一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法

摘要

本发明公开了一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法，属于油液混合动力汽车控制领域；该控制方法可通过电子控制单元使液压控制阀组切换至不同的工作位置，实现液压系统制动能量回收模式、蠕行驱动模式、蓄能器驱动助力模式和自由轮模式之间的切换；该控制方法控制流程简单，模式切换规则清晰，易于工程实现；通过该控制方法，改善了现有道路清扫车燃油经济性和排放性能差，噪声大、工作环境恶劣，整车布置困难，制造成本和使用成本高的缺点，具有广泛的工程应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及道路清扫车控制技术领域，尤其涉及一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法。

背景技术

道路清扫车作为一种环卫设备，是一种集路面清扫、垃圾回收及运输于一体的新型高效清扫设备。传统清扫车多在专用汽车底盘上进行改装，配备两台发动机。转场作业时，主发动机工作，副发动机闲置；清扫作业时，主副发动机同时工作，主发动机负责整车的移动，副发动机驱动扫盘、风机、高压水泵等清扫装置工作，由于清扫作业时车速较低，主发动机负荷率很低，燃油经济性和排放性很差，而且两台发动机同时工作，噪声很大，工作环境恶劣。此外，两台发动机不仅使底盘布置困难，也极大增加了整车制造和使用成本。

近年来随着能源与环境问题日益严峻，节能与新能源技术成为政府和企业关注的热点。混合动力节能技术已在道路清扫车领域获得了一定程度的推广、应用，但现有技术并不够成熟、完善。如中国专利公开号为CN115346370A，公开日为2017-02-24，公开了一种油电混合动力扫路车用动力耦合器的控制方法，该专利立足于部件之间的耦合连接关系，并基于该连接关系提出相应的控制方法，没有涉及到清扫车系统，工业应用前景有限；如中国专利公开号为CN11661066103A，公开日为2018-05-24，公开了一种混联式plug-in混合动力洗扫车的动力驱动系统及其控制方法，该系统采用发动机、发电机和电机的混联混合动力构型，虽然通过取消副发动机，使燃油经济性提高，但设计的驱动系统使用了6个离合器和1个分动器，发动机至工作部件的传动效率很低，增加了能源的浪费，且控制系统复杂。

针对以上情况，有必要针对道路清扫车的工作特点，结合混合动力系统优点，设计一种方法简单、可靠性好的混合动力系统控制方法。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法，该控制方法可通过电子控制单元使液压控制阀组切换至不同的工作位置，实现液压系统制动能量回收模式、蠕行驱动模式、蓄能器驱动助力模式和自由轮模式之间的切换；本发明改善了现有道路清扫车燃油经济性和排放性能差，噪声大、工作环境恶劣，整车布置困难，制造成本和使用成本高的缺点，且控制方法简单，具有广泛的工程应用前景。

本发明是采用下述技术方案实现的：

为实现上述目的，本发明提供一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法，电子控制单元采集车速信号、制动踏板位置信号、清扫开关位置信号、坡度信号和发动机转速信号来判断驾驶员意图和车辆行驶状态，从而控制液压泵组件的开启、液压控制阀组的控制阀位置、发动机的转速及电子分动器档位，实现清扫车转场作业与清扫作业的转换，具体包括以下步骤：

步骤一，采集车速信号、制动踏板位置信号、清扫开关位置信号、坡度信号和发动机转速信号；

步骤二，判断车速信号是否大于0，若是，进入步骤三；否则，进入步骤十；

步骤三，根据车速信号、制动踏板位置信号判断车辆是否制动，若是，进入步骤四；否则，进入步骤五；

步骤四，电子控制单元发送指令控制电子分动器至空挡位置，使风机装置、高压水泵装置的动力传递路径截断；电子控制单元发送指令调节液压控制阀组的位置，使清扫装置控制组件、液压定量马达的液压路截断，蓄能器组件的液压路连通；电子控制单元发送指令调节液压泵组件中轴向斜盘式高压变量泵的斜盘倾角为最大，同时电子控制单元向液压泵组件发送指令，调节轴向斜盘式高压变量泵的出油口压力，此时车辆处于制动状态，液压系统开启进入制动能量回收模式，返回步骤二；

步骤五，判断清扫开关位置信号是否为开启状态，若是，进入步骤六；否则，进入步骤九；

步骤六，电子控制单元发送指令调节电子分动器至非空挡位置，使发动机的动力经取力器、分动器传递到风机装置和高压水泵装置；电子控制单元发送指令调节液压控制阀组的位置，使清扫装置控制组件、液压定量马达的液压路连通，蓄能器组件的液压路截断；电子控制单元向液压泵组件发送指令，调节轴向斜盘式高压变量泵的倾角大小以驱动液压定量马达，此时车辆处于清扫工作状态，液压系统进入蠕行驱动模式，返回步骤二；

步骤七，判断坡度信号是否超过清扫车坡度设定阈值，若是，进入步骤八；否则，返回步骤六；

步骤八，电子控制单元发送指令调节电子分动器至非空挡位置，使发动机的动力经取力器、分动器传递到风机装置和高压水泵装置；电子控制单元发送指令调节液压控制阀组的位置，使清扫装置控制组件、液压定量马达和蓄能器组件的液压路连通；电子控制单元向液压泵组件、液压控制阀组发送指令，使液压定量马达输出功率和蓄能器组件输出功率满足驱动功率要求，此时车辆处于清扫工作状态，液压系统进入蓄能器驱动助力模式，返回步骤二；

步骤九，电子控制单元发送指令调节电子分动器至空挡位置，使风机装置、高压水泵装置的动力传递路径截断；电子控制单元发送指令调节液压控制阀组的位置，使清扫装置控制组件、液压定量马达、蓄能器组件的液压路截断；电子控制单元发送指令调节液压泵组件中轴向斜盘式高压变量泵的斜盘倾角为零，液压泵组件中的油液输出到液压定量马达的壳体中，使其柱塞与壳体分离，轴向斜盘式高压变量泵和液压定量马达均处于空转状态，此时车辆进入转场工作状态，液压系统进入自由轮模式，返回步骤二；

步骤十，车辆处于驻车状态，发动机关闭，液压系统关闭；结束。

本发明所提出的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法，当清扫车转场工作时，液压系统处于自由轮模式，分动器置于空挡，发动机驱动整车行驶。当清扫车进行清扫作业时，液压系统处于蠕行驱动模式，液压定量马达驱动整车行驶，扫盘等清扫装置也由液压驱动，风机装置和高压水泵装置通过分动器和取力器从发动机获取动力，当清扫车遇到爬坡等大功率工况时，液压系统进入蓄能器驱动助力模式，提高整车的动力性。当清扫车进入制动工况时，液压系统进入制动能量回收模式，将回收的能量用于车辆爬坡等大功率工况，进一步提高整车的燃油经济性。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

(1)本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法，相比于当前工程使用的方法，在油液混合动力清扫车领域具有独创性。

(2)本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法，相比于公开专利的油电混合动力系统控制方法，控制流程简单，易于工程实现。

(3)本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法，能够满足清扫车的基本功能要求，且相比于传统道路清扫车，燃油经济性和使用成本等显著改善。

附图说明

图1为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法工作模式切换的控制方法流程图。

图2为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统工作在制动能量回收模式的能量流动路线示意图。

图3为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统工作在蠕行驱动模式的能量流动路线示意图。

图4为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统工作在蓄能器驱动助力模式的能量流动路线示意图。

图5为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统工作在自由轮模式的能量流动路线示意图。

图中：1、发动机；2、离合器；3、变速箱；4、驱动桥；5、后轮；6、取力器；7、万向节；8、液压泵组件；9、轴向斜盘式高压变量泵；10、油箱；11、液压控制阀组；12、清扫装置控制组件；13、蓄能器组件；14、液压定量马达；15、前轮；16、分动器；17、风机装置；18、高压水泵装置；19、电子控制单元；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明提出的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统控制方法目的是通过控制该系统，改善传统清扫车燃油经济性和排放性能差，噪声大、工作环境恶劣，整车布置困难，制造成本和使用成本高的缺点。

参阅附图1，电子控制单元19通过采集车速信号、制动踏板位置信号、清扫开关位置信号、坡度信号和发动机转速信号来判断驾驶员的意图和车辆行驶状态，从而控制液压泵组件的开启、液压控制阀组的控制阀位置、发动机的转速及电子分动器档位，实现清扫车转场作业与清扫作业的转换，具体包括以下步骤：

步骤一，采集车速信号、制动踏板位置信号、清扫开关位置信号、坡度信号和发动机转速信号；

步骤二，判断车速信号是否大于0，若是，进入步骤三；否则，进入步骤十；

步骤三，根据车速信号、制动踏板位置信号判断车辆是否制动，若是，进入步骤四；否则，进入步骤五；

步骤四，电子控制单元19发送指令控制电子分动器16至空挡位置，使风机装置17、高压水泵装置18的动力传递路径截断；电子控制单元19发送指令调节液压控制阀组11的位置，使清扫装置控制组件12、液压定量马达14的液压路截断，蓄能器组件13的液压路连通；电子控制单元19发送指令调节液压泵组件8中轴向斜盘式高压变量泵9的斜盘倾角为最大，同时电子控制单元19向液压泵组件8发送指令，调节轴向斜盘式高压变量泵9的出油口压力，此时车辆处于制动状态，液压系统开启进入制动能量回收模式，返回步骤二；

步骤五，判断清扫开关位置信号是否为开启状态，若是，进入步骤六；否则，进入步骤九；

步骤六，电子控制单元19发送指令调节电子分动器16至非空挡位置，使发动机1的动力经取力器6、分动器16传递到风机装置17和高压水泵装置18；电子控制单元19发送指令调节液压控制阀组11的位置，使清扫装置控制组件12、液压定量马达14的液压路连通，蓄能器组件13的液压路截断；电子控制单元19向液压泵组件8发送指令，调节轴向斜盘式高压变量泵9的倾角大小以驱动液压定量马达14，此时车辆处于清扫工作状态，液压系统进入蠕行驱动模式，返回步骤二；

步骤七，判断坡度信号是否超过清扫车坡度设定阈值，若是，进入步骤八；否则，返回步骤六；

步骤八，电子控制单元19发送指令调节电子分动器16至非空挡位置，使发动机1的动力经取力器6、分动器16传递到风机装置17和高压水泵装置18；电子控制单元19发送指令调节液压控制阀组11的位置，使清扫装置控制组件12、液压定量马达14和蓄能器组件13的液压路连通；电子控制单元19向液压泵组件8、液压控制阀组11发送指令，使液压定量马达14输出功率和蓄能器组件13输出功率满足驱动功率要求，此时车辆处于清扫工作状态，液压系统进入蓄能器驱动助力模式，返回步骤二；

步骤九，电子控制单元19发送指令调节电子分动器16至空挡位置，使风机装置17、高压水泵装置18的动力传递路径截断；电子控制单元19发送指令调节液压控制阀组11的位置，使清扫装置控制组件12、液压定量马达14、蓄能器组件13的液压路截断；电子控制单元19发送指令调节液压泵组件8中轴向斜盘式高压变量泵9的斜盘倾角为零，液压泵组件8中的油液输出到液压定量马达14的壳体中，使其柱塞与壳体分离，轴向斜盘式高压变量泵9和液压定量马达14均处于空转状态，此时车辆进入转场工作状态，液压系统进入自由轮模式，返回步骤二；

步骤十，车辆处于驻车状态，发动机关闭，液压系统关闭；结束。

参阅附图2～5，详细说明通过该控制方法，液压系统处于制动能量回收模式、蠕行驱动模式、蓄能器驱动助力模式和自由轮模式时，系统中各个部件状态及能量流动路线。

附图2为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统工作在制动能量回收模式的能量流动路线示意图：

当清扫车处于制动状态时，液压系统开启进入制动能量回收模式，此时动力源为从后轮5向前传递的整车动能，参与的部件主要有发动机1、离合器2、变速箱3、驱动桥4、后轮5、取力器6、万向节7、液压泵组件8、轴向斜盘式高压变量泵9、油箱10、液压控制阀组11、蓄能器组件13、电子控制单元19。从后轮传递的动力经过驱动桥4、变速箱3、离合器2、发动机1、取力器6和万向节7，带动液压泵组件8中的轴向斜盘式高压变量9的转子轴同步转动，电子控制单元19发送指令调节轴向斜盘式高压变量泵9的斜盘倾角为最大，泵输出高压油液经液压控制阀组11到蓄能器组件13中。轴向斜盘式高压变量泵9的驱动转矩等于其驱动齿轮的反向转矩，该反向转矩通过取力器6反作用于发动机1，此时发动机1不作为动力源，而是作为传动轴的负载。发动机1的制动转矩和轴向斜盘式高压变量泵9的反向转矩，通过离合器2、变速箱3、驱动桥4作用于后轮5，对整车产生制动作用。

附图3为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统工作在蠕行驱动模式的能量流动路线示意图：

当清扫车处于清扫工作状态时，液压系统进入蠕行驱动模式，参与的部件主要有发动机1、取力器6、万向节7、液压泵组件8、轴向斜盘式高压变量泵9、油箱10、液压控制阀组11、清扫装置控制组件12、液压定量马达14、前轮15、电子分动器16、风机装置17、高压水泵装置18、电子控制单元19。此时离合器2断开，变速箱3置于空挡，发动机1的一部分动力经取力器6、万向节7、液压泵组件8、轴向斜盘式高压变量泵9、液压控制阀组11传递至液压定量马达14，电子控制单元19向液压泵组件8发送指令，调节轴向斜盘式高压变量泵9的倾角大小，使液压定量马达14驱动整车行驶；电子控制单元19向液压控制阀组11发送指令，控制清扫装置控制组件12的液压阀组打开，使扫盘等部件动作，进行清扫工作；电子控制单元19发送指令调节电子分动器16至非空挡位置，发动机1的另一部分动力经取力器6、电子分动器16传递至风机装置17和高压水泵装置18，进行吸尘和洒水工作。

附图4为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统工作在蓄能器驱动助力模式的能量流动路线示意图：

当清扫车处于清扫工作状态且坡度信号超过清扫车坡度设定阈值时，液压系统进入蓄能器驱动助力模式，参与的部件主要有发动机1、取力器6、万向节7、液压泵组件8、轴向斜盘式高压变量泵9、油箱10、液压控制阀组11、清扫装置控制组件12、蓄能器组件13、液压定量马达14、前轮15、电子分动器16、风机装置17、高压水泵装置18、电子控制单元19。此时离合器2断开，变速箱3置于空挡，发动机1的一部分动力经取力器6、万向节7、液压泵组件8、轴向斜盘式高压变量泵9、液压控制阀组11传递至液压定量马达14，电子控制单元19向液压泵组件8发送指令，调节轴向斜盘式高压变量泵9的倾角大小，使液压定量马达14驱动整车行驶；电子控制单元19向液压控制阀组11发送指令，控制清扫装置控制组件12的液压阀组打开，使扫盘等部件动作，进行清扫工作；电子控制单元19向液压控制阀组11发送指令，控制蓄能器组件13的液压阀组打开，使蓄能器的高压油液补充到液压系统中，此时整车驱动功率为液压定量马达14的功率与蓄能器功率之和；电子控制单元19发送指令调节电子分动器16至非空挡位置，发动机1的另一部分动力经取力器6、电子分动器16传递至风机装置17和高压水泵装置18，进行吸尘和洒水工作。

附图5为本发明所述的一种用于道路清扫车的液压混合动力系统工作在自由轮模式的能量流动路线示意图：

当车辆进入转场工作状态，液压系统进入自由轮模式，参与的部件主要有发动机1、离合器2、变速箱3、驱动桥4、后轮5、取力器6、万向节7、液压泵组件8、轴向斜盘式高压变量泵9、油箱10、液压控制阀组11、液压定量马达14、电子控制单元19。电子控制单元19发送指令调节电子分动器16至空挡位置，使风机装置17、高压水泵装置18的动力传递路径截断；电子控制单元19发送指令调节液压控制阀组11的位置，使清扫装置控制组件12、蓄能器组件13、液压定量马达14的液压路截断；电子控制单元19发送指令调节轴向斜盘式高压变量泵9的斜盘倾角为零，液压泵组件8中的油液输出到液压定量马达14的壳体中，使其柱塞与壳体分离，轴向斜盘式高压变量泵9和液压定量马达14均处于空转状态；发动机1的动力经离合器2、变速箱3、驱动桥4传递至后轮5，驱动整车行驶。