CN111055831A - 并联式插电混合动力垃圾车及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及并联式插电混合动力垃圾车控制方法包括以下步骤：判断垃圾车是否处于行驶状态；若是，由发动机或ISG电机为变速箱提供动力，提供给变速箱的动力通过传动系统驱动垃圾车行驶；判断垃圾车是否处于上装作业状态；若是，发动机或者ISG电机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器将发动机或者ISG电机提供给变速箱的动力输出给垃圾车的上装专用装置。上述技术方案在垃圾车上装作业时，由变速箱上的取力器将发动机或者ISG电机提供给变速箱的动力输出给垃圾车的上装专用装置。垃圾车在上装作业时，先将底盘发动机熄火，再将ISG电机提供给变速箱的动力通过取力器驱动上装作业，从而实现垃圾车在上装作业时的尾气零排放，达到节能降噪的效果。

Description

并联式插电混合动力垃圾车及控制方法

技术领域

本发明涉及环卫车领域，特别涉及并联式插电混合动力垃圾车及控制方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高，同时城市和农村的生活垃圾产量日益增加，人们对垃圾车使用性能提出更高的要求。现有垃圾车配套的底盘主要有燃油底盘，因垃圾车作业过程中，经常处于怠速状态，同时存在频繁起步、加速的情况，容易导致燃油车的油耗增加，尾气排放增加、作业噪声扰民等问题。部分垃圾车采用纯电动动底盘，虽然可以实现尾气零排放以及降低上装作业时的噪声，但是纯电动车价格高，还普遍存在续航里程短、充电等时间长等问题，在目前充电桩等基础设施配套不完善的情况下，导致作业范围受限，使用便利性差。

发明内容

为此，需要提供并联式插电混合动力垃圾车及控制方法，用于解决上述现有技术的技术问题。

为实现上述目的，发明人提供了并联式插电混合动力垃圾车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断垃圾车是否处于行驶状态；

若是，由发动机或ISG电机为变速箱提供动力，提供给变速箱的动力通过传动系统驱动垃圾车行驶；

判断垃圾车是否处于上装作业状态；

若是，发动机或者ISG电机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器将发动机或者ISG电机提供给变速箱的动力输出给垃圾车的上装专用装置。

作为本发明的一种优选方法，垃圾车上装作业时，判断ISG电机所需电能是否充足；

若是，离合器断开连接，由ISG电机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器与液压泵连接，所述取力器通过液压泵将ISG电机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置；

若否，判断垃圾车是否外接电源。

作为本发明的一种优选方法，判断垃圾车是否外接电源后，还包括：

若是，外接电源通过储能单元站为ISG电机供电，ISG电机提供动力给变速箱，变速箱上的取力器将ISG电机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置；

若否，离合器保持连接，由发动机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器将发动机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置，同时发动机带动ISG电机进行发电，并将电能储存在所述储能单元站。

作为本发明的一种优选方法，还包括垃圾车的起步步骤：

发动机、ISG电机或者二者协调为变速箱提供动力，提供给变速箱的动力通过传动系统驱动垃圾车起步。

作为本发明的一种优选方法，垃圾车处于行驶状态后，判断垃圾车是否处于减速或者制动状态；

若是，垃圾车在减速或制动中释放出的能量通过传动系统传递到ISG电机，再通过ISG电机的发电给储能单元站充电；

若否，判断垃圾车是否处于起步或者低速状态。

作为本发明的一种优选方法，判断垃圾车是否处于起步或者低速状态后，还包括：

若是，储能单元站存储的电能通过整车控制器的电机控制器转换为ISG电机需要的电能。

区别于现有技术，上述技术方案在垃圾车上装作业时，由变速箱上的取力器将发动机或者ISG电机提供给变速箱的动力输出给垃圾车的上装专用装置。垃圾车在上装作业时，先将底盘发动机熄火，再将ISG电机提供给变速箱的动力通过取力器驱动上装作业，从而实现垃圾车在上装作业时的尾气零排放，达到节能降噪的效果。

本发明还提供了并联式插电混合动力垃圾车，所述垃圾车用于执行如如发明人上述提供的任意一项所述的并联式插电混合动力垃圾车控制方法。

作为本发明的一种优选结构，垃圾车的底盘上设置有整车控制器，所述整车控制器通过CAN分别与仪表、ECU以及离合变速控制器电连接，所述ECU与所述发动机电连接，所述离合变速控制器分别与所述离合器以及所述变速箱电连接。

作为本发明的一种优选结构，所述整车控制器通过CAN与ABS电连接，所述ABS与垃圾车的车轮电连接。

作为本发明的一种优选结构，垃圾车的上装专用装置包括箱体与填装器，所述填装器与所述箱体连接，所述填装器上设置有刮板以及滑板，所述箱体内设置有推板；

所述刮板与所述滑板相配合用于将垃圾箱内的垃圾刮起并将垃圾推进所述箱体内，所述推板用于将所述箱体内的垃圾推出所述箱体外。

区别于现有技术，上述技术方案所述并联式插电混合动力垃圾车可以执行上述控制方法，通过执行上述控制方法，使得垃圾车在行驶或者上装作业时，能够消耗更少的能量并且实现垃圾车在上装作业时的尾气零排放，达到节能降噪的效果。

附图说明

图1为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车控制方法的流程图；

图2为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车起步时能量流动图；

图3为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车正常行驶状态能量流动图；

图4为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车制动能量回收能量流动图；

图5为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车作业时能量流动图；

图6为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车作业时外接电能能量流动图；

图7为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车的底盘的动力布置示意图；

图8为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车的底盘的动力原理图；

图9为具体实施方式所述并联式插电混合动力垃圾车的结构示意图。

附图标记说明：

1、上装专用装置；

11、箱体；

111、推板；

12、填装器；

121、刮板；

122、滑板；

2、底盘。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

ABS是防抱死制动系统(antilock brake system)的英文缩写，作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑(滑移率在20％左右)的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。

ECU(Electronic ControlUnit)电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

ISG是汽车起动发电一体机，直接集成在发动机主轴上。ISG融合了电机、现代电力电子、数字信号处理、现代控制等技术，集传统汽车的起动和发电功能于一体，具有突出的起/停控制快、能量再生利用好、动力辅助性强等优点，在降低排气污染、节约燃油方面效果明显。

CAN是Controller Area Network的缩写(以下称为CAN)，是ISO国际标准化的串行通信协议。CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

请参阅图1、图3以及图5，本实施例涉及并联式插电混合动力垃圾车控制方法，包括以下步骤：

首先进行步骤S101，判断垃圾车是否处于行驶状态；

若是，执行步骤S102，由发动机或者ISG电机为变速箱提供动力，提供给变速箱的动力通过传动系统驱动垃圾车行驶；

再进行步骤S103，判断垃圾车是否处于上装作业状态；

若是，执行步骤S104，发动机或者ISG电机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器将发动机或者ISG电机提供给变速箱的动力输出给垃圾车的上装专用装置。

使用并联式插电混合动力垃圾车行驶过程中，可由发动机或者ISG电机为变速箱提供动力，驱使垃圾车行驶；根据不同的道路，通过发动机与ISG电机的相互配合，更好地驱动垃圾车的行驶，使得垃圾车在整个行驶过程中达到节能降噪的效果。

并联式插电混合动力垃圾车在上装作业时，变速箱上的取力器将发动机或者ISG电机提供给变速箱的动力输出给垃圾车的上装专用装置。此过程，优先使用ISG电机驱动垃圾车上装作业，从而保证上装过程能有效地降低作业的噪声同时也可降低油耗。

在进一步的实施例中，垃圾车上装作业时，判断ISG电机所需电能是否充足；

若是，离合器断开连接，由ISG电机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器与液压泵连接，所述取力器通过液压泵将ISG电机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置；

若否，判断垃圾车是否外接电源。

在此过程中，发动机熄火停止运转，通过自动离合器断开与传动系统连接，利用储能单元站储存的电能，驱动ISG电机，ISG电机的动力从变速箱到取力器再到液压泵，通过液压泵完成垃圾车的上装作业。

请参阅图6，判断垃圾车是否外接电源后，还包括：

若是，外接电源通过储能单元站为ISG电机供电，ISG电机提供动力给变速箱，变速箱上的取力器将ISG电机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置；

若否，离合器保持连接，由发动机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器将发动机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置，同时发动机带动ISG电机进行发电，并将电能储存在所述储能单元站。

判断垃圾车是否在上装作业时外接电源，若是，发动机将熄火停止运转，通过自动离合器断开与传动系统连接，利用电池组充电接口，外接输入电能驱动ISG电机，ISG电机的动力从变速箱到取力器再到液压泵，整车液压系统得到动力，驱动垃圾车进行上装作业。此时整车无需耗费燃油，整车实现零尾气排放，作业噪声低。若否，整车控制器检测到储能单元站储备能量不足以持续提供动力满足垃圾车的作业需求时，会自动启动发动机，自动离合器结合，将接替ISG电机实现垃圾车连续作业要求，同时发动机的动力还可为储能单元站充电。

其中，根据不同情形的作业需求，通过整车控制器自动调整发动机或ISG电机转速，提高作业效率。

请参阅图2，所述并联式插电混合动力垃圾车控制方法还包括垃圾车的起步步骤：

发动机、ISG电机或者二者协调为变速箱提供动力，提供给变速箱的动力通过传动系统驱动垃圾车起步。

发动机或者ISG电机可以单独地驱动垃圾车起步，同时整车控制器可以根据不同的情形，决定发动机和ISG电机一起协调工作，共同驱动垃圾车起步，从而缩短车辆的起步时间。

请参阅图4，垃圾车处于行驶状态后，判断垃圾车是否处于减速或者制动状态；

若是，垃圾车在减速或制动中释放出的能量通过传动系统传递到ISG电机，再通过ISG电机的发电给储能单元站充电；

若否，判断垃圾车是否处于起步或者低速状态。

此过程，垃圾车将制动或者减速时产生的热能转换成机械能，再通过发动机将其转化为电能，再储存在储能单元站中，实现能量的回收。

在进一步的实施例中，判断垃圾车是否处于起步或者低速状态后，还包括：

若是，储能单元站存储的电能通过整车控制器的电机控制器转换为ISG电机需要的电能。

此过程，储能单元站在垃圾车减速或者制动状态下存储的能量可为ISG电机供电，降低对发动机的依赖、发动机油耗及二氧化碳排放。ISG可在垃圾车起步或加速时，需要增大驱动力时，ISG电机驱动力成为发动机的辅助动力，使得储能单元站内存储的电能获得有效应用。

整个垃圾车行驶过程中，通过对垃圾车多余能量的回收及运用，使得垃圾车在整个行驶过程中处于经济的状况下，发动机的耗油量降低，垃圾车行驶速率提高。

请参阅图9，本发明涉及并联式插电混合动力垃圾车，所述垃圾车用于执行如发明人上述提供的任意一项所述并联式插电混合动力垃圾车控制方法。所述并联式插电混合动力垃圾车可以执行上述控制方法，通过执行上述控制方法，使得垃圾车在行驶或者上装作业时，能够消耗更少的能量并且实现垃圾车在上装作业时的尾气零排放，达到节能降噪的效果。

在进一步的实施例中，垃圾车的上装专用装置1包括箱体11与填装器12，所述填装器12与所述箱体11连接，所述填装器12上设置有刮板121以及滑板122，所述箱体11内设置有推板111；所述刮板121与所述滑板122相配合用于将垃圾箱内的垃圾刮起并将垃圾推进所述箱体1111内，所述推板111用于将所述箱体11内的垃圾推出所述箱体11外。垃圾车的上装专用装置的功能包括垃圾提升、垃圾收集、垃圾压缩、垃圾转运以及垃圾卸料。简而言之，垃圾车的上装作业主要为上料机构作业、压缩机构作业以及卸料作业，通过刮板、滑板以及负压板的配合实现上料机构作业，经过垃圾车内部的压缩机构作业，最后将垃圾车箱体内的垃圾通过推板推出箱体。

请参阅图7及图8，垃圾车的底盘2上设置有整车控制器，所述整车控制器通过CAN分别与仪表、ECU以及离合变速控制器电连接，所述ECU与所述发动机电连接，所述离合变速控制器分别与所述离合器以及所述变速箱电连接。其中，并联式插电混合动力垃圾车的底盘也可以用于制作餐厨垃圾车、简易垃圾车等车型。

通过上述连接方式，整车控制器通过CAN的实时控制通信网路对仪表、ECU以及离合变速控制器电连接，ECU通过与发动机电连接，实时的把发动机的数据信息反馈到仪表上。通过离合变速控制器自动实现动力的切换与耦合，从而保证车辆的正常运作。上述方案通过ECU实时控制底盘发动机和电机工作，能够实现电机与发动机输出的高度耦合，从而使得发动机长期处于比较经济的工况下。

在进一步的实施例中，所述整车控制器通过CAN与ABS电连接，所述ABS与垃圾车的车轮电连接。ABS与车轮连接，保证在垃圾车进行制动时，能自动控制制动器制动力的大小，保证车轮不被抱死，使得垃圾车行驶安全。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.并联式插电混合动力垃圾车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断垃圾车是否处于行驶状态；

若是，由发动机或ISG电机为变速箱提供动力，提供给变速箱的动力通过传动系统驱动垃圾车行驶；

判断垃圾车是否处于上装作业状态；

若是，发动机或者ISG电机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器将发动机或者ISG电机提供给变速箱的动力输出给垃圾车的上装专用装置。

2.根据权利要求1所述的并联式插电混合动力垃圾车控制方法，其特征在于，垃圾车上装作业时，判断ISG电机所需电能否充足；

若是，离合器断开连接，由ISG电机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器与液压泵连接，所述取力器通过液压泵将ISG电机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置；

若否，判断垃圾车是否外接电源。

3.根据权利要求2所述的并联式插电混合动力垃圾车控制方法，其特征在于，判断垃圾车是否外接电源后，还包括：

若是，外接电源通过储能单元站为ISG电机供电，ISG电机提供动力给变速箱，变速箱上的取力器将ISG电机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置；

若否，离合器保持连接，由发动机为变速箱提供动力，变速箱上的取力器将发动机提供给变速箱的动力输出给上装专用装置，同时发动机带动ISG电机进行发电，并将电能储存在所述储能单元站。

4.根据权利要求1所述的并联式插电混合动力垃圾车控制方法，其特征在于，还包括垃圾车的起步步骤：

发动机、ISG电机或者二者协调为变速箱提供动力，提供给变速箱的动力通过传动系统驱动垃圾车起步。

5.根据权利要求1所述的并联式插电混合动力垃圾车控制方法，其特征在于，垃圾车处于行驶状态后，判断垃圾车是否处于减速或者制动状态；

若是，垃圾车在减速或制动中释放出的能量通过传动系统传递到ISG电机，再通过ISG电机的发电给储能单元站充电；

若否，判断垃圾车是否处于起步或者低速状态。

6.根据权利要求5所述的并联式插电混合动力垃圾车控制方法，其特征在于，判断垃圾车是否处于起步或者低速状态后，还包括：

若是，储能单元站存储的电能通过整车控制器的电机控制器转换为ISG电机需要的电能。

7.并联式插电混合动力垃圾车，其特征在于：所述垃圾车用于执行如权利要求1-6任意一项所述的并联式插电混合动力垃圾车控制方法。

8.根据权利要求7所述的并联式插电混合动力垃圾车，其特征在于，垃圾车的底盘上设置有整车控制器，所述整车控制器通过CAN分别与仪表、ECU以及离合变速控制器电连接，所述ECU与所述发动机电连接，所述离合变速控制器分别与所述离合器以及所述变速箱电连接。

9.根据权利要求8所述的并联式插电混合动力垃圾车，其特征在于，所述整车控制器通过CAN与ABS电连接，所述ABS与垃圾车的车轮电连接。

10.根据权利要求7所述的并联式插电混合动力垃圾车，其特征在于，垃圾车的上装专用装置包括箱体与填装器，所述填装器与所述箱体连接，所述填装器上设置有刮板以及滑板，所述箱体内设置有推板；

所述刮板与所述滑板相配合用于将垃圾箱内的垃圾刮起并将垃圾推进所述箱体内，所述推板用于将所述箱体内的垃圾推出所述箱体外。

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