混凝土搅拌车的控制系统、方法、装置及混凝土搅拌车

摘要

本发明公开了一种混凝土搅拌车的控制系统、方法、装置及混凝土搅拌车，用以提高混凝土搅拌车的节能性能。控制系统包括多个采集装置，用于采集混凝土搅拌车的信号；控制器，用于根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，还用于存储与负载行驶工况和空载行驶工况分别对应的发动机万有特性曲线，当混凝土搅拌车处于负载行驶工况或空载行驶工况下、接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区。

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种混凝土搅拌车的控制系统、方法、装置及混凝土搅拌车。

背景技术

混凝土搅拌车在工程建设中扮演着越来越重要的角色，随着社会的不断进步，人们对混凝土搅拌车的节能性能要求越来越高。

如图1所示，图1为现有技术中的混凝土搅拌车的控制系统结构示意图，混凝土搅拌车的底盘发动机01同时为底盘行驶及上装搅拌提供动力输出，行驶部分通过减速箱021、传动桥022驱动车轮023旋转以使混凝土搅拌车行走。上装搅拌部分别通过液压泵031、液压马达032、减速机033驱动搅拌筒034进行搅拌。搅拌速度由发动机转速及液压泵排量决定。

不考虑效率的影响，上装部分消耗的功率P₁，即液压泵的输出功率，与液压泵压差Δp、流量Q、发动机转速n、液压泵排量V的关系可用下式表示：

P₁＝f₀(Δp,Q)＝f₁(Δp,n,V)

底盘行驶部分消耗的功率P₂与行驶部分输入扭矩T及发动机转速n关系可用下式表示：

P₂＝f₂(T,n)

发动机的功率同时供给底盘行驶及上装搅拌使用，则混凝土搅拌车所需要的总功率P可用下式表示：

P＝f₁(Δp,n,V)+f₂(T,n)＝f(Δp,n,V,T)

混凝土搅拌车由于其使用特殊性，其不像普通具有上装的车辆(搅拌车行驶时上装也需工作，其他具有上装的车辆如泵车等在行驶时上装不会作业)，它具有行驶工况(底盘按不同路况运行，上装也需运行)、驻车待卸料工况(底盘驻车发动机运转，上装搅拌筒旋转工作)、进料或卸料工况(底盘驻车发动机运转，上装搅拌筒旋转工作)以及空载驻车工况(底盘驻车发动机运转，上装搅拌筒旋转工作)，混凝土搅拌车在不同工况时对应的搅拌速度不同，导致混凝土搅拌车在不同工况下所需功率差异性较大，发动机与负载的功率匹配性很难达到最佳。

现有的混凝土搅拌车的控制系统通过机手操作手柄04机构调节液压泵031的排量斜盘，得到不同工况对应的搅拌筒转速。有的搅拌车底盘设置有多态开关(如重载、中载、轻载等)，司机驾驶时可按自身判断选择合适的档位进行行驶，达到节油的目的。

但上述混凝土搅拌车的控制系统在工作时，操作起来比较麻烦，且不能达到很好的节能效果。

发明内容

本发明实施例提供了一种混凝土搅拌车的控制系统、方法、装置及混凝土搅拌车，用以提高混凝土搅拌车的节能性能。

本发明首先提供了一种混凝土搅拌车的控制系统，所述控制系统包括：

多个采集装置，用于采集混凝土搅拌车的信号，采集的信号至少包括：车速信号、液压泵压差信号、发动机负荷率；

与多个采集装置信号连接的控制器，用于根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，包括：当接收到的所述车速信号大于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于负载行驶工况；当接收到的所述车速信号大于零、且所述液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于空载行驶工况；还用于存储与负载行驶工况和空载行驶工况分别对应的发动机万有特性曲线，当混凝土搅拌车处于负载行驶工况或空载行驶工况下、接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区，其中第二压差值小于第一压差值。

在本发明技术方案中，可以根据采集到的混凝土搅拌车的信号，判断混凝土搅拌车处于行驶工况(负载或空载)，并针对混凝土搅拌车在行驶过程中的不同工况，采集发动机的负荷率，并当接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区。

可见，本发明技术方案中，可以通过调节液压泵的排量使得混凝土搅拌车在行驶过程中处于节能状态，所以，本发明提供的混凝土搅拌车的控制系统，提高了混凝土搅拌车的节能性能。

在一些可选的实施方式中，所述控制器还用于：当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于驻车待卸料工况，并当所述混凝土搅拌车处于的驻车待卸料工况持续时间大于预先设定的时间时，根据预先存储的与驻车待卸料工况对应的混凝土搅拌车的搅拌速度控制液压泵的排量、并控制发动机怠速降低。

在一些可选的实施方式中，上述混凝土搅拌车的控制装置还包括：与所述控制器信号连接的报警器；

所述控制器还用于：当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第二压差值、小于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况，并输出告警信号；

所述报警器接收到告警信号后产生告警。告警装置的设置，用于提醒操作人员此时混凝土搅拌车所处的工况，以保证混凝土搅拌车处于进料或卸料时，人工调整搅拌速度。

在一些可选的实施方式中，所述控制器还用于：当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于空载驻车工况，并当所述混凝土搅拌车处于的空载驻车工况持续时间大于预先设定的时间时，控制发动机怠速降低。

本发明还提供了一种混凝土搅拌车，包括上述任一项所述的混凝土搅拌车的控制系统。

本发明还一种混凝土搅拌车的控制方法，包括：

接收混凝土搅拌车的信号，采集的信号至少包括：车速信号、液压泵压差信号、发动机负荷率；

根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，包括：

当接收到的所述车速信号大于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于负载行驶工况；当接收到的所述车速信号大于零、且所述液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于空载行驶工况，其中第二压差值小于第一压差值；

存储与负载行驶工况和空载行驶工况分别对应的发动机万有特性曲线，当混凝土搅拌车处于负载行驶工况或空载行驶工况下、接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区。

在一些可选的实施方式中，所述根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，还包括：

当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于驻车待卸料工况；

当所述混凝土搅拌车处于的驻车待卸料工况持续时间大于预先设定的时间时，根据预先存储的与驻车待卸料工况对应的混凝土搅拌车的搅拌速度控制液压泵的排量、并控制发动机怠速降低。

在一些可选的实施方式中，所述根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，还包括：

当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第二压差值、小于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况，并输出告警信号。

在一些可选的实施方式中，所述根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，还包括：

当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于空载驻车工况；

当所述混凝土搅拌车处于的空载驻车工况持续时间大于预先设定的时间时，控制发动机怠速降低。

本发明还提供了一种混凝土搅拌车的控制装置，包括：

接收模块，用于接收混凝土搅拌车的信号，采集的信号至少包括：车速信号、液压泵压差信号、发动机负荷率；

与所述接收模块信号连接的确定模块，用于根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，包括：当接收到的所述车速信号大于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于负载行驶工况；当接收到的所述车速信号大于零、且所述液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于空载行驶工况，其中第二压差值小于第一压差值；

与所述确定模块信号连接的处理模块，用于根据确定的工况输出对应的控制信号，包括：用于存储与负载行驶工况和空载行驶工况分别对应的发动机万有特性曲线，当混凝土搅拌车处于负载行驶工况或空载行驶工况下、接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区。

在一些可选的实施方式中，所述确定模块还用于当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于驻车待卸料工况；

所述处理模块还用于当所述混凝土搅拌车处于的驻车待卸料工况持续时间大于预先设定的时间时，根据预先存储的与驻车待卸料工况对应的混凝土搅拌车的搅拌速度控制液压泵的排量、并控制发动机怠速降低。

在一些可选的实施方式中，所述确定模块还用于当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第二压差值、小于预先设定的第一压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况；

所述处理模块还用于输出告警信号。

在一些可选的实施方式中，所述确定模块还用于当接收到的所述车速信号等于零、且所述液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定所述混凝土搅拌车当前处于空载驻车工况；

所述处理模块还用于当所述混凝土搅拌车处于的空载驻车工况持续时间大于预先设定的时间时，控制发动机怠速降低。

附图说明

图1为现有技术中的混凝土搅拌车的控制系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的混凝土搅拌车的控制系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的混凝土搅拌车的控制方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的混凝土搅拌车的控制装置结构示意图。

附图标记：

01-底盘发动机021-减速箱

022-传动桥023-车轮

031-液压泵032-液压马达

033-搅拌筒04-操作手柄

1-采集装置2-控制器

21-接收模块22-确定模块

23-处理模块3-报警器

4-液压泵

具体实施方式

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、完整地描述，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。

如图2所示，图2为本发明实施例提供的混凝土搅拌车的控制系统结构示意图，本发明首先提供了一种混凝土搅拌车的控制系统，控制系统包括：

多个采集装置1，用于采集混凝土搅拌车的信号，采集的信号至少包括：车速信号、液压泵4压差信号、发动机负荷率；

与多个采集装置信号连接的控制器2，用于根据接收到的车速信号和液压泵4压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，包括：当接收到的车速信号大于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于负载行驶工况；当接收到的车速信号大于零、且液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于空载行驶工况；还用于存储与负载行驶工况和空载行驶工况分别对应的发动机万有特性曲线，当混凝土搅拌车处于负载行驶工况或空载行驶工况下、接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区，其中第二压差值小于第一压差值。

在本发明技术方案中，可以根据采集到的混凝土搅拌车的信号，判断混凝土搅拌车处于行驶工况(负载或空载)，并针对混凝土搅拌车在行驶过程中的不同工况，采集发动机的负荷率，并当接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区。

可见，本发明技术方案中，可以通过调节液压泵的排量使得混凝土搅拌车在行驶过程中处于节能状态，所以，本发明提供的混凝土搅拌车的控制系统，提高了混凝土搅拌车的节能性能。

上述采集装置1可以为传感器，为了采集到相应的信号可以分别设置于减速器、油泵和发动机等结构上。

由于混凝土搅拌车具有多种工况，为了便于对混凝土搅拌车的自动化控制，进一步的，控制器2还用于：当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于驻车待卸料工况，并当混凝土搅拌车处于的驻车待卸料工况持续时间大于预先设定的时间时，根据预先存储的与驻车待卸料工况对应的混凝土搅拌车的搅拌速度控制液压泵的排量、并控制发动机怠速降低。通过对混凝土搅拌车处于的驻车待卸料工况持续时间的判断，可以防止混凝土搅拌车在短时间内驻车时，对发动机进行控制，导致的混凝土搅拌车启动性能下降现象的发生。

更进一步的，上述混凝土搅拌车的控制系统还包括：与控制器2信号连接的报警器3；

控制器2还用于当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第二压差值、小于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况，并输出告警信号；

报警器接收到告警信号后产生告警。报警器的设置，用于提醒操作人员此时混凝土搅拌车所处的工况，以保证混凝土搅拌车处于进料或卸料时，人工调整搅拌速度。通过对混凝土搅拌车处于的进料或卸料工况持续时间的判断，可以防止混凝土搅拌车在短时间内驻车时，对发动机进行控制，导致的混凝土搅拌车启动性能下降现象的发生。

当然，为了增加判断的准确性，上述混凝土搅拌车的控制系统还包括：当接收到的车速信号等于零时，采集装置在第一时刻和第二时刻分别采集液压泵压差信号，控制器还用于：当接收到的第一时刻的液压泵压差信号和第二时刻的液压泵压差信号不相等时，确定混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况，并输出告警信号。

上述报警器可以为信号灯也可以为蜂鸣器。

再进一步的，控制器2还用于：当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于空载驻车工况，并当混凝土搅拌车处于的空载驻车工况持续时间大于预先设定的时间时，控制发动机怠速降低。

总上，本发明提供的混凝土搅拌车的控制系统可以根据混凝土搅拌车处于的不同工况，来调整液压泵的排量和发动机的怠速，使得发动机一直工作于燃油经济区内。

上述采集的混凝土搅拌车的信号还可以包括手刹信号等，在判断混凝土搅拌车所处的工况时，也可以辅助手刹位置状态来判断。

需要说明的是，上述第一压差值、第二压差值、设定的时间、设定的油耗经济范围等本领域技术人员可以根据试验测定或经验设定。

基于上述混凝土搅拌车的控制系统的优点，本发明还提供了一种混凝土搅拌车，包括上述任一项的混凝土搅拌车的控制系统。

如图3所示，图3为本发明施例提供的混凝土搅拌车的控制方法的流程图基于上述控制系统，可构建一种对应该系统的控制方法，本发明还提供的混凝土搅拌车的控制方法，包括：

步骤S101：接收混凝土搅拌车的信号，采集的信号至少包括：车速信号、液压泵压差信号、发动机负荷率；

步骤S102：根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，包括：

当接收到的车速信号大于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于负载行驶工况；当接收到的车速信号大于零、且液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于空载行驶工况，其中第二压差值小于第一压差值；

步骤S103：存储与负载行驶工况和空载行驶工况分别对应的发动机万有特性曲线，当混凝土搅拌车处于负载行驶工况或空载行驶工况下、接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区。

进一步的，上述步骤中：根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，还包括：

当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于驻车待卸料工况；

当混凝土搅拌车处于的驻车待卸料工况持续时间大于预先设定的时间时，根据预先存储的与驻车待卸料工况对应的混凝土搅拌车的搅拌速度控制液压泵的排量、并控制发动机怠速降低。

更进一步的，上述步骤中：根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，还包括：

当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第二压差值、小于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况，并输出告警信号。

当然，为了增加判断的准确性，上述步骤中：根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，还包括：

当接收到的车速信号等于零时，获取在第一时刻和第二时刻时液压泵压差信号，当接收到的第一时刻的液压泵压差信号和第二时刻的液压泵压差信号不相等时，确定混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况，并输出告警信号。

再进一步的，上述步骤中：根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，并根据确定的工况输出对应的控制信号，还包括：

当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于空载驻车工况；

当混凝土搅拌车处于的空载驻车工况持续时间大于预先设定的时间时，控制发动机怠速降低。

如图4所示，图4为本发明施例提供的混凝土搅拌车的控制装置结构示意图，基于上述控制方法，可构建一种对应该方法的控制装置，本发明提供的混凝土搅拌车的控制装置，包括：

接收模块21，用于接收混凝土搅拌车的信号，采集的信号至少包括：车速信号、液压泵压差信号、发动机负荷率；

与接收模块21信号连接的确定模块22，用于根据接收到的车速信号和液压泵压差信号判断混凝土搅拌车当前所处工况，包括：当接收到的车速信号大于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于负载行驶工况；当接收到的车速信号大于零、且液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于空载行驶工况，其中第二压差值小于第一压差值；

与确定模块22信号连接的处理模块23，用于根据确定的工况输出对应的控制信号，包括：用于存储与负载行驶工况和空载行驶工况分别对应的发动机万有特性曲线，当混凝土搅拌车处于负载行驶工况或空载行驶工况下、接收到的发动机负荷率未处于设定的油耗经济范围时，调节液压泵的排量以调节混凝土搅拌车的搅拌速度，使得接收到的发动机负荷率得以实时调整、并处于与当前工况对应的发动机万有特性曲线的油耗经济区。

进一步的，确定模块22还用于当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于驻车待卸料工况；

处理模块23还用于当混凝土搅拌车处于的驻车待卸料工况持续时间大于预先设定的时间时，根据预先存储的与驻车待卸料工况对应的混凝土搅拌车的搅拌速度控制液压泵的排量、并控制发动机怠速降低。

更进一步的，确定模块22还用于当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值大于预先设定的第二压差值、小于预先设定的第一压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况，其中第二压差值小于第一压差值；

处理模块23还用于输出告警信号。

当然，为了增加判断的准确性，确定模块22还用于当接收到的车速信号等于零，接收到的第一时刻的液压泵压差信号和第二时刻的液压泵压差信号不相等时，确定混凝土搅拌车当前处于进料或卸料工况；

处理模块23还用于输出告警信号。

再进一步的，确定模块22还用于当接收到的车速信号等于零、且液压泵压差信号的绝对值小于预先设定的第二压差值时，确定混凝土搅拌车当前处于空载驻车工况；

处理模块23还用于当混凝土搅拌车处于的空载驻车工况持续时间大于预先设定的时间时，控制发动机怠速降低。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。