CN115459377A - 一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法 - Google Patents

一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法 Download PDF

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CN115459377A CN202211001677.8A CN202211001677A CN115459377A CN 115459377 A CN115459377 A CN 115459377A CN 202211001677 A CN202211001677 A CN 202211001677A CN 115459377 A CN115459377 A CN 115459377A
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Abstract

本发明属于电力叉车领域，具体涉及一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，包括：设备上电，判断设备的运行状态；若在动态模式下，则始终保持常电输出；若在静态模式下，则采集电池电压V，与预先设定的常电关闭电压阈值V0进行比较，若V≥V0，则发送常电输出的控制命令给常电输出控制模块；若V<V0，并且持续时间T，则发送关闭常电输出的控制命令给常电输出控制模块；常电输出控制模块输出对应的使能信号给驱动模块；驱动模块驱动受控模块进行工作；当计时模块计数值达到预先设定值时，计时模块自动唤醒主控模块。本发明结合设备的运行状态和电源的供电特性设置常电关闭阈值，使阈值更加合理。

Description

一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法
技术领域
本发明属于电力叉车领域，具体涉及一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法。
背景技术
设备或系统在下电休眠后会关闭所有功能模块，这不利于使用者收集设备的必要信息，也不利于设备监测异常并及时处理。但是如果保持设备始终处于工作状态，以此来保证所需功能的正常运行，则功耗会变得很大。本发明通过自动收集和判断设备运行时的特征参数，实现自动判断设备的运行状态，并结合设备供电来源的特性，利用常电输出控制方法和逻辑，实现设备在休眠状态下输出常电，同时保证在必要情况下关闭常电输出。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法技术方案。
一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，包括如下步骤：
步骤1，设备上电，判断设备的运行状态；
若在动态模式下，则始终保持常电输出，以控制受控模块正常工作；
若在静态模式下，则主控模块采集电池电压V，与预先设定的常电关闭电压阈值V0进行比较，若V≥V0，则主控模块发送常电输出的控制命令给常电输出控制模块；若V<V0，并且持续时间T，则主控模块发送关闭常电输出的控制命令给常电输出控制模块；
步骤2，常电输出控制模块接收主控模块的控制命令，并输出对应的使能信号给驱动模块；
步骤3，驱动模块在收到使能信号之后，驱动受控模块进行工作；
步骤4，包括：
步骤4.1，当设备下电时，主控模块进入休眠；
步骤4.2，计时模块在主控模块进入休眠之后开始工作，当计时模块计数值达到预先设定的值时，计时模块唤醒主控模块；
步骤4.3，主控模块被计时模块唤醒后，自动唤醒属于静态工作模式，因此持续检测电池电压，若检测到电池电压V依旧大于等于常电关闭电压阈值V0，则保持输出常电并进入步骤4.4；若检测到电池电压V小于常电关闭电压阈值V0，则关闭常电输出和计时模块，主控模块不再自动唤醒，而是等待人为唤醒并充电使得电池电压高于常电关闭电压阈值后恢复常电输出和自动唤醒功能；
步骤4.4，主控模块在被计时模块唤醒时，计时模块同时开始计时，当唤醒时间达到预先设定的时长时，主控模块再次进入休眠并重回步骤4.2。
进一步地，所述步骤2中，常电输出控制模块输出的使能信号不受主控模块的工作与否的影响，在收到主控模块发出的相反的控制指令之前，常电输出控制模块始终保持输出原使能信号。
进一步地，所述步骤3中，驱动模块单独由供电电源供电，在主控模块下电休眠时，只要存在使能信号，驱动模块依旧能够驱动受控模块进行正常工作。
进一步地，所述步骤1中判断设备运行状态的方法包括如下步骤：
步骤1.1，主控模块采集供电电源的数据，并且动态确定动静态工作模式的电流区分阈值；
步骤1.2，主控模块进行动静态模式判断。
进一步地，所述步骤1包括：
步骤1.1.1，主控模块采集供电电源的电流I和电压V；
步骤1.1.2，主控模块按照预先设定的初始电流区分阈值I0，将连续采集到的电流数据
Figure BDA0003807589290000031
分为两个数据集：动态电流数据集
Figure BDA0003807589290000032
和静态电流数据集
Figure BDA0003807589290000033
表达式分为：
Figure BDA0003807589290000034
Figure BDA0003807589290000035
步骤1.1.3，当数据集
Figure BDA0003807589290000036
的长度m和数据集
Figure BDA0003807589290000037
的长度n均超过预先设定的数据长度阈值L后，截取两个数据集中最近获得的L个数据，并舍弃L长度以外的头部数据，重新获得两个数据集：
Figure BDA0003807589290000038
Figure BDA0003807589290000039
步骤1.1.4，分别计算电流数据集
Figure BDA00038075892900000310
的均值μ1和电流数据集
Figure BDA00038075892900000311
的均值μ2，以及电流数据集
Figure BDA00038075892900000312
的标准差σ1和电流数据集
Figure BDA00038075892900000313
的标准差σ2，表达式为：
Figure BDA00038075892900000314
Figure BDA00038075892900000315
Figure BDA00038075892900000316
Figure BDA00038075892900000317
步骤1.1.5：根据计算所得的均值μ1和μ2，更新动静态电流区分阈值I0，表达式为：
Figure BDA00038075892900000318
进一步地，所述步骤1.1还包括：
随着电力叉车的使用，主控模块不断采集新的电流数据，新的电流数据按照滚动更新的动静态区分阈值I0而被分到动态电流数据集
Figure BDA0003807589290000041
或者静态电流数据集
Figure BDA0003807589290000042
中，同时，电流数据集
Figure BDA0003807589290000043
和
Figure BDA0003807589290000044
始终保持其电流数据个数为L，每当
Figure BDA0003807589290000045
或
Figure BDA0003807589290000046
获得一个新数据时，它就会把最老的那个电流数据从数据集中剔除，从而实现滚动更新数据集元素，数据集得到更新后，其均值和标准差也进行计算更新。
进一步地，所述步骤1.2包括：
当连续采集到Q个电流数据[I1，I2，I3…Ii，…IQ]，且Q个电流数据满足如下条件时：
μ1-σ1≤Ii≤μ1+σ1
则判定电力叉车进入动态模式；
当连续采集到Q个电流数据[I1，I2，I3…Ii，…IQ]，且Q个电流数据满足：
μ2-σ2≤Ii≤μ2+σ2
则判定电力叉车进入静态模式。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明结合设备的运行状态和电源的供电特性设置常电关闭阈值，使阈值更加合理；
2)本发明通过定时唤醒主控模块去采集、处理和监测供电数据，既满足监测需求，又降低了设备功耗；
3)本发明结合设备的实际运行状态，针对不同的运行状态设置不同的常电控制逻辑，更加符合设备实际运行需求；
4)本发明可应用于任意需要通过常电进行供电，以保证设备的特定功能模块下电休眠期间依旧保持正常工作的设备和系统；
5)本发明中设备运行状态的判断方法能够自动分析设备在不同工作模式下的特性，并计算出合理的设备工作模式区分阈值，能够满足不同型号的设备、或者同一型号设备在不同使用状态和生命周期下的工作模式区分需求，具有自动学习分析的特征，有很强的适用性。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本发明的电池控制系统电路关系示意图；
图3为本发明中设备运行状态判断方法流程图；
图4为本发明中步骤1.1流程图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中，常电输出控制模块受控于主控模块，负责输出一个在设备下电休眠之后仍能保持原状态的使能信号，激活驱动模块驱动那些在下电休眠期间依旧需要保持工作的受控模块，使之能够正常工作。主控模块负责采集和处理供电电源的数据，当监测到设备发生特殊情况(例如电池电量过低或其他需要关闭常电输出的情况)时，主控模块发送关闭常电输出指令给常电输出控制模块，以切断常电输出；在一定时间内没有监测到特殊情况时，主控模块主动进入休眠状态，以减少设备功耗，同时计时模块开始工作，计时模块会在主控模块进入休眠状态之后开始计时，在一定时间之后重新唤醒主控模块。主控模块在监测供电电源的数据时，会结合设备的运行状态和电源的特性设置合理的常电关闭阈值。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1-4，一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，包括如下步骤：
步骤1，设备上电，判断设备的运行状态。
若在动态模式下，则始终保持常电输出，以控制受控模块正常工作；
若在静态模式下，主控模块采集电池电压V，与预先设定的常电关闭电压阈值V0进行比较，若V≥V0，则主控模块发送常电输出的控制命令给常电输出控制模块；若V<V0，并且持续时间T，则主控模块发送关闭常电输出的控制命令给常电输出控制模块。
上述关闭常电输出的电压阈值V0，即磷酸铁锂电池最低单体电压＜电压阈值V0，持续时间达到时间阈值T，即为结合磷酸铁锂电池的放电特性得出的合理阈值。当电力叉车处于静态时，如果监测到其内部的磷酸铁锂电池最低单体电压＜电压阈值V0，并且持续时间达到时间阈值T，说明电池组中电量最低的电池单体的电量已接近于零，因此应该及时关闭常电输出，同时也关闭定时唤醒功能，防止电池电量放完。
步骤2，常电输出控制模块接收主控模块的控制命令，并输出对应的使能信号给驱动模块，该使能信号不受主控模块的工作与否的影响，在收到主控模块发出的相反的控制指令之前，常电输出控制模块始终保持输出原使能信号。
步骤3，驱动模块在收到使能信号之后，驱动受控模块进行工作。驱动模块单独由供电电源供电，所以在主控模块下电休眠时，只要存在使能信号，驱动模块依旧能够驱动受控模块进行正常工作。
步骤4，包括：
步骤4.1，当设备下电时，主控模块进入休眠；
步骤4.2，计时模块在主控模块进入休眠之后开始工作，当计时模块计数值达到预先设定的值时，计时模块唤醒主控模块；
步骤4.3，主控模块被计时模块唤醒后，自动唤醒属于静态工作模式，因此持续检测电池电压，若检测到电池电压V依旧大于等于常电关闭电压阈值V0，则保持输出常电并进入步骤4.4；若检测到电池电压V小于常电关闭电压阈值V0，则关闭常电输出和计时模块，主控模块不再自动唤醒，而是等待人为唤醒并充电使得电池电压高于常电关闭电压阈值后恢复常电输出和自动唤醒功能；
步骤4.4，主控模块在被计时模块唤醒时，计时模块同时开始计时，当唤醒时间达到预先设定的时长时，主控模块再次进入休眠并重回步骤4.2。
以采用磷酸铁锂电池作为供电电源的电力叉车为例：电力叉车的放电运行状态可分为动态和静态。动态指电力叉车处于工作状态，此时叉车需要负载重物并且移动，所以工作回路中存在很大的电流；静态指电力叉车处于静置或下电休眠状态，此时工作电流很小或者电流为零。对于叉车的动态和静态工作模式，常规的区分方式是设置一个固定的电流阈值。当检测到工作回路中通过的电流大于预先设定的电流阈值时，则认为处于动态；当检测到工作回路中通过的电流小于预先设定的电流阈值时，则认为处于静态。
但是在实际应用中，由于不同型号的电力叉车的功率和车载设备的静态功耗不同，很难以一个固定的电流阈值去区分不同型号的电力叉车的工作模式。同时，对于同一款车型，设备和线路发生老化或者故障等原因也会导致其动静态工作模式的电流区分阈值发生变化。所以，区别电力叉车动静态工作模式的标准应该是动态变化和自适应的。
因此，本发明还提出一种判断设备运行状态的方法，如图3-4，包括以下步骤：
步骤1.1，主控模块采集供电电源的数据，并且动态确定动静态工作模式的电流区分阈值。
步骤1.1包括：
步骤1.1.1，主控模块采集供电电源的电流I和电压V；
步骤1.1.2，主控模块按照预先设定的初始电流区分阈值I0，将连续采集到的电流数据
Figure BDA0003807589290000081
分为两个数据集：动态电流数据集
Figure BDA0003807589290000082
和静态电流数据集
Figure BDA0003807589290000083
表达式为：
Figure BDA0003807589290000084
Figure BDA0003807589290000085
步骤1.1.3，当数据集
Figure BDA0003807589290000086
和
Figure BDA0003807589290000087
的长度m和n均超过预先设定的数据长度阈值L后，截取两个数据集中最近获得的L个数据，并舍弃L长度以外的头部数据；至此，重新获得两个数据集，表达式为：
Figure BDA00038075892900000814
Figure BDA0003807589290000088
步骤1.1.4，分别计算电流数据集
Figure BDA0003807589290000089
和
Figure BDA00038075892900000810
的均值μ1和μ2，以及标准差σ1和σ2，表达式为：
Figure BDA00038075892900000811
Figure BDA00038075892900000812
Figure BDA00038075892900000813
Figure BDA0003807589290000091
步骤1.1.5，根据计算所得的均值μ1和μ2，更新动静态电流区分阈值I0，表达式为：
Figure BDA0003807589290000092
随着电力叉车的使用，主控模块不断采集新的电流数据，新的电流数据按照滚动更新的动静态区分阈值I0而被分到动态电流数据集
Figure BDA0003807589290000093
或者静态电流数据集
Figure BDA0003807589290000094
中，同时，电流数据集
Figure BDA0003807589290000095
和
Figure BDA0003807589290000096
始终保持其电流数据个数为L，因此，每当
Figure BDA0003807589290000097
或
Figure BDA0003807589290000098
获得一个新数据时，它就会把最老的那个电流数据从数据集中剔除，从而实现滚动更新数据集元素。数据集得到更新后，其均值和标准差也进行计算更新。
步骤1.2，主控模块进行动静态模式判断。
步骤1.2包括：
当设备处于自动唤醒状态时，直接认为设备处于静态工作模式；
当设备处于人为唤醒状态时，按照下述条件进行动静态区分：
当连续采集到Q个电流数据[I1，I2，I3…Ii，…IQ]，且Q个电流数据满足如下条件时：
μ1-σ1≤Ii≤μ1+σ1
则判定电力叉车进入动态模式；
当连续采集到Q个电流数据[I1，I2，I3…Ii，…IQ]，且Q个电流数据满足：
μ2-σ2≤Ii≤μ2+σ2
则判定电力叉车进入静态模式；
其余情况则保持为上一次的工作模式判断。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (7)

1.一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，设备上电，判断设备的运行状态；
若在动态模式下，则始终保持常电输出，以控制受控模块正常工作；
若在静态模式下，则主控模块采集电池电压V，与预先设定的常电关闭电压阈值V0进行比较，若V≥V0，则主控模块发送常电输出的控制命令给常电输出控制模块；若V＜V0，并且持续时间T，则主控模块发送关闭常电输出的控制命令给常电输出控制模块；
步骤2，常电输出控制模块接收主控模块的控制命令，并输出对应的使能信号给驱动模块；
步骤3，驱动模块在收到使能信号之后，驱动受控模块进行工作；
步骤4，包括：
步骤4.1，当设备下电时，主控模块进入休眠；
步骤4.2，计时模块在主控模块进入休眠之后开始工作，当计时模块计数值达到预先设定的值时，计时模块唤醒主控模块；
步骤4.3，主控模块被计时模块唤醒后，持续检测电池电压，若检测到电池电压V依旧大于等于常电关闭电压阈值V0，则保持输出常电并进入步骤4.4；若检测到电池电压V小于常电关闭电压阈值V0，则关闭常电输出和计时模块，主控模块不再自动唤醒，而是等待人为唤醒并充电使得电池电压高于常电关闭电压阈值后恢复常电输出和自动唤醒功能；
步骤4.4，主控模块在被计时模块唤醒时，计时模块同时开始计时，当唤醒时间达到预先设定的时长时，主控模块再次进入休眠并重回步骤4.2。
2.根据权利要求1所述的一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，其特征在于，所述步骤2中，常电输出控制模块输出的使能信号不受主控模块的工作与否的影响，在收到主控模块发出的相反的控制指令之前，常电输出控制模块始终保持输出原使能信号。
3.根据权利要求1所述的一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，其特征在于，所述步骤3中，驱动模块单独由供电电源供电，在主控模块下电休眠时，只要存在使能信号，驱动模块依旧能够驱动受控模块进行正常工作。
4.根据权利要求1所述的一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，其特征在于，所述步骤1中判断设备运行状态的方法包括如下步骤：
步骤1.1，主控模块采集供电电源的数据，并且动态确定动静态工作模式的电流区分阈值；
步骤1.2，主控模块进行动静态模式判断。
5.根据权利要求4所述的一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤1.1.1，主控模块采集供电电源的电流I和电压V；
步骤1.1.2，主控模块按照预先设定的初始电流区分阈值I0，将连续采集到的电流数据
Figure FDA0003807589280000021
分为两个数据集：动态电流数据集
Figure FDA0003807589280000022
和静态电流数据集
Figure FDA0003807589280000023
表达式分为：
Figure FDA0003807589280000024
Figure FDA0003807589280000025
步骤1.1.3，当数据集
Figure FDA0003807589280000026
的长度m和数据集
Figure FDA0003807589280000027
的长度n均超过预先设定的数据长度阈值L后，截取两个数据集中最近获得的L个数据，并舍弃L长度以外的头部数据，重新获得两个数据集：
Figure FDA0003807589280000031
Figure FDA0003807589280000032
步骤1.1.4，分别计算电流数据集
Figure FDA0003807589280000033
的均值μ1和电流数据集
Figure FDA0003807589280000034
的均值μ2，以及电流数据集
Figure FDA0003807589280000035
的标准差σ1和电流数据集
Figure FDA0003807589280000036
的标准差σ2，表达式为：
Figure FDA0003807589280000037
Figure FDA0003807589280000038
Figure FDA0003807589280000039
Figure FDA00038075892800000310
步骤1.1.5：根据计算所得的均值μ1和μ2，更新动静态电流区分阈值I0，表达式为：
Figure FDA00038075892800000311
6.根据权利要求5所述的一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，其特征在于，所述步骤1.1还包括：
随着电力叉车的使用，主控模块不断采集新的电流数据，新的电流数据按照滚动更新的动静态区分阈值I0而被分到动态电流数据集
Figure FDA00038075892800000312
或者静态电流数据集
Figure FDA00038075892800000313
中，同时，电流数据集
Figure FDA00038075892800000314
和
Figure FDA00038075892800000315
始终保持其电流数据个数为L，每当
Figure FDA00038075892800000316
或
Figure FDA00038075892800000317
获得一个新数据时，它就会把最老的那个电流数据从数据集中剔除，从而实现滚动更新数据集元素，数据集得到更新后，其均值和标准差也进行计算更新。
7.根据权利要求4所述的一种电力叉车自动判断工作状态的常电输出控制方法，其特征在于，所述步骤1.2包括：
当连续采集到Q个电流数据[I1,I2,I3…Ii,…IQ]，且Q个电流数据满足如下条件时：
μ1-σ1≤Ii≤μ1+σ1
则判定电力叉车进入动态模式；
当连续采集到Q个电流数据[I1,I2,I3…Ii,…IQ]，且Q个电流数据满足：
μ2-σ2≤Ii≤μ2+σ2
则判定电力叉车进入静态模式。
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