專利名稱：一種電動拖拉機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，涉及ー種電動拖拉機，尤其是涉及ー種多電機獨立控制的電動拖拉機。
背景技術(shù)：
隨著石油儲備的大幅度減少，石油資源的價格也逐漸攀升，與此同時，尾氣排放、環(huán)境污染也日益加劇，溫室效應(yīng)與能源危機問題逐漸受到各國政府的重視，污染法規(guī)逐漸嚴格，人們對拖拉機的環(huán)保性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的拖拉機通常都是以液態(tài)汽油或柴油為燃料，內(nèi)燃機驅(qū)動，其可選馬カ范圍較大，但能量轉(zhuǎn)換效率低、噪聲大以及環(huán)境污染嚴重的缺點難以徹底改觀。此外，大多數(shù)拖拉機在制動、轉(zhuǎn)向以及動力輸出軸降速時所產(chǎn)生的能量大部分都變?yōu)闊崮芏鴵p耗，系統(tǒng)效率低。隨著各種高性能電池組和高效率電機的不斷出現(xiàn)，電動拖拉機的研制與推廣成為可能。鑒于此，很有必要推出一種制動能量可回收利用、多電機獨立控制的電動拖拉機。相對于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機拖拉機，電動拖拉機在滿足旋耕、 犁耕和運輸?shù)炔煌r(nóng)田作業(yè)的需求時還具有無廢氣排放、能量轉(zhuǎn)換率高和操作靈活等優(yōu)點。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷與不足，本實用新型目的在于提供ー種電動拖拉機，其采用電制動，工作裝置包括動カ輸出軸、牽引裝置和懸掛系統(tǒng)，電動拖拉機通過工作裝置將動カ傳遞給農(nóng)機具，與農(nóng)機具相互配合完成相應(yīng)的作業(yè)。與傳統(tǒng)拖拉機相比，本實用新型電動拖拉機整車質(zhì)量相對較輕、噪聲小、污染得到改善，并且能滿足旋耕、犁耕和運輸?shù)炔煌r(nóng)田作業(yè)的需求。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型電動拖拉機包括電池組、電池支架、機罩、能源管理系統(tǒng)、主控制器、后驅(qū)動輪、前轉(zhuǎn)向輪、驅(qū)動軸、電機控制器I、電機I、減速器I、動カ輸出軸、電機控制器II、電機II和減速器II ;所述車架的左后側(cè)和右后側(cè)各裝有ー個后驅(qū)動輪，左前側(cè)和右前側(cè)各裝有ー個前轉(zhuǎn)向輪；所述驅(qū)動軸、電機控制器II、電機II和減速器II均有兩個，分別對應(yīng)于兩個后驅(qū)動輪；所述電池組、電機控制器I、電機I順序電連接，電機I的輸出軸與減速器I的輸入軸同心且固定連接，減速器I輸出軸與動カ輸出軸同心且固定連接；所述電池組、電機控制器II、電機II順序電連接，電機II的輸出軸與減速器II的輸入軸同心且固定連接，減速器II的輸出軸通過驅(qū)動軸與后驅(qū)動輪連接；所述電池組可以為蓄電池組，也可以為燃料電池組或太陽能電池組等；所述動カ輸出軸可以布置在拖拉機的前面、后面或側(cè)面，以適應(yīng)不同農(nóng)機具的動カ配套需要。在上述的電動拖拉機中，所述電池組位于機罩內(nèi)，通過電池支架安裝在車架上，并連接有電動拖拉機的電源母線。在上述的電動拖拉機中，所述能源管理系統(tǒng)安裝在車架上，與充電器和電池組電連接。[0007]在上述的電動拖拉機中，所述主控制器分別與電機控制器I、電機控制器II以及能源管理系統(tǒng)電連接。在上述的電動拖拉機中，所述驅(qū)動軸上裝有轉(zhuǎn)速傳感器II，所述動カ輸出軸上裝有轉(zhuǎn)速傳感器I，所述車架上安裝有加速踏板傳感器和制動踏板傳感器，各傳感器分別與主控制器電連接。在上述的電動拖拉機中，方向盤下裝有助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，此外整車還裝有牽引裝置和懸掛系統(tǒng)。本實用新型電動拖拉機的工作原理主控制器接收整車運動信號和工作信號，向各電機控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，各電機控制器根據(jù)主控制器的控制指令、各電機的轉(zhuǎn)速信號和電流反饋信號對各電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進行控制；電機控制器I通過對電機I的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進行控 制實現(xiàn)對動カ輸出軸動カ的控制；電機控制器II對電機II的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向等控制，電機II傳來的動カ經(jīng)減速器II放大后通過驅(qū)動軸傳遞給兩側(cè)車輪；充電器將交流電轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓的直流電，并按要求控制充電電流，完成對電池組的充電；能源管理系統(tǒng)與電池組電連接，在整車行駛過程中進行能源分配，協(xié)調(diào)各部分的工作能量，與主控制器配合一起進行發(fā)電回饋，使有限的能量源得到最大限度的利用，與充電器一起控制充電，此外，能源管理系統(tǒng)還能夠?qū)崟r監(jiān)測電池組工作參數(shù)，保證電池組安全運行，防止發(fā)生過度充電和過度放電，延長電池組的使用壽命；電機I和電機II在正常工作時發(fā)揮其主要的電動機功能，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，當電動拖拉機進行轉(zhuǎn)向、制動或下坡時，主控制器配合能源管理系統(tǒng)進行發(fā)電回饋，將與電量反饋有關(guān)的信息傳遞給電機控制器I和電機控制器II，電機控制器I控制電機I、電機控制器II控制電機II運行在發(fā)電狀態(tài)，將整車的部分機械能回饋給電池組，從而對電池組進行反向充電；助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動方向等數(shù)據(jù)輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)動カ矩，和駕駛員的操縱カ矩一起克服轉(zhuǎn)向阻カ矩，從而實現(xiàn)整車的轉(zhuǎn)向。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型優(yōu)點在干I)本實用新型采用電機II控制后驅(qū)動輪的行駛，兩個后驅(qū)動輪之間沒有機械傳動環(huán)節(jié)，電機I控制動カ輸出軸的動力，即采用三個獨立控制的電機分別驅(qū)動車輪和動カ輸出軸，各電機由相應(yīng)的電機控制器控制，各控制之間互不干渉，可實現(xiàn)高速行駛大扭矩輸出或低速行駛小扭矩輸出等不同需求。2)本實用新型取消了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機，采用電池組作為動カ源，可實現(xiàn)超低污染排放，減少對環(huán)境的破壞。3)本實用新型通過電機來完成對驅(qū)動力和輸出動カ的控制，與采用內(nèi)燃機驅(qū)動的傳統(tǒng)拖拉機相比，無論是加速還是減速，電機的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)都非常迅速并且容易獲取準確值。4)本實用新型采用電制動，能將直駛或下坡時電機II產(chǎn)生的能量、轉(zhuǎn)向時內(nèi)側(cè)的電機II制動產(chǎn)生的能量以及動力輸出軸降速時電機I產(chǎn)生的能量進行發(fā)電回饋，提高了能量的利用率。5)與傳統(tǒng)的拖拉機相比，本實用新型取消了傳統(tǒng)的離合器、變速器和差速器等，傳動系統(tǒng)得到簡化，整車質(zhì)量減輕，傳動效率得到提高，振動與噪聲得到改善。以下結(jié)合附圖
和具體實施例對本實用新型作進ー步說明。圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型電機驅(qū)動部分的局部放大圖。圖3是圖I的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是主要部件的控制原理圖。圖中，I-動カ輸出軸，2-減速器I，3-電機I，4-電機控制器I，5-電機II，6-減速器II，7-電機控制器11，8_主控制器，9-充電器，10-電池組，11-電池支架，12-能源管理系 統(tǒng)，13-助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，14-前轉(zhuǎn)向輪，15-后驅(qū)動輪，16-車架，17-機罩，18-驅(qū)動軸，19-加速踏板傳感器，20-制動踏板傳感器，21-轉(zhuǎn)速傳感器II，22-轉(zhuǎn)速傳感器I。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進ー步說明。本實用新型的電動拖拉機包括電池組(10)、電池支架(11)、機罩(17)、能源管理系統(tǒng)(12)、主控制器⑶、后驅(qū)動輪(15)、前轉(zhuǎn)向輪(14)、電機控制器I⑷、電機I (3)、減速器I (2)、動カ輸出軸(I)、電機控制器II (7)、電機II (5)和減速器II (6)。所述電機1(3)經(jīng)電機控制器I (4)后連接到供電電路上，電機II (5)經(jīng)電機控制器II (7)后連接到供電電路上。電動拖拉機上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器II (21)、轉(zhuǎn)速傳感器I (22)、加速踏板傳感器
(19)和制動踏板傳感器(20)，主控制器(8)根據(jù)接收到的各傳感器信號，將整車的ー些相關(guān)信息(如車速)在組合儀表(未圖示)上顯示出來，通過傳感器的輸入值與系統(tǒng)當前狀態(tài)及整車エ況等條件計算出合適的電機扭矩值，發(fā)送到各電機控制器，進而對各電機的扭矩進行控制。電池組(10)用于向電動拖拉機上各設(shè)備提供電源；電機控制器II (7)和電機控制器I (4)將電池組(10)的電能傳遞給電機11(5)和電機I (3)，同時還對其進行啟動、正反轉(zhuǎn)等控制；減速器II (6)實現(xiàn)減速增扭，將電機11(5)的動カ放大后傳遞到驅(qū)動軸(18)和后驅(qū)動輪(15)，從而實現(xiàn)整車的前進、后退和制動等。例如當進行倒車行駛吋，電機控制器11(7)控制電機11(5)反向運轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速器II (6)和驅(qū)動軸(18)傳遞動力后，兩側(cè)車輪也相應(yīng)的處于反向運行狀態(tài)，實現(xiàn)倒車行駛的要求。同樣減速器(2)減速增扭，將電機1(3)的動カ放大后傳遞到動力輸出軸(I)，滿足不同動カ輸出大小的需求。主控制器(8)能夠控制動カ的輸出方式，當需要輸出旋轉(zhuǎn)動カ時，主控制器(8)向電機控制器I (4)發(fā)出相應(yīng)的指令，電機控制器1(4)對電機1(3)進行控制，使其運行在工作狀態(tài)；反之控制其處于停止狀態(tài)。能源管理系統(tǒng)(12)與充電器(9) 一起控制電池組(10)的充電，外部電源的電能通過充電器(9)傳遞給電池組(10)，能源管理系統(tǒng)(12)對電池組(10)的過度充電和過度放電起到保護作用。此外，能源管理系統(tǒng)(12)在整車作業(yè)中進行能源分配，協(xié)調(diào)各功能部分工作的能量管理，在電動拖拉機轉(zhuǎn)向、制動或下坡滑行時能源管理系統(tǒng)(12)與主控制器
(8)配合一起控制發(fā)電回饋。電機1(3)和電機11(5)在整車正常行駛時發(fā)揮電動機功能，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，而在轉(zhuǎn)向、制動或下坡滑行時發(fā)揮發(fā)電機性能，將部分機械能轉(zhuǎn)化為電能。例如當整車處于制動或下坡滑行、直駛電制動時，主控制器根據(jù)接收到的制動踏板傳感器(20)確定的制動程度信息和轉(zhuǎn)速傳感器11(21)確定的車速信息，配合整車エ況以及能源管理系統(tǒng)
(12)檢測到的電池組電壓值，計算出需要反饋回電池組的電量的大小，將這一信息所對應(yīng)的電機II (5)的制動轉(zhuǎn)矩信息傳遞給電機控制器II (7)，電機控制器II (7)對電機II (5)的轉(zhuǎn)矩進行調(diào)節(jié)，控制電機11(5)運行在發(fā)電狀態(tài)，將整車的部分機械能轉(zhuǎn)化為電能進而完成對電池組(10)的反向充電；同樣，當動力輸出軸⑴轉(zhuǎn)速降低時，電機I (3)運行在發(fā)電狀態(tài)，利用動カ輸出裝置的慣性發(fā)電，將電能通過電機控制器1(4)反饋回電池組(10);當電動拖拉機由直駛進行轉(zhuǎn)向吋，內(nèi)側(cè)的電機II產(chǎn)生制動カ矩，而外側(cè)的電機II則產(chǎn)生驅(qū)動カ矩，內(nèi)側(cè)的電機II的制動能量被反饋到外側(cè)的電機II，以彌補其因驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增加而引起的電能損耗。助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(13)安裝于方向盤(未圖示)下方，能夠根據(jù)駕駛員作用在方向盤的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動方向等數(shù)據(jù)輸出相應(yīng)大小和方向的カ矩，和駕駛員的操縱カ矩一起克服轉(zhuǎn)向阻カ矩，從而實現(xiàn)整車的轉(zhuǎn)向。 下面以具體實施例說明本實用新型的工作過程，當然，本實用新型并不僅限于該實施例實施例當電動拖拉機直駛需要加速行駛時，駕駛員踩下加速踏板，加速踏板傳感器(19)將這ー加速信號傳遞給主控制器(8)，主控制器(8)根據(jù)加速信號的大小確定后驅(qū)動輪(15)加速所需電量的大小，同時主控制器(8)與能源管理系統(tǒng)(12)配合一起控制電池組(10)放電，電池組(10)的電能經(jīng)過電機控制器II (7)傳遞到電機II (5)，電機控制器11(7)調(diào)節(jié)電機II (5)的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速，電機II (5)實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換，將傳來的電能轉(zhuǎn)化為電機II (5)輸出軸的機械能，進而將機械能傳輸?shù)綔p速器IU6)，減速器II (6)實現(xiàn)減速增扭，將動カ放大后經(jīng)驅(qū)動軸(18)傳遞給后驅(qū)動輪(15)，實現(xiàn)整車的加速行駛。根據(jù)上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多祥的變更與修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電動拖拉機，包括電池組(10)、電池支架(11)、機罩(17)、車架(16)、能源管理系統(tǒng)(12)、主控制器(8)、后驅(qū)動輪(15)、前轉(zhuǎn)向輪(14)、驅(qū)動軸(18)、電機控制器I (4)、電機I⑶、減速器I⑵、動カ輸出軸⑴、 電機控制器II (7)、電機II (5)和減速器II (6);所述車架(16)的左后側(cè)和右后側(cè)各裝有ー個后驅(qū)動輪(15),左前側(cè)和右前側(cè)各裝有ー個前轉(zhuǎn)向輪(14);所述驅(qū)動軸(18)、電機控制器II (7)、電機II (5)和減速器II (6)均有兩個，分別對應(yīng)于兩個后驅(qū)動輪(15);所述電池組(10)、電機控制器I (4)、電機I (3)順序電連接，電機I (3)的輸出軸與減速器I (2)的輸入軸同心且固定連接，減速器I (2)輸出軸與動カ輸出軸⑴同心且固定連接；所述電池組(10)、電機控制器II (7)、電機II (5)順序電連接，電機II (5)的輸出軸與減速器II (6)的輸入軸同心且固定連接，減速器II (6)的輸出軸通過驅(qū)動軸(18)與后驅(qū)動輪(15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動拖拉機，其特征在于，所述電池組(10)位于機罩(17)內(nèi)，通過電池支架(11)安裝在車架(16)上，并連接有電動拖拉機的電源母線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動拖拉機，其特征在于，所述能源管理系統(tǒng)(12)安裝在車架(16)上，分別與充電器(9)和電池組(10)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動拖拉機，其特征在于，所述主控制器(8)分別與電機控制器II (7)、電機控制器I (3)以及能源管理系統(tǒng)(12)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動拖拉機，其特征在于，所述驅(qū)動軸(18)上裝有轉(zhuǎn)速傳感器II (21)，所述動カ輸出軸(I)上裝有轉(zhuǎn)速傳感器I (22)，所述車架(16)上安裝有加速踏板傳感器(19)和制動踏板傳感器(20)，各傳感器分別與主控制器(8)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動拖拉機，其特征在于，方向盤下裝有助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(13)，此外整車還裝有牽引裝置和懸掛系統(tǒng)。
專利摘要一種電動拖拉機，包括電池組(10)、能源管理系統(tǒng)(12)、主控制器(8)、電機控制器I(4)、電機I(3)、減速器I(2)、動力輸出軸(1)、電機控制器II(7)、電機II(5)和減速器II(6)。主控制器接收整車的運動信號和工作信號，向電機控制器I和電機控制器II發(fā)出控制指令，進而對電機I和電機II進行相應(yīng)的啟動、加速和制動等調(diào)節(jié)，電機I和電機II的輸出轉(zhuǎn)矩分別通過減速器I和減速器II驅(qū)動動力輸出軸和車輪，實現(xiàn)多電機獨立控制。本實用新型采用電制動，轉(zhuǎn)向、下坡和制動時的能量可以回收，不僅能滿足旋耕、犁耕和運輸?shù)炔煌r(nóng)田作業(yè)的需求，而且具有重量輕、機動靈活、能量轉(zhuǎn)換率較高、無廢氣排放等優(yōu)點。
文檔編號B60L11/18GK202593251SQ20122017801
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者楊福增, 劉永成, 孫立江, 劉東琴, 陳嬌龍, 劉虹玉, 王乾水 申請人:西北農(nóng)林科技大學