一种双电机耦合驱动电动拖拉机及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双电机耦合驱动电动拖拉机及其控制方法。包括蓄电池组1、电池管理系统2、整车控制器3、协调控制器4、主电机控制器5、主电机6、副电机控制器7、副电机8、动力耦合变速箱9、差速器10、动力输出轴11、驱动轮12、转向轮13、车架14；主电机6和副电机8安装在动力耦合变速箱9的输入端，其输出端有两路动力输出，一路动力输出到差速器10，再将动力传输到两个驱动轮12，驱动电动拖拉机行驶，另一路动力输出到动力输出轴11，驱动电动拖拉机PTO作业。本发明专利技术的电动拖拉机可实现零污染排放，满足不同作业工况下不同作业负载的动力需求，提高驱动系统的工作效率，增强续航能力。

A Double Motor Coupled Drive Electric Tractor and Its Control Method

The invention discloses a dual motor coupling drive electric tractor and its control method. Including battery pack 1, battery management system 2, vehicle controller 3, coordination controller 4, main motor controller 5, main motor 6, auxiliary motor controller 7, auxiliary motor 8, power coupling gearbox 9, differential 10, power output shaft 11, drive wheel 12, steering wheel 13, frame 14; main motor 6 and auxiliary motor 8 are installed at the input end of power coupling gearbox 9, and the output end has two power transmission lines. Out, one power output to the differential 10, and then power transmission to two driving wheels 12, driving the electric tractor, the other power output to the power output shaft 11, driving the PTO operation of the electric tractor. The electric tractor of the invention can realize zero pollution discharge, meet the power demand of different working loads under different working conditions, improve the working efficiency of the driving system and enhance the endurance ability.

【技术实现步骤摘要】
一种双电机耦合驱动电动拖拉机及其控制方法
本专利技术属于农业机械
，具体涉及一种电动拖拉机，尤其涉及一种双电机耦合驱动的电动拖拉机及其控制方法。
技术介绍
目前中国农业机械整体柴油利用效率还很低，随着农业规模化的推行、农作物全程机械化水平的提高，农机发展呈现大型化、多功能化、综合化的特点，这样日益增加的能源消耗将会造成更多的污染。从新能源的发展方向和新技术的应用领域来看，电动力农机装备成为农业机械化进一步发展的重要途径，高效智能环保农业动力机械已成为全球农机科技创新的主攻方向。而拖拉机是农业机械产业的重要标志，因此，设计和研发适合多种工况的电动拖拉机是十分必要的。传统纯电动拖拉机采用单电机驱动进行耕、耙、播、运输及旋耕等多种作业工况，驱动电机常处于低效率区，使电机的功率得不到充分利用，导致拖拉机的作业时间达不到理想状态，并且单电机驱动电动拖拉机难以满足农业作业的多工况、经济性要求。鉴于此，提出一种能满足不同作业工况的双电机耦合驱动电动拖拉机。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种双电机耦合驱动电动拖拉机，主要解决现有电动拖拉机在不同作业工况下的能量利用率低、驱动系统功率密度低、减少污染等问题。本专利技术的技术方案是一种双电机耦合驱动电动拖拉机，包括蓄电池组1、电池管理系统2、整车控制器3、协调控制器4、主电机控制器5、主电机6、副电机控制器7、副电机8、动力耦合变速箱9、差速器10、动力输出轴11、驱动轮12、转向轮13、车架14；所述驱动轮12分别通过驱动轴安装在车架14后方的左右两侧；所述转向轮13分别安装在车架14前方的左右两侧；所述动力耦合变速箱9安装在车架14上，主电机6和副电机8通过法兰盘分别安装在动力耦合变速箱9的动力输入端，动力耦合变速箱9的动力输出端有两路动力输出通道，一路动力输出到差速器10，差速器10再将动力传输到两个驱动轮12，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶，另一路动力输出到动力输出轴11，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机带动农机具进行PTO作业；所述蓄电池组1用于给主电机6和副电机8供电；整车控制器3用于控制操纵双电机耦合驱动电动拖拉机，整车控制器3发出的控制信号传递给协调控制器4，经协调控制器4处理后的控制信号分别传递给主电机控制器5和副电机控制器7，用于分别控制主电机6和副电机8转动；电池管理系统2用于对蓄电池组1的运行管理。所述动力耦合变速箱9包括制动器15、齿圈制动器16、太阳轮轴17、太阳轮18、行星轮19、齿圈20、行星架21、过渡齿轮22、过渡轴23、电磁离合器24、主电机轴25、PTO低速挡齿轮26、PTO高速挡齿轮27、PTO换挡拨动齿轮28、行星架输出轴29、主传动齿轮30、从传动齿轮31、换挡轴32、高低速挡拨动齿轮33、高速挡固定齿轮34、低速挡固定齿轮35、主输出轴36、驱动轴制动器37、轮边减速器38、动力输出离合器39、PTO换挡轴40；由太阳轮轴17、太阳轮18、行星轮19、齿圈20、行星架21、行星架输出轴29构成单排行星齿轮机构；所述主电机轴25上安装的电磁离合器24，用于结合、分离主电机轴25与装在电磁离合器24上的齿轮，主电机6通过主电机轴25、装在电磁离合器24上的齿轮、过渡齿轮22与齿圈20传动；所述主电机6与主电机轴25连接，副电机8通过制动器15和太阳轮轴17与太阳轮18连接，主电机轴25通过电磁离合器24和过渡齿轮22与齿圈20传动，过渡齿轮22和齿圈制动器16安装在过渡轴23上，齿圈制动器16通过过渡轴23和过渡齿轮22可以制动齿圈20；主传动齿轮30安装在行星架输出轴29上，从传动齿轮31和高低速挡拨动齿轮33安装在换挡轴32上，高速挡固定齿轮34和低速挡固定齿轮35安装在主输出轴36上，主电机6通过齿圈20和副电机8通过太阳轮18将动力输入单排行星齿轮机构中经动力耦合后由行星轮19和行星架21通过行星架输出轴29输出，经过主传动齿轮30、从传动齿轮31、高低速挡拨动齿轮33和高速挡固定齿轮34或低速挡固定齿轮35传动到主输出轴36，主输出轴36通过差速器10、驱动轴制动器37和轮边减速器38将动力传动到两个驱动轮12，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶；PTO低速挡齿轮26和PTO高速挡齿轮27安装在主电机轴25上，PTO换挡拨动齿轮28和动力输出离合器39安装在PTO换挡轴40上，主电机轴25通过PTO低速挡齿轮26或PTO高速挡齿轮27将动力传动到PTO换挡轴40，再通过动力输出离合器39将主电机6的动力传动到动力输出轴11，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机带动农机具进行PTO作业；所述动力耦合变速箱9是一种双动力源并联传动结构，通过协调控制主电机6、副电机8、制动器15、齿圈制动器16和电磁离合器24的开关状态可以实现双电机耦合驱动拖拉机行驶，也可以实现主电机6或者副电机8单独驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶；通过控制动力输出离合器39可以实现将主电机6的动力传动到动力输出轴11，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机带动农机具进行PTO作业。所述动力耦合变速箱9中的单排行星齿轮机构的特征参数为3.286，PTO低速挡传动比为3.38，PTO高速挡传动比为2.73，行驶低速挡传动比为2.29，行驶高速挡传动比为0.73，中央传动比为4.67。所述整车控制器3、协调控制器4、主电机控制器5、副电机控制器7和电池管理系统2组成双电机耦合驱动电动拖拉机的控制系统，其中协调控制器4的一端与主电机控制器5和副电机控制器7连接，并通过动力CAN总线通信，协调控制器4的另一端通过CAN总线与整车控制器3连接；电池管理系统2通过动力CAN总线将蓄电池组1的荷电状态信号发送给所述整车控制器3。所述双电机耦合驱动电动拖拉机控制系统设有作业模式控制面板，作业模式包括原地PTO作业、行走PTO作业和无PTO作业三种作业模式。所述协调控制器4控制制动器15、齿圈制动器16、电磁离合器24和动力输出离合器39，向其发送相应控制指令，协调控制其开关状态，进而实现不同的双电机耦合驱动电动拖拉机的驱动模式，所述驱动模式包括：驱动模式1)：当制动器15制动、齿圈制动器16制动、电磁离合器24分离、动力输出离合器39结合时，副电机8不工作，主电机6输出的动力经过PTO低速挡齿轮26或PTO高速挡齿轮27传递到PTO换挡轴40，进而通过动力输出离合器39传递到动力输出轴11；驱动模式2)：当制动器15断开、齿圈制动器16断开、电磁离合器24结合、离合器39结合时，主电机6和副电机8共同为驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶和动力输出提供动力，其中主电机6的一部分动力经过PTO低速挡齿轮26或PTO高速挡齿轮27传递到PTO换挡轴40，进而通过动力输出离合器39传递到动力输出轴11；主电机6的剩余动力经过过渡齿轮22传递到齿圈20，并与副电机8传递到太阳轮18的动力一起经过单排行星齿轮机构减速增扭后传递到差速器10，进而驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶；驱动模式3)：当制动器15断开、齿圈制动器16制动、电磁离合器24分离、动力输出离合器39结合时，此时齿圈20被制动，单排行星齿轮机构相当于固比齿轮组，副电机8输出的动力经过单排行星齿轮机构减速增扭后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双电机耦合驱动电动拖拉机，其特征是：包括蓄电池组(1)、电池管理系统(2)、整车控制器(3)、协调控制器(4)、主电机控制器(5)、主电机(6)、副电机控制器(7)、副电机(8)、动力耦合变速箱(9)、差速器(10)、动力输出轴(11)、驱动轮(12)、转向轮(13)与车架(14)；所述驱动轮(12)分别通过驱动轴安装在车架(14)后方的左右两侧；所述转向轮(13)分别安装在车架(14)前方的左右两侧；所述动力耦合变速箱(9)安装在车架(14)上，主电机(6)和副电机(8)通过法兰盘分别安装在动力耦合变速箱(9)的动力输入端，动力耦合变速箱(9)的动力输出端有两路动力输出通道，一路动力输出到差速器(10)，差速器(10)再将动力传输到驱动轮(12)，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶，另一路动力输出到动力输出轴(11)，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机进行PTO作业；所述蓄电池组(1)用于给主电机(6)和副电机(8)供电；整车控制器(3)用于控制操纵双电机耦合驱动电动拖拉机，整车控制器(3)发出的控制信号传递给协调控制器(4)，经协调控制器(4)处理后的控制信号分别传递给主电机控制器(5)和副电机控制器(7)，用于分别控制主电机(6)和副电机(8)转动；电池管理系统(2)用于对蓄电池组(1)的运行管理。...

【技术特征摘要】
1.一种双电机耦合驱动电动拖拉机，其特征是：包括蓄电池组(1)、电池管理系统(2)、整车控制器(3)、协调控制器(4)、主电机控制器(5)、主电机(6)、副电机控制器(7)、副电机(8)、动力耦合变速箱(9)、差速器(10)、动力输出轴(11)、驱动轮(12)、转向轮(13)与车架(14)；所述驱动轮(12)分别通过驱动轴安装在车架(14)后方的左右两侧；所述转向轮(13)分别安装在车架(14)前方的左右两侧；所述动力耦合变速箱(9)安装在车架(14)上，主电机(6)和副电机(8)通过法兰盘分别安装在动力耦合变速箱(9)的动力输入端，动力耦合变速箱(9)的动力输出端有两路动力输出通道，一路动力输出到差速器(10)，差速器(10)再将动力传输到驱动轮(12)，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶，另一路动力输出到动力输出轴(11)，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机进行PTO作业；所述蓄电池组(1)用于给主电机(6)和副电机(8)供电；整车控制器(3)用于控制操纵双电机耦合驱动电动拖拉机，整车控制器(3)发出的控制信号传递给协调控制器(4)，经协调控制器(4)处理后的控制信号分别传递给主电机控制器(5)和副电机控制器(7)，用于分别控制主电机(6)和副电机(8)转动；电池管理系统(2)用于对蓄电池组(1)的运行管理。2.根据权利要求1所述的一种双电机耦合驱动电动拖拉机，其特征是：所述动力耦合变速箱(9)包括制动器(15)、齿圈制动器(16)、太阳轮轴(17)、太阳轮(18)、行星轮(19)、齿圈(20)、行星架(21)、过渡齿轮(22)、过渡轴(23)、电磁离合器(24)、主电机轴(25)、PTO低速挡齿轮(26)、PTO高速挡齿轮(27)、PTO换挡拨动齿轮(28)、行星架输出轴(29)、主传动齿轮(30)、从传动齿轮(31)、换挡轴(32)、高低速挡拨动齿轮(33)、高速挡固定齿轮(34)、低速挡固定齿轮(35)、主输出轴(36)、驱动轴制动器(37)、轮边减速器(38)、动力输出离合器(39)、PTO换挡轴(40)；由太阳轮轴(17)、太阳轮(18)、行星轮(19)、齿圈(20)、行星架(21)、行星架输出轴(29)构成单排行星齿轮机构；所述主电机轴(25)上安装的电磁离合器(24)，用于结合、分离主电机轴(25)与装在电磁离合器(24)上的齿轮，主电机(6)通过主电机轴(25)、装在电磁离合器(24)上的齿轮、过渡齿轮(22)与齿圈(20)传动；所述主电机(6)与主电机轴(25)连接，副电机(8)通过制动器(15)和太阳轮轴(17)与太阳轮(18)连接，主电机轴(25)通过电磁离合器(24)和过渡齿轮(22)与齿圈(20)传动，过渡齿轮(22)和齿圈制动器(16)安装在过渡轴(23)上，齿圈制动器(16)通过过渡轴(23)和过渡齿轮(22)可以制动齿圈(20)；主传动齿轮(30)安装在行星架输出轴(29)上，从传动齿轮(31)和高低速挡拨动齿轮(33)安装在换挡轴(32)上，高速挡固定齿轮(34)和低速挡固定齿轮(35)安装在主输出轴(36)上，主电机(6)通过齿圈(20)和副电机(8)通过太阳轮(18)将动力输入单排行星齿轮机构中经动力耦合后由行星轮(19)和行星架(21)通过行星架输出轴(29)输出，经过主传动齿轮(30)、从传动齿轮(31)、高低速挡拨动齿轮(33)和高速挡固定齿轮(34)或低速挡固定齿轮(35)传动到主输出轴(36)，主输出轴(36)通过差速器(10)、驱动轴制动器(37)和轮边减速器(38)将动力传动到两个驱动轮(12)，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶；PTO低速挡齿轮(26)和PTO高速挡齿轮(27)安装在主电机轴(25)上，PTO换挡拨动齿轮(28)和动力输出离合器(39)安装在PTO换挡轴(40)上，主电机轴(25)通过PTO低速挡齿轮(26)或PTO高速挡齿轮(27)将动力传动到PTO换挡轴(40)，再通过动力输出离合器(39)将主电机(6)的动力传动到动力输出轴(11)，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机带动农机具进行PTO作业；所述动力耦合变速箱(9)是一种双动力源并联传动结构，通过协调控制主电机(6)、副电机(8)、制动器(15)、齿圈制动器(16)和电磁离合器(24)的开关状态可以实现双电机耦合驱动拖拉机行驶，也可以实现主电机(6)或者副电机(8)单独驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶；通过控制动力输出离合器(39)可以实现将主电机(6)的动力传动到动力输出轴(11)，用以驱动双电机耦合驱动电动拖拉机进行PTO作业。3.根据权利要求2所述的一种双电机耦合驱动电动拖拉机，其特征是：所述动力耦合变速箱(9)中的单排行星齿轮机构的特征参数为3.286，PTO低速挡传动比为3.38，PTO高速挡传动比为2.73，行驶低速挡传动比为2.29，行驶高速挡传动比为0.73，中央传动比为4.67。4.根据权利要求1所述的一种双电机耦合驱动电动拖拉机，其特征是：所述整车控制器(3)、协调控制器(4)、主电机控制器(5)、副电机控制器(7)和电池管理系统(2)组成双电机耦合驱动电动拖拉机的控制系统，其中协调控制器(4)的一端与主电机控制器(5)和副电机控制器(7)连接，并通过动力CAN总线通信，协调控制器(4)的另一端通过CAN总线与整车控制器(3)连接；电池管理系统(2)通过CAN总线将蓄电池组(1)的荷电状态信号发送给所述整车控制器(3)。5.根据权利要求4所述的一种双电机耦合驱动电动拖拉机，其特征是：所述双电机耦合驱动电动拖拉机控制系统设有作业模式控制面板，作业模式包括原地PTO作业、行走PTO作业和无PTO作业三种作业模式。6.根据权利要求4所述的一种双电机耦合驱动电动拖拉机，其特征是：所述协调控制器(4)控制制动器(15)、齿圈制动器(16)、电磁离合器(24)和动力输出离合器(39)，向其发送相应控制指令，协调控制其开关状态，进而实现不同的双电机耦合驱动电动拖拉机的驱动模式，所述驱动模式包括：驱动模式1)：当制动器(15)制动、齿圈制动器(16)制动、电磁离合器(24)分离、动力输出离合器(39)结合时，副电机(8)不工作，主电机(6)输出的动力经过PTO低速挡齿轮(26)或PTO高速挡齿轮(27)传递到PTO换挡轴(40)，进而通过动力输出离合器(39)传递到动力输出轴(11)；驱动模式2)：当制动器(15)断开、齿圈制动器(16)断开、电磁离合器(24)结合、离合器(39)结合时，主电机(6)和副电机(8)共同为驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶和动力输出提供动力，其中主电机(6)的一部分动力经过PTO低速挡齿轮(26)或PTO高速挡齿轮(27)传递到PTO换挡轴(40)，进而通过动力输出离合器(39)传递到动力输出轴(11)；主电机(6)的剩余动力经过过渡齿轮(22)传递到齿圈(20)，并与副电机(8)传递到太阳轮(18)的动力一起经过单排行星齿轮机构减速增扭后传递到差速器(10)，进而驱动双电机耦合驱动电动拖拉机行驶；驱动模式3)：当制动器(15)断开、...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢斌，李同辉，张楠，程喜晨，赵杰，刘觅知，陈燕呢，武仲斌，宋正河，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11