可以将部分或者全部的惯性功率储存在蓄电池内部，实现节能；通过制动控制单元实时监测直流母线电压，控制制动单元投入与切除，能够实现精确调速；通过对充电电流、充电电压实时监控并限制，保证电池充电的安全。

技术领域

本发明涉及属于轨道运输车技术领域，具体是一种自动驾驶中长距离持续下坡制动的控制系统及控制方法。

背景技术

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车，简称AGV，自动驾驶汽车通过电脑系统实现无人驾驶。如何精确控制制动过程是自动驾驶安全技术研究的重点问题；无人驾驶AGV是用于维修、大修和基建等施工部门执行任务的运输车，载重量大。自动驾驶AGV是将无人驾驶技术应用于AGV上。所以如何精确控制自动驾驶AGV的制动过程是确保自动驾驶AGV安全顺利运行的重要组成部分。

现在AGV常用的制动方式主要分为3类：机械制动-空气制动、电制动-能耗制动以及电制动-再生制动。其中，机械制动-空气制动又称为机械制动或者摩擦制动，机械制动-空气制动主要以压缩空气作为动力；压缩空气由车辆的风源系统供给，通过闸瓦使车轮停止；一来这种制动过程无法实现精确控制，二来这种制动过程是通过摩擦使车轮停止，车辆减速过程中的惯性功率转化为热能，造成能量浪费。电制动-直流制动是通过直流电压产生恒定磁场，磁场产生制动力矩实现制动。该制动过程中的惯性功率通过磁力制动力矩转化为热能损耗在电机转子中，当惯性功率较大时，容易烧坏电机。所以该制动方式不适用于重负载的工况。电制动-能耗制动是应用最广泛的制动方式。电制动-能耗制动过程中，电机产生的电能使母线电压升高，当母线电压升高到上限值时，制动电阻投入，惯性功率通过转化为电阻的热能被消耗，达到稳定调速或者停车的目的。这种制动方式虽然能够达到稳定调速或者停车的目的，但是电能浪费严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动驾驶中长距离持续下坡制动的控制系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动驾驶中长距离持续下坡制动的控制系统，包括电池、直流母线、电制动设备和驱动装置；所述电制动设备包括制动控制单元和制动电阻；所述驱动装置包括变频电机和变频调速器，所述电池与直流母线连接，所述变频电机和制动电阻各自通过一条支路与直流母线连接，连接有所述变频电机的支路上还串联有变频调速器，连接有所述制动电阻的支路上还串联有制动控制单元；所述电池设置有BMS系统；所述电制动设备共若干，若干所述电制动设备的制动功率不同；每条连接有制动控制单元的支路上均设置有能够控制支路打开或者断开的开关装置，若干所述开关装置、若干所述制动控制单元以及BMS系统均与PLC双向连接。

作为本发明的一种优选技术方案，上述电制动设备共三组，第一组电制动设备的制动功率设定为20％的AGV惯性功率，第二组电制动设备的制动功率设定为50％的AGV惯性功率，第三组电制动设备的制动功率设定为70％的AGV惯性功率。

本发明还提供一种自动驾驶中长距离持续下坡制动的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

步骤一、当电池的电量大于等于电池充电电量保护阈值时或者直流母线电压大于电池充电保护电压阈值时，三条支路上的开关装置全部由PLC控制打开；

步骤二、当电池的电量小于电池充电电量保护阈值时并且直流母线电压小于电池充电保护电压阈值且电池充电电流大于等于充电电流上阈值，PLC控制打开电制动设备的制动功率较低的两个开关装置并且PLC控制关闭电制动设备的制动功率最高的电制动设备所在支路上的开关装置；