CN114879543A - 上电控制系统及作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及上电控制领域，提供一种上电控制系统及作业机械，所述上电控制系统包括：信号采集模块，用于采集作业机械中上电时各电气元件的反馈信号；控制模块，用于基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，并基于上电检测结果对各电气元件进行控制。本发明通过信号采集模块采集上电时各电气元件的反馈信号，从而控制模块能够基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，以判断各电气元件是否存在异常，从而可以基于上电检测结果提前对各电气元件进行控制，避免电气元件损坏后导致作业机械失效进而引起安全事故的问题。

Description

上电控制系统及作业机械

技术领域

本发明涉及上电控制技术领域，尤其涉及一种上电控制系统及作业机械。

背景技术

目前，随着全电控的优势逐渐突出(如功能全面、操作简单、高效节能、维修便利等)，作业机械正在从液控向全电控过渡。

然而，全电控作业机械的控制电位全部采用弱电驱动，电的灵敏性和易失控性比较突出，且作业机械振动较大，导致作业机械上的电气元件容易损坏，进而在作业机械启机上电时容易出现作业机械失控，引发安全事故。

发明内容

本发明提供一种上电控制系统及作业机械，用以解决现有技术中全电控作业机械中电气元件损坏容易导致作业机械失控的缺陷。

本发明提供一种上电控制系统，包括：

信号采集模块，用于采集作业机械中上电时各电气元件的反馈信号；

控制模块，用于基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，并基于上电检测结果对各电气元件进行控制。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述系统还包括：电源保险盒，用于为各电气元件供电，以及采集作业机械中各电气元件的电压，并基于各电气元件的电压进行故障检测，得到各电气元件的故障检测结果，以使所述控制模块基于各电气元件的故障检测结果对各电气元件进行控制。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述信号采集模块包括控制信号采集模块，所述控制信号采集模块用于采集电气元件中控制元件的控制信号；

相应地，所述控制模块用于在所述控制信号与设定信号不匹配且不匹配时长超过第一阈值时，启动保护控制。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述控制模块还用于在启动所述保护控制后，若所述控制信号与所述设定信号匹配且匹配时长超过第二阈值，则解除所述保护控制。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述信号采集模块包括执行信号采集模块，所述执行信号采集模块用于采集电气元件中执行元件上电状态的反馈电流；

相应地，所述控制模块用于在第一时长内所述上电状态的反馈电流大于输出电流的情况下，进行报警提示；在第二时长内所述上电状态的反馈电流大于所述输出电流的情况下，启动安全保护程序，以锁定对应的执行元件；所述第一时长小于所述第二时长。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述控制模块还用于在进行报警提示后，若所述上电状态的反馈电流在预设正常电流范围内，则解除所述报警提示；

或，在启动所述安全保护程序后，若所述上电状态的反馈电流在所述预设正常电流范围内，则解除所述安全保护程序。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述执行信号采集模块还用于采集电气元件中执行元件工作状态的反馈电流；

相应地，所述控制模块用于在所述工作状态的反馈电流与所述输出电流不匹配的情况下，调整所述输出电流，直至所述工作状态的反馈电流与所述输出电流匹配。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述调整所述输出电流，直至所述工作状态的反馈电流与所述输出电流匹配，包括：

基于所述工作状态的反馈电流，以及所述输出电流，确定所述输出电流与所述工作状态的反馈电流之间的电流差值；

在所述电流差值小于电流阈值的情况下，基于所述电流差值，调整所述输出电流，直至所述工作状态的反馈电流与所述输出电流匹配。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述控制模块还用于在所述工作状态的反馈电流与所述输出电流匹配的情况下，若所述输出电流与液压压力不匹配，则基于目标曲线对所述输出电流进行调整，直至所述输出电流与所述液压压力匹配；所述目标曲线用于表征所述输出电流与所述液压压力之间的函数关系。

根据本发明提供的一种上电控制系统，所述系统还包括监测模块，所述监测模块用于监测所述作业机械中各部件的压力信号，以使所述控制模块在确定任一部件的压力信号存在异常的情况下，启动对应部件的保护控制。

本发明还提供一种作业机械，包括：如上所述的上电控制系统。

本发明提供的上电控制系统及作业机械，通过信号采集模块采集上电时各电气元件的反馈信号，从而控制模块能够基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，以判断各电气元件是否存在异常，从而可以基于上电检测结果提前对各电气元件进行控制，避免电气元件损坏后导致作业机械失效进而引起安全事故的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的上电控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

本发明提供一种上电控制系统。图1是本发明提供的上电控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：

信号采集模块110，用于采集作业机械中上电时各电气元件的反馈信号；

控制模块120，用于基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，并基于上电检测结果对各电气元件进行控制。

此处，作业机械为包含有电气元件的作业机械，如全电控作业机械。作业机械中的电气元件可以包括控制元件(如电控手柄、电控脚踏等)，执行元件(如电磁阀、继电器、发动机等)等。

上电时各电气元件的反馈信号可以用于表征各电气元件上电时的状态，如反馈信号异常时，则表明对应的电气元件可能存在故障，进而可能会造成作业机械失效的风险。其中，当电气元件为控制元件时，其对应的反馈信号可以为各控制元件的控制信号，如各控制元件的位置。当电气元件为执行元件时，其对应的反馈信号可以为各执行元件的电流、电压等。

基于此，本发明实施例通过信号采集模块110采集各电气元件的反馈信号，并由控制模块120基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，以判断各电气元件是否存在异常，从而可以基于上电检测结果对各电气元件进行控制。例如，在电气元件为执行元件时，若对应执行元件的反馈电流出现异常(如大于执行元件的输出电流)，则判断执行元件存在故障的概率较高，此时可以启动安全保护程序，以禁止使用该执行元件。

本发明实施例提供的上电控制系统，通过信号采集模块采集各电气元件的反馈信号，从而控制模块能够基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，以判断各电气元件是否存在异常，从而可以基于上电检测结果提前对各电气元件进行控制，避免电气元件损坏后导致作业机械失效进而引起安全事故的问题。

基于上述实施例，如图1所示，该系统还包括：电源保险盒130，用于为各电气元件供电，以及采集作业机械中各电气元件的电压，并基于各电气元件的电压进行故障检测，得到各电气元件的故障检测结果，以使控制模块120基于各电气元件的故障检测结果对各电气元件进行控制。

具体地，电源保险盒130用于对各电气元件进行电源情况的监控和诊断。若任一电气元件的电压和实际偏差较大时，则表明对应电气元件存在故障的概率较高，此时电源保险盒130可以通过CAN信号把故障检测结果传递给控制模块120，控制模块120接收到故障检测结果后，可以基于故障检测结果判断对应电气元件是否会影响整机性能和系统安全，并执行相应的控制。

例如，电气元件的需求电压为24V，但电源保险盒的实际输出电压为18V，且电源保险盒接收到的反馈电压比设定电压低，此时可以判定该电气元件的电压受到影响，即此电气元件异常。

此外，电源保险盒130除了可以用于对各电气元件进行故障检测外，还可以为各电气元件提供电源，以保证各电气元件工作过程中所需电能。

基于上述任一实施例，如图1所示，信号采集模块110包括控制信号采集模块111，控制信号采集模块111用于采集电气元件中控制元件的控制信号；

相应地，控制模块120用于在控制信号与设定信号不匹配且不匹配时长超过第一阈值时，启动保护控制。

具体地，信号采集模块110包括控制信号采集模块111，控制信号采集模块111用于采集电气元件中控制元件的控制信号。其中，控制元件可以包括电控手柄、电控脚踏等。

在控制信号采集模块111采集控制信号后，控制模块120会将控制信号与设定信号进行匹配，若不匹配时长持续超过第一阈值，则表明对应控制元件存在异常，此时启动保护控制，以不再执行对应控制元件的指令，从而避免该控制元件异常损坏后导致作业机械失效的问题。其中，设定信号为预先设置的内部信号，设定信号可以根据实际情况设置，本发明实施例对此不作具体限定。

例如，当控制元件为电控手柄和电控脚踏时，可以基于每一个周期采集对应的数字信号作为控制信号，用于判断电控手柄和电控脚踏是否位于中位。若控制信号与设定信号不匹配持续时长超过第一阈值，则控制模块启动保护控制，以不再执行对应控制单元的命令。

基于上述任一实施例，控制模块120还用于在启动保护控制后，若控制信号与设定信号匹配且匹配时长超过第二阈值，则解除保护控制。

具体地，在启动保护控制后，若控制信号与设定信号匹配且匹配时长超过第二阈值，则表明控制信号恢复正常，此时控制模块120解除保护控制，从而恢复执行对应控制单元的指令。

基于上述任一实施例，如图1所示，信号采集模块110包括执行信号采集模块112，执行信号采集模块112用于采集电气元件中执行元件上电状态的反馈电流；

相应地，控制模块120用于在第一时长内上电状态的反馈电流大于输出电流的情况下，进行报警提示；在第二时长内上电状态的反馈电流大于输出电流的情况下，启动安全保护程序，以锁定对应的执行元件；第一时长小于第二时长。

具体地，信号采集模块110包括执行信号采集模块112，执行信号采集模块112用于采集电气元件中执行元件上电状态的反馈电流。其中，执行元件可以包括电磁阀、继电器、发动机等。其中，作业机械的状态可以采集上电开关150的信号来判断作业机械的上电状态或工作状态。

在执行信号采集模块112采集上电状态的反馈电流后，控制模块120会将反馈电流与输出电流进行匹配，在第一时长内上电状态的反馈电流大于输出电流的情况下，则表明对应执行元件可能出现异常，进而进行报警提示。在更长一段时长即第二时长内上电状态的反馈电流大于输出电流的情况下，则表明对应执行元件存在故障，此时启动安全保护程序，以锁定对应的执行元件，也就是禁止使用该执行元件，即与该执行元件相关的操作动作均被禁止。其中，输出电流指控制模块分配给对应执行元件的输出电流。

例如，控制模块输出电流400mA给斗杆挖掘比例电磁阀，采集到的电磁阀的反馈电流为200mA，如果反馈电流大于输出电流持续第一时长时，就判断电磁阀异常进行报警提示；如果反馈电流大于输出电流持续更长的一段时间(如第二时长)时，就判断电磁阀故障，启动安全保护程序，禁止使用此电磁阀，与此电磁阀相关的挖掘机的操作动作被限制。

此外，控制模块120还可以根据各执行元件输出电压的压降情况来判断各执行元件的状态，如压降超出预设范围预设时长时，表明对应执行元件存在故障的概率较高。

基于上述任一实施例，控制模块120还用于在进行报警提示后，若上电状态的反馈电流在预设正常电流范围内，则解除报警提示；

或，在启动安全保护程序后，若上电状态的反馈电流在预设正常电流范围内，则解除安全保护程序。

具体地，在进行报警提示后，若上电状态的反馈电流在预设正常电流范围内，则表明对应执行元件恢复正常，此时可以解除报警提示。其中，预设正常电流范围可以根据实际情况设置，本发明实施例对此不作具体限定。

在启动安全保护程序后，若上电状态的反馈电流在预设正常电流范围内，则表明对应执行元件恢复正常，此时可以解除安全保护程序，以恢复执行对应执行元件的指令。

其中，执行元件是指作业机械输出电流控制比例电磁阀，从而实现流量的分配，达到各部件协调工作以及锁定动作防止异常情况发生；此外，通过输出电压对各个继电器控制，实现对各个电气元件的电压或信号控制；对发动机发信号请求指令，实现挖机的启停安全保护控制。

基于上述任一实施例，执行信号采集模块还用于采集电气元件中执行元件工作状态的反馈电流；

相应地，控制模块用于在工作状态的反馈电流与输出电流不匹配的情况下，调整输出电流，直至工作状态的反馈电流与输出电流匹配。

其中，调整输出电流，直至工作状态的反馈电流与输出电流匹配，包括：

基于工作状态的反馈电流，以及输出电流，确定输出电流与工作状态的反馈电流之间的电流差值；

在电流差值小于电流阈值的情况下，基于电流差值，调整输出电流，直至工作状态的反馈电流与输出电流匹配。

具体地，工作状态的反馈电流用于表征执行元件在工作状态时的反馈电流，也就是在对上电状态校验时，执行元件正常，此时执行元件进入工作状态。在获取工作状态的反馈电流后，若工作状态的反馈电流与输出电流不匹配，则调整输出电流，直至工作状态的反馈电流与输出电流匹配。该过程主要是对作业机械的输出电流进行自动校对，实现一套程序适用所有同型号的电气元件(如电磁阀)，保证每台新生产的作业机械性能一样。

具体地，在对输出电流进行调整时，首先计算输出电流与工作状态的反馈电流之间的电流差值，若电流差值小于电流阈值，则表明可以在此基础上对输出电流进行调整，以保证作业机械整机动作的协调，即在输出电流的基础上增加电流差值，此时观察工作状态的反馈电流是否与调整前的输出电流一致，若是，则表明输出电流调整到位，能够保证作业机械之间的协调一致性。

例如，当作业机械分配给电磁阀输出电流为I1＝200mA，采集的电磁阀工作状态的反馈电流为I2＝180mA，此电磁阀输出电流和工作状态反馈电流之间的差值电流△I＝200mA-180mA＝20mA(△<100mA)，这样就会导致程序设定输出电流参数不符合，存在作业机械整机动作不协调。为了解决这一问题，在程序设定输出电流自动加20mA，此时I1＝200+20＝220mA，再次检测工作状态的反馈电流是否为200mA，如不满足继续循环满足为止。

由此可见，本发明实施例能够自动对执行元件的输出电流进行校准，进而保证各作业机械性能的统一，从而能够使得各作业机械上的电气元件编程统一化，减少编程成本。

基于上述任一实施例，控制模块120还用于在工作状态的反馈电流与输出电流匹配的情况下，若输出电流与液压压力不匹配，则基于目标曲线对输出电流进行调整，直至输出电流与液压压力匹配；目标曲线用于表征输出电流与液压压力之间的函数关系。

具体地，若对工作状态的反馈电流与输出电流进行校对匹配后，获知两者匹配的情况下，则对输出电流与液压压力进行匹配。若输出电流与液压压力不匹配，则会导致作业机械协调不一致，此时可以基于目标曲线对输出电流进行调整，直至输出电流与液压压力匹配。其中，目标曲线用于表征输出电流与液压压力之间的函数关系，如输出电流和液压压力可以为线性关系，基于液压压力可以在目标曲线上确定对应的目标输出电流，并基于该目标输出电流对输出电流进行调整，以使输出电流与液压压力匹配，保证作业机械的协调一致性。

基于上述任一实施例，系统还包括监测模块140，监测模块140用于监测作业机械中各部件的压力信号，以使控制模块120在确定任一部件的压力信号存在异常的情况下，启动对应部件的保护控制。

具体地，监测模块140可以通过传感器获取作业机械中各部件的压力信号，为控制模块120自动校准参数设定提供真实的数据，同时对为判断各部件是否正常提供依据。在检测到压力信号存在异常时，控制模块120启动对应的保护控制，避免作业机械损坏。

例如，监测模块监测到液压回油压力大于特定的值时，控制模块启动保护控制以限制功率，并报警处理，又如可以监测回油压力开关回油是否阻塞，若是，则启动保护控制，防止作业机械损坏。

此外，该系统还包括显示模块160，可以用于显示各电气元件的上电检测结果、控制模块对各电气元件的控制策略等。

其中，表1为上电安全保护列表，如表1所示，当作业机械在操作过程采集的电流、电压、压力和数据与实际不符合或偏差过大时，控制模块将自动锁住所有控制输出，防止作业机械在作业时失效，造成安全事故。

表1

基于上述任一实施例，本发明还提供一种作业机械，包括：如上任一实施例所述的上电控制系统。

此处，作业机械可以为诸如起重机、挖掘机、桩机等工程机械，或者为诸如登高车、消防车、搅拌车等工程车辆。作业机械中设置的上电控制系统通过信号采集模块采集各电气元件的反馈信号，从而控制模块能够基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，以判断各电气元件是否存在异常，从而可以基于上电检测结果提前对各电气元件进行控制，避免电气元件损坏后导致作业机械失效进而引起安全事故的问题。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种上电控制系统，其特征在于，包括：

信号采集模块，用于采集作业机械中上电时各电气元件的反馈信号；

控制模块，用于基于各电气元件的反馈信号，对各电气元件进行上电检测，并基于上电检测结果对各电气元件进行控制。

2.根据权利要求1所述的上电控制系统，其特征在于，所述系统还包括：电源保险盒，用于为各电气元件供电，以及采集各电气元件的电压，并基于各电气元件的电压进行故障检测，得到各电气元件的故障检测结果，以使所述控制模块基于各电气元件的故障检测结果对各电气元件进行控制。

3.根据权利要求1所述的上电控制系统，其特征在于，所述信号采集模块包括控制信号采集模块，所述控制信号采集模块用于采集电气元件中控制元件的控制信号；

相应地，所述控制模块用于在所述控制信号与设定信号不匹配且不匹配时长超过第一阈值时，启动保护控制。

4.根据权利要求3所述的上电控制系统，其特征在于，所述控制模块还用于在启动所述保护控制后，若所述控制信号与所述设定信号匹配且匹配时长超过第二阈值，则解除所述保护控制。

5.根据权利要求1所述的上电控制系统，其特征在于，所述信号采集模块包括执行信号采集模块，所述执行信号采集模块用于采集电气元件中执行元件上电状态的反馈电流；

相应地，所述控制模块用于在第一时长内所述上电状态的反馈电流大于输出电流的情况下，进行报警提示；在第二时长内所述上电状态的反馈电流大于所述输出电流的情况下，启动安全保护程序，以锁定对应的执行元件；所述第一时长小于所述第二时长。

6.根据权利要求5所述的上电控制系统，其特征在于，所述控制模块还用于在进行报警提示后，若所述上电状态的反馈电流在预设正常电流范围内，则解除所述报警提示；

或，在启动所述安全保护程序后，若所述上电状态的反馈电流在所述预设正常电流范围内，则解除所述安全保护程序。

7.根据权利要求5所述的上电控制系统，其特征在于，所述执行信号采集模块还用于采集电气元件中执行元件工作状态的反馈电流；

相应地，所述控制模块用于在所述工作状态的反馈电流与所述输出电流不匹配的情况下，调整所述输出电流，直至所述工作状态的反馈电流与所述输出电流匹配。

8.根据权利要求7所述的上电控制系统，其特征在于，所述调整所述输出电流，直至所述工作状态的反馈电流与所述输出电流匹配，包括：

基于所述工作状态的反馈电流，以及所述输出电流，确定所述输出电流与所述工作状态的反馈电流之间的电流差值；

在所述电流差值小于电流阈值的情况下，基于所述电流差值，调整所述输出电流，直至所述工作状态的反馈电流与所述输出电流匹配。

9.根据权利要求7所述的上电控制系统，其特征在于，所述控制模块还用于在所述工作状态的反馈电流与所述输出电流匹配的情况下，若所述输出电流与液压压力不匹配，则基于目标曲线对所述输出电流进行调整，直至所述输出电流与所述液压压力匹配；所述目标曲线用于表征所述输出电流与所述液压压力之间的函数关系。

10.根据权利要求1至9任一项所述的上电控制系统，其特征在于，所述系统还包括监测模块，所述监测模块用于监测所述作业机械中各部件的压力信号，以使所述控制模块在确定任一部件的压力信号存在异常的情况下，启动对应部件的保护控制。

11.一种作业机械，其特征在于，包括：如权利要求1至10任一项所述的上电控制系统。

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