一种基于超级电容辅能的电动割台及其控制方法和收获机

本发明属于收获机割台，尤其涉及一种基于超级电容辅能的电动割台及其控制方法和收获机。

背景技术：

1、联合收割机是一种能够同时完成谷物的收割、脱粒、分离和清选等各项作业并最终获得清洁谷粒的机械。使用联合收获机可以极大的提高劳动生产率、降低劳动强度。传统联合收获机采用使用石油燃料的发动机驱动，在满足生产过程中所需要的动力需求的同时也带来和很多的环境污染问题和由于石油资源短缺而造成的能源问题。为了减少污染，目前出现了采用电力驱动的联合收割机。

2、但是根据功率＝扭矩×转速，电动机具备伴随转速的逐渐升高扭矩反而是呈衰减的趋势，故通常电动机在达到额定功率额定转速和扭矩时，输出扭矩也就不再改变。如果继续增大转速，电动机的“反电动势”会产生电流抵消它的输入电流，所以扭矩会进一步衰减。而在联合收割机工作过程中，经常会面对喂入量较大时产生的堵塞问题，电动机在面对堵塞情况发生时，往往在输入功率不变的情况下，无法短时间增大扭矩，因此电动机驱动的联合收割机往往无法有效应对联合收割机的堵塞问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种基于超级电容辅能的电动割台，采用电池装置和超级电容装置共同驱动，可以根据对割台搅龙运行状态的判断，切换不同的运行方式，以预防堵塞的发生和减少堵塞发生后对电动割台的破坏。

2、本发明的一个方式的目的之一是提供一种基于超级电容辅能的电动割台控制方法，平时由电池装置为超级电容装置充能，堵塞时根据割台搅龙运行状态和前进速度，调整超级电容装置的供能状态，改变割台搅龙的扭矩及转速，可以及时应对割台搅龙堵塞情况的发生。

3、本发明的一个方式的目的之一是提供一种收获机，采用上述基于超级电容辅能的电动割台控制方法控制上述基于超级电容辅能的电动割台，进行收获作业。

4、注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。

5、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

6、一种基于超级电容辅能的电动割台，包括割台控制器、电源装置、割台割刀、拨禾轮、割台搅龙、急停装置、声光报警模块和信号采集调理模块；

7、所述电源装置包括电池装置和超级电容装置；电源装置为割台控制器、声光报警模块和信号采集调理模块供电；

8、所述急停装置用于切断电源装置供电和割台控制器控制信号；

9、所述电池装置与割台割刀、拨禾轮和割台搅龙连接，为割台割刀、拨禾轮和割台搅龙供电；

10、所述超级电容装置包括超级电容器本体、超级电容器充电开关和超级电容器放电开关，超级电容器本体通过超级电容器充电开关可选择的与电池装置连接；超级电容器本体通过超级电容器放电开关可选择的与割台搅龙连接；

11、所述信号采集调理模块用于收集割台搅龙转速信号和割台前进速度信号；

12、所述割台控制器分别与电源装置、割台割刀、拨禾轮、割台搅龙、急停装置、声光报警模块和信号采集调理模块连接；割台控制器接收信号采集调理模块收集的信号，判断负载状态，调整超级电容装置的充放电状态以及急停装置和声光报警模块工作状态。

13、上述方案中，所述信号采集调理模块包括割台搅龙转速信号采集调理模块和前进信号速度采集调理模块；

14、所述割台搅龙转速信号采集调理模块用于采集处理割台搅龙转速信号，所述前进信号速度采集调理模块用于采集处理电动割台的前进速度信号。

15、上述方案中，所述割台控制器包括信号接收模块和判断模块；

16、所述信号接收模块与信号采集调理模块连接，用于接收信号采集调理模块传递的割台搅龙转速信号和割台前进速度信号；

17、所述判断模块与信号接收模块连接，用于根据割台搅龙转速信号和前进速度信号判断割台搅龙的负载状态和堵塞情况，并判断是否需要超级电容装置供能或者声光报警模块工作。

18、上述方案中，所述割台控制器还包括电源管理模块；

19、所述电源管理模块分别与判断模块、超级电容器本体、超级电容器充电开关和超级电容器放电开关连接；

20、电源管理模块用于检测超级电容器本体电量状态，当超级电容器本体电量少于预设阈值时，闭合超级电容器充电开关，通过电池装置向超级电容器本体充电；当超级电容器本体电量大于预设阈值时，断开超级电容器充电开关，电池装置不再向超级电容器本体充电；

21、电源管理模块用于接收判断模块判断结果，当需要超级电容装置供能时，闭合超级电容器放电开关进行供能；不需要超级电容装置供能时，断开超级电容器放电开关。

22、上述方案中，所述割台控制器还包括动力控制模块和功率控制模块；

23、所述功率控制器分别与电池装置和判断模块连接，能够根据判断模块判断结果控制电池装置输出的电压和电流；

24、所述动力控制模块分别与割台割刀、拨禾轮和割台搅龙连接，用于控制割台割刀、拨禾轮和割台搅龙的输出扭矩和转速。

25、上述方案中，所述超级电容装置还包括超级电容器散热装置和超级电容器电能处理装置；

26、所述超级电容器散热装置与超级电容器本体连接，用于降低超级电容器本体工作过程中产生的温度；

27、所述超级电容器电能处理装置分别与超级电容器本体和割台搅龙连接，用于接收来自超级电容器本体的电能，并将电能处理后生成适配于所述割台搅龙的电能，驱动割台搅龙工作。

28、上述方案中，所述割台搅龙包括割台搅龙本体和割台搅龙驱动电机装置；

29、所述割台搅龙驱动电机装置分别与割台搅龙本体、割台控制器、电池装置和超级电容装置连接，用于根据割台控制器的动力控制模块的信号，接收电池装置电能或接收电池装置和超级电容装置的电能，向割台搅龙本体输出扭矩和转速。

30、所述割台割刀包括割台割刀本体和割台割刀驱动电机装置；

31、所述割台割刀驱动电机装置分别与割台割刀本体和割台控制器连接，用于根据割台控制器的动力控制模块的信号，接收电池装置电能，向割台割刀本体输出扭矩和转速；

32、所述拨禾轮包括拨禾轮本体和拨禾轮驱动电机装置；

33、所述拨禾轮驱动电机装置分别与拨禾轮本体和割台控制器连接，用于根据割台控制器的动力控制模块的信号，接收电池装置电能，向拨禾轮本体输出扭矩和转速。

34、一种基于超级电容辅能的电动割台的控制方法，包括以下步骤：

35、步骤s1：信号采集调理模块收集割台搅龙转速信号和前进速度信号，并传递给割台控制器；

36、步骤s2：割台控制器根据信号采集调理模块发送的割台搅龙转速信号和前进速度信号，判断割台搅龙的负载状态和堵塞情况；

37、步骤s3：若割台搅龙的负载状态小于第一负载预设阈值，割台控制器断开超级电容器放电开关，调整割台搅龙功率；若割台搅龙的负载状态大于第一负载预设阈值且小于第二负载预设阈值，割台控制器闭合超级电容器放电开关，调整割台搅龙功率；若割台搅龙的负载状态大于第二负载预设阈值，割台控制器断开超级电容器放电开关，启动声光报警模块。

38、上述方案中，还同时包括以下步骤：

39、步骤a1：割台控制器检测超级电容器本体电量状态；

40、步骤a2：割台控制器检测超级电容器放电开关的闭合与断开状态；

41、步骤a3：若超级电容器本体电量小于第一电量预设阈值，且超级电容器放电开关处于断开状态，则闭合超级电容器充电开关；若超级电容器本体电量大于第二电量预设阈值，则断开超级电容器充电开关。

42、一种收获机，包括上述的基于超级电容辅能的电动割台，并采用上述的基于超级电容辅能的电动割台控制方法进行控制。

43、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

44、根据本发明的一个方式，采用电力驱动割台系统各部件，使用过程中不消耗化石燃料，也不会产生污染气体，更加环保。

45、根据本发明的一个方式，超级电容装置可选择的为割台搅龙进行供能，可以有效增大割台搅龙的扭矩和转速，防止发生堵塞情况。

46、根据本发明的一个方式，电池装置在空闲时间可以为超级电容装置进行充电，不需要工作人员同时为电池装置和超级电容装置，操作简单。

47、根据本发明的一个方式，割台控制器可以根据信号采集调理模块判断是否割台状态，决定不同工作状态，包括电池装置正常供能、超级电容装置辅助供能、通过声光报警模块提醒工作人员急停，不仅可以面对轻微堵塞情况，还可以防止堵塞过于严重造成的机械损伤问题。

48、注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。