CN108422917A - 一种自卸车 - Google Patents

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Abstract

一种自卸车，包括机械部分和控制部分，控制部分包括电液制动系统、供电系统、故障安全导向系统、启动系统和货箱称重系统；电液制动系统包括机械制动子系统和电制动子系统，当需要进行机械制动时，通过踏板角度控制整车控制器，整车控制器控制液压控制阀，液压控制阀控制电磁比例阀，电磁比例阀控制制动器；当需要进行电制动时，通过踏板角度控制整车控制器，整车控制器控制变流器，变流器控制牵引电机；供电系统包括设在自卸车车头一侧的安装工位、蓄电池箱和超级电容柜，所述蓄电池箱和超级电容柜设置在安装工位处；安全导向系统包括电气控制安全导向、液压控制安全导向和辅助装置安全导向；通过监测车辆故障信息指引司机进行故障后操作。

Description

一种自卸车
技术领域
本发明涉及自卸车。
背景技术
自卸车包括机械部分和控制部分，机械部分包括货箱、车架、走台、设置在走台上的驾驶室和动力总成。控制部分包括液压制动系统、供电系统和启动系统。
现有的自卸车一般只有机械制动，也就是液压制动，制动时，司机通过判断，控制制动踏板，从而实现整车的制动。该种制动方法存在司机主观判断经常施加机械制动造成制动器机械损耗大的问题，因此需要设计一种损耗小，制动可靠的制动系统。
启动系统中，发动机启动时，由蓄电池组提供启动能量，由于自卸车的发动机功率较大，启动发动机需要能量较大，因此蓄电池组的工作负荷大，这样一来降低了蓄电池的使用寿命。另外，自卸车在启动时，其他设备需要正常工作以维持自卸车的正常控制，但是在启动发动机时，由于大电流在会产生很大的电压降，所以无法保证辅助电路系统中的部分部件正常工作。
现有自卸车上未安装车辆故障安全导向，车辆发生故障时，完全依靠司机的经验进行判断并采取对应的应急手段，对司机的要求较高；另外，利用认为判断车辆的故障信息会存在误差，一旦司机判断错误或者未发现故障引起的原因，很有可能导致严重的后果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自卸车，解决现有自卸车存在的制动问题、启动问题、故障安全指引问题等。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自卸车，包括机械部分和控制部分，所述机械部分包括货箱、车架、走台、设置在走台上的驾驶室和动力总成；所述控制部分包括电液制动系统、供电系统、故障安全导向系统、启动系统和货箱称重系统；其特征在于：
电液制动系统包括机械制动子系统和电制动子系统，当需要进行机械制动时，通过踏板角度控制整车控制器，整车控制器控制液压控制阀，液压控制阀控制电磁比例阀，电磁比例阀控制制动器；当需要进行电制动时，通过踏板角度控制整车控制器，整车控制器控制变流器，变流器控制牵引电机；
所述供电系统包括设在自卸车车头一侧的安装工位、蓄电池箱和超级电容柜，所述蓄电池箱和超级电容柜设置在安装工位处；
所述安全导向系统包括电气控制安全导向、液压控制安全导向和辅助装置安全导向；通过监测车辆故障信息指引司机进行故障后操作；
所述启动系统包括第一启动马达、第二启动马达、发电机、超级电容组、蓄电池组、发动机启动控制支路、变流器、整车控制器和稳压电源，所述超级电容组与蓄电池组相互并联组成供电电源，供电电源分别给第一启动马达、第二启动马达和发电机供电；所述超级电容组的正极与蓄电池组的正极之间设有功率电阻和第一二极管；所述蓄电池通过第二二极管向发动机启动控制支路供电，所述蓄电池与稳压电源的输入端连接，稳压电源的输出端分别与变流器和整车控制器连接；
所述货箱称重系统包括整车控制器、四个用于将自卸车负载变化的信号发送至整车控制器的悬挂压力传感器和用于记录车辆在坡度上倾斜的信号并发送至整车控制器的倾斜传感器、用于显示单次载重重量、累计运载次数及运载总重量的驾驶室显示屏和装于自卸车走台两侧边上用于显示车辆实时载重数量的称重显示屏。
作为改进，电液制动系统策略：当车速V≥5km/h时，司机通过踩制动踏板，制动踏板输出电压信号给到整车控制器，整车控制器通过电制动力给定运算，经CAN通讯将给定电制动力信息传输给牵引变流器，变牵引流器输出控制牵引电机，整车制动减速；当车速 V，0km/h≤V＜5km/h时，司机通过踩制动踏板，制动踏板角度为 0-15°时施加电制动力，制动踏板输出电压信号，给到整车控制器，整车控制器进行电制动力给定运算，经CAN通讯将给定最大电制动力信息传输给牵引变流器，牵引变流器输出控制牵引电机，整车制动减速；制动踏板角度为15-20°时，施加机械制动力，制动踏板输出电压信号，给到整车控制器，整车控制器进行液压制动力给定运算，经CAN通讯将给定液压制动力信息传输给液压控制器，液压控制器输出信号控制电磁比例阀，控制管路压力给到制动器，施加机械制动，整车制动停车；当车辆由于超速或变流器输出电制动力不够时，司机可操作机械制动允许开关，电失效电磁阀失电，投入机械制动，显示屏提示司机减速停车，司机通过踩制动踏板，制动踏板角度0-20°时，对应输出电压信号给到整车控制器，整车控制器通过电制动力给定运算，经CAN通讯将给定最大电制动力信息传输给牵引变流器，输出最大电制动力；制动踏板角度20-35°时，对应输出压力给到液压阀组，液压制动阀组将管路压力给到前桥制动器和后桥制动器，施加机械制动力，整车制动停车；当整车控制器监测到电制动力失效信号时，系统报警并提示司机立即停车，司机通过踩制动踏板，制动踏板输出电压信号给到整车控制器，此时电制动力输出为0，整车控制器通过液压制动力给定运算，经CAN通讯将给定液压制动力信息传输给液压控制器，液压控制器输出信号控制电磁比例阀，控制管路压力给到制动器，施加机械制动，整车制动停车；当遇到紧急情况，车辆需立即停车时，司机可拍下紧急制动按钮，电失效电磁阀失电，辅助制动电磁阀得电，液压阀组施加压力控制行车制动器动作，保证车辆可靠停车；当电磁比例阀故障时，液压控制器输出信号无法控制制动器施加机械制动力，电失效电磁阀失电，司机通过踩制动踏板，制动踏板角度20°-35°时，对应压力输出0-20.7MPa，控制制动器动车，使车辆在故障状态下能够低速牵引。
作为改进，当车速V≥5km/h时，给定的电制动力F电＝S％×F 电max；0km/h≤V＜5km/h时，给定的电制动力F电＝S1％×F电max，给定的液压制动力F液＝S2％×F液max；当车辆由于超速或变流器输出电制动力不够时，给定的电制动力F电＝S％×F电max；当电制动力失效时，给定的液压制动力F液＝S％×F液max；F电电制动力，F电max为最大包络线上的电制动力，F液为液压制动力，F液max为最大液压制动力，S％为制动踏板输出占比，S1％为速度0-5km/h时，制动踏板0-15°电制动输出占比，S2％为速度0-5km/h时，制动踏板 15-20°电制动输出占比。
作为改进，所述安装工位由前保险杠的一端、车架纵梁和走台支撑杆所围成，所述前保险杠包括前面板、设置在前面板上端的上板和设置在前面板下端的下板，所述前面板、上板和下板围成安装槽，所述车架纵梁的前端伸入所述安装槽内且与前保险杠固定，位于车架纵梁外侧的一段前保险杠形成第一安装部；所述走台支撑杆设置在前保险杠的后方且与前保险杠相互平行，走台支撑杆为圆杆，所述车架纵梁的侧面对应所述走台支撑杆处设有安装孔，所述走台支撑杆的一端插入所述安装孔内且与车架纵梁连接，位于车架纵梁外侧的一段走台支撑杆形成第二安装部，第二安装部向外伸出的长度小于第一安装部向外伸出的长度，所述蓄电池箱的两侧分别架设在所述第一安装部和第二安装部上。
作为改进，所述蓄电池箱包括底板、顶板、前板和后板，所述底板、顶板、前板、后板和所述前保险杠的前面板围成容置腔体，所述容置腔体内设有蓄电池组；所述前板与走台支撑杆相互垂直且其设置在靠近走台支撑杆朝外的一端，所述前板上设有供蓄电池组进出蓄电池箱的安装口，所述安装口处设有与其配合的活动门板，所述前板的一侧延伸至前保险杠的安装槽内，前板的另一侧设有供走台支撑杆穿出的卡槽；所述后板上设有供电缆伸出的引线口；所述底板上设有若干用于导向蓄电池滑入的导轨，所述底板靠近走台支撑杆的一侧向上弯折延伸至前板的卡槽处形成下包边；所述顶板前保险杠的上板平齐，顶板的一侧与上板焊接固定，顶板的另一侧向下弯折延伸至前板的卡槽处形成上包边，所述顶板上对应蓄电池的连接端子处开设接线口，所述接线口处配设盖板。
作为改进，所述蓄电池箱与车架纵梁相对的一侧设有第一安装耳，所述车架纵梁的侧面对应设有第二安装耳，所述超级电容柜的底部架设在第一安装耳和第二安装耳上；所述超级电容柜的底部设有供电缆进入的进线口，所述超级电容柜设在自卸车散热器总成的罩体内。
作为改进，电气控制安全导向：在安全导向系统内预先设置自卸车各个设备产生故障的故障信息，所述故障信息包括故障等级、故障代码和故障名称；整车控制器对整车各系统运行状态进行实时监测，具备故障诊断功能，整车控制器通过硬线采集或者通过CAN总线通讯方式，实时接收变流器、柴油机、整车控制器的故障信息，并对所有故障进行等级划分，根据不同的故障等级做出相应的故障保护处理，将故障等级分为3级：
3级：非常严重故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“立即停车”，并驱动蜂鸣器报警；VCU控制牵引卸载，禁止牵引；停车后司机应关闭发动机，立即检查故障；
2级：较严重故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“限速运行”，并驱动蜂鸣器报警；VCU限制行车速度不高于10km/h；车辆限速运行，行驶到安全地带处理故障；
1级：一般故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“故障警告”，并驱动蜂鸣器报警；车辆可继续运行，到就近维修站处理故障；
整车控制器通过组合仪表和DDU进行故障显示和报警功能，并通过逻辑运算进行相对应的故障处理。
作为改进，液压控制安全导向：
转向：车辆行驶过程中，如遇紧急情况导致车辆无法转向时，车架内侧的三个转向蓄能器能够提供转向油缸完成三次从一个极限位置到另一个极限位置的动作，确保车辆停放路边或者安全维修地带；
制动：车辆由于超速或变流器输出电制动力不够的原因，电制动力无法使车辆减速或电制动力减速缓慢无法满足行车要求时，或者当液压控制器、电磁比例阀故障时，液压控制器输出信号无法控制制动器施加机械制动力，司机应操作机械制动允许开关，电失效电磁阀失电，投入机械制动，显示屏提示司机减速停车；
当遇到紧急情况，车辆需立即停车时，司机应拍下紧急制动按钮，电失效电磁阀失电，辅助制动电磁阀得电，液压阀组施加压力控制行车制动器动作，保证车辆可靠停车；
当车辆发动机故障无法工作或者液压泵故障无法工作时，制动蓄能器可以提供车辆连续至少六次紧急制动所需液压油。
作为改进，所述悬挂压力传感器包括设置在自卸车左前悬挂上的左前悬挂压力传感器、设置在自卸车右前悬挂上的右前悬挂压力传感器、设置在自卸车左后悬挂上的左后悬挂压力传感器和设置在自卸车右后悬挂上的右后悬挂压力传感器；所述整车控制器接受四个悬挂压力传感器的压力信号、倾斜传感器的坡度信号以及车辆状态信号，判断分析车辆的运行工况、状态、设定条件，经过内部采样滤波、分析、模态仿真非线性校正算法计算出车辆的有效载重，同时采集车速传感器信号算出负载的运输公里并累计折算出每公里运载的重量；自卸车载重＝[(P左前+P右前-P空载左前-P空载右前)*cos(6°)*(0.39/2)*(0.39/2)*π/9.8+(P左后+P右后-P空载左后-P 空载右后)*(0.39/2)*(0.39/2)*π/9.8]*校正系数。
作为改进，所述走台上还设有电阻柜、变流器和低压柜，驾驶室设在走台的右侧，电阻柜设在走台的左侧，变流器设在走台的中间，低压柜设在驾驶室的后方。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
1、本发明通过车辆在不同状态制定制动策略，使电制动和液压制动合理的切换，提高制动的可靠性，而且减少制动损耗；
2、本发明供电系统的布局合理，充分利用自卸车前保险杠一端扶梯下方的空间，因此可以节省走台和车架的原本用于安装蓄电池箱和超级电容柜的空间；
3、本发明能够实时检测车辆的故障信息，并且给出对应的应急手段供司机参考，降低对司机的依赖；能够及时发现故障并做出正确的应对，提高自卸车的安全性能；
4、启动系统增加了启动超级电容，在对超级电容进行充电时，为限制充电电流，增加功率电阻；在发动机启动时，为减少线路电阻，在功率电阻两边并联二极管。在启动发动机时，由于大电流在会产生很大的电压降，所以，为保证辅助电路系统中的部分部件正常工作，需要增加稳压电源，这些部件包括牵引变流器、整车控制器等；
5、称重系统采用的有效载重量测量仪具有实时计算、控制、存储、通讯、显示等功能，并记录了矿用自卸车在多种状态下的有效载重量，所以能够实现准确称重，避免超载，记录车辆运行数据，并与外部设备或系统进行数据实时通讯与传输。
附图说明
图1为自卸车结构示意图。
图2为走台布局图。
图3为电液联合制动流程图。
图4为蓄电池箱和超级电容柜在车架上的立体图。
图5为蓄电池箱和超级电容柜在车架上的俯视图。
图6为蓄电池箱在车架上的示意图。
图7为图4的A处放大图。
图8为启动系统电路图。
图9为称重系统框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种自卸车，包括机械部分和控制部分，所述机械部分包括货箱、车架、走台、设置在走台上的驾驶室和动力总成；所述控制部分包括电液制动系统、供电系统、故障安全导向系统、启动系统和货箱称重系统。
如图2所示，所述走台上还设有电阻柜、变流器和低压柜，驾驶室设在走台的右侧，电阻柜设在走台的左侧，变流器设在走台的中间，低压柜设在驾驶室的后方。该走台布局合理，整车重量均匀。一、电液制动系统
如图3所示，本发明电液制动系统的电液联合制动策略如下：
1、整车正常情况下，整车电制动力全部有效
当车速V≥5km/h时，司机通过踩制动踏板，制动踏板输出 0.1-4.9V电压信号给到整车控制器，整车控制器通过电制动力给定运算，经CAN通讯将给定电制动力信息传输给牵引变流器，变牵引流器输出控制牵引电机，整车制动减速。
当车速V，0km/h≤V＜5km/h时，司机通过踩制动踏板，制动踏板角度为0-15°时施加电制动力，制动踏板输出0.1-4.9V电压信号，给到整车控制器，整车控制器进行电制动力给定运算，经CAN 通讯将给定最大电制动力信息传输给牵引变流器，牵引变流器输出控制牵引电机，整车制动减速；制动踏板角度为15-20°时，施加机械制动力，制动踏板输出0.1-4.9V电压信号，给到整车控制器，整车控制器进行液压制动力给定运算，经CAN通讯将给定液压制动力信息传输给液压控制器，液压控制器输出信号控制电磁比例阀，控制管路压力给到制动器，施加机械制动，整车制动停车。
2、超速/电制动力不足
为保证车辆电制动可靠运行，整车在满载、空载和不同坡道下，对司机运行限速要求如下表所示：
。
当车辆由于超速或变流器输出电制动力不够等原因，司机判断电制动力无法使车辆减速或电制动力减速缓慢无法满足行车要求时，司机可操作机械制动允许开关，电失效电磁阀失电，投入机械制动，显示屏提示司机减速停车，司机通过踩制动踏板，制动踏板角度0-20°时，对应输出0.1-4.9V电压信号给到整车控制器，整车控制器通过电制动力给定运算，经CAN通讯将给定最大电制动力信息传输给牵引变流器，输出最大电制动力；制动踏板角度20-35°时，对应输出0-20.7Mpa压力给到液压阀组，液压制动阀组将管路压力给到前桥制动器和后桥制动器，施加机械制动力，整车制动停车。停车对各系统检查，若各系统工作正常，制动器无漏油现象，达到正常状态后可继续行驶。
3、电制动力失效
当整车控制器监测到电制动力失效信号时，系统报警并提示司机立即停车，司机通过踩制动踏板，制动踏板输出0.1-4.9V电压信号给到整车控制器，此时电制动力输出为0，整车控制器通过液压制动力给定运算，经CAN通讯将给定液压制动力信息传输给液压控制器，液压控制器输出信号控制电磁比例阀，控制管路压力给到制动器，施加机械制动，整车制动停车。整车原地卸载，检查各系统工作是否工作正常，对变流器和制动器做检查和维护，若各系统工作正常，制动器无漏油现象，达到正常状态后可继续行驶。
4、紧急制动
当遇到紧急情况，车辆需立即停车时，司机可拍下紧急制动按钮，电失效电磁阀失电，辅助制动电磁阀得电，液压阀组施加压力控制行车制动器动作，保证车辆可靠停车。
5、电磁比例阀故障
当电磁比例阀故障时，液压控制器输出信号无法控制制动器施加机械制动力，电失效电磁阀失电，司机通过踩制动踏板，踏板20° -35°，对应压力输出0-20.7MPa，控制制动器动车，使车辆在故障状态下能够低速牵引。
本发明中，当车速V≥5km/h时，给定的电制动力F电＝S％×F 电max；0km/h≤V＜5km/h时，给定的电制动力F电＝S1％×F电max，给定的液压制动力F液＝S2％×F液max；当车辆由于超速或变流器输出电制动力不够时，给定的电制动力F电＝S％×F电max；当电制动力失效时，给定的液压制动力F液＝S％×F液max；F电电制动力，F电max为最大包络线上的电制动力，F液为液压制动力，F液max为最大液压制动力，S％为制动踏板输出占比，S1％为速度0-5km/h时，制动踏板0-15°电制动输出占比，S2％为速度0-5km/h时，制动踏板15-20°电制动输出占比。
二、安全导向系统
安全导向系统包括电气控制安全导向、液压控制安全导向、辅助装置安全导向和用于显示故障安全导向的显示屏。
(1)电气控制安全导向，在安全导向系统内预先设置自卸车各个设备产生故障的故障信息，所述故障信息包括故障等级、故障代码和故障名称；整车控制器对整车各系统运行状态进行实时监测，具备故障诊断功能，整车控制器通过硬线采集或者通过CAN总线通讯方式，实时接收变流器、柴油机、整车控制器等的故障信息，并对所有故障进行等级划分，根据不同的故障等级做出相应的故障保护处理，将故障等级分为3级：
3级：非常严重故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“立即停车”，并驱动蜂鸣器报警；VCU控制牵引卸载，禁止牵引；停车后司机应关闭发动机，立即检查故障；
2级：较严重故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“限速运行”，并驱动蜂鸣器报警；VCU限制行车速度不高于10km/h；车辆限速运行，行驶到安全地带处理故障；
1级：一般故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“故障警告”，并驱动蜂鸣器报警；车辆可继续运行，到就近维修站处理故障；
整车控制器通过组合仪表和DDU进行故障显示和报警功能，并通过逻辑运算进行相对应的故障处理；
上述设备的故障等级可以通过人为预先设定，如整车控制器的故障可被列为非常严重故障，变流器的故障可被列为一般故障等。
(2)液压控制安全导向
转向：车辆行驶过程中，如遇紧急情况导致车辆无法转向时，车架内侧的三个转向蓄能器能够提供转向油缸完成三次从一个极限位置到另一个极限位置的动作，确保车辆停放路边或者安全维修地带；
制动：车辆由于超速或变流器输出电制动力不够的原因，电制动力无法使车辆减速或电制动力减速缓慢无法满足行车要求时，或者当液压控制器、电磁比例阀故障时，液压控制器输出信号无法控制制动器施加机械制动力，司机应操作机械制动允许开关，电失效电磁阀失电，投入机械制动，显示屏提示司机减速停车，司机通过踩制动踏板，制动踏板0-20°，输出电制动力，制动踏板20-35°，对应输出0-20.7Mpa压力给到液压阀组，液压制动阀组将管路压力给到前桥/后桥制动器，施加机械制动力，保证安全制动。
当遇到紧急情况，车辆需立即停车时，司机应拍下紧急制动按钮，电失效电磁阀失电，辅助制动电磁阀得电，液压阀组施加压力控制行车制动器动作，保证车辆可靠停车；
当车辆发动机故障无法工作或者液压泵故障无法工作时，制动蓄能器可以提供车辆连续至少六次紧急制动所需液压油；
(3)辅助装置安全导向
整车配备了自动灭火系统，自动灭火系统能够及时探测并扑灭柴油机、主发电机、液压泵组件、燃油箱或液压油箱的初期火灾，能够实现自动和手动控制灭火；
整车配备了后视影像系统，后视影像系统的4个摄像头，能实时监控车辆四周状况，并将影像信息在驾驶室显示屏中实时显示，8 个雷达探头可在车辆转向、倒车时探测车辆周围障碍物，并伴有语音报警，保证车辆安全运行。
三、供电系统
如图4、5所示，供电系统包括设在自卸车车头一侧的安装工位、蓄电池箱2和超级电容柜7，所述蓄电池箱2和超级电容柜7设置在安装工位处。
如图4至7所示，所述安装工位由前保险杠1的左端、左侧车架纵梁4的前端和左侧的走台支撑杆3所围成的区域。所述前保险杠1包括前面板11、设置在前面板11上端的上板12和设置在前面板11下端的下板13，所述前面板11、上板12和下板13围成安装槽，该种槽形钢具有良好的强度，所述车架纵梁4的前端伸入所述安装槽内且与前保险杠1固定，位于车架纵梁4外侧的一段前保险杠1形成第一安装部。所述走台支撑杆3设置在前保险杠1的后方且与前保险杠1相互平行，走台支撑杆3为圆杆，所述车架纵梁4 的侧面对应所述走台支撑杆3处设有安装孔，所述走台支撑杆3的一端插入所述安装孔内且与车架纵梁4连接，位于车架纵梁4外侧的一段走台支撑杆3形成第二安装部，第二安装部向外伸出的长度小于第一安装部向外伸出的长度。所述蓄电池箱2的两侧分别架设在所述第一安装部和第二安装部上。
如图4至7所示，所述蓄电池箱2包括底板21、顶板23、前板 22和后板，所述底板21、顶板23、前板22、后板和所述前保险杠 1的前面板11围成容置腔体。所述容置腔体内设有蓄电池组，蓄电池组由若干蓄电池组成。所述前板22与走台支撑杆3相互垂直且其设置在靠近走台支撑杆3朝外的一端，所述前板22上设有供蓄电池组进出蓄电池箱2的安装口，所述安装口处设有与其配合的活动门板；所述前板22的一侧延伸至前保险杠1的安装槽内，前板22的另一侧设有供走台支撑杆3穿出的卡槽，所述卡槽形状大于二分之一圆，但小于四分之三圆，卡槽没有完全包裹走台支撑杆3，前板 22利用安装槽和卡槽的卡位进行固定，由于前保险杠1和走台支撑杆3具有良好的承重力，因此可以承受蓄电池箱2的重量。所述后板上设有供电缆伸出的引线口，由于蓄电池箱2与超级电容柜7相互靠近，蓄电池箱2与超级电容柜7之间的连接电缆通过引线口穿出后即可进入超级电容柜7内，二者的连接电缆长度更短，而且电缆不外露。所述蓄电池箱2的底板21上设有横向加强筋板和纵向加强筋板，所述纵向加强筋板上设有导轨25，蓄电池通过导轨25的导向进入蓄电池箱2内；所述底板21靠近走台支撑杆3的一侧向上弯折延伸至前板22的卡槽处形成下包边26。所述顶板23前保险杠 1的上板12平齐，顶板23的一侧与上板12焊接固定，顶板23的另一侧向下弯折延伸至前板22的卡槽处形成上包边27，所述上包边27的下端延伸至走台支撑杆3的露出卡槽的外壁；所述顶板23 上对应蓄电池的连接端子处开设接线口231，所述接线口231处配设盖板。所述蓄电池箱2内于蓄电池组的四周设有用于固定蓄电池组的围板24。
如图7所示，所述蓄电池箱2与车架纵梁4相对的一侧设有第一安装耳5，所述车架纵梁4的侧面对应设有第二安装耳6，所述超级电容柜7的底部架设在第一安装耳5和第二安装耳6上。所述超级电容柜7的底部设有供电缆进入的进线口。所述超级电容柜7设在自卸车散热器总成的罩体内，罩体可以保护超级电容柜7。
如图7所示，所述前保险杠1的第一安装部的上板12上设有用于固定扶梯组件的第一安装孔121，所述蓄电池箱2位于扶梯组件的下方，且位于散热总成的左侧。所述蓄电池箱2的顶板23的一侧设有用于固定走台支撑柱的第二安装孔232，第二安装孔位于走台支撑杆3的上方。所述蓄电池箱2的顶板23上设有用于固定散热器总成罩体的第三安装孔233。
本发明供电系统的布局合理，充分利用自卸车前保险杠1一端扶梯下方的空间，因此可以节省走台和车架的原本用于安装蓄电池箱2和超级电容柜7的空间。蓄电池箱2和超级电容柜7安装在前保险杠1的一端还起到了平衡前保险杠1两端重量的作用，使整车配重更平衡。蓄电池箱2和超级电容柜7安装在较低的位置，并且蓄电池箱2的蓄电池安装口朝外，方便操作人员更换蓄电池；另外，由于安装位置更低，降低了整车重心，整车稳定性更好。蓄电池箱2与超级电容柜7靠近在一起，接线和布线方便。
四、启动系统
如图8所示，启动系统包括第一启动马达、第二启动马达、预润滑泵、发电机、超级电容组、蓄电池组、照明灯具、发动机启动控制支路、变流器、整车控制器和稳压电源。所述预润滑泵、第一启动马达、第二启动马达和发电机相互并联，所述超级电容组与蓄电池组相互并联组成供电电源，所述超级电容组的正极与蓄电池组的正极之间设有功率电阻和第一二极管。供电电源分别给第一启动马达、第二启动马达、预润滑泵和发电机供电；在预润滑泵的支路中还设有控制预润滑泵的预润滑泵接触器和第三熔断器；第一启动马达支路中还设有控制第一启动马达的第一允许启动接触器；第二启动马达支路中还设有控制第二启动马达的第二允许启动接触器； DC24V发电机支路中还设有第一熔断器。为实现整车供电控制，在供电电源的输出端设有电源总开关。所述蓄电池通过第二二极管向发动机启动控制支路供电。所述蓄电池组通过第二熔断器与稳压电源的输入端连接，稳压电源的输出端分别与变流器和整车控制器连接。蓄电池组还向其他不需要稳压的设备供电。所述稳压电源通过第三二极管与发动机启动控制支路连接。
当钥匙开关打到“ON”档位，电源总开关线圈吸合，控制系统得电；钥匙开关打到“START”位(启动位)并保持在此位置，蓄电池和超级电容给启动马达供电，直到柴油发动机启动，在此过程中稳压电源工作，维持整车控制器和变流器的稳压，以使自卸车其他电子设备得到正常工作。
发动机启动时，由蓄电池提供启动能量，为减少蓄电池工作负荷，增加蓄电池寿命，本发明在启动电路中增加超级电容，用以在启动发动机时，提供瞬时大电流。由于增加了启动超级电容，在对超级电容进行充电时，为限制充电电流，增加功率电阻；在发动机启动时，为减少线路电阻，在功率电阻两边并联二极管。在启动发动机时，由于大电流在会产生很大的电压降，所以，为保证辅助电路系统中的部分部件正常工作，需要增加稳压电源，这些部件包括牵引变流器、整车控制器等。
五、称重系统
如图9所示，重系统包括整车控制器、四个用于将自卸车负载变化的信号发送至整车控制器的悬挂压力传感器和用于记录车辆在坡度上倾斜的信号并发送至整车控制器的倾斜传感器、用于显示单次载重重量、累计运载次数及运载总重量的驾驶室显示屏和装于自卸车走台两侧边上用于显示车辆实时载重数量的称重显示屏。
所述悬挂压力传感器包括设置在自卸车左前悬挂上的左前悬挂压力传感器、设置在自卸车右前悬挂上的右前悬挂压力传感器、设置在自卸车左后悬挂上的左后悬挂压力传感器和设置在自卸车右后悬挂上的右后悬挂压力传感器。悬挂压力传感器通过将负载变化的信号转换为4～20mA的模拟信号，发送至整车控制器上。所述悬挂压力传感器量程:MAX 0～25Mpa SG，输出:4～20mA2线，工作电压: 24VDC。
所述倾斜传感器为双轴倾斜传感器，其技术要求：工作电压为 24VDC，工作电流为35mA，测量范围：双轴±60°，响应速度：为4-12Hz，测量精度为0.02-0.08，通讯接口为J1939。
所述走台两侧的显示屏分别为左称重显示屏和右称重显示屏，用于显示车辆实时载重数量，在装载货物是提醒装载人员车辆装载货物状况。
所述整车控制器接受四个悬挂压力传感器的压力信号、倾斜传感器的坡度信号以及车辆状态信号，判断分析车辆的运行工况、状态、设定条件，经过内部采样滤波、分析、模态仿真非线性校正算法计算出车辆的有效载重，同时采集车速传感器信号算出负载的运输公里并累计折算出每公里运载的重量。
整车控制器采集4个车辆悬挂压力传感器的压力信号和倾斜传感器记录车辆在坡度上的信号，根据信号进行重量计算，重量信息由显示屏进行显示，然后根据重量状态进行限速控制。
悬挂压力：为四悬挂经滤波采样后压力显示，默认单位为MPa。
倾斜度：纵向角度为垂直于车轴方向与水平面夹角，横向角度为车轴方向与水平面夹角，角度显示为XX.X°。
设前左悬挂压力为PFL，前右悬挂压力为PFR，后左悬挂压力为 PRL，后右悬挂压力为PRR，横向倾斜X，纵向倾斜Y。
取悬挂缸的活塞直径D1＝450mm；活塞杆直径D3＝390mm；
A1＝π(D1/2)*(D1/2)＝0.15904
A2＝π(D2/2)*(D2/2)＝0.11946
自卸车载重＝[(P左前+P右前-P空载左前-P空载右前)*cos(6°)*(0.39/2)*(0.39/2)*π/9.8+(P左后+P右后-P空载左后-P 空载右后)*(0.39/2)*(0.39/2)*π/9.8]*校正系数，校正系数根据实际测量进行标定。

Claims (10)

1.一种自卸车，包括机械部分和控制部分，所述机械部分包括货箱、车架、走台、设置在走台上的驾驶室和动力总成；所述控制部分包括电液制动系统、供电系统、故障安全导向系统、启动系统和货箱称重系统；其特征在于：
电液制动系统包括机械制动子系统和电制动子系统，当需要进行机械制动时，通过踏板角度控制整车控制器，整车控制器控制液压控制阀，液压控制阀控制电磁比例阀，电磁比例阀控制制动器；当需要进行电制动时，通过踏板角度控制整车控制器，整车控制器控制变流器，变流器控制牵引电机；
所述供电系统包括设在自卸车车头一侧的安装工位、蓄电池箱和超级电容柜，所述蓄电池箱和超级电容柜设置在安装工位处；
所述安全导向系统包括电气控制安全导向、液压控制安全导向和辅助装置安全导向；通过监测车辆故障信息指引司机进行故障后操作；
所述启动系统包括第一启动马达、第二启动马达、发电机、超级电容组、蓄电池组、发动机启动控制支路、变流器、整车控制器和稳压电源，所述超级电容组与蓄电池组相互并联组成供电电源，供电电源分别给第一启动马达、第二启动马达和发电机供电；所述超级电容组的正极与蓄电池组的正极之间设有功率电阻和第一二极管；
所述蓄电池通过第二二极管向发动机启动控制支路供电，所述蓄电池与稳压电源的输入端连接，稳压电源的输出端分别与变流器和整车控制器连接；
所述货箱称重系统包括整车控制器、四个用于将自卸车负载变化的信号发送至整车控制器的悬挂压力传感器和用于记录车辆在坡度上倾斜的信号并发送至整车控制器的倾斜传感器、用于显示单次载重重量、累计运载次数及运载总重量的驾驶室显示屏和装于自卸车走台两侧边上用于显示车辆实时载重数量的称重显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种自卸车，其特征在于：电液制动系统策略：
当车速V≥5km/h时，司机通过踩制动踏板，制动踏板输出电压信号给到整车控制器，整车控制器通过电制动力给定运算，经CAN通讯将给定电制动力信息传输给牵引变流器，变牵引流器输出控制牵引电机，整车制动减速；
当车速V，0km/h≤V＜5km/h时，司机通过踩制动踏板，制动踏板角度为0-15°时施加电制动力，制动踏板输出电压信号，给到整车控制器，整车控制器进行电制动力给定运算，经CAN通讯将给定最大电制动力信息传输给牵引变流器，牵引变流器输出控制牵引电机，整车制动减速；制动踏板角度为15-20°时，施加机械制动力，制动踏板输出电压信号，给到整车控制器，整车控制器进行液压制动力给定运算，经CAN通讯将给定液压制动力信息传输给液压控制器，液压控制器输出信号控制电磁比例阀，控制管路压力给到制动器，施加机械制动，整车制动停车；
当车辆由于超速或变流器输出电制动力不够时，司机可操作机械制动允许开关，电失效电磁阀失电，投入机械制动，显示屏提示司机减速停车，司机通过踩制动踏板，制动踏板角度0-20°时，对应输出电压信号给到整车控制器，整车控制器通过电制动力给定运算，经CAN通讯将给定最大电制动力信息传输给牵引变流器，输出最大电制动力；制动踏板角度20-35°时，对应输出压力给到液压阀组，液压制动阀组将管路压力给到前桥制动器和后桥制动器，施加机械制动力，整车制动停车；
当整车控制器监测到电制动力失效信号时，系统报警并提示司机立即停车，司机通过踩制动踏板，制动踏板输出电压信号给到整车控制器，此时电制动力输出为0，整车控制器通过液压制动力给定运算，经CAN通讯将给定液压制动力信息传输给液压控制器，液压控制器输出信号控制电磁比例阀，控制管路压力给到制动器，施加机械制动，整车制动停车；
当遇到紧急情况，车辆需立即停车时，司机可拍下紧急制动按钮，电失效电磁阀失电，辅助制动电磁阀得电，液压阀组施加压力控制行车制动器动作，保证车辆可靠停车；
当电磁比例阀故障时，液压控制器输出信号无法控制制动器施加机械制动力，电失效电磁阀失电，司机通过踩制动踏板，制动踏板角度20°-35°时，对应压力输出0-20.7MPa，控制制动器动车，使车辆在故障状态下能够低速牵引。
3.据权利要求2所述的一种自卸车，其特征在于：当车速V≥5km/h时，给定的电制动力F电＝S％×F电max；0km/h≤V＜5km/h时，给定的电制动力F电＝S1％×F电max，给定的液压制动力F液＝S2％×F液max；当车辆由于超速或变流器输出电制动力不够时，给定的电制动力F电＝S％×F电max；当电制动力失效时，给定的液压制动力F液＝S％×F液max；F电电制动力，F电max为最大包络线上的电制动力，F液为液压制动力，F液max为最大液压制动力，S％为制动踏板输出占比，S1％为速度0-5km/h时，制动踏板0-15°电制动输出占比，S2％为速度0-5km/h时，制动踏板15-20°电制动输出占比。
4.据权利要求1所述的一种自卸车，其特征在于：所述安装工位由前保险杠的一端、车架纵梁和走台支撑杆所围成，所述前保险杠包括前面板、设置在前面板上端的上板和设置在前面板下端的下板，所述前面板、上板和下板围成安装槽，所述车架纵梁的前端伸入所述安装槽内且与前保险杠固定，位于车架纵梁外侧的一段前保险杠形成第一安装部；所述走台支撑杆设置在前保险杠的后方且与前保险杠相互平行，走台支撑杆为圆杆，所述车架纵梁的侧面对应所述走台支撑杆处设有安装孔，所述走台支撑杆的一端插入所述安装孔内且与车架纵梁连接，位于车架纵梁外侧的一段走台支撑杆形成第二安装部，第二安装部向外伸出的长度小于第一安装部向外伸出的长度，所述蓄电池箱的两侧分别架设在所述第一安装部和第二安装部上。
5.据权利要求4所述的一种自卸车，其特征在于：所述蓄电池箱包括底板、顶板、前板和后板，所述底板、顶板、前板、后板和所述前保险杠的前面板围成容置腔体，所述容置腔体内设有蓄电池组；所述前板与走台支撑杆相互垂直且其设置在靠近走台支撑杆朝外的一端，所述前板上设有供蓄电池组进出蓄电池箱的安装口，所述安装口处设有与其配合的活动门板，所述前板的一侧延伸至前保险杠的安装槽内，前板的另一侧设有供走台支撑杆穿出的卡槽；所述后板上设有供电缆伸出的引线口；所述底板上设有若干用于导向蓄电池滑入的导轨，所述底板靠近走台支撑杆的一侧向上弯折延伸至前板的卡槽处形成下包边；所述顶板前保险杠的上板平齐，顶板的一侧与上板焊接固定，顶板的另一侧向下弯折延伸至前板的卡槽处形成上包边，所述顶板上对应蓄电池的连接端子处开设接线口，所述接线口处配设盖板。
6.据权利要求5所述的一种自卸车，其特征在于：所述蓄电池箱与车架纵梁相对的一侧设有第一安装耳，所述车架纵梁的侧面对应设有第二安装耳，所述超级电容柜的底部架设在第一安装耳和第二安装耳上；所述超级电容柜的底部设有供电缆进入的进线口，所述超级电容柜设在自卸车散热器总成的罩体内。
7.据权利要求1所述的一种自卸车，其特征在于：电气控制安全导向：在安全导向系统内预先设置自卸车各个设备产生故障的故障信息，所述故障信息包括故障等级、故障代码和故障名称；整车控制器对整车各系统运行状态进行实时监测，具备故障诊断功能，整车控制器通过硬线采集或者通过CAN总线通讯方式，实时接收变流器、柴油机、整车控制器的故障信息，并对所有故障进行等级划分，根据不同的故障等级做出相应的故障保护处理，将故障等级分为3级：
3级：非常严重故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“立即停车”，并驱动蜂鸣器报警；VCU控制牵引卸载，禁止牵引；停车后司机应关闭发动机，立即检查故障；
2级：较严重故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“限速运行”，并驱动蜂鸣器报警；VCU限制行车速度不高于10km/h；车辆限速运行，行驶到安全地带处理故障；
1级：一般故障
处理方式：DDU显示故障等级、故障代码及故障名称；组合仪表点亮故障指示灯，提示“故障警告”，并驱动蜂鸣器报警；车辆可继续运行，到就近维修站处理故障；
整车控制器通过组合仪表和DDU进行故障显示和报警功能，并通过逻辑运算进行相对应的故障处理。
8.据权利要求7所述的一种自卸车，其特征在于：液压控制安全导向：
转向：车辆行驶过程中，如遇紧急情况导致车辆无法转向时，车架内侧的三个转向蓄能器能够提供转向油缸完成三次从一个极限位置到另一个极限位置的动作，确保车辆停放路边或者安全维修地带；
制动：车辆由于超速或变流器输出电制动力不够的原因，电制动力无法使车辆减速或电制动力减速缓慢无法满足行车要求时，或者当液压控制器、电磁比例阀故障时，液压控制器输出信号无法控制制动器施加机械制动力，司机应操作机械制动允许开关，电失效电磁阀失电，投入机械制动，显示屏提示司机减速停车；
当遇到紧急情况，车辆需立即停车时，司机应拍下紧急制动按钮，电失效电磁阀失电，辅助制动电磁阀得电，液压阀组施加压力控制行车制动器动作，保证车辆可靠停车；
当车辆发动机故障无法工作或者液压泵故障无法工作时，制动蓄能器可以提供车辆连续至少六次紧急制动所需液压油。
9.据权利要求1所述的一种自卸车，其特征在于：所述悬挂压力传感器包括设置在自卸车左前悬挂上的左前悬挂压力传感器、设置在自卸车右前悬挂上的右前悬挂压力传感器、设置在自卸车左后悬挂上的左后悬挂压力传感器和设置在自卸车右后悬挂上的右后悬挂压力传感器；所述整车控制器接受四个悬挂压力传感器的压力信号、倾斜传感器的坡度信号以及车辆状态信号，判断分析车辆的运行工况、状态、设定条件，经过内部采样滤波、分析、模态仿真非线性校正算法计算出车辆的有效载重，同时采集车速传感器信号算出负载的运输公里并累计折算出每公里运载的重量；自卸车载重＝[(P左前+P右前-P空载左前-P空载右前)*cos(6°)*(0.39/2)*(0.39/2)*π/9.8+(P左后+P右后-P空载左后-P空载右后)*(0.39/2)*(0.39/2)*π/9.8]*校正系数。
10.据权利要求1所述的一种自卸车，其特征在于：所述走台上还设有电阻柜、变流器和低压柜，驾驶室设在走台的右侧，电阻柜设在走台的左侧，变流器设在走台的中间，低压柜设在驾驶室的后方。
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