一种混合动力拖拉机的复合动力系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种混合动力拖拉机的复合动力系统及其控制方法，包括发动机、电动机、传动系统、液压传动装置、离合器组件、传动装置和提升设备；所述发动机和电动机分别与传动系统连接，传动系统的输出端为主动力输出端和PTO输出端；PTO输出端与液压传动装置输入端连接，液压传动装置输出端与提升设备连接，主动力输出端与提升设备连接，通过控制液压传动装置的排量比和选择性控制离合器组件的接合，提供PTO输出端与提升设备之间、主动力输出端或/和电动机与提升设备之间、PTO输出端和主动力输出端或/和电动机与提升设备之间的连续变换的传动比。本发明专利技术能够适用于拖拉机带动提升设备的多种工况条件。的多种工况条件。的多种工况条件。

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力拖拉机的复合动力系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及农业机械领域或者拖拉机领域，特别涉及一种混合动力拖拉机的复合动力系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]我国是一个农业大国，作为农业机械，拖拉机在我国的农业发展中起着举足轻重的作用。传统的拖拉机动力全部来自于发动机，存在挡位众多、操作复杂、污染物排放量高、传动系统复杂且效率低下等问题。随着混合动力技术的兴起，采用发动机和电机作为拖拉机的动力，可有效地降低拖拉机的排放和油耗，成为当前的研究热点。
[0003]混合动力技术在乘用车上的应用较早，技术相对成熟，现有的混合动力拖拉机的研究借鉴了许多乘用车的经验。混合动力拖拉机的出现降低了拖拉机的排放物及能耗，但是拖拉机相比于乘用车需要兼顾田间作业工况复杂，此外，混合动力拖拉机在发动机驱动模式下进行换挡时会出现动力中断。
[0004]与传统拖拉机相比，电动拖拉机具有舒适干净、噪音低、无污染、无排放、简单可靠、使用成本低等优点，减少了农业生产对化石能源的依赖程度，改善了农田环境和作物质量。现有的混合动力拖拉机，更多的电动机和发动机产生的动力的耦合。当PTO输出的动力提升重物时，经常出现动力不足或者无法稳定的保持提升状态。此外拖拉机驱动提升设备时由于动力分配不均匀，导致提升设备不能稳定的上升，或者在低速行走状态下无法稳定提升重物。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种混合动力拖拉机的复合动力系统及其控制方法，能够适用于拖拉机带动提升设备的多种工况条件，并具有能量再利用和应急保障的功能。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007]一种混合动力拖拉机的复合动力系统，包括发动机、电动机和传动系统，所述发动机和电动机分别与传动系统连接，所述传动系统的输出端为主动力输出端和PTO输出端，所述主动力输出端用于与差速器连接，所述PTO输出端用于对外做功；还包括液压传动装置、离合器组件、传动装置和提升设备；所述PTO输出端与液压传动装置输入端连接，所述液压传动装置输出端通过中间轴与提升设备连接，所述主动力输出端与提升设备连接，所述电动机通过传动装置与提升设备连接，所述传动系统的输出端还包括副动力输出端，所述副动力输出端与传动装置连接；通过控制液压传动装置的排量比和选择性控制所述离合器组件的接合，提供PTO输出端与提升设备之间、主动力输出端或/和电动机与提升设备之间、PTO输出端和主动力输出端或/和电动机与提升设备之间的连续变换的传动比。
[0008]进一步，所述液压传动装置包括变量泵、泵/马达机构、电磁换向阀V1、蓄能器、电磁换向阀V2和单向阀；所述变量泵的输入端与PTO输出端连接，所述变量泵与泵/马达机构
连通，所述变量泵与泵/马达机构之间并联设有电磁换向阀V1和电磁换向阀V2；所述电磁换向阀V1的出口分别连通蓄能器和油箱；所述蓄能器工作的压力大于变量泵额定输出压力；所述电磁换向阀V1的电磁阀Sb1工作用于使蓄能器与变量泵出口连通，且使油箱与变量泵进口连通；所述电磁换向阀V1的电磁阀Sb2工作用于使蓄能器与泵/马达机构出口连通，且使油箱与泵/马达机构进口连通；所述变量泵出口处安装单向阀。
[0009]进一步，所述离合器组件包括第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第四离合器C4和第五离合器C5；所述第一离合器C1用于选择性的将PTO输出端与变量泵的输入端连接；所述第二离合器C2用于选择性的将电动机输出端与传动装置连接；所述第三离合器C3用于选择性的将主动力输出端与中间轴连接；所述第四离合器C4用于选择性的将副动力输出端与传动装置连接；所述第五离合器C5用于选择性的将泵/马达机构输出端与中间轴连接。
[0010]进一步，通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述离合器组件、电磁换向阀V1和电磁换向阀V2的接合，提供PTO输出端与提升设备之间、主动力输出端与提升设备之间、电动机与提升设备之间、PTO输出端和主动力输出端与提升设备之间、电动机和主动力输出端与提升设备之间、PTO输出端、主动力输出端和电动机与提升设备之间的多种传动方式。
[0011]进一步，通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1和第五离合器C5接合，提供PTO输出端与提升设备之间的PTO输出的液压传动；
[0012]通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1和第五离合器C5接合，选择性控制所述电磁换向阀V1的电磁阀Sb1工作，提供PTO输出端与提升设备之间的PTO输出的复合液压传动；
[0013]通过选择性控制所述第三离合器C3接合，提供主动力输出端与提升设备之间的主动力输出机械传动；
[0014]通过选择性控制所述第二离合器C2接合，提供电动机与提升设备之间的电动机输出机械传动。
[0015]进一步，通过选择性控制所述第二离合器C2和第四离合器C4接合，提供发动机和电动机与提升设备之间的副动力辅助电动机输出机械传动；
[0016]通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1、第三离合器C3和第五离合器C5接合，提供PTO输出端和主动力输出端与提升设备之间的PTO和主动力复合的机械液压传动一；
[0017]通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1、第三离合器C3和第五离合器C5接合，控制电磁换向阀V1的电磁阀Sb1得电，提供PTO输出端和主动力输出端与提升设备之间的PTO和主动力复合的机械液压传动二。
[0018]进一步，通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1、第二离合器C2和第五离合器C5接合，提供PTO输出端和电动机与提升设备之间的PTO和电动机复合的机械液压传动一；
[0019]通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1、第二离合器C2和第五离合器C5接合且控制电磁换向阀V1的电磁阀Sb1得电，提供PTO输出端和电动机与提升设备之间的PTO和电动机复合的机械液压传动二
[0020]通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1、第二离合器C2、
第四离合器C4和第五离合器C5接合且控制电磁换向阀V1的电磁阀Sb1得电，提供PTO输出端和电动机与提升设备之间的PTO和电动机复合的机械液压传动三。
[0021]进一步，通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第五离合器C5接合，提供PTO输出端、发动机和电动机与提升设备之间的PTO、主动力和电动机复合的机械液压传动一
[0022]通过调节液压传动装置的排量比和选择性控制所述第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第五离合器C5接合且控制电磁换向阀V1的电磁阀Sb1得电，提供PTO输出端、发动机和电动机与提升设备之间的PTO、主动力和电动机复合的机械液压传动二。
[0023]进一步，通过接合第五离合器C5和控制电磁换向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合动力拖拉机的复合动力系统，包括发动机(1)、电动机(2)和传动系统(3)，所述发动机(1)和电动机(2)分别与传动系统(3)连接，所述传动系统(3)的输出端为主动力输出端(3
‑
1)和PTO输出端(3
‑
2)，所述主动力输出端(3
‑
1)用于与差速器(9)连接，所述PTO输出端(3
‑
2)用于对外做功；其特征在于，还包括液压传动装置(12)、离合器组件、传动装置(8)和提升设备(14)；所述PTO输出端(3
‑
2)与液压传动装置(12)输入端连接，所述液压传动装置(12)输出端通过中间轴(17)与提升设备(14)连接，所述主动力输出端(3
‑
1)与提升设备(14)连接，所述电动机(2)通过传动装置(8)与提升设备(14)连接，所述传动系统(3)的输出端还包括副动力输出端(3
‑
3)，所述副动力输出端(3
‑
3)与传动装置(8)连接；通过控制液压传动装置(12)的排量比和选择性控制所述离合器组件的接合，提供PTO输出端(3
‑
2)与提升设备(14)之间、主动力输出端(3
‑
1)或/和电动机(2)与提升设备(14)之间、PTO输出端(3
‑
2)和主动力输出端(3
‑
1)或/和电动机(2)与提升设备(14)之间的连续变换的传动比。2.根据权利要求1所述的混合动力拖拉机的复合动力系统，其特征在于，所述液压传动装置(12)包括变量泵(12
‑
1)、泵/马达机构(12
‑
2)、电磁换向阀V1(12
‑
3)、蓄能器(12
‑
4)、电磁换向阀V2(12
‑
6)和单向阀(12
‑
7)；所述变量泵(12
‑
1)的输入端与PTO输出端(3
‑
2)连接，所述变量泵(12
‑
1)与泵/马达机构(12
‑
2)连通，所述变量泵(12
‑
1)与泵/马达机构(12
‑
2)之间并联设有电磁换向阀V1(12
‑
3)和电磁换向阀V2(12
‑
6)；所述电磁换向阀V1(12
‑
3)的出口分别连通蓄能器(12
‑
4)和油箱(12
‑
5)；所述蓄能器(12
‑
4)工作的压力大于变量泵(12
‑
1)额定输出压力；所述电磁换向阀V1(12
‑
3)的电磁阀Sb1工作用于使蓄能器(12
‑
4)与变量泵(12
‑
1)出口连通，且使油箱(12
‑
5)与变量泵(12
‑
1)进口连通；所述电磁换向阀V1(12
‑
3)的电磁阀Sb2工作用于使蓄能器(12
‑
4)与泵/马达机构(12
‑
2)出口连通，且使油箱(12
‑
5)与泵/马达机构(12
‑
2)进口连通；所述变量泵(12
‑
1)出口处安装单向阀(12
‑
7)。3.根据权利要求2所述的混合动力拖拉机的复合动力系统，其特征在于，所述离合器组件包括第一离合器C1(11)、第二离合器C2(7)、第三离合器C3(4)、第四离合器C4(15)和第五离合器C5(16)；所述第一离合器C1(11)用于选择性的将PTO输出端(3
‑
2)与变量泵(12
‑
1)的输入端连接；所述第二离合器C2(7)用于选择性的将电动机(2)输出端与传动装置(8)连接；所述第三离合器C3(4)用于选择性的将主动力输出端(3
‑
1)与中间轴(17)连接；所述第四离合器C4(15)用于选择性的将副动力输出端(3
‑
3)与传动装置(8)连接；所述第五离合器C5(16)用于选择性的将泵/马达机构(12
‑
2)输出端与中间轴(17)连接。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的混合动力拖拉机的复合动力系统，其特征在于，通过调节液压传动装置(12)的排量比和选择性控制所述离合器组件、电磁换向阀V1(12
‑
3)和电磁换向阀V2(12
‑
6)的接合，提供PTO输出端(3
‑
2)与提升设备(14)之间、主动力输出端(3
‑
1)与提升设备(14)之间、电动机(2)与提升设备(14)之间、PTO输出端(3
‑
2)和主动力输出端(3
‑
1)与提升设备(14)之间、电动机(2)和主动力输出端(3
‑
1)与提升设备(14)之间、PTO输出端(3
‑
2)、主动力输出端(3
‑
1)和电动机(2)与提升设备(14)之间的多种传动方式。5.根据权利要求4所述的混合动力拖拉机的复合动力系统，其特征在于，通过调节液压传动装置(12)的排量比和选择性控制所述第一离合器C1(11)和第五离合器C5(16)接合，提供PTO输出端(3
‑
2)与提升设备(14)之间的PTO输出的液压传动；通过调节液压传动装置(12)的排量比和选择性控制所述第一离合器C1(11)和第五离合器C5(16)接合，选择性控制所述电磁换向阀V1(12
‑
3)的电磁阀Sb1工作，提供PTO输出端(3
‑
2)与提升设备(14)之间的PTO输出的复合液压传动；通过选择性控制所述第三离合器C3(4)接合，提供主动力输出端(3
‑
1)与提升设备(14)之间的主动力输出机械传动；通过选择性控制所述第二离合器C2(7)接合，提供电动机(2)与提升设备(14)之间的电动机输出机械传动。6.根据权利要求4所述的混合动力拖拉机的复合动力系统，其特征在于，通过选择性控制所述第二离合器C2(7)和第四离合器C4(14)接合，提供发动机(1)和电动机(2)与提升设备(14)之间的副动力辅助电动机输出机械传动；通过调节液压传动装置(12)的排量比和选择性控制所述第一离合器C1(11)、第三离合器C3(4)和第五离合器C5(16)接合，提供PTO输出端(3
‑
2)和主动力输出端(3
‑
1)与提升设备(14)之间的PTO和主动力复合的机械液压传动一；通过调节液压传动装置(12)的排量比和选择性控制所述第一离合器C1(11)、第三离合器C3(4)和第五离合器C5(16)接合，控制电磁换向阀V1(12
‑
3)的电磁阀Sb1得电，提供PTO输出端(3
‑
2)和主动力输出端(3
‑
1)与提升设备(14)之间的PTO和主动力复合的机械液压传动二。7.根据权利要求4所述的混合动力拖拉机的复合动力系统，其特征在于，通过调节液压传动装置(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，仲潜，尹必峰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：