CN102149876A - 清扫机 - Google Patents

Abstract

一种操作清扫机的方法，所述清扫机包括电池、定位接收器、电池充电监控系统和计算机，并且具有清洁操作模式和运输操作模式。所述方法包括以下步骤：a)向所述计算机提供充电站的地点；b)使用所述定位接收器向所述计算机提供所述清扫机的地点；c)使用所述计算机提供对于在所述运输模式下将所述清扫机从其地点驾驶到所述充电站所需的能量的量的估计值；d)使用所述电池充电监控系统向所述计算机提供、所述电池内的残余能量的量；e)使用所述计算机将所述估计值与能量的所述量进行比较；以及f)当所述电池内的残余能量的量降低至低于所述估计值的预定量时，提供操作员通知。

Description

清扫机

技术领域

本发明涉及一种清扫机，并且尤其涉及一种操作电池供电的清扫机的方法。

背景技术

已知的道路清扫机包括四轮车辆，该四轮车辆具有位于其前端的驾驶室，位于驾驶室后方的是垃圾贮存器，该垃圾贮存器能够接纳大约1吨清扫起的废物或其它物质。这种机器具有从驾驶室控制的可驾驶的前轮和/或后轮。这种机器还包括一对反转刷子，该刷子在驾驶室的前方延伸并且能够被驾驶室内的操作员看见。刷子能够清扫从约1.0至2.5米不等的宽度，其宽度可以从驾驶室控制。上述机器通常设置有吸入装置，以收集清扫至在反转刷子之间的中央位置处的废物，并且将废物输送至贮存器。一些清扫机包括除尘设备，用以从吸入装置的排气流中分离出灰尘。典型地，清扫机由内燃机提供动力，内燃机构成了主要动力源。

已知的可选道路清扫机包括围绕水平轴线转动的筒刷，该筒刷将碎屑和废物轻拂到升降机系统上，然后该升降机系统将废物输送到贮存器内。

上述机器包括电动辅助设备，诸如用于降低操作员工作量的电子控制系统、加热风档玻璃、风档刮水器、风档玻璃洗涤器水泵、空调装置、驾驶室内灯、对于在公路上行驶车辆时法律规定的外部灯，诸如前灯、尾灯、雾灯、右转指示灯、左转指示灯、倒车灯等。上述机器还可以包括在清扫时与操作机器相关的灯，诸如用以照亮在反转刷子紧前方的地面的地面照明灯。清扫机还可以包括例如在清空贮存器时用以照亮车辆后部的灯。

这些电子部件由电池(典型地为12伏电池)供电，电池又通过由内燃机驱动的交流发电机再充电。

现有技术的清扫机的实例在WO2006/061602、WO03046291和WO2004/081289中示出。

清扫机通常由地方政府机构使用，用以清扫公路、行人专区、人行道、停车场等。

这些场所通常作为轮班制度的一部分，所述轮班制度即，操作员驾驶清扫机从中心站到边远地点，清洁边远地点的道路、人行道等，然后在工作班次结束时返回至中心站。当将内燃机用作能量的主要动力源时，燃料(典型地为汽油或柴油)是密实的，容易保证车辆具有足够的燃料轻松地完成工作班次并且返回至中心站。在离开站点之前操作员疏忽而未加满燃料箱并且之后耗完燃料的情况下，容易利用5升的燃料罐等来向燃料箱补充燃料。

然而，当车辆的主要动力源(即，唯一的动力源)为电池时，由于电池体积大而且重，在某些情况下难以提供足够的电池能量来完成工作班次。此外，在一个班次中在电池快要耗尽的情况下，在车辆远离中心站时不容易对这些电池进行再充电。因此，车辆会抛锚并且典型地需要被拖回到中心站。

这样，需要提供一种系统，在这种系统中，电池供电的清扫机在远离其正常充电点(例如，中心站)而抛锚的可能性得以最小化。

发明内容

因此，根据本发明，提供一种操作清扫机的方法，所述清扫机包括用于向旋转刷系统供电的电池、用于将刷起的尘土输送至贮存器内的尘土输送系统、以及传动系统，

所述清扫机具有清洁操作模式和运输操作模式，在所述清洁操作模式下，所述旋转刷系统和所述尘土输送系统中的一个或二者操作，在所述运输操作模式下，所述旋转刷系统和所述尘土输送系统二者均不操作，

所述清扫机还包括用于监控该清扫机的地点的定位接收器、用于监控所述电池内的残余能量的量的电池充电监控系统、以及计算机，

所述方法包括以下步骤：

a)向所述计算机提供充电站的地点；

b)使用所述定位接收器向所述计算机提供所述清扫机的当前地点；

c)使用所述计算机提供用以在所述运输模式下将所述清扫机从其当前地点驾驶到所述充电站所需的能量的量的估计值；

d)使用所述电池充电监控系统向所述计算机提供所述电池内的残余能量的当前量；

e)使用所述计算机对所述估计值与所述电池内的残余能量的量进行比较；

以及

f)当所述电池内的残余能量的量降低至低于所述估计值的预定量时，提供操作员通知。

有利地，这种方法降低了通过“零排放”技术提供动力的清扫机远离其中心站而抛锚的可能性。“零排放”车辆是不在内燃机等中燃烧矿物燃料等并且因此不产生最终污染物质的车辆。

附图说明

现在，将参考附图仅通过实施例的方式来描述本发明，其中：

图1为通过本发明的方法操作的清扫机的侧视图；以及

图2为图1的清扫机及相关部件的示意图。

具体实施方式

图1示出了通过本发明的方法操作的清扫机10的侧剖面图。清扫机包括驾驶室12，操作员坐在驾驶室12内。由电池11供电的电动机(未示出)驱动后轮13R以移动清扫机越过地面18。

清扫机包括一对反转刷子14，反转刷子14将灰尘、垃圾等清扫至中央位置，以便通过软管24的管口28来收集。风扇36在贮存器44内产生局部真空，从而使垃圾和灰尘54通过管口28并且向上通过软管24被吸入贮存器44内。因此，风扇、管口和软管用作用于将刷起的灰尘输送到贮存器内的输送系统。在可选的实施方式中，用于将刷起的灰尘输送到贮存器内的输送系统可以是升降机的形式，灰尘和废物通过刷子被清扫到该升降机上，然后升降机将灰尘和废物输送到贮存器内。

分离系统使垃圾分离为收集在贮存器44的底部的重颗粒34和经由分离过滤系统(未示出)而被收集的灰尘。喷水器42正好在垃圾进入管口28之前将水喷到垃圾上。水滴与灰尘接触，从而使得很容易从空气中提取出灰尘。

在该示例中，车辆的唯一动力源是电池11。特别地，电池11为下列各项供电：

驱动后轮13R的电动机，

驱动反转刷子14的电动机，

驱动风扇36的电动机，

向喷水器42提供增压水的电泵。

清扫机10包括辅助设备，诸如加热风档玻璃、空调装置、驾驶室内灯、在公路上行驶车辆时法律规定的外部灯60、风档刮水器等。

清扫机具有运输操作模式和清洁操作模式。

当处于运输操作模式中时，风扇36将被关闭。刷子14不转动并且将被升高而远离地面18。管口28将被升高而远离地面。外部的地面照明灯61将被关闭。很明显，在运输操作模式期间，不进行路面的清洁，并且该操作模式典型地在操作者将车辆从中心站驾驶到需要清洁的地点时使用。当在运输模式中操作时，车辆通常被以其最大速度(谨记当地的任何速度限制)驾驶，以便使操作者尽快到达需要清洁的目的地。

一旦操作者已到达目的地，机器就能够以其清洁模式来操作，即，风扇36开启，管口28降低，刷子14降低并且被驱动而反转并且清扫垃圾等，如果需要的话喷水器42开启。在光照不足的情况下，可以打开地面照明灯61，并且可以打开表示缓慢移动车辆的警示灯63。

当车辆在运输模式或清洁模式操作时，各个电动机的能耗如表1所示。

表1：

	运输操作模式	清洁操作模式
			刷子电动机	0	1Kw-1.4Kw
风扇电动机	0	2.5Kw-3.5Kw
			车轮电动机	2Kw-4Kw	2Kw-3Kw
辅助设备	0.2Kw	0.3Kw-0.5Kw

下面，表2示出了在8小时工作班次内各种电子部件的典型的能耗(假定从基地驾驶到待清洁的区域需要0.5小时，清洁0.7小时并且驾驶返回基地需要0.5小时)。

表2：

从表1和表2可以看出，大量的能量(总使用量的94％)用在清洁期间，并且仅有小部分的可用能量(总使用量的6％)用在车辆以运输模式驾驶到待清洁的地点或从待清洁的地点返回时。这可以与电池供电的小汽车(汽车)的操作进行对比，在小汽车(汽车)中，实际上所有的可用电池能量都被用于将车辆及其乘员从一个地点移动到另一个地点。在小汽车中，仅有非常小部分的可用电池能量被用在诸如灯等的辅助设备上。

因为清扫机在清洁期间使用了如此高比例的可用电池能量，对于操作者而言容易以清洁模式操作清扫机，从而没有足够的可用能量使清扫机以运输模式返回至可以对电池进行再充电的中心站。

图2的设想示出了与根据本发明的方法操作清扫机相关的各个特征。清扫机10包括电池11和电池监控系统70，该电池监控系统70在任何特定时间监控保留在电池内的能量的量。清扫机还包括确定清扫机10的地点的GPS系统71。GPS系统将清扫机的地点提供给计算机72。计算机可以是包括处理器和存储器的典型通用计算机，或者作为另一实例也可以是与多处理器和/或存储器一起联网的多台计算机。电池监控系统70将电池内的残余能量的量提供给计算机。残余能量的量既可以通过电池监控系统来测量，也可以通过电池监控系统来估计。计算机72还被利用充电站73的地点即电池11可以被再充电的场所来编程。典型地，充电站是车辆在每个班次开始时离开并在每个班次结束时返回的中心站。

计算机72还利用清扫机在运输模式下的操作特点来编程。获知了清扫机的当前位置和充电站的地点后，计算机能够估计出将清扫机以运输模式从其当前地点驾驶到充电站73所需的能量的量。计算机能够将该估计值与电池内的残余能量的量进行比较。当电池内的残余能量的量降低至低于所述估计值的预定比例时，则计算机通知操作员。

典型地，通知可以是诸如警示灯的视觉通知，作为选择并且/或者附加地，操作员通知可以是诸如警报、蜂鸣声等的听觉通知。通过提供这样的通知，操作员能够采取适当的行动，典型地为停止在清洁模式下使用清扫机，并且将清扫机以运输操作模式驾驶到中心站。因此，显著降低了抛锚的风险。

如果在电池内的残余能量的量降低至低于等同于估计值的量时出现操作员通知，则如果操作员立刻停止清洁并且立刻将清扫机驾驶到充电站72，那么如果估计值准确的话，车辆会刚好到达充电站。

然而，优选的是，在电池内的残余能量的量略大于将清扫机驾驶到中心站所需的估计值时出现操作员通知。因此，当电池内的残余能量降低至使车辆返回到中心站所需的能量的110％时，出现操作员通知。这给予了10％的安全裕度。也可以使用其它安全裕度百分比。特别地，因为电池监控系统可以估计出电池内的残余能量的量，并且因为将清扫机驾驶到中心站所需的能量的量仅为估计值，所以可在电池内的残余能量降低至使车辆返回到中心站所需的能量的100％时，出现操作员通知。此外，可在电池内的残余能量降低至使车辆返回到中心站所需的能量的95％时，出现操作员通知，并且在这种情况下，如果电池内的残余能量的量被估计得偏低，而将清扫机驾驶到站点所需的能量的量被估计得偏高，车辆仍能够返回到中心站。然而，当电池内的残余能量降低至使车辆返回到站点所需的能量的95％时出现操作员通知时，存在清扫机抛锚的很大的风险。

使特定类型的电池完全再充满的能力以及上述电池能够被再充电的次数受到其使用情况的影响，特别地受到电池放电水平的影响。举个例子，在两班之间充满电并且仅放电80％，即被放电至满充能量的20％残留的水平的电池，在其有效寿命期间可被再充电2000次。接下来，电池将逐渐地不能进行满充。

作为选择，在每个班次都完全放电的相同电池，在其不能进行满充前其能够被再充电1000次。

换句话说，存在一个放电水平，低于该水平则电池的后续性能将会受影响。将电池放电至低于该水平被称为“深”放电。

因此，能够操作本发明从而及时地给出操作员通知，以确保在清扫机到达中心站时电池还未被“深放电”。因此，例如当电池内的残余能量的量降低至低于使清扫机返回到中心站点所需的能量的量的估计值的120％时，出现操作员通知。这样，到清扫机抵达中心站时，有20％的电荷仍保留在电池内从而电池不会被“深放电”，因此确保了电池将保持全工作寿命。

如上所述，计算机能够估计出将清扫机以运输模式从其当前地点驾驶到中心站所需的能量的量。有多种方式来提供这种估计值，但很明显，在清扫机不抛锚的情况下，估计值越好则在任何特定班次能够进行越多的清洁。

提供估计值的一种方式是，计算目前地点与中心站之间的直线距离。不可能总是能以直线将车辆从其当前地点驾驶到中心站。例如，在道路以网格形式取向的地点操作清扫机的情况下，当清扫机比如在中心站点的向南1英里且向西1英里时，可能出现操作员通知。尽管直线距离是大约1.4英里，但是清扫机必须要行使的实际所需距离是2英里。这样，一种估计使清扫机返回到中心站所需的能量的量的方式是，确定直线距离并且乘以比如1.4来估计清扫机有待行使的实际距离，然后在获知清扫机操作参数后，计算行使该距离的能量的量。

一种更准确的确定清扫机有待行使的距离的方式是，向计算机提供地图，该地图显示清扫机的当前地点、中心站的地点以及清扫机与中心站之间的路线80。通过获知特定的路线80，计算机能够更加准确地确定清扫机有待行使的距离，并且因此能够确定返回到中心站所需的能量的量的更加准确的估计值。

一种还要准确的方法是，另外确定清扫机在其当前地点的海拔高度，并且确定中心站的海拔高度。很明显，如果中心站的海拔高度高于清扫机在其当前地点的海拔高度，则与清扫机在其当前地点的海拔高度高于中心站的海拔高度相比，使清扫机返回到中心站需要更多的能量。

在提供了地图的情况下，计算机能够确定使用最少量能量的路线。这样的路线可能不同于最快路线或最短路线。影响用于沿特定路线驾驶所用的能量的量的事项如下：

a)总的高度增益和总的高度缩减，

b)所需的加速度和/或制动的量，

c)所用时间

d)行使距离

e)行使的可能速度

f)起动和停止的次数。

举个例子，考虑以下场景：清扫机的当前位置与中心站处于相同的海拔高度。最短路线可能包括显著的总的高度增益和相等的总的高度缩减。由于效率低，与沿着平面驾驶相等距离相比，电池车辆会用更多的能量比如在山丘的一侧向上驾驶而在另一侧向下驾驶到其最终地点。类似地，如果使用最快路线，则车辆可能会以效率较差的速度来驾驶。这样，需要更长的时间来驾驶，但以更高效的速度来驾驶清扫机的路线会导致所用的能量更少。

然而，当在夜间驾驶车辆时，需要确保路灯开启，在这种情况下，所以最快路线也可能是总体上使用能量最少的路线，因为灯开启的时间短。

获知了清扫机的操作条件、各种路线选择(80，81，82)、路线的各部分处道路的海拔高度以及可能的辅助电子设备负载要求(尤其是照明)后，计算机能够确定使用最少量的能量使清扫机返回到中心站所用的路线。

当计算机已经确定了这样的路线时，则该路线将会被显示或者以别的方式告知操作员，以使操作员能沿“最低能量”路线前进。

如上所述，当电池水平变得危急时，提供操作员通知。另外，可以禁用清扫机的与使清扫机返回到中心站不直接相关的功能。例如，当电池水平变得危急时，转动刷子系统或真空尘土收集系统可以禁用。这可以防止操作员在清洁模式下继续操作机器，并且因此可以提醒操作员返回中心站。在清扫机装配有喷水器的情况下，喷水器可以被禁用。在装配了空调系统的情况下，空调系统可以被禁用以节省能量。很明显，当在公路上使用清扫机时，可能需要保证诸如对操作来说法律规定的灯之类的电子设备不被禁用。

当电池水平变得危急时，可以修改清扫机的性能以确保其在返回中心站时以更有效的方式操作。

因此，例如，如果车辆在运输模式下的正常最高速度为30mph，则可以将该最高速度限制到例如25mph。这可以确保以更有效的水平操作清扫机以节省能量。另外，或者可选择地，可以限制清扫机的最大加速度，从而防止能量的浪费。

以上已经关于GPS系统描述了本发明。很明显，可以将能够识别清扫机的当前地点的任何系统用于本发明。因此，可以使用全球导航卫星系统(GNSS)。作为选择，清扫机的位置可以通过蜂窝电话塔三角系统(cell phone tower triangulation system)来确定。因此，可以使用任何定位接收器来向计算机提供清扫机的当前地点。

Claims (8)

1.一种操作清扫机的方法，所述清扫机包括用于向旋转刷系统供电的电池、用于将刷起的尘土输送至贮存器内的尘土输送系统以及传动系统，

所述清扫机具有清洁操作模式和运输操作模式，在所述清洁操作模式下，所述旋转刷系统和所述尘土输送系统中的一个或二者操作，在所述运输操作模式下，所述旋转刷系统和所述尘土输送系统二者均不操作，

所述清扫机还包括用于监控所述清扫机的地点的定位接收器、用于监控所述电池内的残余能量的量的电池充电监控系统、以及计算机，

所述方法包括以下步骤：

a)向所述计算机提供充电站的地点；

b)使用所述定位接收器向所述计算机提供所述清扫机的当前地点；

c)使用所述计算机提供用以在所述运输模式下将所述清扫机从其当前地点驾驶到所述充电站所需的能量的量的估计值；

d)使用所述电池充电监控系统向所述计算机提供所述电池内的残余能量的当前量，

e)使用所述计算机对所述估计值与所述电池内的残余能量的量进行比较；以及

f)当所述电池内的残余能量的量降低至低于所述估计值的预定量时，提供操作员通知。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述尘土输送系统是真空系统和升降机系统之一。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述估计值的所述预定量为所述估计值的至少100％，作为选择为所述估计值的至少110％，作为选择为至少120％，作为选择为至少130％。

4.根据前述任一权利要求所述的方法，该方法包括以下步骤：向所述计算机提供显示从所述当前地点到所述充电站的路线的地图，

其中所述估计值基于所述路线的使用。

5.根据前述任一权利要求所述的方法，该方法包括：

向所述计算机提供所述清扫机的所述当前地点的海拔高度；

向所述计算机提供所述充电站的海拔高度；

其中所述估计值基于所述当前地点与所述充电站的海拔高度之差。

6.根据权利要求1、2或3所述的方法，该方法包括以下步骤：向所述计算机提供显示从所述当前地点到所述充电站的多条路线的地图；使用所述计算机估计经由所述多条路线中的每一条路线以所述运输模式将所述清扫机从其当前地点驾驶到所述充电站所需的能量的量；并且优选地使用所述计算机向操作者提供指示以采用据估计需要最少量能量的路线。

7.根据前述任一权利要求所述的方法，其中当残余能量的量降低至低于所述估计值的所述预定百分比时，禁用所述旋转刷系统和所述尘土输送系统中的至少一个的操作。

8.根据前述任一权利要求所述的方法，其中当残余能量的量降低至低于所述估计值的所述预定百分比时，限制以所述运输模式操作时所述清扫机的最大速度，并且/或者限制以所述运输模式操作时所述清扫机的最大加速度。

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