CN110873025B - 环卫车排风能量回收控制方法、控制装置和环卫车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环卫车排风能量回收控制方法、控制装置和环卫车，当实际风速小于一设定风速阈值时，控制风力发电机不运行；当实际风速大于或者等于设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，根据实际风速与额定发电风速之间的误差值相应调节风力发电机前方风门的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，其中，实际风速与额定发电风速之间误差值的绝对值与风力发电机前方风门开度呈反比关系。因此，通过这种控制方式能够使风力发电机的发电功率稳定在一定范围内，避免风力发电机的发电功率过小满足不了需求供电，同时避免对风力发电机造成一定的损害。
Description
技术领域
本发明涉及环卫车排风能量回收控制方法、控制装置和环卫车。
背景技术
环卫车是针对路面垃圾清扫的专用车辆，其工作原理是：环卫车的扫盘将路面垃圾扫至中间，离心风机产生的负压和气流将垃圾吸入垃圾箱内，垃圾在垃圾箱中沉积，气流经过滤后由离心风机的涡轮壳出口排出。
目前，环卫纯电动车的应用越来越广泛，为解决环卫纯电动车作业时电耗这个老大难问题，开发了一款“智能馈电高效回收装置”，有效利用离心风机排风口排出强劲的“风动能”，高效的通过智能馈电装置回收电能补充高压电池，尽可能减小整车电耗与设备部分作业电耗。1s内获得的能量与风速的定量关系是：风动能与风速的三次方成正比。通过风能回收利用转为电能，提高用电效率，减小损耗，提高客户对环卫车“续驶里程的满意度”。比如申请公布号为CN102518063A的中国发明专利申请文件中公开了一种气流能量回收利用装置和扫路车，在离心风机的排气口处设置有一个风力发电机，通过风力发电机实现风能的回收利用，解决了离心风机排出的高速气流不能被利用，造成极大的能源浪费的技术问题。但是，由于道路环境的复杂性和多变性，环卫车在清扫作业过程中，有时候清扫作业间隔进行，即清扫机构并非一直在运行，而是间隔运行，或者清扫机构的运行功率大小在变化，那么，离心风机的排气口排出风的风力(即风量或者风速)不是恒定的，而是在很大范围内来回浮动。而且，风力发电机的发电功率与风力呈正比关系，当风力发生大范围变化时，风力发电机的发电功率也发生很大的变化，比如：当风力很小时，风力发电机的发电功率也很小。但是，不管什么样的发电机，其发电功率均需要稳定在一定范围内，也就是说，风力发电机的发电功率需要稳定在一定范围内，当风力发电机的发电功率过小时，不但发出的电能没有利用价值，而且对风力发电机本身也会造成一定的损害。
发明内容
本发明的目的是提供一种环卫车排风能量回收控制方法，用以解决当环卫车排风口处的风力发电机的发电功率过小时，对风力发电机本身造成一定损害的问题。本发明同时提供一种环卫车排风能量回收控制装置和一种环卫车，用以解决当环卫车排风口处的风力发电机的发电功率过小时，对风力发电机本身造成一定损害的问题。
为实现上述目的，本发明包括以下技术方案：
一种环卫车排风能量回收控制方法，包括以下步骤：
(1)检测环卫车排出风的实际风速；
(2)当实际风速小于一设定风速阈值时，控制风力发电机不运行；当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，根据实际风速与所述额定发电风速之间的误差值相应调节风力发电机前方风门的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，其中，所述实际风速与额定发电风速之间误差值的绝对值与风力发电机前方风门开度呈反比关系。
该方法是对环卫车排出口处的风速小于额定发电风速这一情况进行能量回收的控制，设定一个风速阈值，该风速阈值小于额定发电风速，那么，当风速小于设定风速阈值时，表示环卫车排出风的风速过小，此时，如果风力发电机运行发电的话，发电功率会很小，没有利用价值，为了使风力发电机的发电功率稳定在一定范围内，此时控制风力发电机不运行；当风速大于或者等于该设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，此时风速虽然比设定风速阈值大，但是，还不足以使风力发电机有效发电，那么，根据风速与额定发电风速之间的误差值相应调节风力发电机前方风门的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，当风速与额定发电风速之间误差值的绝对值越大时，表示风速距离额定发电风速越大，风速越小，那么，降低风力发电机前方风门的开度，提升排出风被压缩的程度，进而提高进入风力发电机的风速，提升风力发电机的转速，提升风力发电机的发电功率，相应地，当风速与额定发电风速之间误差值的绝对值越小时，表示风速距离额定发电风速越小，风速越大，那么，增大风力发电机前方风门的开度，降低排出风被压缩的程度，不需要通过过度压缩空气来提升进入风力发电机的风速，即不需要通过过度压缩空气就能够满足风力发电机发电功率的需求。因此，通过这种控制方式能够使风力发电机的发电功率稳定在一定范围内，避免风力发电机的发电功率过小，进而避免对风力发电机造成损害。
进一步地，当风力发电机转动发电后，检测风力发电机的转速或者风力发电机输出端的电压，当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值，或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制风力发电机向能量回收装置输出电能，提升电能回收可靠性。
一种环卫车排风能量回收控制装置，包括用于检测环卫车排出风的风速的风速检测模块，控制模块以及用于设置在风力发电机前方、能够调节开度的风门机构，所述控制模块采样连接所述风速检测模块，控制连接所述风门机构，当环卫车排出风的实际风速小于一设定风速阈值时，控制风力发电机不运行；当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，根据实际风速与所述额定发电风速之间的误差值相应调节所述风门机构的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，其中，所述实际风速与额定发电风速之间误差值的绝对值与风力发电机前方风门开度呈反比关系。
该控制装置是对环卫车排出口处的风速小于额定发电风速这一情况进行能量回收的控制，设定一个风速阈值，该风速阈值小于额定发电风速，那么，当风速小于设定风速阈值时，表示环卫车排出风的风速过小，此时，如果风力发电机运行发电的话，发电功率会很小，没有利用价值，为了使风力发电机的发电功率稳定在一定范围内，此时控制风力发电机不运行；当风速大于或者等于该设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，此时风速虽然比设定风速阈值大，但是，还不足以使风力发电机有效发电，那么，根据风速与额定发电风速之间的误差值相应调节风力发电机前方风门的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，当风速与额定发电风速之间误差值的绝对值越大时，表示风速距离额定发电风速越大，风速越小，那么，降低风力发电机前方风门的开度，提升排出风被压缩的程度，进而提高进入风力发电机的风速，提升风力发电机的转速，提升风力发电机的发电功率，相应地，当风速与额定发电风速之间误差值的绝对值越小时，表示风速距离额定发电风速越小，风速越大，那么，增大风力发电机前方风门的开度，降低排出风被压缩的程度，不需要通过过度压缩空气来提升进入风力发电机的风速，即不需要通过过度压缩空气就能够满足风力发电机发电功率的需求。因此，通过这种控制装置能够使风力发电机的发电功率稳定在一定范围内，避免风力发电机的发电功率过小，进而避免对风力发电机造成损害。
进一步地，所述控制装置还包括用于检测风力发电机转速的转速检测模块或者用于检测风力发电机输出端电压的电压检测模块，所述控制模块采样连接所述转速检测模块或者电压检测模块，当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制风力发电机向能量回收装置输出电能，提升电能回收可靠性。
进一步地，所述控制装置包括用于设置在风力发电机与能量回收装置之间的电能传输线路上的第一接触器的触点和第二接触器的触点，所述控制模块控制连接第一接触器的控制线圈和第二接触器的控制线圈，当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，控制模块控制所述第一接触器的触点闭合，然后当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制模块控制所述第二接触器的触点闭合，实现风力发电机向能量回收装置输出电能。
一种环卫车，包括用于设置在环卫车排出口处的风力发电机，还包括环卫车排风能量回收控制装置，所述控制装置包括用于检测环卫车排出风的风速的风速检测模块，控制模块以及用于设置在风力发电机前方、能够调节开度的风门机构，所述控制模块采样连接所述风速检测模块，控制连接所述风门机构，当环卫车排出风的实际风速小于一设定风速阈值时，控制风力发电机不运行；当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，根据实际风速与所述额定发电风速之间的误差值相应调节所述风门机构的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，其中，所述实际风速与额定发电风速之间误差值的绝对值与风力发电机前方风门开度呈反比关系。
该环卫车能够对环卫车排出口处的风速小于额定发电风速这一情况进行能量回收控制，设定一个风速阈值，该风速阈值小于额定发电风速，那么，当风速小于设定风速阈值时，表示环卫车排出风的风速过小，此时，如果风力发电机运行发电的话，发电功率会很小，没有利用价值，为了使风力发电机的发电功率稳定在一定范围内，此时控制风力发电机不运行；当风速大于或者等于该设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，此时风速虽然比设定风速阈值大，但是，还不足以使风力发电机有效发电，那么，根据风速与额定发电风速之间的误差值相应调节风力发电机前方风门的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，当风速与额定发电风速之间误差值的绝对值越大时，表示风速距离额定发电风速越大，风速越小，那么，降低风力发电机前方风门的开度，提升排出风被压缩的程度，进而提高进入风力发电机的风速，提升风力发电机的转速，提升风力发电机的发电功率，相应地，当风速与额定发电风速之间误差值的绝对值越小时，表示风速距离额定发电风速越小，风速越大，那么，增大风力发电机前方风门的开度，降低排出风被压缩的程度，不需要通过过度压缩空气来提升进入风力发电机的风速，即不需要通过过度压缩空气就能够满足风力发电机发电功率的需求。因此，通过该环卫车中的控制装置能够使风力发电机的发电功率稳定在一定范围内，避免风力发电机的发电功率过小，进而避免对风力发电机造成损害。
进一步地，所述控制装置还包括用于检测风力发电机转速的转速检测模块或者用于检测风力发电机输出端电压的电压检测模块，所述控制模块采样连接所述转速检测模块或者电压检测模块，当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制风力发电机向能量回收装置输出电能，提升电能回收可靠性。
进一步地，所述控制装置包括用于设置在风力发电机与能量回收装置之间的电能传输线路上的第一接触器的触点和第二接触器的触点，所述控制模块控制连接第一接触器的控制线圈和第二接触器的控制线圈，当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，控制模块控制所述第一接触器的触点闭合，然后当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制模块控制所述第二接触器的触点闭合，实现风力发电机向能量回收装置输出电能。
附图说明
图1是本发明提供的环卫车风力发电机的布置示意图；
图2是本发明提供的环卫车风力发电机布置的局部图；
图3是本发明提供的环卫车的一种具体实现电路示意图；
图4是本发明提供的环卫车能量回收的一种具体实现过程示意图；
图3中，1为24V电源，2为环卫车本体，3为空气流速计，4为AUTO风量调节门闸，5为风力发电机，6为三相全控桥式电路，7为斩波升降压控制电路，8为整车BMS控制管理系统电气盒，9为驾驶舱声光报警器，10为智能风电回馈控制器，11为驾驶舱风电积分电能表，12为同轴测速传感器。
具体实施方式
环卫车实施例
本实施例提供一种环卫车，具体以纯电动环卫车为例。当然，还可以是传统能源的环卫车。
该环卫车包括环卫车本体和环卫车排风能量回收控制装置，环卫车本体可以为常规的环卫车，包括驾驶舱、离心风机、垃圾过滤器、桥箱垃圾收纳箱体、排风箱等等，由于这些部分属于现有技术，并且背景技术中引用的专利文献中已有相关描述，这里就不再具体说明。以下重点对环卫车排风能量回收控制装置进行具体说明。
该环卫车排风能量回收控制装置实现风力发电机的能量回收控制，本实施例中，风力发电机安装设置排列在环卫车底盘桥箱顶部上出风口位置，横向排列3套带有特别设计收纳出风口扫风面口罩的直驱风电永磁三相发电机，如图1和图2所示。由于风力发电机的布置位置属于常规技术，这里就不再具体说明。
该环卫车排风能量回收控制装置包括风速检测模块，控制模块以及风门机构，控制模块采样连接风速检测模块，控制连接风门机构。风速检测模块用于检测环卫车排出风的风速；控制模块实现能量回收控制；风门机构设置在风力发电机的前方，即风门机构设置在环卫车底盘桥箱顶部上出风口与风力发电机之间，能够调节开度大小，进而调节进入风力发电机的风速。
在能量回收控制中，涉及一个参数阈值，命名为设定风速阈值，还涉及一个风速值，为风力发电机的额定发电风速，在该额定发电风速的作用下，风力发电机能够正常发电。当然，设定风速阈值小于风力发电机的额定发电风速。另外，上述两个风速值均可以根据实际需要进行设定。
那么，当环卫车排出风的实际风速小于设定风速阈值时，控制风力发电机不运行；当实际风速大于或者等于设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，根据实际风速与额定发电风速之间的误差值相应调节风门机构的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，其中，实际风速与额定发电风速之间误差值的绝对值与风力发电机前方风门开度呈反比关系。其中，当风速与额定发电风速之间误差值的绝对值越大时，表示风速距离额定发电风速越大，风速越小，那么，降低风门机构的开度，即风口变小，就能够提升排出风被压缩的程度，进而提高进入风力发电机的风速，进而提升风力发电机的转速，提升风力发电机的发电功率；当风速与额定发电风速之间误差值的绝对值越小时，表示风速距离额定发电风速越小，风速越大，那么，增大风门机构的开度，即风口变大，就能够降低排出风被压缩的程度，也就不需要通过过度压缩空气来提升进入风力发电机的风速，即不需要通过过度压缩空气就能够满足风力发电机发电功率的需求。
进一步地，该控制装置还包括用于检测风力发电机转速的转速检测模块或者用于检测风力发电机输出端电压的电压检测模块，控制模块采样连接转速检测模块或者电压检测模块，当风力发电机开始转动之后，风力发电机的转速逐渐上升，风力发电机输出端的电压也逐渐上升，当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，表示风力发电机能够有效输出电能，那么，控制风力发电机向能量回收装置输出电能。
本实施例中，能量回收装置以高压储能电池组为例，当然，还可以将回收的电能直接用于驱动其他相关设备运作。
基于上述技术方案，以下给出一种具体的实现方式。
如图3所示，新能源环卫车包括环卫车本体2，包括环卫车司机驾驶舱、离心风机、桥箱垃圾收纳箱体等等，桥箱垃圾收纳箱体内部设置有垃圾过滤器，离心风机上部设置上出风口。离心风机通过负压吸风口，把垃圾吸入桥箱箱体，通过垃圾过滤器把多余负压流体空气经上出风口的排风箱排出。
在驾驶舱下边设置有智能风电回馈控制器10，该智能风电回馈控制器10实现能量回收控制，即为上文中的控制模块。
如图3所示，风速检测模块以空气流速计3为例，空气流速计3设置在上出风口位置，当检测风速低于风力发电机5的额定发电风速时(此发明风电部分采用的是桨叶直接驱动型永磁发电机，根据空气流速越高动能就越大的特征，过程采用是“无变速箱传动”把损耗降至最低用来高效发电，关键条件就是不需要复杂的偏航寻风系统，而是在横向扫风口罩面积不变情况下，依靠的是不可调固定式桨叶，没有自动调桨系统，结构简单实用，水平轴布置的桨叶在气动特性自动失速的条件下风速要达到额定值和最大值以内的区域才能保持发电输入功率稳定在额定范围内)，空气流速计3会以A/D信号0～5V电压信号变送量送入智能风电回馈控制器10中反馈风速，风速越高，A/D电压信号电压值越高。当上装系统离心风机风速风量低于设定风速阈值时，空气流速计3输出的电压信号为0～2.5V，当上装系统离心风机风速风量高于设定风速阈值，且低于风力发电机5的额定发电风速时，空气流速计3输出的电压信号为2.5V～5V，那么，环卫车排出风的实际风速小于设定风速阈值相当于空气流速计3输出的电压信号为0～2.5V；实际风速大于或者等于设定风速阈值，且小于风力发电机5的额定发电风速相当于空气流速计3输出的电压信号为2.5V～5V。
如图3所示，风门机构以AUTO风量调节门闸4为例。本实施例中，AUTO风量调节门闸4包括2个90度同步角风门，2个风门中间尾部利用的是渐开线圆弧工艺，方便AUTO风量调节门闸4的2个同步直线丝杆推力电机精度对开角度的调整控制，控制电信号利用的是共地(共负)，2个同步电机正极分别与共地信号连接至智能风电回馈控制器10接线端，受智能风电回馈控制器10控制，根据风量采样数字电压信号的比例值范围去调节2个门闸的直线丝杆电机推力行程，从而改变2个风门同步角开度，进而调节风力发电机5桨叶的扫风面积，从而控制发电功率稳定输入。当然，风门机构还可以是其他能够实现开度调节的结构形式，比如AUTO风量调节三扇螺旋滑槽门闸。
当空气流速计3的采样电压信号为0～2.5V时，将电压信号送入智能风电回馈控制器10，0～2.5V电压不足以触发智能风电回馈控制器10内部数字电压信号，进而无法驱动AUTO风量调节门闸4动作；当空气流速计3采集的A/D电压信号为2.5V～5V时，进一步地，为3V～5V时，智能风电回馈控制器10根据空气流速计3的A/D电压信号控制AUTO风量调节门闸4动作，根据A/D电压信号相应调节AUTO风量调节门闸4的2个90度同步角风门开度大小，具体为根据风量采样数字电压信号的比例值范围去调节2个门闸的直线丝杆电机推力行程，从而改变的2个门闸同步角开度，进而调节风机桨叶的扫风面积，从而来控制发电机转速，实现发电功率稳定输入，其中，当电压信号越大时，AUTO风量调节门闸4的风门开度越大。
而且，在风力发电机5与高压储能电池组之间的电能传输线路上还设置有第一接触器的触点和第二接触器的触点，该第一接触器命名为空气流速接触器，该第二接触器命名为转速接触器，智能风电回馈控制器10控制连接空气流速接触器的控制线圈和转速接触器的控制线圈，实现智能风电回馈控制器10控制空气流速接触器的触点K3和转速接触器的触点K1，当空气流速计3采集的A/D电压信号为2.5V～5V时，智能风电回馈控制器10控制触点K3闭合，为转速接触器的触点K1做闭合准备(K3+K1＝1为“与的关系”，闭合构成发电通路，同时两级接触器触头串联设计也是为了防止大电流致使经常开合的触头粘连)。
风力发电机5同轴根部带有发电机同轴测速传感器12，同轴测速传感器12的信号输出端连接智能风电回馈控制器10。当AUTO风量调节门闸4的开度全部打开时，意味着空气流速计3测得风速风量已满足正常发电条件，门闸位置已调整好。同轴测速传感器12通过发电机带动形成转速数字电压信号，电压信号范围为0～10V，该转速数字电压信号传入智能风电回馈控制器10接线端，当转速数字电压信号到达一定值时，表示转速到达设定转速阈值，输出电压到达一定值，此时智能风电回馈控制器10控制触点K1闭合(K1触头端电路带有直流电熔断保险作为短路或过流的保护机制)，此时K3+K1＝1形成“与的关系”，构成发电通路，风力发电机5将发出的电能输出给高压储能电池组。本实施例中，设置有电能处理部分，用于对风力发电机5发出的交流电进行处理，作为一个具体的实施方式，电能处理部分包括三相全控桥式电路6和斩波升降压控制电路7。三相全控桥式电路6用于将风力发电机5的U、V、W三相绕组发出的交流电转化为直流电，由于三相全控桥式电路6为经典电路，这里不再详述。斩波升降压控制电路7用于调节直流电压，其中，直流浪涌保护器作为第一保护，最后经高压直流滤波器进行平波稳流，由于斩波升降压控制电路7也属于现有技术，这里就不再赘述。
因此，风力发电机5将风能转化为电能，U、V、W三相绕组把电能输出给三相全控桥式电路6，把电能转换为直流电，整流后经斩波升降压控制电路7调压后送入智能风电回馈控制器10的斩波控制输入接口，直流电能通过智能风电回馈控制器10的斩波控制输入接口处理传导至智能风电回馈控制器10的发电输出控制端。智能风电回馈控制器10的发电输出控制端输出连接整车BMS控制管理系统电气盒8，并且，智能风电回馈控制器10与整车BMS控制管理系统电气盒8进行CAN信息交互。在智能风电回馈控制器10的发电输出控制端与整车BMS控制管理系统电气盒8之间的电能传输线路上串设有高压接触器K2(也称为BMS高压馈电接触器)，该高压接触器K2为高压正负极双联常开触点，整车BMS控制管理系统电气盒8控制连接高压接触器K2。整车BMS控制管理系统电气盒8确认高压接触器K2是否满足相应的闭合馈电需求(比如高压储能电池组的SOC满足充电需求)，那么控制高压接触器K2直接吸合，接受高压直流馈电，进行高效补充SOC，如无需馈电，则控制高压接触器K2处于断开状态。
在风力发电机5的外部设置有扫风口罩，利用效仿喇叭口结构，尽可能的增大离心风机的出风口的扫风口罩面积，因为本实施例中应用的风电技术并不包含大型风电所有的桨叶调角系统和风向偏航系统，加之风力发电机5又是水平轴布置，所以利用喇叭口能够增大收纳风动能扫风面积，进而提升发电效率。
另外，在驾驶舱仪表台上设置有驾驶舱声光报警器9，用于在风力发电机5的桨叶转速超速时进行报警，报警的同时分为两种情况，第一情况：桨叶超速报警通过CAN信息交互，整车BMS控制管理系统电气盒8电信号传递至高压接触器K2，强制断开接触器使能信号，线圈失电，高压接触器K2断开，超速发电问题得到抑制保护；第二种情况：AUTO风量调节门闸4中直线丝杆电机控制电回路因机械原因同步旋转对角时卡死导致电机电流过流，会触发驾驶舱声光报警器9报警。
控制装置还设置有驾驶舱风电积分电能表11，当控制高压接触器K2直接吸合，接受高压直流馈电时，通过整车BMS控制管理系统电气盒8内采集的高压直流的电流和电压数据与智能风电回馈控制器10进行CAN信息交互计算积分累计电能，在仪表台显示累计馈电电能和环卫车电底盘消耗电能，通过对比计算消耗电能和回馈电能，可观察出智能风电回馈控制器10的馈电效率。
另外，环卫车整车低压供电系统分支回路拉出一支5A电流冗余的24V电源1，为智能风电回馈控制器10提供控制使能。其低压24V供电分支负极设置有急停高低压双联常闭手动可复位开关K4，当遇到低压24V供电总回路与高压发电输入总回路的故障短路或绝缘失效以及明火时，可迅速手动强行按下，使其迅速双机械联锁同时把常闭开关状态变为常开状态。图3中，K5也是急停高低压双联常闭手动可复位开关，K4和K5为联动开关，当有一个开关动作时，另一个开关也进行相应动作。高低压供电回路瞬间快速断开消除电弧，有效防止由于异常接触器粘连造成的低压使能还在给智能馈电控制器供电，而高压发电输入端接触器收到断开指令却未断开的故障。在常见控制电路中，接触器日积月累的使用，电气性能下降，就会遇见此类故障，而急停高低压双联常闭手动可复位开关的功能就能够有效规避电气失效的诱因。
图4是该环卫车能量回收的一种具体的实施过程示意图。当然，本发明并不局限于图4所示的具体过程。
上述技术方案针对新能源环卫车高压动力电池的机械作业和行车电能消耗问题，解决了高压电池系统技术在整车电底盘配置中“电耗”关键性指标考验。
高压电池技术在实际较为复杂的综合路况和环境情况下长时间通电行车和机械作业运行，“电耗”问题在整车当中是需要优选电附件以及电控零部件的，并实现控制策略优化。为解决环卫纯电动车作业时电耗这个老大难问题，有效利用该上装系统的离心风机排风口排出强劲的“风动能”，高效地通过回收电能补充高压储能电池组，尽可能地减小整车行驶电耗与设备作业电耗。将风能回收转为电能，提高用电效率，减小损耗，提高客户对环卫车续驶里程的满意度，增加了客户对环卫车辆电气性能上主观感受认可和印象。
解决了实际纯电动车发展迫切问题——电耗需求，减小了纯电环卫车整体高压电池的能量损耗，环卫车同时也高效地把灰尘以及吸碎石经上装系统离心风机箱体吸入收集，而后再通过过滤排风口进行强劲出风，并充分利用，真正意义上提高清洁能源回收，通过回收电能提高电能效率，把高压储能电池组的续驶里程功耗和设备作业功耗降至最低。而且，即便在环卫车桥箱离心风机的上顶出风口加上特质小型水平放置的风力发电机5，再经过上述控制装置的作用下，也不会对上装系统离心风机造成吸尘与吸碎石的负压风阻影响，因为离心风机将吸入的垃圾经过环卫车本身桥箱内部过滤结构滤出至箱体内部，而风能从箱体上部出风口排出，风量大，风速快，强劲有力，非常适合能量回馈利用。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
环卫车排风能量回收控制装置实施例
本实施例提供一种环卫车排风能量回收控制装置，该控制装置可以单独保护。由于该控制装置在上述环卫车实施例中已给出了详细地描述，本实施例就不再具体说明。
环卫车排风能量回收控制方法实施例
本实施例提供一种环卫车排风能量回收控制方法，包括以下步骤：
(1)检测环卫车排出风的实际风速；
(2)当实际风速小于一设定风速阈值时，控制风力发电机不运行；当实际风速大于或者等于设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，根据实际风速与额定发电风速之间的误差值相应调节风力发电机前方风门的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，其中，实际风速与额定发电风速之间误差值的绝对值与风力发电机前方风门开度呈反比关系。
进一步地，当风力发电机转动发电后，检测风力发电机的转速或者风力发电机输出端的电压，当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制风力发电机向能量回收装置输出电能。
由于该方法在上述环卫车实施例中已给出了详细地描述，本实施例就不再具体说明。当然，该方法并不局限于上述环卫车实施例中给出的硬件结构。
Claims (6)
1.一种环卫车排风能量回收控制装置，其特征在于，包括用于检测环卫车排出风的风速的风速检测模块，控制模块以及用于设置在风力发电机前方、能够调节开度的风门机构，所述控制模块采样连接所述风速检测模块，控制连接所述风门机构，当环卫车排出风的实际风速小于一设定风速阈值时，控制风力发电机不运行；当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，根据实际风速与所述额定发电风速之间的误差值相应调节所述风门机构的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，其中，所述实际风速与额定发电风速之间误差值的绝对值与风力发电机前方风门开度呈反比关系；
风力发电机安装设置排列在环卫车底盘桥箱顶部上出风口位置，所述风力发电机带有收纳出风口扫风面口罩，所述收纳出风口扫风面口罩为效仿喇叭口结构；
风门机构包括2个90度同步角风门以及2个同步直线丝杆推力电机，2个风门中间尾部采用渐开线圆弧工艺，2个同步直线丝杆推力电机共负，2个同步直线丝杆推力电机的正极与共负信号分别连接至控制模块的接线端，控制模块根据风量采样数字电压信号的比例值范围去调节2个同步直线丝杆电机推力行程，从而改变2个90度同步角风门的同步角开度；
所述环卫车排风能量回收控制装置还包括电能处理部分，所述电能处理部分包括三相全控桥式电路和斩波升降压控制电路，三相全控桥式电路用于将风力发电机的三相绕组发出的交流电转化为直流电，斩波升降压控制电路用于调节直流电压；斩波升降压控制电路的输出端连接控制模块的斩波控制输入接口，控制模块的发电输出端输出连接整车BMS控制管理系统电器盒，控制模块的发电输出端与整车BMS控制管理系统电器盒之间的电能传输线路上串设有高压接触器，所述高压接触器为高压正负极双联常开触点，所述整车BMS控制管理系统电器盒控制连接高压接触器；
风力发电机与高压储能装置之间的电能传输线路上串设有空气流速接触器和转速接触器，控制模块控制连接空气流速接触器的控制线圈和转速接触器的控制线圈，当空气流速计采集的电压信号满足设定范围时，控制模块控制空气流速接触器的触点闭合，当风力发电机的转速达到设定转速阈值时，控制模块控制转速接触器的触点闭合；
控制模块的低压供电分支负极设置有急停高低压双联常闭手动可复位开关K4，斩波升降压控制电路的输出端的负极与控制模块的斩波控制输入接口负极之间的连接线路上设置有急停高低压双联常闭手动可复位开关K5，急停高低压双联常闭手动可复位开关K4和急停高低压双联常闭手动可复位开关K5为联动开关。
2.根据权利要求1所述的环卫车排风能量回收控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括用于检测风力发电机转速的转速检测模块或者用于检测风力发电机输出端电压的电压检测模块，所述控制模块采样连接所述转速检测模块或者电压检测模块，当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制风力发电机向能量回收装置输出电能。
3.根据权利要求2所述的环卫车排风能量回收控制装置，其特征在于，所述控制装置包括用于设置在风力发电机与能量回收装置之间的电能传输线路上的第一接触器的触点和第二接触器的触点，所述控制模块控制连接第一接触器的控制线圈和第二接触器的控制线圈，当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，控制模块控制所述第一接触器的触点闭合，然后当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制模块控制所述第二接触器的触点闭合，实现风力发电机向能量回收装置输出电能。
4.一种环卫车，包括用于设置在环卫车排出口处的风力发电机，其特征在于，还包括环卫车排风能量回收控制装置，所述控制装置包括用于检测环卫车排出风的风速的风速检测模块，控制模块以及用于设置在风力发电机前方、能够调节开度的风门机构，所述控制模块采样连接所述风速检测模块，控制连接所述风门机构，当环卫车排出风的实际风速小于一设定风速阈值时，控制风力发电机不运行；当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，根据实际风速与所述额定发电风速之间的误差值相应调节所述风门机构的开度大小，以调节风力发电机桨叶的扫风面积，其中，所述实际风速与额定发电风速之间误差值的绝对值与风力发电机前方风门开度呈反比关系；
风力发电机安装设置排列在环卫车底盘桥箱顶部上出风口位置，所述风力发电机带有收纳出风口扫风面口罩，所述收纳出风口扫风面口罩为效仿喇叭口结构；
风门机构包括2个90度同步角风门以及2个同步直线丝杆推力电机，2个风门中间尾部采用渐开线圆弧工艺，2个同步直线丝杆推力电机共负，2个同步直线丝杆推力电机的正极与共负信号分别连接至控制模块的接线端，控制模块根据风量采样数字电压信号的比例值范围去调节2个同步直线丝杆电机推力行程，从而改变2个90度同步角风门的同步角开度；
所述环卫车排风能量回收控制装置还包括电能处理部分，所述电能处理部分包括三相全控桥式电路和斩波升降压控制电路，三相全控桥式电路用于将风力发电机的三相绕组发出的交流电转化为直流电，斩波升降压控制电路用于调节直流电压；斩波升降压控制电路的输出端连接控制模块的斩波控制输入接口，控制模块的发电输出端输出连接整车BMS控制管理系统电器盒，控制模块的发电输出端与整车BMS控制管理系统电器盒之间的电能传输线路上串设有高压接触器，所述高压接触器为高压正负极双联常开触点，所述整车BMS控制管理系统电器盒控制连接高压接触器；
风力发电机与高压储能装置之间的电能传输线路上串设有空气流速接触器和转速接触器，控制模块控制连接空气流速接触器的控制线圈和转速接触器的控制线圈，当空气流速计采集的电压信号满足设定范围时，控制模块控制空气流速接触器的触点闭合，当风力发电机的转速达到设定转速阈值时，控制模块控制转速接触器的触点闭合；
控制模块的低压供电分支负极设置有急停高低压双联常闭手动可复位开关K4，斩波升降压控制电路的输出端的负极与控制模块的斩波控制输入接口负极之间的连接线路上设置有急停高低压双联常闭手动可复位开关K5，急停高低压双联常闭手动可复位开关K4和急停高低压双联常闭手动可复位开关K5为联动开关。
5.根据权利要求4所述的环卫车，其特征在于，所述控制装置还包括用于检测风力发电机转速的转速检测模块或者用于检测风力发电机输出端电压的电压检测模块，所述控制模块采样连接所述转速检测模块或者电压检测模块，当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制风力发电机向能量回收装置输出电能。
6.根据权利要求5所述的环卫车，其特征在于，所述控制装置包括用于设置在风力发电机与能量回收装置之间的电能传输线路上的第一接触器的触点和第二接触器的触点，所述控制模块控制连接第一接触器的控制线圈和第二接触器的控制线圈，当实际风速大于或者等于所述设定风速阈值，且小于风力发电机的额定发电风速时，控制模块控制所述第一接触器的触点闭合，然后当风力发电机的转速大于或者等于设定转速阈值或者风力发电机输出端的电压大于或者等于设定电压阈值时，控制模块控制所述第二接触器的触点闭合，实现风力发电机向能量回收装置输出电能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Zhe Inventor after: Pan Pengchang Inventor after: Du Ke Inventor after: Guo Haile Inventor after: Ding Shuang Inventor after: Zhang Zeng Inventor after: Wei Donghai Inventor after: Zhang Leicheng Inventor after: Zhao Yudong Inventor after: Ma Jiuteng Inventor before: Du Ke Inventor before: Wei Donghai Inventor before: Ma Jiuteng Inventor before: Pan Pengchang Inventor before: Zhang Leicheng Inventor before: Zhao Yudong |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |