电动拖拉机使用寿命多工况评价方法与流程

本发明涉及电动拖拉机寿命检测，具体涉及一种电动拖拉机使用寿命多工况评价方法。

背景技术：

1、随着农业机械化、绿色农业的快速推进，纯电动拖拉机凭借零排放、低噪声、控制精度高、运维成本低的优势，是未来农业发展的趋势。

2、但电动拖拉机整机与核心零部件的使用寿命检测、评价方法仍处于空白阶段。传统燃油拖拉机的运维模式以“定期保养+故障后维修”为主，依赖售后人员现场人工判断零部件状态，无法量化剩余使用寿命。电动拖拉机核心由动力电池、行走驱动电机、pto（动力输出）电机、电机控制器等电动化部件组成。其失效模式、寿命衰减规律与燃油发动机存在本质差异，直接沿用传统被动运维模式无法适配电动化部件的健康管理需求。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种为电动拖拉机的可靠运行和智能化管理提供核心技术支撑的电动拖拉机使用寿命多工况评价方法。

3、本发明实施例的电动拖拉机使用寿命多工况评价方法包括以下步骤s1、通过整车can总线实时采集电动拖拉机各核心零部件的运行数据，所述核心零部件至少包括动力电池、行走驱动电机、pto电机、行走电机控制器和pto电机控制器，其中动力电池的运行数据通过电池管理系统bms获取，行走驱动电机和pto电机的运行数据分别通过对应的电机控制器获取；所述运行数据至少包括各核心零部件的累计有效工作时间、负载功率和故障记录；同时采集整机运行数据，所述整机运行数据至少包括整机累计作业时间、故障停机时间、pto接合状态和车速；s2、根据采集到的各核心零部件运行数据，分别计算各核心零部件的剩余寿命健康度sohi；s3、根据整机运行数据中的工况特征参数，自动识别当前作业工况k，并调用与工况k对应的各核心零部件寿命贡献加权系数矩阵w(k)；s4、根据各核心零部件的剩余寿命健康度sohi及对应的加权系数wi(k)，计算整机名义健康度sohnom；s5、根据整机累计有效作业时间top和整机累计故障停机时间tdt，计算整机有效度系数a；s6、根据整机名义健康度sohnom和整机有效度系数a，计算整机最终剩余寿命sohvehicle，实现电动拖拉机使用寿命的多工况评价。

4、本发明实施例的方法通过工况自适应加权，可以准确反映不同作业场景（如重载犁耕、轻载运输、pto作业等）下各零部件对整机寿命的实际影响差异，评价结果更贴近真实使用情况。同时，基于can总线的实时数据采集和自动化计算，无需售后人员现场人工判断，大幅降低了运维成本，提升了评价效率与客观性。本发明实施例的评价结果可以直接用于指导用户合理安排保养计划、预警关键零部件失效风险，从而延长整机使用寿命、减少非计划停机，为电动拖拉机的可靠运行和智能化管理提供核心技术支撑。

5、在一些实施例中，本发明实施例的步骤s2中所述各核心零部件剩余寿命健康度的计算模型为：sohi=(1(ti×αi)/li)×(1βi×fi)×100%；其中，sohi为第i个零部件剩余寿命健康度，取值范围0%-100%，100%为全新状态，0%为寿命终点；li为第i个零部件额定设计寿命，由零部件台架耐久性试验标定，代表额定负载下的理论使用寿命；ti为第i个零部件累计有效工作时间，由数据采集模块统计得到；αi为第i个零部件负载损伤修正系数，反映实际平均负载相对额定负载的寿命损伤倍率，额定负载下αi=1，重载下αi>1，轻载下αi<1，由零部件负载老化试验标定；βi为第i个零部件故障折损系数，反映单次故障对剩余寿命的折损比例，按故障等级标定；fi为第i个零部件累计加权故障次数。

6、在一些实施例中，本发明实施例的所述第i个零部件累计加权故障次数fi的计算方式为：fi=∑(fij×gj)，其中fij为第i个零部件第j级故障的发生次数，gj为第j级故障对应的故障等级权重；所述故障等级包括严重故障、一般故障和轻微故障，其中严重故障对应的故障折损系数βi取值范围为0.05-0.1，一般故障对应的βi取值范围为0.01-0.05，轻微故障对应的βi取值范围为0.001-0.01。

7、在一些实施例中，本发明实施例的步骤s3中所述工况特征参数至少包括pto接合状态、行走驱动电机负载功率和pto电机负载功率，通过预设的工况识别规则对上述特征参数进行阈值分类，自动识别当前作业工况；所述加权系数矩阵w(k)中各零部件的寿命贡献加权系数之和为1，且不同作业工况对应不同的加权系数矩阵，各加权系数基于对应工况下各零部件的损伤占比试验标定。

8、在一些实施例中，本发明实施例的所述作业工况包括旋耕作业、犁耕作业和饲料搅拌作业，各作业工况的识别规则如下：当pto电机处于接合工作状态、行走驱动电机与pto电机均处于额定功率的40%-80%负载区间且两者负载占比接近时，识别为旋耕作业，调用旋耕工况加权系数矩阵；当pto电机处于停止状态、行走驱动电机处于额定功率的50%-90%负载区间且pto电机功率趋近于零时，识别为犁耕作业，调用犁耕工况加权系数矩阵；当pto电机处于接合工作状态且处于额定功率的60%-90%负载区间、行走驱动电机处于额定功率的10%-30%负载区间时，识别为饲料搅拌作业，调用饲料搅拌工况加权系数矩阵。

9、在一些实施例中，本发明的实施例的步骤s4中所述整机名义健康度的计算方式为：sohnom=∑(sohi×wi(k))，其中sohi为第i个零部件的剩余寿命健康度，wi(k)为当前作业工况k下第i个零部件对应的寿命贡献加权系数，n为核心零部件总数。

10、在一些实施例中，本发明的实施例的步骤s5中所述整机有效度系数的计算方式为：a=top/(top+tdt)，其中top为整机累计有效作业时间，tdt为整机累计故障停机时间，即因故障导致停机等待维修的总时长；整机有效度系数a的取值范围为0-1，当无故障停机历史时a=1；步骤s6中所述整机最终剩余寿命的计算方式为：sohvehicle=sohnom×a×100%。

11、在一些实施例中，本发明的实施例还包括步骤s7：将步骤s6计算得到的整机最终剩余寿命sohvehicle与预设的分级报警阈值进行对比，根据对比结果输出对应的分级报警信息；所述分级报警包括：

12、一级预警：当整机剩余寿命sohvehicle≤80%或任一核心零部件剩余寿命sohi≤70%时触发，推送预警提示至仪表或大屏，以每100h的间隔定期弹出，可手动关闭，提示用户按照每500h一次的频率进行售后保养与零部件检查；

13、二级预警：当整机剩余寿命sohvehicle≤50%或任一核心零部件剩余寿命sohi≤40%时触发，推送预警提示至仪表或大屏，以每50h的间隔定期弹出，可手动关闭，提示用户按照每300h一次的频率进行深度保养、核心零部件功性能检测，排查潜在故障；

14、三级预警：当整机剩余寿命sohvehicle≤20%或任一核心零部件剩余寿命sohi≤10%时触发，推送预警提示至仪表或大屏并持续显示，提示用户按照每100h一次的频率进行全面保养、核心零部件功性能检测，必要时更换零部件，防止影响正常作业。

15、在一些实施例中，本发明的实施例还包括步骤s8：生成本地寿命报告，所述寿命报告至少包含整机剩余寿命百分比、各核心零部件剩余寿命明细、统计周期内的工况分布占比、累计故障记录、当前报警等级及对应的保养建议；将所述寿命报告通过人机交互模块进行可视化显示，同时通过t-box通讯模块上传至云端平台，实现车载终端与云端平台的两级管理。

16、在一些实施例中，本发明实施例的步骤s1之前还包括寿命报告触发判断步骤s0，所述寿命报告触发方式包括以下三种：（a）手动触发：用户通过车载大屏、仪表物理按键或触控菜单主动发起寿命报告查询指令；（b）定时触发：系统按照每日作业结束后或每累计作业50小时的周期自动启动寿命计算与报告生成；（c）条件触发：当核心零部件触发故障码或负载出现异常波动时，自动触发生命专项评估；所述云端平台对接收到多台电动拖拉机的寿命报告及运行数据进行多维度统计分析，所述多维度统计分析包括机型维度分析、工况维度分析、地域维度分析和零部件维度分析，所述地域维度分析用于比较不同地区的环境及作业习惯对拖拉机寿命的影响。