本實(shí)用新型涉及一種拖拉機(jī)，尤其涉及一種混合動(dòng)力拖拉機(jī)，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對(duì)于拖拉機(jī)而言，其作用主要體現(xiàn)在于：在農(nóng)業(yè)上，用于田間耕作，牽引和驅(qū)動(dòng)農(nóng)具進(jìn)行耕作；在工業(yè)和生活中，牽引和運(yùn)輸重型設(shè)備；尤其對(duì)于某些特殊場(chǎng)合，如極地科考，雪災(zāi)救援等路況惡劣的情況，作為能夠良好適應(yīng)路況并產(chǎn)生足夠牽引力的運(yùn)輸和交通工具。目前，傳統(tǒng)拖拉機(jī)多采用柴油機(jī)作為動(dòng)力源，不僅排放惡劣，消耗石油資源，而且由于其牽引力要求較高，常常需有復(fù)雜的功率轉(zhuǎn)換裝置(變速箱，二級(jí)傳動(dòng)裝置，差速器等等)來(lái)改變動(dòng)力性從而達(dá)到工作要求，不僅研發(fā)和制造成本較高，而且大大增加了操作人員的培訓(xùn)成本；另外，傳統(tǒng)拖拉機(jī)大多采用兩輪驅(qū)動(dòng)，這樣并不能使所有質(zhì)量落到驅(qū)動(dòng)輪上面，整車(chē)質(zhì)量對(duì)于地面附著力的提升利用率較低，從而最大附著力較小，使車(chē)輪較容易產(chǎn)生滑移，從而影響了最大牽引力。而拖拉機(jī)作為一種牽引車(chē)輛，應(yīng)主要屬于生產(chǎn)工具的范疇而不是交通工具的范疇，因此某些高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)(如燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī))以及具有緩動(dòng)態(tài)特性的發(fā)動(dòng)機(jī)(如斯特林發(fā)動(dòng)機(jī))是可以根據(jù)情況進(jìn)行選用的，但是傳統(tǒng)拖拉機(jī)由于無(wú)法做到機(jī)械解耦，故無(wú)法使用那些外特性特殊的發(fā)動(dòng)機(jī)。我國(guó)幅員遼闊，氣候跨度大，地形豐富，因此無(wú)論從農(nóng)業(yè)用途還是其他用途考慮，作為牽引機(jī)械的拖拉機(jī)應(yīng)該具有較強(qiáng)的路況適應(yīng)能力和較好的牽引性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械解耦、路況適應(yīng)性好的混合動(dòng)力拖拉機(jī)。

為解決這一技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種四輪驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力拖拉機(jī)，包括底盤(pán)和車(chē)輪，所述底盤(pán)包括油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、分動(dòng)器、發(fā)電機(jī)、動(dòng)力輸出軸、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電耦合器、蓄電池組、蓄電池充電器和電機(jī)控制器，所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)為基本動(dòng)力源，蓄電池組為輔助動(dòng)力源；發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間設(shè)有分動(dòng)器，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器分別為動(dòng)力輸出軸和發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力并可獨(dú)立控制兩股動(dòng)力流的開(kāi)關(guān)與大??；四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別安裝在四個(gè)車(chē)輪內(nèi)并分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)車(chē)輪，車(chē)輪與各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)；所述油箱同發(fā)動(dòng)機(jī)之間通過(guò)油路連接，發(fā)動(dòng)機(jī)與分動(dòng)器、以及分動(dòng)器與發(fā)電機(jī)及動(dòng)力輸出軸之間為機(jī)械連接。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)和分動(dòng)器之間通過(guò)齒輪組一傳動(dòng)，分動(dòng)器與動(dòng)力輸出軸和發(fā)電機(jī)之間通過(guò)齒輪組二傳動(dòng)。

所述底盤(pán)離地高度高于其車(chē)輪的中心高度，所述車(chē)輪與各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的傳動(dòng)系統(tǒng)為一對(duì)具有高轉(zhuǎn)速比的薄行星齒輪副。

所述底盤(pán)離地高度高于其車(chē)輪的中心高度，其車(chē)輪和各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的傳動(dòng)系統(tǒng)為摩擦型帶傳動(dòng)或同步帶傳動(dòng)，摩擦型帶傳動(dòng)由大輪、小輪和皮帶組成，同步帶傳動(dòng)由兩個(gè)帶輪和同步帶組成。

所述電耦合器包括整流器和雙向電力電子變換器；發(fā)電機(jī)的輸出通過(guò)整流器連接到電力總線，蓄電池組作為雙向能源，通過(guò)可控的雙向電力電子變換器連接到電力總線，電力總線連接到電機(jī)控制器，發(fā)電機(jī)、蓄電池充電器以及再生制動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均可對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電或通過(guò)墻插座由電網(wǎng)向 蓄電池充電。

所述電機(jī)控制器依靠C型兩象限斬波器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為直流電機(jī)、他勵(lì)或并勵(lì)直流電機(jī)、或串勵(lì)直流電機(jī)。

所述拖拉機(jī)還包括適應(yīng)該拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向前橋以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向橫拉桿。

有益效果：本實(shí)用新型由電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合作業(yè)，其中電機(jī)產(chǎn)生整車(chē)牽引力，發(fā)動(dòng)機(jī)為電機(jī)提供穩(wěn)固的電力并增大蓄電池組的續(xù)航能力，以及直接驅(qū)動(dòng)位于拖拉機(jī)尾部的動(dòng)力輸出軸；由加速踏板通過(guò)一套齒輪連桿裝置和電阻應(yīng)變片調(diào)節(jié)電壓調(diào)速，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍廣；相比二輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)，本實(shí)用新型中附著力的產(chǎn)生對(duì)于整車(chē)質(zhì)量的利用率明顯較高；相比傳統(tǒng)拖拉機(jī)，減少了變速箱的使用，大大降低了駕駛員的操作復(fù)雜度；相比于有機(jī)械傳動(dòng)參與的拖拉機(jī)而言，本實(shí)用新型大大降低了能量的機(jī)械損失和熱損失，能源利用率高；此外本實(shí)用新型還具有低排放，使用范圍廣，故障點(diǎn)少等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛用于田間作業(yè)以及惡劣多變路況下?tīng)恳乃妮嗱?qū)動(dòng)，地面附著性高，牽引性能好，操作簡(jiǎn)便。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的總成示意主視圖；

圖2為本實(shí)用新型的總成示意俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型的總成示意左視圖；

圖4為本實(shí)用新型混合動(dòng)力點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系組成結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實(shí)用新型的控制示意圖；

圖6為本實(shí)用新型的控制流程圖。

圖中：1底盤(pán)、2車(chē)輪、3油箱、4發(fā)動(dòng)機(jī)、5分動(dòng)器、6發(fā)電機(jī)、7動(dòng)力輸出軸、8驅(qū)動(dòng)電機(jī)、9電耦合裝置、10蓄電池組、11蓄電池充電器、12電機(jī)控制器、13齒輪組一、14齒輪組二、15傳動(dòng)系統(tǒng)、16轉(zhuǎn)向軸、17轉(zhuǎn)向橫拉桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做具體描述。

本實(shí)用新型包括底盤(pán)1和車(chē)輪2。

所述底盤(pán)1包括油箱3、發(fā)動(dòng)機(jī)4、分動(dòng)器5、發(fā)電機(jī)6、動(dòng)力輸出軸7、驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、電耦合器9、蓄電池組10、蓄電池充電器11和電機(jī)控制器12，適應(yīng)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向前橋；以及適應(yīng)本實(shí)用新型部件以及整車(chē)質(zhì)量分配的底盤(pán)布置和適應(yīng)本實(shí)用新型的覆蓋件。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)4和發(fā)電機(jī)6為基本動(dòng)力源，蓄電池組10為輔助動(dòng)力源。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)4和電動(dòng)機(jī)6之間設(shè)有分動(dòng)器5，發(fā)動(dòng)機(jī)5的動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器5分別為動(dòng)力輸出軸7和發(fā)電機(jī)6提供動(dòng)力并可獨(dú)立控制兩股動(dòng)力流的開(kāi)關(guān)與大??；由于尺寸問(wèn)題，連接分動(dòng)器第一軸和發(fā)動(dòng)機(jī)以及分動(dòng)器第三軸和發(fā)電機(jī)的是兩個(gè)傳動(dòng)齒輪組。

四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)8分別安裝在四個(gè)車(chē)輪2內(nèi)并分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)車(chē)輪2，車(chē)輪2與各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)8之間通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)15傳動(dòng)。

所述油箱3同發(fā)動(dòng)機(jī)4之間通過(guò)油路連接，發(fā)動(dòng)機(jī)4與分動(dòng)器5、以及分動(dòng)器5與發(fā)電機(jī)6及動(dòng)力輸出軸7之間為機(jī)械連接。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)4和分動(dòng)器5之間通過(guò)齒輪組一13傳動(dòng)，分動(dòng)器5與動(dòng)力輸出軸7和發(fā)電機(jī)6之間通過(guò)齒輪組二14傳動(dòng)。

為滿足拖拉機(jī)工作時(shí)的離地高度的要求，本實(shí)用新型所述底盤(pán)1離地高度設(shè)計(jì)的較高，其底盤(pán)1離地高度高于其車(chē)輪2的中心高度，所述車(chē)輪2與各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)8之間的傳動(dòng)系統(tǒng)15為一對(duì)具有高轉(zhuǎn)速比的薄行星齒輪副，降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并增大電動(dòng)機(jī)的扭矩。

當(dāng)該混合動(dòng)力拖拉機(jī)用于較“硬”的土地進(jìn)行耕作或拖動(dòng)較大負(fù)載時(shí)，為滿足拖拉機(jī)工作時(shí)的離地高度的要求，所述底盤(pán)1離地高度高于其車(chē)輪2的中心高度，為防止過(guò)載情況導(dǎo)致電機(jī)“燒壞”，其車(chē)輪2和各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)8之間的傳動(dòng)系統(tǒng)15為摩擦型帶傳動(dòng)或同步帶傳動(dòng)，摩擦型帶傳動(dòng)由大輪、小輪和皮帶組成，同步帶傳動(dòng)由兩個(gè)帶輪和同步帶組成。

所述拖拉機(jī)還包括適應(yīng)該拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向前橋以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)向器16和轉(zhuǎn)向橫拉桿17。

圖4所示為本實(shí)用新型混合動(dòng)力點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系組成結(jié)構(gòu)圖。

所述電耦合器9包括整流器和雙向電力電子變換器。

發(fā)電機(jī)6的輸出通過(guò)可控的電子變流器(整流器)連接到電力(DC)總線。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)4和發(fā)電機(jī)6組為基本動(dòng)力源，蓄電池組10為輔助動(dòng)力源，蓄電池組10作為雙向能源，通過(guò)可控的雙向電力電子變換器(DC-DC變換器)連接到電力(DC)總線。

電力總線連接到電機(jī)控制器12，牽引電動(dòng)機(jī)被控制為電動(dòng)機(jī)或是發(fā)電機(jī)， 并以正向或反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)電機(jī)6、蓄電池充電器11以及再生制動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)8均可對(duì)蓄電池組10進(jìn)行充電。

蓄電池充電器11通過(guò)墻插座由電網(wǎng)向蓄電池充電。

動(dòng)力輸出軸7可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。

所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)8為直流電機(jī)、他勵(lì)或并勵(lì)直流電機(jī)、或串勵(lì)直流電機(jī)。

根據(jù)該混合動(dòng)力拖拉機(jī)的主要用途選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由于是牽引用途，因此對(duì)牽引力的要求較高，所以選用直流電機(jī)(相比交流電機(jī)，直流電機(jī)具有較高的啟動(dòng)扭矩)；若本實(shí)用新型用于重視調(diào)速性能的場(chǎng)合，可選用他勵(lì)或并勵(lì)直流電機(jī)，可通過(guò)調(diào)節(jié)電樞回路的電阻來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；若本實(shí)用新型用于大負(fù)荷過(guò)載或要求高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的情況時(shí)，可以選用串勵(lì)直流電機(jī)。

本實(shí)用新型采用4WD動(dòng)力形式，目的在于增大拖拉機(jī)的最大附著力，從而改善整車(chē)的附著性。

本實(shí)用新型采用四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別安裝在四個(gè)車(chē)輪內(nèi)分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)車(chē)輪，滿足拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械解耦，從而具有兩個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速解耦，本實(shí)用新型的傳動(dòng)系統(tǒng)主要為機(jī)電相似性的電系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)具有相似的機(jī)械差速器功能，并有類(lèi)似于傳統(tǒng)牽引控制的輔助防滑功能，從而實(shí)現(xiàn)了每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都能獨(dú)立控制的功能，可以大大提高車(chē)輛的駕駛性能，可以使該拖拉機(jī)在惡劣路況下具有較好的適應(yīng)性，從而大大簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)系；采用分電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)好處在于，解決了大馬力驅(qū)動(dòng)時(shí)電機(jī)尺寸較大的問(wèn)題；可采用功率總和等于大功率電機(jī)功率的四個(gè)較小功率的電機(jī)，其尺寸也較 小，便于整車(chē)裝配的布局。

圖5所示為本實(shí)用新型的控制示意圖。

所示的電機(jī)控制器，主要依靠C型兩象限斬波器，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速。C型兩象限斬波器主要靠控制占空比δ的值來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，根據(jù)可知，不僅可以通過(guò)調(diào)節(jié)δ的大小來(lái)控制電樞電流，還可以通過(guò)改變?chǔ)牡拇笮。{(diào)節(jié)δV-E的正負(fù)來(lái)控制電樞電流的方向，從而控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。

圖6所示為本實(shí)用新型的控制流程圖。

為本實(shí)用新型的控制策略的目標(biāo)在于滿足由駕駛員給出的所需功率的指令，并同時(shí)保持蓄電池的荷電狀態(tài)為高電平。發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組為基本動(dòng)力源，而蓄電池為輔助動(dòng)力源。蓄電池高電平的荷電狀態(tài)可以保證車(chē)輛在任何時(shí)刻的高性能。當(dāng)牽引功率大于發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所能提供的功率時(shí)，蓄電池需要提供一部分功率以補(bǔ)償不足部分。當(dāng)牽引功率小于發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)最佳運(yùn)行區(qū)運(yùn)行時(shí)所能提供的功率時(shí)，取決于蓄電池的荷電狀態(tài)，若蓄電池的荷電狀態(tài)低于設(shè)定荷電狀態(tài)值，則發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)運(yùn)行在全負(fù)荷狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與給蓄電池充電；若蓄電池的荷電狀態(tài)處于滿荷電狀態(tài)時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)提供牽引功率。制動(dòng)時(shí)，若制動(dòng)功率大于電動(dòng)機(jī)所能產(chǎn)生的制動(dòng)功率時(shí)，采用混合制動(dòng)模式，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大的制動(dòng)功率(最大的再生制動(dòng)功率)，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生剩余的制動(dòng)效率。當(dāng)制動(dòng)功率小于電動(dòng)機(jī)所能產(chǎn)生的制動(dòng)功率時(shí)，僅采用再生制動(dòng)模式。

本實(shí)用新型還包括工作臺(tái)、駕駛室、前蓋、保險(xiǎn)杠、排氣管、進(jìn)氣管和尾燈，各個(gè)部件的裝配位置均在其車(chē)架上，車(chē)架形式采用邊梁式車(chē)架；各個(gè) 部件的裝配位置如圖1所示；滿足各部件尺寸的覆蓋件設(shè)計(jì)方案采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，參考東方紅X-804覆蓋件的方案，并根據(jù)各部件的尺寸在座椅下地板，后圍板，等部位進(jìn)行了變動(dòng)以適應(yīng)電系統(tǒng)各個(gè)部件的尺寸的要求；對(duì)前蓋進(jìn)行了變動(dòng)，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的改變并擴(kuò)大的駕駛員的視野；由于采用4WD形式，車(chē)輪傳動(dòng)機(jī)械解耦，整車(chē)底盤(pán)可以適當(dāng)提高以適應(yīng)較高作物的中耕作業(yè)要求。

本實(shí)用新型的工作原理：

駕駛員通過(guò)踩加速踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)4運(yùn)轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速由加速踏板控制；動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)齒輪組傳到分動(dòng)器5，經(jīng)由分動(dòng)器5，動(dòng)力分別分為兩股動(dòng)力流，一股驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)6發(fā)電，一股驅(qū)動(dòng)動(dòng)力輸出軸7；駕駛員可以通過(guò)設(shè)在駕駛室地板的動(dòng)力輸出軸檔桿和動(dòng)力接合桿分別對(duì)動(dòng)力輸出軸7進(jìn)行調(diào)速以及控制動(dòng)力是否傳入發(fā)電機(jī)6；當(dāng)駕駛員掛上動(dòng)力接合桿，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)6發(fā)電，發(fā)電機(jī)6輸出交流電，經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟?；蓄電池組10根據(jù)整車(chē)控制器的控制進(jìn)行充放電，充放電時(shí)，與整車(chē)電路經(jīng)過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器相連通；電流進(jìn)入電機(jī)控制器12從而根據(jù)設(shè)定的控制策略與電路規(guī)則分別將電流分向四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)8，通過(guò)控制其電樞電流的大小控制各個(gè)車(chē)輪2的轉(zhuǎn)速。

本實(shí)用新型由電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合作業(yè)，其中電機(jī)產(chǎn)生整車(chē)牽引力，發(fā)動(dòng)機(jī)為電機(jī)提供穩(wěn)固的電力并增大蓄電池組的續(xù)航能力，以及直接驅(qū)動(dòng)位于拖拉機(jī)尾部的動(dòng)力輸出軸；由加速踏板通過(guò)一套齒輪連桿裝置和電阻應(yīng)變片調(diào)節(jié)電壓調(diào)速，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍廣；相比二輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)，本實(shí)用新型中附著力的產(chǎn)生對(duì)于整車(chē)質(zhì)量的利用率明顯較高；相比傳統(tǒng)拖拉機(jī)，減少了變速箱的使用，大大降低了駕駛員的操作復(fù)雜度；相比于有機(jī)械傳動(dòng)參與的拖拉機(jī)而 言，本實(shí)用新型大大降低了能量的機(jī)械損失和熱損失，能源利用率高；此外本實(shí)用新型還具有低排放，使用范圍廣，故障點(diǎn)少等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛用于田間作業(yè)以及惡劣多變路況下?tīng)恳乃妮嗱?qū)動(dòng)，地面附著性高，牽引性能好，操作簡(jiǎn)便。

以上已以較佳實(shí)施例公布本實(shí)用新型，然其并非用以限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。