扭矩控制方法和装置、工程机械和存储介质

技术领域

本公开涉及控制领域，特别涉及一种扭矩控制方法和装置、工程机械和存储介质。

背景技术

混凝土泵是一种将商品混凝土输送到指定位置的工程机械。当前，混凝土泵的动力来源主要是发动机，负载主要包括液压主泵、摆动泵和齿轮泵。由于摆动泵和齿轮泵的负载不可调节，相对稳定且占比较小，因此可以通过调整主泵的功率来实现和发动机的动力进行匹配。

为保证负载扭矩小于发动机所能提供的扭矩上限，液压主泵基本均采用恒扭矩泵。需要说明的是，恒扭矩泵即即恒功率变量泵，是指液压泵的出口压力p与输出流量q的乘积近似为常数的变量泵。恒功率变量泵所实现的功能就是保证主泵不会超功率，低压时增大流量，高压时减小流量。

发明内容

发明人注意到，在相关技术中，主泵采用恒扭矩控制，因此在不同的转速情况下，主泵所需求的扭矩上限是恒定的，但是发动机在不同转速下所能提供的扭矩是不同的。例如，当主泵工作在转速较低时，会出现负载扭矩大于发动机提供的最大扭矩的情况，从而导致动力不足的现象，因此主泵所能工作的区间范围相对较小，在发动机转速较小时容易发生发动机超载掉速的问题。

据此，本公开提供一种扭矩控制方案，能够有效实现不同转速下的扭矩匹配，避免发动机出现超载掉速的问题。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种扭矩控制方法，包括：以第一预定频率读取工程机械中的发动机的扭矩占比；根据所述扭矩占比得到所述发动机的当前使用扭矩；调整所述工程机械中的液压主泵的扭矩，以便所述液压主泵的扭矩小于所述发动机能够提供的扭矩。

在一些实施例中，调整所述工程机械中的液压主泵的扭矩包括：利用电控比例阀调节所述液压主泵的所述出口流量值，以调整所述液压主泵的扭矩。

在一些实施例中，以第二预设频率读取所述发动机的转速值；在所述发动机的转速值从不小于预定转速值的状态切换到小于预定转速值的状态下，确定所述发动机在所述预定时间范围内的最大掉速值；判断所述最大掉速值是否大于预设掉速门限；若所述最大掉速值大于所述预设掉速门限，则减小所述发动机的当前扭矩占比。

在一些实施例中，减小所述发动机的当前扭矩占比包括：判断所述发动机的当前扭矩占比是否大于扭矩占比下限；若所述发动机的当前扭矩占比大于所述扭矩占比下限，则将所述发动机的当前扭矩占比减小第一预定比例。

在一些实施例中，将所述发动机的当前扭矩占比减小第一预定比例包括：将所述液压主泵的当前扭矩减小第一预设值，以便将所述发动机的当前扭矩占比减小所述第一预定比例。

在一些实施例中，若所述发动机的当前扭矩占比不大于所述扭矩占比下限，则进行报警处理。

在一些实施例中，若所述最大掉速值不大于所述预设掉速门限，则增大所述发动机的当前扭矩占比。

在一些实施例中，增大所述发动机的当前扭矩占比包括：判断所述发动机的当前扭矩占比是否小于扭矩占比上限；若所述发动机的当前扭矩占比小于所述扭矩占比上限，则将所述发动机的当前扭矩占比增大第二预定比例。

在一些实施例中，将所述发动机的当前扭矩占比增大第二预定比例包括：将所述液压主泵的当前扭矩增加第二预设值，以便将所述发动机的当前扭矩占比增大所述第二预定比例。

在一些实施例中，若所述发动机的当前扭矩占比不小于所述扭矩占比上限，则保持所述发动机的当前扭矩占比不变。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种扭矩控制装置，包括：第一处理模块，被配置为以第一预定频率读取工程机械中的发动机的扭矩占比，根据所述扭矩占比得到所述发动机的当前使用扭矩；第二处理模块，被配置为调整所述工程机械中的液压主泵的扭矩，以便所述液压主泵的扭矩小于所述发动机能够提供的扭矩。

在一些实施例中，所述第二处理模块被配置为利用电控比例阀调节所述液压主泵的所述出口流量值，以调整所述液压主泵的扭矩。

在一些实施例中，所述第一处理模块被配置为以第二预设频率读取所述发动机的转速值；所述第二处理模块被配置为在所述发动机的转速值从不小于预定转速值的状态切换到小于预定转速值的状态下，确定所述发动机在所述预定时间范围内的最大掉速值，判断所述最大掉速值是否大于预设掉速门限，若所述最大掉速值大于所述预设掉速门限，则减小所述发动机的当前扭矩占比。

在一些实施例中，所述第二处理模块被配置为判断所述发动机的当前扭矩占比是否大于扭矩占比下限，若所述发动机的当前扭矩占比大于所述扭矩占比下限，则将所述发动机的当前扭矩占比减小第一预定比例。

在一些实施例中，所述第二处理模块被配置为将所述液压主泵的当前扭矩减小第一预设值，以便将所述发动机的当前扭矩占比减小所述第一预定比例。

在一些实施例中，所述第二处理模块被配置为若所述发动机的当前扭矩占比不大于所述扭矩占比下限，则进行报警处理。

在一些实施例中，所述第二处理模块被配置为若所述最大掉速值不大于所述预设掉速门限，则增大所述发动机的当前扭矩占比。

在一些实施例中，所述第二处理模块被配置为判断所述发动机的当前扭矩占比是否小于扭矩占比上限。若所述发动机的当前扭矩占比小于所述扭矩占比上限，则将所述发动机的当前扭矩占比增大第二预定比例。

在一些实施例中，所述第二处理模块被配置为将所述液压主泵的当前扭矩增加第二预设值，以便将所述发动机的当前扭矩占比增大所述第二预定比例。

在一些实施例中，所述第二处理模块被配置为若所述发动机的当前扭矩占比不小于所述扭矩占比上限，则保持所述发动机的当前扭矩占比不变。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种扭矩控制装置，包括：存储器；处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如上述任一实施例所述的方法。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种工程机械，包括上述任一实施例所述的扭矩控制装置。

在一些实施例中，所述工程机械为混凝土泵。

根据本公开实施例的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一个实施例的发动机和主泵的扭矩曲线示意图；

图2为本公开一个实施例的扭矩控制方法的流程示意图；

图3为本公开另一个实施例的发动机和主泵的扭矩曲线示意图；

图4为本公开一个实施例的发动机的转速波动示意图；

图5为本公开另一个实施例的扭矩控制方法的流程示意图；

图6为本公开一个实施例的扭矩控制装置的结构示意图；

图7为本公开另一个实施例的扭矩控制装置的结构示意图；

图8为本公开一个实施例的工程机械的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

发明人注意到，主泵采用恒扭矩控制，因此在不同的转速情况下，主泵所需求的扭矩上限是恒定的，但是发动机在不同转速下所能提供的扭矩是不同的。如图1所示，当主泵工作在转速低于约1200转时，会出现负载扭矩大于发动机提供的最大扭矩，导致动力不足的现象，因此，主泵所能工作的区间约在1200～2000转，范围相对较小，如果要增加工作转速范围且不掉速，就必须整体调低恒扭矩值，使得各转速下的功率性能下降。在发动机转速较小时容易发生发动机超载掉速的问题。

据此，本公开提供一种扭矩控制方案，能够有效实现不同转速下的扭矩匹配，避免发动机出现超载掉速的问题。

图2为本公开一个实施例的扭矩控制方法的流程示意图。在一些实施例中，下列的扭矩控制方法由扭矩控制装置执行。

在步骤201，以第一预定频率读取工程机械中的发动机的扭矩占比。

在步骤202，根据扭矩占比得到发动机的当前使用扭矩。

需要说明的是，扭矩百分比指的是发动机输出扭矩的百分比，它表示发动机的输出能力相对于其最大扭矩的百分比。因此根据扭矩占比能够得到发动机的扭矩T1。

在步骤203，调整工程机械中的液压主泵的扭矩，以便液压主泵的扭矩小于发动机能够提供的扭矩。

在一些实施例中，液压主泵的扭矩由液压主泵的出口压力(Mpa)和出口流量(ml/r)确定。

在一些实施例中，液压主泵的扭矩与液压主泵的出口压力和出口流量(ml/r)的乘积正相关。

例如，液压主泵的扭矩T2＝P*Q/2π，其中P为液压主泵的出口压力(Mpa)，Q为出口流量(ml/r)。

也就是说，通过上述处理，使得扭矩占比不大于100％。设预期比例为92％，通过调整T2，使得T2<(T1*92％)。

在一些实施例中，利用电控比例阀调节液压主泵的出口流量值，以调整液压主泵的扭矩。

如图3所述，通过调整工程机械中的液压主泵的扭矩，使得液压主泵的最大扭矩总是小于发动机的扭矩。由此可确保工程机械在各种转速下都不会超载，从而可以实现更宽的工作转速范围选择。

在本公开上述实施例提供的扭矩控制方法中，根据工程机械中的发动机的扭矩占比得到发动机的当前使用扭矩，并调整工程机械中的液压主泵的扭矩，以便液压主泵的扭矩小于发动机能够提供的扭矩。由此能够有效实现不同转速下的扭矩匹配，避免发动机出现超载掉速的问题。

这里需要说明的是，发动机在每次换向完成后，发动机都会出现掉速的情况。如图4所示，发动机的设定转速为1600转，发动机在换向完成后出现掉速的情况，其中最大掉速值如图4中的掉速点41所示。

据此，本公开还提供一种扭矩控制方法，能够使得发动机一直处于允许的掉速范围内。

图5为本公开另一个实施例的扭矩控制方法的流程示意图。在一些实施例中，下列的扭矩控制方法由扭矩控制装置执行。

在步骤501，以第二预设频率读取发动机的转速值。

在步骤502，在发动机的转速值从不小于预定转速值的状态切换到小于预定转速值的状态下，确定发动机在预定时间范围内的最大掉速值。

在步骤503，判断最大掉速值是否大于预设掉速门限。

若最大掉速值大于预设掉速门限，则执行步骤504；若最大掉速值不大于预设掉速门限，则执行步骤505。

例如，预设掉速门限为80，若发动机在预定时间范围内的最大掉速值为100，则执行步骤504，以减小发动机的扭矩占比。反之，若发动机在预定时间范围内的最大掉速值为50，则执行步骤505，以增大发动机的扭矩占比。

在步骤504，减小发动机的当前扭矩占比。

在一些实施例中，首先判断发动机的当前扭矩占比是否大于扭矩占比下限。若发动机的当前扭矩占比大于扭矩占比下限，则将发动机的当前扭矩占比减小第一预定比例。

在一些实施例中，通过将液压主泵的当前扭矩减小第一预设值，以便将发动机的当前扭矩占比减小第一预定比例。

例如，若发动机的当前扭矩占比为92％，预设的扭矩占比下限为80％，则通过将液压主泵的当前扭矩减小第一预设值，以便将发动机的当前扭矩占比调整为90％。

此外，若发动机的当前扭矩占比不大于扭矩占比下限，则进行报警处理，表示发动机动力系统存在故障。

例如，发动机的当前扭矩占比已经达到80％，若继续减小发动机的当前扭矩占比，会出现发动机的当前扭矩占比小于扭矩占比下限的情形，因此在这种情况下，不再减小发动机的当前使用扭矩，并进行报警处理，以有效避免因发动机工作异常而导致故障的发生。

在步骤505，增大发动机的当前扭矩占比。

在一些实施例中，首先判断发动机的当前扭矩占比是否小于扭矩占比上限。若发动机的当前扭矩占比小于扭矩占比上限，则将发动机的当前扭矩占比增大第二预定比例。

在一些实施例中，通过将液压主泵的当前扭矩增加第二预设值，以便将发动机的当前扭矩占比增大第二预定比例。

例如，若发动机的当前扭矩占比为92％，预设的扭矩占比上限为95％，则通过将液压主泵的当前扭矩增加第二预设值，以便将发动机的当前扭矩占比调整为93％。

此外，若发动机的当前扭矩占比不小于扭矩占比上限，则保持发动机的当前扭矩占比不变。

例如，若发动机的当前扭矩占比已达到95％，若继续增大发动机的当前扭矩占比，会出现发动机的当前扭矩占比大于扭矩占比上限的情形，因此在这种情况下，不再增大发动机的当前使用扭矩，以有效避免因发动机工作异常而导致故障的发生。

通过上述处理，能够使得发动机一直处于允许的掉速范围内，从而有效实现发动机和主泵的自适应匹配。

图6为本公开一个实施例的扭矩控制装置的结构示意图。如图6所示，扭矩控制装置包括第一处理模块61和第二处理模块62。

第一处理模块61被配置为以第一预定频率读取工程机械中的发动机的扭矩占比，根据扭矩占比得到发动机的当前使用扭矩。

需要说明的是，扭矩百分比指的是发动机输出扭矩的百分比，它表示发动机的输出能力相对于其最大扭矩的百分比。因此根据扭矩占比能够得到发动机的扭矩T1。

第二处理模块62被配置为调整工程机械中的液压主泵的扭矩，以便液压主泵的扭矩小于发动机能够提供的扭矩。

在一些实施例中，液压主泵的扭矩由液压主泵的出口压力(MPa)和出口流量(ml/r)确定。

在一些实施例中，液压主泵的扭矩与液压主泵的出口压力和出口流量(ml/r)的乘积正相关。

例如，液压主泵的扭矩T2＝P*Q/2π，其中P为液压主泵的出口压力(MPa)，Q为出口流量(ml/r)。

在一些实施例中，第二处理模块62被配置为利用电控比例阀调节液压主泵的出口流量值，以调整液压主泵的扭矩。

如图3所述，通过调整工程机械中的液压主泵的扭矩，使得液压主泵的最大扭矩总是小于发动机的扭矩。由此可确保工程机械在各种转速下都不会超载，从而可以实现更宽的工作转速范围选择。

在一些实施例中，第一处理模块61被配置为以第二预设频率读取发动机的转速值。第二处理模块62被配置为在发动机的转速值从不小于预定转速值的状态切换到小于预定转速值的状态下，确定发动机在预定时间范围内的最大掉速值，判断最大掉速值是否大于预设掉速门限，若最大掉速值大于预设掉速门限，则减小发动机的当前扭矩占比。

例如，预设掉速门限为80，若发动机在预定时间范围内的最大掉速值为100，则减小发动机的扭矩占比。

在一些实施例中，第二处理模块62被配置为判断发动机的当前扭矩占比是否大于扭矩占比下限，若发动机的当前扭矩占比大于扭矩占比下限，则将发动机的当前扭矩占比减小第一预定比例。

在一些实施例中，第二处理模块62通过将液压主泵的当前扭矩减小第一预设值，以便将发动机的当前扭矩占比减小第一预定比例。

例如，若发动机的当前扭矩占比为92％，预设的扭矩占比下限为80％，则通过将液压主泵的当前扭矩减小第一预设值，以便将发动机的当前扭矩占比调整为90％。

此外，若发动机的当前扭矩占比不大于扭矩占比下限，则第二处理模块62进行报警处理。

例如，发动机的当前扭矩占比已经达到80％，若继续减小发动机的当前扭矩占比，会出现发动机的当前扭矩占比小于扭矩占比下限的情形，因此在这种情况下，不再减小发动机的当前使用扭矩，并进行报警处理，以有效避免因发动机工作异常而导致故障的发生。

在一些实施例中，第二处理模块62被配置为若最大掉速值不大于预设掉速门限，则增大发动机的当前扭矩占比。

例如，若发动机在预定时间范围内的最大掉速值为50，预设掉速门限为80，则增大发动机的扭矩占比。

在一些实施例中，第二处理模块62被配置为判断发动机的当前扭矩占比是否小于扭矩占比上限。若发动机的当前扭矩占比小于扭矩占比上限，则将发动机的当前扭矩占比增大第二预定比例。

在一些实施例中，第二处理模块62被配置为将液压主泵的当前扭矩增加第二预设值，以便将发动机的当前扭矩占比增大第二预定比例。

例如，若发动机的当前扭矩占比为92％，预设的扭矩占比上限为95％，则通过将液压主泵的当前扭矩增加第二预设值，以便将发动机的当前扭矩占比调整为93％。

此外，若发动机的当前扭矩占比不小于扭矩占比上限，则第二处理模块62保持发动机的当前扭矩占比不变。

例如，若发动机的当前扭矩占比已达到95％，若继续增大发动机的当前扭矩占比，会出现发动机的当前扭矩占比大于扭矩占比上限的情形，因此在这种情况下，不再增大发动机的当前使用扭矩，以有效避免因发动机工作异常而导致故障的发生。

通过上述处理，能够使得发动机一直处于允许的掉速范围内，从而有效实现发动机和主泵的自适应匹配。

图7为本公开另一个实施例的扭矩控制装置的结构示意图。如图7所示，扭矩控制装置包括存储器71和处理器72。

存储器71用于存储指令，处理器72耦合到存储器71，处理器72被配置为基于存储器存储的指令执行实现如图2、5中任一实施例涉及的方法。

如图7所示，该扭矩控制装置还包括通信接口73，用于与其它设备进行信息交互。同时，该扭矩控制装置还包括总线74，处理器72、通信接口73、以及存储器71通过总线74完成相互间的通信。

存储器71可以包含高速RAM存储器，也可还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器71也可以是存储器阵列。存储器71还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。

此外，处理器72可以是一个中央处理器CPU，或者可以是专用集成电路ASIC，或是被配置成实施本公开实施例的一个或多个集成电路。

本公开同时还涉及一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如图2、5中任一实施例涉及的方法。

图8为本公开一个实施例的工程机械的结构示意图。如图8所示，工程机械80中包括扭矩控制装置81，其中扭矩控制装置81为图6或图7中任一实施例涉及的扭矩控制装置。

在一些实施例中，该工程机械包括混凝土泵。

在一些实施例中，在上面所描述的功能单元可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。