用于卷扬机构的方法、处理器、装置、卷扬机构及起重机与流程

1.本技术涉及机械工程技术领域，具体涉及一种用于卷扬机构的方法、处理器、装置、卷扬机构及起重机。


背景技术：

2.汽车起重机产品中，卷扬机构通过液压系统进行控制，在卷扬下降过程中，需将重物的重力势能用平衡阀进行消耗，以保证重物平顺稳定下落。
3.目前，势能消耗是通过控制平衡阀节流口进行溢流，将其全部转化为热能完成的，高频工作时热能会导致液压系统油温较高，降低液压元件的使用寿命，并且增大了系统的泄漏、失效、抖动等故障率，降低了液压系统的作业效率。因此，现有技术中卷扬机构重物下降的势能无法得到有效利用，导致能量的浪费。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种用于卷扬机构的方法、处理器、装置、卷扬机构及起重机，旨在解决现有技术中卷扬机构重物下降的势能无法得到有效利用，导致能量的浪费的问题。
5.为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种用于卷扬机构的方法，卷扬机构包括电机、电池及力矩限制器，电机与电池电连接，方法包括：
6.确定电池需要充电；
7.在确定卷扬机构处于放绳状态的情况下，从力矩限制器获取负载的重量；
8.根据重量确定负载力矩；
9.根据负载力矩确定电机的电磁阻力矩；以及
10.控制电机以电磁阻力矩运行，以使电机产生给电池充电的电能。
11.在本技术实施例中，卷扬机构还包括平衡阀，用于卷扬机构的方法还包括：
12.将负载力矩与电磁阻力矩进行比较；
13.在负载力矩大于电磁阻力矩的情况下，根据负载力矩与电磁阻力矩的差值确定平衡阀的开口大小。
14.在本技术实施例中，卷扬机构还包括速度传感器，方法还包括：
15.从速度传感器获取负载的下降速度；
16.将下降速度与预设速度进行比较；
17.在下降速度大于预设速度的情况下，减小平衡阀的开口大小。
18.在本技术实施例中，卷扬机构还包括手柄，用于卷扬机构的方法还包括：
19.获取手柄输出的放绳开始指令；
20.根据放绳开始指令确定卷扬机构处于放绳状态。
21.在本技术实施例中，用于卷扬机构的方法还包括：
22.获取手柄输出的放绳停止指令；
23.响应于放绳停止指令，控制开口大小及电磁阻力矩均为零。
24.在本技术实施例中，用于卷扬机构的方法还包括：
25.获取电池的剩余电量；
26.将剩余电量与预设值进行比较；
27.在剩余电量达到预设值的情况下，控制电磁阻力矩为零。
28.本技术第二方面提供一种处理器，被配置成执行上述的用于卷扬机构的方法。
29.本技术第三方面提供一种用于卷扬机构的装置，包括上述的处理器。
30.本技术第四方面提供一种卷扬机构，包括：
31.电池；
32.电机，与电池电连接，用于产生给电池充电的电能；
33.力矩限制器，用于采集负载的重量；以及
34.上述的用于卷扬机构的装置。
35.在本技术实施例中，卷扬机构还包括：
36.平衡阀，用于根据用于卷扬机构的装置确定的开口大小进行开合动作。
37.在本技术实施例中，卷扬机构还包括：
38.速度传感器，用于检测负载的下降速度。
39.在本技术实施例中，卷扬机构还包括：
40.手柄，用于接收外部输入的控制信号，并根据控制信号输出放绳开始指令或放绳停止指令。
41.本技术第五方面提供一种起重机，包括上述的卷扬机构。
42.在本技术实施例中，起重机还包括：
43.电回转马达，与卷扬机构的电池电连接，电池用于为电回转马达供电。
44.通过上述技术方案，确定电池需要充电；在确定卷扬机构处于放绳状态的情况下，从力矩限制器获取负载的重量；根据重量确定负载力矩；根据负载力矩确定电机的电磁阻力矩；以及控制电机以电磁阻力矩运行，以使电机产生给电池充电的电能。其中，通过将负载下降的势能转换为电机的电能，通过电机为电池充电，不仅提高了能量的利用率，还有效避免了势能转换为势能对液压系统造成的不良影响，提高了液压系统的作业效率。
45.本技术实施例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
46.附图是用来提供对本技术实施例的进一步理解，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技术实施例，但并不构成对本技术实施例的限制。在附图中：
47.图1示意性示出了根据本技术实施例的用于卷扬机构的方法的应用环境示意图；
48.图2示意性示出了根据本技术一实施例的用于卷扬机构的方法的流程示意图；
49.图3示意性示出了根据本技术另一实施例的用于卷扬机构的方法的流程示意图；
50.图4示意性示出了根据本技术实施例的计算机设备的内部结构图。
51.附图标号说明：
52.标号名称标号名称
1负载9超越离合器2力矩限制器10负载调节单元3控制单元11变频器4手柄12电池5液压泵13电回转马达6平衡阀14电机7液压马达15卷扬减速机8速度传感器
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具体实施方式
53.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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技术实施例，并不用于限制本技术实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
54.需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
55.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
56.本技术提供的用于卷扬机构的方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，电机14的转子通过超越离合器9与卷扬减速机15的输出轴相连，超越离合器9只能朝某一转向传递扭矩，反向时会自动脱离。电机14的输出端通过变频器11与电池12相连，电机14内设置有负载调节单元10，负载调节单元10与控制单元3相连，用于调节电机14的电磁阻力矩。电池12与控制单元3相连，以使控制单元3获得电池12的剩余电量；此外，电池12还可以与回转机构的电回转马达13相连，也可以与电空调、电子元器件等相连，为这些设备供电。卷扬减速机15上可以设置加速传感器8，加速传感器8与还可以与控制单元3相连，以向控制单元3反馈负载1的下降速度；卷扬减速机15还可以通过力矩限制器2与负载1相连，力矩限制器2可以反馈负载1的重量；卷扬减速机15还可以与液压系统的液压马达7相连，液压马达7与平衡阀6和液压泵5相连，控制单元3通过液压系统中的平衡阀6控制负载1的下降速度。
57.当负载1下放时，卷扬减速机15带动电机14的转子旋转做功，电机14开始工作，产生电能，并通过变频器11调节后储存在电池12中。
58.图2示意性示出了根据本技术一实施例的用于卷扬机构的方法的流程示意图。如图2所示，在本技术一实施例中，提供了一种用于卷扬机构的方法，本实施例主要以该方法应用于上述图1中的控制单元3来举例说明，包括以下步骤：
59.s10：确定电池需要充电。
60.应当理解的是，汽车起重机中很多产品需要采用电池供电，比如回转机构的电回转马达，整车照明、电空调、各电子元器件等，以电回转马达为例，回转机构采用电回转马达作为执行元件，而电回转马达一般是通过车载电池供电，电池充电是通过外接电源完成的，需要配备大容量电才能满足使用要求，额外增加了成本和重量。而汽车起重机的卷扬机构通常是通过液压系统进行控制，在卷扬下降过程中，需将负载的重力势能用平衡阀进行消耗，以保证重物平顺稳定下落。势能消耗是通过控制平衡阀节流口进行溢流，将其全部转化为热能完成的，能量损耗大。本技术实施例通过控制单元的控制逻辑设计，将负载的重力势能转化为电池的电能，为起重机中的产品供电，提高了能源的利用率。
61.一并参照图1，在具体实现中，可以将控制单元3和电池12电连接，获取电池12的剩余电量，根据剩余电量的多少判断电池12是否需要充电。在一个示例中，在剩余电量低于预设的较低电量的情况下，可以确定电池12需要充电。
62.s20：在确定卷扬机构处于放绳状态的情况下，从力矩限制器获取负载的重量。
63.应当理解的是，卷扬机构可以通过收绳控制负载上升，通过放绳控制负载下降。用户则可以通过手柄控制卷扬机构收绳或放绳。在一个示例中，可以获取手柄输出的放绳开始指令；根据放绳开始指令确定卷扬机构处于放绳状态。
64.一并参照图1，在具体实现中，可以将控制单元3分别与手柄4、力矩限制器2电连接，力矩限制器2还分别与负载1、卷扬减速机15电连接，在卷扬机构处于放绳状态的情况下，力矩限制器2显示负载1的重量，控制单元3可以从力矩限制器2获取负载1的重量。
65.s30：根据重量确定负载力矩。
66.应当理解的是，负载力矩是电机经卷扬减速机等作用到负载的力矩。负载力矩和负载的重量之间存在一定的关系，可以根据负载的重量及预设公式计算得出负载力矩。具体的计算方法可以参照现有技术中的负载力矩的计算方法，本技术实施例对具体的计算方法不加以限制。
67.s40：根据负载力矩确定电机的电磁阻力矩；以及
68.需要说明的是，为了保障负载可以下降，本技术实施例中可以将电磁阻力矩设置为小于负载力矩，一并参照图1，在具体实现中，可以将控制单元3与电机14的负载调节单元10电连接，通过控制负载调节单元10对电机的电磁阻力矩进行预调节。
69.s50：控制电机以电磁阻力矩运行，以使电机产生给电池充电的电能。
70.应当理解的是，当负载下放时，控制电机以确定后的电磁阻力矩运行，并保持固定力矩控制模式，电机通过电磁感应产生电能，并为电池充电，如此实现了势能到电能的转化。
71.本技术实施例通过确定电池需要充电；在确定卷扬机构处于放绳状态的情况下，从力矩限制器获取负载的重量；根据重量确定负载力矩；根据负载力矩确定电机的电磁阻力矩；以及控制电机以电磁阻力矩运行，以使电机产生给电池充电的电能。其中，通过将负载下降的势能转换为电机的电能，通过电机为电池充电，不仅提高了能量的利用率，还有效避免了势能转换为势能对液压系统造成的不良影响，提高了液压系统的作业效率。
72.图3示意性示出了根据本技术另一实施例的用于卷扬机构的方法的流程示意图。如图3所示，在本技术另一实施例中，提供了一种用于卷扬机构的方法，还包括以下步骤：
73.s60：将负载力矩与电磁阻力矩进行比较。
74.s70：在负载力矩大于电磁阻力矩的情况下，根据负载力矩与电磁阻力矩的差值确定平衡阀的开口大小。
75.应当理解的是，在负载力矩大于电磁阻力矩的情况下，通过控制平衡阀的开口大小，负载由静止开始加速下落，此时卷扬下落由平衡阀和负载调节单元复合控制实现。
76.具体地，当负载力矩与电磁阻力矩的差值越大，则控制平衡阀的开口越小，以降低负载的下降速度，当负载力矩与电磁阻力矩的差值越小，则控制平衡阀的开口越大，以加快负载的下降速度。
77.一并参考图1，卷扬减速机15上安装有速度传感器8，速度传感器8与控制单元3电连接。当负载1的下降速度过快时，负载1的下降速度被控制单元3采集，控制单元3可以通过控制平衡阀6的开口大小调整负载1的下降速度。具体地，可以从速度传感器8获取负载1的下降速度；将下降速度与预设速度进行比较；在下降速度大于预设速度的情况下，减小平衡阀6的开口大小，进而保障负载在下放过程中速度平稳，并完成重力势能向电能的转换，确保系统安全。
78.此外，用于卷扬机构的方法，还可以包括以下步骤：
79.s80：获取手柄输出的放绳停止指令。
80.s90：响应于放绳停止指令，控制开口大小及电磁阻力矩均为零。
81.一并参考图1，当负载1到达指定位置时，用户通过手柄4输出放绳停止指令，控制单元3在接收到放绳停止指令后，控制平衡阀6的开口大小为零，以将平衡阀6切换为单向阀，使平衡阀6切断液压油出口，同时，控制单元3通过控制负载调节单元10控制电机14的电磁阻力矩为零，电机14退出，完成制动。
82.在负载下降的过程中，还可以获取电池12的剩余电量；将剩余电量与预设值进行比较；在剩余电量达到预设值的情况下，控制电磁阻力矩为零。
83.在一个示例中，该预设值是电量充满时的电量值，当电池的电量充满时，控制单元3会将信息传递到电负载调节单元10，以使电机14不再输出电磁阻力，同时控制单元3控制平衡阀6开始工作，控制负载的下降速度。
84.本技术实施例通过对电机和平衡阀进行复合控制，既实现了重力势能向电能的转换，又保障了负载在下降过程中速度平稳，提高了系统的安全性。
85.图2和图3分别为一个实施例中用于卷扬机构的方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图2和图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2和图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
86.本技术实施例提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述用于卷扬机构的方法。
87.本技术实施例提供了一种用于卷扬机构的装置，包括上述的处理器。
88.本技术实施例提供了一种卷扬机构，包括电池；电机，与电池电连接，用于产生给
电池充电的电能；力矩限制器，用于采集负载的重量；以及上述的用于卷扬机构的装置。
89.在本技术实施例中，卷扬机构还包括：平衡阀，用于根据用于卷扬机构的装置确定的开口大小进行开合动作。
90.在本技术实施例中，卷扬机构还包括：速度传感器，用于检测负载的下降速度。
91.在本技术实施例中，卷扬机构还包括：手柄，用于接收外部输入的控制信号，并根据控制信号输出放绳开始指令或放绳停止指令。
92.本技术实施例提供了一种起重机，包括上述的卷扬机构。
93.本技术实施例中，起重机还包括电回转马达，与卷扬机构的电池电连接，电池用于为电回转马达供电。
94.本技术实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器a01、网络接口a02、显示屏a04、输入装置a05和存储器(图中未示出)。其中，该计算机设备的处理器a01用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括内存储器a03和非易失性存储介质a06。该非易失性存储介质a06存储有操作系统b01和计算机程序b02。该内存储器a03为非易失性存储介质a06中的操作系统b01和计算机程序b02的运行提供环境。该计算机设备的网络接口a02用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器a01执行时以实现一种用于卷扬机构的方法。该计算机设备的显示屏a04可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置a05可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
95.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
96.本技术实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：确定电池需要充电；在确定卷扬机构处于放绳状态的情况下，从力矩限制器获取负载的重量；根据重量确定负载力矩；根据负载力矩确定电机的电磁阻力矩；以及控制电机以电磁阻力矩运行，以使电机产生给电池充电的电能。
97.在一个实施例中，处理器执行程序时还实现以下步骤：将负载力矩与电磁阻力矩进行比较；在负载力矩大于电磁阻力矩的情况下，根据负载力矩与电磁阻力矩的差值确定平衡阀的开口大小。
98.在一个实施例中，处理器执行程序时还实现以下步骤：从速度传感器获取负载的下降速度；将下降速度与预设速度进行比较；在下降速度大于预设速度的情况下，减小平衡阀的开口大小。
99.在一个实施例中，处理器执行程序时还实现以下步骤：获取手柄输出的放绳开始指令；根据放绳开始指令确定卷扬机构处于放绳状态。
100.在一个实施例中，处理器执行程序时还实现以下步骤：获取手柄输出的放绳停止指令；响应于放绳停止指令，控制开口大小及电磁阻力矩均为零。
101.在一个实施例中，处理器执行程序时还实现以下步骤：获取电池的剩余电量；将剩余电量与预设值进行比较；在剩余电量达到预设值的情况下，控制电磁阻力矩为零。
102.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
103.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
104.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
105.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
106.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
107.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
108.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
109.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
110.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，
本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。