一種新型柴電混合動力拖拉機的制作方法

本發明涉及一種拖拉機，具體涉及一種新型柴電混合動力拖拉機，屬于農業機械技術領域。

背景技術：

傳統拖拉機為柴油拖拉機，而純電動拖拉機因拖拉機的載重對蓄電池動力輸出的要求較高，因此研究油電混合拖拉機成為綠色農業動力機械發展的趨勢，和當下配套農具、休閑農業市場的發展相輔相成。

混合動力拖拉機優于傳統內燃機拖拉機和純電動拖拉機，具有良好的動力性能和燃油經濟性，且易于實現，具有良好的節能環保效果和實用價值。

開展新型混合動力拖拉機的研究，形成具有自主知識產權、適應我國國情的混合動力拖拉機新產品，不僅對于對增強我國企業的自主產權，緩解世界性的環境壓力和能源危機有重大的意義，同時對于實現農業的可持續發展以及農業市場的發展壯大具有重要意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種采用發動機經分動器可以發電且可同時驅動后動力輸出和雙輪轂電機驅動車輪的新型混合動力拖拉機。

為了實現上述目標，本發明專利采用如下的技術方案：

一種新型柴電混合動力拖拉機，包括車體和設置在車體上的發電及動力分配系統、電驅動系統、儲能系統和中央控制器；

所述發電及動力分配系統包括發電管理器、發動機、發電機、離合器、主動軸、從動軸、分動器和后動力輸出；所述主動軸的一端通過離合器連接發動機，另一端連接發電機，并通過分動器聯動從動軸，所述從動軸的末端連接后動力輸出，所述發電管理器連接發電機；

所述儲能系統包括電池組，和連接電池組的電源管理器；

所述電驅動系統包括電機管理器、輪轂電機、輪邊減速器；所述電機管理器連接輪轂電機，所述輪轂電機聯結輪邊減速器驅動后輪；電機管理器通過輪轂電機實現車輪的驅動，及控制輪轂電機的轉速實現車輪的緩速制動。

所述中央控制器分別連接發電管理器、電機管理器和電源管理器，用于管理和協調發電管理器、電機管理器和電源管理器，用于電能在發電機、電動機和電池組之間的傳遞。

上述離合器包括主離合器和副離合器，所述主離合器連接發動機和主動軸，所述副離合器連接發動機和分動器。

上述分動器為兩檔，包括同軸的一檔后動力輸出直齒輪和二檔后動力輸出直齒輪。

上述輪邊減速器的一端通過同軸的一檔減速齒輪和二檔減速齒輪，與輪轂電機聯結；另一端通過減速行星齒輪的齒圈聯動后輪。

進一步的，上述輪轂電機和輪邊減速器為兩對，分別驅動兩個后輪。

上述發電機經發電管理器，通過與中央控制器連接的電源管理器和電機管理器，分別或同時向電動機與電池組供電。

上述電機管理器通過與中央控制器連接的發電管理器和電源管理器，可分別和同時接收發電機或電池組提供的電能。

上述中央控制器根據電池組的運行狀態，用于實現電池組的充放電及平衡電網電能。

上述后動力輸出聯結農機具。

本發明專利的有益之處在于：

1、發動機和后動力輸出采用機械連接，實現了動力的高效傳輸，分動器簡化驅動系統。

2、輪轂電機實現無級調速，驅動輪的驅動力可實現分別獨立控制，可利用電機正反轉實現前進和倒退。瞬時動力性能相較于傳統機械驅動更為優越，可實現驅動輪不同的抓地力的分配，提高車輛行駛能力；多模式驅動能夠根據路況調整，實現高效運作。

3、通過電子傳感駕駛控制，使得控制時間短，響應快捷。

4、輪邊減速器為兩檔兩級減速，通過兩個檔位的切換使拖拉機無論在高速運輸或是低速作業均能讓輪轂電機工作在高效率區域，節省能源。制動方式更加靈活，可配合中央控制器和電源管理器實現制動能量回收。

5、發動機和驅動輪之間完全的機械解耦，可保證發動機一直工作在經濟區域，降低燃油消耗量。同時可簡化動力總成的控制和車身結構。

6、線驅動動力控制，本系統可利用電機管理器實現線驅動功能，使得系統的控制精度更高。

附圖說明

圖1為本發明的一種新型柴電混合動力拖拉機系統的結構示意圖。

附圖中標記的含義如下：1、車體，2、發動機，3、主動軸，4從動軸，5、主離合器，6、副離合器，7、分動器，8、后動力輸出，9、一檔后動力輸出直齒輪，10、二檔后動力輸出直齒輪，11、發電機，12、發電管理器，13、電池組，14、電源管理器，15、中央控制器，16、輪轂電機，17、電機管理器，18、輪邊減速器，19、后輪，20、一檔減速齒輪，21、二檔減速齒輪，22、減速行星齒輪，23、齒圈。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施對本發明作具體的介紹。一種新型柴電混合動力拖拉機，包括車體1和設置在車體1上的發電及動力分配系統、電驅動系統、儲能系統和中央控制器15；

發電及動力分配系統包括發電管理器12、發動機2、發電機11、離合器、主動軸3、從動軸4、分動器7和后動力輸出8；

儲能系統包括電池組13，和連接電池組13的電源管理器14；

電驅動系統包括電機管理器17、輪轂電機16、輪邊減速器18。

發動機2經過主離合器5與主動軸3的一端連接，主動軸3的另一端連接發電機11，并通過套設在主動軸3上的分動器7聯動從動軸4；發動機2經副離合器6后連接分動器7。從動軸4的末端連接后動力輸出8，后動力輸出8聯動旋耕機等農機具。

主離合器5起到離合主動軸3的作用，副離合器6通過離合分動器7起到離合從動軸4的作用。

分動器7設置為兩檔，包括一檔后動力輸出直齒輪9和二檔后動力輸出直齒輪10，為分別套設在主動軸3和從動軸4上的雙聯齒輪，用于換擋。

發動機2的動力經過副離合器6與分動器7中一檔后動力輸出直齒輪9傳動時，旋耕機具為高速旋耕；發動機2的動力經過副離合器6與分動器7中二檔后動力輸出直齒輪10傳動時，旋耕機具為低速旋耕。

發電機11與發電管理器12連接，發電管理器12通過中央控制器15分別與電源管理器14和電機管理器17連接，可分別或同時向電動機或鋰離子電池組13供電。

后輪19設有輪邊減速器18，輪邊減速器18設置為二級二檔，包括一檔減速齒輪20、二檔減速齒輪21和減速行星齒輪22。

輪邊減速器18設置有軸，軸一端設有雙聯滑移齒輪，分別與電機軸上的兩個固定齒輪匹配，形成一檔減速齒輪20和二檔減速齒輪21。軸的另一端為減速行星齒輪22。減速行星齒輪22的太陽輪與行星輪嚙合，行星輪與齒圈23嚙合，且齒圈23與后輪19聯結，驅動后輪19運轉。

輪轂電機16和輪邊減速器18為兩對，分別驅動后輪19。

輪轂電機16與電機管理器17連接，由電機管理器17控制輪轂電機16動作。且電機管理器17通過中央控制器15與發電管理器12和電源管理器14連接，可分別或同時接收發電機11或鋰離子電池組13提供的電能。鋰離子電池組13與電源管理器14連接，電源管理器14通過中央控制器15與發電管理器12和電機管理器17連接，中央控制器15根據電池的運行狀態（例如控制SOC），實現電池充放電的管理及平衡電網電能的作用。

具體運行過程：當混合動力拖拉機不需要牽引農機具工作時，即后動力輸出8不工作的時候，發動機2可以只通過主離合器5帶動發電機11發電，發電機11進行能量轉換，將發動機2的機械能轉化為電能。在中央控制器15、發電管理器12、電機管理器17和電源管理器14的相互協調下，輪轂電機16接收電能轉化為機械能從而驅動后輪19工作。

設定電池組13的SOC閾值，當發電機11的電能有剩余的時候，通過電池組13進行儲能；當電池組13的SOC達到閾值上限的時候，在電源管理器14和中央控制的作用下，發動機2停止工作，僅由鋰離子電池組13進行供電。

當混合動力拖拉機需要同時帶動農機具工作時，即后動力輸出8工作的時候，發動機2可通過主離合器5、副離合器6、及分動器7在帶動發電機11發電的同時，帶動農機具耕作。在中央控制器15、發電管理器12、電機管理器17和電源管理器14的相互協調下，輪轂電機16在驅動后輪19耕作的時候，后動力輸出8同時帶動農機具進行耕作，此時電池組13在系統中起到能量平衡的作用。

當后動力輸出8工作，在輸出功率不大的時候，發電機11可同時工作，因此在后動力輸出8換擋的時候，可以不必斷開發電機11和發動機2的動力連接；在輸出功率較大的時候，可切斷發動機2與發電機11的動力連接，即發動機2與發電機11和后動力輸出8之間的動力連接互相獨立。

當拖拉機在低速作業時，輪邊減速器18的一級減速選用大傳動比的一檔輪邊減速齒輪，當拖拉機在高速運輸時，輪邊減速器18一級減速選用小傳動比的二檔輪邊減速齒輪。

在運輸過程中可選用純電動模式、純發動機2模式，在需要拖拉機后動力輸出8工作的時候可以采用混合模式，發動機2驅動后動力輸出8且同時和電池組13一起驅動輪轂電機16，當后動力輸出8功率較小時可以將發動機2的功率分流到發電機11并和電池組13同時驅動輪轂電機16。不同的工況可選擇適宜的工作模式，提高其工作效率。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍內。