[发明专利]一种基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统和方法

权利要求书

1.一种基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统，其特征在于，包括测量模块(1)、信息处理模块(2)和信息分析模块(3)；所述测量模块(1)、信息处理模块(2)和信息分析模块(3)依次连接；其中：

所述测量模块(1)，用于测量电机的输入电压U和输入电流I；

所述信息处理模块(2)，用于根据输入电压U和输入电流I、电机相数m、功率因数等电气参数计算电机的输入功率P₁和电机的输出功率P_out，并计算出电机的输出功率导数的变化值

所述信息分析模块(3)，用于根据车轮打滑机理-特征量变化关系和输出功率导数的变化值来检测轮胎与地面附着状态。

2.根据权利要求1所述的基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统，其特征在于，所述测量模块(1)包括电压测量单元(11)和电流测量单元(12)；分别测量电机的输入电压U和输入电流I，并将采集到的数据传递给信息处理模块(2)。

3.根据权利要求1所述的基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统，其特征在于，所述信息处理模块(2)包括电压-电流-空载损耗关系表单元(21)，计算单元(22)、数据存储单元(23)和输出单元(24)；所述电压-电流-空载损耗关系表单元(21)存储有预先试验获得的不同输入电压、输入电流下电机对应的空载损耗P₀，即铁损耗P_Fe与机械摩擦损耗P_mech之和；所述计算单元(22)用于计算电机的输入功率P₁和电机的输出功率P_out，并进一步计算得到表征轮胎与地面附着状态的特征参数所述数据存储单元(23)用于存储计算单元(22)所得的结果；所述输出单元(24)用于将上述处理结果输出给信息分析模块(3)。

4.根据权利要求1所述的基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统，其特征在于，所述信息分析模块(3)包括轮胎打滑机理-特征量变化关系分析单元(31)和检测单元(32)，所述轮胎打滑机理-特征量变化关系分析单元(31)用于根据路面附着系数与滑移率的关系dμ/dλ来推导出作为表征轮胎与地面附着状态的特征量；所述检测单元(32)基于系统当前计算的输出功率导数的变化值检测轮胎与地面附着状态。

5.根据权利要求4所述的基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统，其特征在于，所述根据输出功率导数的变化值检测轮胎与地面附着状态，包括：

当时，则当前状态下的轮胎与地面附着状态处于稳定附着状态；

当时，则当前状态下的轮胎与地面附着状态处于临界稳定状态；

当时，则当前状态下的轮胎与地面附着状态处于非稳定打滑状态。

6.根据权利要求4所述的基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统，其特征在于，所述根据输出功率导数的变化值检测在动态情形下的轮胎与地面附着状态，包括：

当且时，则轮胎与地面附着状态处于即将从非稳定打滑状态进入稳定附着状态的临界转换点；

当且时，则轮胎与地面附着状态处于非稳定打滑状态；

当且时，则轮胎与地面附着状态处于稳定附着状态；

当且时，则轮胎与地面附着状态处于即将从稳定附着状态转换为非稳定打滑状态的临界转换点；

其中，是当前计算所得的输出功率导数的变化值，是上次计算所得的输出功率导数的变化值。

7.一种基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤S1：测量电机的输入电压U和输入电流I；

步骤S2：计算电机的输入功率P₁：根据公式计算得到；

步骤S3：计算电机的输出功率P_out：若牵引电机是永磁同步电机，则电机的输出功率P_out根据公式P_out＝P₁-P_Cu-P_Fe-P_mech来计算，若牵引电机是异步电机，则电机的输出功率P_out根据公式P_out＝P₁-P_Cu-P_Fe-P_mech-P_s来计算；其中，P_s为附加损耗，P_Cu为电机的铜耗；

步骤S4：计算电机的输出功率导数的变化值电机的输出功率导数的变化值表示电机的输出功率导数连续两次测量计算值的差值，其计算公式为其中，是当前计算所得的输出功率的导数，是上次计算所得的输出功率的导数；

步骤S5：根据输出功率导数的变化值判断轮胎与地面附着状态，具体的标准如下：

当时，则当前状态下的轮胎与地面附着状态处于稳定附着状态；

当时，则当前状态下的轮胎与地面附着状态处于临界稳定状态；

当时，则当前状态下的轮胎与地面附着状态处于非稳定打滑状态；

在动态情况下：

当且时，则轮胎与地面附着状态处于即将从非稳定打滑状态进入稳定附着状态的临界转换点；

当且时，则轮胎与地面附着状态处于非稳定打滑状态；

当且时，则轮胎与地面附着状态处于稳定附着状态；

当且时，则轮胎与地面附着状态处于即将从稳定附着状态转换为非稳定打滑状态的临界转换点。