判断叉车负载是否超重的控制单元和方法与流程

本发明涉及叉车领域，具体涉及一种计算叉车负载并且判断叉车负载是否超重的控制系统和方法。

背景技术：

平衡式叉车作为广泛应用的短途重载搬运车辆，前方装有提升和降落重物的升降货叉、尾部装有为叉车提供稳定性的平衡重块，适用于港口、车站和企业内部装卸、堆垛和搬运成件物品等情形。

平衡式叉车使用杠杆原理，前方搬运重物的质量与力臂的乘积必须小于叉车自身质量(大部分由平衡重块提供)和叉车自身力臂的乘积，方能保证叉车稳定工作。否则的话，叉车可能会发生倾翻危险，给人员和财产带来不可估量的损失。

当前，非道路用叉车的提升重物是否超出了其容许负载能力一般凭经验判断，尤其在不知晓所提升重物质量的情况下，难免出现估算失误从而导致超载发生进而引发危险。然而，为叉车配备一套称重系统成本较高，需要配置比较昂贵的测量传感器以及相关的连接线路，无疑这会大幅提高叉车的成本。

希望能够解决上述问题。

技术实现要素：

为了在不增加巨大成本的情况下精确、可靠地判断叉车负载是否超重，本发明提供了一种判断叉车的负载是否超重的控制单元，所述控制单元包括与叉车发动机自身的速度传感器以及与叉车的发动机控制单元通信连接的判断模块，所述判断模块被构造成，基于从所述速度传感器获得的发动机速度从在所述控制单元中存储的发动机转速-叉车提升液压缸的额定液压压力传递曲线获得叉车提升液压缸的额定液压压力，基于从所述发动 机控制单元获得的电压值从在所述控制单元中存储的操作电压-阀开度比传递曲线中获得阀开度比，并且基于所述额定液压压力、所述阀开度比和叉车提升液压缸的截面积获得叉车的负载质量，继而利用杠杆原理判断叉车是否存在导致叉车倾覆的负载超重现象，并且基于判断结果向叉车司机提供负载是否超重的结果提示。

根据一个可行实施例，所述控制单元还包括与所述判断模块通信连接的存储器，所述存储器中至少存储有下述叉车固有特性参数：负载力臂，叉车质量，叉车力臂，所述发动机转速-叉车提升液压缸的额定液压压力传递曲线，所述操作电压-阀开度比传递曲线。

根据一个可行实施例，所述判断模块被构造成在叉车的负载质量与负载力臂的乘积小于叉车质量与叉车力臂的乘积的情况下提示叉车司机负载不超重，并且在叉车的负载质量与负载力臂的乘积大于或等于叉车质量与叉车力臂的乘积的情况下提示叉车司机负载超重。

根据一个可行实施例，所述控制单元还包括与所述判断模块通信连接的报警器，所述结果提示包括视觉提示和/或声音提示。

根据一个可行实施例，所述视觉提示包括下述中的至少一个：报警器的灯光是否闪烁，报警器所显示的不同颜色，报警器灯的点亮形式；和/或，所述声音信息包括报警器发出的蜂鸣声或语音。

根据一个可行实施例，所述控制单元可被提供为单独的控制单元，或者被集成到叉车的所述发动机控制单元中。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用上述控制单元判断叉车的负载是否超重的方法，所述方法包括利用所述判断模块：

s1：获得从叉车发动机自身的速度传感器输出的发动机速度以及获得从叉车的发动机控制单元输出的电压值；

s2：分别基于所述发动机速度(s)和所述电压值(voperating)从在所述控制单元中存储的发动机转速-叉车提升液压缸的额定液压压力传递曲线和操作电压-阀开度比传递曲线获得叉车提升液压缸的额定液压压力(prate)和阀开度比(k)；

s3：基于所述额定液压压力(prate)、所述阀开度比(k)和叉车提升液压缸的截面积(a)获得叉车的负载质量；

s4：利用杠杆原理判断叉车是否存在导致叉车倾覆的负载超重现象；

s5：基于判断结果向叉车司机提供负载是否超重的结果提示。

根据本发明，判断叉车的负载是否超重仅需要两个实时参数进行计算：叉车发动机转速和电池电压，而这些参数都是从叉车本身已配置的传感器与发动机控制单元而获得。所以，叉车不需要配置包括价格昂贵的传感器以及相关线路的高成本称重系统，在不大幅增加成本的情况下，实现了判断叉车是否超重的目的。另外，该判断通过建模用公式计算得到，相比于经验判断，判断的精确性以及因此可靠性大大提高。

附图说明

通过下面参考附图详细描述的优选实施例，本申请的上述和其它优势和特征将得到更好的理解。

图1示出根据本发明的、用于判断叉车负载是否超重的控制单元的示意图；

图2示出根据本发明的、用于判断叉车负载是否超重的方法流程图。

具体实施方式

本发明旨在不大幅增加成本的前提下提供一种更加精确且可靠的判断叉车负载是否超重的方法以及执行此方法的控制单元。

图1示出了根据本发明的用于判断叉车的负载是否超重的控制单元的方框图。

控制单元用参考数字20表示，控制单元主要包括存储器22、判断模块24和可选的报警器26。

如图1所示，判断模块24与发动机自身的速度传感器12以及叉车的发动机控制单元14通信连接，以分别获得发动机的当前速度s和当前的电池操作电压voperating。

判断模块24还与存储器22通信连接。存储器22中存储着与叉车固有特性相关的参数，至少包括、但不仅限于：负载力臂l(叉车叉架的大致中心与叉车前轮之间的距离)，叉车质量m1和叉车力臂l1(叉车重心与叉车前轮之间的距离)，发动机转速-额定液压压力传递曲线，操作电压- 阀开度比传递曲线等。

一方面，判断模块24从发动机自身的速度传感器12获得发动机的当前速度s后基于该当前速度s从发动机转速-额定液压压力传递曲线获得对应的额定液压压力prate。

另一方面，判断模块24从叉车的发动机控制单元14获得当前的电池操作电压voperating后基于该当前的电池操作电压voperating从操作电压-阀开度比传递曲线获得当前的阀开度比k。

如此，根据方程pactual＝prate×k，判断模块24能够得出叉车提升液压缸当前的实际液压压力pactual。

在液压缸半径为r的情况下，液压缸的有效截面积a＝π×r²可计算得到，由此，判断模块24可通过计算得出实际需要的提升力fl为pactual×a。考虑到负载重力与提升液压缸的提升力之间的一安全比例系数x以及考虑到重力加速度g，可得到实际的负载质量m为fl/xg。

此时，判断模块24从存储器22中提取负载力臂l、叉车质量m1和叉车力臂l1等参数，根据杠杆原理判断叉车是否存在可能导致叉车围绕前轮倾覆的负载超重现象。

如果负载质量m×负载力臂l的乘积小于叉车质量m1×叉车力臂l1的乘积，则不存在负载超重现象，判断模块24向叉车司机发出叉车负载不超重的结果提示，即告知司机叉车可以正常工作、即提升负载。

如果负载质量m×负载力臂l的乘积大于或等于叉车质量m1×叉车力臂l1的乘积，则负载超重，提升该负载可能导致叉车倾覆。这时，判断模块24向叉车司机发出叉车负载超重的结果提示，以便司机能够及时采取必要措施，比如降低发动机转速、不进行负载的提升等。

控制单元20可配置有与判断模块24通信连接的报警器26，用于向叉车司机显示叉车负载是否超重的结果。上述结果提示可以是视觉提示或声音提示或者它们的组合。

报警器26可设置成报警灯的形式。判断模块24发出的结果提示可以是报警灯颜色的变化，比如在叉车负载不超重时报警灯显示绿色而在叉车负载超重的情况下报警灯显示红色，当然预设其它颜色也是可以的；判断模块24发出的结果提示可以是报警灯点亮状态的变化，比如在叉车负载 不超重时报警灯不闪烁而在叉车负载超重的情况下报警灯闪烁。当然，本领域内的技术人员能够想到的视觉上可识别的任何其它提示方式都可以使用。

除上述视觉提示外，报警器26还可被预设不同的声音形式用于向司机传递上述结果提示。作为一个例子，可以在叉车负载不超重时只允许报警灯亮但不发出声音，在叉车负载超重的情况下报警器发出蜂鸣声。作为一个可选实施例，可以分别为叉车的超重和不超重状态设置不同的声音提示。

上面结合图1详细描述了根据本发明的判断叉车负载是否超重的控制单元。下面参考图2介绍该控制单元判断叉车负载是否超重的方法步骤。

首先在步骤s1中，判断模块24分别从与其通信的、发动机自身的速度传感器12以及叉车的发动机控制单元14获得发动机的当前速度s和当前的电池操作电压voperating。

在步骤s2中，判断模块24根据该当前速度s和在存储器22中存储的发动机转速-额定液压压力传递曲线获得对应的额定液压压力prate以及基于该当前的电池操作电压voperating和在存储器22中存储的操作电压-阀开度比传递曲线获得当前的阀开度比k。

在步骤s3中，判断模块24基于额定液压压力prate、阀开度比k和液压缸的截面积a计算得出负载质量m。

在步骤s4中，利用杠杆原理判断叉车是否存在导致叉车倾覆的负载超重现象。此步骤包括从存储器22中提取诸如负载力臂l、叉车质量m1和叉车力臂l1等的参数，并且使负载质量m×负载力臂l的乘积与叉车质量m1×叉车力臂l1的乘积进行比较。

在步骤s5中：根据上述判断结果向叉车司机提供负载是否超重的结果提示。此步骤包括在负载质量m×负载力臂l的乘积小于叉车质量m1×叉车力臂l1的乘积的情况下向叉车司机提供负载不超重的结果提示，在前面乘积大于或等于后面乘积的情况下向叉车司机提供负载超重的结果提示。

利用如上所述的控制单元根据如上所述的方法来判断叉车的负载是否超重，需要的实时参数只包括叉车发动机转速和电池电压，这些参数都是 从叉车本身已配置的传感器与发动机控制单元而获得。所以，不需要为叉车配备包括价格昂贵的传感器以及相关线路的高成本称重系统，仍能够实现对叉车负载是否超重的精确判断。根据本发明的原理，判断通过建模用公式计算得到，相比于之前的凭经验判断，判断的精确性以及因此可靠性大大提高。

如上参考附图给出本发明的优选实施例。本领域内的技术人员应理解上述说明只用于解释本发明的原理，不意于限制本发明的范围。在不偏离本发明的原理和实质的情况下，本领域内的技术人员可以对图中示出的以及在上面描述的特征、结构、形式等进行各种修改、添加或替代，而所有这些修改、添加或替代都落在本发明的保护范围内。