一种拖拉机的混合动力总成系统

本发明涉及拖拉机领域或者刹车系统，特别涉及一种拖拉机的混合动力总成系统。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、目前，液压刹车系统凭借其功率质量比大的优点，被广泛应用于各种型号的车辆刹车系统中。同时，电液伺服阀因其良好的压力伺服性能，承担着作为刹车控制阀控制刹车压力的重要任务。而电液伺服阀先导级中微米级的精密孔板在液压油高温碳化的情况下容易被堵塞而导致机轮抱死等重大安全事故的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种拖拉机的混合动力总成系统，通过选择性的控制加压阀单元、泄压阀单元和离合器组件的接合，提供pto输出端与液压刹车执行单元之间、电动机与液压刹车执行单元之间、发动机和电动机与液压刹车执行单元之间多种传动方式，可以适用于多种情况的刹车环境中。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种拖拉机的混合动力总成系统，包括发动机、电动机、液压刹车执行单元和传动系统，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总成连接，所述pto输出端用于对外做功；所述液压刹车执行单元用于使拖拉机车轮制动，还包括液压系统、离合器组件和传动装置；所述pto输出端与液压系统输入端连接，所述液压系统将液压能输入液压刹车执行单元，所述电动机通过传动装置与液压系统输入端连接，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；选择性控制所述离合器组件的接合，提供pto输出端与液压刹车执行单元之间、电动机与液压刹车执行单元之间、发动机和电动机与液压刹车执行单元之间的连续的传动比。

4、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和第四离合器c4；所述第一离合器c1用于选择性的将pto输出端与液压系统输入端连接；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；所述所述第三离合器c3用于选择性的将副动力输出端与传动装置连接；所述第四离合器c4用于选择性的将传动装置的输出端与液压系统输入端连接。

5、进一步，通过选择性控制所述第一离合器c1接合，提供pto输出端与液压刹车执行单元之间的pto输出的刹车制动传动；

6、通过选择性控制所述第二离合器c2和第四离合器c4接合，提供电动机与液压刹车执行单元之间的电动机输出的刹车制动传动。

7、进一步，通过选择性控制所述第一离合器c1、第二离合器c2和第四离合器c4接合，发动机和电动机与液压刹车执行单元之间发动机与电动机输出的刹车制动传动一；

8、通过选择性控制所述第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4接合，发动机和电动机与液压刹车执行单元之间发动机与电动机输出的刹车制动传动二。

9、进一步，所述传动装置为增速装置，发动机与电动机输出的刹车制动传动一中液压系统输入端的转速为n1，发动机与电动机输出的刹车制动传动二中液压系统输入端的转速为n2，n1>n2。

10、进一步，所述液压系统包括加压阀单元、泄压阀单元和泵，所述加压阀单元包括若干第一二位二通阀，若干第一二位二通阀分别并联在泵的出口端与液压刹车执行单元之间，所述泄压阀单元包括若干第二二位二通阀和第三二位二通阀；若干第二二位二通阀和第三二位二通阀分别并联在泵的进油口与刹车控制端之间；所述第二二位二通阀的流通面积小于第三二位二通阀的流通面积。

11、进一步，所述第三二位二通阀的流通面积为第二二位二通阀的流通面积的3-6倍；所述第一二位二通阀的流通面积与第二二位二通阀的流通面积相同。

12、进一步，还包括控制系统、速度传感器和压力传感器，所述速度传感器分别测量车轮的转速n和拖拉机的速度v；所述压力传感器用于测量液压刹车执行单元的压力；所述控制系统根据转速n和速度v，得出实际滑移率，所述控制系统根据滑移率闭环刹车控制算法计算出当前液压刹车执行单元需要的刹车压力值；

13、所述控制系统根据液压刹车执行单元的压力和当前液压刹车执行单元需要的刹车压力值得到压力误差δp，所述控制系统根据压力误差δp计算得到液压刹车执行单元需要增加或减少的油液体积δv；所述控制系统根据增加或减少的油液体积δv选择性的控制至少一个第一二位二通阀或至少一个第二二位二通阀工作。

14、进一步，所述控制系统根据压力误差δp计算得到液压刹车执行单元需要增加或减少的油液体积δv，具体为：

15、

16、式中：

17、β为油液的弹性模量；v为液压刹车执行单元的体积，δv为所需要增加或减少的油液体积；k1为管阻系数；

18、所述控制系统根据增加或减少的油液体积δv选择性的控制至少一个第一二位二通阀或至少一个第二二位二通阀工作，具体为：

19、

20、式中：v′为一个第一二位二通阀开启所增加的体积阈值或一个第二二位二通阀开启所减少的体积阈值；n为开启第一二位二通阀或第二二位二通阀的个数；[]为取整数。

21、进一步，当计算的实际滑移率超过设定的滑移率且δv＜0时，所述控制系统控制至少一个第二二位二通阀和/或第三二位二通阀工作。

22、本发明的有益效果在于：

23、1.本发明所述的拖拉机的混合动力总成系统，通过选择性的控制加压阀单元、泄压阀单元和离合器组件的接合，提供pto输出端与液压刹车执行单元之间、电动机与液压刹车执行单元之间、发动机和电动机与液压刹车执行单元之间多种传动方式，可以适用于多种情况的刹车环境中。

24、2.本发明所述的拖拉机的混合动力总成系统，采用了加压阀单元和泄压阀单元，其中泄压阀单元内有一个流量是其他二位二通阀3-6倍的第三二位二通阀，可以在刹车压力需要突然降低时实现快速泄压，提高刹车系统的可靠性，可解决传统伺服阀刹车系统精度高，成本高，对油液质量要求高即抗污染能力低的问题。

25、3.本发明所述的拖拉机的混合动力总成系统，利用车轮的滑移率确定刹车压力值，根据压力大小判断是否增加或减少液压刹车执行单元的油液。当刹车过程中出现打滑时，应当迅速降低刹车压力，此时打开大流量的第三二位二通阀，就能够使刹车压力在很短时间内降低至目标值，达到防滑刹车的效果。

技术特征：

1.一种拖拉机的混合动力总成系统，包括发动机(1)、电动机(2)、液压刹车执行单元(10)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)用于与差速器总成(4)连接，所述pto输出端(3-2)用于对外做功；所述液压刹车执行单元用于使拖拉机车轮(11)制动，其特征在于，还包括液压系统(9)、离合器组件和传动装置(5)；所述pto输出端(3-2)与液压系统(9)输入端连接，所述液压系统(9)将液压能输入液压刹车执行单元(10)，所述电动机(2)通过传动装置(5)与液压系统(9)输入端连接，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(5)连接；选择性控制所述离合器组件的接合，提供pto输出端(3-2)与液压刹车执行单元10之间、电动机(2)与液压刹车执行单元(10)之间、发动机(1)和电动机(2)与液压刹车执行单元(10)之间的连续的传动比。

2.根据权利要求1所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，所述离合器组件包括第一离合器c1(8)、第二离合器c2(6)、第三离合器c3(7)和第四离合器c4(12)；所述第一离合器c1(8)用于选择性的将pto输出端(3-2)与液压系统(9)输入端连接；所述第二离合器c2(6)用于选择性的将电动机(2)输出端与传动装置(5)连接；所述所述第三离合器c3(4)用于选择性的将副动力输出端(3-3)与传动装置(5)连接；所述第四离合器c4(12)用于选择性的将传动装置(5)的输出端与液压系统(9)输入端连接。

3.根据权利要求2所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，通过选择性控制所述第一离合器c1(8)接合，提供pto输出端(3-2)与液压刹车执行单元(10)之间的pto输出的刹车制动传动；

4.根据权利要求2所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，通过选择性控制所述第一离合器c1(8)、第二离合器c2(6)和第四离合器c4(12)接合，发动机(1)和电动机(2)与液压刹车执行单元(10)之间发动机与电动机输出的刹车制动传动一；

5.根据权利要求4所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，所述传动装置(5)为增速装置，发动机与电动机输出的刹车制动传动一中液压系统(9)输入端的转速为n1，发动机与电动机输出的刹车制动传动二中液压系统(9)输入端的转速为n2，n1>n2。

6.根据权利要求1-5任一项所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，所述液压系统(9)包括加压阀单元(9-1)、泄压阀单元(9-2)和泵(9-3)，所述加压阀单元(9-1)包括若干第一二位二通阀(9-1-1)，若干第一二位二通阀(9-1-1)分别并联在泵(9-3)的出口端与液压刹车执行单元(10)之间，所述泄压阀单元(9-2)包括若干第二二位二通阀(9-2-1)和第三二位二通阀(9-2-2)；若干第二二位二通阀(9-2-1)和第三二位二通阀(9-2-2)分别并联在泵(9-3)的进油口与刹车控制端之间；所述第二二位二通阀(9-2-1)的流通面积小于第三二位二通阀(9-2-2)的流通面积。

7.根据权利要求6所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，所述第三二位二通阀(9-2-2)的流通面积为第二二位二通阀(9-2-1)的流通面积的3-6倍；所述第一二位二通阀(9-1-1)的流通面积与第二二位二通阀(9-2-1)的流通面积相同。

8.根据权利要求6所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，还包括控制系统、速度传感器和压力传感器，所述速度传感器分别测量车轮(11)的转速n和拖拉机的速度v；所述压力传感器用于测量液压刹车执行单元(10)的压力；所述控制系统根据转速n和速度v，得出实际滑移率，所述控制系统根据滑移率闭环刹车控制算法计算出当前液压刹车执行单元(10)需要的刹车压力值；

9.根据权利要求8所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，所述控制系统根据压力误差δp计算得到液压刹车执行单元(10)需要增加或减少的油液体积δv，具体为：

10.根据权利要求8所述的拖拉机的混合动力总成系统，其特征在于，当计算的实际滑移率超过设定的滑移率且δv＜0时，所述控制系统控制至少一个第二二位二通阀(9-2-1)和/或第三二位二通阀(9-2-2)工作。

技术总结
本发明提供了一种拖拉机的混合动力总成系统，包括发动机、电动机、液压刹车执行单元和传动系统，所述发动机和电动机分别与传动系统连接，所述液压刹车执行单元用于使拖拉机车轮制动，还包括液压系统、离合器组件和传动装置；所述PTO输出端与液压系统输入端连接，所述液压系统将液压能输入液压刹车执行单元，所述电动机通过传动装置与液压系统输入端连接，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；本发明通过选择性控制所述离合器组件的接合，提供PTO输出端与液压刹车执行单元之间、电动机与液压刹车执行单元之间、发动机和电动机与液压刹车执行单元之间的连续的传动比。

技术研发人员：王建,莫平凡,尹必峰,贾和坤,汪昌华,王晓东
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15