一种增程式拖拉机及其驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种增程式拖拉机及其驱动装置，驱动装置包括发动机部件、动力分配系统、发电系统、机具辅助系统、电驱行走系统，而增程式拖拉机设置该驱动装置，通过对各个部件进行整体布局、电气布局和信号传输方式的布局，使得拖拉机的整机作业效率得到大幅度提高，作业能耗也大幅度降低。耗也大幅度降低。耗也大幅度降低。

【技术实现步骤摘要】
一种增程式拖拉机及其驱动装置


[0001]本专利技术属于动力机械领域，具体涉及一种增程式拖拉机及其驱动装置。

技术介绍

[0002]目前全球对碳排放和环保要求、以及我国对进口化石能源的依赖度都在不断提高，而拖拉机作为工具类动力，长时间在大功率下作业，目前电池作为单一储能元件无法满足拖拉机的工况要求。串联式混合动力，即增程式混合动力构型是拖拉机较好地平衡了节能减排与拖拉机工况的要求，同时电驱的方式较易实现线控化，为无人驾驶提供了较好的基础，是较优的未来农机动力方案。
[0003]除了节能带来使用成本的降低，大型拖拉机的绝对销售台数相对较小，相对于传统燃油动力的拖拉机而言，混合动力的构型较为简单，并且可以较为充分地利用目前已形成的新能源汽车产业链，从而降低研发成本的摊销，缩短研发周期，可以较大地降低系统成本。
[0004]目前市场上还没有成熟应用的串联式混合动力拖拉机，现有技术形式上为一个轮边驱动电机匹配多档变速器，经过分动和差动，驱动2个或4个行走系统(轮胎或履带)，该方案有如下缺点：1.对于重型拖拉机而言，其轮边驱动电机需求功率过大，导致电机成本高；2.传动系统复杂，与传统拖拉机动力构型相比，成本没有大幅降低的空间，同时复杂系统降低了传动系统的可靠性；3.储能元件采用化学电池，复杂的农业作业环境下，电池的充放电次数较多，影响电池寿命，增加使用成本；同时电池的低温性能较差；高温安全性也较难保证；4.由于传动系统较为复杂，所以拖拉机的轮距较难缩小，而可灵活调整和较宽的轮距范围是拖拉机作为农业通用动力平台的重要技术指标之一。目前也有串联式混合动力机械的研究，但其并没有细致的对各个部件进行布设，只是一种框架式的构想，不能为进一步的实际应用和产业化给出指导。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对目前现有技术方案的问题，提出一种采用串联式混合动力构型的拖拉机技术方案，其可靠性高，操纵方便，能耗低，减少排放，同时提高作业效率。
[0006]具体通过如下技术手段实现：
[0007]一种增程式拖拉机的驱动装置，所述驱动装置包括发动机、动力分配系统、发电系统、机具辅助系统、电驱行走系统。
[0008]所述发动机包括内燃机及内燃机控制器。
[0009]所述动力分配系统包括输入端口、传动部件和输出端口，所述输入端口和输出端口之间由传动部件连接；动力分配系统通过输入端口连接发动机，动力分配系统通过不同的输出端口连接发电系统和机具辅助系统。
[0010]所述发电系统包括发电机、发电机控制器和功率储备补偿装置。
[0011]所述电驱行走系统包括驱动电机，驱动电机控制器，驱动增扭装置，驱动轮或履
带；所述驱动电机与所述驱动增扭装置连接，所述驱动增扭装置与所述驱动轮或履带连接。
[0012]所述机具辅助系统包括动力输出装置和液压输出装置。
[0013]所述发电机与发电机控制器电相连接。
[0014]所述发电机控制器分别与驱动电机控制器和功率储备补偿装置电连接，并且所述发电机控制器与不同的驱动电机控制器和功率储备补偿装置的各电连接为并联关系。
[0015]所述功率储备补偿装置并联在相邻的轮边驱动电机控制器的电气路径上，能够在发电功率不能满足整机需求时进行短时间的功率补偿，也能够在发电功率大于整机需求时(如发电系统没有能及时降扭，或刹车时)储存过剩能量(根据大马力拖拉机的实际工况，此种电气网络配置的电流和绝缘所需成本最为经济，且能满足大马力拖拉机作业时对储备功率的需求)。
[0016]所述驱动电机控制器与所述驱动电机电连接。
[0017]作为优选，所述动力分配系统内设置有增速机构，所述增速机构一端与发动机连接，另一端与发电机连接；增速机构为齿轮或链轮系统；所述增速机构的减速比为0.2～0.7，所述减速比即为发动机的转速与发电机的转速之比。(因发电机特性，通过增速机构可使发电机的体积和重量更小的同时还可以提高发电效率，进一步降低作业油耗)。
[0018]作为优选，所述功率储存补偿装置包括超级电容和超级电容控制器，且所述功率储存补偿装置不设置有化学电池。超级电容和超级电容控制器均为现有概念。
[0019]作为优选，所述增程式拖拉机的驱动装置还包括整车控制器；所述整车控制器用于从驾驶员通过人机界面或控制后台获取整车运动或作业需求，和/或根据整车或环境条件的判断、调整整车运动或作业需求，并协调所述驱动装置的各组成部分实现整车运动或作业需求，所述各组成部分包括内燃机控制器、发电机控制器、超级电容控制器和驱动电机控制器。
[0020]所述超级电容控制器用于根据超级电容状态及整机控制器的请求控制超级电容充放电功率，并输出超级电容及超级电容控制器的工作状态和/或故障信息。
[0021]所述发电机控制器用于根据整机控制器的请求及发电机的状态，控制发电机的发电功率，并输出发电机及发电机控制器的工作状态和/或故障信息。
[0022]所述驱动电机控制器用于根据整车控制器的请求控制驱动电机的转速和扭矩，并输出驱动电机及驱动电机控制器的工作状态和/或故障信息。
[0023]所述发动机的功率(即内燃机的功率)为P千瓦(kW)的时候，超级电容的额定电压大于等于1.5P伏特(V)，超级电容的容量大于等于0.02P法拉(F)。
[0024]所述超级电容控制器用于根据超级电容的状态及整机控制器的控制对超级电容进行控制充放电或保护操作。
[0025]作为优选，所述功率储存补偿装置还包括直流
‑
直流转换器(DC
‑
DC)；所述发动机的功率(即内燃机的功率)为P千瓦(kW)的时候，直流
‑
直流转换器的额定功率大于等于0.2P千瓦。直流
‑
直流转换器的升压能力为输入电压与输出电压的比值大于等于1.2。
[0026](由于超级电容(SC)的大小是根据：额定电压540V；电机控制器最低工作电压350V；60％满功率的补充功率(400马力+240马力)，持续5秒等条件设置的，如果超出这个条件，就需要DC
‑
DC把过低的SC输出电压(跟放电能量成线性反比)提上来(低于350V提升至高于350V)，因此根据实际使用可以优选设置直流
‑
直流转换器(DC
‑
DC转换器))。
[0027]作为优选，所述电驱行走系统为2套或4套。
[0028]每套电驱行走系统的驱动电机控制器都与发电机控制器电连接，且各套电路的该电连接之间为并联关系。
[0029]每套电驱行走系统的驱动电机控制器都与超级电容控制器电连接，且各套电路的该电连接之间为并联关系。
[0030]作为优选，所述驱动增扭装置为固定速比减速器或两挡变速器。
[0031]所述减速器的速比i大于等于400/V
max
，其中V
max
为最高车速(km/h)；所述两档变速箱的一档速比i1，且i1大于等于6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增程式拖拉机的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括发动机部件、动力分配系统、发电系统、机具辅助系统、电驱行走系统；所述发动机部件包括内燃机及内燃机控制器；所述动力分配系统包括输入端口、传动部件和输出端口，所述输入端口和输出端口之间由传动部件连接；动力分配系统通过输入端口连接发动机，动力分配系统通过不同的输出端口连接发电系统和机具辅助系统；所述发电系统包括发电机、发电机控制器和功率储备补偿装置；所述电驱行走系统包括驱动电机，驱动电机控制器，驱动增扭装置，以及驱动轮或履带；所述驱动电机与所述驱动增扭装置连接，所述驱动增扭装置与所述驱动轮或履带连接；所述机具辅助系统包括动力输出装置和液压输出装置；所述发电机与发电机控制器电连接；所述发电机控制器分别与驱动电机控制器和功率储备补偿装置电连接，并且各电连接之间为并联关系；所述驱动电机控制器与所述驱动电机电连接。2.根据权利要求1所述的增程式拖拉机的驱动装置，其特征在于，所述动力分配系统内设置有增速机构，所述增速机构一端与内燃机连接，另一端与发电机连接；增速机构为齿轮或链轮系统；所述增速机构的减速比为0.2～0.7，所述减速比即内燃机的转速与发电机的转速之比。3.根据权利要求1所述的增程式拖拉机的驱动装置，其特征在于，所述功率储存补偿装置包括超级电容和超级电容控制器，所述功率储存补偿装置不设置有化学电池。4.根据权利要求3所述的增程式拖拉机的驱动装置，其特征在于，所述增程式拖拉机的驱动装置还包括整车控制器；所述整车控制器用于从驾驶员通过人机界面或控制后台获取整车运动或作业需求，和/或根据整车或环境条件的判断、调整整车运动或作业需求，并协调所述驱动装置的各组成部分实现整车运动或作业需求，所述各组成部分包括内燃机控制器、发电机控制器、超级电容控制器和驱动电机控制器；所述超级电容控制器用于根据超级电容状态及整机控制器的请求控制超级电容充放电功率，并输出超级电容及超级电容控制器的工作状态和/或故障信息；所述发电机控制器用于根据整机控制器的请求及发电机的状态，控制发电机的发电功率，并输出发电机及发电机控制器的工作状态和/或故障信息；所述驱动电机控制器用于根据整车控制器的请求控制驱动电机的转速和扭矩，并输出驱动电机及驱动电机控制器的工作状态和/或故障信息。5.根据权利要求3或4所述的增程式拖拉机的驱动装置，其特征在于，所述内燃机的最大功率为P千瓦(kW)的时候，超级电容的额定电压大于等于1.5P伏特(V)，超级电容的容量大于等于0.02P法拉(F)；所述超级电容控制器用于根据超级电容的状态及整车控制器的状态和要求对超级电容进行控制充放电或保护操作。6.根据权利要求4所述的增程式拖拉机的驱动装置，其特征在于，
所述功率储存补偿装置还包括直流
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直流转换器(DC
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DC)；所述内燃机的最大功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：杭州肇鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：