CN107399319A - 动力控制装置、混合动力***及其控制方法和清洁车辆 - Google Patents

动力控制装置、混合动力***及其控制方法和清洁车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及环卫领域，公开了一种动力控制装置、混合动力***及其控制方法和清洁车辆，该动力控制装置包括：模式信号接收器，用于接收驾驶员所输入的运行模式信号；行驶控制***传感器，用于检测行驶状态输出行驶状态信号；整车控制器，用于根据所述模式信号接收器和行驶控制***传感器控制发动机控制器和电机控制器以进行转场或者清扫，能够根据驾驶员的操作指令和当前车辆的工作状况，通过整车控制器在保证行驶需求、工作要求以及行车安全的前提下，合理地进行发动机、电机及液压蓄能器等的能量分配与管理，以达到最佳燃油经济性的目的。

Description

动力控制装置、混合动力***及其控制方法和清洁车辆
技术领域
本发明涉及环卫领域，具体地，涉及一种动力控制装置、混合动力***及其控制方法，以及应用有上述动力控制装置和混合动力***清洁车辆。
背景技术
清洁车辆通常在二类汽车底盘的基础上增加副发动机动力传递***为清扫装置提供动力。如图1所示，主发动机驱动车辆行驶，副发动机通过液压泵驱动用于清扫作业的液压***，其中，液压***的负载主要包括箱体举升油缸、吸嘴提升油缸、扫盘摆动油缸、扫盘马达、风机马达等。
清洁车辆的清扫作业***和行走***通过分别设置发动机进行驱动，能够对车辆的行驶***及扫路作业***分别控制，与运行相互独立，彼此不受干扰。例如，在扫路车进行清扫作业时，行走***与作业***同时工作。而在清洁车辆转场运输时，则由副发动机驱动的作用***不工作，仅由主发动机为行走***提供动力。
但是，副发动机多采用欧II、欧III标准的发动机，经济性、排放性差。而在进行清扫作用时，需要车辆以低速行驶，所需的行驶***需求的功率小，主发动机的工作点位于高油耗区。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力控制装置，该***能够解决避免副发动机排放性能差、噪声大的问题，同时也能够避免大功率的主发动机持续低速运转的不利情况。
为了实现上述目的，本发明提供一种动力控制装置，包括：模式信号接收器，用于接收驾驶员所输入的运行模式信号；行驶控制***传感器，用于检测行驶状态输出行驶状态信号；整车控制器，用于根据所述模式信号接收器和行驶控制***传感器控制发动机控制器和电机控制器以进行转场或者清扫。
优选地，所述行驶控制***传感器包括油门踏板行程传感器和制动踏板行程传感器。
优选地，所述整车控制器包括：接收模块，用于从模式信号接收器接收转场运行模式信号和清扫运行模式信号，从行驶控制***传感器接收行驶状态信号；第一发动机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述转场运行模式信号和所述行驶状态信号获得发动机转矩需求信号；第二发动机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述清扫运行模式信号输出发动机转矩需求信号；电机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述清扫运行模式信号和所述行驶状态信号获得电机转矩需求信号。
优选地，所述整车控制器还包括能够控制辅助驱动装置的辅助控制器，该辅助控制器包括：第一判断模块，连接所述第一发动机控制模块，判断所述发动机转矩需求信号是否超过发动机最大转矩；第一混合运行模块，连接所述第一判断模块，在所述发动机转矩需求信号超过发动机最大转矩时，发送第一发动机启动信号启动发动机，同时发送辅助驱动信号启动辅助驱动装置，以驱动清洁车辆行驶；第一运行模块，连接所述第一判断模块，在所述发动机转矩需求信号未超过发动机最大转矩时，发送第一发动机启动信号启动发动机，以驱动清洁车辆行驶；第二判断模块，连接所述第二发动机控制模块和电机控制模块，判断所述电机转矩需求信号是否超过电机最大转矩；第二混合运行模块，连接所述第二判断模块，在所述电机转矩需求信号超过电机最大转矩，发送电机启动信号启动电机，同时发送辅助驱动信号启动辅助驱动装置，以驱动清洁车辆行驶，并且发送第二发动机启动信号启动发动机以驱动清扫装置；第二运行模块，连接所述第二判断模块，在所述电机转矩需求信号未超过电机最大转矩时，发送电机启动信号启动电机以驱动清洁车辆行驶，并且发送第二发动机启动信号启动发动机以驱动清扫装置。
本发明还提供一种混合动力***，包括发动机、清扫***和行驶***，所述混合动力驱动***还包括运行清扫档位开关、根据所述运行清扫档位开关控制所述清扫装置和所述行驶***以进行转场或者清扫的传动***。
优选地，所述运行清扫档位开关包括行驶挡、怠速清扫挡、低速清扫挡和高速清扫挡。
优选地，所述传动***包括动力耦合器和分动箱，所述分动箱具有连接于所述发动机的输入端、第一输出端和通过第一离合器与所述清扫***连接的第二输出端；所述动力耦合器具有通过第二离合器与所述分动箱第二输出端连接的第一耦合输出端、通过第三离合器与泵马达连接的第二耦合输出端、通过第四离合器与电机连接的第三耦合输出端，和与所述行驶***连接的耦合输出端。
优选地，所述泵马达连接有蓄能器，所述电机连接有蓄电池。
本发明还提供一种混合动力***的控制方法，该控制方法包括：S1、判断扫路模式或者转场模式；S21、在扫路模式时，判断电机最大转矩是否满足车辆运行需求转矩；S211、当电机最大转矩满足车辆运行需求转矩时，电机驱动行驶***；S212、当电机最大转矩不满足车辆运行需求转矩时，电机与泵马达共同驱动行驶***；S22、在转场模式时，判断发动机最大转矩是否满足车辆运行需求转矩；S221、当发动机最大转矩满足车辆运行需求转矩时，发动机驱动行驶***；S222、当发动机最大转矩不满足车辆运行需求转矩时，发动机驱动行驶***，发动机与泵马达共同驱动行驶***。
本发明还提供一种清洁车辆，所述清洁车辆上安装有根据上述技术方案中任意一项所述的动力控制装置，或者安装有根据上述技术方案中任意一项所述的混合动力***。
通过上述技术方案，利用本发明所述动力控制装置、混合动力***能够根据驾驶员的操作指令和当前车辆的工作状况，通过整车控制器在保证行驶需求、工作要求以及行车安全的前提下，合理地进行发动机、电机及液压蓄能器等的能量分配与管理，以达到最佳燃油经济性的目的。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明所述混合动力***的控制方法的流程图。
图2是本发明所述混合动力***的结构示意图。
附图标记说明
10 发动机 20 清扫***
21 清扫装置负载 22 齿轮泵
30 行驶*** 40 动力耦合器
51 第一离合器 52 第二离合器
53 第三离合器 54 第四离合器
60 泵马达 61 蓄能器
70 电机 71 蓄电池
80 分动箱
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
本发明提供了一种动力控制装置，该动力控制装置包括：模式信号接收器，用于接收驾驶员所输入的运行模式信号；行驶控制***传感器，用于检测行驶状态输出行驶状态信号；整车控制器，用于根据所述模式信号接收器和行驶控制***传感器控制发动机控制器和电机控制器以进行转场或者清扫。
利用本发明所述动力控制装置能够根据驾驶员的操作指令和当前车辆的工作状况，通过整车控制器在保证行驶需求、工作要求以及行车安全的前提下，合理地进行发动机、电机及液压蓄能器等的能量分配与管理，以达到最佳燃油经济性的目的。由于整车控制器能够根据驾驶员的指令判断当前清洁车辆所需要的运行模式，驾驶员与整车控制器之间的交互能够以各种人机交互装置进行，以向模式信号接收器输入运行模式信号，例如运行清扫档位开关、操作盘等。
行驶控制***传感器能够包括应用在车辆中用于检测行驶速度、检测驾驶操纵参数的各种传感器，优选包括油门踏板行程传感器和制动踏板行程传感器以获得油门踏板开度信号和制动踏板制动信号。上述检测装置和检测原理均与现有技术相似，为了不混淆本发明的保护范围，在此不再赘述。
作为本发明的一种具体实施方式，所述整车控制器包括：接收模块，用于从模式信号接收器接收转场运行模式信号和清扫运行模式信号，从行驶控制***传感器接收行驶状态信号；第一发动机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述转场运行模式信号和所述行驶状态信号获得发动机转矩需求信号；第二发动机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述清扫运行模式信号输出发动机转矩需求信号；电机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述清扫运行模式信号和所述行驶状态信号获得电机转矩需求信号。
该整车控制器利用从接收模块装置获得驾驶员所输入的运行模式信号以判断当前运行模式，该运行状态能够为至少包括转场行驶状态和清扫状态。其中清扫状态又能够根据地面状态等因素分为怠速清扫状态、低速清扫状态、高速清扫状态等多种。
具体地，怠速清扫状态为清扫***不进行作业，应用在清扫过程中的短暂中止等情况。低速清扫状态适用于清洁要求较低的路面，高速清扫状态清洁要求较高的路面。例如，上述三种清扫状态能够分别与发动机转速700rpm、1000rpm、1500rpm对应。
当整车控制器判断当前运行模式为转场运输模式时，整车控制器接收油门踏板、制动踏板开度信号，利用第一发动机控制模块并向电机控制器发送电机不运行指令信号，该第一发动机控制模块能够根据油门踏板开度信号和制动踏板制动信号等分析处理后转换为发动机转矩需求信号，并将能够将该信号传递到发动机控制器上驱动发动机。
当整车控制器判断当前运行模式为清扫模式时，整车控制器接收油门踏板、制动踏板开度信号，利用第二发动机控制模块和电机控制模块，所述第二发动机控制模块能够根据油门踏板开度信号和制动踏板制动信号和具体的清扫状态信号，根据发动机的输出特性曲线和万有特性曲线匹配发动机的最佳工作点，计算发动机的转速需求信号和转矩需求信号，并将能够将该信号传递到发动机控制器上驱动发动机。
电机控制模块能够根据油门踏板开度信号和制动踏板制动信号等分析处理后转换为用于驱动电机的需求转矩信号，并将该信号传输给电机控制器驱动电机。
另外，为了可靠地保证车辆具有足够的起步力矩，本发明的动力控制装置还包括辅助驱动装置，该辅助驱动装置上能够设置有辅助控制器。具体地该辅助控制器包括第一判断模块，连接所述第一发动机控制模块，判断所述发动机转矩需求信号是否超过发动机最大转矩；第一混合运行模块，连接所述第一判断模块，在所述发动机转矩需求信号超过发动机最大转矩时，发送第一发动机启动信号启动发动机，同时发送辅助驱动信号启动辅助驱动装置，以驱动清洁车辆行驶；第一运行模块，连接所述第一判断模块，在所述发动机转矩需求信号未超过发动机最大转矩时，发送第一发动机启动信号启动发动机，以驱动清洁车辆行驶；第二判断模块，连接所述第二发动机控制模块和电机控制模块，判断所述电机转矩需求信号是否超过电机最大转矩；第二混合运行模块，连接所述第二判断模块，在所述电机转矩需求信号超过电机最大转矩，发送电机启动信号启动电机，同时发送辅助驱动信号启动辅助驱动装置，以驱动清洁车辆行驶，并且发送第二发动机启动信号启动发动机以驱动清扫装置；第二运行模块，连接所述第二判断模块，在所述电机转矩需求信号未超过电机最大转矩时，发送电机启动信号启动电机以驱动清洁车辆行驶，并且发送第二发动机启动信号启动发动机以驱动清扫装置。
由于设置有辅助驱动装置，能够确保车辆起步所需的力矩。当发动机功率或者电机功率配置地较小而不足以提供车辆起步时所需的力矩时，利用辅助驱动控制器打开蓄能器61的控制阀，由蓄能器61和发动机10或电机70联合驱动车辆。另外，该蓄能器61可以利用在车辆减速和制动时，关闭发动机，优先给蓄能器61蓄能。进一步地，剩余能量还通过发电机转化为电能储存在蓄电池71中。
另外，还能够在清洁车辆行走过程中，利用转速传感器对发动机的转速实时检测，将该转速信号输入到整车控制器，当该实际转速与设定转速的偏差大于阀值，则能够由整车控制器按照预先设定值自动调节泵马达的排量，从而避免发动机掉速。
通过上述描述可知，利用本发明所述整车控制器能够解决原型车中副发动机排放性能差、噪声大的问题，同时也能够避免大功率的主发动机持续低速运转的不利情况。而且，在该整车控制器能够保证不同运行模式下发动机、电机工作状态良好，不仅实现了清洁车辆的功能需求，也有效提高了车辆的燃油经济性和排放性能。
如图2所示，本发明还提供一种混合动力***，包括发动机10、清扫***20和行驶***30，所述混合动力***还包括运行清扫档位开关、根据所述运行清扫档位开关控制清扫装置20和行驶***30以进行转场或者清扫的传动***。
具体地，运行清扫档位开关包括行驶挡、怠速清扫挡、低速清扫挡和高速清扫挡。由于传动***根据该运行清扫档位开关控制清扫装置20和行驶***30。因此，相比于传统清洁车辆作业***只有一个挡位，工作时风机转速、扫刷转速均固定不变。无法针对作业区清洁程度进行有效合理的清扫。本发明所述混合动力***通过增设清扫挡位，能够利用下述控制方法，或者设置上述整车控制器，有效地对动力进行合理分配，实现不同清扫挡位的动力需求。同时，本发明所述混合动力***避免了混合动力清洁车辆一直高挡行驶，提高了车辆燃油经济性，也扩大了混合动力清洁车的适用范围。
在上述技术方案的基础上，所述传动***包括动力耦合器40和分动箱80，所述分动箱80具有连接于所述发动机30的输入端、第一输出端和通过第一离合器51与所述清扫***20连接的第二输出端；所述动力耦合器40具有通过第二离合器52与所述分动箱80第二输出端连接的第一耦合输出端、通过第三离合器53与泵马达60连接的第二耦合输出端、通过第四离合器54与电机70连接的第三耦合输出端，和与行驶***30连接的耦合输出端。
本发明所述传动***取消了原型车中的副发动机，保持举升机构驱动方式不变，并利用发动机、电机以并联方式与动力耦合器连接而进行动力供给，通过动力耦合器、离合器等的配合完成清洁车辆行驶***和清扫***的动力切换，实现了转场作业时由发动机驱动行机构，清扫作业时由电机驱动行走机构，发动机驱动作业机构。
另外，本发明所述混合动力***能够采用比现有技术中的发动机和电机功率都要小，优选通过泵马达60等液压辅助驱动补充车辆启动、上坡时的动力不足。进一步优选泵马达60连接有蓄能器61，所述电机70连接有蓄电池71。车辆在启动时，发动机或电机优先给蓄能器61蓄能，使得蓄能器61达到正常工作压力，保证车辆行驶的稳定性。在加速爬坡时，能够根据路况信息、蓄能器压力、电池SOC等参数确定其驱动方式，保持发动机工作在最佳状态。在减速和下坡时，泵马达处于泵工作状态将制动动能转化为液压能储存，电机吸收发动机和传动轴怠速功率，给蓄电池充电，达到节能目的。
另外，如图1所示，本发明还提供混合动力***的控制方法，该方法包括：S1、判断扫路模式或者转场模式；S21、在扫路模式时，判断电机最大转矩是否满足车辆运行需求转矩；S211、当电机最大转矩满足车辆运行需求转矩时，电机驱动行驶***30；S212、当电机最大转矩不满足车辆运行需求转矩时，电机与泵马达共同驱动行驶***30；S22、在转场模式时，判断发动机最大转矩是否满足车辆运行需求转矩；S221、当发动机最大转矩满足车辆运行需求转矩时，发动机驱动行驶***30；S222、当发动机最大转矩不满足车辆运行需求转矩时，发动机驱动行驶***30，发动机与泵马达共同驱动行驶***30。
具体地，结合动力控制装置和混合动力***描述，在步骤S211时，第二运行模块输出电机启动信号和第二发动机启动信号，同时，控制第一离合器51、第四离合器54结合，第二离合器52、第三离合器53断开。
在步骤S212时，第二混合运行模块输出电机启动信号、第二发动机启动信号和用于控制蓄能器61的控制阀的开合的辅助驱动信号，同时，控制第一离合器51、第三离合器53、第四离合器54结合，第二离合器52断开。
在步骤221时，第一运行模块输出第一发动机启动信号，同时，控制第二离合器52结合，第一离合器51、第三离合器53、第四离合器54断开。
在步骤222时，第一混合运行模块输出第一发动机启动信号和用于控制蓄能器61的控制阀的开合的辅助驱动信号，同时，控制第二离合器52、第三离合器53结合，第一离合器51、第四离合器54断开。
本发明还提供一种清洁车辆，所述清洁车辆上安装有根据上述技术方案所述的动力控制装置，或者安装有根据上述技术方案所述的混合动力***。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种动力控制装置，其特征在于，包括：
模式信号接收器，用于接收驾驶员所输入的运行模式信号；
行驶控制***传感器，用于检测行驶状态输出行驶状态信号；
整车控制器，用于根据所述模式信号接收器和行驶控制***传感器控制发动机控制器和电机控制器以进行转场或者清扫。
2.根据权利要求1所述的动力控制装置，其特征在于，所述行驶控制***传感器包括油门踏板行程传感器和制动踏板行程传感器。
3.根据权利要求1所述的动力控制装置，其特征在于，所述整车控制器包括：
接收模块，用于从模式信号接收器接收转场运行模式信号和清扫运行模式信号，从行驶控制***传感器接收行驶状态信号；
第一发动机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述转场运行模式信号和所述行驶状态信号获得发动机转矩需求信号；
第二发动机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述清扫运行模式信号输出发动机转矩需求信号；
电机控制模块，连接所述接收模块，用于根据所述清扫运行模式信号和所述行驶状态信号获得电机转矩需求信号。
4.根据权利要求3所述的动力控制装置，其特征在于，所述整车控制器还包括能够控制辅助驱动装置的辅助控制器，该辅助控制器包括：
第一判断模块，连接所述第一发动机控制模块，判断所述发动机转矩需求信号是否超过发动机最大转矩；
第一混合运行模块，连接所述第一判断模块，在所述发动机转矩需求信号超过发动机最大转矩时，发送第一发动机启动信号启动发动机，同时发送辅助驱动信号启动辅助驱动装置，以驱动清洁车辆行驶；
第一运行模块，连接所述第一判断模块，在所述发动机转矩需求信号未超过发动机最大转矩时，发送第一发动机启动信号启动发动机，以驱动清洁车辆行驶；
第二判断模块，连接所述第二发动机控制模块和电机控制模块，判断所述电机转矩需求信号是否超过电机最大转矩；
第二混合运行模块，连接所述第二判断模块，在所述电机转矩需求信号超过电机最大转矩，发送电机启动信号启动电机，同时发送辅助驱动信号启动辅助驱动装置，以驱动清洁车辆行驶，并且发送第二发动机启动信号启动发动机以驱动清扫装置；
第二运行模块，连接所述第二判断模块，在所述电机转矩需求信号未超过电机最大转矩时，发送电机启动信号启动电机以驱动清洁车辆行驶，并且发送第二发动机启动信号启动发动机以驱动清扫装置。
5.一种混合动力***，包括发动机(10)、清扫***(20)和行驶***(30)，其特征在于，所述混合动力驱动***还包括运行清扫档位开关、根据所述运行清扫档位开关控制所述清扫装置(20)和所述行驶***(30)以进行转场或者清扫的传动***。
6.根据权利要求5所述的混合动力***，其特征在于，所述运行清扫档位开关包括行驶挡、怠速清扫挡、低速清扫挡和高速清扫挡。
7.根据权利要求5所述的混合动力***，其特征在于，所述传动***包括动力耦合器(40)和分动箱(80)，
所述分动箱(80)具有连接于所述发动机(30)的输入端、第一输出端和通过第一离合器(51)与所述清扫***(20)连接的第二输出端；
所述动力耦合器(40)具有通过第二离合器(52)与所述分动箱(80)第二输出端连接的第一耦合输出端、通过第三离合器(53)与泵马达(60)连接的第二耦合输出端、通过第四离合器(54)与电机(70)连接的第三耦合输出端，和与所述行驶***(30)连接的耦合输出端。
8.根据权利要求5所述的混合动力***，其特征在于，所述泵马达(60)连接有蓄能器(61)，所述电机(70)连接有蓄电池(71)。
9.一种混合动力***的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：
S1、判断扫路模式或者转场模式；
S21、在扫路模式时，判断电机最大转矩是否满足车辆运行需求转矩；
S211、当电机最大转矩满足车辆运行需求转矩时，电机驱动行驶***(30)；
S212、当电机最大转矩不满足车辆运行需求转矩时，电机与泵马达共同驱动行驶***(30)；
S22、在转场模式时，判断发动机最大转矩是否满足车辆运行需求转矩；
S221、当发动机最大转矩满足车辆运行需求转矩时，发动机驱动行驶***(30)；
S222、当发动机最大转矩不满足车辆运行需求转矩时，发动机驱动行驶***(30)，发动机与泵马达共同驱动行驶***(30)。
10.一种清洁车辆，其特征在于，所述清洁车辆上安装有根据权利要求1-4中任意一项所述的动力控制装置，或者安装有根据权利要求5-8中任意一项所述的混合动力***。
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