一种插电式采棉机行驶混合动力系统

技术领域

本发明属于机电混合动力技术领域，尤其是涉及一种插电式采棉机行驶混合动力系统。

背景技术

采棉机作业工况复杂，需要频繁改变车速和输出扭矩以匹配实际负载的连续变化。因此需要一种车速可无级变化、扭矩可变、传动效率高的采棉机行驶混合动力系统。随着电池技术和电机技术的发展，节能环保的插电式混动系统已经成功应用于轿车、乘用车和公交车市场，并且已经实现商业化、产业化和规模化。现有技术中，采用静液压容积调速回路调整车速，机械结构和控制复杂，传动效率低，耗能较大，不能完全满足生产需求和实现智能化。

发明内容

针对上述现有技术问题，本发明提出一种插电式采棉机行驶混合动力系统，应用于采棉机行走速度的控制。驾驶员根据作业工况的需求调整采棉机行驶速度和输出扭矩。完全由电动机驱动，通过行星齿轮变速箱实现功率耦合，实现采棉机高效无级调速。

本发明提供的插电式采棉机行驶混合动力系统：主要包括：1-发动机；2- 分动箱；3-发电机；4-逆变器；5-动力电池；6-逆变器；7-第一电动机；8-第一动力输入轴；811-第一太阳轮；812-第一行星轮；813-第二太阳轮；814-第二行星轮；815-第一动力输出齿轮；822-行星架；9-第一动力输出轴；911-第二动力输出齿轮；912-第一动力输入齿轮；10-差速器齿轮；11-离合器；12-第二电动机。

其中，所述的发动机1通过输出轴连接分动箱2；分动箱2将发动机1的动力进行分配后，通过发电机3和逆变器4给动力电池充电；分动箱2和发电机 3通过机械连接，

电动机7和第一输入轴8连接，第一动力输入轴8上安装有第一行星轮812、第二太阳轮813和第一动力输出齿轮815；其中第一动力输入轴8和第一行星轮812 通过键连接，第二太阳轮813和第一动力输出齿轮815通过轴承和第一动力输入轴8连接，可以旋转运动，第二太阳轮813和第一动力输出齿轮815是一体齿轮；第二电动机12和行星架822连接，行星架822上通过轴承安装有第一行星轮812 和第二行星轮814，第一行星齿轮812和第二行星齿轮814也是一体齿轮，第一动力输出轴9通过键安装第一动力输入齿轮912和第二动力输出齿轮911；第一太阳轮811与第一行星轮812相互啮合，第二太阳轮813与第二行星轮814相互啮合，第一动力输出齿轮815和第一动力输入齿轮912相互啮合，第二动力输出齿911和差速器齿轮10相互啮合。

其中通过联合控制发动机1、发电机3、第一电动机7、第二电动机12和离合器11。可以实现第一电动机7驱动模式，第一电动机7和第二电动机12混合驱动模式，行车发电模式，插电模式。

其中第一电动机7驱动模式，通过控制第一电动机7的正转和反转，可以实现采棉机的前进挡和倒挡；第一电动机7驱动模式，用于采棉机的启动和田间采摘，一般适用于低速高扭工况，通过第一电动机7输出转速的无级变化，可以实现采棉机行走速度的无级变化。

其中第一电动机7和第二电动机12混合驱动模式，当采棉机在高速低扭工况下，采用双电机工作，增强其加速性能和输出功率的上限，使第一电动机7 工作于高效率区间。当采棉机工况突变，需要输出大扭矩和大功率时，第一电动机7驱动彩棉机达到功率输出上限，控制第二电动机12工作，使采棉机工作状态趋于稳定，增强其变速和复杂工况下保持稳定性能。

行车发电模式，当采棉机在工作时，控制系统检测到动力电池5的剩余电池的可用状态达到设定值下线，控制发动机1和发电机3工作，发动机1输出的动力通过发电机3和逆变器4给动力电池5进行充电。

插电模式，当采棉机停机维修保养状态时，可以对采棉机进行外接电源充电。

本发明提出一种插电式采棉机行驶混合动力系统，应用于采棉机行走速度的控制。驾驶员根据作业工况的需求调整采棉机行驶速度和输出扭矩。完全由电动机驱动，通过行星齿轮变速箱实现功率耦合，通过联合控制发动机、发电机、第一电动机、第二电动机和离合器。可以实现电动机驱动模式，第一电动机和第二电动机混合驱动模式，行车发电模式，插电模式；实现采棉机高效无级调速；上述实施例及图仅用以说明本发明的技术方案而非限制，对本发明技术方案进行修改或等同替换而不脱离本发明方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

附图说明

图1是一种插电式采棉机行驶混合动力系统图，一种插电式采棉机行驶混合动力系统中包括：1-发动机；2-分动箱；3-发电机；4-逆变器；5-动力电池； 6-逆变器；7-第一电动机；8-第一动力输入轴；811-第一太阳轮；812-第一行星轮；813-第二太阳轮；814-第二行星轮；815-第一动力输出齿轮；822-行星架； 9-第一动力输出轴；911-第二动力输出齿轮；912-第一动力输入齿轮；10-差速器齿轮；11-离合器；12-第二电动机。

下面结合其附图，对本发明进行详细阐述。

其中采棉机采用串联式电驱动，正常田间采摘作业时，有第一电动机7 驱动采棉机工作；第一电动机7单独驱动采棉机工作时，通过控制电动机的正反转实现采棉机的倒挡和前进挡。采棉机行驶速度增大时，第二电动机12开始工作，两个电机输出转速汇流耦合输出，提高采棉机行走速度；通过控制电机输出转速的变化，从而实现采棉机无级变速。

具体实施方式

可以理解的是本实施例的行驶混合动力系统具有多种工作模式，具体如下。

(1)第一电动机7驱动模式：在该工作模式下，第一电动机7单独驱动采棉机工作，电动机12不工作，发动机1和发电机3不工作；通过控制离合器11 闭合，行星架822固定，转速为零；动力电池5只给第一电动机7提供电能，通过第一电动机7实现采棉机的启动和正常的采摘作业；通过控制第一电动机7 的正反转实现采棉机倒挡和前进挡。当第一电动机7正转时，采棉机前进，当第一电动机反转时，采棉机后退；

第一电动机7驱动模式的动力流：动力电池5→逆变器6→第一电动机7→第一动力输入轴8→第一太阳轮811→第一行星轮812→第二行星轮814→第二太阳轮 813→第一动力输出齿轮815→第一动力输入齿轮912→第一动力输出轴9→第二动力输出齿轮911→差速器齿轮10。

(2)第一电动机7和第二电动机12混合驱动模式：在该工作模式下，第一电动机7和第二电动机12混合驱动采棉机工作；通过控制发动机1和发电机3不工作，离合器11分离；混合驱动模式可以实现采棉机高速行驶，一般在田间运输和公路运输状态；

第一电动机7和第二电动机12混合驱动模式下的动力流：

第一路：动力电池5→逆变器6→第一电动机7→第一动力输入轴8→第一太阳轮811→第一行星轮812→第二行星轮814(动力混合)→第二太阳轮813→第一动力输出齿轮815→第一动力输入齿轮912→第一动力输出轴9→第二动力输出齿轮911→差速器齿轮10；

第二路：动力电池5→逆变器6→第二电动机12→行星架822→第二行星轮814 (动力混合)→第二太阳轮813→第一动力输出齿轮815→第一动力输入齿轮912 →第一动力输出轴9→第二动力输出齿轮911→差速器齿轮10。

(3)行车发电模式：在该工作模式下，发动机1工作，发电机3通过发动机 1提供的动力经过分动箱后给动力电池5进行充电；此时采棉机可以工作于第一电动机7驱动模式下，或者是第一电动机7和第二电动机12混合驱动模式；当采棉机控制系统检测到动力电池的SOC达到下限设定值，此时采棉机进入行车发电模式；

行车发电模式下的动力流：发电动力流：发动机1→分动箱2→发电机3→逆变器4→动力电池5；

行车动力流：行车动力流为第一电动机7驱动模式，或者第一电动机7和第二电动机12混合驱动模式相同。

(4)插电模式：当采棉机停机时，给采棉机外接电源给采棉机动力电池5 进行充电。

本发明提供上述方案，通过对发动机，离合器、电动机和发电机进行控制，在采棉机作业过程中，可以实现无级调速功能；通过行星齿轮，实现双电机动力混合，提升采棉机作业速度和作业效率；通过动力电池，可以实现采棉机外接电源充电；上述实施例及图仅用以说明本发明的技术方案而非限制，对本发明技术方案进行修改或等同替换而不脱离本发明方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。