一种燃料电池拖拉机的驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种燃料电池拖拉机的驱动装置，包括发电系统、作业动力系统、动力输出系统、液压输出系统和行走系统。通过固体氧化物燃料电池的设置，配合驱动装置的整体布局方式，在节能环保的同时，大大提高了拖拉机的工作效率。作效率。作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池拖拉机的驱动装置


[0001]本专利技术属于动力机械领域，具体涉及一种燃料电池拖拉机的驱动装置。

技术介绍

[0002]拖拉机在作业时需要长时间在大功率下工作，目前环保形势日益严峻，对农用机械的节能减排也有了更高的要求，亟需寻找一种可以更加适用于拖拉机的新型能源动力。而目前化学电池作为单一储能元件从寿命、功率、容量等诸多方面也无法满足拖拉机的工况要求。随着燃料电池产业的不断发展，成本、体积、重量不断下降，在一定领域能够代替发动机，从而实现更低的碳排放要求。现有少量研究也涉及到了通过燃料电池对拖拉机进行驱动，但是其构造形式并没有使得燃料电池的特点得到足够的发挥，同时现有研究中燃料电池的具体布置方式也不完全适合农用工况。
[0003]目前的燃料电池，根据电流产生的位置和原理，大体分为两个技术方向，质子交换膜(PEM)燃料电池和固体氧化物燃料电池(SOFC)，由于其工作温度不同，PEM燃料电池通常被归类为低温燃料电池，SOFC通常被归类为高温燃料电池。
[0004]PEM燃料电池由于反应温度较低，需要催化剂来促进反应(通常为铂)，且只能用纯度较高的氢(纯度通常为99.99％，甚至99.999％)。气体中过高的杂质会使催化剂过早失效。而高纯度的氢气，由于需要特殊的基础设施来运输，不适合农业场景应用。
[0005]SOFC则可以应用比较广泛的气体、液体燃料，如甲烷、甲醇、乙醇等等，对燃料纯度的要求也较低，其发电效率也较PEM燃料电池更高。其缺点在于，由于反应起始温度较高，需要较长时间升温；且内部结构较为复杂，导热不易均匀，为避免热应力过大导致结构损坏，也不宜升温过快。但农机应用有较强的计划性，提前开机预热不存在根本性的障碍。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对目前现有技术方案的问题，提出一种可靠性高，操纵方便，能耗低，减少排放，同时作业效率较为优化的固体燃料电池拖拉机及其启动系统构型的拖拉机驱动装置。
[0007]具体通过如下技术手段实现：
[0008]一种燃料电池拖拉机的驱动装置，包括发电系统、作业动力系统、动力输出系统、液压输出系统和行走系统。
[0009]所述发电系统包括燃料电池、燃料电池控制器和功率储备补偿装置；所述功率储备补偿装置包括超级电容和超级电容控制器，且不设置有化学电池；所述功率储备补偿装置用于在燃料电池的功率大于拖拉机整机需求时储存过剩能量，且在燃料电池的功率小于拖拉机整机需求时进行功率补偿；所述发电系统还包括或不包括直流
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直流转换器(DC
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DC)。
[0010]所述燃料电池的额定功率为P千瓦时，超级电容的额定电压大于等于1.3P伏特(V)，超级电容的容量大于等于0.015P法拉(F)。
[0011]所述作业动力系统包括作业电机系统和/或耦合装置；所述作业动力系统用于对动力输出系统和/或液压输出系统进行动力驱动。
[0012]所述作业电机系统包括作业电机和作业电机控制器，所述作业电机与所述动力输出系统和/或所述液压输出系统连接，并对动力输出系统和/或所述液压输出系统进行动力驱动。
[0013]所述耦合装置用于将轮边驱动电机的剩余动力和/或作业电机的动力传递到动力输出系统和/或所述液压输出系统，实现对动力输出系统和/或所述液压输出系统进行驱动。
[0014]所述动力输出系统用于把作业电机和/或轮边驱动电机剩余的动力用于对作业机具的驱动。
[0015]所述液压输出系统用于对作业机具进行液力驱动。
[0016]所述行走系统设置有2套或4套；所述行走系统包括驱动轮和/或履带。
[0017]所述发电系统分别与作业动力系统、行走系统电连接；作业动力系统和/或行走系统与液压输出系统动力连接，作业动力系统和/或行走系统与动力输出系统动力连接；所述燃料电池与功率补偿装置通过或不通过直流
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直流转换器(DC
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DC)电连接；所述燃料电池控制器与燃料电池信号连接。
[0018]作为优选，所述燃料电池为固体氧化物燃料电池(SOFC)。
[0019]作为优选，所述动力输出系统设置有1套或2套；所述动力输出系统包括动力输出离合器、动力输出离合器控制器及动力输出变速箱。
[0020]所述液压输出系统包括液压泵，液压阀组和液压输出端口；所述液压泵为定量泵、变量泵或负载敏感变量泵。
[0021]所述行走系统还包括轮边驱动电机、轮边驱动电机控制器、驱动增扭装置；所述轮边驱动电机控制器与所述轮边驱动电机电连接，所述轮边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。
[0022]所述耦合装置包括至少两个输入轴、至少一个输出轴、齿轮传递部件、耦合组件和耦合装置控制器。
[0023]所述发电系统包括直流
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直流转换器(DC
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DC)，所述功率储备补偿装置通过直流
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直流转换器(DC
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DC)分别与作业电机系统、行走系统和燃料电池电连接。
[0024]作为优选，所述燃料电池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在获取整车运动或作业需求时，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燃料电池控制器、作业电机控制器、超级电容控制器、轮边驱动电机控制器和可选择设置的直流
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直流转换器(DC
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DC)。
[0025]所述燃料电池控制器用于整机控制器的请求和/或燃料电池的状态通过或不通过直流
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直流转换器(DC
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DC)对轮边驱动电机控制器、作业电机控制器和超级电容进行供电，并输出燃料电池及燃料电池控制器的工作状态和/或故障信息。
[0026]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。
[0027]所述作业电机控制器用于从燃料电池或超级电容得到电能后，根据整车控制器的请求控制作业电机的转速和扭矩，并输出作业电机及作业电机控制器的工作状态和/或故
障信息；作业电机通过或不通过耦合装置向动力输出系统输出转速和扭矩并与作业机械的连接实现作业。
[0028]所述耦合装置控制器用于根据整车控制器的请求、轮边驱动电机的工作状态和作业电机的工作状态控制耦合装置的输出转速和扭矩以满足动力输出系统的需求。
[0029]所述轮边驱动电机控制器用于根据整车控制器的请求控制轮边驱动电机的转速和扭矩，并输出轮边驱动电机及轮边驱动电机控制器的工作状态和/或故障信息。
[0030]作为优选，所述液压输出系统的动力来自作业电机、耦合装置和/或液压驱动电机。
[0031]作为优选，所述行走系统设置有4套，所述动力输出系统设置有2套，分别为后部动力输出系统和前部动力输出系统，所述后部动力输出系统用于对车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池拖拉机的驱动装置，其特征在于，包括发电系统、作业动力系统、动力输出系统、液压输出系统和行走系统；所述发电系统包括燃料电池、燃料电池控制器和功率储备补偿装置；所述功率储备补偿装置包括超级电容和超级电容控制器，且所述功率储备补偿装置中不设置有化学电池；所述功率储备补偿装置用于在燃料电池的功率大于拖拉机整机需求时储存过剩能量，且在燃料电池的功率小于拖拉机整机需求时进行功率补偿；所述发电系统还包括或不包括直流
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直流转换器(DC
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DC)；所述作业动力系统包括作业电机系统和/或耦合装置；所述作业动力系统用于对动力输出系统和/或液压输出系统进行动力驱动；所述作业电机系统包括作业电机和作业电机控制器，所述作业电机与所述动力输出系统和/或所述液压输出系统连接，并对动力输出系统和/或所述液压输出系统进行动力驱动；所述耦合装置用于将轮边驱动电机的剩余动力和/或作业电机的动力传递到动力输出系统和/或所述液压输出系统，实现对动力输出系统和/或所述液压输出系统进行驱动；所述动力输出系统用于把作业电机和/或轮边驱动电机剩余的动力用于对作业机具的驱动；所述液压输出系统用于对作业机具、提升器和/或用于转向的液压缸进行液力驱动；所述行走系统设置有2套或4套；所述行走系统包括驱动轮和/或履带；所述发电系统分别与作业动力系统、行走系统电连接；作业动力系统和/或行走系统与液压输出系统动力连接，作业动力系统和/或行走系统与动力输出系统动力连接；所述燃料电池与功率补偿装置通过或不通过直流
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直流转换器(DC
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DC)而电连接；所述燃料电池控制器与燃料电池连接。2.根据权利要求1所述的燃料电池拖拉机的驱动装置，其特征在于，所述燃料电池为固体氧化物燃料电池(SOFC)。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池拖拉机的驱动装置，其特征在于，所述动力输出系统设置有1套或2套；所述动力输出系统包括动力输出离合器、动力输出离合器控制器及动力输出变速箱；所述液压输出系统包括液压泵，液压阀组和液压输出端口；所述液压泵为定量泵、变量泵或负载敏感变量泵；所述行走系统还包括轮边驱动电机、轮边驱动电机控制器和驱动增扭装置；所述轮边驱动电机控制器与所述轮边驱动电机电连接，所述轮边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；所述耦合装置包括至少两个输入轴、至少一个输出轴、齿轮传递部件、耦合组件和耦合装置控制器；所述发电系统包括直流
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直流转换器(DC
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DC)，所述功率储备补偿装置通过直流
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直流转换器(DC
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DC)分别与作业电机系统、行走系统和燃料电池电连接。4.根据权利要求1或3所述的燃料电池拖拉机的驱动装置，其特征在于，所述燃料电池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在获取整车
运动或作业需求时，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燃料电池控制器、作业电机控制器、超级电容控制器、轮边驱动电机控制器和可选择设置的直流
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直流转换器(DC
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DC)；所述燃料电池控制器用于根据整机控制器的请求和/或燃料电池的状态对轮边驱动电机控制器和作业电机控制器进行供电、以及通过或不通过直流
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直流转换器(DC
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DC)对超级电容进行供电，并输出燃料电池及燃料电池控制器的工作状态和/或故障信息；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...

【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：