CN114314463A - 用于载荷控制的方法、装置以及全电动高空作业设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械领域，公开了一种用于载荷控制的方法、装置以及全电动高空作业设备，该用于载荷控制的方法应用于全电动高空作业设备，全电动高空作业设备包括推杆驱动电机，用于实现全电动高空作业设备的举升动作，方法包括：获取全电动高空作业设备当前的实际载荷；获取推杆驱动电机的温度；根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷；将实际载荷与最大允许载荷进行比较；在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，禁止全电动高空作业设备动作。本发明可以提高全电动高空作业设备对于不同环境的适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于载荷控制的方法、装置以及全电动高空作业设备。
背景技术
由于全电动高空作业设备在作业过程中通常需要承受一定的载荷，因此确定全电动高空作业设备的额定工作载荷极其重要。现有技术中，确定全电动高空作业设备的额定工作载荷，通常采用的方法是计算全电动高空作业设备在当前工况下的最大倾翻力矩，从而计算最大载荷，或者在最大载荷的基础上进一步考虑安全系数，从而确定全电动高空作业设备的额定工作载荷。然而，全电动高空作业设备实际的应用环境变化多端且较为复杂，上述方法并没有考虑到全电动高空作业设备本身对于极端环境的适应情况，故现有技术存在环境适应性不高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于载荷控制的方法、装置、处理器以及全电动高空作业设备，以解决现有技术存在的环境适应性不高的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于载荷控制的方法，应用于全电动高空作业设备，全电动高空作业设备包括推杆驱动电机，用于实现全电动高空作业设备的举升动作，方法包括：
获取全电动高空作业设备当前的实际载荷；
获取推杆驱动电机的温度；
根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷；
将实际载荷与最大允许载荷进行比较；
在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，禁止全电动高空作业设备动作。
在本发明实施例中，用于载荷控制的方法还包括：在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，发出超载信号。
在本发明实施例中，根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：基于预存储的推杆驱动电机的温度与全电动高空作业设备的最大允许载荷的关系，根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在本发明实施例中，全电动高空作业设备还包括电机驱动器，用于驱动推杆驱动电机运动；方法还包括：获取电机驱动器的温度；根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在本发明实施例中，根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：确定推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度中的较大者；基于预存储的温度与最大允许载荷的关系，根据较大者确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在本发明实施例中，方法还包括：获取全电动高空作业设备的底盘倾角；根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在本发明实施例中，方法还包括：获取全电动高空作业设备的电池的电池状态；根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在本发明实施例中，电池状态包括电池电量和电池温度；根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：在电池电量达到第一电量阈值或者电池温度达到第一温度阈值的情况下，根据预设放电功率、推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷；在电池电量达到第二电量阈值或者电池温度达到第二温度阈值的情况下，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷为零，其中第二电量阈值小于第一电量阈值，第二温度阈值大于第一温度阈值。
在本发明实施例中，方法还包括：确定全电动高空作业设备的电动推杆的丝杆的疲劳度；根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角、电池状态以及疲劳度，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在本发明实施例中，确定全电动高空作业设备的电动推杆的丝杆的疲劳度，包括：在全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数达到第一数量阈值的情况下，确定疲劳度为第一疲劳度；在全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数达到第二数量阈值的情况下，确定疲劳度为第二疲劳度，其中第二数量阈值大于第一数量阈值。
在本发明实施例中，根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角、电池状态以及疲劳度，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定初始允许载荷；在疲劳度为第一疲劳度的情况下，在初始允许载荷的基础上降低第一预设比值，以得到全电动高空作业设备的最大允许载荷；在疲劳度为第二疲劳度的情况下，在初始允许载荷的基础上降低第二预设比值，以得到全电动高空作业设备的最大允许载荷，其中第二预设比值大于第一预设比值。
本发明第二方面提供一种处理器，被配置成执行根据上述的用于载荷控制的方法。
本发明第三方面提供一种用于载荷控制的装置，应用于全电动高空作业设备，全电动高空作业设备包括推杆驱动电机，用于实现全电动高空作业设备的举升动作，包括：载荷检测设备，用于检测全电动高空作业设备当前的实际载荷；温度检测设备，用于检测推杆驱动电机的温度；以及根据上述的处理器。
本发明第四方面提供一种全电动高空作业设备，包括：推杆驱动电机，用于实现全电动高空作业设备的举升动作；以及根据上述的用于载荷控制的装置。
上述技术方案，通过获取全电动高空作业设备当前的实际载荷和推杆驱动电机的温度，并根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，进而将实际载荷与最大允许载荷进行比较，从而在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，禁止全电动高空作业设备动作。上述技术方案考虑了推杆驱动电机的温度因素，即考虑了由于环境温度因素导致的推杆驱动电机的温度的变化，结合推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，能有效改善极端环境下推杆驱动电机的工作状态，使其不至于过载而损坏，提高了全电动高空作业设备对于不同环境的适应能力。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示意性示出了本发明一实施例中用于载荷控制的方法的流程示意图；
图2示意性示出了本发明一实施例中用于载荷控制的装置的结构框图；
图3示意性示出了本发明一实施例中电动剪叉式高空作业平台的结构框图；
图4示意性示出了本发明一实施例中载荷自适应控制系统的结构框图。
附图标记说明
210 载荷检测设备 220 温度检测设备
230 处理器 31 工作平台
32 剪叉臂 33 举升电动推杆
34 底盘 35 转向的电动缸
36 行走电机 401 载荷自适应装置
402 载荷检测系统 403 电动推杆电机
404 电机驱动器 405 ECU(控制器)
406 BMS(电池管理系统) 407 倾角传感器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在低温环境下，温度降低容易造成减速机、推杆丝杠内的机油或电机轴承的润滑脂粘稠度增加或凝固冻结，引起静态阻力增加，这就给推杆驱动电机增加了额外的负载。如果设备大载荷举升，推杆驱动电机有可能因为启动转矩不够而发生堵转，甚至造成推杆驱动电机烧坏，另外低温下材料的脆性增加，推杆驱动电机或减速机的输出轴有可能发生断裂。
为了解决上述问题，图1示意性示出了本发明一实施例中用于载荷控制的方法的流程示意图。如图1所示，在本发明实施例中，提供了一种用于载荷控制的方法，应用于全电动高空作业设备，全电动高空作业设备包括推杆驱动电机，用于实现全电动高空作业设备的举升动作，以该方法应用于处理器为例进行说明，该方法可以包括以下步骤：
步骤S102，获取全电动高空作业设备当前的实际载荷。
具体地，处理器可以通过检测载荷重量的载荷检测设备获取全电动高空作业设备当前的实际载荷。可以理解地，全电动高空作业设备与普通的高空作业设备不同，其区别在于全电动高空作业设备不包含液压系统，全电动高空作业设备的举升、转向均通过电动推杆实现。
步骤S104，获取推杆驱动电机的温度。
可以理解，全电动高空作业设备的臂节上通常安装有电动推杆和推杆驱动电机，推杆驱动电机可以通过减速机带动丝杠转动，丝杠内部有螺旋齿轮，做螺旋运动，从外部表现是直线运动，因此可以实现全电动高空作业设备的举升动作。
具体地，处理器可以通过检测推杆驱动电机的温度的温度检测设备获取推杆驱动电机的温度。
步骤S106，根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
可以理解，最大允许载荷为全电动高空作业设备在当前工况下的最大承受载荷，即额定载荷。
在一个实施例中，根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：基于预存储的推杆驱动电机的温度与全电动高空作业设备的最大允许载荷的关系，根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
可以理解地，推杆驱动电机的温度与全电动高空作业设备的最大允许载荷的关系可以是线性对应关系，也可以是一一对应的关系，例如，低温环境下，当推杆驱动电机的温度为0℃时，全电动高空作业设备的最大允许载荷是M，当推杆驱动电机的温度为-20℃时，全电动高空作业设备的最大允许载荷可以是0.5M，当推杆驱动电机的温度位于-20℃～0℃之间时，全电动高空作业设备的最大允许载荷可以在0.5M～M之间线性变化，当温度低于-20℃时最大允许载荷可以保持0.5M。
具体地，处理器可以基于预先存储的推杆驱动电机的温度与全电动高空作业设备的最大允许载荷的关系，根据获取得到的推杆驱动电机的温度确定对应的全电动高空作业设备的最大允许载荷。
步骤S108，将实际载荷与最大允许载荷进行比较。
具体地，处理器可以将全电动高空作业设备当前的实际载荷与根据推杆驱动电机的温度确定的最大允许载荷的大小进行比较。
步骤S110，在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，禁止全电动高空作业设备动作。
具体地，处理器可以在确定实际载荷大于最大允许载荷的时候，禁止全电动高空作业设备动作，例如禁止举升动作和行走动作。
上述用于载荷控制的方法，通过获取全电动高空作业设备当前的实际载荷和推杆驱动电机的温度，并根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，进而将实际载荷与最大允许载荷进行比较，从而在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，禁止全电动高空作业设备动作。上述技术方案考虑了推杆驱动电机的温度因素，即考虑了由于环境温度因素导致的推杆驱动电机的温度的变化，结合推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，能有效改善极端环境下推杆驱动电机的工作状态，使其不至于过载而损坏，提高了全电动高空作业设备对于不同环境的适应能力。
在一个实施例中，用于载荷控制的方法还包括：在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，发出超载信号。
可以理解，处理器可以在确定实际载荷大于最大允许载荷的时候，发出超载信号并禁止全电动高空作业设备动作，即发出报警信号并禁止所有动作。
在一个实施例中，全电动高空作业设备还包括电机驱动器，用于驱动推杆驱动电机运动；用于载荷控制的方法还可以包括：获取电机驱动器的温度；根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
可以理解，电机驱动器可以用来驱动推杆驱动电机运动。
具体地，处理器可以通过检测电机驱动器温度的温度检测设备获取电机驱动器的温度，进一步地，处理器可以根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在一个实施例中，根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：确定推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度中的较大者；基于预存储的温度与最大允许载荷的关系，根据较大者确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
可以理解地，温度与最大允许载荷的关系可以是线性对应关系，也可以是一一对应的关系，值得注意的是，此处的温度指的是推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度中较大的温度值。
具体地，在高温环境下，推杆驱动电机的温度上升速度较快，电机驱动器的温度上升速度较慢，此时处理器可以比较推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度，从而确定推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度中的较大者，并基于预先存储的温度与最大允许载荷的关系，根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度中的较大者，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
进一步地，推杆驱动电机和电机驱动器可以配置有温度传感器，能够实时检测电机驱动器、推杆驱动电机内部的温度，并可以通过CAN总线将温度信号发给处理器。处理器可以根据推杆驱动电机、电机驱动器的温度确定最大允许载荷。当温度低于某个阈值或者高于某个阈值，按照一定算法设置全电动高空作业设备的载荷，推杆驱动电机和电机驱动器能通过小负载工作，保证作业持续性的同时升高自身温度，逐渐达到正常工作状态。高温时，推杆驱动电机和电机驱动器能通过小载荷工作，保证作业持续性的同时保持或降低自身温度，逐渐恢复到正常状态。
在一个实施例中，方法还包括：获取全电动高空作业设备的底盘倾角；根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
具体地，处理器可以通过检测底盘倾角的倾角检测设备(例如倾角传感器)获取底盘倾角，进一步地，处理器在获取到推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角之后，可以根据预先设置的算法和推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，其中，该算法与推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及最大允许载荷有关。
在一个实施例中，用于载荷控制的方法还可以包括：获取全电动高空作业设备的电池的电池状态；根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
具体地，处理器可以获取电池管理系统发送的电池的电池状态，并可以根据预先设置的算法和推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，其中，该算法与推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角、电池状态以及最大允许载荷有关。
在一个实施例中，电池状态包括电池电量和电池温度；根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：在电池电量达到第一电量阈值或者电池温度达到第一温度阈值的情况下，根据预设放电功率、推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷；在电池电量达到第二电量阈值或者电池温度达到第二温度阈值的情况下，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷为零，其中第二电量阈值小于第一电量阈值，第二温度阈值大于第一温度阈值。
可以理解，第一电量阈值和第二电量阈值为预先设置的电池电量的阈值，例如20％，其中第二电量阈值小于第一电量阈值。第一温度阈值和第二温度阈值为预先设置的电池温度的阈值，例如50℃，其中第二温度阈值大于第一温度阈值。预设放电功率为预先设置的电池管理系统允许的电池的放电功率。
具体地，处理器在确定电池电量达到第一电量阈值或者电池温度达到第一温度阈值的情况下，处理器可以根据预设放电功率、推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。处理器在确定电池电量达到第二电量阈值或者电池温度达到第二温度阈值的情况下，可以确定全电动高空作业设备的最大允许载荷为零。
在一些实施例中，当SOC(即电池电量)低于第一电量阈值(如20％)时，为了避免锂电池过度放电和提高设备续航能力，电池的BMS(即电池管理系统)会对电池放电进行降功率。当SOC低于第二电量阈值(如10％)时为了确保设备有足够电量行驶到充电点，采取禁止举升，全电动高空作业设备只能行走的控制策略。当电池温度上升第一温度阈值(如50℃)时，BMS为保证电池温度不再升高，采取限制放电功率的措施。当电池温度继续上升到第二温度阈值(如60℃)，BMS为了防止电池出现热失控危险，禁止放电，切换电源。
处理器为了使载荷和锂电池的电量、温度控制匹配，会实时接收电池管理系统通过总线发过来的状态信息，当电量达到第一电量阈值或温度达到第一温度阈值时，控制器按照电池管理系统允许的放电功率计算最大允许载荷；当电量达到第二电量阈值或温度达到第二温度阈值时，将最大允许载荷设置为0。
在一个实施例中，用于载荷控制的方法还包括：确定全电动高空作业设备的电动推杆的丝杆的疲劳度；根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角、电池状态以及疲劳度，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
可以理解，电动推杆长期高强度下工作，容易使杠筒疲劳，丝杠磨损加大，会降低推杆的使用寿命。因此，可以根据处理器统计的电动推杆工作频率和负载情况做出相应的控制调节。
具体地，处理器可以在确定了全电动高空作业设备的电动推杆的丝杆的疲劳度之后，根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角、电池状态以及疲劳度，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在一个实施例中，确定全电动高空作业设备的电动推杆的丝杆的疲劳度，包括：在全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数达到第一数量阈值的情况下，确定疲劳度为第一疲劳度；在全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数达到第二数量阈值的情况下，确定疲劳度为第二疲劳度，其中第二数量阈值大于第一数量阈值。
可以理解，预设载荷为预先设置的较大的载荷值。第一数量阈值和第二数量阈值为预先设置的全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的参考次数，例如，15次，其中第二数量阈值大于第一数量阈值。第一疲劳度和第二疲劳度维根据电动推杆的工作频率和负载情况确定的疲劳度等级。
处理器可以确定全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数，在该次数达到第一数量阈值的时候，确定丝杆的疲劳度为第一疲劳度，在该次数达到第二数量阈值的时候，确定丝杆的疲劳度为第二疲劳度。
在一个实施例中，根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角、电池状态以及疲劳度，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定初始允许载荷；在疲劳度为第一疲劳度的情况下，在初始允许载荷的基础上降低第一预设比值，以得到全电动高空作业设备的最大允许载荷；在疲劳度为第二疲劳度的情况下，在初始允许载荷的基础上降低第二预设比值，以得到全电动高空作业设备的最大允许载荷，其中第二预设比值大于第一预设比值。
可以理解，第一预设比值和第二预设比值为预先设置的载荷比例值，例如，10％，其中第二预设比值大于第一预设比值。初始允许载荷为根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态四个因素初步确定的允许载荷。
具体地，处理器可以先根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定初始允许载荷，具体可以通过预设的算法进行确定，该算法与推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角、电池状态以及初始允许载荷有关。进一步地，在确定此时电动推杆的丝杆的疲劳度为第一疲劳度的时候，处理器可以在初始允许载荷的基础上降低第一预设比值，从而得到全电动高空作业设备此时的最大允许载荷；若确定此时电动推杆的丝杆的疲劳度为第二疲劳度的时候，处理器可以在初始允许载荷的基础上降低第二预设比值，从而得到全电动高空作业设备此时的最大允许载荷。
在一些实施例中，当连续大载荷举升次数达到第一数量阈值(如10次)，平台允许载荷会在初始允许载荷的基础上降低10％，当连续大载荷举升次数达到第二数量阈值(如20次)，平台允许载荷又会继续降低10％，如此循环。
在本发明实施例中，处理器根据底盘倾角、电池状态、推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、推杆丝杠的疲劳度评估或计算处对应的允许载荷，然后按照设定的算法进行综合比较分析，最终得到一个设备当前的最大允许载荷。该最大允许载荷在一次举升循环的过程中保持不变，直到设备恢复到收藏状态准备下次举升之前会重新评估最大允许载荷。操作人员在举升前根据显示屏提示的最大允许载荷进行作业，当平台实际载荷大于最大允许载荷时会进行超载报警，保证设备、人员的安全。
本发明实施例提供了一种处理器，被配置成执行根据上述实施方式中的用于载荷控制的方法。
图2示意性示出了本发明一实施例中用于载荷控制的装置的结构框图。如图2所示，在本发明实施例中，提供了一种用于载荷控制的装置，应用于全电动高空作业设备，全电动高空作业设备包括推杆驱动电机，用于实现全电动高空作业设备的举升动作，该用于载荷控制的装置可以包括：载荷检测设备210、温度检测设备220以及处理器230，其中：
载荷检测设备210，用于检测全电动高空作业设备当前的实际载荷。
温度检测设备220，用于检测推杆驱动电机的温度。
处理器230，被配置成：获取全电动高空作业设备当前的实际载荷；获取推杆驱动电机的温度；根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷；将实际载荷与最大允许载荷进行比较；在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，禁止全电动高空作业设备动作。
上述用于载荷控制的装置，处理器230通过载荷检测设备210获取全电动高空作业设备当前的实际载荷，通过温度检测设备220获取推杆驱动电机的温度，并根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，进而将实际载荷与最大允许载荷进行比较，从而在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，禁止全电动高空作业设备动作。上述技术方案考虑了推杆驱动电机的温度因素，即考虑了由于环境温度因素导致的推杆驱动电机的温度的变化，结合推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，能有效改善极端环境下推杆驱动电机的工作状态，使其不至于过载而损坏，提高了全电动高空作业设备对于不同环境的适应能力。
在一个实施例中，处理器230进一步被配置成：在实际载荷大于最大允许载荷的情况下，发出超载信号。
在一个实施例中，处理器230进一步被配置成：基于预存储的推杆驱动电机的温度与全电动高空作业设备的最大允许载荷的关系，根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在一个实施例中，全电动高空作业设备还包括电机驱动器，用于驱动推杆驱动电机运动；处理器230进一步被配置成：获取电机驱动器的温度；根据推杆驱动电机的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
可以理解，上述用于载荷控制的装置中的温度检测设备220还可以用来检测电机驱动器的温度，并发送给处理器230，或者由处理器230主动获取温度检测设备220检测到的电机驱动器的温度信息。
在一个实施例中，处理器230进一步被配置成：确定推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度中的较大者；基于预存储的温度与最大允许载荷的关系，根据较大者确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在一个实施例中，处理器230进一步被配置成：获取全电动高空作业设备的底盘倾角；根据推杆驱动电机的温度和电机驱动器的温度确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
可以理解，上述用于载荷控制的装置还可以包括底盘倾角检测设备(例如，倾角传感器)，用于检测全电动高空作业设备的底盘倾角，并发送给处理器230，或者由处理器230主动获取底盘倾角检测设备检测到的底盘倾角。
在一个实施例中，处理器230进一步被配置成：获取全电动高空作业设备的电池的电池状态；根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在一个实施例中，电池状态包括电池电量和电池温度；处理器230进一步被配置成：在电池电量达到第一电量阈值或者电池温度达到第一温度阈值的情况下，根据预设放电功率、推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度以及底盘倾角确定全电动高空作业设备的最大允许载荷；在电池电量达到第二电量阈值或者电池温度达到第二温度阈值的情况下，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷为零，其中第二电量阈值小于第一电量阈值，第二温度阈值大于第一温度阈值。
在一个实施例中，处理器230进一步被配置成：确定全电动高空作业设备的电动推杆的丝杆的疲劳度；根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角、电池状态以及疲劳度，确定全电动高空作业设备的最大允许载荷。
在一个实施例中，处理器230进一步被配置成：在全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数达到第一数量阈值的情况下，确定疲劳度为第一疲劳度；在全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数达到第二数量阈值的情况下，确定疲劳度为第二疲劳度，其中第二数量阈值大于第一数量阈值。
在一个实施例中，处理器230进一步被配置成：根据推杆驱动电机的温度、电机驱动器的温度、底盘倾角以及电池状态，确定初始允许载荷；在疲劳度为第一疲劳度的情况下，在初始允许载荷的基础上降低第一预设比值，以得到全电动高空作业设备的最大允许载荷；在疲劳度为第二疲劳度的情况下，在初始允许载荷的基础上降低第二预设比值，以得到全电动高空作业设备的最大允许载荷，其中第二预设比值大于第一预设比值。
本发明实施例中的用于载荷控制的装置，能够获取当前的实际载荷，并且评估设备当前工况下的最大允许载荷，然后将实际载荷与当前工况最大允许载荷进行比较。如果当前实际载荷小于或等于最大允许载荷时，设备能正常举升；当实际载荷大于最大允许载荷时，载荷自适应控制装置发出超载报警，并将超载信号通过总线发给整车控制器(ECU)，禁止所有动作。
因此，上述用于载荷控制的装置能灵活评估全电动高空作业设备的最大允许载荷，提高作业效率和操作体验感，还能预防设备超载举升，提高设备的安全性。电池电量过低时，降低举升载荷，既能避免锂电池过度放电，还能提高设备续航能力。电池温度过高时，降低举升载荷，既能保证作业的持续性，还可以防止电池出现热失控，避免爆炸起火危险。对于高空作业平台，当推杆驱动电机和电机驱动器温度过低或过高时，通过上述实施例中的用于载荷控制的装置的调节作用，能改善推杆驱动电机和电机驱动器的工作状态，使其不至于过载、过热损坏。上述实施例中的用于载荷控制的装置还可以监控电动推杆的工作频率和强度，进行适当调节控制，提高电动推杆的使用寿命。
本发明实施例提供了一种全电动高空作业设备，包括：推杆驱动电机，用于实现全电动高空作业设备的举升动作；以及根据上述实施方式中的用于载荷控制的装置。
可以理解地，全电动高空作业设备与普通的高空作业设备不同，其区别在于全电动高空作业设备不包含液压系统，全电动高空作业设备的举升、转向均通过电动推杆实现。
在一个实施例中，全电动高空作业设备包括电动剪叉式高空作业平台。
图3示意性示出了本发明一实施例中电动剪叉式高空作业平台的结构框图。如图3所示，在本发明实施例中，提供了一种电动剪叉式高空作业平台，属于全电动高空作业设备的一种。该电动剪叉式高空作业平台上搭载有载荷自适应装置(也就是上述实施方式中的用于载荷控制的装置)，该电动剪叉式高空作业平台的基本结构包括底盘、剪叉臂和工作平台，底盘上安装了锂电池、ECU、电机驱动器、倾角传感器和底盘驱动装置，剪叉臂上安装了电动推杆、推杆电机，工作平台上安装了载荷检测系统、载荷自适应控制装置等。
载荷自适应装置包括载荷采集处理模块、允许功率评估模块和超载报警模块，其中载荷采集处理模块主要功能是采集载荷检测系统的数据，并将数据信号转换为实际载荷值；允许功率评估模块是逻辑计算比较单元，针对当前各部件的状态评估设备当前最优的最大允许载荷；超载报警模块可以实现超载报警，并且将超载状态传输给ECU(控制器)，进行相应安全控制。
载荷自适应装置通过CAN总线与锂电池管理系统(BMS)、推杆电机驱动器、整车控制器进行信息交互，根据倾角、高度、电池、推杆电机和驱动器的状态评估当前设备允许的最优的最大载荷，并发给显示屏显示，起到事前提醒的作用。操作人员可以根据当前允许的最大载荷，进行相应载荷的举升作业，不至于发生超载报警，影响工作效率。
图4示意性示出了本发明一实施例中载荷自适应控制系统的结构框图。该载荷自适应控制系统包括：载荷自适应控制装置401、载荷检测系统402、电动推杆电机403、电机驱动器404、ECU(控制器)405、BMS(电池管理系统)406以及倾角传感器407。平台载荷检测系统402检测当前平台上的载荷，并发送数据信号给载荷自适应控制装置401，载荷自适应系统经过信号处理，得到当前的实际载荷，并与当前的允许最大载荷进行比较，如果实际载荷大于当前最大允许载荷则进行超载报警。
最大允许载荷估算模型来自建模仿真数据和实际测试数据，评估原则是安全优先，其次考虑预防故障发生，保证设备能持续工作，最后考虑工作效率和体验感，具体评估过程可以如下：
1、底盘倾角
倾角传感器检测底盘倾角，相同高度下倾斜角度越小，平台允许的最大载荷越大。一般情况下，举升之前操作人员会确定好底盘位置，这时底盘倾角就是一个确定值。载荷自适应控制装置通过CAN总线接受ECU发送的底盘倾斜角度，考虑举升时振动对倾角的影响，按照预定的算法评估当前允许载荷，此允许载荷只是初级允许载荷。
2、锂电池状态
锂电池的电池管理系统(BMS)实时监控电池的电量(SOC)和温度。当SOC低于第一阈值(如20％)时，为了避免锂电池过度放电和提高设备续航能力，BMS会对电池放电进行降功率；当SOC低于第二阈值(如10％)时为了确保设备有足够电量行驶到充电点，采取禁止举升，只能行走的控制策略。当电池温度上升第一阈值(如50℃)时，BMS为保证电池温度不再升高，采取限制放电功率的措施；当电池温度继续上升到第二阈值(如60℃)，BMS为了防止电池出现热失控危险，禁止放电，切换电源。
载荷自适应控制装置为了使载荷和锂电池的电量、温度控制匹配，会实时接收BMS通过总线发过来的状态信息。当电量或温度达到第一阈值时，载荷自适应控制装置按照BMS允许的放电功率计算初级允许载荷；当电量或温度达到第二阈值时，将初级允许载荷设置为0。
3、推杆电机、驱动器的温度
低温影响。由于温度降低，造成减速机、推杆丝杠内的机油或电机轴承的润滑脂粘稠度增加，或凝固冻结，引起静态阻力增加，这就给推杆电机增加了额外的负载。如果设备大载荷举升，电机有可能因为启动转矩不够而发生堵转，甚至造成电机烧坏，另外低温下材料的脆性增加，电机或减速机的输出轴有可能发生断裂。但是，如果电机负载控制得当，随着运行时间增加，减速机、丝杠、电机内温度升高会使机油或润滑脂的粘稠度降低，逐渐恢复正常运行状态。
高温影响。在高温环境下工作，推杆的驱动电机发热严重，如果大载荷持续运行容易烧坏电机，或者触发驱动器的电机过热保护机制，停止电机工作。为预防电机发生过热故障，需在某个临界阈值限制平台载荷，起到降低电机工作电流的作用，使电机发热和散热达到动态平衡，温度不再升高。
驱动器和推杆电机配置了温度传感器，能实时检测驱动器、电机内部的温度，并通过CAN总线将温度信号发给载荷自适应装置。载荷自适应控制装置能根据推杆电机、驱动器的温度评估初级允许载荷。当温度低于某个阈值或者高于某个阈值，按照一定算法设置平台的载荷，电机、驱动器能通过小负载工作，保证作业持续性的同时升高自身温度，逐渐达到正常工作状态；高温时，推杆电机、驱动器能通过小载荷工作，保证作业持续性的同时保持或降低自身温度，逐渐恢复到正常状态，具体过程如下：
低温环境下，假定0℃时载荷自适应装置评估的初级允许载荷是M，根据电机参数、性能曲线和试验测试，将-20℃时的初级允许载荷限制为0.5M(可根据实际情况调整)。当温度位于-20℃～0℃之间时，初级允许载荷在0.5M～M之间线性变化，当温度低于-20℃时初级允许载荷保持0.5M。当电机或驱动器的温度升高到80℃时，根据电机参数、性能曲线和试验测试，需要开始限制电机的负载。假定80℃时载荷自适应装置评估的初级允许载荷是P，需将110℃时的初级载荷限制为0，那么温度位于80℃～100℃之间时，初级允许载荷在P～0之间线性变化。上述温度阈值和载荷评估算法这里只是举例说明，可根据电机特性和实际测试情况进行调整。
通过载荷自适应控制装置的调节作用，能有效改善推杆电机和驱动器的工作状态，使其不至于过载或过热而损坏。
4、电动推杆丝杠的疲劳度
电动推杆长期高强度下工作，容易使杠筒疲劳，丝杠磨损加大，会降低推杆的使用寿命。为此，载荷适应控制装置会根据ECU统计的电动推杆工作频率和负载情况做出相应的控制调节，当连续大载荷举升次数达到第一阈值(如10次)，平台允许载荷会在初始允许载荷的基础上降低10％，当连续大载荷举升次数达到第二阈值(如20次)，平台允许载荷又会继续降低10％，如此循环。
载荷自适应控制装置根据底盘倾角、锂电池状态、推杆和驱动器温度、推杆丝杠的疲劳度评估或计算处对应的初级允许载荷，然后按照设定的评估原则进行综合比较分析，最终得到一个设备当前的最大允许载荷。该最大允许载荷在一次举升循环的过程中保持不变，直到设备恢复到收藏状态准备下次举升之前会重新评估最大允许载荷。操作人员在举升前根据显示屏提示的最大允许载荷进行作业，当平台实际载荷大于最大允许载荷时会进行超载报警，保证设备、人员的安全。
载荷自适应控制装置能灵活评估设备最大允许载荷，提高作业效率和操作体验感，还能预防设备超载举升，提高设备的安全性。电池电量过低时，降低举升载荷，既能避免锂电池过度放电，还能提高设备续航能力。电池温度过高时，降低举升载荷，既能保证作业的持续性，还可以防止电池出现热失控，避免爆炸起火危险。对于全电动剪叉产品，推杆驱动电机和驱动器温度过低或过高时，通过载荷自适应系统的调节作用，能改善推杆电机和驱动器的工作状态，使其不至于过载、过热损坏。监控电动推杆的工作频率和强度，进行适当调节控制，提高电动推杆的使用寿命。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (14)
1.一种用于载荷控制的方法，应用于全电动高空作业设备，所述全电动高空作业设备包括推杆驱动电机，用于实现所述全电动高空作业设备的举升动作，其特征在于，所述方法包括：
获取所述全电动高空作业设备当前的实际载荷；
获取所述推杆驱动电机的温度；
根据所述推杆驱动电机的温度确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷；
将所述实际载荷与所述最大允许载荷进行比较；
在所述实际载荷大于所述最大允许载荷的情况下，禁止所述全电动高空作业设备动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述实际载荷大于所述最大允许载荷的情况下，发出超载信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述推杆驱动电机的温度确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：
基于预存储的推杆驱动电机的温度与全电动高空作业设备的最大允许载荷的关系，根据所述推杆驱动电机的温度确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全电动高空作业设备还包括电机驱动器，用于驱动所述推杆驱动电机运动；所述方法还包括：
获取所述电机驱动器的温度；
所述根据所述推杆驱动电机的温度确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：
根据所述推杆驱动电机的温度和所述电机驱动器的温度确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述推杆驱动电机的温度和所述电机驱动器的温度确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：
确定所述推杆驱动电机的温度和所述电机驱动器的温度中的较大者；
基于预存储的温度与最大允许载荷的关系，根据所述较大者确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述全电动高空作业设备的底盘倾角；
所述根据所述推杆驱动电机的温度和所述电机驱动器的温度确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：
根据所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度以及所述底盘倾角确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述全电动高空作业设备的电池的电池状态；
所述根据所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度以及所述底盘倾角确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：
根据所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度、所述底盘倾角以及所述电池状态，确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电池状态包括电池电量和电池温度；所述根据所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度、所述底盘倾角以及所述电池状态，确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：
在所述电池电量达到第一电量阈值或者所述电池温度达到第一温度阈值的情况下，根据预设放电功率、所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度以及所述底盘倾角确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷；
在所述电池电量达到第二电量阈值或者所述电池温度达到第二温度阈值的情况下，确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷为零，其中所述第二电量阈值小于所述第一电量阈值，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述全电动高空作业设备的电动推杆的丝杆的疲劳度；
所述根据所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度、所述底盘倾角以及所述电池状态，确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：
根据所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度、所述底盘倾角、所述电池状态以及所述疲劳度，确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定所述全电动高空作业设备的电动推杆的丝杆的疲劳度，包括：
在所述全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数达到第一数量阈值的情况下，确定所述疲劳度为第一疲劳度；
在所述全电动高空作业设备连续预设载荷进行举升动作的次数达到第二数量阈值的情况下，确定所述疲劳度为第二疲劳度，其中所述第二数量阈值大于所述第一数量阈值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度、所述底盘倾角、所述电池状态以及所述疲劳度，确定所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，包括：
根据所述推杆驱动电机的温度、所述电机驱动器的温度、所述底盘倾角以及所述电池状态，确定初始允许载荷；
在所述疲劳度为所述第一疲劳度的情况下，在所述初始允许载荷的基础上降低第一预设比值，以得到所述全电动高空作业设备的最大允许载荷；
在所述疲劳度为所述第二疲劳度的情况下，在所述初始允许载荷的基础上降低第二预设比值，以得到所述全电动高空作业设备的最大允许载荷，其中所述第二预设比值大于所述第一预设比值。
12.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至11中任意一项所述的用于载荷控制的方法。
13.一种用于载荷控制的装置，应用于全电动高空作业设备，所述全电动高空作业设备包括推杆驱动电机，用于实现全电动高空作业设备的举升动作，其特征在于，包括：
载荷检测设备，用于检测所述全电动高空作业设备当前的实际载荷；
温度检测设备，用于检测所述推杆驱动电机的温度；以及
根据权利要求12所述的处理器。
14.一种全电动高空作业设备，其特征在于，包括：
推杆驱动电机，用于实现所述全电动高空作业设备的举升动作；以及
根据权利要求13所述的用于载荷控制的装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 410010 No. 701 Xulong South Road, Xiangjiang New District, Changsha City, Hunan Province Applicant after: Hunan Zoomlion intelligent aerial work machinery Co.,Ltd. Address before: 410010 room 4110, 4th floor, office building, 677 Lugu Avenue, high tech Development Zone, Changsha City, Hunan Province Applicant before: Hunan Zoomlion intelligent aerial work machinery Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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