一种新能源环卫车集成式液压动力单元的控制系统及方法

本发明涉及新能源环卫车辆液压驱动与智能控制，尤其涉及一种新能源环卫车集成式液压动力单元的控制系统及方法。

背景技术：

1、随着新能源环卫装备产业的快速迭代，集成式液压动力单元凭借其高集成度、低管路损耗、部署维护便捷等技术优势，逐步取代了传统的分散式液压站架构，成为了环卫车辆作业执行系统的核心动力供给载体。当前行业内的主流集成液压动力单元多采用永磁电机驱动液压泵匹配集成阀组的方案，通过电比例阀组实现多工作支路的流量与压力分配，部分优化方案引入双向变量泵以拓展容积调速与势能回收能力，同时配置标准化工作端口与快换接头，可适配扫刷机构、吸尘吸盘、垃圾箱举升机构等多类环卫执行机构的灵活接驳。

2、然而现有集成式液压动力单元的控制体系仍存在一些技术短板。第一，标准化工作端口与执行机构的映射关系通常依赖于人工离线标定，无法在线自动识别接入支路的液压物理特性，执行机构快换作业后参数适配效率低，控制参数与支路特性失配易引发作业精度下降与系统能效劣化的问题。第二，电机转速、泵排量与阀口开度的协同调控多采用独立控制策略，未结合作业任务的流量、压力与时序需求开展全局的能效寻优，导致系统总能量损耗处于较高水平，且负载势能回收的约束机制不完善，存在液压泵气蚀与电池充电过载的安全风险。第三，现有故障诊断仅能实现系统级异常预警，无法基于支路特性的漂移特征定位故障类型与发生位置，故障触发后缺乏作业路径动态重构能力，难以保障环卫作业的连续性与运行可靠性。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。因此，本发明提供了一种新能源环卫车集成式液压动力单元的控制系统及方法，用来解决背景技术中提出的问题。

3、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种新能源环卫车集成式液压动力单元的控制系统，所述动力单元包括永磁同步驱动电机、可逆式双向变量液压泵、集成阀组、电子控制单元和油箱；所述集成阀组具有多组标准工作端口以及与各标准工作端口对应的电比例阀和端口压力传感器；所述控制系统还包括泵出口压力传感器、泵入口压力传感器、油温传感器以及用于采集执行机构位置或转速的运动状态传感器；所述电子控制单元被配置为执行以下操作：

4、在满足预设的辨识安全条件时，通过对所述永磁同步驱动电机的转速指令、所述可逆式双向变量液压泵的排量指令或选定标准工作端口对应的电比例阀开度指令中的至少一项叠加受限的微扰激励；

5、同步采集所述泵的转速和排量、泵出口压力、泵入口压力、所述选定标准工作端口的压力、所述电机的电流、对应电比例阀的驱动电流、油温以及执行机构的位置或转速，分别获得泵侧、阀侧和负载侧的流量估计，并在液压回路质量守恒约束下融合所述流量估计，得到所述选定标准工作端口的虚拟流量；

6、根据所述虚拟流量与所述选定标准工作端口的压力响应确定端口液压阻抗指纹；

7、将所述端口液压阻抗指纹与由整车控制器下发的执行机构清单中的阻抗模板进行匹配，生成端口与执行机构的映射关系，并调用与匹配结果关联的控制参数集；

8、根据所述映射关系和所述控制参数集，协同控制所述永磁同步驱动电机的转速、所述可逆式双向变量液压泵的排量以及所述电比例阀的开度，执行环卫作业任务。

9、此外，本发明还提供一种新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，所述动力单元包括永磁同步驱动电机、可逆式双向变量液压泵、集成阀组和电子控制单元，所述集成阀组具有多组标准工作端口，其特征在于，包括：

10、在满足预设的辨识安全条件时，对电机转速指令、泵排量指令或选定标准工作端口对应的电比例阀开度指令中的至少一项叠加受限的微扰激励；

11、同步采集泵转速和排量、泵出口压力、泵入口压力、所述选定标准工作端口的压力、电机电流、对应电比例阀的驱动电流、油温以及执行机构的位置或转速，分别获得泵侧、阀侧和负载侧的流量估计，并在液压回路质量守恒约束下融合所述流量估计以重构所述选定标准工作端口的虚拟流量，根据所述虚拟流量和压力响应确定端口液压阻抗指纹；

12、将所述端口液压阻抗指纹与预设执行机构清单中的阻抗模板进行匹配，建立端口与执行机构的映射关系，并调用与匹配结果关联的控制参数集；

13、根据所述映射关系和所述控制参数集，协同调整电机转速、泵排量和阀口开度，执行环卫作业任务。

14、与现有技术相比，本发明方案的有益效果为：

15、1、本发明通过安全约束下的微扰激励提取端口液压阻抗指纹，并与预设执行机构阻抗模板自动匹配，可减少快换作业后的人工离线标定工作，建立端口与执行机构的映射关系并调用适配的控制参数集，从而降低控制参数与支路特性失配造成的作业精度下降风险。

16、2、本发明将环卫作业任务拆解为标准化液压任务包，结合电机-泵联合效率特性开展滚动优化，以降低系统总能量损耗为目标协同调控电机转速、泵排量与阀口开度；同时在负载势能可回收工况下，以电池最大接收功率、泵入口防气蚀压力和高优先级支路需求为约束进行能量回收，兼顾节能目标与系统运行安全。

17、3、本发明在作业过程中更新端口液压阻抗指纹，并将指纹漂移与阀指令及驱动电流、执行机构运动响应和保压压力衰减进行联合判定，以识别和定位支路异常；同时，当故障确认后隔离故障端口，并对作业任务图执行健康端口重映射、非必要节点删除或安全停机判定，以提高局部故障场景下的运行安全性。

1.一种新能源环卫车集成式液压动力单元的控制系统，所述动力单元包括永磁同步驱动电机、可逆式双向变量液压泵、集成阀组、电子控制单元和油箱；所述集成阀组具有多组标准工作端口以及与各标准工作端口对应的电比例阀和端口压力传感器；所述控制系统还包括泵出口压力传感器、泵入口压力传感器、油温传感器以及用于采集执行机构位置或转速的运动状态传感器；所述电子控制单元被配置为执行以下操作：

2.一种新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，所述动力单元包括永磁同步驱动电机、可逆式双向变量液压泵、集成阀组和电子控制单元，所述集成阀组具有多组标准工作端口，其特征在于，包括：

3.如权利要求2所述的新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，其特征在于，所述微扰激励的幅值和频带，是依据最大化参数辨识信息量且同时满足所述执行机构的预设压力、位移和速度安全约束得到的。

4.如权利要求2或3所述的新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，其特征在于，所述虚拟流量的确定，包括：

5.如权利要求2所述的新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，其特征在于，当所述端口液压阻抗指纹与所述执行机构清单的匹配置信度低于预设阈值时，禁止所述工作端口进入自动作业模式。

6.如权利要求2所述的新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：

7.如权利要求6所述的新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，其特征在于，协同调整所述电机的转速、所述泵的排量及所述阀口开度，是根据所述动力单元的电机-泵联合效率图以及所述液压任务包的需求，以最小化系统总能量损耗为目标进行滚动优化的。

8.如权利要求6或7所述的新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，其特征在于，根据所述端口液压阻抗指纹确定支路参数，并在液压任务包指示负载下降动作且端口压力与虚拟流量的方向关系表明执行机构向液压回路输出回驱液压功率时，切换所述集成阀组内的能量回收回路，使所述可逆式双向变量液压泵以液压马达工况驱动所述电机发电；回收功率同时受车辆电池管理系统允许的最大接收功率、泵入口防气蚀压力下限以及其他高优先级支路供油需求的约束。

9.如权利要求2所述的新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：

10.如权利要求9所述的新能源环卫车集成式液压动力单元的控制方法，其特征在于，在定位到故障端口后，将所述故障端口标记为不可用并进行液压隔离；对作业任务图中依赖所述故障端口的动作节点执行健康端口重映射、非必要节点删除或安全停机判定，并按照动作依赖关系、优先级和截止期对剩余动作节点进行拓扑排序，生成仅调用健康端口的安全作业序列。