[发明专利]一种串联式混合动力拖拉机及智能控制方法

权利要求书

1.一种串联式混合动力拖拉机，其特征在于，包括发动机系统、电驱动系统、蓄电池组、机械传动系统、控制系统、电气系统、热管理系统和无人驾驶系统；其中，所述发动机系统包括发动机本体、后处理装置、发动机控制器（ECU）、冷却系、供油系统，所述的蓄电池组包括低压电池和高压电池包，所述电驱动系统包括发电机和电动机，发电机和电动机呈同轴布置并将转子轴套加长作为动力输出/输入端，发动机通过扭转减震器与发电机输入端连接，所述发动机本体取消启动电机，由发电机拖动发动机启动，发电机为高压电池包和电动机提供电源，电动机输出端连接机械传动系统；所述的机械传动系统包括机械换挡机构、分动器机构、液压泵机构、后驱动桥和动力输出机构；所述电动机连接主驱动轴直接驱动机械换挡机构，机械换挡机构一侧连接分动器机构，用于驱动前驱动桥，机械换挡机构连另一侧连接后差速器机构，用于驱动行星减速机构和后驱动轮轴；通过改变电动机的工作输出转向，实现拖拉机的前进行驶和倒退行驶；动力输出机构通过动力输出驱动轴由发动机直接驱动，与动力输出驱动轴同轴的液压泵驱动齿轮驱动液压泵驱动齿轮副，带动液压泵工作。

2.如权利要求1所述的一种串联式混合动力拖拉机，其特征在于，所述机械换挡机构包括工作挡齿轮副、运输挡齿轮副、同步器和主离合器，工作档主动齿轮和运输档主动齿轮连接在主驱动轴上，工作档主动齿轮与工作档从动齿轮啮合组成工作挡，运输挡主动齿轮与运输挡从动齿轮啮合组成运输挡，两组齿轮副中间设同步器，能够在工作挡和运输挡之间切换，动力通过主离合器和分动器机构传递至前轮，经主离合器、差速器和行星差速机构和后驱动轮轴传递至后轮。

3.如权利要求1所述的一种串联式混合动力拖拉机，其特征在于，所述低压电池与高压电池包放置于同一箱体内，包含BMS（电池管理系统），布置在驾驶室座椅下方，采用自然冷却或风冷；高压电池包自身管理通过BMS实现，并通过VCU（整机控制器）实现功能控制；所述低压电池为铅酸蓄电池，主要为散热风扇、水泵、大灯等低压电电器提供电能；高压电池包为三元锂离子电池，主要为发动机启动和电动机大扭矩驱动提供电能。

4.如权利要求1所述的一种串联式混合动力拖拉机，其特征在于，所述热管理系统能够确保发电机、电动机和高压电池包在正常的温度下工作，包括膨胀水壶、冷却水管、散热器、水泵、电磁阀和电阻丝；冷却液采用水+50%乙二醇组成，与发动机冷却液一致。

5.如权利要求1所述的一种串联式混合动力拖拉机，其特征在于，所述电气系统分为低压电气系统和高压电气系统，高、低压电气系统分开，采用两路高低压转换装置，一路为540V转换12V，一路为选装540V转换交流380/220V市电。

6.如权利要求1所述的一种串联式混合动力拖拉机，其特征在于，所述控制系统包括整机控制器、发动机控制器、发电机控制器、电动机控制器和电池管理系统，并预留虚拟仪表节点与自动驾驶控制器节点，采用SAE J1939协议通信，控制系统通过CAN总线分别与整机控制器、发动机控制器、发电机控制器、电动机控制器、电池管理系统连接，进行数据信息相互传输。

7.如权利要求1所述的一种串联式混合动力拖拉机，其特征在于，所述无人驾驶系统包括组合导航系统、激光雷达（LiDAR）、激光里程计，组合导航系统又包括全球导航卫星系统（GNSS）和惯性导航系统（INS），通过组合导航系统和激光雷达、激光里程计对实时环境进行三维地图构建，并对各传感器采集的位姿信息进行融合，对拖拉机的运行轨迹实时更正，实现拖拉机的无人驾驶功能。