一种拖拉机电驱并联混合动力系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种拖拉机电驱并联混合动力系统及其控制方法，该系统包括依次连接的液压泵、液压泵驱动电机、电池管理系统、动力蓄电池，以及依次连接的发动机、扭转减震器、单向离合器和电驱并联混合动力变速箱；电驱并联混合动力变速箱包括箱体和设置在箱体中的行星排、动力切换元件、驱动电机和挡位装置；动力切换元件包括行星排输入端离合器和行星排输出端离合器，用于实现纯电动、转速耦合并联和转矩耦合并联在内的形式切换。与现有技术相比，本发明专利技术具有纯电动、转速耦合并联以及转矩耦合并联等多种作业模式，可通过外接电源充电、抑制负载扰动和稳定发动机工作点等方式实现节能降耗，具有转速调节区间宽、结构紧凑以及适用性强的优点。

A tractor electric drive parallel hybrid system and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种拖拉机电驱并联混合动力系统及其控制方法
本专利技术涉及农业机械传动与控制
，尤其是涉及一种拖拉机电驱并联混合动力系统及其控制方法。
技术介绍
传统拖拉机以柴油机作为唯一动力源，PTO驱动农机具作业过程中，由于行走系负载和PTO作业负载的不确定性，常会引起发动机工作点的大范围波动，单一动力源对二者的动力分配不可精确控制，会恶化瞬态排放并导致油耗增加；且拖拉机在作业过程中，发动机不可停机，低负荷工况下能量利用率低；同时为实现较大的行驶速度范围和增大匹配农机具的适应性，通常采用多挡位变速箱，致使驾驶员需要频繁连续换挡，劳动强度大。因此，发展新能源拖拉机对于实现节能降耗和减小操作强度具有重要意义。混合动力拖拉机因其续航时间长、动力性好、节能效果明显等优点，逐渐成为未来新能源拖拉机技术发展和产业应用的主打方向。目前，拖拉机混合动力系统研究多集中于串联式、并联式以及混联式。串联式混合动力系统虽然具有结构简单、容易布置的优点，但是不能减小发动机的装机容量，而且发电机与电动机也必须与发动机功率大小一致，对于作业负荷较小的工况，发动机负荷率低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拖拉机电驱并联混合动力系统，包括依次连接的液压泵(1)、液压泵驱动电机(2)、电池管理系统(4)、动力蓄电池(7)，以及依次连接的发动机(37)、扭转减震器(38)、单向离合器(36)和电驱并联混合动力变速箱，所述电池管理系统(4)与电驱并联混合动力变速箱中的电机定子(3)连接；其特征在于：/n所述电驱并联混合动力变速箱包括箱体(33)和设置在箱体(33)中的行星排、动力切换元件、驱动电机和挡位装置；所述动力切换元件包括行星排输入端离合器和行星排输出端离合器，用于实现纯电动、转速耦合并联和转矩耦合并联在内的形式切换。/n

【技术特征摘要】
1.一种拖拉机电驱并联混合动力系统，包括依次连接的液压泵(1)、液压泵驱动电机(2)、电池管理系统(4)、动力蓄电池(7)，以及依次连接的发动机(37)、扭转减震器(38)、单向离合器(36)和电驱并联混合动力变速箱，所述电池管理系统(4)与电驱并联混合动力变速箱中的电机定子(3)连接；其特征在于：
所述电驱并联混合动力变速箱包括箱体(33)和设置在箱体(33)中的行星排、动力切换元件、驱动电机和挡位装置；所述动力切换元件包括行星排输入端离合器和行星排输出端离合器，用于实现纯电动、转速耦合并联和转矩耦合并联在内的形式切换。


2.根据权利要求1所述的一种拖拉机电驱并联混合动力系统，其特征在于，所述行星排包括动力输出轴(18)及与其同轴设置的太阳轮(30)、行星架(29)、齿圈(5)、行星轮(6)，所述太阳轮(30)与动力输出轴(18)固定连接，所述动力输出轴(18)与作业农机具传动连接。


3.根据权利要求2所述的一种拖拉机电驱并联混合动力系统，其特征在于，所述驱动电机包括设置在所述动力输出轴(18)上的驱动电机转子(34)和驱动电机定子(3)，所述驱动电机为电动发电一体机。


4.根据权利要求3所述的一种拖拉机电驱并联混合动力系统，其特征在于，所述行星排输入端离合器包括行星排输入端齿圈离合器(31)、行星排输入端行星架离合器(32)以及行星排输入端离合器壳体连接轴(35)；所述行星排输入端离合器壳体连接轴(35)与驱动电机转子(34)同轴固定连接，所述行星排输入端齿圈离合器(31)、行星排输入端行星架离合器(32)分别与行星排的齿圈(5)和行星架(29)离合传动配合；
所述行星排输出端离合器包括行星排输出端齿圈离合器(28)、行星排输出端行星架离合器(27)以及行星排输出端离合器壳体连接轴(26)；所述行星排输出端齿圈离合器(28)、行星排输出端行星架离合器(27)分别与行星排的齿圈(5)和行星架(29)离合传动配合。


5.根据权利要求4所述的一种拖拉机电驱并联混合动力系统，其特征在于，所述挡位装置包括：前进挡主动齿轮(25)、倒挡主动齿轮(24)、惰轮(23)、前进挡从动齿轮(8)、倒挡从动齿轮(9)、重载挡主动齿轮(10)、中载挡主动齿轮(11)、轻载挡主动齿轮(12)、行驶挡主动齿轮(13)、重载挡从动齿轮(22)、中载挡从动齿轮(20)、轻载挡从动齿轮(19)、行驶挡从动齿轮(16)、啮合套、中间轴(14)、行走系输出轴(17)；
所述前进挡从动齿轮(8)和倒挡从动齿轮(9)同轴固定连接，并通过连接轴内花键与中间轴(14)的外花键滑动连接；所述重载挡主动齿轮(10)、中载挡主动齿轮(11)、轻载挡主动齿轮(12)、行驶挡主动齿轮(13)与中间轴(14)同轴固定连接；所述重载挡从动齿轮(22)、中载挡从动齿轮(20)、轻载挡从动齿轮(19)、行驶挡从动齿轮(16)分别与啮合套配合并滑动安装于行走系输出轴(17)上，所述行走系输出轴(17)与拖拉机的行走系传动连接；所述前进挡主动齿轮(25)、倒挡主动齿轮(24)共同与行星排输出端离合器壳体连接轴(26)同轴固定连接；所述惰轮(23)与倒挡主动齿轮(24)传动连接，所述前进挡从动齿轮(8)、倒挡从动齿轮(9)通过外部驱动装置根据需要与前进挡主动齿轮(25)和惰轮(23)其中一个啮合传动连接。


6.根据权利要求5所述的一种拖拉机电驱并联混合动力系统，其特征在于，所述系统包括三种工作模式：
(1)纯电动模式：所述行星排输入端齿圈离合器(31)与行星排输出端齿圈离合器(28)结合、行星排输入端行星架离合器(32)与行星排输出端行星架离合器(27)断开，或所述行星排输入端齿圈离合器(31)与行星排输出端齿圈离合器(28)断开、行星排输入端行星架离合器(32)与行星排输出端行星架离合器(27)结合；
(2)转速耦合并联模式：根据行走系道路负载需求转矩的大小，将离合器结合时序分为两种情况：高转矩：所述行星排输入端齿圈离合器(31)与行星排输出端行星架离合器(27)结合，行星排输入端行星架...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵治国，李豪迪，侯永平，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31