CN107503994B - 一种纯电动压缩式垃圾车上装节能型背压系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压系统，包括：高压蓄能器和低压蓄能器各一只，第一两位两通换向阀、第二两位两通换向阀，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、控制器和接近开关，推板多级油缸的最后一级大腔通过第一两位两通换向阀连接相互并联的高压蓄能器和低压蓄能器，高压蓄能器和抵押蓄能器之间用第二两位两通换向阀隔开，两位三通换向阀的两个输入口分别连接油箱和低压蓄能器，其出口连接液压泵的吸液口，第一压力传感器设置在高压蓄能器的出口、第二压力传感器设置在低压蓄能传感器的出口、第三压力传感器设置在滑板油缸的加载腔。
Description
技术领域
本发明属于液压系统技术领域，具体涉及一种纯电动压缩式垃圾车上装设备的节能型背压系统。
背景技术
后装压缩式垃圾车是一种垃圾收集与转运的环卫专用车辆，具有垃圾运量大、且可避免沿途撒漏而造成二次污染的优点。其结构主要包括：二类汽车底盘、密封垃圾箱、推板机构、填料器、刮板滑板机构、倾倒装置以及相关的液压和电气系统。具体工作流程为：倾倒装置将垃圾桶翻起，垃圾入斗；刮板上翻；滑板带着刮板下降到位；刮板反转将垃圾挖起；滑板带着刮板上升，将垃圾压入箱内。循环作业直至垃圾箱装满，垃圾运送至卸料场，填料器整体在举升油缸的作用下向上翻转，推板油缸伸出推动推板向后移动，将整箱垃圾推出车外而卸料。
随着人们环保意识的不断加强，各地政府对排放的要求日益提高，而纯电动汽车具有零排放、低噪音和高效率等优点，因此越来越受到国家和企业的重视，各种纯电动乘用车已经大量推向市场。目前，电动汽车的应用也逐渐渗透到环卫、邮政、物流等专用车领域。其中，纯电动压缩式垃圾车目前已经逐渐被主机厂家推向市场。而目前专用主机厂开发纯电动压缩式垃圾车的基本思路是在纯电动车底盘上配置原来的上装垃圾压缩设备。传统的垃圾压缩机构的原理如图（1）所示，背压阀由逻辑阀A1、换向阀A2和溢流阀A3构成，滑板油缸加载腔压力用于控制换向阀A2换向。工作时，一开始，逻辑阀A1和换向阀A2闭，随着滑板提升，垃圾被压缩，当滑板压力达到换向阀A2的压力Ps时该阀开启，同时逻辑阀A1也打开，在滑板继续上升的过程中，设定压力较小的溢流阀A3被打开，这样可以保证阀打开前，垃圾被充分压缩，阀打开后完成边压缩边装载的过程，但是该方法存在以下几方面的问题：
（1）当垃圾量较少，并且装载的垃圾压缩性较小时，容易出现阀A1、A2频繁开关而影响滑板上升的现象。主要原因是：换向阀A2和逻辑阀A1打开后，溢流阀A3也开启，但由于其设定压力较小，从而使得滑板缸加载腔的压力小于Ps，导致换向阀A2和逻辑阀A1关闭，那么滑板腔压力又上升而大于Ps，使得阀A1、A2重新打开，这样反反复复的开关，影响装载动作的完成，也会损坏密封件。
（2） 背压阀中溢流阀A3被打开后，存在溢流损失，此时滑板油缸做功转换成热量而浪费，因此这种方法不利于电池电量的有效利用，从而影响整车的续航里程。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压系统，既可避免上述文献中出现的滑板上升抖动的问题，又能提高电池电能的有效利用率。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：
纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压系统，包括液压油箱、两位三通换向阀、液压泵、电机、多路阀组、安全阀、单向阀、推板多级油缸、滑板油缸，其中所述的液压油箱通过液压泵连接多路阀组，多路阀组分别连接推板多级油缸、滑板油缸，且液压油箱是通过两位三通换向阀与液压泵连接的，系统还包括：高压蓄能器和低压蓄能器各一只，第一两位两通换向阀、第二两位两通换向阀，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、控制器和接近开关，推板多级油缸的最后一级大腔通过第一两位两通换向阀连接相互并联的高压蓄能器和低压蓄能器，高压蓄能器和抵押蓄能器之间用第二两位两通换向阀隔开，两位三通换向阀的两个输入口分别连接油箱和低压蓄能器，其出口连接液压泵的吸液口，第一压力传感器设置在高压蓄能器的出口、第二压力传感器设置在低压蓄能传感器的出口、第三压力传感器设置在滑板油缸的加载腔，在滑板油缸活塞杆缩回到最短的位置设有接近开关，三只压力传感器和接近开关的信号输出口连接控制器的信号输入端，控制器的信号输出端连接三个换向阀的电磁铁。
进一步的方案是，所述的三个换向阀采用二通插装阀作为主阀，电磁球阀作为先导阀的结构形式。
进一步的方案是，所述液压泵采用定量泵/马达元件。
进一步的方案是，所述两只蓄能器采用皮囊式蓄能器，且高压蓄能器的充气压力大于低压蓄能器的充气压力。两只蓄能器的作用是不同的,高压蓄能器容积小,充气压力高,主要是提供给推板油缸大腔背压,并且每一次装载垃圾后,被充液的高压蓄能器必须将回收的液压能量转移到低压蓄能器,从而保证每一次的背压恒定;低压蓄能器容积大,充气压力低,其作用是能量存储装置。
更进一步的方案是，所述电机具有调速功能，可以是永磁同步电机、交流异步电机或开关磁阻电机。
上述纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压调节系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤S100，控制第一两位两通换向阀、第二两位两通换向阀失电即关闭，并执行步骤S101；
步骤S101，测试第三压力传感器压力值P，并执行步骤S102；
步骤S102，判断所测试的压力值P是否大于Pmax，如果大于Pmax，则执行步骤103，否则返回到步骤S101；
步骤S103，控制第一两位两通换向阀得电即导通，并执行步骤S104；
步骤S104，判断滑板油缸是否到位，接近开关信号是否为1，如果为1，则执行步骤S105，否则返回步骤S104，继续判断；
步骤S105，控制第一两位两通换向阀失电即关闭，第二两位两通换向阀得电即导通，并执行步骤S106；
步骤S106，测试第一压力传感器压力值P1，则执行步骤S107；
步骤S107，判断压力值P1是否小于设点值P0，如果小于P0，则执行步骤S108，否则返回到步骤S106；
步骤S108，第二控制两位两通换向阀失电即关闭，并执行步骤S200；
步骤S200，判断执行机构是否动作，如果动作，则执行步骤S201，否则步骤S205；
步骤S201，测试低压蓄能器的出口压力P2；
步骤S202，判断P2是否大于设定压力上限Pup，如果大于该值，则执行步骤S203,否则执行步骤S205；
步骤S203，控制两位三通换向阀失电即将低压蓄能器与液压泵导通，并执行步骤S204；
步骤S204，判断上述所进行动作的执行机构动作是否到位，如果到位，则执行步骤S205，否则继续执行步骤S204，进行判断；
步骤S205，控制两位三通换向阀得电即将液压油箱与液压泵导通。
更进一步的方案是，所述的其执行机构的动作包括：翻桶上升、刮板刮合、滑板上升、填装器上升或推板伸出的一种或多种。
本发明的有益效果：既可以避免上述文献中出现的垃圾装载时滑板抖动的问题，又可以回收原先背压阀中溢流损耗的能量，并用于后续执行机构动作时辅助电机驱动，这样可以充分利用电池中的电能，提高整车续航里程。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为后装压缩式垃圾车上装设备液压系统原理图；
图2为本发明实施例系统原理图；
图3为本发明实施例控制方法流程图1；
图4为本发明实施例控制方法流程图2；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图2-4所示，本实施例描述的一种纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压系统，包括液压油箱1、两位三通换向阀2、液压泵3、电机4、多路阀组5、安全阀6、单向阀7、推板多级油缸15、滑板油缸18，其中所述的液压油箱1通过液压泵3连接多路阀组5，多路阀组5分别连接推板多级油缸15、滑板油缸18，且液压油箱1是通过两位三通换向阀2与液压泵3连接的，系统还包括高压蓄能器8、低压蓄能器12、第一两位两通换向阀9、第二两位两通换向阀11、第一压力传感器10、第二压力传感器13、第三压力传感器17、控制器14和接近开关16，推板多级油缸15的最后一级大腔连接分别连接高压蓄能器8和低压蓄能器12，并且高压蓄能器8和推板多级油缸15的大腔之间用第一两位两通换向阀9隔开，高压蓄能器8和低压蓄能器12之间用第二两位两通换向阀11隔开，两位三通换向阀2的两个输入口分别连接液压油箱1和低压蓄能器12，其出口连接液压泵3的吸液口，第一压力传感器10设置在高压蓄能器8的出口、第二压力传感器13设置在低压蓄能传感器12的出口、第三压力传感器17设置在滑板油缸18的加载腔，在滑板油缸18活塞杆缩回到最短的位置设有接近开关16，三个压力传感器和接近开关16的信号输出口连接控制器14的信号输入端，控制器14的信号输出端连接三个换向阀的电磁铁。
其中所述的三个换向阀均采用二通插装阀作为主阀，电磁球阀作为先导阀的结构形式。所述液压泵2采用定量泵/马达元件。所述的高压蓄能器8、低压蓄能器12均采用皮囊式蓄能器，且高压蓄能器8的充气压力大于低压蓄能器12的充气压力。所述的电机4具有调速功能，是永磁同步电机、交流异步电机或开关磁阻电机。
上述纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压调节系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤S100，控制第一两位两通换向阀9、第二两位两通换向阀11失电即关闭，并执行步骤S101；
步骤S101，测试第三压力传感器17压力值P，并执行步骤S102；
步骤S102，判断所测试的压力值P是否大于Pmax，如果大于Pmax，则执行步骤103，否则返回到步骤S101；
步骤S103，控制第一两位两通换向阀9得电即导通，并执行步骤S104；
步骤S104，判断滑板油缸18是否到位，接近开关16信号是否为1，如果为1，则执行步骤S105，否则返回步骤S104，继续判断；
步骤S105，控制第一两位两通换向阀9失电即关闭，第二两位两通换向阀11得电即导通，并执行步骤S106；
步骤S106，测试第一压力传感器10压力值P1，则执行步骤S107；
步骤S107，判断压力值P1是否小于设点值P0，如果小于P0，则执行步骤S108，否则返回到步骤S106；
步骤S108，控制第二两位两通换向阀11失电即关闭，并执行步骤S200；
步骤S200，判断执行机构需要执行动作，如果动作，则执行步骤S201，否则步骤S205；
步骤S201，测试低压蓄能器12的出口压力P2，即第二压力传感器13的压力值；
步骤S202，判断P2是否大于设定压力上限Pup，如果大于该值，则执行步骤S203,否则执行步骤S205；
步骤S203，控制两位三通换向阀2失电即将低压蓄能传器12与液压泵3导通，并执行步骤S204；
步骤S204，判断上述所进行动作的执行机构是否到位，如果到位，则执行步骤S205，否则继续执行步骤S204，进行判断；
步骤S205，控制电磁换向阀2得电。
其中执行机构的动作包括：翻桶上升、刮板刮合、滑板上升、填装器上升和推板伸出。
本发明中所述的控制器14中设有控制程序，根据压力传感器信号值和接近开关的状态来控制换向阀的电磁铁的通断状态。
工作时：滑板油缸18上升时，第三压力传感器17所测压力未到设定值时，两个两位两通电磁换向失电，液压泵3的所有压力都作用于主要执行机构动作，即滑板油缸18以及推板多级油缸15的动作；当第三压力传感器17所测压力到达设定值时，说明垃圾压缩达到较高压缩且压力相对平稳的状态，此时打开第一两位两通换向阀9并保持第二两位两通换向阀11的失电关闭状态，将推板多级油缸15中的部分压力释放到高压蓄能器8中；当接近开关16到位信号为1时，说明滑板油缸18达到极限位置，滑板油缸18和推板多级油缸15之间的压力完全需要由推板多级油缸15来维持，此时控制第一两位两通换向阀9失电关闭停止推板多级油缸15对高压蓄能器8压力输出，而第二两位两通换向阀11得电导通，高压蓄能器8对低压蓄能器12进行压力输出；当第一压力传感器10所测压力小于或等于设定值时，说明高压蓄能器8与低压蓄能器12达到相对的压力平衡，第二两位两通换向阀11失电关闭，完成高压蓄能器8对低压蓄能器12的压力输出。
在执行机构执行一些所需动力较小的动作时，如翻桶上升，刮板刮合，滑板上升，填装器上升或推板伸出动作时，检测第二压力传感器13所测低压蓄能器12的压力大于所设定上限Pup，若大于，则两位三通电磁阀2失电导通低压蓄能器12与液压泵3，使得低压蓄能器12做辅助动力输出，若小于，则两位三通电磁阀2得电。当执行机构运动到位，则两位三通电磁阀2得电。
本发明所得到的纯电动压缩式垃圾车上装设备节能背压系统，通过设置两个蓄能器，辅助回收压力，既能在垃圾车主要执行机构动作时平缓压力的输出，使得压缩垃圾的动作更加平稳顺畅，又能将回收得到的压力进一步的投入到其他动作中。不但解决了现有垃圾车执行机构运动不畅，压缩率不高，还存在溢流损失的问题，还解决了新型的纯电动车的续航能耗问题，具有较高的创造性，非常适合推广应用。
Claims (2)
1.一种纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压调节系统的控制方法，其所述的纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压系统，包括液压油箱（1）、两位三通换向阀（2）、液压泵（3）、电机（4）、多路阀组（5）、安全阀（6）、单向阀（7）、推板多级油缸（15）、滑板油缸（18），其中所述的液压油箱（1）通过液压泵（3）连接多路阀组（5），多路阀组（5）分别连接推板多级油缸（15）、滑板油缸（18），且液压油箱（1）是通过两位三通换向阀（2）与液压泵（3）连接的，系统还包括高压蓄能器（8）、低压蓄能器低压蓄能器（12）、第一两位两通换向阀（9）、第二两位两通换向阀（11）、第一压力传感器（10）、第二压力传感器（13）、第三压力传感器（17）、控制器（14）和接近开关（16），推板多级油缸（15）的最后一级大腔通过第一两位两通换向阀（9）连接相互并联的高压蓄能器（8）和低压蓄能器（12），高压蓄能器（8）和低压蓄能器（12）之间用第二两位两通换向阀（11）隔开，两位三通换向阀（2）的两个输入口分别连接液压油箱（1）和低压蓄能器低压蓄能器（12），其出口连接液压泵（3）的吸液口，第一压力传感器（10）设置在高压蓄能器（8）的出口、第二压力传感器（13）设置在低压蓄能传感器（12）的出口、第三压力传感器（17）设置在滑板油缸（18）的加载腔，在滑板油缸（18）活塞杆缩回到最短的位置设有接近开关（16），三个压力传感器和接近开关（16）的信号输出口连接控制器（14）的信号输入端，控制器（14）的信号输出端连接三个换向阀的电磁铁；
其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100，控制第一两位两通换向阀（9）、第二两位两通换向阀（11）失电即关闭，并执行步骤S101；
步骤S101，测试第三压力传感器（17）压力值P，并执行步骤S102；
步骤S102，判断所测试的压力值P是否大于Pmax，如果大于Pmax，则执行步骤103，否则返回到步骤S101；
步骤S103，控制第一两位两通换向阀（9）得电即导通，并执行步骤S104；
步骤S104，判断滑板油缸（18）是否到位，接近开关（16）信号是否为1，如果为1，则执行步骤S105，否则返回步骤S104，继续判断；
步骤S105，控制第一两位两通换向阀（9）失电即关闭，第二两位两通换向阀（11）得电即导通，并执行步骤S106；
步骤S106，测试第一压力传感器（10）压力值P1，则执行步骤S107；
步骤S107，判断压力值P1是否小于设点值P0，如果小于P0，则执行步骤S108，否则返回到步骤S106；
步骤S108，控制第二两位两通换向阀（11）失电即关闭，并执行步骤S200；
步骤S200，判断执行机构是否动作，如果动作，则执行步骤S201，否则步骤S205；
步骤S201，测试低压蓄能器（12）的出口压力P2，即第二压力传感器（13）的压力值；
步骤S202，判断P2是否大于设定压力上限Pup，如果大于该值，则执行步骤S203,否则执行步骤S205；
步骤S203，控制两位三通换向阀（2）失电即将低压蓄能传器（12）与液压泵（3）导通，并执行步骤S204；
步骤S204，判断上述所进行动作的执行机构是否到位，如果到位，则执行步骤S205，否则继续执行步骤S204，进行判断；
步骤S205，控制两位三通换向阀（2）得电即将液压油箱（1）与液压泵（3）导通。
2.根据权利要求书1所述的一种纯电动压缩式垃圾车上装设备节能型背压调节系统的控制方法，其特征在于，执行机构的动作包括：翻桶上升、刮板刮合、滑板上升、填装器上升或推板伸出的一项或多项。
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