割草机的制作方法

本发明涉及一种割草机。

背景技术：

割草机是一种用于机械化修剪草坪的专用设备，由于是专用设备，故割草机上会带有刀片利器，工作时刀片利器处于高速旋转状态，因此，为了确保安全，割草机必须实时检测是否有故障发生，以防故障发生时刀片利器仍处于高速旋转状态，会有难以预估的危险。

目前，割草机发生故障时，都是通过仪表盘进行显示，提醒操作者关机进行故障诊断，严重时直接关机，而不会对故障进行自动检测并做出相应动作，智能性较差。

有鉴于此，确有必要对现有的割草机做出进一步改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型的割草机，该割草机能够自动检测故障，并对故障进行等级划分，以便根据故障等级做出相应动作。

为实现上述目的，本发明提供了一种割草机，包括电池系统、行走系统及割刀系统，所述割草机还包括：

故障检测模块，用于分别检测割草机的电池系统、行走系统及割刀系统是否存在故障；

故障判定模块，用于对检测到的故障进行等级判断；

控制模块，用于根据故障等级控制对应电池系统的限流或断电、行走系统的降速或停止以及割刀系统的降速或停止。

作为本发明的进一步改进，所述割草机还包括主控制器，所述故障判定模块和控制模块设于所述主控制器，所述故障检测模块设置有多个且分别设于所述电池系统、行走系统及割刀系统中，以分别对电池系统、行走系统及割刀系统进行故障检测。

作为本发明的进一步改进，当所述故障检测模块检测到所述行走系统发生故障时，所述故障检测模块通过can通讯将故障码发送给所述故障判定模块进行故障等级判断，所述控制模块根据故障等级并通过can通讯将控制指令发送给行走系统，以控制所述行走系统降速或停止。

作为本发明的进一步改进，当行走系统发生轻微故障时，所述控制模块通过can通讯发送降速指令给所述行走系统，以降低行走速度；当行走系统发生严重故障时，所述控制模块通过can通讯发送停刀指令给所述割刀系统，同时发送关闭油门给定信号给所述行走系统，使割草机处于停止行走、割刀不工作的模式。

作为本发明的进一步改进，当所述故障检测模块检测到所述割刀系统发生故障时，所述故障检测模块通过can通讯将故障码发送给所述故障判定模块进行故障等级判断，所述控制模块根据故障等级并通过can通讯将控制指令发送给割刀系统，以控制所述割刀系统降速或停止。

作为本发明的进一步改进，当割刀系统发生轻微故障时，所述控制模块通过can通讯发送降速指令给所述割刀系统，以降低割刀的转速；当割刀系统发生严重故障时，所述控制模块通过can通讯发送停刀指令给所述割刀系统，使割草机处于正常行走、割刀不工作的模式。

作为本发明的进一步改进，所述电池系统与所述主控制器通过can通讯相连，以实现故障码和控制指令的实时传输，所述电池系统包括放电模式和充电模式。

作为本发明的进一步改进，所述电池系统在放电模式下发生轻微故障时，所述控制模块发送限流指令给所述电池系统，同时发送降速指令给所述行走系统、发送停刀指令给所述割刀系统，使割草机处于低速行走、割刀不工作的模式；所述电池系统在放电模式下发生严重故障时，所述控制模块发送断电指令给所述电池系统，同时发送停刀指令给所述割刀系统、发送关闭油门给定信号给所述行走系统，使割草机处于停止行走、割刀不工作的模式。

作为本发明的进一步改进，所述电池系统在充电模式下发生轻微故障时，所述控制模块发送限流指令给电池系统，并控制电池包继续充电；所述电池系统在充电模式下发生严重故障时，所述控制模块发送断电指令给电池系统，并切断充电继电器，使电池包停止充电。

作为本发明的进一步改进，所述电池系统在放电模式下的故障包括单体电压过低、单体压差过高、放电温度过低、放电电流过高、绝缘电阻过低、主从单片机通讯、硬件故障以及回馈电流过高；所述电池系统在充电模式下的故障包括单体电压过高、单体压差过高、充电温度过高、充电温度过低、绝缘电阻过低、主从单片机通讯以及硬件故障。

本发明的有益效果是：本发明的割草机通过设置故障检测模块、故障判定模块及控制模块，从而当割草机的电池系统、行走系统或割刀系统发生故障时，可通过故障检测模块进行自动检测，再通过故障判定模块进行故障等级判断，以便控制模块根据故障等级控制对应电池系统的限流或断电、行走系统的降速或停止以及割刀系统的降速或停止；相较于现有技术，本发明不仅故障检测更加智能化，而且割草机还能根据故障等级实时调整工作状态，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明割草机的控制系统图。

图2是图1所示割草机在放电模式下的控制系统图。

图3是图1所示割草机在低电量时的控制系统图。

图4是图1所示割草机在充电模式下的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种割草机，其主要包括电池系统、行走系统、割刀系统以及用于控制所述行走系统和割刀系统动作的控制系统。所述电池系统用于为割草机提供电源；所述行走系统包括行走轮和用于驱动所述行走轮自走的自走电机，用于带动割草机整机进行自走；所述割刀系统包括割刀和用于驱动所述割刀旋转的割刀电机。当然，所述割草机还包括其他结构，如：开关系统、控制杆、外壳等等，因该些结构均属于现有技术，故此处不再详细描述。

所述割草机还包括故障检测模块、故障判定模块及控制模块，且故障检测模块、故障判定模块及控制模块之间通过can通讯进行电性连接。故障检测模块用于分别检测割草机的电池系统、行走系统及割刀系统是否存在故障；故障判定模块用于对检测到的故障进行等级判断；控制模块用于根据故障等级控制对应电池系统的限流或断电、行走系统的降速或停止以及割刀系统的降速或停止。

需要说明的是：本实施例中，故障等级分为轻微故障和严重故障，轻微故障下，控制模块控制电池系统限流、行走系统降速20-80％、割刀系统降速20-80％，但不影响整个割草机的工作；严重故障下，控制模块控制电池系统断电、行走系统停止、割刀系统停止，整个割草机停止工作。当然，故障等级还可包括中等故障，此时只需限定控制模块发出的控制指令，即可对割草机的工作状态进行调整；同时，行走系统与割刀系统的降速比例可以任意选择，此处均不作限制。

较佳地，故障检测模块设置有多个且分别设于电池系统、行走系统及割刀系统中，以分别对电池系统、行走系统及割刀系统进行故障检测；故障判定模块和控制模块设置在控制系统中，以对电池系统、行走系统及割刀系统进行工作状态的调整/控制。

请参阅图1所示，控制系统包括主控制器、分别与主控制器通过can通讯相连的从控制器和割刀控制器，故障判定模块和控制模块设于主控制器。具体的，从控制器对应于行走系统，用于实时采集第一自走电机的状态及行走系统的故障，并将故障信息实时发送给控制模块；割刀控制器对应于割刀系统，用于实时采集割刀电机的状态及割刀系统的故障，并将故障信息实时发送给控制模块；主控制器作为割草机的控制核心，一方面负责实时采集第二自走电机的状态及行走系统的故障，另一方面负责收集电池系统、从控制器及割刀控制器的信息，经过处理后将控制指令和状态信息发送给割刀控制器、从控制器及仪表，实现行走系统和割刀系统的运行与停止，以及整机状态的实时显示，继而实现整机的系统保护。

当故障检测模块检测到行走系统发生故障时，故障检测模块通过can通讯将故障码发送给故障判定模块进行故障等级判断，控制模块根据故障等级并通过can通讯将控制指令发送给行走系统，以控制所述行走系统降速或停止。具体地，当行走系统发生轻微故障时，控制模块通过can通讯发送降速指令给行走系统，行走系统根据降速指令以20-80％的比例降低行走速度；当行走系统发生严重故障时，控制模块通过can通讯发送停刀指令给割刀控制器，同时主控制器和从控制器分别关闭油门给定信号，使割草机的行走速度降为0，释放电磁刹车1和电磁刹车2，此时割草机处于停止行走、割刀不工作的模式。

行走系统的故障包括主控制器和/或从控制器故障以及自走电机故障，其中自走电机故障主要包括电机的过温、电机堵转、电机的编码器异常、电机的相间开路等；主控制器故障与从控制器故障相同，主要包括控制器自身故障和用户自定义故障，其中控制器自身故障主要包含工作电压异常、工作温度异常、电机过流、预充电异常、输入异常、输出异常与通讯异常；用户自定义故障主要是根据整机需要，增加的保护功能。

当故障检测模块检测到割刀系统发生故障时，故障检测模块通过can通讯将故障码发送给故障判定模块进行故障等级判断，控制模块根据故障等级并通过can通讯将控制指令发送给割刀系统，以控制割刀系统降速或停止。具体地，当割刀系统发生轻微故障时，控制模块通过can通讯发送降速指令给割刀系统，割刀系统根据降速指令以20-80％的比例降低割刀的转速；当割刀系统发生严重故障时，控制模块通过can通讯发送停刀指令给割刀控制器，使割草机处于行走系统正常工作、割刀系统不工作的模式。与此同时，仪表会显示故障信息，以提醒用户进行故障排除。

割刀系统的故障包括割刀电机故障、割刀故障以及割刀控制器故障，其中割刀电机故障主要包括电机的过温、电机堵转、电机的编码器异常、电路的相间开路等；割刀控制器故障主要包括工作电压异常、温度异常、电机过流、mos管异常、预充电异常、can通讯异常等。

因割草机中割刀设置有多个，从而割刀控制器也就相应设置有多个，以便一个割刀控制器对应一个割刀。当任一割刀发生故障(如温度过高)时，割刀控制器可以自动检测到并通过can通讯将故障码发送给故障判定模块，之后控制模块发送停刀指令给所有割刀控制器，控制所有割刀停止工作，避免出现割刀不同时工作的情况，此时割草机处于行走系统正常工作、割刀系统不工作的状态。

此外，一般情况下，割刀控制器会实时对割刀转速、电流、电压等信息进行监测，并将该些信息实时发送给主控制器，若主控制器2s内没有接受到割刀控制器发出的信息，则主控制器可以判定割刀控制器通讯异常，控制模块控制割草机进入行走系统正常工作、割刀系统不工作的状态。

电池系统与主控制器通过can通讯相连，以实现故障码和控制指令的实时传输。因电池系统是电池与用户之间的纽带，主要是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，因此电池系统包括放电模式和充电模式。因电池系统具有故障自检测功能，因此在电池系统得到开机信号/充电信号后，自动进行故障检测和等级判断，之后再将故障码通过can通讯发送给控制模块，由控制模块发出相应控制指令。

请参阅图2所示，放电模式下，电池系统发生轻微故障时，控制模块发送限流指令给电池系统，同时发送降速指令给行走系统、发送停刀指令给割刀系统，使割草机处于低速行走、割刀不工作的模式；电池系统发生严重故障时，控制模块发送断电指令给电池系统，同时发送停刀指令给割刀系统、发送关闭油门给定信号给行走系统，使割草机处于停止行走、割刀不工作的模式。

具体来讲，发生轻微故障时，电池系统通过can通讯将轻微故障发送给主控制器的控制模块，控制模块接收到故障后，将故障发送给从控制器，随后从控制器控制对应的第一自走电机、主控制器控制对应的第二自走电机，并将两个自走电机的运行速度控制为低速模式，同时控制模块发送停刀指令给割刀控制器，让割草机处于低速行走、割刀不工作的模式，从而减小放电电流，防止电池包故障时因大电流的放电，导致其他异常。

发生严重故障时，电池系统通过can通讯将严重故障发送给主控制器的控制模块，控制模块接收到故障后，将故障发送给从控制器，此时主控制器和从控制器分别关闭油门给定信号，使割草机的行走速度降为0，释放电磁刹车1和电磁刹车2，同时控制模块发送停刀指令给割刀控制器，让割草机处于停止行走、割刀不工作的模式，并在15s后切断电池内部的继电器，使电池包停止输出。

所述电池系统在放电模式下的故障主要包括单体电压过低、单体压差过高、放电温度过低、放电电流过高、绝缘电阻过低、主从单片机通讯、硬件故障以及回馈电流过高等主要故障；当然，不应以此为限。

请参阅图3所示，放电模式下，电池系统还具有低电量保护功能。低电量保护主要是指电池包在低电量时，割草机降低功率运行，且在仪表上显示电池包电量并闪烁，以提醒用户及时充电，防止因过度使用造成割草机无法行走，并且防止电芯过放，影响使用寿命。

电池的低电量主要分为两种等级，高等级为电池包5％的额定容量，低等级为电池包2％的额定容量。当电池包剩余电量≤5％时，主控制器的控制模块通过can通讯发送低速指令给割刀控制器，使割刀降速，同时发送低速指令给从控制器，使行走速度降低，此时仪表电量闪烁，割草机整机处于低功耗模式。当电池包剩余电量≤2％时，主控制器的控制模块通过can通讯发送低速指令给从控制器，使行走系统保持低速状态，同时发送停刀指令给割刀控制器，使割刀停转，从而进一步降低割草机整机的功耗，同时仪表电量处于闪烁状态，割草机整机处于充电准备状态。

请参阅图4所示，充电模式下，电池系统发生轻微故障时，控制模块发送限流指令给电池系统，并控制电池包继续充电；电池系统发生严重故障时，控制模块发送断电指令给电池系统，并切断充电继电器，使电池包停止充电。

所述电池系统在充电模式下的故障主要包括单体电压过高、单体压差过高、充电温度过高、充电温度过低、绝缘电阻过低、主从单片机通讯以及硬件故障等主要故障。

充电模式下，电池系统还具有低温下加热保护功能。低温下加热保护主要是在低温情况下充电时，通过加热模组对电池内部的温度进行加热，减少因为低温充电对电芯的损伤，从而延长电芯的使用寿命。当电池包准备充电时，若电池系统检测到电池箱内的最低温度高于2℃，则电池系统发送充电指令给充电器，充电器开始工作，电池包进入充电模式；若电池系统检测到电池箱内的最低温度低于2℃，则电池系统发送加热指令给充电器，同时闭合加热继电器，电池包进入加热模式；当电池箱内温度达到5℃时，电池系统发送充电指令给充电器，电池包进入边加热边充电模式；当电池箱内温度达到10℃时，充电器进入充电模式，电池系统断开加热继电器，闭合负极继电器和充电继电器，电池包进入充电模式。

需要说明的是：在电池包准备充电时，如果检测到电池箱内的最低温度高于2℃，则说明此时的外界温度较为适宜，可以直接进入充电模式。如果检测到电池箱内的最低温度低于2℃，则说明此时的外界温度很低，比如零下十度，因此需要先对充电器进行加热，此时充电器不进入充电模式；当电池箱内的温度达到2℃(或5℃)时，若此时停止加热，会使电池箱内的温度直接跌至2℃以下，从而损伤电池包的寿命，因此需要继续对充电器进行加热，以保证温度不会下降，此时充电器一边加热一边充电；当电池箱内的温度达到10℃时，说明此时的电池包温度与外界温度达到平衡，无需继续加热，电池包直接进入充电模式。

本发明中，以电池系统为例，轻微故障和严重故障的等级判定可参下表所示。当电池状态达到各级报警阈值并且持续超过“报警延时”后，电池系统会上报相应级别的报警；当上报一级报警(对应严重故障)并且持续超过“切断延时”时，电池系统会切断相应的继电器；当参数配置为“/”时，会禁止相应的报警和切断功能。

当然，行走系统和割刀系统的故障等级的判定规则可参考上表进行设定，于此不予限制。

综上所述，本发明的割草机通过设置故障检测模块、故障判定模块及控制模块，从而当割草机的电池系统、行走系统或割刀系统发生故障时，可通过故障检测模块进行自动检测，再通过故障判定模块进行故障等级的判断，以便控制模块根据故障等级控制对应电池系统的限流或断电、行走系统的降速或停止以及割刀系统的降速或停止；相较于现有技术，本发明不仅故障检测更加智能化，而且割草机还能根据故障等级实时调整工作状态，提高了工作效率。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。