一种液压助力制动系统及电动环卫车的制作方法

1.本发明涉及制动系统技术领域，尤其是涉及一种液压助力制动系统及电动环卫车。


背景技术：

2.现有电动低速车，尤其电动小型环卫装备领域，行车制动一般采用油压制动，大体分为无助力与电动真空助力两种，但是若采用电动真空助力方案，其真空罐、真空盘、气源等均需占用大量空间，对于电动小型环卫装备尤其是电动扫路机，专用装置多，空间小，难以安装真空助力装置，因此电动扫路机大多采用无助力油压制动，当吨位在1吨以上设备，制动脚感重，且制动效果较差。
3.另外，对于现有商用车上采用的电液制动系统，其主要由助力电机，各种电磁控制阀，各种传感器(踏板位置及力传感器、压力传感器，速度传感器)，通过控制器计算控制助力电机输出，继而控制各阀开闭，以实现制动。
4.现有技术存在如下缺点：
5.1、现有的电动真空制动助力，需新增加气源以及储气装置，需占用不少空间，不适用于小型电动环卫装备，且不能实现主动制动功能。
6.2、现有无助力油压制动，制动脚感重，制动效果有限，当吨位超过1吨时，尤为明显，且同样无法实现主动制动。
7.3、现有的电液制动等线控制动，控制极其复杂，标定繁琐，标定成本高，重复适用性差，车型发生变化即需重新标定，不适用于量小系列多的环卫产品，同时因其采用线控技术，可靠稳定性差，存在一定风险。


技术实现要素：

8.本发明旨在提供一种液压助力制动系统及电动环卫车，以解决上述技术问题，从而能够提升小型电动环卫车制动系统的制动效果。
9.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种液压助力制动系统，包括制动总泵、原有油壶、单独油壶、助力源和行走制动阀总成；所述行走制动阀总成包括助力阀、主动制动阀和安全阀；
10.所述原有油壶用于为所述制动总泵提供油液；所述单独油壶用于为所述助力源以及所述行走制动阀总成中的助力阀和安全阀提供油液；所述助力源用于为所述助力阀或所述安全阀提供助力流量；
11.所述行走制动阀总成用于在待机状态下，通过所述助力阀产生预设的待机压力并作用至制动鼓分泵上；
12.所述行走制动阀总成还用于在制动时，基于所述制动总泵输入的脚踏压力，通过所述助力阀对所述脚踏压力进行升压后作用至所述制动鼓分泵上；
13.所述行走制动阀总成还用于在主动制动时，利用所述主动制动阀控制所述助力源
以使所述安全阀产生预设的主动制动压力并作用至所述制动鼓分泵上。
14.进一步地，所述的液压助力制动系统还包括控制器，所述控制器被配置为：基于获取得到的手刹信号、座位信号、模式信号生成控制指令以控制所述主动制动阀和所述助力源的工作状态。
15.进一步地，所述控制器还被配置为：当根据所述手刹信号判断手刹未拉起，且根据所述座位信号判断驾驶员已离开座位时，控制所述主动制动阀执行主动制动。
16.进一步地，所述控制器还被配置为：当根据所述模式信号判断车辆处于作业模式时，关闭所述助力源以使所述助力源处于非工作状态；当根据所述模式信号判断车辆处于转场模式时，开启所述助力源以使所述助力源处于工作状态。
17.进一步地，所述行走制动阀总成还包括第一压力选择阀、第二压力选择阀、第三压力选择阀和脚感阀；所述制动鼓分泵包括第一制动鼓分泵、第二制动鼓风泵、第三制动鼓分泵和第四制动鼓分泵；
18.所述原有油壶与所述制动总泵的输油端连接，所述单独油壶分别与所述助力阀的第一端、所述安全阀的第一端、所述助力源的第一端连接；
19.所述制动总泵的压力输入端连接有脚踏板，所述制动总泵的第一压力输出端分别与所述第一压力选择阀的第一输入端、所述第二压力选择阀的第一输入端连接，所述制动总泵的第二压力输出端分别与所述第一压力选择阀的第二输入端、所述第三压力选择阀的第一输入端连接，所述第一压力选择阀的输出端分别与所述脚感阀的输入端、所述助力阀的第二端连接，所述助力阀的第三端与所述主动制动阀的第一端连接，所述主动制动阀的第二端分别与所述第二压力选择阀的第二输入端、所述第三压力选择阀的第二输入端、所述助力源的第二端、所述安全阀的第二端连接；所述第二压力选择阀的输出端分别与所述第一制动鼓分泵、所述第二制动鼓风泵连接，所述第三压力选择阀的输出端分别与所述第三制动鼓分泵、所述第四制动鼓分泵连接。
20.进一步地，所述助力源用于当所述脚踏板受力时，输出预设流量以使所述助力阀按预设比例对所述助力阀的输入压力进行增大。
21.进一步地，在所述第一压力选择阀输出的第一压力的作用下，所述脚感阀中的储液腔随着所述第一压力的增大而增大，以使所述脚感阀作用于所述脚踏板的反作用力随着所述脚踏板的制动行程增大而增大。
22.进一步地，所述第一压力选择阀、所述第二压力选择阀和所述第三压力选择阀均为选择自身的输入压力值中的最大值进行输出。
23.进一步地，所述第一压力选择阀、所述第二压力选择阀、所述第三压力选择阀、所述脚感阀、所述助力阀、所述主动制动阀和所述安全阀均为采用螺纹插装阀。
24.进一步地，所述原有油壶与所述单独油壶相互连通，且所述单独油壶高度与所述原有油壶高度相一致。
25.为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种电动环卫车，包括任意一项所述的液压助力制动系统。
26.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
27.本发明公开了一种液压助力制动系统及电动环卫车，所述液压助力制动系统包括制动总泵、原有油壶、单独油壶、助力源和行走制动阀总成；所述行走制动阀总成包括助力
阀、主动制动阀和安全阀。本发明针对低速小型电动环卫车，不对原有制动总泵进行改动，通过在回路中串入行走制动阀总成，同时接入助力源，即可实现行车制动助力与主动制动控制，且外部助力源可借助小型环卫上已有的动力源即可实现，从而本发明方案有效提升了小型电动环卫车制动系统的制动效果。
附图说明
28.图1是本发明一实施例提供的液压助力制动系统的结构示意图；
29.图2是本发明一实施例提供的液压助力制动系统在待机状态下的压力传递示意图；
30.图3是本发明一实施例提供的液压助力制动系统在制动时的压力传递示意图；
31.图4是本发明一实施例提供的液压助力制动系统在主动制动时的压力传递示意图；
32.图5是本发明一实施例提供的液压助力制动系统在助力源故障时的压力传递示意图；
33.图6是本发明一实施例提供的液压助力制动系统的控制策略示意图。附图标记如下：
34.1、制动总泵；2、原有油壶；3、单独油壶；4、助力源；5、第一压力选择阀；6、第二压力选择阀；7、第三压力选择阀；8、脚感阀；9、助力阀；10、主动制动阀；11、安全阀；12、第一制动鼓分泵；13、第二制动鼓分泵；14、第三制动鼓分泵；15、第四制动鼓分泵；。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参见图1，本发明提供了一种液压助力制动系统，包括制动总泵1、原有油壶2、单独油壶3、助力源4和行走制动阀总成；所述行走制动阀总成包括助力阀9、主动制动阀10和安全阀11；
37.所述原有油壶2用于为所述制动总泵1提供油液；所述单独油壶3用于为所述助力源4以及所述行走制动阀总成中的助力阀9和安全阀11提供油液；所述助力源4用于为所述助力阀9或所述安全阀11提供助力流量；
38.所述行走制动阀总成用于在待机状态下，通过所述助力阀9产生预设的待机压力并作用至制动鼓分泵上；
39.所述行走制动阀总成还用于在制动时，基于所述制动总泵1输入的脚踏压力，通过所述助力阀9对所述脚踏压力进行升压后作用至所述制动鼓分泵上；
40.所述行走制动阀总成还用于在主动制动时，利用所述主动制动阀10控制所述助力源4以使所述安全阀11产生预设的主动制动压力并作用至所述制动鼓分泵上。
41.进一步地，所述的液压助力制动系统还包括控制器，所述控制器被配置为：基于获取得到的手刹信号、座位信号、模式信号生成控制指令以控制所述主动制动阀10和所述助
力源4的工作状态。
42.在本发明实施例中，通过上述对控制器的逻辑配置，能够根据手刹信号、座位信号、模式信号等确定制动系统的工作方式，实现更智能、更安全、更节能的制动控制。
43.进一步地，所述控制器还被配置为：当根据所述手刹信号判断手刹未拉起，且根据所述座位信号判断驾驶员已离开座位时，控制所述主动制动阀10执行主动制动。
44.在本发明实施例中，所述控制器能够根据手刹信号和座位信号，判断人不在座位上且手刹未拉起时，控制制动回路执行主动制动，以实现自动驻车，从而确保人员在车外安全作业。
45.进一步地，所述控制器还被配置为：当根据所述模式信号判断车辆处于作业模式时，关闭所述助力源4以使所述助力源4处于非工作状态；当根据所述模式信号判断车辆处于转场模式时，开启所述助力源4以使所述助力源4处于工作状态。
46.在本发明实施例中，所述控制器能够根据模式信号判断车辆的运行状态，当处于作业模式时则控制助力源不工作，制动处于节能无助力状态，当处于转场模式，则控制助力源工作，制动处于助力状态，从而在确保制动系统可靠性的同时达到节能控制的效果。
47.进一步地，所述行走制动阀总成还包括第一压力选择阀5、第二压力选择阀6、第三压力选择阀7和脚感阀8；所述制动鼓分泵包括第一制动鼓分泵12、第二制动鼓风泵13、第三制动鼓分泵14和第四制动鼓分泵15；
48.所述原有油壶2与所述制动总泵1的输油端连接，所述单独油壶3分别与所述助力阀9的第一端、所述安全阀11的第一端、所述助力源4的第一端连接；
49.所述制动总泵1的压力输入端连接有脚踏板，所述制动总泵1的第一压力输出端分别与所述第一压力选择阀5的第一输入端、所述第二压力选择阀6的第一输入端连接，所述制动总泵1的第二压力输出端分别与所述第一压力选择阀5的第二输入端、所述第三压力选择阀7的第一输入端连接，所述第一压力选择阀5的输出端分别与所述脚感阀8的输入端、所述助力阀9的第二端连接，所述助力阀9的第三端与所述主动制动阀10的第一端连接，所述主动制动阀10的第二端分别与所述第二压力选择阀6的第二输入端、所述第三压力选择阀7的第二输入端、所述助力源4的第二端、所述安全阀11的第二端连接；所述第二压力选择阀6的输出端分别与所述第一制动鼓分泵12、所述第二制动鼓风泵13连接，所述第三压力选择阀7的输出端分别与所述第三制动鼓分泵14、所述第四制动鼓分泵15连接。
50.在本发明实施例中，通过设置第一压力选择阀5、第二压力选择阀6、第三压力选择阀7、助力源4和助力阀9等机构，能够从输入油压中选择较大的压力进行输出，从而确保在助力源正常工作时能够输出比原始脚踏制动力更大的制动压力，提高制动效果；同时，在助力源故障时依然能够输出原始脚踏制动力到制动分泵进行制动，确保了制动系统在助力失效时的可靠性。
51.进一步地，所述助力源4用于当所述脚踏板未受力时，输出预设流量以使所述助力阀9输出待机压力。
52.在本发明实施例中，当助力源处于正常工作状态，且脚踏板未受力时，通过助力阀输出预设待机压力以作用于制动鼓分泵上，此时制动鼓处于待制动状态，待机压力用于消除管路膨胀以及刹车片间隙造成的制动延时，其可根据不同的制动鼓状态进行调整，以达到无延时制动待命状态。
53.进一步地，所述助力源4还用于当所述脚踏板受力时，输出预设流量以使所述助力阀9按预设比例对所述助力阀9的输入压力进行增大。
54.在本发明实施例中，在驾驶员踏下制动脚踏板时制动系统通过助力源以及行走制动阀总成增大原始制动压力，以实现助力制动，从而有效改善了制动效果。
55.进一步地，在所述第一压力选择阀5输出的第一压力的作用下，所述脚感阀8中的储液腔随着所述第一压力的增大而增大，以使所述脚感阀8作用于所述脚踏板的反作用力随着所述脚踏板的制动行程增大而增大。
56.本发明实施例通过设置脚感阀，在脚踏板的制动压力的作用下，弹簧压缩，储液腔增大，用来容纳从制动总泵输送过来的油液，形成脚踏板的制动行程，同时弹簧压缩过程反馈一定的作用力，模拟制动脚感。
57.进一步地，所述第一压力选择阀5、所述第二压力选择阀6和所述第三压力选择阀7均为选择自身的输入压力值中的最大值进行输出。
58.通过设置第一压力选择阀5、第二压力选择阀6和第三压力选择阀7，能够从输入油压中选择较大的压力进行输出，从而确保在助力源正常工作时能够输出比原始脚踏制动力更大的制动压力，提高制动效果；同时，在助力源故障时依然能够输出原始脚踏制动力到制动分泵进行制动，确保了制动系统在助力失效时的可靠性。
59.进一步地，所述第一压力选择阀5、所述第二压力选择阀6、所述第三压力选择阀7、所述脚感阀8、所述助力阀9、所述主动制动阀10和所述安全阀11均为采用螺纹插装阀。
60.本发明实施例的各个阀门均可以优选地采用螺纹插装阀，结构紧凑，体积小，从而更加适用于电动小型环卫装备等空间有限的场景。
61.进一步地，所述原有油壶2与所述单独油壶3相互连通，且所述单独油壶3高度与所述原有油壶2高度相一致。
62.在本发明实施例中，优选地可以将单独油壶3与原有油壶2设置为高度一致，且相互串通，以避免回路串油引起的油液转移，从而有效提高制动系统的可靠性。
63.基于上述方案，为便于更好的理解本发明实施例提供的液压助力制动系统，以下进行详细说明：
64.本发明针对低速小型电动环卫车，不对原有制动总泵1进行改动，通过在回路中串入行走制动阀总成，同时接入助力源4，即可实现行车制动助力与主动制动控制，且外部助力源4可借助小型环卫上已有的动力源即可实现，同时针对电动扫路机的作业特点以及驾驶员均为年龄偏大且无驾驶经验的现状，基于上述制动回路提出了相应的安全控制方法。
65.其中行走制动阀总成主要由三个压力选择阀、脚感阀8、助力阀9、主动制动阀10、安全阀11组成，其均采用螺纹插装阀，结构紧凑，体积小，其回路功能实现原理如下：
66.1、如图2所示，待机状态下，脚踏板未受力处于无作用状态，p1＝p2＝0，助力源4处于正常工作状态，其输出流量打开助力阀9，开启压力pb＝pk>0，通过压力选择阀后压力pk(pb)作用于制动鼓分泵上，克服制动碲片复位弹簧力，使制动碲片与刹车片处于无压力接触状态，制动鼓处于制动状态待命，待机压力pk消除了管路膨胀以及刹车片间隙造成的制动延时，助力阀9预压力pk可调节，其可根据不同的制动鼓状态进行调整，以达到无延时制动待命状态。
67.2、如图3所示，制动时，无需借助踏板相关传感器来感知人的作用状态以来控制相
关制动元件，制动总泵1将作用在脚踏板的力f转换成液压力p1和p2，通过压力选择阀将pi＝max(p1，p2)，传递至助力阀9与脚感阀8，在pi与弹簧预紧力pk的作用下，助力阀9开启压力pb＝pk i*pi(i为助力阀9开启比，i>1)，助力源4打开助力阀9快速起压至pb>pi，并通过与p1，p2进行比较，选择最大的压力作用至各制动鼓分泵实现助力制动，即便作用于踏板上的力f不大，即pi不大，也可通过该助力系统使较大力pb作用于制动分泵，且该助力与脚踏板力成正比例相关，同时该助力系统均为管路连接，无电气主动控制，稳定可靠。
68.另外，脚感阀8在pi压力的作用下，弹簧压缩，储液腔增大，用来容纳从制动总泵1输送过来的油液，使脚踏板形成制动行程，并随着制动行程的增大需要作用在脚踏板上的力越大，从而模拟制动脚感。通过匹配制动总泵行程l、缸径a设计脚感阀8活塞面积a1、弹簧刚度k1，并设置预紧力f0，控制脚踏板初始作用力感，同时控制有行程的最大脚感力(f＝(k1*a/a1*l f0)*a/a1/ip<fcon)在一定范围内，基于此即可通过调节预紧力f0大小，来调节控制制动行程以及脚感力，即制动踏板的软硬。
69.3、如图4所示，主动制动时，脚踏板一般处于无作用状态，主动制动阀10得电，助力源4无法通过助力阀9，仅能通过安全阀11快速起压pb＝pe>max(p1,p2)，并通过与p1，p2进行比较，选择最大的压力pe作用至各制动鼓分泵实现主动快速制动。
70.4、如图5所示，当出现助力源4故障时，即pb＝0，作用脚踏板力f依旧能通过制动总泵1转换成液压力p1和p2，并通过压力选择阀进行比较选大后，分别作用于制动鼓制动，此时处于无助力制动状态。
71.请参见图6，在本发明实施例中，基于上述制动回路，并结合电动扫路机作业特点，提出了如下安全节能作业控制策略：
72.1、安全控制策略
73.扫路机处于启动状态，档位不管出于什么状态，一旦检测到人不在座位上且手刹未拉起，则使制动回路处于主动制动状态，确保人员下车进行安全作业，比如车外用辅助吸管作业、车外倾翻垃圾箱等车外作业时，操作者经常忘记将档位放置于空挡以及拉起手刹。
74.2、节能控制策略
75.扫路机处于作业模式时，速度一般5km/h，比较低，所需的制动力比较小，无需助力即可轻松实现制动，此时使助力源4处于非工作状态，助力失效，减小能耗；
76.当扫路机处于转场模式时，最高速度可达到25km/h，扫路机具有一定重量，需要一定的制动力，此时使助力源4处于工作状态，助力起作用。
77.与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
78.1、本发明在无助力油压制动回路中，串入行走制动阀总成，利用电动小型环卫装备上的动力源延伸引入制动助力源4，即可方便实现该助力制动，同时该行走制动阀总成采用螺纹插装阀，结构紧凑，体积小，特别适用于电动小型环卫装备空间有限的特点。
79.2、本发明通过匹配制动总泵行程l、缸径a设计脚感阀8活塞面积a1、弹簧刚度k1，并设置预紧力f0，控制脚踏板初始作用力感，同时控制有行程的最大脚感力，实现通过调节预紧力f0大小，来调节制动踏板的软硬程度，同时可根据不同制动系统以及客户需求进行快速调节标定。
80.3、本发明采用预设待机压力克服制动碲片复位弹簧力，消除管路膨胀以及刹车片间隙造成的制动延时，缩短制动响应时间，同时可根据不同的制动系统进行快速调整标定。
81.4、本发明助力大小与脚踏板作用力大小正比例关联，不是采用踏板相关传感器来感知人的作用状态通过控制器控制相关制动元件的线控方式实现与人的作用状态相关联，而是采用机液耦合方式，更加稳定可靠。
82.5、本发明基于电动扫路机的作业特点，结合该控制回路提出了安全节能控制方法。
83.需要说明的是，本发明方案的特点在于：
84.1、该发明保持原有制动总泵1、油壶等不变，在回路中串入行走制动阀总成，同时接入助力源4，并设置单独油壶3，即可实现行车制动助力与主动制动控制；
85.2、如1中所述单独油壶3与原有油壶2高度一致，且相互串通，以避免回路串油引起的油液转移；
86.3、如1中所述外部助力源4可在借助小型环卫上已有的动力源方便实现；
87.4、如1中所述行走制动阀总成主要由三个压力选择阀、脚感阀8、助力阀9、主动制动阀10、安全阀11组成。
88.5、该发明助力源4处于正常工作状态，脚踏板未受力时，p1＝p2＝0，助力阀9开启压力pb＝pk，通过压力选择后压力pk作用于制动鼓分泵上，此时制动鼓处于待制动状态，压力pk用于消除管路膨胀以及刹车片间隙造成的制动延时，其可根据不同的制动鼓状态进行调整，以达到无延时制动待命状态。
89.6、该发明在制动时，通过作用脚踏板，将力f通过制动总泵1转换成液压力p1和p2，通过压力选择阀将pi＝max(p1,p2)，传递至助力阀9与脚感阀8，在pi与弹簧预紧力pk的作用下，阀开启压力pb＝pk i*pi(i为助力阀9开启比，i>1)，同时助力源4通过助力阀9快速起压至pb，并通过与p1，p2进行比大通过选择作用至各制动鼓分泵实现助力制动。
90.7、如6中所述脚感阀8在pi压力的作用下，弹簧压缩，储液腔增大，用来容纳从制动总泵1输送过来的油液，形成脚踏板的制动行程，同时弹簧压缩过程反馈一定的作用力，模拟制动脚感。
91.8、如6中所诉脚感阀8通过匹配制动总泵行程l、缸径a设计脚感阀8活塞面积a1、弹簧刚度k1，并设置预紧力f0，控制最大脚感力(f＝(k1*a/a1*l f0)*a/a1<fcon)在一定范围内，确保刹车脚感良好，同时可通过调节预紧力，来调节控制脚感力。
92.9、该发明在主动制时，主动制动阀10得电，助力源4通过安全阀11快速起压pb＝pe，通过压力选择后压力pe作用于制动鼓分泵上进行主动快速制动。
93.10、该发明当出现助力源4故障时，作用脚踏板力f依旧能通过制动总泵1转换成液压力p1和p2，并通过压力选择阀分别作用于制动鼓制动，此时处于无助力制动状态。
94.11、本发明基于电动扫路机的作业特点，结合该制动控制回路提出了安全节能控制方法。
95.12、如11中所述安全控制方法，是通过检测座位信号与手刹信号，检测判断人不在座位上且手刹未拉起，控制制动回路处于主动制动状态，起到驻车作用，以确保车外安全作业。
96.13、如11中所述节能控制方法，是通过检测扫路机模式，当处于作业模式，控制助力源4不工作，制动处于节能无助力状态，当处于转场模式，控制助力源4工作，制动回路处于助力状态。
97.为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种电动环卫车，包括任意一项所述的液压助力制动系统。
98.以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。