一种超低恒速控制方法及深度清洁车

技术领域

本发明涉及道路清扫技术领域，特别涉及一种超低恒速控制方法及深度清洁车。

背景技术

对于路面残存污垢、板结、油污、危化品残渣等顽固污渍，常见的清洁车清扫作业速度快、压力低、即使重复作业也无法根除顽固污渍，存在设备投入大、清扫成本高、作业效果不达标等问题；因此，需要继续研发深度清洁车，以解决道路顽固污渍清除的工作。目前，行业内深度清洁车有两种技术路线，一种行驶动力与作业动力分开的双发技术路线，这种技术路线存在成本高、噪音大、维保及使用费用高的问题；另一种是行驶动力与作业动力采用一套动力系统的单发技术路线，其通过动力解耦实现行驶与作业动力分配；相对于双发技术路线，单发技术路线具有成本低、噪音小、维保及使用费用较低的优点。

但是，现行的单发技术路线在施工作业时存在以下问题：一是受限于底盘行驶技术限制，依靠驾驶员操控，无法实现超低高精恒速自动作业；二是针对平坦路面与坡道路面无法实现能量自动分配，容易出现清扫效率低、清扫质量不一致的问题，为适应不同路况通常会选用动力输出富余的方式进行清扫，这又会造成资源和能耗的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超低恒速控制方法及深度清洁车，解决现有技术中单发深度清洁车超低速行驶难以实现高精度控制的问题，同时提升操作的便捷性、作业效率和设备安全性。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种超低恒速控制方法，所述方法包括：

实时采集发动机转速、扭矩及行驶速度；

计算高速马达的设定作业速度与行驶速度的第一速度差，以及计算低速马达的设定作业速度与行驶速度的第二速度差；

结合所述第一速度差和第二速度差，利用PID控制器实时调节第一液压泵与高速马达和低速马达的比例阀PWM值，以驱动后桥恒速行驶；

基于所述发动机转速和扭矩的实时数据，结合发动机转速和功率的设定输入值，计算上装作业功率与行驶功率的分配值，并通过PID控制器动态调整上装作业输出功率，以实现恒速行驶与作业输出的自适应能量分配。

结合第一方面，优选地，所述上装作业的设备包括风机和高压水泵。

结合第一方面，优选地，所述后桥的动力线包括：变速箱输入轴与分动箱内齿轮驱动第一液压泵，第一液压泵通过高速马达和低速马达将动力输至后桥。

结合第一方面，优选地，所述风机的动力线包括：分动箱的输出口连接副合器，副合器通过传统带驱动风机作业。

结合第一方面，优选地，所述高压水泵的动力线包括：分动箱内齿轮驱动第二液压泵，第二液压泵连接液压马达驱动高压水泵作业。

结合第一方面，优选地，所述高速马达的设定作业速度大于4.6km/h。

结合第一方面，优选地，所述低速马达的设定作业速度为1.5km/h～4.5km/h。

第二方面，本发明提供一种深度清洁车，包括超低恒速控制系统，所述超低恒速控制系统用于实现如第一方面任一所述的超低恒速控制方法。

结合第二方面，优选地，包括变速箱和后桥；所述变速箱与后桥之间断轴加分动箱以实现动力解耦；发动机依次通过主离合器、变速箱与分动箱传动连接；分动箱通过内齿轮与第一液压泵连接，所述第一液压泵通过高速马达和低速马达与后桥连接；风机通过副离合器连接在分动箱的输出口；所述分动箱依次通过第二液压泵、液压马达与高压水泵连接。

结合第二方面，优选地，还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述分动箱各输出的动力。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明能够实现超低速、高精度恒速作业行驶控制；本发明利用分动箱实现行驶动力与作业动力自动解耦，利用第一液压泵驱动高速马达和低速马达控制后桥动力，实现超低速无级调速控制，其行驶速度可控制在0-20km/h内；本发明基于比例阀特性结合PID控制器进行调节，实现行驶速度闭环控制，提升了行驶平稳性；此外，本发明还解决了平坦路面与坡道路面无法实现能量自动分配行业难题，同时可依据作业工况设定速度恒速行驶；提升了操作的便捷性、作业效率和设备安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的动力解耦系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种超低恒速控制方法中高低速切换的逻辑示意图；

图3是本发明实施例提供的一种超低恒速控制方法中自适应分配能量的逻辑示意图；

图4是本发明实施例提供的一种深度清洁车的结构示意图。

图中：1、发动机；2、主离合器；3、变速箱；4、分动箱；5、副离合器；6、风机；7、第一液压泵；8、高速马达；9、低速马达；10、第二液压泵；11、液压马达；12、高压水泵；13、后桥；21、第一速度传感器；22、第二速度传感器；23、控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

参照图2和图3，本实施例介绍一种超低恒速控制方法，基于图1所示的动力解耦系统实现，所述方法具体包括：

实时采集发动机1转速、扭矩及行驶速度；

计算高速马达8的设定作业速度与行驶速度的第一速度差，以及计算低速马达9的设定作业速度与行驶速度的第二速度差；

结合所述第一速度差和第二速度差，利用PID控制器实时调节第一液压泵7与高速马达8和低速马达9的比例阀PWM值，以驱动后桥13恒速行驶；

基于所述发动机1转速和扭矩的实时数据，结合发动机1转速和功率的设定输入值，计算上装作业功率与行驶功率的分配值，并通过PID控制器动态调整上装作业输出功率，以实现恒速行驶与作业输出的自适应能量分配。

需要进一步说明的是，从公式：目标速度＝后传动轴转速*后桥速比*轮胎周长，可以看出可自动控制部分为后传动轴转速；后传动轴转速＝发动机转速*变速箱速比*分动箱输入轴速比*泵排量/马达排量/分动箱输出轴传动比；从公式可看分动箱输入传动比和分动箱输出传动速比不可调，因此，为实现超低速行驶发动机转速可调、泵排量、马达排量需设计为可调系统，考虑发动机转速为唯一动力源，调节发动机转速将导致其他工作装置性能，因此本发明方法选定调节泵排量和马达排量，即设计为双变量系统。

具体的，本实施例通过变速箱3与后桥13之间断轴加分动箱4实现动力解耦，行驶驱动依靠变速箱3输入轴与分动箱4内齿轮驱动第一液压泵7，由第一液压泵7连接高速马达8和低速马达9驱动后桥13行驶，上装作业装置动力分两块，一是风机6，通过分动箱4输出口连接副离合器5通过传动带驱动风机6，二是高压水泵12，分动箱4内齿轮驱动第二液压泵10，由第二液压泵10连接液压马达11驱动高压水泵12工作，因动力完全解耦，在发动机1功率恒定的工况下通过PID控制器控制分动箱4各输出口负载继而可实现恒速行驶与作业输出的自适应能量分配。

作为本发明的一种实施例，对于超低速方案，输入的高速马达8的设定作业速度大于4.6km/h，输入的低速马达9的设定作业速度为1.5km/h～4.5km/h，PID控制器根据所设定的目标值，通过采集分动箱5上主轴转速、结合总线读取发动机转速、扭矩参数，计算第一液压泵7、高速马达8和低速马达9的比例阀数值，输出比例阀PWM值，高速马达8和低速马达9共同驱动后桥13，通过采集总线上底盘行驶速度数值，反馈至PID控制器，控制器读取反馈值，通过与设定的作业速度进行比对，形成闭环控制，利用PID算法实时第一液压泵7与高速马达8和低速马达9的比例阀PWM值，实现输出值满足设定需求，进而实现设定速度行驶。

作为本发明的一种实施例，对于自适应能量分配方案，由于底盘发动机提供功率在一定转速下恒定，车辆行驶过程中如遇到爬坡工况，涉及到功率分配的问题，优先保证行车安全，需自适应调节上装需求功率；自适应能量分配控制算法为：行车作业过程中控制系统23通实时采集发动机1转速、扭矩、行驶速度、行走液压马达转速等参数，结合发动机转速与功率输入，实时计算上装功率与行驶功率分配值，根据不同工况实时调节上装作业装置功率输出并形成闭环控制，保证行车安全。

具体的，已知发动机某一转速功率A、上装作业装置风机功率B，上装作业装置水泵功率C，行驶需求功率C(实时变化)；

针对工况1(A≥B+C+D)：当行驶扭矩增加，行驶速度减小，行驶功率与上装作业功率小于当前发动机1转速下能提供的最大功率时，PID控制器调整行驶动力功率份分配，使测量保持设定速度行驶；

针对工况2(A＜B+C+D)：当行驶扭矩增加，行驶速度减小，行驶功率与上装作业功率大于当前发动机1转速下能提供的最大功率时，PID控制器调整行驶动力功率份分配，使测量保持设定速度行驶；

针对工况3(A＜D)：当行驶扭矩增加，行驶速度减小，行驶需求功率大于当前发动机1转速下能提供的最大功率时，临时停止上装作业，保证底盘行驶。

实施例二：

如图1和图4所示，本发明实施例提供了一种深度清洁车，包括第一速度传感器21、第二速度传感器22、控制系统17、超低恒速控制系统和动力解耦系统；所述超低恒速控制系统用于实现实施实施例一所述的方法。

具体的，动力解耦系统变速箱3和后桥13；所述变速箱3与后桥13之间断轴加分动箱4以实现动力解耦；发动机1依次通过主离合器2、变速箱3与分动箱4传动连接；分动箱4通过内齿轮与第一液压泵7连接，所述第一液压泵7通过高速马达8和低速马达9与后桥13连接；风机6通过副离合器5连接在分动箱的输出口；所述分动箱4依次通过第二液压泵10、液压马达11与高压水泵12连接。

作为本发明的一种实施例控制系统17包括PID控制器，根据第一速度传感器21和第二速度传感器22实时采集的数据，PID控制器结合设定的作业速度控制分动箱4各输出口负载，以实现恒速行驶与作业输出的自适应能量分配。

本发明实施例提供的深度清洁车与实施例一提供的超低恒速控制方法基于相同的技术构思，能够产生如实施例一所述的有益效果，在本实施例中未详尽描述的内容可以参见实施例一。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。