交直流复合驱动系统及山地拖拉机

技术领域

本发明涉及车辆驱动技术领域，具体而言，涉及一种交直流复合驱动系统及山地拖拉机。

背景技术

拖拉机是一种用于牵引和驱动作业机械完成各项移动式作业的自走式动力机，由发动机、传动、行走、转向、液压悬挂、动力输出、电气仪表、驾驶操纵及牵引等系统或装置组成。

通常，拖拉机需要在山地和坡路行驶，这就要求拖拉机具有较大的越野能力。然而，现有的拖拉机转矩较低，不能很好地适应山地与坡路行驶。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种交直流复合驱动系统，以解决现有拖拉机转矩较低，不能很好地适应山地与坡路行驶的技术问题。

本发明提供的交直流复合驱动系统，包括交流电机、直流电机、综合控制器以及用于向所述综合控制器供电的电源模块，其中，所述直流电机和所述交流电机均与所述综合控制器电连接，所述直流电机的第一电机轴与所述交流电机的第二电机轴同轴设置且固定连接；所述交流电机的输出端连接有分动减速箱。

进一步地，所述分动减速箱具有第一输出端，所述第一输出端通过第一驱动桥连接第一轮轴。

进一步地，所述分动减速箱还具有第二输出端，所述第二输出端通过第二驱动桥连接第二轮轴。

进一步地，所述第一轮轴为车辆的前轴，所述第二轮轴为车辆的后轴，所述交流电机、所述直流电机、所述电源模块和所述分动减速箱均靠近所述第二轮轴设置。

进一步地，所述第一轮轴和/或第二轮轴设置有制动器。

进一步地，所述第一输出端与所述第一驱动桥之间连接有传动轴，所述传动轴包括第一轴段、第二轴段和连接在所述第一轴段与所述第二轴段之间的离合器，其中，所述第一轴段与所述第一输出端连接，所述第二轴段与所述第一驱动桥连接。

进一步地，所述分动减速箱还具有PTO（Power Take Off，动力输出装置）输出端。

进一步地，所述交直流复合驱动系统还包括车身姿态传感器，所述车身姿态传感器与所述综合控制器电连接。

本发明交直流复合驱动系统带来的有益效果是：

通过设置主要由交流电机、直流电机、综合控制器、电源模块和分动减速箱组成的交直流复合驱动系统，其中，电源模块用于向综合控制器供电，以保证综合控制器的正常工作；直流电机和交流电机均与综合控制器电连接，由综合控制器控制直流电机和交流电机的工作，并且，直流电机的第一电机轴与交流电机的第二电机轴同轴设置且固定连接；分动减速箱连接在交流电机的输出端。

以该交直流复合驱动系统应用于山地拖拉机为例，对该交直流复合驱动系统的工作原理及工作过程进行说明。具有该交直流复合驱动系统的山地拖拉机在正常路面行驶过程中，综合控制器控制交流电机工作，利用交流电机功率大、效率高的特点，实现山地拖拉机在正常路面的高效行驶；当山地拖拉机需要在山地和坡路路况下行驶时，可以利用综合控制器控制直流电机工作，利用直流电机的第一电机轴将动力传递至交流电机的第二电机轴，从而增加交流电机的输出转矩，以使山地拖拉机能够满足山地和坡路等复杂路况下的行驶需求。

该交直流复合驱动系统利用交流电机实现正常驱动，满足山地拖拉机在一般路况下的行驶需求，利用直流电机实现助力驱动，增加山地拖拉机的转矩，满足山地拖拉机在山地和坡路等复杂路况下的行驶需求，从而使得山地拖拉机具有随地形调节的特点，以很好地适应多种路况。而且，该交直流复合驱动系统利用电力驱动，静音环保，既能够降低行驶过程中的噪音，还能够减少环境污染。

本发明的第二个目的在于提供一种山地拖拉机，以解决现有拖拉机转矩较低，不能很好地适应山地与坡路行驶的技术问题。

本发明提供的山地拖拉机，包括上述交直流复合驱动系统。

进一步地，所述交直流复合驱动系统的分动减速箱具有第三输出端，所述山地拖拉机还包括液压系统和冷却系统，所述液压系统的动力元件和所述冷却系统的动力元件均与所述第三输出端传动连接。

本发明山地拖拉机带来的有益效果是：

通过在山地拖拉机中设置上述交直流复合驱动系统，使得山地拖拉机能够具有随地形调节的特点，从而增加了对复杂路况的适应能力，越野能力强，工作效率高。另外，电力驱动的形式，还使得山地拖拉机在行驶过程中静音环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的山地拖拉机的局部结构俯视图。

附图标记说明：

100-交流电机；200-直流电机；300-电源模块；500-分动减速箱；700-制动器；800-传动轴；

410-交流电机控制器；420-直流电机控制器；

510-第一输出端；520-第二输出端；530-PTO输出端；

610-第一驱动桥；620-第二驱动桥；630-第一轮轴；640-第二轮轴；

810-第一轴段；820-第二轴段；830-离合器；

910-前轮；920-后轮。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本实施例提供的山地拖拉机的局部结构剖视图。如图1所示，本实施例提供了一种山地拖拉机，包括交直流复合驱动系统，具体地，交直流复合驱动系统包括交流电机100、直流电机200、综合控制器以及用于向综合控制器供电的电源模块300，其中，直流电机200和交流电机100均与综合控制器电连接，直流电机200的第一电机轴与交流电机100的第二电机轴同轴设置且固定连接；交流电机100的输出端连接有分动减速箱500。

山地拖拉机在正常路面行驶过程中，综合控制器控制交流电机100工作，利用交流电机100功率大、效率高的特点，实现山地拖拉机在正常路面的高效行驶；当山地拖拉机需要在山地和坡路路况下行驶时，可以利用综合控制器控制直流电机200工作，利用直流电机200的第一电机轴将动力传递至交流电机100的第二电机轴，从而增加交流电机100的输出转矩，以使山地拖拉机能够满足山地和坡路等复杂路况下的行驶需求。

该交直流复合驱动系统利用交流电机100实现正常驱动，满足山地拖拉机在一般路况下的行驶需求，利用直流电机200实现助力驱动，增加山地拖拉机的转矩，满足山地拖拉机在山地和坡路等复杂路况下的行驶需求，从而使得山地拖拉机具有随地形调节的特点，以很好地适应多种路况。而且，该交直流复合驱动系统利用电力驱动，静音环保，既能够降低行驶过程中的噪音，还能够减少环境污染。

通过在山地拖拉机中设置上述交直流复合驱动系统，使得山地拖拉机能够具有随地形调节的特点，从而增加了对复杂路况的适应能力，越野能力强，工作效率高。另外，电力驱动的形式，还使得山地拖拉机在行驶过程中静音环保。

请继续参照图1，本实施例中，综合控制器可以包括交流电机控制器410和直流电机控制器420，其中，交流电机控制器410被配置为对交流电机100的工作过程进行控制，直流电机控制器420被配置为对直流电机200的工作过程进行控制。

请继续参照图1，本实施例中，分动减速箱500具有第一输出端510，其中，第一输出端510通过第一驱动桥610连接第一轮轴630。如此设置，能够将分动减速箱500输出的动力顺利地传递至第一轮轴630，从而实现对安装于第一轮轴630的车轮的驱动。

请继续参照图1，本实施例中，分动减速箱500还具有第二输出端520，其中，第二输出端520通过第二驱动桥620连接第二轮轴640。如此设置，能够将分动减速箱500输出的动力顺利地传递至第二轮轴640，从而实现对安装于第二轮轴640的车轮的驱动。

具体地，本实施例中，第一轮轴630为山地拖拉机的前轴，第二轮轴640为山地拖拉机的后轴，交流电机100、直流电机200、电源模块300和分动减速箱500均靠近第二轮轴640设置。其中，第一轮轴630的两端连接有前轮910，第二轮轴640的两端连接有后轮920，交流电机100和直流电机200通过分动减速箱500的第一输出端510将驱动力传递至前轮910，通过分动减速箱500的第二输出端520将驱动力传递至后轮920，实现山地拖拉机的四驱行走功能。

这种将交流电机100、直流电机200、电源模块300和分动减速箱500靠近后轴设置的后置形式，使得山地拖拉机在行驶过程中，具有良好的启动和爬坡性能，而且，还能够减少前轮910的负荷，使得转向更加轻便。

请继续参照图1，本实施例中，第一轮轴630设置有制动器700。

通过在第一轮轴630设置制动器700，使得在需要对山地拖拉机进行制动时，前轮910受到制动作用，制动可靠，在此过程中，由于山地拖拉机的重心靠后，使得山地拖拉机能够一直保持相对稳定，不会发生倾覆。

在其他实施例中，还可以在第二轮轴640设置制动器700，或者，在第一轮轴630和第二轮轴640均设置制动器700。

请继续参照图1，本实施例中，第一输出端510与第一驱动桥610之间连接有传动轴800，具体地，传动轴800包括第一轴段810、第二轴段820和连接在第一轴段810与第二轴段820之间的离合器830，其中，第一轴段810与第一输出端510连接，第二轴段820与第一驱动桥610连接。

通过将用于连接第一输出端510与第一驱动桥610的传动轴800设置为主要由第一轴段810、离合器830和第二轴段820组成的形式，使得山地拖拉机在正常工况（如：平坦路面、下坡）行驶时，可以使离合器830处于使第一轴段810与第二轴段820相分离的状态，即：断开第一输出端510向第一驱动桥610的动力传递，使得山地拖拉机此时变为只由后轮920驱动的两驱形式。而当山地拖拉机在复杂工况（如：山地、坡路）行驶时，则可以使离合器830处于使第一轴段810与第二轴段820相结合的状态，即：恢复第一输出端510向第一驱动桥610的动力传递，使得山地拖拉机此时变为由前轮910和后轮920共同驱动的四驱形式。

这种设置形式，能够实现山地拖拉机在两驱和四驱之间的快速切换，当遇到爬坡等大负荷工况时，可以切换至四驱状态，同时，使直流电机200和交流电机100同时工作，增加山地拖拉机行驶过程中的扭矩；当平路行驶或下坡等小负荷工况时，则可以通过断开离合器830，以使山地拖拉机切换至两驱状态，同时，仅通过交流电机100驱动后轮920达到行驶目的。

请继续参照图1，本实施例中，分动减速箱500还具有PTO输出端530。

如此设置，使得分动减速箱500在工作过程中，能够通过PTO输出端530输出动力，从而使得山地拖拉机的后置作业设备可以通过PTO获取动力，满足了后置作业设备的动力需要。

具体地，本实施例中，交直流复合驱动系统还可以包括车身姿态传感器（图中未示出），其中，车身姿态传感器与综合控制器电连接。

通过设置车身姿态传感器，使得山地拖拉机在行驶过程中，能够利用车身姿态传感器对当前的车体状态进行实时检测，并将该检测信号传输至综合控制器，由综合控制器控制山地拖拉机当前的运行模式。

如：当车身姿态传感器检测到山地拖拉机处于车头上仰时，车身姿态传感器将检测到山地拖拉机处于爬坡路况，当综合控制器接收到该姿态信号时，将控制离合器830处于结合状态，使山地拖拉机切换至四驱模式运行，同时，使直流电机200工作进行助力，增加山地拖拉机的输出转矩，从而实现山地拖拉机的顺利爬坡；当车身姿态传感器检测到山地拖拉机处于车头下俯时，车身姿态传感器将检测到山地拖拉机处于下坡路况，当综合控制器接收到该姿态信号时，将控制离合器830处于断开状态，使山地拖拉机切换至两驱模式运行，同时，直流电机200不工作，只有交流电机100工作，保证山地拖拉机的大功率、高效率行驶。

本实施例中，车身姿态传感器可以安装于山地拖拉机的车架。

本实施例中，交直流复合驱动系统还可以包括负荷传感器，负荷传感器与综合控制器电连接。利用负荷传感器，能够实时检测山地拖拉机行驶过程中所受到的负荷，从而使得综合器能够根据当前负荷对山地拖拉机的行驶模式进行及时切换，以保证山地拖拉机的高效行驶。

此外，交直流复合驱动系统的分动减速箱500还具有第三输出端，山地拖拉机还可以包括液压系统和冷却系统，具体地，液压系统的动力元件和冷却系统的动力元件均与第三输出端传动连接。

通过上述设置，使得分动减速箱500工作过程中，能够将动力通过第三输出端输出至液压系统的动力元件和冷却系统的动力元件，以实现本实施例山地拖拉机的液压系统和冷却系统的正常运转。

其中，液压系统可以为山地拖拉机提供转向助力，冷却系统可以对交流电机100和直流电机200进行冷却。

需要说明的是，本实施例中，山地拖拉机可以采用独立式悬架系统，如此设置，能够保证山地拖拉机的乘坐舒适性。

还需要说明的是，本实施例中，综合控制器集成有电源管理、电机控制、整车控制、四驱控制、转向制动控制等功能，其中，综合控制器的上述功能如何实现为本领域技术人员所熟知的现有技术，本实施例并未对此进行改进，故不再赘述。

该山地拖拉机利用交直流复合驱动，使得其能够满足多种路况下的高效行驶需求。另外，该山地拖拉机还能够根据车身姿态传感器和负荷传感器，以及方向盘转角、制动信号和油门信号进行自动控制，从而实现本实施例山地拖拉机多功能的协调控制。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。