| 专利名称： | 一种山地果园运输机动力主动控制系统及控制方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Active power control system and method for hillside orchard conveyor | ||
| 专利号： | CN201510250733.5 | 申请时间： | 20150515 |
| 公开号： | CN104925044A | 公开时间： | 20150923 |
| 申请人： | 华南农业大学 | ||
| 申请地址： | 510642 广东省广州市天河区五山路483号 | ||
| 发明人： | 吴伟斌; 洪添胜; 朱余清; 赵新; 冯灼峰; 冯运琳; 李永成; 廖劲威; 许棚搏; 游展辉; 石嘉林 | ||
| 分类号： | B60T8/1761; B60T8/1764; B60T13/74 | 主分类号： | B60T8/1761 |
| 代理机构： | 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 | 代理人： | 谢静娜 |
| 摘要： | 本发明了公开了一种山地果园运输机动力主动控制系统及控制方法，系统包括MCU控制系统、所述MCU控制系统的输入端连接有节气门开度检测模块、和转向角度检测模块，第一轮速检测模块和第二轮速检测模块，输出端连接有第一继电器和第二继电器，第一继电器连接第一电推杆，第一电推杆连接第一制动油泵，第一制动油泵连接第一制动模块，第一制动模块连接第一电磁阀；第二继电器连接第二电推杆，第二电推杆连接第二制动油泵，第二制动油泵连接第二制动模块，第二制动模块连接第二电磁阀；第一、二继电器均连接至稳压器，第一、二电磁阀均连接至第三制动油泵，制动油泵连接制动手柄。本发明使得山地多功能运输车在行驶时更加稳定，增强了其对山路的适应性。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses an active power control system and method for a hillside orchard conveyor. The active power control system comprises an MCU. The input end of the MCU is connected with a throttle valve opening degree detection module, a steering angle detection module, a first wheel speed detection module and a second wheel speed detection module. The output end of the MCU is connected with a first relay and a second relay. The first relay is connected with a first electric push rod which is connected with a first brake oil pump. The first brake oil pump is connected with a first brake module, and the first brake module is connected with a first electromagnetic valve. The second relay is connected with a second electric push rod, and the second electric push rod is connected with a second brake oil pump. The second brake oil pump is connected with a second brake module which is connected with a second electromagnetic valve. The first and second relays are connected to a voltage stabilizer. The first and second electromagnetic valves are connected to a third brake oil pump. The brake oil pumps are connected with a brake handle. By means of the active power control system and method for the hillside orchard conveyor, the multifunctional hillside conveyor runs more stably, and the adaptability of the hillside orchard conveyor to hill roads is enhanced. | ||
1.一种山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于，包括MCU控制 系统、所述MCU控制系统的输入端连接有节气门开度检测模块、转向角度检测 模块、第一轮速检测模块和第二轮速检测模块，所述MCU控制系统的输出端分 别连接有第一继电器和第二继电器，所述第一继电器连接第一电推杆，第一电 推杆连接第一制动油泵，所述第一制动油泵连接第一制动模块，第一制动模块 连接第一电磁阀，第一电磁阀连接第一继电器；所述第二继电器连接第二电推 杆，第二电推杆连接第二制动油泵，所述第二制动油泵连接第二制动模块，第 二制动模块连接第二电磁阀，第二电磁阀连接第二继电器；所述第一继电器和 第二继电器均连接至稳压器，稳压器连接电源；所述第一电磁阀和第二电磁阀 均连接至第三制动油泵，所述制动油泵连接有制动手柄；所述MCU控制系统通 过对节气门开度的检测数据、转向角度的检测数据以及轮速传感器的检测数据 的综合分析，对车辆的技术状况进行判断，然后发出命令，通过继电器的动作， 切断电磁阀，继电器对电推杆控制，电推杆控制制动油泵，制动油泵实现制动 减速。
2.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 所述MCU控制系统采用ATmega2560处理器，所述ATmega2560具备54路数字 输入输出，16通道的A/D转换器，16路8位PWM输出，256KB的8位Flash存 贮器，并具有UART、SPI、TWI与兼容I2C总线接口。
3.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 所述节气门开度检测模块包括节气门总成、节气门、固定架、节气门控制手柄 以及节气门开度传感器，所述固定架安装在节气门总成上，节气门控制手柄连 接在节气门上，节气门传感器安装在节气门处，所述节气门开度检测模块通过 节气门带动指针在滑动电阻上滑动，把节气门开度转换为电压信号，传送到MCU 控制系统。
4.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 所述第一轮速检测模块和第二轮速检测模块均包括检测轮速的霍尔传感器和磁 钢，所述霍尔传感器安装在车轮的轮毂外侧，所述的磁钢安装在轮毂的顶部； 霍尔传感器把驱动轮转速信号转化成感应电压信号，传送到MCU控制系统。
5.根据权利要求4所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 在每个车轮上等90度角安装4组磁钢。
6.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主控制系统，其特征在于， 所述转向角度检测模块包括转向把柄和方向盘转角传感器，所述方向盘转角传 感器安装于转向把柄上，方向盘转角传感器为MCU控制系统提供车辆转向角度 信号。
7.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 所述第一电磁阀和第二电磁阀均为二位二通阀，当山地果园运输车正常工作时， 两个电磁阀均处于左位，此时由制动手柄控制的制动油泵与制动钳的油路连通。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的山地果园运输机动力主动控制系统的 控制方法，其特征在于，包括下述步骤： (1)、节气门开度检测模块对节气门开度信号进行收集，并送到MCU控制系 统中；第一、二轮速检测模块对两驱动轮的轮速进行测量与传送；由方向盘转 角传感器的转向角度检测系统收集汽车转向角度的数据，并传送至MCU控制系 统； (2)、节气门开度检测模块所传入的节气门开度电压信号，经过运算后计算出节气门开度，其中ε为节气门开度，N2为检测节气门开度的电位器 电压信号的检测值，第一、二轮速检测模块传入两驱动轮的轮速N1,N2，转向角 度检测模块所传入电压信号通过
运算得出转向角度α，其中 N1为检测转向的电位器电压信号的检测值； (3)、MCU控制系统根据节气门开度判断车辆是否处于加速状态，若处于 加速状态，则有可能是是由于陷坑或打滑引起；继而判断轮速信号，通过n1和 n2的比较，判断两驱动轮是否处于轮速不等的状态，若是，则可能由于陷坑或 打滑造成，若不是则需要控制执行器工作；最后通过车辆转向角度判断车辆是 否处于转向状态，如处于转向状态，即α不为零，此时则可以断定轮速不同不是 由陷坑打滑引起，若不是，联合车辆处于加速状态和两驱动轮转速不同这两点， 可以判定是出现陷坑打滑现象，并根据转速信号判断高转速一端为打滑端，应 控制执行器进行动力差速控制。
9.根据权利要求8所述的山地果园运输机动力主动控制系统的控制方法， 其特征在于，步骤S3具体为： S31、MCU控制系统根据节气门开度传感器、轮速传感器以及转向角度传 感的反馈信号，与系统中预设定的程序数值就行对比，判断车轮是否出现陷坑 打滑现象； S32、确认是左车轮还是右车轮出现打滑现象； S33、若为左车轮出现陷坑打滑现象，则执行下述步骤： S331、MCU控制系统首先发出信号，使得第一电磁阀由左位，装入右位处， 以截断第三制动油泵的供油，将制动的控制交由第一电推杆控制； S332、在第一电磁阀移位后，MCU控制系统发出电压，接通左车轮第一继 电器，通过其接通，使得左车轮的第一电推杆开始工作； S333、在第一电推杆的作用下，左车轮的第一制动油泵开始向油路供油， 提供油压，使得左车轮所属的第一制动钳在油压作用下收紧，达到降速的效果； S334、由于两驱动轮转速之和等于差速器行星齿轮转速的两倍，当左端车 轮轮速下降时，右端的车轮轮速上升，进而为车辆提供足够的动力，推动车辆 离开陷坑。 S34、若为右车轮出现打滑现象，则执行如下步骤： S341、MCU控制系统首先发出信号，使得第二电磁阀由左位，装入右位处， 以截断第三制动油泵的供油，将制动的控制交由第二电推杆控制； S342、在第二电磁阀移位后，MCU控制系统发出电压，接通右车轮第二继 电器，通过其接通，使得右车轮的第二电推杆开始工作； S343、在第二电推杆的作用下，车轮的第二制动油泵开始向油路供油，提 供油压，使得右车轮所属的第二制动钳在油压作用下收紧，达到降速的效果； S344、由于两驱动轮转速之和等于差速器行星齿轮转速的两倍，当右端车 轮轮速下降时，左端的车轮轮速上升，进而为车辆提供足够的动力，推动车辆 离开陷坑。
1.一种山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于，包括MCU控制 系统、所述MCU控制系统的输入端连接有节气门开度检测模块、转向角度检测 模块、第一轮速检测模块和第二轮速检测模块，所述MCU控制系统的输出端分 别连接有第一继电器和第二继电器，所述第一继电器连接第一电推杆，第一电 推杆连接第一制动油泵，所述第一制动油泵连接第一制动模块，第一制动模块 连接第一电磁阀，第一电磁阀连接第一继电器；所述第二继电器连接第二电推 杆，第二电推杆连接第二制动油泵，所述第二制动油泵连接第二制动模块，第 二制动模块连接第二电磁阀，第二电磁阀连接第二继电器；所述第一继电器和 第二继电器均连接至稳压器，稳压器连接电源；所述第一电磁阀和第二电磁阀 均连接至第三制动油泵，所述制动油泵连接有制动手柄；所述MCU控制系统通 过对节气门开度的检测数据、转向角度的检测数据以及轮速传感器的检测数据 的综合分析，对车辆的技术状况进行判断，然后发出命令，通过继电器的动作， 切断电磁阀，继电器对电推杆控制，电推杆控制制动油泵，制动油泵实现制动 减速。
2.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 所述MCU控制系统采用ATmega2560处理器，所述ATmega2560具备54路数字 输入输出，16通道的A/D转换器，16路8位PWM输出，256KB的8位Flash存 贮器，并具有UART、SPI、TWI与兼容I2C总线接口。
3.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 所述节气门开度检测模块包括节气门总成、节气门、固定架、节气门控制手柄 以及节气门开度传感器，所述固定架安装在节气门总成上，节气门控制手柄连 接在节气门上，节气门传感器安装在节气门处，所述节气门开度检测模块通过 节气门带动指针在滑动电阻上滑动，把节气门开度转换为电压信号，传送到MCU 控制系统。
4.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 所述第一轮速检测模块和第二轮速检测模块均包括检测轮速的霍尔传感器和磁 钢，所述霍尔传感器安装在车轮的轮毂外侧，所述的磁钢安装在轮毂的顶部； 霍尔传感器把驱动轮转速信号转化成感应电压信号，传送到MCU控制系统。
5.根据权利要求4所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 在每个车轮上等90度角安装4组磁钢。
6.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主控制系统，其特征在于， 所述转向角度检测模块包括转向把柄和方向盘转角传感器，所述方向盘转角传 感器安装于转向把柄上，方向盘转角传感器为MCU控制系统提供车辆转向角度 信号。
7.根据权利要求1所述的山地果园运输机动力主动控制系统，其特征在于， 所述第一电磁阀和第二电磁阀均为二位二通阀，当山地果园运输车正常工作时， 两个电磁阀均处于左位，此时由制动手柄控制的制动油泵与制动钳的油路连通。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的山地果园运输机动力主动控制系统的 控制方法，其特征在于，包括下述步骤： (1)、节气门开度检测模块对节气门开度信号进行收集，并送到MCU控制系 统中；第一、二轮速检测模块对两驱动轮的轮速进行测量与传送；由方向盘转 角传感器的转向角度检测系统收集汽车转向角度的数据，并传送至MCU控制系 统； (2)、节气门开度检测模块所传入的节气门开度电压信号，经过运算后计算出节气门开度，其中ε为节气门开度，N2为检测节气门开度的电位器 电压信号的检测值，第一、二轮速检测模块传入两驱动轮的轮速N1,N2，转向角 度检测模块所传入电压信号通过
运算得出转向角度α，其中 N1为检测转向的电位器电压信号的检测值； (3)、MCU控制系统根据节气门开度判断车辆是否处于加速状态，若处于 加速状态，则有可能是是由于陷坑或打滑引起；继而判断轮速信号，通过n1和 n2的比较，判断两驱动轮是否处于轮速不等的状态，若是，则可能由于陷坑或 打滑造成，若不是则需要控制执行器工作；最后通过车辆转向角度判断车辆是 否处于转向状态，如处于转向状态，即α不为零，此时则可以断定轮速不同不是 由陷坑打滑引起，若不是，联合车辆处于加速状态和两驱动轮转速不同这两点， 可以判定是出现陷坑打滑现象，并根据转速信号判断高转速一端为打滑端，应 控制执行器进行动力差速控制。
9.根据权利要求8所述的山地果园运输机动力主动控制系统的控制方法， 其特征在于，步骤S3具体为： S31、MCU控制系统根据节气门开度传感器、轮速传感器以及转向角度传 感的反馈信号，与系统中预设定的程序数值就行对比，判断车轮是否出现陷坑 打滑现象； S32、确认是左车轮还是右车轮出现打滑现象； S33、若为左车轮出现陷坑打滑现象，则执行下述步骤： S331、MCU控制系统首先发出信号，使得第一电磁阀由左位，装入右位处， 以截断第三制动油泵的供油，将制动的控制交由第一电推杆控制； S332、在第一电磁阀移位后，MCU控制系统发出电压，接通左车轮第一继 电器，通过其接通，使得左车轮的第一电推杆开始工作； S333、在第一电推杆的作用下，左车轮的第一制动油泵开始向油路供油， 提供油压，使得左车轮所属的第一制动钳在油压作用下收紧，达到降速的效果； S334、由于两驱动轮转速之和等于差速器行星齿轮转速的两倍，当左端车 轮轮速下降时，右端的车轮轮速上升，进而为车辆提供足够的动力，推动车辆 离开陷坑。 S34、若为右车轮出现打滑现象，则执行如下步骤： S341、MCU控制系统首先发出信号，使得第二电磁阀由左位，装入右位处， 以截断第三制动油泵的供油，将制动的控制交由第二电推杆控制； S342、在第二电磁阀移位后，MCU控制系统发出电压，接通右车轮第二继 电器，通过其接通，使得右车轮的第二电推杆开始工作； S343、在第二电推杆的作用下，车轮的第二制动油泵开始向油路供油，提 供油压，使得右车轮所属的第二制动钳在油压作用下收紧，达到降速的效果； S344、由于两驱动轮转速之和等于差速器行星齿轮转速的两倍，当右端车 轮轮速下降时，左端的车轮轮速上升，进而为车辆提供足够的动力，推动车辆 离开陷坑。
翻译：技术领域
本发明涉及一种制动系统，特别涉及一种山地果园运输机动力主动控制系 统及其控制方法。
背景技术
我国柑橘产地主要位于东南丘陵地带，基本形成了以浙南—闽西—粤东柑 橘带、赣南—湘南—桂北柑橘带、长江上中游柑橘带、鄂北—湘中柑橘带和一 批特色柑橘生产基地为主的“四带一基”生产格局。作为典型的丘陵山地农业， 一方面，大部分柑橘的种植缺乏规律性，生长在难以形成较为完善交通运输网 络的岗地和山坡，甚至是呈陡坡梯田状的丘陵上，立地条件差。这导致常规运 输车难以在山地果园推广使用，对成熟柑橘果实运输造成较大的困难。
随着农用运输机拥有量的大幅度增加以及新型的农用运输机械进入市场， 农用运输机械确实能有效地解决果农运输问题。申请人团队设计的山地果园轻 简化轮式运输机，其专利号为ZL 2012 2 06054196；宽胎低压多功能运输机， 其专利号为ZL 2014 2 0259943.1；所述的运输机具有车身轻简化、升降自卸一 体化以及宽胎低压等优点，但是运输机的设计缺乏对安全性能的考虑，运输机 运行过程中的动力控制不能得到优化。在申请人团队所设计的山地果园轻简化 轮式运输机以及宽胎低压多功能运输机的基础上，团队将针对丘陵山地果园轮 式运输机械动力控制引起的安全问题进行研究设计。
发明内容
本发明的主要目的在于在对团队设计的山地果园轻简化轮式运输机、宽胎 低压多功能运输机在试验过程中，其动力控制不能够达到在山地果园运输中的 安全性能的标准，特别在车轮陷坑或则凹凸不平的轮上通过性能差的缺点；团 队根据现有技术的缺点与不足，提供一种提高运输机在山地果园中的通过性、 安全性的动力主动控制系统。
本发明的另一目的在于，提供一种上述控制系统的控制方法。
为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：
一种山地果园运输机动力主动控制系统，包括MCU控制系统、所述MCU 控制系统的输入端连接有节气门开度检测模块、转向角度检测模块、第一轮速 检测模块和第二轮速检测模块，所述MCU控制系统的输出端分别连接有第一继 电器和第二继电器，所述第一继电器连接第一电推杆，第一电推杆连接第一制 动油泵，所述第一制动油泵连接第一制动模块，第一制动模块连接第一电磁阀， 第一电磁阀连接第一继电器；所述第二继电器连接第二电推杆，第二电推杆连 接第二制动油泵，所述第二制动油泵连接第二制动模块，第二制动模块连接第 二电磁阀，第二电磁阀连接第二继电器；所述第一继电器和第二继电器均连接 至稳压器，稳压器连接电源；所述第一电磁阀和第二电磁阀均连接至第三制动 油泵，所述制动油泵连接有制动手柄；所述MCU控制系统通过对节气门开度的 检测数据、转向角度的检测数据以及轮速传感器的检测数据的综合分析，对车 辆的技术状况进行判断，然后发出命令，通过继电器的动作，切断电磁阀，继 电器对电推杆控制，电推杆控制制动油泵，制动油泵实现制动减速。
优选的，所述MCU控制系统采用ATmega2560处理器，所述ATmega2560 具备54路数字输入输出，16通道的A/D转换器，16路8位PWM输出，256KB的 8位Flash存贮器，并具有UART、SPI、TWI与兼容I2C总线接口。
优选的，所述节气门开度检测模块包括节气门总成、节气门、固定架、节 气门控制手柄以及节气门开度传感器，所述固定架安装在节气门总成上，节气 门控制手柄连接在节气门上，节气门传感器安装在节气门处，所述节气门开度 检测模块通过节气门带动指针在滑动电阻上滑动，把节气门开度转换为电压信 号，传送到MCU控制系统。
优选的，所述第一轮速检测模块和第二轮速检测模块均包括检测轮速的霍 尔传感器和磁钢，所述霍尔传感器安装在车轮的轮毂外侧，所述的磁钢安装在 轮毂的顶部；霍尔传感器把驱动轮转速信号转化成感应电压信号，传送到MCU 控制系统。
优选的，在每个车轮上等90度角安装4组磁钢。
优选的，所述转向角度检测模块包括转向把柄和方向盘转角传感器，所述 方向盘转角传感器安装于转向把柄上，方向盘转角传感器为MCU控制系统提供 车辆转向角度信号。
优选的，所述第一电磁阀和第二电磁阀均为二位二通阀，当山地果园运输 车正常工作时，两个电磁阀均处于左位，此时由制动手柄控制的制动油泵与制 动钳的油路连通。
为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：
上述山地果园运输机动力主动控制系统的控制方法，包括下述步骤：
S1、节气门开度检测模块对节气门开度信号进行收集，并送到MCU控制系 统中；第一、二轮速检测模块对两驱动轮的轮速进行测量与传送；由方向盘转 角传感器的转向角度检测系统收集汽车转向角度的数据，并传送至MCU控制系 统；
S2、节气门开度检测模块所传入的节气门开度电压信号，经过运算后计算出节气门开度，其中ε为节气门开度，N2为检测节气门开度的电位器 电压信号的检测值，第一、二轮速检测模块传入两驱动轮的轮速n1,n2，转向角 度检测模块所传入电压信号通过
运算得出转向角度α，其中 N1为检测转向的电位器电压信号的检测值；
S3、MCU控制系统根据节气门开度判断车辆是否处于加速状态，若处于加 速状态，则有可能是是由于陷坑或打滑引起；继而判断轮速信号，通过n1和n2 的比较，判断两驱动轮是否处于轮速不等的状态，若是，则可能由于陷坑或打 滑造成，若不是则需要控制执行器工作；最后通过车辆转向角度判断车辆是否 处于转向状态，如处于转向状态，即α不为零，此时则可以断定轮速不同不是由 陷坑打滑引起，若不是，联合车辆处于加速状态和两驱动轮转速不同这两点， 可以判定是出现陷坑打滑现象，并根据转速信号判断高转速一端为打滑端，应 控制执行器进行动力差速控制。
优选的，步骤S3具体为：
S31、MCU控制系统根据节气门开度传感器、轮速传感器以及转向角度传 感的反馈信号，与系统中预设定的程序数值就行对比，判断车轮是否出现陷坑 打滑现象；
S32、确认是左车轮还是右车轮出现打滑现象；
S33、若为左车轮出现陷坑打滑现象，则执行下述步骤：
S331、MCU控制系统首先发出信号，使得第一电磁阀由左位，装入右位处， 以截断第三制动油泵的供油，将制动的控制交由第一电推杆控制；
S332、在第一电磁阀移位后，MCU控制系统发出电压，接通左车轮第一继 电器，通过其接通，使得左车轮的第一电推杆开始工作；
S333、在第一电推杆的作用下，左车轮的第一制动油泵开始向油路供油， 提供油压，使得左车轮所属的第一制动钳在油压作用下收紧，达到降速的效果；
S334、由于两驱动轮转速之和等于差速器行星齿轮转速的两倍，当左端车 轮轮速下降时，右端的车轮轮速上升，进而为车辆提供足够的动力，推动车辆 离开陷坑。
S34、若为右车轮出现打滑现象，则执行如下步骤：
S341、MCU控制系统首先发出信号，使得第二电磁阀由左位，装入右位处， 以截断第三制动油泵的供油，将制动的控制交由第二电推杆控制；
S342、在第二电磁阀移位后，MCU控制系统发出电压，接通右车轮第二继 电器，通过其接通，使得右车轮的第二电推杆开始工作；
S343、在第二电推杆的作用下，车轮的第二制动油泵开始向油路供油，提 供油压，使得右车轮所属的第二制动钳在油压作用下收紧，达到降速的效果；
S344、由于两驱动轮转速之和等于差速器行星齿轮转速的两倍，当右端车 轮轮速下降时，左端的车轮轮速上升，进而为车辆提供足够的动力，推动车辆 离开陷坑。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明具有高性能微处理器ATmega2560为核心的MCU，MUC智能检 测车轮的轮速，综合转向角度模块以及节气门开度模块返回的信息进行处理， 经处理器处理数据后，与系统中的控制程序进行对比，对制动模块进行控制， 实现对一侧车轮的控制。
2、本发明的电推杆推力由直流电机提供，改变电流方向改变推杆的伸展与 收缩，继电器开闭的交换，改变电推杆电流方向。
3、本发明人力控制与电推杆控制制动器彼此互相独立，单片机控制继电器， 继电器控制电磁阀电源供应，控制电磁阀两通道的切换。电磁阀控制独立油泵 与手柄控制油泵的油路，防止制动过程中制动钳回油而减少制动力的现象。
附图说明
图1是本发明的整体电路图；
图2是本发明的结构示意图；
图3本发明的轮速检测模块结构示意图；
图4本发明的轮速检测模块电路图；
图5本发明的角度检测模块电路图；
图6是本发明的节气门开度检测示意图；
图7是本发明的电推杆模块示意图；
图8是本发明制动模块示意图；
图9是本发明的人力控制与电推杆控制独立控制示意图；
图10是本发明的流程图。
附图标号说明：1、转向角度检测模块；2、节气门开度检测模块；3、第一 轮速检测模块；4、第二轮速检测模块；5、第一继电器；6、第二继电器；7、 第一电推杆；8、第二电推杆；9、第一制动油泵；10、第二制动油泵；11、稳 压器；12、第二制动模块；13、第一制动模块；14、第二电磁阀；15、第一电 磁阀；16、第三制动油泵；17、制动手柄；18、霍尔传感器；19、磁钢；20、 第一法兰盘；21、节气门控制手柄；22、固定架；23、节气门开度传感器；24、 制动钳；25、第二法兰盘。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方 式不限于此。
实施例
如图1图2所示，本实施例的山地果园运输机动力主动控制系统，包括MCU 控制系统、所述MCU控制系统的输入端连接有转向角度检测模块1、节气门开 度检测模块2、第一轮速检测模块3和第二轮速检测模块4，所述MCU控制系 统的输出端分别连接有第一继电器5和第二继电器6，所述第一继电器5连接第 一电推杆7，第一电推杆7连接第一制动油泵9，所述第一制动油泵9连接第一 制动模块13，第一制动模13块连接第一电磁阀15，第一电磁阀15连接第一继 电器5；所述第二继电器6连接第二电推杆8，第二电推杆8连接第二制动油泵 10，所述第二制动油泵10连接第二制动模块12，第二制动模块12连接第二电 磁阀14，第二电磁阀14连接第二继电器6；所述第一继电器和第二继电器均连 接至稳压器11，稳压器连接电源；所述第一电磁阀和第二电磁阀均连接至第三 制动油泵16，所述制动油泵连接有制动手柄17；所述MCU控制系统通过对节 气门开度的检测数据、转向角度的检测数据以及轮速传感器的检测数据的综合 分析，对车辆的技术状况进行判断，然后发出命令，通过继电器的动作，切断 电磁阀，继电器对电推杆控制，电推杆控制制动油泵，制动油泵实现制动减速。 运输机动力电控系统组成如图2所示，在原有的制动总成上，每侧制动控制加 入电推杆制动油泵的机构，并利用第一电磁阀15、第二电磁阀14实现制动手柄 17与第一电推杆7、第二电推杆8的控制分离。其中，单片机经过分析处理检 测数据后，对第一、第二电推杆与第一、第二电磁阀进行控制。
为了实现动力电控系统主动控制，对ATmega2560为核心的MCU18系统构 建整体输入输出信号，如图1所示。MCU18对车轮轮速、转向角度以及节气门 开度进行自主的检测和数据分析，经过系统的预设数值的对比，通过I/O输出接 口对电磁阀的继电器以及电推杆的继电器实现控制，实现对动力的主动分配。 本实施例中，所述MCU控制系统采用ATmega2560处理器，所述ATmega2560 具备54路数字输入输出，16通道的A/D转换器，16路8位PWM输出，256KB的 8位Flash存贮器，并具有UART、SPI、TWI与兼容I2C总线接口。
如图3、图4所示，为了实现对轮速进行检测，系统中构建了第一轮速检测 模块3和第二轮速检测模块4，所述第一轮速检测模块和第二轮速检测模块均包 括检测轮速的霍尔传感器18和磁钢19，霍尔传感器18和磁钢19均装在法兰盘 20上，所述霍尔传感器安装在车轮的轮毂外侧，所述的磁钢安装在轮毂的顶部； 霍尔传感器把驱动轮转速信号转化成感应电压信号，传送到MCU控制系统。本 实施例中，四个车轮轮速的检测采用霍尔传感器18，在每个车轮上等90度角安 装4组磁钢19，当磁钢19产生的磁墙触发霍尔传感器18产生电压，再经过由 LM393电压比较器组成的放大电路，将电压信号送至ATmega2560，信号检测引 脚为I/O接口的D22、D24、D26、D28。霍尔传感器由单片机供入5V电压，常 态情况下，霍尔传感器信号端输出高电平信号，发生磁感应后输出低电平信号 供单片机检测。
如图5所示，为了实现角度检测的功能，本系统构建了转向角度检测模块， 所述转向角度检测模块包括转向把柄和方向盘转角传感器，所述方向盘转角传 感器安装于转向把柄上，方向盘转角传感器为MCU控制系统提供车辆转向角度 信号。本系统需要检测转向把柄的转向角度与节气门打开的角度，电位器滑动 产生的变化电压信号送至ATmega2560，计算出角度的大小，信号检测引脚为 AD接口的A0、A1，A0接收检测转向角度的电位器的电压信号，A1接收检测 节气门开度的电位器的电压信号。为了保证电位器输出的电压信号稳定性，需 要通过降压稳压电路10稳定电位器的输入电压。
如图6所示，所述节气门开度检测模块包括节气门总成、节气门、固定架 22、节气门控制手柄21以及节气门开度传感器23，所述固定架安装在节气门总 成上，节气门控制手柄连接在节气门上，节气门传感器安装在节气门处，所述 节气门开度检测模块通过节气门带动指针在滑动电阻上滑动，把节气门开度转 换为电压信号，传送到MCU控制系统。
如图7所示，为了实现对动力轮进行轮速控制，本系统采用电推杆控制制 动油管的油压大小从而达到控制轮速的目的。稳压电路来保证电推杆工作稳定 性，通过改变电机工作电流方向从而改变推杆的伸展与收缩，电机的工作电流 方向由一组继电器控制。I/O接口的D46与D48控制左边电推杆的电流方向， D50与D52控制右边电推杆的电流方向。
如图8所示，为了实现制动系统的独立制动，所述制动模块包括制动钳24 和法兰盘25，当系统监测车况数据，判断单个动力轮陷入泥坑时，需要利用电 推杆单独控制制动油泵，对制动钳施压液压力，使得陷坑动力轮得到一个独立 的制动扭矩，降低轮速，使滑移率降至目标值，而没有处于陷坑状态的动力轮 则无需施加制动扭矩。
如图9所示，为保证人力控制制动器与电推杆控制制动器两者控制彼此相 互独立，系统利用电磁阀来改变油路回路令彼此控制独立不受影响。由单片机 向继电器发出控制信号，继电器控制电磁阀电源的供应，从而控制电磁阀两通 道的切换。电磁阀闭合断开独立油泵与手柄控制油泵的油路，防止制动过程中 制动钳回油而减少制动力的现象。所述第一电磁阀和第二电磁阀均为二位二通 阀，当山地果园运输车正常工作时，两个电磁阀均处于左位，此时由制动手柄 控制的制动油泵与制动钳的油路连通。
如图10所示，本实施例的山地果园运输机动力主动控制系统的控制方法， 其特征在于，包括下述步骤：
S1、节气门开度检测模块对节气门开度信号进行收集，并送到MCU控制系 统中；第一、二轮速检测模块对两驱动轮的轮速进行测量与传送；由方向盘转 角传感器的转向角度检测系统收集汽车转向角度的数据，并传送至MCU控制系 统；
S2、节气门开度检测模块所传入的节气门开度电压信号，经过运 算后计算出节气门开度，其中ε为节气门开度，N2为检测节气门开度的电位器电 压信号的检测值，第一、二轮速检测模块传入两驱动轮的轮速n1,n2，转向角度 检测模块所传入电压信号通过
运算得出转向角度α，其中N1为检测转向的电位器电压信号的检测值；
S3、MCU控制系统根据节气门开度判断车辆是否处于加速状态，若处于加 速状态，则有可能是是由于陷坑或打滑引起；继而判断轮速信号，通过n1和n2 的比较，判断两驱动轮是否处于轮速不等的状态，若是，则可能由于陷坑或打 滑造成，若不是则需要控制执行器工作；最后通过车辆转向角度判断车辆是否 处于转向状态，如处于转向状态，即α不为零，此时则可以断定轮速不同不是由 陷坑打滑引起，若不是，联合车辆处于加速状态和两驱动轮转速不同这两点， 可以判定是出现陷坑打滑现象，并根据转速信号判断高转速一端为打滑端，应 控制执行器进行动力差速控制。
上述步骤S3具体为：
S31、MCU控制系统根据节气门开度传感器、轮速传感器以及转向角度传 感的反馈信号，与系统中预设定的程序数值就行对比，判断车轮是否出现陷坑 打滑现象；
S32、确认是左车轮还是右车轮出现打滑现象；
S33、若为左车轮出现陷坑打滑现象，则执行下述步骤：
S331、MCU控制系统首先发出信号，使得第一电磁阀由左位，装入右位处， 以截断第三制动油泵的供油，将制动的控制交由第一电推杆控制；
S332、在第一电磁阀移位后，MCU控制系统发出电压，接通左车轮第一继 电器，通过其接通，使得左车轮的第一电推杆开始工作；
S333、在第一电推杆的作用下，左车轮的第一制动油泵开始向油路供油， 提供油压，使得左车轮所属的第一制动钳在油压作用下收紧，达到降速的效果；
S334、由于两驱动轮转速之和等于差速器行星齿轮转速的两倍，当左端车 轮轮速下降时，右端的车轮轮速上升，进而为车辆提供足够的动力，推动车辆 离开陷坑。
S34、若为右车轮出现打滑现象，则执行如下步骤：
S341、MCU控制系统首先发出信号，使得第二电磁阀由左位，装入右位处， 以截断第三制动油泵的供油，将制动的控制交由第二电推杆控制；
S342、在第二电磁阀移位后，MCU控制系统发出电压，接通右车轮第二继 电器，通过其接通，使得右车轮的第二电推杆开始工作；
S343、在第二电推杆的作用下，车轮的第二制动油泵开始向油路供油，提 供油压，使得右车轮所属的第二制动钳在油压作用下收紧，达到降速的效果；
S344、由于两驱动轮转速之和等于差速器行星齿轮转速的两倍，当右端车 轮轮速下降时，左端的车轮轮速上升，进而为车辆提供足够的动力，推动车辆 离开陷坑。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实 施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
