一种打包棉花收获机中棉模成型系统的驱动系统及方法

技术领域

本发明涉及动力驱动装置技术领域，特别涉及一种打包棉花收获机中棉模成型系统的驱动系统及方法。

背景技术

在棉花收获方法上，目前市场推荐使用的是打包棉花收获机，能够对棉花进行收获和打包，可降低棉农的劳动强度，提高收获效率。

棉模成型系统是打包棉花收获机中对棉花进行打包的系统，在打包棉花收获机工作过程中，由于棉模成型机构运转时耗用的功率较大，且为间歇性运转，为了配合成型机构的运转，棉花收获机的发动机必须一直处在大功率输出的状态，于是间歇运转的棉模成型系统会对发动机运转造成冲击，导致发动机工作不稳，又导致靠其提供动力的其他系统工作也不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种打包棉花收获机中棉模成型系统的驱动系统及方法，以解决现有技术中间歇运转的棉模成型系统对发动机运转造成冲击的问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：

第一方面，本发明提供了一种打包棉花收获机中棉模成型系统的驱动系统，包括：

永磁电机，配置有第一离合器和第二离合器，通过所述第一离合器与发动机连接，通过所述第二离合器与棉模成型系统连接；

电池包，用于储存所述永磁电机所产生的电能；

控制器，其用于检测棉模成型系统的运行状态，并控制所述第一离合器和所述第二离合器的开合。

第二方面，本发明提供了一种根据第一方面所述驱动系统的控制方法，包括以下步骤：

棉花收获机开始工作时，若控制器检测棉模成型系统没有工作，则发动机将部分动力通过第一离合器带动永磁电机发电，并将产生的电能传入电池包储存；当电池包电量充满后，断开第一离合器；当棉模成型系统准备工作时，永磁电机通过第二离合器驱动棉模成型系统工作，完成打包工作后断开第二离合器；一个工作周期结束后，继续通过发动机为电池包充电，直到下一次棉模成型系统需要工作，依此循环。

作为进一步的技术方案，控制器通过接收棉模成型系统设置的光电传感器的信号，判断是否开始运行棉模成型系统，通过接收棉模成型系统设置的转速传感器的信号，判断棉模成型系统是否在工作。

作为进一步的技术方案，第二离合器断开后，第一离合器在将要结合时，确定发动机上与之相连的输出轴转速n

作为进一步的技术方案，若检测到转速n

作为进一步的技术方案，电池包配置有电池管理系统且当其发现电量充满时，控制器发出信号，断开第一离合器，直到一次棉模成型系统工作完成，可再次启动电池包的充电工作。

作为进一步的技术方案，棉模成型系统接收到控制器信号需要工作时，确认第一离合器为断开状态，并监测永磁电机转速降至n

作为进一步的技术方案，转速n

作为进一步的技术方案，棉模成型系统正常工作的扭矩p

作为进一步的技术方案，为获得扭矩p

上述本发明的有益效果如下：

（1）本发明棉花收获机配备的发动机提供的动能，通过永磁电机将其转换成电能，然后储存在电池包中，当棉模成型系统准备工作时，永磁电机断开与发动机的连接，并将电池包储存的电能转换为驱动棉模成型系统运转的机械能。从而更合理分配发动机动能，平稳地启动棉模成型系统，且不对发动机造成冲击，同时也消除了因发动机负荷剧烈变化导致其他系统效能降低、工作不稳定的问题。例如，能很好地保证采摘系统、风力输送系统、行走系统等对动力的需求，让其效能不降低。

（2）本发明的棉模成型系统与永磁电机断开后，发动机与永磁电机在将要结合时，需要先确定发动机转速，以此来控制永磁电机的转速和磁场变化。通过控制永磁电机的转速和磁场变化，可以让发动机的负载平稳变化，且永磁电机的充电效率维持在较高水平。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：

图1示出了本发明实施例中打包棉花收获机中棉模成型系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例中控制器对棉模成型系统和永磁电机工作状态实施控制流程图；

图3示出了本发明实施例中永磁电机转速和扭矩进行控制的流程图。

图中：1、控制器；2、转速传感器；3、第一离合器；4、发动机；5、永磁电机；6、整流器；7、电池包；8、电池管理系统；9、棉模成型系统；10、第二离合器；11、光电传感器；12、发动机ECU；13、电机控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种打包棉花收获机中棉模成型系统的驱动系统，包括：

永磁电机5，配置有第一离合器3和第二离合器10，通过第一离合器3与发动机4连接，通过第二离合器10与棉模成型系统9连接；其中发动机4为打包棉花收获机自身随带的发动机；

电池包7，用于储存永磁电机5所产生的电能；

控制器1，其用于检测棉模成型系统9的运行状态，并控制第一离合器3和第二离合器10的开合。

在本实施例中，控制器1为通过CAN总线通信的可编程控制器，棉模成型系统9配置有转速传感器2，可以检测棉模成型系统9是否在工作，棉模成型系统9配置有光电传感器11，可以检测棉模成型系统9是否准备要工作，光电传感器11主要检测目标为用于打包棉花的包装膜，在棉模成型系统9准备开始工作时，包装膜会首先发生运动，通过检测包装膜可以实现检测棉模成型系统9是否准备要工作，本领域技术人员对此也是熟悉和清楚的，因此对于光电传感器如何检测包装膜的具体工作原理此处将不再详细赘述。

另外，第一离合器3与第二离合器10在工作时，其转向相同，和永磁电机5转向也相同。永磁电机5为永磁同步电机，若其额定功率为p

棉花收获机配备的发动机4提供的动能，通过永磁电机5将其转换成电能，然后储存在电池包7中，当棉模成型系统9准备工作时，永磁电机5断开与发动机4的连接，并将电池包7储存的电能转换为驱动棉模成型系统9运转的机械能。从而更合理分配发动机4动能，平稳地启动棉模成型系统9，且不对发动机造成冲击，同时也消除了因发动机负荷剧烈变化导致其他系统效能降低、工作不稳定的问题。例如，能很好地保证采摘系统、风力输送系统、行走系统等对动力的需求，让其效能不降低。

实施例2

本实施例提供了一种根据实施例1中驱动系统的控制方法，包括以下步骤：

如图2所示，棉花收获机开始工作时，控制器1首先通过转速传感器2检测棉模成型系统9是否在工作，如果棉模成型系统9没有工作，则将第一离合器3结合，发动机4将部分动力通过第一离合器3带动永磁电机5作为交流发电机用于发电，并将所产生的电能经过整流器6和线束传入电池包7进行储存；当电池管理系统8发现电量充满后，断开发动机4与永磁电机5的第一离合器3；当棉模成型系统9准备开始工作时，通过控制器1保证永磁电机5与发动机4间第一离合器3断开的状态，然后永磁电机5作为电动机通过第二离合器10与棉模成型系统9连接，驱动棉模成型系统9工作，将电能转换为棉模成型系统9工作的机械能；当监测到棉模成型系统9的一个工作周期结束时，控制器1停止永磁电机5的运转，于是棉模成型系统9停止运转，接着控制器1断开永磁电机5与棉模成型系统9的第二离合器10，并让永磁电机5通过第一离合器3与发动机4相连，为电池包7充电，直到下一次棉模成型系统9需要工作，依此循环。

棉花收获机配备的发动机4提供的动能，通过永磁电机5将其转换成电能，然后储存在电池包7中，当棉模成型系统9准备工作时，永磁电机5断开与发动机4的连接，并将电池包7储存的电能转换为驱动棉模成型系统9运转的机械能。从而更合理分配发动机4动能，平稳地启动棉模成型系统9，且不对发动机造成冲击，同时也消除了因发动机负荷剧烈变化导致其他系统效能降低、工作不稳定的问题。

其中，控制器1通过接收棉模成型系统9设置的光电传感器的信号，判断是否开始运行棉模成型系统9，通过接收棉模成型系统9设置的转速传感器2的信号，判断棉模成型系统9是否在工作。上述内容已在实施例1中说明，此处不再赘述。

控制器1为通过CAN总线通信的可编程控制器，其通过接收光电传感器11的信号，判断是否开始运行棉模成型系统9，如果是，则通过控制第一电磁开关使第一离合器3断开，并接收此时第一电磁开关的状态，为断开充电状态；然后通过控制第二电磁开关使第二离合器10结合，并接收此时第二电磁开关的状态，为棉模成型系统9的工作状态；当控制器1接收的光电传感器11的信号显示此时棉模成型系统9为停止状态时，则控制第二电磁开关使第二离合器10断开，并接收此时第二电磁开关状态，为断开棉模成型系统9状态，然后控制第一电磁开关使第一离合器3结合，并接收此时第一电磁开关的状态，为充电状态。

第二离合器10断开后，第一离合器3在将要结合时，控制器1需先通过读取发动机ECU12信息，确定发动机4上与之相连的输出轴转速n

棉模成型系统9与永磁电机5断开后，发动机4与永磁电机5在将要结合时，需要先确定发动机4转速，以此来控制永磁电机5的转速和磁场变化。通过控制永磁电机5的转速和磁场变化，可以让发动机4的负载平稳变化，且永磁电机5的充电效率维持在较高水平。

如果检测到转速n

电池包7配置有电池管理系统8且当其发现电量充满时，控制器1发出信号，断开第一离合器3，直到一次棉模成型系统9工作完成，可再次启动电池包7的充电工作。

棉模成型系统9接收到控制器1信号需要工作时，确认第一离合器3为断开状态，并监测永磁电机5转速降至n

其中，转速n

棉模成型系统9正常工作的扭矩p

具体的，如图3所示，为获得扭矩p

但根据永磁电机工作的复杂性，若此时实际输出的扭矩和转速不能达到期望，将此时检测到的永磁电机5的转速，反馈到扭矩-电流-转速关系图，重新获取调节系数，得到新的期望电流，以此循环，直到实际永磁电机5扭矩和转速达到要求。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。