双风机的驱动控制系统及方法、环卫车辆与流程

1.本发明涉及环卫车辆技术领域，特别地，涉及一种双风机的驱动控制系统及方法，另外，还特别涉及一种采用上述驱动控制系统的环卫车辆。


背景技术：

2.如图1和图2所示，现有环卫车辆通常只搭载一个风机，通过电机控制器从底盘高压配电盒取高压电，控制电机直驱或者通过传动轴、皮带轮等传动机构驱动单风机运行。而当路面垃圾较多需要高功耗强力作业时，单风机运行无法满足系统所需求的负压，清扫效果较差。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种双风机的驱动控制系统及方法、环卫车辆，以解决现有环卫车辆采用单风机系统导致无法满足高功耗作业时所需的负压、清扫效果差的技术问题。
4.根据本发明的一个方面，提供一种双风机的驱动控制系统，其特征在于，包括整车控制器、电机控制器、第一风机、第二风机和驱动装置，所述整车控制器与所述电机控制器连接，所述电机控制器与所述驱动装置连接，所述第一风机和第二风机与所述驱动装置驱动连接，所述整车控制器用于发出控制指令至所述电机控制器，所述电机控制器用于根据接收的控制指令控制所述驱动装置的工作状态，从而实现单风机作业或者双风机作业。
5.进一步地，所述驱动装置包括两台电机，其中一台电机与所述第一风机直驱连接，另一台电机与所述第二风机直驱连接，所述电机控制器通过高压配电盒与两台电机连接，且高压配电盒与其中一台电机连接的输出线路上设置有继电器ka1，与另一台电机连接的输出线路上设置有继电器ka2，继电器ka1和继电器ka2均与整车控制器连接，所述整车控制器通过控制继电器ka1和继电器ka2的通断来实现单风机作业或者双风机作业。
6.进一步地，所述驱动装置为双轴电机，双轴电机的一端与第一风机直驱连接，另一端通过离合器和窄v带机构与第二风机驱动连接，且离合器与整车控制器连接，所述整车控制器通过控制离合器接合或脱开来控制第二风机的启停。
7.进一步地，所述第二风机的旋转端上同轴安装有编码器，用于检测第二风机的实时转速，所述编码器与整车控制器连接，所述整车控制器用于根据编码器反馈的第二风机的实时转速和双轴电机的目标转速判断离合器是否正常工作。
8.进一步地，当编码器反馈的第二风机的实时转速持续大于零且与双轴电机的目标转速相当时，意味着离合器处于接合状态，而当编码器反馈的第二风机的实时转速持续等于零时，意味着离合器处于脱开状态，结合整车控制器控制离合器的目标工作状态即可判断离合器是否正常工作。
9.进一步地，所述整车控制器还用于根据编码器反馈的第二风机的实时转速和双轴电机的目标转速判断是否需要调整或更换窄v带机构。
10.进一步地，当v2持续小于v1且时，其中，v2表示编码器反馈的第二风机的实时转速，v1表示双轴电机的目标转速，x％表示预设边界值，则判定双风机转速不同步，此时需调整窄v带机构的张紧力或者更换窄v带机构。
11.另外，本发明还提供一种双风机的驱动控制方法，包括以下内容：
12.控制驱动装置低速运行；
13.根据作业需求选择高功耗模式或者低功耗模式，在高功耗模式下，驱动装置驱动第一风机和第二风机同时工作，在低功耗模式下，驱动装置驱动第一风机或第二风机工作；
14.发出控制指令，在高功耗模式下使驱动装置驱动第一风机和第二风机加速至目标转速并维持，而在低功耗模式下使驱动装置驱动第一风机或第二风机加速至目标转速并维持。
15.进一步地，所述驱动装置为双轴电机，双轴电机的一端与第一风机直驱连接，另一端通过离合器和窄v带机构与第二风机驱动连接，且离合器与整车控制器连接，所述驱动控制方法还包括以下内容：
16.检测第二风机的实时转速，并根据第二风机的实时转速和双轴电机的目标转速判断离合器是否正常工作和/或判断是否需要调整或更换窄v带机构。
17.另外，本发明还提供一种环卫车辆，采用如上所述的双风机的驱动控制系统。
18.本发明具有以下效果：
19.本发明的双风机的驱动控制系统，设置有两个风机，通过整车控制器发出控制指令给电机控制器，电机控制器则根据接收的控制指令控制驱动装置的工作状态，从而控制两个风机同时作业或者单独作业，当路面垃圾较多需要高功耗强力作业时，则开启双风机作业形成更大的负压，提高了清扫效果，当路面垃圾较少仅需要低功耗保洁作业或者是左侧/右侧单边清扫作业时，则开启单风机作业即可达到系统所需的负压，保证清扫效果的同时降低了能耗。
20.另外，本发明的双风机的驱动控制方法、环卫车辆同样具有上述优点。
21.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
22.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1是现有环卫车辆的电机通过传动机构驱动单风机运行的驱动结构示意图。
24.图2是现有环卫车辆的电机直接驱动单风机运行的驱动机构示意图。
25.图3是本发明优选实施例的双风机的驱动控制系统的驱动结构示意图。
26.图4是本发明优选实施例的双风机的驱动控制系统的另一驱动结构示意图。
27.图5是本发明优选实施例的高压配电盒的电气原理示意图。图5是针对图4所示方案的高压配电盒的电气原理示意图
28.图6是本发明另一实施例的双风机的驱动控制方法的控制逻辑流程示意图。图6是针对图3所示方案的控制逻辑流程示意图
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
30.如图3所示，本发明的优选实施例提供一种双风机的驱动控制系统，包括整车控制器、电机控制器、第一风机、第二风机和驱动装置，所述整车控制器与所述电机控制器连接，所述电机控制器与所述驱动装置连接，所述第一风机和第二风机与所述驱动装置驱动连接，所述整车控制器用于发出控制指令至所述电机控制器，所述电机控制器用于根据接收的控制指令控制所述驱动装置的工作状态，从而实现单风机作业或者双风机作业。其中，第一风机即图中的风机1#，第二风机即图中的风机2#。
31.可以理解，本实施例的双风机的驱动控制系统，设置有两个风机，通过整车控制器发出控制指令给电机控制器，电机控制器则根据接收的控制指令控制驱动装置的工作状态，从而控制两个风机同时作业或者单独作业，当路面垃圾较多需要高功耗强力作业时，则开启双风机作业形成更大的负压，提高了清扫效果，当路面垃圾较少仅需要低功耗保洁作业或者是左侧/右侧单边清扫作业时，则开启单风机作业即可达到系统所需的负压，保证清扫效果的同时降低了能耗。
32.可以理解，所述整车控制器(vcu)通过can总线与电机控制器(mcu)通信连接，整车控制器通过can总线将控制指令发送给电机控制器，电机控制器则根据接收的控制指令控制驱动装置的目标转速、加减速时间等工作参数。所述电机控制器与驱动装置通过三相线连接，驱动装置的输出转速和转矩由电机控制器控制，同时，电机控制器还可以将驱动装置的实时转速、实时转矩和温度等工作参数通过can总线反馈至整车控制器，实现闭环控制。
33.可选地，所述驱动装置包括两台电机，且每台电机均配置一个电机控制器，其中一台电机与第一风机直驱连接，另一台电机与第二风机直驱连接。所述整车控制器通过发送控制指令给两个电机控制器，从而控制两台电机的工作状态，进而控制第一风机和第二风机的启停。当需要进行高功耗强力作业时，整车控制器同步发送控制指令给两个电机控制器，两台电机同步工作，从而驱动双风机作业，而当需要进行低功耗保洁作业或者进行单边清扫作业时，整车控制器只发送控制指令给其中一个电机控制器，控制一台电机工作，从而驱动单风机作业。可以理解，通过采集双电机分别直连驱动两个风机，传动系统更简单耐用，且传动效率更好。
34.可以理解，在上述方案中，两个电机通过两个电机控制器分开进行控制，在实际工作过程中，两台电机同时运行时会存在一定的转速差，很难保证双电机的转速差保持在
±
2％以内。因此，作为优选的，本发明采用一个电机控制器同时控制两个电机，从而保证双电机运行时转速同步。具体地，如图4和图5所示，vcu通过can总线与mcu通信连接，动力电池通过直流母线为mcu提供电能，mcu将直流电逆变成三相交流电，通过高压配电盒(pdu)输出至电机1#和电机2#，电机1#与第一风机直驱连接，电机2#与第二风机直驱连接。其中，pdu高压电气回路具有3路连接mcu的三相线输入，分别为mcu：u，mcu：v，mcu：w，还有6路连接电机1#和电机2#的三相线输出，分别为电机1#:u，电机1#:v，电机1#:w，电机2#:u，电机2#:v，电机2#:w，电机1#:u、电机1#:v、电机1#:w三相线通过继电器ka1控制通断，电机2#:u、电机2#:v、电机2#:w三相线通过继电器ka2控制通断，而继电器ka1和ka2由vcu线控。在单风机作业工况时，由vcu控制pdu的ka1或者ka2单独接通，此时仅驱动电机1#或者电机2#单独运转；在双
风机作业工况时，由vcu控制pdu的ka1和ka2同时接通，此时电机2#与电机1#接受mcu相同的驱动电压和频率，保持同转速运转。其中，vcu须在电机停止运转的状态下，控制ka1与ka2接通或者断开，避免继电器的触点因电机带负载运行承受大电流时进行接通或者断开动作而损坏继电器。可以理解，相比于上述两台电机控制器分开控制两台电机的方案，本实施例节省了一台电机控制器，增加了一台高压配电盒，而高压配电盒的成本比电机控制器低，有效降低了生产成本，并且，双风机作业工况下可以保证两台电机同步运行、转速一致。
35.作为优选的，所述驱动装置为双轴电机，双轴电机的一端与第一风机直驱连接，另一端通过离合器和窄v带机构与第二风机驱动连接，且离合器与整车控制器连接，所述整车控制器通过控制离合器接合或脱开来控制第二风机的启停。具体地，双轴电机的a端凸轴与第一风机直接驱动连接，双轴电机的b端凸轴通过电磁离合器连接窄v带机构，电磁离合器与整车控制器连接，通过整车控制器控制电磁离合器接合或脱开，窄v带机构再连接第二风机，实现对第二风机的驱动。通过设置窄v带机构驱动第二风机，可以实现各机构的灵活布置，合理利用垃圾箱内部的有限空间。当需要进行低功耗保洁作业或者进行单边清扫作业时，整车控制器控制电磁离合器脱开，双轴电机仅驱动第一风机转动，第二风机不运转，实现单风机作业；当需要进行高功耗强力作业时，整车控制器控制电磁离合器接合，双轴电机同时驱动第一风机和第二风机转动，实现双风机作业。可以理解，通过双轴电机直驱第一风机，并通过电磁离合器和窄v带机构驱动第二风机，一方面便于灵活布置各机构的位置，有利于合理利用有限空间，另一方面，相比于双电机驱动方式，降低了成本。
36.可选地，所述第二风机的旋转端上同轴安装有编码器，用于检测第二风机的实时转速，所述编码器与整车控制器连接，以将第二风机的实时转速反馈至整车控制器，所述整车控制器用于根据编码器反馈的第二风机的实时转速和双轴电机的目标转速判断离合器是否正常工作。其中，编码器具体安装在第二风机的轴承端，与第二风机的轴承同步旋转。
37.具体地，在系统启动后，当编码器反馈的第二风机的实时转速持续大于零且与双轴电机的目标转速相当时，意味着离合器处于接合状态，而当编码器反馈的第二风机的实时转速持续等于零时，意味着离合器处于脱开状态，结合整车控制器控制离合器的目标工作状态即可判断离合器是否正常工作。例如，当编码器反馈的第二风机的实时转速持续大于零且与双轴电机的目标转速相当时，意味着离合器处于接合状态，若之前整车控制器控制离合器的目标工作状态为接合状态，则判定离合器正常工作，若之前整车控制器控制离合器的目标工作状态为脱开状态，则判定离合器工作不正常，未按照整车控制器的控制指令执行。当编码器反馈的第二风机的实时转速持续等于零时，意味着离合器处于脱开状态，若之前整车控制器控制离合器的目标工作状态为接合状态，则判定离合器工作不正常，未按照整车控制器的控制指令执行，若之前整车控制器控制离合器的目标工作状态为脱开状态，则判定离合器正常工作。其中，第二风机的实时转速持续大于零指的是第二风机的实时转速大于零的持续时间达到预设时间阈值，同理，第二风机的实时转速持续等于零指的是第二风机的实时转速等于零的持续时间达到预设时间阈值，两个预设时间阈值可以相等也可以不相等。另外，第二风机的实时转速与双轴电机的目标转速相当指的是两个转速的差值在预设范围内，两转速相等或接近。可以理解，本发明通过在第二风机的旋转端安装编码器来检测第二风机的实时转速，可以准确地判断离合器是否正常工作，一旦判定离合器工作不正常时，可以提醒工作人员及时对离合器进行检修或者更换，保证了系统工作的可靠
性和安全性。
38.可选地，所述整车控制器还用于根据编码器反馈的第二风机的实时转速和双轴电机的目标转速判断是否需要调整或更换窄v带机构。
39.具体地，在作业状态下，当v2持续小于v1且时，其中，v2表示编码器反馈的第二风机的实时转速，v1表示双轴电机的目标转速，即第一风机的实时转速，x％表示预设边界值，一般设定为2％，则判定双风机转速不同步，此时需调整窄v带机构的张紧力或者更换窄v带机构。
40.可以理解，本发明通过将第二风机的实时转速与双轴电机的目标转速进行比较，若第二风机的实时转速持续小于双轴电机的目标转速且两者的转速差超过预设边界值，意味着双风机的转速差超过预设边界值，此时将会导致负压明显下降，能耗明显上升，则提示窄v带机构张紧力偏小导致双风机转速不同步，需更换窄v带机构或者调整张紧力。本发明可以监测双风机的转速同步性，避免窄v带机构张紧力下降导致双风机转速不同步，进而导致系统负压下降、能耗上升。
41.另外，如图6所示，本发明的另一实施例还提供一种双风机的驱动控制方法，优选采用如上所述的双风机的驱动控制系统，所述驱动控制方法具体包括以下内容：
42.控制驱动装置低速运行；
43.根据作业需求选择高功耗模式或者低功耗模式，在高功耗模式下，驱动装置驱动第一风机和第二风机同时工作，在低功耗模式下，驱动装置驱动第一风机或第二风机工作；
44.发出控制指令，在高功耗模式下使驱动装置驱动第一风机和第二风机加速至目标转速并维持，而在低功耗模式下使驱动装置驱动第一风机或第二风机加速至目标转速并维持。
45.可以理解，本实施例的双风机的驱动控制方法，开始作业时控制驱动装置低速运行，然后根据作业需求选择作业模式，当路面垃圾较多需要高功耗强力作业时，则开启双风机作业形成更大的负压，提高了清扫效果，当路面垃圾较少仅需要低功耗保洁作业或者是左侧/右侧单边清扫作业时，则开启单风机作业即可达到系统所需的负压，保证清扫效果的同时降低了能耗。
46.其中，系统进入准备状态后，整车控制器发出控制指令控制驱动装置以10rpm的转速低速运行。启动作业后，根据作业需求判断是否选择高功耗模式，当驱动装置为双电机时，若选择高功耗模式，则控制两台电机工作，实现双风机作业，若选择低功耗模式时，则只控制一台电机工作，实现单风机作业；当驱动装置为双轴电机时，若选择高功耗模式，则控制离合器接合，实现双风机作业，若选择低功耗模式时，则控制离合器脱开，实现单风机作业。
47.作为优选的，所述驱动装置为双轴电机，双轴电机的一端与第一风机直驱连接，另一端通过离合器和窄v带机构与第二风机驱动连接，且离合器与整车控制器连接，所述驱动控制方法还包括以下内容：
48.检测第二风机的实时转速，并根据第二风机的实时转速和双轴电机的目标转速判断离合器是否正常工作和/或判断是否需要调整或更换窄v带机构。
49.具体地，通过编码器检测第二风机的实时转速，在系统启动后，当第二风机的实时
转速持续大于零且与双轴电机的目标转速相当时，意味着离合器处于接合状态，而当编码器反馈的第二风机的实时转速持续等于零时，意味着离合器处于脱开状态，结合整车控制器控制离合器的目标工作状态即可判断离合器是否正常工作。例如，当编码器反馈的第二风机的实时转速持续大于零且与双轴电机的目标转速相当时，意味着离合器处于接合状态，若之前整车控制器控制离合器的目标工作状态为接合状态，则判定离合器正常工作，若之前整车控制器控制离合器的目标工作状态为脱开状态，则判定离合器工作不正常，未按照整车控制器的控制指令执行。当编码器反馈的第二风机的实时转速持续等于零时，意味着离合器处于脱开状态，若之前整车控制器控制离合器的目标工作状态为接合状态，则判定离合器工作不正常，未按照整车控制器的控制指令执行，若之前整车控制器控制离合器的目标工作状态为脱开状态，则判定离合器正常工作。可以理解，本发明通过来检测第二风机的实时转速，可以准确地判断离合器是否正常工作，一旦判定离合器工作不正常时，可以提醒工作人员及时对离合器进行检修或者更换，保证了系统工作的可靠性和安全性。
50.另外，在作业状态下，当v2持续小于v1且时，其中，v2表示编码器反馈的第二风机的实时转速，v1表示双轴电机的目标转速，即第一风机的实时转速，x％表示预设边界值，一般设定为2％，则判定双风机转速不同步，此时需调整窄v带机构的张紧力或者更换窄v带机构。
51.可以理解，本发明通过将第二风机的实时转速与双轴电机的目标转速进行比较，若第二风机的实时转速持续小于双轴电机的目标转速且两者的转速差超过预设边界值，意味着双风机的转速差超过预设边界值，此时将会导致负压明显下降，能耗明显上升，则提示窄v带机构张紧力偏小导致双风机转速不同步，需更换窄v带机构或者调整张紧力。本发明可以监测双风机的转速同步性，避免窄v带机构张紧力下降导致双风机转速不同步，进而导致系统负压下降、能耗上升。
52.可选地，所述驱动控制方法还包括以下内容：
53.停止作业后，驱动装置以发电模式减速至初始的低速运行状态，即减速至10rpm的转速低速运行，实现了动能的回收利用。
54.另外，本发明还提供一种环卫车辆，优选采用如上所述的双风机的驱动控制系统。其中，所述环卫车辆优选为利用风机作业的纯电动环卫车辆，进一步优选为纯电动扫路车、纯电动洗扫车、纯电动吸尘车。
55.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。