档位故障检测方法、装置和工程机械与流程

本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种档位故障检测方法、装置和工程机械。

背景技术：

目前，大多数工程机械设备使用的是柴油发动机，其油门用于控制喷油量，不同于汽油发动机的油门控制进气量。目前大多数工程机械设备的油门做成油门旋钮的形式而非汽车上普遍使用的油门踏板的形式。例如，挖掘机通常采用油门旋钮来控制柴油泵供油量的多少以及发动机的转速。对于挖掘机来说通常每一档位对应的发动机目标转速都为一个恒定值。

挖掘机上的油门旋钮多为滑动变阻器的形式，根据每一时刻输出的电压高低来判断此刻油门旋钮对应的档位。由于挖掘机的工况相较于其它工程机械来说更为复杂，时常出现因油门旋钮硬件损坏或参考电压波动造成跳档现象，导致挖掘机的档位控制效果差，容易引发驾驶员误操作。

技术实现要素：

本发明提供一种档位故障检测方法、装置和工程机械，用以解决现有的工程机械的档位控制效果差，容易引发驾驶员误操作的问题。

本发明提供一种档位故障检测方法，包括：

获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压；

若所述当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且所述当前时刻与上一时刻的档位电压差小于等于预设电压差，则确定所述工程机械的油门旋钮发生跳档。

根据本发明提供一种档位故障检测方法，所述获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压，之后包括：

若所述当前时刻与上一时刻的油门档位差不等于预设档位差，则确定所述工程机械的油门旋钮未发生跳档。

根据本发明提供一种档位故障检测方法，所述获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压，之后包括：

若所述当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且所述当前时刻与上一时刻的档位电压差大于预设电压差，则确定所述工程机械的油门旋钮未发生跳档。

根据本发明提供一种档位故障检测方法，所述确定所述工程机械的油门旋钮发生跳档，之后包括：

发送档位故障报警信号至所述工程机械的控制系统。

根据本发明提供一种档位故障检测方法，所述预设电压差是基于所述工程机械的相邻档位对应的档位电压确定的。

根据本发明提供一种档位故障检测方法，所述预设电压差与所述工程机械的类型一一对应。

本发明还提供一种档位故障检测装置，包括：

获取单元，用于获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压；

第一检测单元，用于若所述当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且所述当前时刻与上一时刻的档位电压差小于预设电压差，则确定所述工程机械的油门旋钮发生跳档。

本发明还提供一种工程机械，包括至少一个所述的档位故障检测装置。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述档位故障检测方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述档位故障检测方法的步骤。

本发明实施例提供的档位故障检测方法、装置和工程机械，通过获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压；若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差小于等于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮发生跳档，能够对油门旋钮发生跳档进行有效地检测，不需要额外增加硬件检测设备，提高了工程机械的档位控制效果，避免引发驾驶员误操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的档位故障检测方法的流程示意图之一；

图2为本发明提供的档位故障检测方法的流程示意图之二；

图3为本发明提供的档位故障检测装置的结构示意图；

图4为本发明提供的工程机械的结构示意图；

图5为本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的档位故障检测方法的流程示意图之一，如图1所示，该方法包括：

步骤110，获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压。

具体地，工程机械为进行工程作业的各类机械，例如起重机、挖掘机和推土机等。例如当工程机械为挖掘机时，采用的是油门旋钮对油门进行控制，主要是通过旋转油门旋钮，调节液压系统内的流量，使得发动机稳定在对应的转速，从而控制挖掘机动作的快慢。也就是说，油门旋钮能够调节挖掘机的档位。

油门旋钮多为滑动变阻器的形式。油门档位为油门旋钮可以调节的油门等级。档位电压为油门旋钮旋转至油门档位时对应的电压值。一般地，油门档位和档位电压一一对应。例如，对于挖掘机，按照发动机输出功率的大小，油门等级可以分为10级。相应地，油门旋钮可以对应10个油门档位，分别对应10个档位电压。可以根据油门档位和档位电压之间的对应关系，可以根据油门旋钮的档位确定此刻的档位电压，也可以根据每一时刻输出的电压高低来确定此刻油门旋钮对应的档位。

但由于工程机械的工作环境较为恶劣，操作流程复杂，容易导致油门旋钮硬件损坏或参考电压波动，从而导致油门档位和档位电压不再存在严格的对应关系，即发生跳档，工程机械的档位控制效果变差，容易引发驾驶员误操作。

步骤120，若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差小于等于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮发生跳档。

具体地，预设档位差为用于衡量是否可能发生跳档故障的油门档位差值，可以取绝对值。例如，油门旋钮发生跳档故障多是在相邻两个档位之间，因此，预设档位差可以为1。

预设电压差为油门档位发生变化时对应的电压变化的差值，可以取绝对值。预设电压差可以根据工程机械工作时油门旋钮稳定在任一档位时的档位电压产生波动的正常范围来确定。例如，当挖掘机工作时，其油门旋钮稳定在任一档位时，其档位电压的波动范围为[-0.2v,0.2v]，则预设电压差可以为0.2v。

将当前时刻的油门档位和档位电压分别与上一时刻的油门档位和档位电压进行比较，若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，则说明油门旋钮发生了档位变化，由于变化的油门档位差等于预设单位差，油门旋钮存在发生跳档故障的可能，但也有可能是驾驶员进行了手动换档。此时，需要根据当前时刻与上一时刻的档位电压差的比较结果来进行进一步地判定，若档位电压差小于等于预设电压差，则可以认为档位电压在正常范围内波动，没有发生剧烈变化，可以近似认为档位电压没有发生变化。综合当前时刻与上一时刻的油门档位和档位电压的比较结果，可以判定该工程机械的油门旋钮发生了跳档。

进行档位故障检测的时间间隔，即当前时刻和上一时刻之间的时间间隔，可以根据实际需要进行设置。具体来说，由于每一驾驶员的操作习惯或者工程机械执行施工任务的不同，还可以根据驾驶员的身份或者施工任务的种类，对档位故障检测的时间间隔进行设置。

例如，不同驾驶员由于其操作偏好不同，进行同种类型的施工任务时，对于油门旋钮的操作频率和档位变换级数是不同的，若未能及时提醒驾驶员油门旋钮发生跳档故障，则可能导致发动机转速不稳定，影响施工效果。此时可以对驾驶员对油门旋钮的操作时间进行采集，将各个操作时间之间的时间间隔的平均值作为进行档位故障检测的时间间隔。

又例如，常见的挖掘机的传动机构通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。无论是挖掘机进行行走、回转、动臂运动、斗杆运动或者铲斗运动时，都是发动机通过联轴节驱动液压泵运动。而每一种类的施工任务，对应的操作步骤是不同的，比如铲土和行走时，对于油门旋钮的操作频率也是不同的。可以在具体的施工任务下对油门旋钮的操作时间进行采集，将各个操作时间之间的时间间隔的平均值作为该施工任务下进行档位故障检测的时间间隔。

本发明实施例提供的档位故障检测方法，通过获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压；若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差小于等于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮发生跳档，能够对油门旋钮发生跳档进行有效地检测，不需要额外增加硬件检测设备，提高了工程机械的档位控制效果，避免引发驾驶员误操作。

基于上述实施例，步骤110之后包括：

若当前时刻与上一时刻的油门档位差不等于预设档位差，则确定工程机械的油门旋钮未发生跳档。

具体地，若当前时刻与上一时刻的油门档位差不等于预设档位差，则可能存在两种情况：

第一种情况，当前时刻与上一时刻的油门档位差为零，表明当前时刻与上一时刻相比，油门档位没有发生变化，此时，可以认为油门旋钮不存在发生跳档的可能。

第二种情况，当前时刻与上一时刻的油门档位差不为零，且油门档位差大于预设档位差。例如，工程机械为挖掘机，由于跳档一般发生在相邻的油门档位之间，预设档位差可以为1。当前时刻与上一时刻的油门档位差为2或者其他大于预设档位差的正整数，此时，可以认为油门旋钮发生的档位变化是驾驶员手动换档产生的结果，油门旋钮未发生跳档。

基于上述任一实施例，步骤110之后包括：

若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差大于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮未发生跳档。

具体地，若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，则可以确定油门旋钮存在发生跳档的可能。

进一步地，若当前时刻与上一时刻的档位电压差大于预设电压差，则说明档位电压发生的变化值超出了档位电压的正常波动范围，此时可以认为是驾驶员采取的手动换档操作，例如增加一档或者减小一档的操作，使得档位电压发生了变化，而不是发生跳档。

例如，对于挖掘机，预设电压差为0.2v，当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，当前时刻与上一时刻的档位电压差为1v，此时，可以判断挖掘机的油门旋钮所产生的档位变化是挖掘机驾驶员的手动操作，而不是油门旋钮发生跳档。

基于上述任一实施例，步骤120之后包括：

发送档位故障报警信号至工程机械的控制系统。

具体地，确定工程机械的油门旋钮发生跳档，此时可以发送档位故障报警信号至工程机械的控制系统，通过控制系统的语音报警或者声光报警对驾驶员进行提示。

工程机械的控制系统还可以根据档位故障报警信号，控制当前的油门档位保持不变，避免档位波动造成发动机出现转速不稳定。

基于上述任一实施例，预设电压差是基于工程机械的相邻档位对应的档位电压确定的。

具体地，预设电压差可以根据工程机械的相邻档位对应的档位电压进行确定，以使得能够对油门旋钮的油门档位发生的油门档位差等于预设档位差时，能够准确判断油门旋钮是否发生跳档。

若预设电压差取相邻档位对应的档位电压之差时，此时将很难判断产生的档位电压差是由于跳档所产生，还是由于驾驶员手动操作所产生。因此，预设电压差可以为小于工程机械的相邻档位对应的档位电压之差的电压数值，即工程机械工作时油门旋钮稳定在任一档位时的档位电压产生波动的正常范围可以为[-预设电压差，预设电压差]。

例如，对于挖掘机，油门旋钮可以对应10个油门档位，分别对应1v～10v，相邻档位对应的档位电压之差为1v。可以将小于1v的电压取值0.9v作为预设电压差，对该挖掘机的档位故障进行检测。此时，油门旋钮稳定在任一档位时的档位电压产生波动的正常范围可以为[-0.9v，0.9v]。

基于上述任一实施例，预设电压差与工程机械的类型一一对应。

具体地，工程机械的类型为工程机械的种类和型号。工程机械的种类繁多，而且每一种类的工程机械又有多种型号。例如，对于挖掘机，按照铲斗种类可以分为正铲挖掘机、反铲挖掘机、拉铲挖掘机和抓铲挖掘机，每一具体种类下按照型号又可以分为大型挖掘机、中型挖掘机和小型挖掘机。

由于工程机械的类型不同，发动机不同，油门旋钮的档位电压也是不同的。因此，可以根据每一类型的工程机械设置不同的预设电压差，以提高档位故障检测的准确性。

基于上述任一实施例，图2为本发明提供的档位故障检测方法的流程示意图之二，如图2所示，该方法包括：

步骤一：首先记录工程机械当前时刻的油门旋钮电压和对应的档位信息，分别记为t1电压、t1档位。

步骤二：经过一个设定时间t之后，记录此时刻的油门旋钮电压和对应的档位信息，分别记为t2电压、t2档位。

步骤三：将t2时刻档位信息和t1时刻档位信息取差值之后取绝对值，当结果为“1”时说明此刻存在因参考电压波动，或者油门旋钮因未固定牢固而发生小范围转动的可能性，即可能存在跳档现象，需进行进一步判断；若档位取差值之后不为“1”，则判断为此时不存在上述原因造成的跳档，即判断为档位保持一致或驾驶员手动选择了档位。此时不做处理，仅将t2时刻档位、电压信息赋值给t1时刻，等待进行下一个循环判断。

步骤四：当步骤三中判断为存在跳档风险时，执行此步骤。将t2时刻和t1时刻的电压值取差值的绝对值，并将结果与设定的阈值比较，当结果小于设定阈值时，则判断为此时存在跳档，进行报警操作或保持上一时刻档位不变，起到提醒驾驶员或减少发动机转速波动的作用；若结果大于设定阈值，则判断为此时为驾驶员手动进行了增加一档或减小一档的操作，非跳档现象。此时不做处理，仅将t2时刻档位、电压信息赋值给t1时刻，等待进行下一个循环判断。

本发明实施例提供的档位故障检测方法，可以有效检测因参考电压波动或油门旋钮小幅度抖动而造成的相邻两个档位“跳档”的情况，从而给予驾驶员提醒或是保持发动机转速不会以档位波动而造成转速不稳定的情况；不需要增加额外传感器或其他设备，仅通过修改程序可以实现相关功能；可以将时间间隔t和电压变化阈值作为参数开放给开发人员进行修改，以方便适配不同设备。

基于上述任一实施例，图3为本发明提供的档位故障检测装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：

获取单元310，用于获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压；

第一检测单元320，用于若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差小于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮发生跳档。

本发明实施例提供的档位故障检测装置，通过获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压；若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差小于等于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮发生跳档，能够对油门旋钮发生跳档进行有效地检测，不需要额外增加硬件检测设备，提高了工程机械的档位控制效果，避免引发驾驶员误操作。

基于上述任一实施例，该装置还包括：

第二检测单元，用于若当前时刻与上一时刻的油门档位差不等于预设档位差，则确定工程机械的油门旋钮未发生跳档。

基于上述任一实施例，该装置还包括：

第三检测单元，用于若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差大于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮未发生跳档。

基于上述任一实施例，该装置还包括：

故障报警单元，用于发送档位故障报警信号至所述工程机械的控制系统。

基于上述任一实施例，预设电压差是基于工程机械的相邻档位对应的档位电压确定的。

基于上述任一实施例，预设电压差与工程机械的类型一一对应。

基于上述任一实施例，图4为本发明提供的工程机械的结构示意图，如图4所示，工程机械400包括至少一个档位故障检测装置410。

具体地，当工程机械400为大型工程机械或者组合式工程机械时，可以包括多个发动机以及相应的多个油门旋钮。可以为每一油门旋钮配置一个档位故障检测装置410，从而对油门旋钮可能发生的跳档故障进行检测。

基于上述任一实施例，图5为本发明提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communicationsinterface)520、存储器(memory)530和通信总线(communicationsbus)540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑命令，以执行如下方法：

获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压；若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差小于等于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮发生跳档。

此外，上述的存储器530中的逻辑命令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例提供的电子设备中的处理器可以调用存储器中的逻辑指令，实现上述方法，其具体的实施方式与前述方法实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：

获取工程机械在当前时刻的油门档位和档位电压；若当前时刻与上一时刻的油门档位差等于预设档位差，并且当前时刻与上一时刻的档位电压差小于等于预设电压差，则确定工程机械的油门旋钮发生跳档。

本发明实施例提供的非暂态计算机可读存储介质上存储的计算机程序被执行时，实现上述方法，其具体的实施方式与前述方法实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上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精神和范围。