CN221104140U - 户外行走设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种户外行走设备。该户外行走设备包括:车架;行走轮组,连接并支撑车架;行走电机,与行走轮组连接,用于驱动行走轮组转动从而带动户外行走设备在地面上移动;电涡流传感器,包括目标靶和传感器电路板;目标靶固定连接至行走电机的转子轴;传感器电路板与目标靶相对地安装在行走电机上。本申请通过将电涡流传感器集成设置于电机内部,用于检测电机转子位置,防水要求低,结构可靠性高,有利于提高检测精度。
Description
技术领域
本申请涉及一种户外行走设备技术领域,具体涉及一种户外行走设备。
背景技术
割草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具。割草机设有割草电机、行走电机和控制组件等部分组成。其中,控制组件可采用印制电路板集成割草机工作所需的多个电子元件。例如,电容和晶体管。
在现有技术中,通常采用霍尔式传感器检测电机转子位置,其存在以下问题:由于行走电机的径向尺寸较小,导致传感器安装空间受限,安装难度较大。
本部分提供了与本申请相关的背景信息,这些背景信息不一定是现有技术。
实用新型内容
本申请的一个目的是解决或至少减轻上述问题的一部分或者全部。为此,本申请的一个目的在于提供一种户外行走设备,将电涡流传感器集成设置于电机内部,解决了现有的传感器安装不便的问题。
为了实现上述目标,本申请采用如下的技术方案:
第一方面,提供一种户外行走设备,包括:车架;行走轮组,连接并支撑所述车架;行走电机,与所述行走轮组连接,用于驱动所述行走轮组转动从而带动所述户外行走设备在地面上移动;电涡流传感器,包括目标靶和传感器电路板;所述目标靶固定连接至所述行走电机的转子轴;所述传感器电路板与所述目标靶相对地安装在所述行走电机上。
在一些实施例中,所述目标靶与所述行走电机的转子轴同步转动。
在一些实施例中,所述行走电机包括后端盖,所述后端盖形成一个容纳空间;所述目标靶和所述传感器电路板设置在所述容纳空间内。
在一些实施例中,所述后端盖包括第一端盖部和第二端盖部;所述第二端盖部能够可拆卸地安装至所述第一端盖部。
在一些实施例中,所述第一端盖部形成有第一通孔和第二通孔;所述转子轴的至少部分通过所述第二通孔延伸至所述容纳空间。
在一些实施例中,所述行走电机还包括三相电源线;所述三相电源线的至少部分从所述第一通孔穿过并设置在所述容纳空间内。
在一些实施例中,所述后端盖内还设置有用于固定所述三相电源线的固定件;所述固定件通过螺钉紧固在所述第一端盖部的内部。
在一些实施例中,所述传感器电路板安装在所述固定件的远离三相电源线的一侧。
在一些实施例中,所述行走电机的后端盖上还安装有防水透气阀;所述防水透气阀安装至所述第一端盖部的侧部。
在一些实施例中,所述电涡流传感器还包括:防护罩;所述防护罩设有安装孔,所述安装孔用于将所述防护罩固定于所述行走电机,以使所述防护罩罩设于所述目标靶和所述传感器电路板背离所述行走电机的一侧;所述防护罩朝向所述行走电机一侧设有电路板安装槽,所述电路板安装槽的用于固定所述传感器电路板。
在一些实施例中,所述行走电机的输出功率大于等于2kW。
第二方面,提供一种户外行走设备,包括:车架;行走轮组,连接并支撑所述车架;行走电机,与所述行走轮组连接,用于驱动所述行走轮组转动从而带动所述户外行走设备在地面上移动;驱动电机,与工作附件连接,用于驱动工作附件运行;电涡流传感器,包括目标靶和与所述目标靶相对设置的传感器电路板;所述目标靶固定连接至所述行走电机或者所述驱动电机的转子轴。
在一些实施例中,所述驱动电机包括扫雪电机或者割草电机。
本申请的有益之处:设置电涡流传感器,包括目标靶和传感器电路板;目标靶固定连接至行走电机的转子轴;传感器电路板与目标靶相对地安装在行走电机上。通过将电涡流传感器集成设置于电机内部,用于检测电机转子位置,防水要求低,结构可靠性高,有利于提高检测精度。
附图说明
图1是本申请的作为一个实施例的电动轮式车辆的立体图;
图2是本申请的作为一个实施例的电动轮式车辆的另一视角的立体图;
图3是图1中的电动轮式车辆的电源组件的立体图;
图4是本申请的作为一个实施例的电源组件适配不同车辆的示意图;
图5a是图3中的电源组件的第一安装件和电池包的立体图;
图5b是图3中的电源组件的第二安装件和多个电池包的立体图;
图6是图5a中的第一连接件的立体图;
图7是图5a中的第一连接件的另一视角的立体图;
图8是电源组件安装在车架上的立体图;
图9是图5a中的电池包的端子组件的立体图;
图10a是本申请的作为一种实施例的电源组件的示意图;
图10b是本申请的作为另一种实施例的电源组件的示意图;
图10c是本申请的作为又一种实施例的电源组件的示意图;
图11是本申请的作为一种实施例的安装件与第二电池包的示意图;
图12是图1中的载人式割草机的车架、电源组件以及行走电机的立体图;
图13是图1中的载人式割草机的座椅以及座椅安装结构的爆炸图;
图14a是图13中的座椅底板与处于锁定状态的锁定组件的立体图;
图14b是图13中的座椅底板与处于解锁状态的锁定组件的立体图;
图15a是图13中的座椅的锁定组件的锁定状态的示意图;
图15b是图13中的座椅的锁定组件的解锁状态的示意图;
图16是图1中的载人式割草机的中控组件的立体图;
图17是图1中的载人式割草机的中控组件的另一视角的立体图;
图18是图1中的载人式割草机的中控组件的爆炸图;
图19是图16中的中控组件的电路板组件的立体图;
图20是图16中的中控组件的第二密封件的立体图;
图21是图1中载人式割草机的防倾覆装置的立体图;
图22是图21中的防倾覆装置的连接组件的分解图;
图23是图21中的防倾覆装置的折弯组件的爆炸图;
图24是图1中的载人式割草机的车架的立体图;
图25是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的驱动电路的电路原理图;
图26是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的电路基板的结构示意图;
图27a是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的散热块的安装结构的示意图;
图27b是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的散热块的俯视图;
图28a是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的电源支架的安装结构的示意图;
图28b是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的电源支架的结构示意图;
图29a是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的电路板安装结构的示意图;
图29b是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的电路板安装结构的剖面图;
图30是本申请的作为一个实施例的一种载人式割草机控制方法的流程图;
图31是本申请的作为一个实施例的另一种载人式割草机控制方法的流程图;
图32是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的驱动马达的控制框图;
图33是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的显示装置的结构示意图;
图34是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的电源供电回路的电路原理图;
图35是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的割草元件的立体图;
图36a是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的一种辅助电源的结构示意图;
图36b是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的另一种辅助电源的结构示意图;
图37是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的软启动模块的结构示意图;
图38是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的电源通信结构的示意图。
图39a是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的一种电源适配器的电路原理图;
图39b是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的另一种电源适配器的电路原理图;
图39c是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的又一种电源适配器的电路原理图;
图40a是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的一种功率分配方法的流程图;
图40b是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的另一种功率分配方法的流程图;
图41是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的通信模块的示意图;
图42是本申请的作为一个实施例的载人式割草机的安装有电涡流传感器的行走电机的立体图;
图43是图42中的安装有电涡流传感器的行走电机的爆炸图;
图44是图42中的安装有电涡流传感器的行走电机的另一视角的爆炸图;
图45是本申请中作为另一实施例的安装有电涡流传感器的行走电机的立体图;
图46是图45中的安装有电涡流传感器的行走电机的爆炸图。
具体实施方式
在详细解释本申请的任何实施方式之前,应当理解,本申请不限于其应用到以下描述中阐述的或以上附图中所示的结构细节和组件布置。
在本申请中,术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请中,术语“和/或”,是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系。例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“和/或”的关系。
本申请中,术语“连接”、“结合”、“耦合”、“安装”可以是直接连接、结合、耦合或安装,也可以是间接连接、结合、耦合或安装。其中,进行举例示范,直接连接指的是两个零件或组件之间不需设置中间件而连接在一起,间接连接指的是两个零件或组件分别与至少一个中间件连接,这两个零件或组件通过中间件实现连接。此外,“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合,并且可以包括电连接或耦合。
在本申请中,本领域普通技术人员将理解,结合数量或条件使用的相对术语(例如,“约”,“大约”,“基本”等)为包括所述值并且具有上下文所指示的含义。例如,该相对术语至少包括与特定值的测量相关的误差程度,与特定值相关的由制造,组装,使用造成的公差等。这种术语也应被视为公开了由两个端点的绝对值限定的范围。相对术语可指代所指示的值的一定百分比(例如1%,5%,10%或更多)的加或减。未采用相对术语的数值,也应该被揭示为具有公差的特定值。此外,“基本”在表达相对的角度位置关系时(例如,基本平行,基本垂直),可指代在所指示的角度的基础上加或减一定度数(例如1度,5度,10度或更多)。
在本申请中,本领域普通技术人员将理解,由组件执行的功能可以为由一个组件,多个组件,一个零件,或多个零件执行。同样的,由零件执行的功能也可以由一个零件,一个组件,或多个零件组合来执行。
在本申请中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位词是以附图所示的方位和位置关系来进行描述的,不应理解为对本申请实施例的限定。此外,在上下文中,还需要理解的是,当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时,其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”,也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。还应当理解的,上侧、下侧、左侧、右侧、前侧、后侧等方位词不仅代表正方位,也可以理解为侧方位。例如,下方可以包括正下方、左下方、右下方、前下方以及后下方等。
在本申请中,术语“控制器”、“处理器”、“中央处理器”、“CPU”、“MCU”可以互换。在使用单元“控制器”、“处理器”、“中央处理器”、“CPU”、或“MCU”来执行特定功能,除非另有说明,否则这些功能则可以由单个上述单元或多个上述单元来执行。
在本申请中,术语“装置”、“模块”或“单元”为了实现特定的功能,它们可以通过硬件或软件的形式来实现。
在本申请中,术语“计算”、“判断”、“控制”、“确定”、“识别”等指的是计算机系统或类似电子计算设备(例如,控制器,处理器等)的操作和过程。
如图1所示,本申请公开的户外行走设备100,具体地可以为一种电动轮式设备,例如载人式割草机,可以供用户乘坐或站立在其上来操控以修剪草坪以及其它植被等。在本说明书中,将前,后,左,右,上和下的方向描述为图1中所示的方向。具体地,当用户乘坐在位于地面上的户外行走设备100时,定义用户面朝的方向为前方,背对的方向为后方,左手边的方向为左方,右手边的方向为右方,靠近地面的方向为下方,远离地面的方向为上方。当然,本申请公开的户外行走设备还包括全地形车(UTV,Utility Vehicle)上。相关技术中,全地形车包括四轮全地形车(ATV,All Terrain Vehicle)、多功能全地形车及娱乐用场地车。此外,本申请公开的户外行走设备还包括载人式扫雪机、手推式割草机、手推式扫雪机以及电动摩托车等。
参见图1至图3所示,户外行走设备100包括:机壳组件10、电源组件20、行走组件40。其中,行走组件40包括行走轮组41和行走电机42(参见图12)。行走电机42具有驱动轴,用于驱动行走轮组41转动。电源组件20用于给户外行走设备100供电。
电源组件20包括电池包21和用于安装电池包21以将电池包21连接至户外行走设备100的连接件22。电池包21可拆卸地连接至连接件22,连接件22可拆卸地安装至户外行走设备100,以使其能够被取出以适配其他用电设备。其中,其他用电设备包括但不限于全地形车、手推式割草机、手推式扫雪机以及载人式割草机。具体地,参见图4所示,户外行走设备100的电源组件20可拆洗地从户外行走设备100上取出,继而安装至全地形车100a、手推式割草机、手推式扫雪机100c、骑乘式割草机100b、站立式割草机100d,以给上述的这些用电设备进行供电以实现上述供电设备的功能。
在一些实施例中,电源组件20的连接件22包括具有不同外形特征的第一连接件22a和第二连接件22b。具体地,第一连接件22a本配置为电连接一个电池包21,第二连接件22b被配置为电连接至少两个电池包21。图5a和图5b分别示出了第一连接件22a和第二连接件22b的一种具体实施方式。第一连接件22a的内部可拆卸地安装有一个电池包21,第二连接件22b的内部可拆卸地安装有三个电池包21。第二连接件22b的外形尺寸大于第一连接件22a的外形尺寸。这样,通过设置具有不同外形尺寸的用于安装电池包21的连接件22以满足不同的户外行走设备的用电需求。例如,对于手推式割草机100b或手推式扫雪机100c而言,电源组件可以选用第一连接件22a以安装电池包。对于全地形车100a而言,可以采用多个安装有电池包21的第一连接件22a,或者采用一个或者多个安装有至少两个电池包21的第二连接件22b,或者采用第一连接件22a和第二连接件22b混合的形式。这样,结合户外行走设备的用电需求以及其自身的空间特征合理地选择和排布用于安装电池包的连接件,提高电源组件在各个用电设备之间的通用性,从而使得电源组件的应用场景更加宽泛,提供用户的便利性。
在一些实施例中,连接件22可以为电池仓或者其他类型的用于将电池包安装至载人式割草机上的结构。下文中用电池仓22代替连接件22,用第一电池仓22a代替第一连接件22a,用第二电池仓22b代替第二连接件22b。当然,连接件还可以具有其他的外形特征,例如是一个底座。
可选地,参见图6至图7所示,电池仓22形成有用于容纳电池包21的容纳空间221,电池包21可拆卸地设置在容纳空间221内。具体地,连接件22形成或连接有至少一个第一结合部222和至少一个第二结合部。其中,第一结合部222用于实现电池仓22与电池包21可拆卸电连接。第二结合部用于实现电池仓22与户外行走设备100的可拆卸连接。在一些实施例中,第一结合部222不仅仅用于实现与电池包21的电连接,还能够用于将电池包21固定安装在电池仓22的容纳空间221内,避免户外行走设备100在行驶或者执行作业功能时由于振动导致电池包21相对电池仓22晃动,从而导致第一结合部222处接触不良。第二结合部可以是螺钉,可以是特定设计的机构,例如卡扣或者快夹结构,本领域的技术人员可以根据需求进行设计。
参见图6所示,电池仓22包括仓体225和设置在仓体225上的第一结合部222。第一结合部222可以包括锁紧组件2221和仓体端子组件2222。其中,锁紧组件213设置在电池仓22的仓体225上,用于将电池包21锁紧在仓体225内。
在一些实施例中,仓体端子组件2222包括设置在端子座上的充电正/负端子,放电正/负端子以及通信端子。其中,充电正/负端子,放电正/负端子以及通信端子可以是柱型金属端子。可选的,仓体端子组件2222中的充电正端子和放电正端子可以是同一个端子,或者充电负端子和放电负端子可以是同一个端子。充电或放电时可以共用通信端子与适配器或者自移动设备通信。可选地,充电正/负端子,放电正/负端子以及通信端子设置在端子座上。端子座上还设有导向结构或者端子座能形成导向结构。电池包21上设置有与导向结构相匹配的对应结构,当导向结构与电池包21上的对应结构配合后,仓体端子组件2222可在预设距离范围内浮动。从而能够避免电池包21安装在电池仓上后,由于震动等不可控因素导致连接端子连接不稳定或者损坏。在一个实施例中,导向结构可以是导向柱,电池包上与之配合的对应结构为导向槽。
参见图9所示,为了与图6中的电池仓22的第一结合部222相适配,电池包21上设置有使电池包21可插拔的安装至第一结合部222的电池包接口211,电池包接口211和第一结合部222的配合使得电池包21不仅能与户外行走设备100构成机械连接还能使得电池包21与户外行走设备100构成电连接。具体地,电池包接口211包括与电池仓22中仓体端子组件2222中的充放电端子以及通信端子相匹配的端子组件2111。
可选地,电池仓22还形成有与电池包21相适配的滑轨2221,用于引导电池包21滑动的安装至电池仓22。可选地,参见图7所示,电池仓22内除了第一结合部222以外,还包括对电池包21进行插拔导向和限位的第三结合部224。第三结合部224与第一结合部222相对设置在电池仓22的两个侧面。这样设计的好处是,能够最大化的将电池包21固定在电池仓内,避免因外界晃动而使电池包21与电池仓22的连接不稳定。
采用上述形式相适配的电池仓22的仓体端子组件2222和电池包21的端子组件2111,能够使得电池包整体实现IPX7防水防尘要求,电池仓端实现IPX5防水要求。电池包21的平均放电电流大于等于30A,例如可以是30A,35A,40A等。可选地,可实现电池包21输出的额定电流大于等于120A或瞬时峰值电流约为350A。
在一些实施例中,电源组件20包括第一电池仓22a和第二电池仓22b。其中,第一电池仓22a和第二电池仓22b具有不同的尺寸。第一电池仓22a和第二电池仓22b能够容纳电池包的数量也不同。例如,第一电池仓22a能够容纳的电池包的数量是一个,第二电池仓22b能够容纳电池包的数量是两个或三个或更多。本申请公开的第二电池仓22b与第一电池仓22a的不同之处还在于,第一电池仓22a具有一个第一结合部222,能够适配一个电池包21,第二电池仓22b具有多个第一结合部222,用于适配多个电池包21。
本申请公开的电源组件20可以由一个或多个第一电池仓22a和第二电池仓22b根据实际需求进行组合。如图10a所示,在一些实施例中,电源组件20可以包括一个第一电池仓22a以及一个第二电池仓22b。其中,第一电池仓22a中容纳有一个电池包21,第二电池仓22b容纳有三个电池包21。第一电池仓22a设置在第二电池仓22b的前侧。在另一些实施例中,如图10b所示,电源组件20也可以由两个第二电池仓22b组成,每个第二电池仓22b容纳三个电池包21。在另一些实施例中,如图10c所示,电源组件20可以由四个第一电池仓22a组成,四个第一电池仓22a按照两行两列的排列方式排列。这样,不同车型的车辆在设计电源组件的时候,能够根据实际的空间以及能量需求选择合适的排布,无需另外在设计电池仓,从而能够形成电源组件的模块化设计。
在本实施例中,电池包21的重量大于等于9Kg。在一个实施例中,电池包的重量大于等于10Kg,或者大于等于11Kg,或者大于等于12Kg,或者大于等于13Kg,或者大于等于14Kg,或者大于等于15Kg,例如电池包的重量为9Kg,10Kg或者15Kg等。电池包21的标称电压约为56V,例如可以是54V或者58V等。在一个实施例中,电池包21的标称电压大于等于56V,或者电池包的标称电压大于等于50V,或者电池包的标称电压大于等于48V,或者电池包的标称电压大于等于40V。电池包100的容量大于等于20Ah。在一个实施例中,电池包21的容量大于等于30Ah,或者电池包21的容量大于等于40Ah,或者电池包21的容量大于等于50Ah。例如可以是20Ah,30Ah,40Ah,50Ah等。电池包21的容量与重量的比值大于等于2Ah/kg,例如2Ah/kg,4Ah/kg,5Ah/kg等。可选地,电池包21的能量大于等于2kW·h。在一个实施例中,电池包21的能量大于等于3kW·h,或者电池包21的能量大于等于4kW·h,或者电池包21的能量大于等于5kW·h。例如电池包21的能量可以是2kW·h,3kW·h,4kW·h,5kW·h等。在一些实施例中,本申请公开的电池包可以包括磷酸铁锂电芯。在一些实施例中,电池包21还可以为超级电容,又称为电化学电容器。
在一些实施例中,参见图11所示,第二电池仓22b还能适配区别于电池包21的第二电池包21a。具体地,两个第二电池包21a安装至适配器21b并于适配器21b电连接,适配器21b与第二电池仓22b的第一结合部222电连接。其中,第二电池包21a的能量大于等于0.1kW·h且小于2kW·h。可选地,第二电池包21a是能量大于等于0.1kW·h的电池包。在一些实施例中,第二电池包21a是能量大于等于0.4kW·h的电池包。在一些实施例中,第二电池包21a是能量大于等于0.6kW·h的电池包。本实施例中,第二电池包21a为锂电芯,也可以采用镍镉电池、石墨烯等材料中选择,以实现不同的电池特性组合。
继续参见图3所示,电源组件20还包括电源管理模块23,电源管理模块23包括壳体231,所有信号接口232和大电流接口233均直接做在壳体231上,无额外线束且能够保证电源管理模块23的防水达到IPX5等级。具体地,大电流接口232的线端增加电线端子帽,接线柱增加防水橡胶套。
继续参见图1至图3、图8以及图12所示,户外行走设备100具体为载人式割草机时,载人式割草机包括:机壳组件10、电源组件20、割草组件30、行走组件40、操作组件50、车架11、支撑部。其中,车架11基本沿前后方向延伸,与机壳组件10构成了载人式割草机的主机,用于安装电源组件20、割草组件30、行走组件40以及支撑部。行走组件40用于支撑主机。操作组件50包括操作杆组件51,操作杆组件51供用户操作以控制载人式割草机前进、后退以及转弯。在一些实施例中,操作组件50还可以包括方向盘组件。支撑部安装在车架11上,用于支撑操作人员。可选地,支撑部包括座椅91。座椅91安装至车架11,用于供用户乘坐。可选地,支撑部还包括供用户站立的平台。电源组件20用来为割草组件30和行走组件40等提供能量,从而使得该载人式割草机可以作为一种能够承载人的电动工具使用。相对于燃油类的载人式割草机而言,电动的载人式割草机更环保,更节约能源。在一些实施例中,载人式割草机还包括集草装置,用于收集被割草组件30切割下来的草屑。集草装置包括集草篮组件,集草篮组件可拆卸地安装在座椅91的后方。
在一些实施例中,电源组件20在左右方向上的宽度大于等于600mm且小于等于700mm。在一些实施例中,电源组件20在左右方向上的宽度还可以是620mm、640mm、660mm或者680mm。行走组件40包括行走轮组41和行走电机42。行走电机42具有驱动轴,用于驱动行走轮组41转动。行走轮组41连接到主机以支撑主机。行走轮组41至少能驱动载人式割草机沿前后方向行走。可选地,行走轮组41包括第一行走轮411和第二行走轮412。其中,第一行走轮411包括第一左侧行走轮411L和第一右侧行走轮411R。第二行走轮412包括第二左侧行走轮412L和第二右侧行走轮412R。行走电机42驱动第一行走轮411或第二行走轮412转动,用于实现载人式割草机的行走功能。可选地,行走电机42的数目可以为一个、两个、三个或者四个。本实施例中,行走电机42的数量为两个,两个行走电机42分别驱动第一左侧行走轮411L和第一右侧行走轮411R,从而使得载人式割草机能在偏离前后方向的其它方向上转弯。
电源组件20至少用于给行走电机42供电。电源组件20包括至少一个电池包21。至少一个电池包21可拆卸地安装至载人式割草机。电源组件20的至少一个电池包的能量大于等于且小于等于2kW·h。车架11包括用于支撑电源组件20的左侧框架部11a和右侧框架部11b,电源组件20设置在左侧框架部11a和右侧框架部11b之间,左侧框架部11a和右侧框架部11b在左右方向上的最大内侧宽度W1小于等于700mm,且电源组件20的单排总能量大于等于8kW·h。可选地,左侧框架部11a和右侧框架部11b在左右方向上的最大内侧宽度W1小于等于700mm,且电源组件20的单排总能量大于等于9kW·h。可选地,左侧框架部11a和右侧框架部11b在左右方向上的最大内侧宽度W1小于等于660mm,且电源组件20的单排总能量大于等于8kW·h。可选地,左侧框架部11a和右侧框架部11b在左右方向上的最大内侧宽度W1小于等于660mm,且电源组件20的单排总能量大于等于9kW·h。需要解释的是,上述的车架11的用于支撑电源组件20的左侧框架部11a和右侧框架部11b是指车架11的后部分。在其他的实施例中,上述的支撑部分还可以有其他的形式。总之,上述的部分应该被理解为环绕电源组件设置的车框,该车框体可以与车架一体成型,也可以通过螺钉或焊接的形式连接至车架。
本申请中,电源组件20的至少部分设置在支撑部的后方。电源组件20的总能量大于等于8kW·h。可选地,电源组件20的总能量大于等于10kW·h、15kW·h、20kW·h或者25kW·h、10kW·h。电源组件20在上下方向上的高度大于等于330mm。可选地,电源组件20在上下方向上的高度大于等于350mm。
具体地,电源组件20的单排包括一个电池包21。可选地,电源组件20的单排包括多个电池包。可选地,电源组件20包括多个单排,至少一个单排沿第一方向排布,第一方向基本平行于左右方向。
电源组件20包括至少一个电池包21,电池包21是一个具有较大容量的电池包。当然,电源组件20可以包括多个按照特定的排布方式进行排布的电池包。多个电池包中的至少一个电池包可以包括磷酸铁锂电芯。
参见图1、图13至图15b所示,载人式割草机包括各种装置,例如位于座椅91后部或下部区域的中控组件70。用户通过改变座椅91的位置来方便检查或者维修这些装置。本申请中的中控组件70适用于其他形式的电动割草机,例如智能割草机。
本申请公开的用于将座椅91安装至载人式割草机的座椅安装结构包括底板92和连接板93以及锁定组件94。底板92通过支架96支撑在车架11上,座椅91整体安装在底板92上,连接板93位于座椅91前部位置,与车架11相关联。可选地,通过台阶螺栓95关联连接板93和底板92,使座椅91可围绕台阶螺栓94进行翻转。在一些实施例中,由钢丝绳进行限制座椅91翻转的最大角度。锁定组件94具有允许或禁止座椅91相对车架11翻转的如图14b和图15b所示的解锁状态或如图14a和图15a所示的锁定状态。当锁定组件94为锁定状态时,能够限制座椅91相对车架11向上摆动。当锁定组件94为解锁状态时,能够允许座椅91相对车架11向上摆动。可选地,锁定组件94包括操作件941和用于将操作件941安装至车架11的安装组件942,操作件941被配置为绕第一轴线101转动以使锁定组件94由锁定状态切换至解锁状态。安装组件942安装在车架11的下方。
锁定组件94还包括连接组件943,用于连接操作件941和安装组件942。可选地,连接组件943设置在操作件941和安装组件942之间,安装组件942固定安装至车架11并至少部分位于座椅91的下方。在一些实施例中,连接组件943包括转轴9431、卡圈9432、扭簧9433以及锁定件9434。底板上形成或连接有限位部;限位部与锁定件适配以使锁定组件具有允许或禁止座椅相对车架翻转的解锁状态或锁定状态。其中,操作件941与转轴9431扁位连接,转轴9431与锁定件9434扁位连接。扭簧9433与卡圈9432套设在转轴9431并位于操作件941和锁定件9434之间。当用户转动操作件941绕第一轴线101转动时,操作件941驱动转轴9431转动,转轴9431驱动锁定件9434转动,以使锁定件9434脱离底板92上的限位件921。当然,限位件921可以是挂钩也可能是限位槽。本申请公开的锁定组件94在连接板93上具有限位,将锁定件9434的旋转活动区域限制在所需范围内。当座椅91落下时,底板92同时落下,底板92上的限位件921与锁定件9434进行配合,完成锁定。拨动操作件941,驱动锁定件9434移动从而与限位件921脱开,完成解锁,松手后在扭簧9433的作用下,锁定组件94复位。在一些实施例中,限位件921可以与底板92一体成型,当然,也可以通过螺钉连接结构安装在底板92上。
在一些实施例中,锁定组件94包括操作件941和锁定件9434,操作件941被配置为能够被操作以使锁定件9434由锁定状态切换至解锁状态。锁定组件94在解锁状态时与座椅91分离。可以理解,当锁定组件94在解锁状态时与座椅91分离时,座椅91可以任意翻转,但锁定组件94不动,它们之间没有直接的机械连接。
本申请公开锁定组件94在锁定状态以及解锁状态下均固定安装在车架11上,这样翻转座椅时更加便捷。可以理解为,锁定组件94为解锁状态时,锁定件9434与座椅91分离。另一方面,本申请公开的锁定组件94的大部分的结构均安装在车架11的下面,这样能够充分节约座椅附近的前后方向或者左右方向上的空间,避免对安装在座椅附近的其他装置(例如电源组件)的安装空间造成影响。
载人式割草机在户外行走过程中,在经过较复杂的路况时会产生较大震动,这种震动会通过车架11进一步传递至乘坐在上的用户,从而给用户带来较差的体验感。本申请公开的载人式割草机的座椅91还具有减振的功能,用于抑制减震后弹簧反弹时的震动和路面冲击。当穿过崎岖不平的道路时,尽管减震弹簧可以缓冲道路的振动,但弹簧本身会上下移动,并且减震器用于抑制这种弹簧跳动。如果减震器太软,则身体会上下跳动,而减震器太硬会带来太大的阻力,从而阻碍弹簧的正常工作。
本申请还公开了电动割草机以及电动轮式设备的电子控制系统的排布以及封装。载人式割草机的电子控制系统通常包括来自四个功能部分的元件,分别为用户界面部分、控制器部分、系统反馈部分和输出部分。本申请中以载人式割草机作为具体实施例。事实上,电动割草机包括但不限于站立式割草机、骑乘式割草机。电动轮式设备包括但不限于载人式割草机、手推式扫雪机、手推式割草机以及全地形车。
中控组件70设置在座椅91下侧,并作为一个控制中枢,控制整个载人式割草机与中控组件70构成电性连接的元器件的运行。另外,中控组件70可以朝向车辆的中心定位,以便提供进一步的保护,防止与车辆可能遇到的物体的偶然接触,并且以保护连接到中控组件70的线束的方式。图16示出了具有外壳71的中控组件70。参见图17至图19所示,外壳71形成用于容纳电路板组件72的密封隔室73。电路板组件72可以包括上面提到的各种牵引或电机控制器中的一个或多个,例如图19中所示的行走控制板721、割草控制板722。其中,行走控制板721的数量为两个,割草控制板722的数量为三个。可以理解为,五个电路板之间彼此独立。两个行走控制板721相同,三个割草控制板722相同,这样的好处在于,当中控组件70发生了故障后,只需要打开外壳71,对行走控制板721、割草控制板722进行检查和维修,轻松替换掉损坏的电路板。可选地,中控组件70的外壳71可以形成为多种形状并且具有多种结构。在一些实施例中,壳体71由具有高导热率和比热容的材料形成,例如铝、锌铝、锌铝镁、铜或类似的。可选地,壳体71的材料为铝或铝合金铸件。外壳71应当具有坚固的结构,以防止在物体撞击盖时产生形变或被损坏。在另一些实施例中,壳体71采用塑料材料制成,为了保证中控组件70在其运行中的散热效果,外壳71的表面上具有多个散热片74,以增加暴露于环境空气的表面积。具体地,外壳71上形成有多个用于安装散热片74的通孔,散热片74与通孔之间具有密封结构,例如密封圈。
具体地,壳体71包括第一壳体712和第二壳体713。电路板组件72设置在第一壳体712和第二壳体713形成的容纳空间。中控组件70还包括密封组件75和从容纳空间内伸出的线缆76。其中,密封组件75用于实现线缆76和第一壳体712或第二壳体713之间的密封。密封组件75的至少部分能够发生弹性形变。线缆76可以是柔性线缆。
可选地,密封组件75包括第一密封件751和第二密封件752。其中,第一密封件751用于实现第一壳体712和第二壳体713的密封,第二密封件713用于实现线缆76与第二壳体713之间的密封。具体地,参见图20所示,第二密封件752形成有用于与第一密封件适配的凹槽7521,第一密封件751设置在上述的凹槽7521内并与第一密封件752紧配合。第二密封件752还包括实现线缆76和第二壳体713之间密封的通孔7522。线缆76从通孔7522中穿过并与第二密封件752过盈配合。通过设置相抵的第一密封件和第二密封件,保证中控组件70的整体的密封性,保证其防水性能能够达到IPX5等级,甚至更高。可选地,第一密封件751为密封圈或者发泡密封条,第二密封件752为线束塞。需要说明的是,本申请公开的第二密封件752的特别之处在于,第二密封件752对线缆76进行密封的同时,还能够与第一密封件751之间较好的配合实现第一壳体712、第二壳体713以及线缆76的整体密封性能,结构简单、易于装配。
可选地,第一密封件751和第二密封件752一体成型。
线缆76包括用于控制割草马达的第一线缆761和用于控制行走电机42的第二线缆762。其中第一线缆761和第二线缆762分别从壳体71的第一侧面71a和第二侧面71b。其中,第一侧面71a和第二侧面71b相对设置。这样,从用于控制割草马达的第一线缆761和用于控制行走电机762的第二线缆762分别从壳体71的两侧出现,从而保证线缆的出线口与对应的电机之间形成最短的接线距离,使得结构更加紧凑。
本申请公开的载人式割草机还包括刹车机构60,用于在行驶过程中或在坡道上制动行走轮组41。可选地,驻车机构包括用于制动第二左侧行走轮412L的第一刹车组件和用于制动第二右侧行走轮412R的第二刹车组件。操作组件50还包括用于驱动第一刹车组件和第二刹车组件的刹车踏板,用户通过踩踏刹车踏板可控制载人式割草机减速直至停止。
具体地,刹车踏板52连接有驱动杆,驱动杆设置在刹车踏板和第一刹车组件或/和第二刹车组件之间,用于将刹车踏板上的制动力传输至第一刹车组件或/和第二刹车组件上。载人式割草机的刹车过程为:用户向前踩下刹车踏板以带动驱动杆移动,驱动杆驱动第一刹车组件对第二左侧行走轮412L执行制动,同时,驱动杆驱动第二刹车组件对第二右侧行走轮412R执行制动。可选地,第一刹车组件和第二刹车组件包括钢丝拉绳,这样能够使得车辆左右两侧的驻车力均匀,对空间排布的要求低。
载人式割草机,特别是零转弯半径(Zero roll-over radius,简称ZTR)割草机可以实现原地转弯并且工作效率高,但因其属于非路面车辆,作业环境复杂,常常应用于斜坡、洼地等复杂的工作环境,由于操作人员技术水平参差不齐,加上作业时整车稳定性下降等因素,致使翻车事故时有发生,严重威胁驾驶员的生命安全。为了降低事故对生命财产造成的损失,最为便捷的方法是采取被动保护,即在车辆加装可提供一定安全保护的防倾覆装置,这样就能在防倾覆装置的保护下形成一个安全空间,车辆翻车之后起到保护驾驶员的作用。
本申请公开的载人式割草机的防倾覆装置的改进点主要在于固定结构和调节翻转方式,能够实现有效固定防倾覆装置并且在通过涵洞或限高时可折翻下来,方便降低整车高度,快速通过。
参见图1、图21至图23所示,防倾覆装置12设置在支撑部附近,至少部分地固定安装至车架11上。防倾覆装置12被操作至少具有第一翻折位置和第二翻折位置。可选地,防倾覆装置12包括第一支柱部分121、第二支柱部分122、第三支柱部分123。其中,第三支柱部分123能够相对第一支柱部分121和第二支柱部分122翻折。
第一支柱部分121具有安装至车架11的连接组件124和相对车架11折弯的折弯组件125。具体地,第一支柱部分121具有可拆卸地安装至车架11的第一端部1211和与第一端部1211隔开的第二端部1212。其中,第一端部1211通过连接组件124与车架11连接,第二端部1212通过折弯组件125与第三支柱部分123连接。
连接组件124包括一个固定安装至车架11的套管1241,第一支柱部分121的第一端部1211设置在套管1241内,并通过螺栓1242压紧一个中间套管1243固定。这样,通过增加中间套管1243可以防止第一支柱部分121的第一端部1211的立管直接被螺栓1242压溃变形。当需要拆下防倾覆装置12时,用户只需要松动外侧的紧固螺母后,便可以快速拆卸运输。
翻转组件125包括翻转连接件1251、旋转销轴1252、定位销轴1253。其中,第一支柱部分121的第二部分1212形成有多个与定位轴线1253适配的定位孔1253a,用户根据折弯的角度需求,选择不同的定位孔1253a。
以上以第一支柱部分121为例,描述了第一支柱部分121与车架的固定方式以及第一支柱部分121与第三支柱部分123的连接关系。可以理解,第二支柱部分122的安装形式和第一支柱部分122相同,本申请就不在重复描述。
本申请中的防倾覆装置12设置有三种状态,分别为工作状态、第一翻折状态以及第二翻折状态。其中第一翻折状态和第二翻折状态的翻折角度不同,这样,针对不同的通过场景,调节防倾覆装置2的不同翻折位置。第三支柱部分123通过旋转销轴1252翻转,翻转到设定角度后,通过定位销轴1253插拔来实现锁定。在一些实施例中,第三支柱部分123和第一支柱部分121以及第二支柱部分122之间有减震弹片或减震海绵,用于减缓防倾覆装置12在整车行驶过程中的震动。
参见图24所示,车架11包括有前部车架111和后部车架112,前部车架111和后部车架112可拆卸连接。其中,前部车架111安装有第一行走轮411、后部车架112安装有第二行走轮412。可选地,前部车架111和后部车架112通过连接螺栓113进行安装固定。第一行走轮411单独装配在前部车架111上,电源组件、中控组件等装配在后部车架112上。当需要更换不同规格的刀盘(例如48寸,52寸,54寸,60寸)来满足不同用户或工况的需求时,用户可以通过更换与刀盘适配的前部车架111,改变了载人式割草机的轴距以适配不同尺寸的刀盘。本申请公开的前部车架111整体采用钢板焊接工字梁型结构,前桥轴管两侧设计有绑扎孔位,中间设计有拖挂孔,方便挂接推雪铲等前装附件。
本申请的载人式割草机对整车功率需求较大,行走控制器和刀盘控制器的功率相对于现有的载人式割草机更大,控制器过流能力需求也将会极大提高。基于前述特征,本申请提供了一种载人式割草机,适用于大功率、大电流的载人式割草机。参见图25所示,本申请的载人式割草机,包括:行走轮组41(参见图2所示),由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;电源组件20,用于给行走电机42和割草电机M供电;驱动电路250,用于输出驱动信号以驱动行走电机42或割草电机M运行;驱动电路250包括多个功率管(例如Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6),功率管根据控制器输出的控制信号改变接通状态,从而改变电源组件20加载在行走电机42或割草电机M的绕组上的电压和/或电流状态,驱动行走电机42或割草电机M运转。
参见图25所示,本申请的载人式割草机还包括多个电容C。在硬件电路中,电容C可直接并联在电源母线上,也可以直接连接在驱动电路250的上下管之间。集成设置于电池包21的电容C可为超级电容,用于平滑电源,减少电源中的噪声和纹波。可选地,多个电容中的至少一个的电容的容值为680uF,电容的工作电压小于等于100V。
参见图26所示,本申请的载人式割草机还包括:电路基板260,包括相对设置的第一面260A和第二面260B。第一面260A布置有多个功率管Q,第二面260B布置有多个电容C。第一面260A为印刷电路板,第二面260B为铝基板。本实施例中,铝基板不设置印制线路层,铝基板仅用于固定电容,且铝基板与电容之间相互绝缘。电容的线路集成设置于第一面260A的印刷电路板上。由此,本申请通过在单块电路基板的两侧安装多个功率管和电容,解决了现有的控制板结构采用两个印制电路板分别集成功率管和电容,导致的制作成本高的问题,简化控制板结构,节约成本,可实现大电流、大功率驱动。
可选地,印刷电路板设有直流母线走线和功率管走线。铝基板设有第一贯穿孔,电容经第一贯穿孔与直流母线走线或者功率管走线电连接。功率管、电容C、直流母线走线和功率管走线按照载人式割草机的电路结构(参见图25所示的驱动电路)相互连接。
本实施例中,载人式割草机还包括:绝缘体,绝缘体布置于电容与铝基板之间,以使电容与铝基板之间绝缘。在本申请中,绝缘体包括但不限于:点胶绝缘垫和/或绝缘套管。其中,绝缘套管套设于铝基板的第一贯穿孔内。电容通过点胶绝缘垫固定安装在铝基板上,与功率管分别安装于电路基板260的不同侧。
参见图27a和图27b所示,载人式割草机还包括:散热块261,散热块261设置在电路基板260的安装有多个电容C的一侧。散热块261形成有多个容纳空间261C。多个电容C的至少部分设置在容纳空间261C内。本实施例中,该容纳空间261C可为散热块内的圆形槽,该槽的内径尺寸与电容的外径尺寸相匹配,该槽的深度可根据电容C的高度尺寸进行调整。通过在散热块261上挖孔保证了散热性能、防止电容受热起火。
可选地,散热块261表面设有散热齿,用于增大散热块的散热面积。
参见图28a和图28b所示,载人式割草机还包括:电源支架280,电源支架280布置于电路基板260的第一面260A(即印刷电路板)或者第二面260B(即铝基板)。当电源支架280布置于电路基板260的第二面260B时,电源支架280与铝基板之间相互绝缘。当电源支架280布置于电路基本260的第一面260A时,印刷电路板设有电源走线,电源支架280与电源走线电连接。本实施例中,电源走线包括电源正极走线和电源负极走线,电源正极走线与电源负极走线的走线长度基本相等。其中,电源正极走线用于连接电源组件20的正极端,电源负极走线用于连接电源组件20的负极端。电源组件20用于对系统的控制模块供电,通过设置电源正负极走线等长,提高系统供电质量,减少控制模块的电磁干扰。
参见图28a和图28b所示,电源支架280为铝合金结构件,电源支架280的下表面设置安装过孔区域,该安装过孔区域突出于结构主体,形成凸台281,以此来保证接触的可靠性。电源支架280通过金属环282焊接在印刷电路板上,电源支架280通过螺钉将凸台281的下表面与金属环282的上表面压合接触,以此实现大电流导通,同时兼具散热作用。
参见图28a和图28b所示,电源支架280还包括铜排(未示出)、电源接线柱283和螺钉(未示出),电源接线柱283通过螺钉安装紧固在铜排上,铜排焊接在铝基板上,实现大电流载流,同时兼具散热作用。
参见图28a所示,载人式割草机还包括:独立设置的接线柱284(例如三相功率管接线柱),接线柱284经金属环282固定于电路基板260的第一面260A或者第二面260B。本实施例中,接线柱284可采用铝合金结构件制作成型。金属环独立成型或者与接线柱284一体成型设置。金属环的内径尺寸和外径尺寸与接线柱的尺寸相匹配。通过设置金属环,提升接线端的平整度。
参见图29a和图29b所示,载人式割草机还包括:主控板290,主控板290布置于电路基板260的第一面260A的一侧。主控板290与电路基板260通过紧固件连接组成控制组件。参见图1所示,该控制组件可布置于载人式割草机的座椅91下方。其中,该紧固件可为紧固螺栓或者螺钉。本实施例中,可在主控板290与电路基板260之间设置金属环282,紧固件先后穿过主控板290的安装孔、金属环282,与电路基板260固定连接。在本申请中,主控板290还通过板板连接器(例如为排针或者排母)与电路基板260连接导通。通过设置金属环282和板板连接器,实现主控板290与电路基板260之间的连接固定,过流能力强。
参见图3所示,本申请的电源组件20包括至少一个电池包21。至少一个电池包21的标称电压大于等于40V且小于等于60V。电源组件20的总能量大于或者等于2kW·h。电池包21可拆卸地连接至连接件22,连接件22可拆卸地安装至户外行走设备100,以使其能够被取出以适配其他用电设备。
基于同一构思,本申请还提供了一种户外行走设备100。参见图2、图12、图25和图26所示,本申请的户外行走设备100包括:行走轮组41,由行走电机42驱动;电源组件20,用于给行走电机42供电;驱动电路250,输出驱动信号以驱动行走电机42运行;驱动电路250包括多个功率管(Q1至Q6);电路基板260,包括布置多个功率管的第一面260A和与第一面260A相对的第二面260B;第二面260B设置为安装有多个电容的铝基板;多个电容和铝基板之间布置有绝缘体。本实施例中,第一面260A为印刷电路板;印刷电路板设有直流母线走线和功率管走线;铝基板设有第一贯穿孔;电容经第一贯穿孔与直流母线走线或者功率管走线电连接;至少一个电容的容值为680uf,至少一个电容的工作电压小于等于100V。
参见图28a和图28b所示,该户外行走设备100还包括:电源支架280,电源支架280布置于电路基板260的第一面260A或者第二面260B;第二面260B设有电源走线,电源走线与电源支架280电连接;电源走线280包括电源正极走线和电源负极走线,电源正极走线与电源负极走线的走线长度基本相等。其中,电源正极走线用于连接电源组件20的正极端,电源负极走线用于连接电源组件20的负极端。电源组件20用于对系统的控制模块供电,通过设置电源正负极走线等长,提高系统供电质量,减少控制模块的电磁干扰。
参见图28a所示,该户外行走设备100还包括:独立设置的接线柱284(例如三相功率管接线柱),接线柱284经金属环282固定于电路基板260的第一面260A或者第二面260B。本实施例中,接线柱284可采用铝合金结构件制作成型。金属环独立成型或者与接线柱284一体成型设置。金属环的内径尺寸和外径尺寸与接线柱的尺寸相匹配。
参见图4所示,该户外行走设备100包括但不限于:载人式割草机(如骑乘式割草机100b和站立式割草机100d)、全地形车100a或者扫雪机(如手推式扫雪机100c)。
本申请还提供了一种载人式割草机,通过改进电机转子位置检测方式,解决重载时无法准确获取转子位置导致电机停机的问题。参见图3、图8、图12和图25所示,本申请的载人式割草机包括:车架11,以及,安装至车架11的用于支撑用户的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,行走轮组41由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;电源组件20,包括至少一个电池包21;驱动电路250,与割草电机M电连接,用于从电池包21向割草电机M供电;控制器(未示出),被配置为向驱动电路250施加驱动信号以至少控制割草电机M的运行。
本申请的控制器被配置为:接收与割草电机M的电流相关的第一电参数,在第一电参数满足第一预设条件时将第一电参数限制在预设范围内。本实施例中,第一电参数可为割草电机M的母线电流。第一预设条件可为割草电机M在重载状态下运行时电流相关的阈值条件。预设范围与第一预设条件关联设置。例如,可设置第一预设条件为母线电流大于150A,预设范围为将母线电流限制为150A。当第一电参数被限制在预设范围内时,控制器还被配置为:选择性地使用第一方法或第二方法来确定割草电机M的转子位置,以使割草电机M在第一电参数处于预设范围内时不停机。其中,第一方法可为采用高频注入法获得转子位置,第二方法可为采用磁链观测器检测转子位置。
可选地,该控制器被配置为:接收与割草电机M的转速相关的第二电参数,根据第二电参数选择性地使用第一方法或第二方法来确定割草电机M的转子位置。其中,第二电参数可为割草电机M的转速。在根据第二电参数选择性地使用第一方法或第二方法来确定割草电机M的转子位置之时,该控制器被配置为:在第二电参数满足第二预设条件时,使用第一方法来确定割草电机M的转子位置,及在第二电参数满足第三预设条件时,使用第二方法来确定割草电机M的转子位置。其中,第二预设条件包括:持续时间小于预设时间阈值(例如为5S),及与割草电机M的转速小于预设下限阈值(例如为割草电机M的额定转速的8%);第三预设条件包括:与割草电机M的转速相关的预设上限阈值(例如为割草电机M的额定转速的12%),预设上限阈值的数值大于预设下限阈值。
具体地,可根据割草电机M的电机转速和母线电流来切换转子位置检测方式(例如为第一方法或者第二方法),以此保证刀片电机带载不停机,持续驱动。在割草电机M运行过程中,当第一电参数满足第一预设条件(例如重载母线电流大于150A)时,控制器将母线电流限制为150A,并实时监测割草电机M的转速。当电机转速小于第一预设转速(例如为割草电机M的额定转速的12%),且电机转速大于或者等于第二预设转速(例如为割草电机M的额定转速的8%)时,注入高频脉冲,但仍然使用第二方法(例如为磁链观测器)检测电机转子角度;当电机转速小于第二预设转速(例如为割草电机M的额定转速的8%)时,切换到第一方法(例如为高频注入法)获得电机转子角度,维持预设时间阈值(例如为5S)后,(防止负载波动导致来回切换两种转子位置获取方式),再判断电机转速是否能满足切换到根据磁链观测器检测转子角度的阶段,如能满足,重新执行上述切换策略。通过转速和电流切换转子位置检测方式,解决了重载运行时无法准确获取转子位置导致电机停机的问题,确保割草电机重载不停机运行,提升用户的工作体验。
可选地,该控制器还被配置为:在割草电机M启动时,使用第一方法(例如为高频注入法)来确定割草电机M的转子位置。在割草电机M启动时,该控制器还被配置为:接收与割草电机M的转速相关的第二电参数,根据第二电参数确定是否执行转子位置检测方法切换,并在不执行转子位置检测方法切换时,控制割草电机M停机。其中,第二电参数可为割草电机M的实时转速。具体地,在割草电机M启动时,用第一方法(例如为高频注入法)获取转子位置,并实时监测割草电机M的转速。当电机转速大于额定转速的10%,则切换到使用第二方法(例如为磁链观测器)检测电机转子角度和速度,如果转速一直不满足切换条件,则在运行15S后停机。
本申请还提供了一种载人式割草机控制方法,采用上述实施例记载的转子位置检测方式实现割草机带载不停机。参见图8和图12所示,该载人式割草机包括:车架11,以及,安装至车架11的用于支撑用户的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,行走轮组41由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动。
参见图30所示,在割草电机M运行过程中,该载人式割草机控制方法包括以下步骤:
S301:获取与割草电机M的电流相关的第一电参数。其中,第一电参数可为母线电流。
S302:在第一电参数满足第一预设条件时将其限制在预设范围内。其中,第一预设条件可为割草电机M在重载状态下运行时电流相关的阈值条件。预设范围与第一预设条件关联设置。例如,可设置第一预设条件为母线电流大于150A,预设范围为将母线电流限制为150A。
S303:当第一电参数被限制在预设范围内时,选择性地使用第一方法或第二方法来确定割草电机M的转子位置,以使割草电机M在第一电参数处于预设范围内时不停机。其中,第一方法可为采用高频注入法获得转子位置,第二方法可为采用磁链观测器检测转子位置。
参见图31所示,在本申请的载人式割草机控制方法中,选择性地使用第一方法或第二方法来确定割草电机M的转子位置,包括以下步骤:
S311:获取与割草电机M的电流相关的第一电参数。
S312:在第一电参数满足第一预设条件时将其限制在预设范围内。
S313:获取与割草电机M的转速相关的第二电参数。
在得到第二电参数之和,根据第二电参数选择性地使用第一方法或第二方法来确定割草电机M的转子位置,包括以下步骤:
S314:判断第二电参数是否满足第二预设条件。其中,第二预设条件包括:持续时间小于预设时间阈值(例如为5S),及与割草电机M的转速小于预设下限阈值(例如为割草电机M的额定转速的8%)。
若第二电参数满足第二预设条件,则执行步骤S315;若第二电参数不满足第二预设条件,则执行步骤S316。
S315:使用第一方法来确定割草电机M的转子位置。
S316:判断第二电参数是否满足第三预设条件。其中,第三预设条件包括:与割草电机M的转速相关的预设上限阈值(例如为割草电机M的额定转速的12%),预设上限阈值的数值大于预设下限阈值。
若第二电参数满足第三预设条件,则执行步骤S317;若第二电参数不满足第三预设条件,则返回执行步骤S313。
S317:使用第二方法来确定割草电机M的转子位置。
可选地,本申请的载人式割草机控制方法还包括:在割草电机M启动时,使用第一方法来确定割草电机M的转子位置。在割草电机M启动时,该载人式割草机控制方法还包括:获取与割草电机M的转速相关的第二电参数;根据第二电参数确定是否执行转子位置检测方法切换;在不执行转子位置检测方法切换时,控制割草电机M停机。
基于同一构思,本申请还提供了一种户外行走设备100,采用上述实施例记载的转子位置检测方式实现割草机带载不停机,具有上述载人式割草机相同的功能模块和技术效果。参见图3、图8、图12和图25所示,本申请的户外行走设备100包括:车架11,以及,安装至车架11的用于支撑用户的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,行走轮组41由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;控制器(未示出),被配置为向驱动电路250施加驱动信号以控制割草电机M的运行。该控制器被配置为:接收并限制与割草电机M的电流相关的第一电参数,并在限制期间接收与割草电机M的转速相关的第二电参数,根据第二电参数选择性地使用第一方法或第二方法来确定割草电机M的转子位置。
可选地,该控制器被配置为:接收与割草电机M的转速相关的第二电参数,根据第二电参数选择性地使用第一方法或第二方法来确定割草电机M的转子位置。
可选地,该控制器被配置为:在第二电参数满足第二预设条件时,使用第一方法来确定割草电机M的转子位置,及在第二电参数满足第三预设条件时,使用第二方法来确定割草电机M的转子位置;第二预设条件包括:预设时间阈值,及与割草电机M的转速相关的预设下限阈值;第三预设条件包括:与割草电机M的转速相关的预设上限阈值,预设上限阈值的数值大于预设下限阈值。
可选地,该控制器还被配置为:在割草电机M启动时,使用第一方法来确定割草电机M的转子位置。
可选地,在割草电机M启动时,该控制器还被配置为:接收与割草电机M的转速相关的第二电参数,根据第二电参数确定是否执行转子位置检测方法切换,并在不执行转子位置检测方法切换时,控制割草电机M停机。
参见图1和图2所示,本申请的载人式割草机可设置左、右两组操作杆组件51,根据左、右两组操作杆组件51的倾转角度控制车子的转向和直行速度。由于存在硬件的不一致性或者其他误差因素,在两个操作杆组件51在相同位置的情况下,存在不能直线行驶的问题。基于此,本申请提供了一种载人式割草机,用于实现手动直线纠偏。
在本实施例中,行走轮组41包括左行走轮(参见图12所示的第一左侧行走轮411L和第二左侧行走轮412L)和右行走轮(参见图12所示的第一右侧行走轮411R和第二右侧行走轮412R);驱动马达,包括分别用于驱动左行走轮和右行走轮的左驱动马达和右驱动马达。该载人式割草机还包括:能由用户抓握的左操纵控制装置和右操纵控制装置(参见图1和图2所示的左、右两组操作杆组件51);左驱动马达和右驱动马达通过相应的左操纵控制装置和右操纵控制装置的操作而被独立控制。本申请的载人式割草机还包括:控制器,该控制器被配置为:响应经由用户接口接收的请求,控制载人式割草机进入校准模式(即手动纠偏模式)。其中,手动纠偏模式需要在载人式割草机处于特殊的状态(在左操纵控制装置和右操纵控制装置处于相同状态下无法直线行驶)下由用户触发启动。用户接口可为采用有线或者无线通信方式接入的网络接口,或者,供用户操作触发的人机交互接口。
在校准模式下,该控制器被配置为:基于来自用户输入的信号调整左操纵控制装置与左驱动马达的相关的参数的对应关系或右操纵控制装置与右驱动马达的相关的参数的对应关系,以使左行走轮和右行走轮在左操纵控制装置和右操纵控制装置处于相同状态下的转速相同。其中,来自用户输入的信号包括但不限于:左行走轮行驶速度给定值、右行走轮行驶速度给定值、左操作杆倾转角度、右操作杆倾转角度或者其他类型信号,该信号可用于调整左右两侧操纵控制装置与驱动马达的相关的参数的对应关系。左驱动马达的相关的参数包括但不限于:左驱动马达转速;右驱动马达的相关的参数包括但不限于:右驱动马达转速。在本申请的实施例中,左操纵控制装置与左驱动马达的相关的参数的对应关系可通过转速纠偏系数K进行调整。通过调整操纵控制装置与驱动马达的相关的参数的对应关系,确保左行走轮和右行走轮在左操纵控制装置和右操纵控制装置处于相同状态下的转速,解决硬件的不一致性或者其他误差因素,导致的在两个操作杆组件51在相同位置的情况下存在不能直线行驶的问题,有利于提升用户的驾乘体验,提高割草机直行行驶的可靠性。
参见图32所示,可采用矢量控制(field-oriented control,简称FOC)模式控制运行左驱动马达和右驱动马达运行。FOC矢量控制模式包括电流环和速度环。具体地,该控制器被配置为:获得左驱动马达和右驱动马达在三相静止坐标系下的三相电流(例如Ia,Ib,Ic)(可先采样得到三相线圈其中两相的电流矢量,最后一相可以通过基尔霍夫电流定律计算得出)。然后经过clark变换处理后可得到两个正交的时变电流矢量Iα和Iβ。再经过park变换处理后可得到两相直流电流q轴电流iq和d轴电流id,q轴电流iq和d轴电流id互相垂直。基于左驱动马达和右驱动马达的实际电流解耦得到q轴目标电流和d轴目标电流/>采用PI调节方式对q轴电流iq和q轴目标电流/>之间的偏差,及d轴电流id和d轴目标电流/>之间的偏差进行调节,输出电压矢量,即q轴目标电压Uq和d轴目标电压Ud。进一步地,将以上得到的电压矢量经过park逆变换至两相静止坐标系下,得到两相直流电压Uα和Uβ。进而通过空间矢量脉宽调制技术,将两相交流电压转换成三相交流电压(Ua、Ub和Uc)。该三相交流电压即为施加至左驱动马达和右驱动马达的目标电压。控制器可根据获取的目标电压生成PWM信号,控制驱动电路的开关元件的通断状态,使左驱动马达和右驱动马达按照设定控制模式运转。其中,设定控制模式可包括舒适模式、运动模式和常规模式。本实施例中,集成PI控制器,PI控制器设置比例项P和积分项I,可根据设定控制模式调节PI控制器的比例项P。
参见图32所示,本申请的控制器还被配置为:在转速环中,采用速度和位置检测模块获取转速反馈值ω和转子角度反馈θ,并采用PI调节方式对转速反馈值ω与转速给定值ω*之间的差值进行调节。本申请的控制器还被配置为:采用转速纠偏系数K对速度环的转速给定值ω0进行修正。
参见图33所示,本申请的载人式割草机还包括:显示装置330(例如为LCD显示器);在校准模式下,该显示装置330被配置为:采用预设图形显示左行走轮和右行走轮的转速纠偏系数K。可选地,预设图形包括:用于显示功率的功率条331,及用于指示左右两侧偏移状态的白色图标332。该显示装置还包括用于调节图标位置的预设纠偏按键(例如为“龟”“兔”按键),及用于调节手动纠偏模式的功能按键,例如照明按键、模式按键MODE及设置按键SET。
可选地,手动纠偏模式的进入条件包括但不限于:在显示装置处于只显示电量界面的条件下,同时按住模式按键MODE和设置按键SET,持续预设时间(例如3秒钟),以使显示装置进入手动纠偏模式的显示界面。
参见图33所示,在手动纠偏模式的界面下,本申请的显示装置被配置为:显示一个功率条331,该功率条331可为宽度均匀的矩形条或者宽度渐变的条。功率条331上的某个小格内显示一个闪烁的白色图标332。此白色图标332所处的位置决定了左行走轮与右行走轮之间的速度纠偏系数K。通过显示界面左边的预设纠偏按键(例如为“龟”“兔”按键),可以调节白色图标332在功率条331上的位置。如果白色图标332处于中间状态,表示左行走轮和右行走轮不存在倾转,可以保证割草机直线行驶,无需执行纠偏。如果左操纵控制装置和右操纵控制装置处于相同状态(如左、右两组操作杆组件51的倾转位置相同)时,车子向左边偏移,说明右行走轮的轮速快,需要调节按下“兔”形按键,以使白色图标332向右侧移动,表示的是右行走轮的行驶速度给定值处于衰减状态。白色图标332向右移动的位置越多,则右行走轮的行驶速度给定值的衰减程度越大。根据实际直行时左边偏移的多少,手动调整白色图标332所处右侧功率条上的位置,即可实现左偏状态下的纠偏。如果左操纵控制装置和右操纵控制装置处于相同状态(如左、右两组操作杆组件51的倾转位置相同)时,车子向右边偏移,说明左行走轮的轮速快,需要调节按下“龟”形按键,以使白色图标332向左侧移动,表示的是左行走轮的行驶速度给定值处于衰减状态。白色图标332向左移动的位置越多,则左行走轮的行驶速度给定值的衰减程度越大。根据实际直行时右边偏移的多少,手动调整白色图标332所处左侧功率条上的位置,即可实现右偏状态下的纠偏。通过显示装置配置纠偏图标,显示直观,操作便利,有利于提升用户使用体验。
可选地,手动纠偏模式的退出条件包括但不限于:用户按下设置按键,即可退出手动纠偏模式的显示界面,进入只显示电量的界面。
需要说明的是,当割草机进入手动纠偏模式时,需要用户停车操作。当割草机进入手动纠偏模式时,控制器会根据先前存储行驶的数据(例如,驱动马达的转速),显示当前偏差,用户通过按键进行设置速度偏快的轮子对应的马达的转速进行衰减,从而使得两个轮子能够转速相当。
还需要说明的是,本申请上述实施例记载的手动纠错方式,能够进行不止一次。当用户完成一次手动纠错后,自动退出手动纠偏模式。在割草机行驶过程中,若发现还是不能直线行驶,就再次循环上述的过程,直至用户启动行驶后,车子能够直线行驶。
本申请的载人式割草机在控制板上集成驱动电路和控制器,控制板采用电源组件20供电。基于此,本申请还提供了一种载人式割草机,解决了控制板开关信号检测的问题。
参考图34所示,本申请的控制器的供电支路上设有PTO开关340,其中,PT0开关340是一种用于控制辅助动力输出装置的开关。该控制器被配置为:在PTO开关340导通时上电,向驱动电路250施加驱动信号,以控制割草电机M的运行。
继续参考图34所示,PTO开关340的第一端经DC/DC电压变换模块341与电源组件20电连接,PTO开关340的第二端用于控制Vp电源上电,电源组件20经开关管输出VHM,对控制板上的驱动电路250和控制器供电。通过设置PTO开关控制控制器上电启动,无需检测控制板的开关信号。
本申请的载人式割草机的工作模式包括但不限于:非集草模式和集草模式。在集草模式下,割草机执行割草指令,并将收割完成的草屑收集到集草篮中。在重载情况下,多个割草元件同时工作,但是容易发生堵转。基于此,本申请还提供了一种载人式割草机,根据负载情况配置不同的割草电机的输出能力,以提升割草元件侧边集草效率。
参见图35所示,本申请的载人式割草机包括:行走轮组,由行走电机驱动;覆盖在割草元件上方的割草底盘;割草元件的数量为至少三个(例如为第一切割元件a、第二切割元件b和第三切割元件c),其中,割草元件由相应的割草电机M驱动旋转以割草并产生气流;该气流的至少部分能够将草屑引导至割草底盘的外部;侧排管道,与甲板的排草口D连通以对草屑和气流进行导向;在载人式割草机由非集草模式切换至集草模式时,全部割草电机M具有至少三个转速,且全部割草元件的转速在同一时刻按照远离排草口至靠近排草口的顺序依次增大。具体地,参见图35所示,第一切割元件a与排草口D之间的间隔最远,第三切割元件c与排草口D之间的间隔最近,第二切割元件b设置于第一切割元件a与第三切割元件c之间,第一切割元件a的转速小于第二切割元件b的转速,第二切割元件b的转速小于第三切割元件c的转速。通过割草机的工作模式配置多个割草元件的转速,例如设置成同一转速,或者从左到右递增等控制策略,以使对应的割草电机可根据负载情况,配置不同的输出能力,有利于提升集草效率。
可选地,在载人式割草机由非集草模式切换至集草模式时,割草电机M的旋转方向不变,且全部割草电机M的旋转方向相同。割草电机M的转速根据割草电机档位进行配置。
可选地,在集草模式下全部割草电机具有第一整体功率,在正常割草模式下全部割草电机具有第二整体功率,第一整体功率大于第二整体功率。
可选地,在集草模式下,割草电机的输出功率大于等于1kW。在一些实施例中,在集草模式下,割草电机的输出功率大于等于1.4kW。在正常割草模式下,割草电机的输出功率大于等于1.5kW。在一些实施例中,在正常割草模式下,割草电机的输出功率大于等于1.8kW。
可选地,电源组件包括至少一个电池包。在一些实施例中,至少一个电池包的标称电压大于等于40V且小于等于60V。其中,对于电动工具和电池包而言,标称电压通常是指制造商或销售商在这些产品的标签、包装、用户手册、说明书、广告、营销或其他支持文件上指定的电压,以便用户了解哪些电动工具和电池组可以相互运行。或者,也可以通过检测或计算的方式获取电池包的标称电压,标称电压可以是电池包在其SOC的百分之五十(50%)时的电压。通常,电池包内含有多个电芯单元,单个电芯单元的电压通常在3.6V至4.2V。在一些实施例中,电源组件的总能量大于或者等于2kW·h且小于等于10kW·h。上述的总能量包括电源组件中包含的所有的电池包的总能量。
本申请的载人式割草机还包括:集草篮和集草开关;集草篮用于收集草屑;集草开关用于实现非集草模式与集草模式之间的切换控制。具体地,当检测到集草蓝安装且集草开关被触发时,判定载人式割草机运行于集草模式。
示例性地,以具有三个割草元件的载人式割草电机为例,在载人式割草机运行于非集草模式时,三个割草电机转速相同,旋转方向相同,根据割草电机档位输入进行增减速控制。在载人式割草机运行于集草模式时,三个割草电机中左侧的电机对应档位转速,中间和右侧电机转速递增进行集草,旋转方向相同,来提升整体的集草效率。
基于同一构思,本申请还提供了一种载人式割草机,根据负载情况配置不同的割草电机的输出能力,以提升割草元件侧边集草效率。本申请的载人式割草机包括:行走轮组,由行走电机驱动;至少三个割草元件以及从覆盖在割草元件上方的割草底盘;其中,割草元件由相应的割草电机驱动旋转以割草并产生气流;该气流的至少部分能够将草屑引导至割草底盘的外部;侧排管道,与甲板连通以对草屑和气流进行导向;在载人式割草机处于非集草模式时,全部割草马达的转速相同;在载人式割草机处于集草模式时,全部割草马达具有至少两个转速,以使割草元件在同一时刻至少具有三种不同的转速。
可选地,在载人式割草机由非集草模式切换至集草模式时,割草电机的旋转方向不变,且全部割草电机的旋转方向相同。
可选地,在集草模式下,全部割草电机具有第一整体功率;在正常割草模式下,全部割草电机具有第二整体功率;第一整体功率大于第二整体功率。
可选地,本申请的载人式割草机还包括:集草篮和集草开关;集草篮用于收集草屑;集草开关用于实现非集草模式与集草模式之间的切换控制。
可选地,在集草模式下,割草电机的输出功率大于等于1kW。在一些实施例中,在集草模式下,割草电机的输出功率大于等于1.4kW。在正常割草模式下,割草电机的输出功率大于等于1.5kW。在一些实施例中,在正常割草模式下,割草电机的输出功率大于等于1.8kW。
可选地,电源组件的总能量大于或者等于2kW·h。
本申请的载人式割草机可配置电源管理策略,该电源管理策略包括但不限于下述至少一项:辅助电源供电策略,软启动策略,电池包通信策略,功率分配策略,适配器供电策略,及大电池与小电池之间的充电策略。
本申请提供了一种载人式割草机,示出了一种辅助电源供电策略的具体实施方式。通过设置双路DC-DC分别构成独立的供电支路,提高割草机核心工作部件的供电可靠性。
参见图2、图12和图36a所示,本申请的载人式割草机包括:车架11,以及,安装至车架11的用于支撑用户的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;电源组件20,包括至少一个电池包21,用于向割草电机M或行走电机42供电;控制装置,被配置为控制驱动电路250的功率管通断,以驱动行走电机42或割草电机M的运行。其中,电源组件20的总能量大于或者等于2kW·h。
参见图36a和图36b所示,该载人式割草机还包括:第一电源电路361,用于将电源组件20输出的电力转换成第一直流电,以为具有主功能的第一类负载363供电;第二电源电路362,用于将电源组件20输出的电力转换成第二直流电,以为具有辅助功能的第二类负载364供电;第二电源电路362能够在第一直流电被断开的情况下向第一类负载363供电。其中,第一电源电路361和第二电源电路362可为直流-直流变换电路(DC-DC)。
具体地,第一电源电路361与第二电源电路362分别构成独立的供电支路,无耦合。第一电源电路361和第二电源电路362可集成设置于一个单独的辅助电源板,将辅助电源板接到电源组件20的电池包后,第一电源电路361与第二电源电路362分别对供电电压进行电压转换。当第一电源电路361所在的供电支路断电,即主功能丧失时,第二电源电路362能够向第一类负载363供电,或者第二电源电路362能够向第一类负载363和第二类负载364同时供电,保证主功能一直上电,有利于提高系统供电可靠性。
可选地,第一直流电具有第一电压V1,第二直流电具有第二电压V2;第一电压V1为大于或者等于3.3V,且小于或者等于24V的一个或者多个数值;第二电压V2为大于或者等于3.3V,且小于或者等于24V的一个或者多个数值。在本实施例中,第一电压V1的电压值与第二电压V2的电压值可以设置为相等或者不相等。例如,第一电压V1和第二电压V2可都等于15V。当第一电压V1与第二电压V2不相等时,载人式割草机还包括电压转换电路,电压转换电路用于对第一直流电或者第二直流电进行电压转换。
可选地,第一类负载363包括但不限于:行走电机控制装置、工作件电机(如割草电机)控制装置、电源控制装置、显示装置和操作组件50中的至少一个。其中,各控制装置包括但不限于控制器及其他辅助控制元件。在本实施例中,可设置两组行走电机控制装置、三组割草电机控制装置、一个电源管理装置、两组操作组件50及一组显示装置。示例性地,若定义行走电机控制装置、割草电机控制装置、电源控制装置和显示装置的额定工作电压可为15V直流电压,两组行走电机控制装置的最大工作电流为0.5A,三组割草电机控制装置的最大工作电流为0.75A,电源控制装置的最大工作电流为0.5A,两组操作组件50的最大工作电流为0.2A,显示装置的最大工作电流为1A,则可设置第一电源电路361的输出电压等于15V,输出电流等于3.0A,第一电源电路361的输出功率等于45W。
可选地,第二类负载364包括但不限于:照明灯、示廓灯、指示灯、充电输出接口或者座椅91中的至少一个。其中,充电输出接口可为符合PD快充协议的USB接口。照明灯、示廓灯、指示灯可采用LED等。示例性地,若定义LED灯、充电输出接口或者座椅91的额定工作电压可为15V直流电压,LED灯的最大工作电流为1.5A,充电输出接口的最大工作电流为1.5A,及其他第二类负载364预留的最大工作电流为0.5A,则可设置第二电源电路362的输出电压为15V,输出电流为3.5A,第二电源电路362的输出功率等于52.5W。
参见图36a所示,第一电源电路361的输入端经保护电路365与至少一个电池包21连接,第一电源电路361的输出端连接至少一个第一类负载363。第二电源电路362的输入端经保护电路365与至少一个电池包21连接,第二电源电路362的输出端连接至少一个第二类负载364;第二电源电路362与第一电源电路361集成设置于同一控制板(例如为辅助电源板)。
参见图36b所示,第一电源电路361与第二电源电路362之间设置开关电路366,开关电路366用于在第一电源电路361断开后自动切换,以使第二电源电路362能够向第一类负载363供电。
基于同一构思,本申请还提供了一种户外行走设备,示出了一种辅助电源供电策略的具体实施方式。通过设置双路DC-DC分别构成独立的供电支路,提高割草机核心工作部件的供电可靠性。包括:车架;行走轮组,连接并支撑车架,由行走电机驱动;电源组件,包括至少一个电池包,用于向行走电机供电;控制装置,被配置为输出控制信号以控制行走电机的运行。参见图36a和图36b所示,该户外行走设备还包括:第一电源电路361,用于将电源组件20输出的电力转换成第一直流电,以为具有主功能的第一类负载363供电;第二电源电路362,用于将电源组件20输出的电力转换成第二直流电,以为具有辅助功能的第二类负载364供电。
可选地,第一直流电具有第一电压;第二直流电具有第二电压;第一电压为大于或者等于3.3V,且小于或者等于24V的一个或者多个数值;第二电压为大于或者等于3.3V,且小于或者等于24V的一个或者多个数值。
可选地,第一类负载363包括但不限于:行走电机控制装置、割草电机控制装置、电源控制装置、显示装置和操作组件中的至少一个。
可选地,第二类负载364包括但不限于:照明灯、示廓灯、指示灯、充电输出接口或者座椅中的至少一个。
参见图36b,第一电源电路361的输入端经保护电路365与至少一个电池包连接,第一电源电路361的输出端连接至少一个第一类负载363。
参见图36b,第二电源电路362的输入端经保护电路365与至少一个电池包连接,第二电源电路362的输出端连接至少一个第二类负载364;第二电源电路362与第一电源电路364集成设置于同一控制板。
参见图36b,第一电源电路361与第二电源电路362之间设置开关电路366,开关电路366用于在第一电源电路361断开后自动切换,以使第二电源电路362能够向第一类负载363供电。在第一直流电被断开后,第二电源电路362能够同时向第一类负载363和第二类负载供电364。
本申请还提供了一种载人式割草机,示出了一种软启动策略的具体实施方式。当整机电源管理策略开启时,由于主机端电控等部件在正负极存在大电容原因,电源母线输出在开启瞬间对电容充电,类似于短路,充电电流瞬间在500-1000A左右,该电流会造成对电池包损伤,有可能导致电池包的保险丝短路、回路上线束、接插件的损伤、回路上元器件(功率管等电子开关)的损伤等危害。通过设置软启动回路,避免冲击电流导致的电路损伤,提高供电可靠性。
参见图2和图12所示,本申请的载人式割草机包括:车架11,以及,安装至车架11的用于支撑用户的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;电源组件20,包括至少一个电池包21。参见图37所示,本申请的载人式割草机还包括:软启动模块370;软启动模块370被配置为采用电容充电方式对割草电机M或行走电机42进行启动控制。
参见图37所示,电源组件20与负载之间的母线上设置主回路模块371和软启动模块370,其中,主回路模块371设有功率管等开关元件,控制器通过控制母线主回路模块371中开关元件的通断实现主回路控制。软启动模块370包括电阻R0、开关元件K0和负载电容C0。在母线主回路模块371启动之前,先打开软启动模块370,通过电阻R0对负载电容C0充电,当负载电容C0充满后,再启动主回路模块371。
本实施例中,电阻R1和负载电容C370满足如下所示公式一:
其中,Uc表示负载电容C370的充电电压;US表示电源组件20输出的充电电压;Ic表示充电电流;R表示电阻R0的电阻值;C表示负载电容C0的电容值。
结合公式一所示,当t=3*RC时,Uc=0.95*US,负载电容C0基本充满。实际整机开机启动时间一般在1秒至2秒钟之间。若定义开机启动时间为1秒,则电阻R0和负载电容C0满足:3*RC≤1,计算得到在实际应用过程中,可根据电容板上的实际电容值计算软启动模块370中电阻R0的电阻值。
本申请还提供了一种载人式割草机,示出了一种电源通信结构的具体实施方式。本实施例中,电池管理模块与电池包采用485总线方式连接,且采用总线轮询方式进行数据通信,节点配置灵活,可扩展性强。参见图2和图12所示,本申请的载人式割草机包括:车架11,以及,安装至车架11的用于支撑用户的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;电源组件20,包括至少一个电池包21。
参见图38所示,本申请的载人式割草机还包括:电源管理模块23,被配置为输出控制信号以控制电池包21向割草电机M或行走电机42供电;电源管理模块23还被配置为:采用主动通信方式与至少一个电池包21(例如为1号电池包21-1#)进行数据交互。具体地,电源管理模块23与电池包21可采用RS485总线方式连接。电源管理模块23采用主动通信方式与电池包21进行通信,电池包21被动回复。电源管理模块23与电池包21之间的通信波特率可设置为460800bit/s,数据发送周期可设置为25ms。
参见图38所示,以电源组件20设置四个电池包(1号电池包21-1#、2号电池包21-2#、3号电池包21-3#和4号电池包21-4#)为例,电源管理模块23采用总线轮询方式通信,逐个拉低W_1至W_4引脚的电位。当电源管理模块23拉低W_1引脚时,电源管理模块23与1号电池包21-1#进行通信;当电源管理模块23拉低W_2引脚时,电源管理模块23与2号电池包21-2#进行通信;当电源管理模块23拉低W_3引脚时,电源管理模块23与3号电池包21-3#进行通信;当电源管理模块23拉低W_4引脚时,电源管理模块23与4号电池包21-4#进行通信。由此,通过总线轮询方式实现多个数据节点的通信,节点配置灵活,可扩展性强。
本申请还提供了一种载人式割草机,示出了一种电池仓设计的具体实施方式。参见图3所示,本申请的载人式割草机包括至少两个(例如为四个)电池仓,每个电池仓能够放置1个大电池包LFP或者2个小电池包EGO。本实施例中,每个电池仓可兼容大电池包LFP和小电池包EGO,提高续航能力。在不采用适配器的情况下,每个电池仓里预留两个小电池包EGO的接口,和一个大电池包LFP的接口。为了保证割草机正常的供电需求,大电池包LFP和小电池包EGO的数量满足:当大电池包LFP的数量大于或者等于1时,小电池包EGO的数量大于或者等于0;当大电池包LFP的数量等于0时,小电池包EGO的数量大于或者等于2。需要说明的是,电池包的所有功能集成到电源管理模块23(参见图38)。
本实施例中,大电池包LFP可对小电池包EGO进行充电。
本实施例中,同一个电池仓兼容大电池包LFP和小电池包EGO,当插入小电池包EGO时,需将小电池包EGO的数据以大电池包LFP的协议转发出去。基于此,需增加电池包适配器方案,以实现小电池包EGO的协议转换处理。
本申请还提供了一种载人式割草机,示出了多种电源适配器的具体实施方式,通过电源适配器优化电池包之间的充放电控制。参见图39a至图39c所示,本申请的载人式割草机还包括适配器390,适配器390的一端与小电池包391(EGO)进行通信,另一端与电源管理模块23通信。
参见图39a至图39c所示,以电池仓内配置两个小电池包391为例,每个小电池包391(EGO)设有正极输出引脚P+、负极输出引脚P-、数据传输引脚D和IOT,适配器390集成协议转换模块,协议转换模块与小电池包391的数据传输引脚D和IOT链锯,用于将小电池包的数据以大电池包的协议转发至电源管理模块23。电源管理模块23设有第一正极输入引脚P_1+、第二正极输入引脚c_1+、第一负极输入引脚P_1-、正极输出引脚OUT+和负极输出引脚OUT-,其中,第一正极输入引脚P_1+与第一个小电池包391的正极输出引脚P+连接,第二正极输入引脚c_1+与第二个小电池包391的正极输出引脚P+连接,第一正极输入引脚P_1+和第二正极输入引脚c_1+分别经独立设置的主回路开关管与正极输出引脚OUT+连接,第一负极输入引脚P_1-与至少一个小电池包391(EGO)的负极输出引脚P-连接,并经检流电阻RJ与负极输出引脚OUT-连接。
参见图39a所示,本申请的载人式割草机还包括:设置于电源管理模块23的主回路正极端的正极检流电阻RJZ,用于采集回路电流。
参见图39b所示,本申请的载人式割草机还包括:在电源管理模块23设置至少两个负极输入引脚(例如第一负极输入引脚P_1-和第二负极输入引脚P_2-),当电池仓内插入一个大电池包时,占用一个负极输入引脚(例如为第一负极输入引脚P_1-);当电池仓内插入两个小电池包时,占用两个负极输入引脚(例如为第一负极输入引脚P_1-和第二负极输入引脚P_2-)。
参见图39c所示,在本申请的载人式割草机中,适配器390包括:开关元件和检流电阻,开关元件设置于电池包的正极输出引脚P+与电源管理模块23的正极输入引脚(例如第一正极输入引脚P_1+或者第二正极输入引脚c_1+)之间,每个电池包对应一组开关元件。检流电阻包括单路检流电阻RP-和总检流电阻R ZP-。其中,单路检流电阻RP-与电池包的负极输出引脚P-连接,用于检测对应的单个电池包充放电电流;总检流电阻R ZP-的一端分别与各单路检流电阻RP-连接,总检流电阻R ZP-的另一端与电源管理模块23的负极输入引脚(例如第一负极输入引脚P_1-)连接,用于检测所有接入的电池包的总充放电电流。通过在适配器内集成开关元件和检流电阻,实现电池包均衡控制和电池包充放电控制。
本申请还提供了一种载人式割草机,示出了一种功率分配策略的具体实施方式,通过监测电池包状态及整机各部件的需求功率信息进行功率分配,以使整机运行更加合理、高效。参见图2和图12所示,本申请的载人式割草机包括:车架11,以及安装至车架11的用于支撑用户的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;电源组件20,包括至少一个电池包21,用于向割草电机M或行走电机42供电;控制装置,被配置为输出控制信号以控制行走电机42或割草电机M的运行。本申请的控制装置还被配置为:获取电源组件20输出的总电流值(例如为10秒钟内平均值),基于电源组件20的当前状态和总电流值输出与割草电机M的操作相关的控制信号。其中,电源组件20的当前状态包括电源组件20的最大放电能力。典型地,最大放电能力可采用预设时间(例如为10秒钟)内电源组件20的最大放电电流或者最大放电功率中的任一项表示。
本实施例中,与割草电机M的操作相关的控制信号,包括但不限于:限流运行控制信号或者降功率运行控制信号。具体地,可根据电源组件20输出的总电流值计算整机需求功率值。进而,对电池包的最大放电能力和整机需求功率值进行比较。当电池包的最大放电能力小于整机需求功率值时,对割草电机M输出控制信号,控制割草电机M限流降功率运行。由于整机各部件需求功率不一致,通过合理分配功率,使整机运行更加合理。
一实施例中,本申请的控制装置被配置为:基于最大放电能力和总电流值控制载人式割草机进入功率限制模式;在功率限制模式下,基于最大放电能力限制割草电机M的输出功率,并在割草电机M被限制而停机后,限制行走电机42的输出功率。
可选地,控制装置被配置为:根据最大放电能力确定电流阈值,对总电流值与电流阈值进行比对,判断总电流值是否大于电流阈值。以最大放电能力为最大放电电流ISOP为例,电流阈值可表示为1.1*ISOP。控制装置还被配置为:在总电流值大于电流阈值之时,获取当前状态(即最大放电能力偏低的状态)的持续时间,并对当前状态的持续时间与时间阈值进行比对,根据电流对比结果和持续时间比对结果确定是否控制载人式割草机进入功率限制模式。其中,该时间阈值表示从当前模式进入功率限制模式的等待时间。具体地,若总电流值大于电流阈值,且最大放电能力偏低的状态的持续时间大于时间阈值,则控制装置控制载人式割草机进入功率限制模式;若总电流值小于或者等于电流阈值,或者,最大放电能力偏低的状态的持续时间小于或者等于时间阈值,则继续检测电源组件20输出的总电流值,并执行上述判断逻辑。
可选地,在获取时间阈值之时,本申请的控制装置被配置为:根据电源组件20的SOC(State Of Charge,剩余电量)值确定时间阈值。其中,时间阈值与SOC值正相关,即言,电源组件20的SOC值越大,时间阈值越大。具体地,当电源组件20的SOC值大于20%时,时间阈值可等于1分钟;当电源组件20的SOC值大于10%,且小于或者等于20%时,时间阈值可设置为大于或者等于10秒,且小于1分钟的数值,且时间阈值随着SOC值的减小逐渐递减;当电源组件20的SOC值小于或者等于10%时,时间阈值为0,即言立即控制载人式割草机进入功率限制模式。
可选地,在功率限制模式下,控制装置被配置为:获取行走电机42的行走电参数;基于行走电参数确定上限阈值和下限阈值,并根据最大放电能力、上限阈值和下限阈值确定割草电机M的输出功率。其中,行走电机42的行走电参数包括但不限于:行走电机母线电流、行走电机输出电流或者行走电机运行功率。
可选地,在根据最大放电能力、上限阈值和下限阈值确定割草电机M的输出功率之时,控制装置还被配置为:在最大放电能力大于上限阈值之时,根据总电流值和行走电参数确定割草电机M的输出功率。在最大放电能力小于上限阈值之时,控制割草电机M停止,并基于最大放电能力限制行走电机42的输出功率,以使行走电参数满足预设条件;其中,预设条件基于最大放电能力设置。
示例性地,定义电源组件20输出的总电流值为I总,最大放电能力为最大放电电流ISOP,行走电参数为行走电机输出电流I轮(例如为10秒钟内的行走电机输出电流的平均值)为例,上限阈值可设置为1.1*I轮,下限阈值可设置为0.9*I轮。对电源组件20的最大放电电流ISOP分别与上限阈值(例如为1.1*I轮)和下限阈值(例如为0.9*I轮)进行比较。若最大放电电流ISOP大于上限阈值(例如为1.1*I轮),则对割草电机M的输出功率进行限制,以使割草电机M的输出电流IM满足:IM=I总-I轮;若最大放电电流ISOP小于下限阈值(例如为0.9*I轮),则控制割草电机M停止运行,并限制行走电机42的输出功率,以使行走电机的输出电流I轮满足:I轮<ISOP,ISOP表示当前时刻电源组件20的最大放电电流。
可选地,在功率限制模式下,控制装置还被配置为:在电源组件20输出的总电流值小于预设电流值(例如为5A),且割草电机M和行走电机均停止运行时,解除功率限制模式。
基于同一构思,本申请还提供了一种载人式割草机功率分配方法。本实施例通过监测电池包状态及整机各部件的需求功率信息进行功率分配,以使整机运行更加合理、高效。参加图40a和图40b所示,该载人式割草机功率分配方法具体包括如下步骤:
S401:获取电源组件输出的总电流值和电源组件的当前状态,其中,电源组件的当前状态包括电源组件的最大放电能力。
典型地,最大放电能力可采用预设时间(例如为10秒钟)内电源组件的最大放电电流或者最大放电功率中的任一项表示。
S402:根据最大放电能力确定电流阈值。
S403:判断总电流值是否大于电流阈值。
若总电流值大于电流阈值,则执行步骤S404;若总电流值小于或者等于电流阈值,则执行步骤S401。
S404:获取当前状态(即最大放电能力偏低的状态)的持续时间。
S405:判断当前状态的持续时间是否大于时间阈值。
若最大放电能力偏低的状态的持续时间大于时间阈值,则执行步骤S406;若最大放电能力偏低的状态的持续时间小于或者等于时间阈值,则返回执行步骤S401。
S406:控制载人式割草机进入功率限制模式。
在功率限制模式,本申请的载人式割草机功率分配方法包括如下步骤:
S407:获取行走电机的行走电参数,并基于行走电参数确定上限阈值和下限阈值。
S408:判断最大放电能力是否大于上限阈值。
若最大放电能力大于上限阈值,则执行步骤S409;若最大放电能力小于上限阈值,则执行步骤S410。
S409:根据总电流值和行走电参数确定割草电机的输出功率。
S410:判断最大放电能力是否小于下限阈值。
若最大放电能力小于下限阈值,则执行步骤S411;若最大放电能力大于下限阈值,则执行步骤S412。
S411:控制割草电机停止,并基于最大放电能力限制行走电机的输出功率。
S412:是否满足电源组件输出的总电流值小于预设电流值(例如为5A),且割草电机和行走电机均停止运行。
若电源组件输出的总电流值小于预设电流值(例如为5A),且割草电机和行走电机均停止运行,则执行步骤S413;若不满足,则返回执行步骤S406。
S413:解除功率限制模式。
本申请还提供了一种户外行走设备100,用于执行上述功率分配方法,具有上述载人式割草机相同的功能模块和有益效果。通过监测电池包状态及整机各部件的需求功率信息进行功率分配,以使整机运行更加合理、高效。参见图2和图12所示,本申请的户外行走设备100包括:车架11,以及安装至车架11的用于支撑用户的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;电源组件20,用于向割草电机M或行走电机42供电;控制装置,被配置为输出控制信号以控制行走电机42或割草电机M的运行。控制装置还被配置为:基于电源组件20的当前状态和户外行走设备的总电流值,控制户外行走设备进入功率限制模式;在功率限制模式下,基于电源组件20的当前状态限制割草电机M的输出功率;在割草电机M被限制而停机后,限制行走电机42的输出功率。
可选地,电源组件20的当前状态包括电源组件20的最大放电能力;控制装置被配置为:根据最大放电能力确定电流阈值,对总电流值与电流阈值进行比对;在总电流值大于电流阈值之时,获取当前状态的持续时间,并对当前状态的持续时间与时间阈值进行比对,根据电流对比结果和持续时间比对结果确定是否控制户外行走设备进入功率限制模式。
可选地,该控制装置被配置为:获取电源组件20的SOC值,根据SOC值确定时间阈值。
可选地,在功率限制模式下,该控制装置还被配置为:获取行走电机42的行走电参数;基于行走电参数确定上限阈值和下限阈值;根据最大放电能力、上限阈值和下限阈值确定割草电机M的功率限制策略。
可选地,控制装置被配置为:在最大放电能力大于上限阈值之时,根据总电流值和行走电参数确定割草电机M的输出功率。
可选地,控制装置被配置为:在最大放电能力小于上限阈值之时,控制割草电机M停止,并基于最大放电能力限制行走电机42的输出功率。
本申请还提供了一种载人式割草机,集成无线通信、定位及姿态检测技术中的至少一项,可实现下述功能中的至少一项:记录割草机工作轨迹;查询割草机所处位置;在割草机丢失后根据定位位置找回;检测割草机倾覆状态,及时发现并报警;远程OTA升级;割草机故障信息、异常工作信息及配件损耗预测等信息传输;向用户推送故障维修信息,提示用户及时更换故障件。参见图2和图12所示,本申请的载人式割草机包括:车架11,以及安装至车架11的用于支撑操作者的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机驱动;电源组件20,包括至少一个电池包21,用于给行走电机42和割草电机供电。参见图41所示,本申请的载人式割草机还包括:控制器MCU,被配置为输出控制信号以控制行走电机42或割草电机M的运行;无线通信模组410,被配置为能够与外部设备进行双向通信,用于将数据信息传送给外部设备,以及接收来自外部设备的输入信息;控制器MCU被配置为至少在检测到支撑部无操作者且割草电机M未运行时响应外部设备的输入信息控制载人式割草机进入遥控模式;在遥控模式下,控制器MCU禁止割草电机M转动;在遥控模式下,控制器MCU被配置为基于外部设备的输入信息以第一预设条件控制行走电机42的运行。具体地,当支撑部无操作者且割草电机M未运行时响应外部设备的输入信息时,如果需要执行拖车,则可通过无线通信模组(例如为蓝牙模组)控制割草机以固定车速低速前进或者后退或者向左或者向右。通过配置遥控模式,解决了现有的本地端控制方式难以规避危险工况,影响操作安全性的问题,通过集成无线通信、定位及姿态检测技术,实现远程控制及数据维护。
本实施例中,无线通信模组410发送到外部设备的数据信息包括但不限于:无线通信模组的升级状态及当前固件版本信息,载人式割草机的行驶轨迹、割草轨迹和实时位置,及载人式割草机的倾覆状态中的至少一项。外部设备的输入信息包括下述至少一项:远程连接指令、行驶方向、割草方向、行驶速度、割草速度和软件升级数据包。
在一些实施例中,例如割草机运行于高速行驶模式时,第一预设条件为转速小于或者等于10mph。在一些实施例中,例如割草机运行于中速行驶模式时,第一预设条件为转速小于或者等于8mph。在一些实施例中,例如割草机运行于低速行驶模式时,第一预设条件为转速小于或者等于6mph。在一些实施例中,例如割草机运行于低速行驶模式时,第一预设条件为转速小于或者等于4mph。在一些实施例中,例如割草机运行于位置找回模式时,第一预设条件为转速小于或者等于2mph。
参见图41所示,该载人式割草机还包括:定位模块411,定位模块411与无线通信模组410和显示装置安装在一起,作为一个整体使用;或者,定位模块411可与无线通信模组410集成设置形成独立模块,安装在割草机上,并通过总线与其它模块连接,在总线上获取其它模块的信息,并发送自身数据及状态。本申请定位模块411被配置为:记录载人式割草机的行驶轨迹、割草轨迹和实时位置,并通过无线通信模组将行驶轨迹、割草轨迹和实时位置发送到终端服务器。具体地,定位模块411可为下述任一项:GPS定位模块、北斗定位模块、WiFiAP定位模块和蓝牙定位模块。在本实施例中,可使用独立的GPS定位模组,对车辆位置进行定位,定位精度高。终端服务器可将行走轨迹、割草轨迹推送到用户终端,在用户终端上集成地图功能,采用不同颜色的轨迹线在地图上对行走轨迹、割草轨迹进行区分显示。
参见图41所示,该载人式割草机还包括:姿态检测模块412,用于检测载人式割草机的倾覆状态;无线通信模组410还被配置为:将倾覆状态发送到终端服务器,并通过终端服务器将倾覆状态推送到用户。本实施例中,姿态检测模块412包括但不限于:多轴加速度计和陀螺仪。可使用多轴加速度计和陀螺仪共同检测车辆姿态,通过对加速度传感器数据、车轮速度等分析,判断车辆侧滑状态,并对侧滑状态的纠正。具体地,当加速度计检测的其中两个或三个轴向上的加速度超过某个值且陀螺仪在一个或者多个方向上检测到角速度大于额定值(该额定值是通过前期大量测试获取的),则认为车辆即将倾斜侧翻。将故障信息及解决方案同步推送至用户,进行声音或者灯光或者显示信息提醒。同时停止割草马达和行驶马达。在一些实施例中,姿态检测模块412包括惯性测量单元(InertialMeasurement Unit,IMU)。IMU可能和定位模块一起都放置在座椅左侧的覆盖件下面。
在一些实施例中,通过姿态检测模块412实时获取割草机相对大地的三轴姿态角度,分别表示俯仰角、偏航角和翻滚角,以及加速度和角速度数据。IMU与车辆固定,例如与车架或其它固定不动车身结构固定安装。
在一些实施例中,用户可以通过外部设备或显示屏设置车辆倾斜报警角度数据。具体地,当姿态传感器检测姿态角大于阈值进行报警,阈值为选项表,可选角度包括但不限于10°、15°、20°、25°等。当车身姿态处于临界角度时,显示屏上进行提示。当车辆倾斜角度超过设定角度时,通过显示屏输出报警信息。在一些实施例中,通过姿态检测模块412的输出判断车辆在坡道运行状态,用于控制电机速度,提高坡道行驶操控性。在一些实施例中,在辅助驾驶控制中,通过对车身姿态的闭环控制,自动控制行驶方向,降低驾驶者工作强度,避免不断调节方向,从而降低驾驶者工作强度,提升驾驶体验。
这样,通过实时测量设备运行三轴角度,当车辆在坡道行驶时进行车身倾斜报警,避免车辆坡道行驶翻车;在坡道行驶时控制车辆速度,提升坡道操控性能;也用于车辆辅助驾驶时进行姿态控制,包括行驶方向锁定,自动驾驶定位等控制。参见图41所示,本申请的载人式割草机还包括:警示模块413,与无线通信模组410或者控制器连接;无线通信模组410还被配置为:接收终端服务器下发的警示控制指令,并通过警示模块发出警示信息。
可选地,无线通信模块410的数据传输方式包括下述至少一项:蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、LoRa或者4G。具体地,可采用4G模组进行数据传输,并基于基站定位原理,通过基站定位获取割草机的位置信息。在一些实施例中,无线通信模块410的数据传输方式还包括:433Mhz无线通信、915Mhz无线通信、2.4Ghz无线通信、5.8Ghz无线通信等无需执照的开放无线电频段的无线通信方式。
参见图41所示,控制器分别与无线通信模块410、定位模块411、姿态检测模块412和警示模块413进行双向数据传输,以实现不同应用场景下的数据监测、预警及控制。
在割草机工作时,定位模块411分别记录车辆的行驶轨迹、割草轨迹和实时位置,并通过无线通信模块410(例如4G模组)将割草机的实时位置上传到终端服务器。
当割草机丢失时,定位模块411(例如GPS模组)定时获取割草机的实时位置,并将位置信息通过无线通信模块410(例如4G模组)上传到终端服务器。终端服务器可将行走轨迹、割草轨迹推送到用户终端,在用户终端上集成地图功能,采用不同颜色的轨迹线在地图上对行走轨迹、割草轨迹进行区分显示。用户通过终端集成的应用程序在地图上设置电子围栏(即地图上划定的范围),当割草机不在电子围栏内(即割草机的位置超出划定范围)时,向用户报警,供用户丢失后找回割草机。在用户到达割草机附近后,可通过手机端发送命令,使车辆的警示模块413进行声光报警,提示车辆位置。
在割草机需要进行软件更新时,终端服务器通过无线通信模块410(例如4G模组)进行升级包传输,将更新数据推送至割草机,并通过无线通信模块410(例如4G模组)反馈割草机当前升级状态及当前固件版本信息等。
在检测到割草机故障信息时,通过无线通信模块410(例如4G模组)将故障详细信息传输至服务器存储备份;并将故障信息及解决方案同步推送至用户。当割草机检测到刀盘等易损耗配件需要更换时,将相应信息通过无线通信模块410(例如4G模组)传输至终端服务器,终端服务器将相应消息推送至用户端,提示用户及时更换。
当姿态检测模块412(例如为IMU)检测到车辆发生倾覆时,通过无线通信模块410(例如4G模组)将相应倾覆状态发送至服务器,服务器将相关倾覆信息推送至用户。
在一些实施例中,无线通信模组410可固定安装于操作组件50的覆盖件下方。在另一些实施例中,无线通信模组410可集成设置于显示屏内。在一些实施例中,无线通信模组410集成到显示屏内,采用总线连接方式与定位模块411和姿态检测模块412连接。在另一些实施例中,无线通信模组410与定位模块411和姿态检测模块412集成设置于同一个电路板上。无线通信模组410可采用下述至少一项作为供电电源:电池包21和独立备用电源,独立备用电源能够被电池包21充电或者对电池包21放电。具体地,无线通信模组410执行数据传输工作。优选地,无线通信模组410可与定位模块411、姿态检测模块412集成在一起,放置在左侧操作组件50覆盖件下面。
一实施例中,无线通信模组410、定位模块411和姿态检测模块412的供电使用如下两种方式:其一,直接使用割草机上电池包21供电;其二,采用电池包21与独立备用电源(例如为电池模组)供电,独立备用电源可采用可充电电池,不可拆卸地固定于电源组件20附近,独立备用电源能够被电池包21充电或者对电池包21放电。当电池包21有电时,通过电池包21给模组供电;当电池包21没电或被拔下时,通过独立备用电源给模组供电。
基于同一构思,本申请还提供了一种载人式割草机,包括:车架11,以及安装至车架11的用于支撑操作者的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机M驱动;控制器,被配置为输出控制信号以控制行走电机42或割草电机M的运行;无线通信模组,被配置为能够与外部设备进行双向通信,用于将数据信息传送给外部设备,以及接收来自外部设备的输入信息;控制器被配置为至少能在检测到支撑部无操作者时响应外部设备的输入信息控制载人式割草机进入遥控模式;在遥控模式下,控制器被配置为基于外部设备的输入信息控制载人式割草机的运行。
可选地,外部设备的输入信息包括下述至少一项:远程连接指令、行驶方向、割草方向、行驶速度、割草速度和软件升级数据包。
在一些实施例中,例如在记录行驶轨迹时,第一预设条件为转速小于或者等于10mph。在一些实施例中,第一预设条件为转速小于或者等于8mph。在一些实施例中,第一预设条件为转速小于或者等于6mph。在一些实施例中,第一预设条件为转速小于或者等于4mph。在一些实施例中,例如在割草机位置找回时,第一预设条件为转速小于或者等于2mph。
可选地,该载人式割草机还包括:定位模块,与无线通信模组集成设置,定位模块被配置为:记录载人式割草机的行驶轨迹、割草轨迹和实时位置,并通过无线通信模组将行驶轨迹、割草轨迹和实时位置发送到终端服务器。
可选地,该载人式割草机还包括:姿态检测模块,用于检测载人式割草机的倾覆状态;无线通信模组还被配置为:将倾覆状态发送到终端服务器,并通过终端服务器将倾覆状态推送到用户。
可选地,该载人式割草机还包括:警示模块,与无线通信模组或者控制器连接;无线通信模组还被配置为:接收终端服务器下发的警示控制指令,并通过警示模块发出警示信息。
可选地,无线通信模组固定安装于操作组件50的覆盖件下方;无线通信模组采用总线连接方式与定位模块和姿态检测模块连接;无线通信模组采用下述至少一项作为供电电源:电池包21和独立备用电源,独立备用电源能够被电池包21充电或者对电池包21放电。
可选地,无线通信模块的数据传输方式包括下述至少一项:蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、LoRa或者4G。无线通信模块410的数据传输方式还包括:433Mhz无线通信、915Mhz无线通信、2.4Ghz无线通信、5.8Ghz无线通信等无需执照的开放无线电频段的无线通信方式。
基于同一构思,本申请还提供了一种载人式割草机,该载人式割草机具有驾驶模式和遥控模式。本申请的载人式割草机包括:车架11,以及安装至车架11的用于支撑操作者的支撑部;行走轮组41,连接并支撑车架11,由行走电机42驱动;割草元件,由割草电机驱动;电源组件20,包括至少一个电池包21,用于给行走电机42和割草电机供电。参见图41所示,本申请的载人式割草机还包括:控制器MCU,被配置为输出控制信号以控制行走电机或割草电机的运行;无线通信模组410,被配置为能够与外部设备进行双向通信,用于将数据信息传送给外部设备,以及接收来自外部设备的输入信息;控制器被配置为允许响应位于支撑部上的操作者的操作控制载人式割草机进入驾驶模式;控制器被配置为允许响应外部设备的输入信息控制载人式割草机进入遥控模式。
本申请还提供了一种户外行走设备,将电涡流传感器集成设置于电机内部,用于检测电机转子位置,防水要求低,结构可靠性高,有利于提高检测精度。本申请的载人式割草机包括:车架11;行走轮组41,连接并支撑车架11;行走电机42,与行走轮组41连接,用于驱动行走轮组41转动从而带动户外行走设备在地面上移动;电源组件20,包括至少一个电池包21。在一些实施例中,行走电机42的输出功率大于等于2kW。在一些实施例中,电源组件20的总能量大于或者等于2kW·h。电源组件20的至少部分可拆卸地安装至载人式割草机。
参见图42至图44所示,本申请的载人式割草机还包括安装至行走电机42上的电涡流传感器420,用于检测行走电机42的转子位置。在一些实施例中,电涡流传感器420包括目标靶421和传感器电路板422。其中,目标靶421固定连接至行走电机42的转子。传感器电路板422与目标靶421相对设置地安装在行走电机42上。电源组件20用于向行走电机42和传感器电路板422供电。
目标靶421包括多个扇形结构的金属板4211。目标靶421通过螺钉与行走电机42的转子轴42a固定,以使目标靶421与行走电机42的转子轴42a同步转动。在一些实施例中,目标靶421包括至少一个限位部,例如扁位或凸起,用于与转子轴进行固定。当行走电机42运行时,在目标靶421内产生电信号,该电信号能够在传感器电路板422形成波形,用于检测行走电机42的转子位置。在一些实施例中,目标靶421包括多个镶嵌在绝缘材料上的扇形结构的金属板。目标靶421与转子轴固定且与转子轴同步转动。具体地,传感器电路板422设有发射线圈和接收线圈。其中,发射线圈能够发射交变激励信号,交变激励信号在空间中产生交变电磁场,接收线圈能够接收该交变电磁场产生的信号。目标靶421在交变电磁场的作用下感应出电涡流,电涡流产生次级电磁信号场。当传感器电路板422和目标靶421发生相对运动时,传感器电路板422的接收线圈接收到的信号发生变化。传感器电路板422通过解调和处理接收的信号即可获取传感器电路板和目标靶的相对位置,也即获取转子位置。此时,传感器电路板422输出相应的信号,以使控制器基于传感器电路板422输出的信号控制行走电机的运行。
传感器电路板422为集成传感器检测电路的印制电路板,传感器电路板422设有贯穿孔4221,该贯穿孔4221的直径D1与行走电机42的转子轴42a的直径相匹配。在一些实施例中,该贯穿孔422的直径D1小于等于目标靶421上扇形区域的直径D2。
电涡流传感器420还包括防护罩423。防护罩423设有安装孔,安装孔用于将防护罩固定于行走电机42,以使防护罩423罩设于目标靶421和传感器电路板422背离行走电机42的一侧。在一些实施例中,防护罩423朝向行走电机42一侧设有电路板安装槽4231,电路板安装槽4231用于固定传感器电路板422。具体地,可采用螺钉将传感器电路板422固定于电路板安装槽4231内,形成电涡流组件。该电涡流组件通过螺钉固定于行走电机42的一个端面上。
参见图45和图46所示,行走电机42包括后端盖424和三相电源线425以及信号线426。其中,后端盖424包括第一端盖部4241和可拆卸地安装至第一端盖部4241上的第二端盖部4242,第一端盖部4241和第二端盖部4242形成有一个容纳空间424a用于容纳并固定至少部分的三相电源线425、至少部分的信号线426、安装目标靶421a以及传感器电路板422a。具体地,第一端盖部4241上形成有用于允许三相电源线425穿过的第一通孔424b,三相电源线425安装至固定件427,固定件427通过螺钉紧固的方式固定在第一端盖部4241内并位于容纳空间424a内。第一端盖部4241上还形成有第二通孔424c,转子轴42a通过第二通孔424c延伸至容纳空间424a内。目标靶421a通过螺钉固定安装至转子轴42a上并随转子轴42a旋转。传感器电路板422a固定安装至固定件427的远离三相电源线425一侧。
基于同一构思,本申请还提供了一种户外行走设备100,将电涡流传感器集成设置于电机内部,用于检测电机转子位置,防水要求低,结构可靠性高,有利于提高检测精度。本申请的户外行走设备100包括:车架11;行走轮组41,连接并支撑车架11;行走电机42,与行走轮组41连接,用于驱动行走轮组41转动从而带动户外行走设备100在地面上移动;驱动电机,与工作附件连接,用于驱动工作附件运行。参见图42至图44所示,本申请的户外行走设备100还包括:安装至行走电机42上的电涡流传感器420,该电涡流传感器420包括目标靶421和与目标靶421相对设置的传感器电路板422;目标靶421固定连接至行走电机42或者驱动电机的转子;电源组件20,包括至少一个电池包21,用于向行走电机42、驱动电机和传感器电路板422供电。
可选地,目标靶421与行走电机42或者驱动电机的转子轴同步转动,并产生电信号,电信号能够在传感器电路板422形成波形。
可选地,电涡流传感器420还包括:防护罩;防护罩设有安装孔,安装孔用于将防护罩固定于行走电机42或者驱动电机,以使防护罩罩设于目标靶421和传感器电路板422背离行走电机42或者驱动电机的一侧;防护罩朝向行走电机42或者驱动电机一侧设有电路板安装槽,电路板安装槽的用于固定传感器电路板422。
可选地,电源组件20的总能量大于或者等于2kW·h。
可选地,电源组件20的至少部分可拆卸地安装至户外行走设备100。
可选地,行走电机42的输出功率大于等于2kW。
可选地,驱动电机包括扫雪电机或者割草电机。
以上显示和描述了本申请的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,上述实施例不以任何形式限制本申请,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本申请的保护范围内。
Claims (13)
1.一种户外行走设备,其特征在于,包括:
车架;
行走轮组,连接并支撑所述车架;
行走电机,与所述行走轮组连接,用于驱动所述行走轮组转动从而带动所述户外行走设备在地面上移动;
电涡流传感器,包括目标靶和传感器电路板;所述目标靶固定连接至所述行走电机的转子轴;所述传感器电路板与所述目标靶相对地安装在所述行走电机上。
2.根据权利要求1所述的户外行走设备,其特征在于,所述目标靶与所述行走电机的转子轴同步转动。
3.根据权利要求1所述的户外行走设备,其特征在于,所述行走电机包括后端盖,所述后端盖形成一个容纳空间;所述目标靶和所述传感器电路板设置在所述容纳空间内。
4.根据权利要求3所述的户外行走设备,其特征在于,所述后端盖包括第一端盖部和第二端盖部;所述第二端盖部能够可拆卸地安装至所述第一端盖部。
5.根据权利要求4所述的户外行走设备,其特征在于,所述第一端盖部形成有第一通孔和第二通孔;所述转子轴的至少部分通过所述第二通孔延伸至所述容纳空间。
6.根据权利要求5所述的户外行走设备,其特征在于,所述行走电机还包括三相电源线;所述三相电源线的至少部分从所述第一通孔穿过并设置在所述容纳空间内。
7.根据权利要求6所述的户外行走设备,其特征在于,所述后端盖内还设置有用于固定所述三相电源线的固定件;所述固定件通过螺钉紧固在所述第一端盖部的内部。
8.根据权利要求7所述的户外行走设备,其特征在于,所述传感器电路板安装在所述固定件的远离三相电源线的一侧。
9.根据权利要求4所述的户外行走设备,其特征在于,所述行走电机的后端盖上还安装有防水透气阀;所述防水透气阀安装至所述第一端盖部的侧部。
10.根据权利要求1所述的户外行走设备,其特征在于,所述电涡流传感器还包括:防护罩;所述防护罩设有安装孔,所述安装孔用于将所述防护罩固定于所述行走电机,以使所述防护罩罩设于所述目标靶和所述传感器电路板背离所述行走电机的一侧;
所述防护罩朝向所述行走电机一侧设有电路板安装槽,所述电路板安装槽的用于固定所述传感器电路板。
11.根据权利要求1所述的户外行走设备,其特征在于,所述行走电机的输出功率大于等于2kW。
12.一种户外行走设备,其特征在于,包括:
车架;
行走轮组,连接并支撑所述车架;
行走电机,与所述行走轮组连接,用于驱动所述行走轮组转动从而带动所述户外行走设备在地面上移动;
驱动电机,与工作附件连接,用于驱动工作附件运行;
电涡流传感器,包括目标靶和与所述目标靶相对设置的传感器电路板;所述目标靶固定连接至所述行走电机或者所述驱动电机的转子轴。
13.根据权利要求12所述的户外行走设备,其特征在于,所述驱动电机包括扫雪电机或者割草电机。
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