一种高速重型履带拖拉机智能控制保护系统及控制方法与流程

本发明涉及拖拉机智能控制与安全保护，具体为一种高速重型履带拖拉机智能控制保护系统及控制方法。

背景技术：

1、重型履带拖拉机具有通过性好、接地比压小的优点，目前主要应用于新疆、东北、内蒙古地区，满足当地农机合作社、大型农场或专业农机机手对大型地块的犁耕、耙地作业以及坡地作业、湿地作业等。

2、传统重型履带拖拉机多采用手动机械操纵和简易单项电路保护，智能控制和安全保护水平偏低，难以满足农田作业规模化、高效化、智能化的需求。因此，提供一种高速重型履带拖拉机智能控制保护系统及控制方法对传统重型履带拖拉机智能控制和安全保护水平升级具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高速重型履带拖拉机智能控制保护系统及控制方法，针对传统重型履带拖拉机进行智能控制和安全保护水平升级，有效提升重型履带拖拉机产品的作业效率、作业质量，更好的保障人机作业安全，进一步降低用户劳动强度，增加用户收益，更好的满足未来农业规模化、高效化、智能化的需求，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高速重型履带拖拉机智能控制保护系统，包括整机机械系统和智能控制保护系统，所述智能控制保护系统安装在整机机械系统上；所述整机机械系统包括发动机总成、换向离合器总成、变速箱总成、传动轴总成、后箱总成、最终传动总成、车架总成、行走系统总成、低压控制系统总成、高压系统总成、转向系统总成、动力输出总成、三点悬挂装置总成、驾驶室总成和机罩总成；所述智能控制保护系统包括整机控制器以及分别与整机控制器通过can总线通讯连接的发动机控制器、提升与液压输出控制器、转向控制器、仪表和蜂鸣器；

3、所述智能控制保护系统包括智控启动及保护系统、智控起步及保护系统、智控换向及保护系统、智控制动及保护系统、智控冷却及保护系统、智控输出及保护系统和智控辅助驾驶及保护系统；

4、所述智控起步及保护系统根据传动系油温区间匹配不同的电磁阀控制电流曲线，并基于换向离合器的转速差和系统压力进行打滑与失速保护；

5、所述智控换向及保护系统在检测到换向请求且车速超过预设阈值时，驱动制动电磁阀进行主动制动减速；

6、所述智控冷却及保护系统根据发动机水温和传动系油温的不同温度区间，分级控制电控硅油离合器风扇转速及发动机输出状态。

7、优选的，所述智控启动及保护系统包括座椅开关传感器、驻车制动开关传感器和传动系油温传感器；所述整机控制器执行启动保护，当检测到座椅开关为非激活状态，或驻车制动为非释放状态，或传动系油温低于第一温度阈值t1或高于第四温度阈值t4时，禁止进入自动起步模式或限制发动机启动，并控制整机进入跛行模式或手动起步模式。

8、优选的，所述智控起步及保护系统包括换向输入转速传感器、换向输出转速传感器和系统压力传感器；所述整机控制器在起步过程中执行打滑保护，当换向电磁阀控制电流持续时间超过预设时间s1，且换向离合器的输入转速与输出转速的转速差大于预设转速差n1时，控制换向离合器分离并报警；当换向电磁阀最大控制电流的持续时间超过预设时间s2，且换向离合器的输入转速与输出转速的转速差大于预设转速差n1时，控制换向离合器分离并报警；

9、所述整机控制器还执行发动机失速保护，当检测到发动机转速低于预设转速n2时，控制换向离合器分离并报警；当检测到发动机转速大于预设转速n2时，控制换向离合器结合完成起步。

10、优选的，所述智控起步及保护系统具有自动起步模式和手动起步模式；在手动起步模式下，整机控制器获取电控离合器踏板的释放角度信号，并对应调整换向电磁阀的控制电流，以控制换向离合器的半结合状态，实现整机的寸进功能；当检测到电控离合器踏板完全释放时，自动切换至自动起步模式。

11、优选的，所述智控换向及保护系统还包括车速传感器，在拖拉机行驶过程中接收到换向手柄的换向信号时，先控制当前工作离合器分离，随后通过车速传感器检测车速；若车速≥v1，则驱动制动电磁阀进行主动制动直至车速＜v1，随后启动动力换向。

12、优选的，所述智控制动及保护系统包括智控行车制动及保护子系统和智控驻车制动及保护子系统；

13、所述智控制动及保护系统具有激活状态和非激活状态，其激活优先级低于人工操作的行车制动系统和驻车制动系统；

14、所述智控驻车制动及保护子系统在拖拉机静止且无换向请求时，自动进行制动保持拖拉机静止；在动力换向失败且车速不为0时，进行制动控制拖拉机停车。

15、优选的，所述智控冷却及保护系统由发动机控制器、整机控制器、发动机水温传感器、传动系油温传感器、仪表、电控硅油离合器风扇组成并可通过can总线通讯；

16、当发动机水温≥t8时，控制发动机自动熄火；

17、当发动机水温≥t7且＜t8，或传动系油温≥t4时，控制发动机限扭并控制电控硅油离合器风扇全转速运转；

18、当发动机水温≥t6且＜t7时，控制电控硅油离合器风扇全转速运转；

19、当发动机水温≥t5且＜t6，且传动系油温≤t3时，控制电控硅油离合器风扇中速运转；当发动机水温≥t5且＜t6，且t3＜传动系油温＜t4时，控制电控硅油离合器风扇全转速运转；

20、当发动机水温＜t5时，控制电控硅油离合器风扇低速空转。

21、优选的，所述智控输出及保护系统包括一键提升翻转系统和自动动力输出系统；所述一键提升翻转系统通过角度传感器获取三点悬挂装置的提升角度，整机控制器根据提升角度联动控制电控液压输出阀的开闭状态、输出方向及液压输出时间；所述自动动力输出系统根据提升角度信号控制比例阀结构的动力输出电磁阀，实现动力输出的柔性结合与分离。

22、优选的，所述智控辅助驾驶及保护系统由导航系统和环境感知系统组成；所述导航系统包括导航控制器、导航显示器、gnss导航接收机；所述环境感知系统包括辅助驾驶控制器、毫米波雷达、相机。

23、一种高速重型履带拖拉机智能控制保护方法，包括以下步骤：

24、 s1、整机上电自检，在确认无故障、座椅激活、驻车制动释放且传动系油温正常后，允许进入自动起步模式；

25、 s2、起步时，整机控制器根据实时检测的传动系油温所属的温度区间，从预设的至少三条控制曲线中选择一条作为换向电磁阀的控制曲线，并控制换向离合器结合；

26、控制曲线包括控制曲线1、控制曲线2和控制曲线3；当传动系油温＞t1且≤t2时，选择控制曲线1；当传动系油温＞t2且≤t3时，选择控制曲线2；当传动系油温＞t3且＜t4时，选择控制曲线3；其中、t1、t2、t3、t4为预设的温度阈值，且t1＜t2＜t3＜t4；

27、 s3、行驶中若接收到反向换向指令，判断当前车速，若车速过高则先控制制动系统主动减速，待车速降低至安全阈值后再执行动力换向；

28、 s4、实时监测发动机水温和传动系油温，根据温度高低分级执行风扇调速、发动机限扭或自动熄火操作。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

30、1、自检预警和自主保护，提升产品可靠性和安全水平：通过整机自检提示潜在故障信息，指导用户快速精准排障，有效避免微小故障持续恶化，杜绝核心零部件严重损坏，显著降低整机维修成本与停机损耗；启动发动机时通过将工作部件初始化为非工作状态，避免工作部件突然启动造成机械和人员伤害；将启动功能与座椅开关联动，避免误操作造成人员伤害；

31、2、精准智能控制与主动预警保护，提升动力换向系统性能：针对不同的传动系油温制定不同的控制曲线，提升动力换向平顺性；实时监测传动系油温、控制系统压力和换向离合器速差，采取多种措施保护离合器，并通过预警指导用户排查故障、规范操作，避免离合器非正常损坏；动力换向时通过智控制动及保护系统主动减速，既可避免空档滑行，又能够提高动力换向效率；

32、3、降低操作难度，提升安全水平：实时监测拖拉机运行参数并判断拖拉机运行状态，通过智能控制方法实现拖拉机的自动驻车、辅助半坡起步、辅助制动、辅助减速功能；

33、4、降低油耗，分区保护：实时监测发动机水温和传动系油温，通过智能控制方法合理控制电控硅油离合器风扇的运行状态，实现整车高效节能散热；设置合理的温度分区界限，并采取合理保护措施保障整机运行安全；

34、5、智能化控制和保护功能可有效降低驾驶员劳动强度和操作复杂程度，大幅提升农机作业效率和作业质量。