[发明专利]一种拖拉机功率分流混合动力系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种拖拉机功率分流混合动力系统及其控制方法，该系统的变速箱中设有功率耦合变速系统和液压控制系统，功率耦合变速系统包括功率耦合子系统和多挡变速子系统，功率耦合子系统包括机械传动装置和动力切换元件；拖拉机变速箱控制器根据拖拉机作业动力需求对功率耦合子系统和多挡变速子系统进行协调控制，实现不同工作模式、作业挡位下拖拉机功率分流混合动力系统双动力源的功率分配。与现有技术相比，本发明具有多种行驶作业模式，并且可通过外接电源充电、减少发动机空转时间以及电机调节发动机工作点的方式实现节能降耗，具有转速调节范围广、续航时间长、结构紧凑以及适应性强的优点。

技术领域

本发明涉及农业机械车辆技术领域，尤其是涉及一种拖拉机功率分流混合动力系统及其控制方法。

背景技术

目前，我国农业拖拉机大多采用柴油机作为动力源，能量利用率不高，同时排放差、污染严重，随着我国农业机械化水平的不断提高以及世界能源问题的日益严峻，发展新能源拖拉机就成为了必然趋势。当前受限于蓄电池技术、充电技术的发展瓶颈问题，导致纯电动拖拉机在续航时间和作业效率等方面无法满足实际作业的需要，因此发展混合动力拖拉机具有明显的技术和应用优势。

传统混合动力系统分为串联式、并联式以及混联式。串联式、混联式为双电机混合动力系统，控制难度大，成本较高；并联式多为单电机混合动力系统，结构简单，但无法满足拖拉机多种作业模式需求，适应性差。然而，单电机功率分流混合动力系统具有结构简单紧凑、传动效率高、工作模式多样的优点，可满足拖拉机多种作业工况的动力需求。

拖拉机在特定的作业工况下，作业环境连续多变，且通常伴随着多种行驶状态，包括高低负载的切换、快慢车速的切换以及行驶方向的切换，驾驶传统拖拉机的驾驶员需要频繁连续换挡以满足拖拉机的动力需求，劳动强度大；同时，拖拉机在切换至低负载后，发动机后备功率增加，且频繁起步，造成拖拉机的燃油经济性变差；另外，拖拉机在作业过程中，为了使液压系统保持工作状态，发动机不可停机，使得拖拉机具有一定的空转率，燃油经济性进一步降低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种拖拉机功率分流混合动力系统及其控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种拖拉机功率分流混合动力系统，包括发动机、驱动电机、动力蓄电池、电池管理系统、液压泵驱动电机、液压泵，所述驱动电机、动力蓄电池、液压泵驱动电机分别与电池管理系统电气连接，所述液压泵与液压泵驱动电机连接，所述发动机通过动力输出轴连接变速箱，所述变速箱受拖拉机变速箱控制器控制；

所述变速箱中设有功率耦合变速系统和液压控制系统，所述功率耦合变速系统包括功率耦合子系统和多挡变速子系统，所述功率耦合子系统包括机械传动装置和动力切换元件；所述拖拉机变速箱控制器根据拖拉机作业动力需求对所述功率耦合子系统和多挡变速子系统进行协调控制，实现不同工作模式、作业挡位下拖拉机功率分流混合动力系统双动力源的功率分配。

优选的，所述机械传动装置包括转矩耦合并联模式齿轮、转速耦合并联模式齿轮、单向离合器、扭转减震器、太阳轮、行星架、齿圈、第一行星轮、第二行星轮以及动力输出轴、驱动电机输出轴；所述动力切换元件包括第一啮合套、制动器；

所述第一行星轮与第二行星轮同轴固定连接，所述第一行星轮与齿圈啮合传动连接，所述第二行星轮与制动器啮合传动连接；所述转矩耦合并联模式齿轮、转速耦合并联模式齿轮、第一啮合套依次套设在驱动电机输出轴上，同时转矩耦合并联模式齿轮与行星架啮合传动连接、转速耦合并联模式齿轮与齿圈啮合传动连接；所述单向离合器、扭转减震器、太阳轮依次与动力输出轴同轴固定连接，动力输出轴将动力传递到PTO用于农机具作业。