一种双电机驱动的电动拖拉机动力耦合装置的制作方法

本发明属于电动拖拉机技术领域，具体涉及一种双电机驱动的电动拖拉机动力耦合装置。

背景技术：

近年来，由于石油资源短缺和日益严重环境污染等问题，全球减排、零排放、绿色环保之战已打响，导致现代农业生产对低排放、少污染、低噪声的农用车辆需求愈来愈迫切。为此，各国都开始制定相关标准和法规，促进新能源农用车辆的研发。

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。双电机独立驱动式电动拖拉机的驱动轮和动力输出轴由驱动电动机和pto电动机驱动，两者调速过程独立，虽然具有控制复杂度低、农艺适应度好的优点，但是双电动机的机械功率无法同时输出至驱动轮或pto，导致整机在满负荷输出牵引功率和旋转功率的工况下，动力性不足。

申请号为201810031669.9的中国专利公开了一种基于电力母线的电动拖拉机功率分汇流装置，该装置设有电池、控制器、逆变器ⅰ、电动机、离合器、变速箱、第一分动箱、主减速器与差速器、车轮、逆变器ⅱ、pto电机、第二分动箱、动力耦合器、旋耕机构、发电机及控制开关；可以实现电动机和pto电机单独工作状态模式、电动机可以通过动力耦合器与pto电机耦合增加输出动力工作状态模式的三种工作模式。但是存在该结构繁琐，控制复杂，体积较大的不足。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种双电机驱动的电动拖拉机动力耦合装置，解决双电机未能联合驱动，造成严重的功率浪费的问题，克服现有耦合传动装置结构繁琐，控制复杂，体积较大的缺点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双电机驱动的电动拖拉机动力耦合装置，其特征在于：包括动力电池、与动力电池相连的整机控制器、与整机控制器相连的第一逆变器和第二逆变器，与第一逆变器和第二逆变器分别连接的驱动电机和pto电机，连接于驱动电机和pto电机的动力耦合机构、与动力耦合机构相连的传动机构和旋耕机构、连接于传动机构的驱动轮；所述动力耦合装置包括第一动力输入轴、连接于第一动力输入轴的第一传动齿轮、第二动力输入轴、连接于第二动力输入轴的第二传动齿轮、第一行星齿轮总成、第二行星齿轮总成、第一动力输出轴、第二动力输出轴、中间轴、第三传动齿轮、第一同步器、第四传动齿轮、第五传动齿轮、第二同步器和第六传动齿轮；所述第一行星齿轮总成包括第一行星架、第一太阳轮、第一行星轮、第一齿轮和第一制动器，所述第一行星齿轮总成通过所述第一行星架连接所述第一动力输出轴；所述第二行星齿轮总成包括第二行星架、第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈和第二制动器，所述第二行星齿轮总成还通过所述第二行星架连接所述第二动力输出轴；所述中间轴连接所述第三传动齿轮、第一同步器、第四传动齿轮、第五传动齿轮、第二同步器和第六传动齿轮。

进一步的，所述驱动电机和所述pto电机设置于所述动力耦合机构的一侧，所述传动机构和所述旋耕机构设置于所述动力耦合机构的另一侧；所述第一动力输入轴与所述第二动力输入轴互相平行，所述驱动电机和所述pto电机提供的动力还通过所述动力耦合机构输出至所述传动机构和所述旋耕机构。

进一步的，所述第一行星齿轮总成与所述第二行星齿轮总成呈对称设置，所述第一制动器连接所述第一齿圈，所述第二制动器连接所述第二齿圈，所述第一同步器设置于所述第三传动齿轮和所述第四传动齿轮之间，所述第二同步器设置于所述第五传动齿轮和所述第六传动齿轮之间，所述第一同步器和所述第二同步器还连接所述中间轴。

进一步的，所述第一传动齿轮与所述第三传动齿轮相啮合，所述第二传动齿轮与所述第四传动齿轮相啮合，第一齿圈的外齿与所述第六传动齿轮相啮合，第二齿圈的外齿与所述第五传动齿轮相啮合。

进一步的，动力耦合装置还通过所述第一同步器、第二同步器、第一制动器和第二制动器实现双电机独立驱动模式、双电机耦合驱动行驶模式和双电机耦合驱动旋耕模式的切换。

进一步的，所述双电机独立驱动模式包括独立驱动拖拉机行驶模式、独立驱动拖拉机旋耕模式和独立驱动拖拉机行驶旋耕模式；当处于独立驱动拖拉机行驶模式时，驱动电机输出动力并通过所述第一动力输入轴和所述第一行星齿轮总成传递至所述第一动力输出轴，所述第一动力输出轴通过所述传动机构和驱动轮驱动拖拉机行驶；当处于独立驱动拖拉机旋耕模式时，pto电机输出动力并通过所述第二动力输入轴和所述第二行星齿轮总成传递至所述第二动力输出轴，所述第二动力输出轴驱动所述旋耕机构工作；当处于独立驱动拖拉机行驶旋耕模式时，驱动电机和pto电机均输出动力，驱动电机输出的动力通过所述第一动力输入轴和所述第一行星齿轮总成传递至所述第一动力输出轴，所述第一动力输出轴通过所述传动机构和驱动轮驱动拖拉机行驶，pto电机输出的动力通过所述第二动力输入轴和所述第二行星齿轮总成传递至所述第二动力输出轴，所述第二动力输出轴驱动所述旋耕机构工作。

进一步的，所述双电机耦合驱动行驶模式包括耦合驱动拖拉机行驶模式和耦合驱动拖拉机行驶旋耕模式；当处于耦合驱动拖拉机行驶模式时，驱动电机和pto电机均输出动力，驱动电机输出的动力通过所述第一动力输入轴传递至第一行星齿轮总成，pto电机输出的动力通过所述第二动力输入轴、第一同步器和第二同步器传递至所述第一行星齿轮总成，驱动电机输出的动力和pto电机输出的动力于第一行星齿轮总成耦合并传递至所述第一动力输出轴，所述第一动力输出轴通过所述传动机构和驱动轮驱动拖拉机行驶；当处于耦合驱动拖拉机行驶旋耕模式时，驱动电机和pto电机均输出动力，驱动电机输出的动力通过第一动力输出轴传递至第一行星齿轮总成，pto电机输出的动力通过所述第二动力输入轴、第一同步器和第二同步器传递至所述第一行星齿轮总成，驱动电机输出的动力和pto电机输出的动力于第一行星齿轮总成耦合并传递至所述第一动力输出轴，所述第一动力输出轴通过所述传动机构和驱动轮驱动拖拉机行驶，pto电机输出的动力还通过第二动力输入轴和所述第二行星齿轮总成传递至所述第二动力输出轴，所述第二动力输出轴驱动所述旋耕机构工作。

进一步的，所述双电机耦合驱动旋耕模式包括耦合驱动拖拉机旋耕模式和耦合驱动拖拉机旋耕行驶模式；当处于耦合驱动拖拉机旋耕模式时，pto电机和驱动电机均输出动力，pto电机输出的动力通过所述第二动力输入轴传递至第二行星齿轮总成，驱动电机输出的动力通过第一动力输入轴、第一同步器和第二同步器传递至第二行星齿轮总成，pto电机输出的动力和驱动电机输出的动力于第二行星齿轮耦合并传递至所述第二动力输出轴，所述第二动力输出轴驱动所述旋耕机构工作；当处于耦合驱动拖拉机旋耕行驶模式时，pto电机和驱动电机均输出动力，pto电机输出的动力通过所述第二动力输入轴传递至第二行星齿轮总成，驱动电机输出的动力通过第一动力输入轴、第一同步器和第二同步器传递至第二行星齿轮总成，pto电机输出的动力和驱动电机输出的动力于第二行星齿轮耦合并传递至所述第二动力输出轴，所述第二动力输出轴驱动所述旋耕机构工作，驱动电机输出的动力还通过所述第一动力输入轴和所述第一行星齿轮总成传递至所述第一动力输出轴，所述第一动力输出轴通过所述传动机构和驱动轮驱动拖拉机行驶。

本发明的一种双电机驱动的电动拖拉机动力耦合装置，驱动电机和pto电机布置于电动拖拉机同侧，可实现多种驱动模式：其一，驱动电机提供的动力经第一行星齿轮总成，驱动拖拉机行驶；pto电机提供的动力经第二行星齿轮总成，驱动旋耕机构工作。其二，pto电机提供的动力经过第一同步器、第二同步器与驱动电机提供的动力在第一行星齿轮总成耦合后，驱动拖拉机行驶。其三，驱动电机提供的动力经过第一同步器、第二同步器与pto电机提供的动力在第二行星齿轮总成耦合后，驱动旋耕机构工作。

本发明的有益效果为：本发明的一种双电机驱动的电动拖拉机动力耦合装置，采用驱动电机和pto电机作为双动力源，可实现双电机独立驱动模式、双电机耦合驱动拖拉机行驶模式及双电机耦合驱动拖拉机旋耕模式等多种工作模式的运转。且本发明合理的利用电机输出功率，提高了电动机的利用率，增大了输出动力的高效区范围，同时还可提高电动拖拉机对工作环境的适应性。另外，本发明通过优化耦合结构，缩小了耦合装置体积，降低了制造成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为动力耦合机构的结构示意图。

其中，图中各标记为：1-第一逆变器；2-驱动电机；3-整机控制器；4-动力耦合机构；5-传动机构；6-驱动轮；7-旋耕机构；8-pto电机；9-第二逆变器；10-动力电池；11-第一传动齿轮；12-第一制动器；13-第一齿圈；14-第一行星轮；15-第一行星架；16-第一太阳轮；17-第一动力输出轴；18-第二行星轮；19-第二行星架；20-第二太阳轮；21-第二动力输出轴；22-第二制动器；23-第二齿圈；24-第六传动齿轮；25-第二同步器；26-第五传动齿轮；27-第二传动齿轮；28-第二动力输入轴；29-第四传动齿轮；30-中间轴；31-第一同步器；32-第三传动齿轮；33-第一动力输入轴。

具体实施方式

为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。

图1为本发明的结构示意图，本发明提供的一种双电机驱动的电动拖拉机动力耦合装置包括：驱动电机2、pto电机8，用于控制驱动电机2、pto电机8的第一逆变器1、第二逆变器9，以及与两个逆变器相连的整机控制器3和动力电池10，与双电机相连的动力耦合机构4，在右端分别与动力耦合机构4相连的传动机构5和旋耕机构7，与传动机构5相连的驱动轮6。

其中，驱动电机2和pto电机8布置在同一侧，并由动力电池10供电。动力电池10由整机控制器3控制输出低压直流电，低压直流电经第一逆变器1转变成高压交流电使驱动电机2转动，低压直流电经第二逆变器9转变成高压交流电使pto电机8转动。双电机提供的动力经动力耦合机构4分别输出给传动机构5和旋耕机构7，从而实现拖拉机工作。

图2为动力耦合机构的结构示意图，所述的动力耦合机构4包括：第一动力输入轴33，位于第一动力输入轴33上的第一传动齿轮11，第二动力输入轴28，位于第二动力输入轴28上的第二传动齿轮27，位于第一行星齿轮总成的第一行星架15、第一太阳轮16、第一行星轮14、第一齿圈13和第一制动器12，位于第二行星齿轮总成的第二行星架19、第二太阳轮20、第二行星轮18、第二齿圈23和第二制动器22，与第一行星架15相连的第一动力输出轴17，与第二行星架19相连的第二动力输出轴21，中间轴30，位于中间轴上的第三传动齿轮32、第一同步器31、第四传动齿轮29、第五传动齿轮26、第二同步器25、第六传动齿轮24。

其中，第一动力输入轴33与第二动力输入轴28平行布置，第一同步器31位于第三传动齿轮32和第四传动齿轮29之间，第二同步器25位于第五传动齿轮26和第六传动齿轮24之间，第一传动齿轮11与第三传动齿轮32啮合，第二传动齿轮27与第四传动齿轮29啮合，第一齿圈13的外齿与第六传动齿轮24啮合，第二齿圈23的外齿与第五传动齿轮26啮合。在此装置的基础上，驱动电机2提供的动力可经过第一行星齿轮总成单独驱动拖拉机行驶。pto电机8提供的动力可经过第二行星齿轮总成单独驱动旋耕机构7工作；驱动电机2提供的动力还可经过第一同步器31、第二同步器25传递，与pto电机8提供的动力在第二行星齿轮总成耦合后，共同驱动旋耕机构7工作；同样pto电机8提供的动力同样可经过两个同步器传递，与驱动电机2提供的动力在第一行星齿轮总成耦合后，共同驱动拖拉机行驶。

其中，第一同步器31、第二同步器25、第一制动器12和第二制动器22用以实现电动拖拉机多模式耦合传动装置的各种工作模式之间的切换。其组合状态如表1所示，表中符号“m”表示电动机处于工作状态，“c”表示电动机处于未工作状态，“1”表示制动器处于制动状态，“0”表示制动器处于分离状态。“l”表示同步器左接合，“r”表示同步器右接合，“s”表示同步器未接合。

电动拖拉机动力耦合装置工作模式如下表：

工作原理具体如下：

双电机独立驱动模式，该模式又分为三种模式：独立驱动拖拉机行驶模式、独立驱动拖拉机旋耕模式和独立驱动拖拉机行驶旋耕模式。

当拖拉机仅行驶时处于独立驱动拖拉机行驶模式，驱动电机2工作、pto电机8未工作、第一同步器31和第二同步器25未接合、第一制动器12制动、第二制动器22未制动，此时驱动电机2提供的动力经第一动力输入轴33、第一太阳轮16、第一行星轮14、第一行星架15后，由第一动力输出轴17输出，驱动拖拉机行驶。

当拖拉机仅旋耕作业时处于独立驱动拖拉机旋耕模式，驱动电机2未工作、pto电机8工作、第一同步器31和第二同步器25未接合、第一制动器12未制动、第二制动器22制动，此时pto电机8提供的动力经第二动力输入轴28、第二太阳轮20、第二行星轮19、第二行星架19后，由第二动力输出轴21输出动力，驱动旋耕机构7工作。

当拖拉机行驶旋耕作业时处于独立驱动拖拉机行驶旋耕模式，驱动电机2工作、pto电机8工作、第一同步器31和第二同步器25未接合、第一制动器12制动、第二制动器22制动，此时驱动电机2提供的动力经第一动力输入轴33、第一太阳轮16、第一行星轮14、第一行星架15后，由第一动力输出轴17输出，驱动拖拉机行驶。同时，pto电机8提供的动力经第二动力输入轴28、第二太阳轮20、第二行星轮19、第二行星架19后，由第二动力输出轴21输出动力，驱动旋耕机构7工作。

双电机耦合驱动行驶模式，该模式又分为两种模式：耦合驱动拖拉机行驶模式和耦合驱动拖拉机行驶旋耕模式。

当拖拉机仅行驶时处于耦合驱动拖拉机行驶模式，驱动电机8工作、pto电机2工作、第一同步器31和第二同步器25同时向右分别与第四传动齿轮29和第六传动齿轮24接合、第一制动器12未制动、第二制动器22未制动。此时，驱动电机2提供的动力经第一动力输入轴33、第一太阳轮16，输入至第一行星齿轮总成。pto电机提供的动力经第二动力输入轴28、第二传动齿轮27、第四传动齿轮29、中间轴30、第六传动齿轮24、第一齿圈13，输入至第一行星齿轮总成，第一行星齿轮总成将动力耦合后由第一动力输出轴17输出，驱动拖拉机行驶。

当拖拉机行驶且旋耕时处于耦合驱动拖拉机行驶旋耕模式，驱动电机8工作、pto电机2工作、第一同步器31和第二同步器25同时向右分别于第四传动齿轮29和第六传动齿轮24接合、第一制动器12未制动、第二制动器22制动。此时，驱动电机2提供的动力经第一动力输入轴33、第一太阳轮16，输入至第一行星齿轮总成。pto电机提供的动力一方面经第二动力输入轴28、第二传动齿轮27、第四传动齿轮29、中间轴30、第六传动齿轮24、第一齿圈13，输入至第一行星齿轮总成，第一行星齿轮总成将动力耦合后由第一动力输出轴17输出，驱动拖拉机行驶。另一方面经过第二动力输入轴28、第二太阳轮20、第二行星轮18、第二行星架19后，由第二动力输出轴21输出，驱动旋耕机构7工作。

双电机耦合驱动旋耕模式，该模式又分为两种模式：耦合驱动拖拉机旋耕模式和耦合驱动拖拉机旋耕行驶模式。

当拖拉机仅旋耕作业时处于耦合驱动拖拉机旋耕模式，驱动电机8工作、pto电机2工作、第一同步器31和第二同步器25同时向左分别于第三传动齿轮32和第五传动齿轮26接合、第一制动器12未制动、第二制动器22未制动。此时pto电机8提供的动力经第二动力输入轴28、第二太阳轮20输入第二行星齿轮总成，驱动电机2提供的动力经第一动力输入轴33、第一传动齿轮11、第三传动齿轮32、中间轴30、第五传动齿轮26、第二齿圈23，输入第二行星齿轮总成，第二行星齿轮总成将动力耦合后由第二动力输出轴21输出，驱动旋耕机构7工作。

当拖拉机行驶且旋耕作业时处于耦合驱动拖拉机旋耕行驶模式，驱动电机8工作、pto电机2工作、第一同步器31和第二同步器25同时向左分别于第三传动齿轮32和第五传动齿轮26接合、第一制动器12制动、第二制动器22未制动。此时pto电机8提供的动力第二动力输入轴28、第二太阳轮20、输入第二行星齿轮总成，驱动电机2提供的动力一方面经第一动力输入轴33、第一传动齿轮11、第三传动齿轮32、中间轴30、第五传动齿轮26、第二齿圈23，输入第二行星齿轮总成，第二行星齿轮总成将动力耦合后由第二动力输出轴21输出，驱动旋耕机构7工作。驱动电机2的动力另一方面经过第一动力输入轴32、第一太阳轮16、第一行星轮14、第一行星架15后由第一动力输出轴17输出，驱动拖拉机行驶。

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。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。