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双电机动力耦合装置及其控制方法
作者:佚名    专利技术来源:本站原创    点击数:106    更新时间:2025/9/3           ★★★
       本发明涉及双电机动力耦合装置及其控制方法,包括主要把动力传递给变速驱动桥的驱动电机、主要用于驱动旋耕机构的PTO电机和双排行星齿轮耦合器,通过设置第一行星排齿轮耦合机构、第二行星排齿轮耦合机构、无级传动机构、电磁锁止器和同步器以实现控制两个电机动力的汇流与分流;双排行星齿轮耦合器能够协调两个动力的工作区域,不仅可以有效解决大功率驱动系统体积大的限制,还可以增加电动拖拉机的应用范围,提高了电动拖拉机的动力性和经济性。
专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202011042679.2
申请日期:
2020-09-28
公开/公告号:
CN112092649A (关联公开/公告号: CN112092649B )
公开/公告日:
2020-12-18
授权/公告日:
2025-03-25
主分类号:
B60L15/28(2006.01)(控制电动车辆驱动)
分类号:
B60L15/28(2006.01)B60L15/32(2006.01)B60L15/20(2006.01)B60K17/04(2006.01)B60L7/10(2006.01)F16H37/02(2006.01)B60L15/28B60L15/32B60L15/20B60K17/04B60L7/10F16H37/02
申请/专利权人:
申请人地址:
471000 河南省洛阳市涧西区西苑路48号
专利代理机构:
洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)
代理人:
卫煜睿
国别省市代码:
河南,41
权利要求:
1.双电机动力耦合装置,其特征在于:包括安装于电动拖拉机上的依次电路连接的BMS控制器(1)、动力电池组(2)和配电箱(11),所述配电箱(11)分别与整机控制器(13)、驱动电机控制器(3)、PTO电机控制器(12)、耦合器控制器(9)电路连接,整机控制器(13)用于控制电动拖拉机的运行,驱动电机控制器(3)、PTO电机控制器(12)分别控制驱动电机(4)、PTO电机(10)的转动;所述耦合器控制器(9)控制双排行星齿轮耦合器(5)的运行; 所述双排行星齿轮耦合器(5)包括并排设置的第一行星排齿轮耦合机构(15)和第二行星排齿轮耦合机构(24),第一行星排齿轮耦合机构(15)的第一齿圈(1502)和与之相邻的设置在第二行星排齿轮耦合机构(24)上的第二齿圈(2403)外啮合传动; 所述第一行星排齿轮耦合机构(15)的第一输入轴(14)与驱动电机(4)连接,第一输出轴(17)与电动拖拉机的驱动桥(7)连接;第一行星排齿轮耦合机构(15)的第一齿圈(1502)连接有第一电磁锁止器(16),第一行星排齿轮耦合机构(15)的第一输出轴(17)与驱动桥(7)之间依次设有:用于锁止或解锁第一行星排齿轮耦合机构(15)中第一行星架(1504)对第一输出轴(17)传动的第二电磁锁止器(18)、同步器(19)、无级传动机构(21)和变速器(6); 所述第二行星排齿轮耦合机构(24)的第二输入轴(25)与PTO电机(10)连接,第二输出轴(22)处设置有用于锁止或解锁第二行星排齿轮耦合机构(24)中第二太阳轮(2404)对第二输出轴(22)传动的第三电磁锁止器(23),第二输出轴(22)与无级传动机构(21)连接,无级传动机构(21)通过第三输出轴(20)驱动旋耕机构(8)作业。 2.根据权利要求1所述的双电机动力耦合装置,其特征在于:所述第一行星排齿轮耦合机构(15)包括连接于第一输入轴(14)的第一太阳轮(1501)、设有外齿和内齿的第一齿圈(1502)、用于锁止或解锁第一齿圈(1502)的第一电磁锁止器(16)、第一行星齿轮(1503)、连接于第一输出轴(17)的第一行星架(1504),第一行星轮(1503)与第一太阳轮(1501)外啮合、第一行星轮(1503)与第一齿圈(1502)内啮合并由第一行星架(1504)定位支撑。 3.根据权利要求2所述的双电机动力耦合装置,其特征在于:所述第二行星排齿轮耦合机构(24)包括连接于第二输入轴(25)的第二行星架(2401)、第二行星轮(2402)、设有外齿和内齿的第二齿圈(2403)、连接于第二输出轴(22)的第二太阳轮(2404),第二行星轮(2402)与第二太阳轮(2404)外啮合、第二行星轮(2402)与第二齿圈(2403)内啮合并由第二行星架(2401)定位支撑。 4.根据权利要求3所述的双电机动力耦合装置,其特征在于:所述整机控制器(13)通过高速CAN总线获取BMS控制器(1)信息、驱动电机控制器(3)信息、耦合器控制器(9)信息、PTO电机控制器(12)信息和配电箱(11)信息,并通过高速CAN总线向BMS控制器(1)、驱动电机控制器(3)、耦合器控制器(9)、PTO电机控制器(12)和配电箱(11)发出控制信号;整机控制器(13)通过低速CAN总线获取电动拖拉机运行信息。 5.根据权利要求4所述的双电机动力耦合装置,其特征在于:所述BMS控制器(1)对动力电池组(2)进行控制,动力电池组(2)给驱动电机(4)、PTO电机(10)、同步器(19)、第一电磁锁止器(16)、第二电磁锁止器(18)和第三电磁锁止器(23)供电;耦合器控制器(9)控制同步器(19)中断和结合、伺服缸(2103)工作、第一电磁锁止器(16)、第二电磁锁止器(18)和第三电磁锁止器(23)锁止或解锁。 6.根据权利要求5所述的双电机动力耦合装置,其特征在于:所述BMS控制器(1)、驱动电机控制器(3)、耦合器控制器(9)、PTO电机控制器(12)整机控制器(13)和配电箱(11)组成双电机动力耦合装置的控制系统,该系统设有只行走模式、只作业模式、行走作业分离模式、行走作业耦合模式和能量回收模式。 7.根据权利要求4所述的双电机动力耦合装置,其特征在于:所述电动拖拉机运行信息包括钥匙信号、变速箱档位信号、踏板位置信号、作业模式信号、电机和转动轴转速信号。 8.根据权利要求1所述的双电机动力耦合装置,其特征在于:所述无级传动机构(21)包括设置于第一输出轴(17)上的主动工作轮、设置于第二输入轴(25)上的从动工作轮,主动工作轮和从动工作轮之间通过传动带(2104)连接;所述主动工作轮包括主动固定工作轮(2101)和主动可动工作轮(2102),从动工作轮包括从动固定工作轮(2105)和从动可动工作轮(2106),主动可动工作轮(2102)和从动可动工作轮(2106)之间连接有伺服缸(2103),伺服缸(2103)推动主动可动工作轮(2102)和从动可动工作轮(2106)工作实现无级传动机构(21)的无极传动。 9.根据权利要求1所述的双电机动力耦合装置,其特征在于:所述变速器(6)为中间轴式变速器。 10.根据权利要求6所述的双电机动力耦合装置的控制方法,其特征在于:电动拖拉机启动后,整车进入系统自检,系统自检通过后,整机控制器(13)获取钥匙信号、同步器(19)位置信号、第一电磁锁止器(16)位置信号、第二电磁锁止器(18)位置信号、第三电磁锁止器(23)位置信号、变速箱档位信号、踏板位置信号、作业模式信号、电机和转动轴转速信号,整机控制器(13)根据获取的信息,向BMS控制器(1)、驱动电机控制器(3)、耦合器控制器(9)、PTO电机控制器(12)和配电箱(11)发出控制信号,从而电动拖拉机选择不同的控制模式: 1)只行走模式:当整机控制器(13)收到只行走模式时,整机控制器(13)计算实时需求功率Px,当驱动电机额定功率Pq≥Px时,耦合器控制器(9)控制第一电磁锁止器(16)结合、同步器(19)中断,此时驱动电机(4)处于工作状态,整机控制器(13)计算驱动电机(4)的目标转速nq,然后把信号传递给驱动电机控制器(3),驱动电机(4)根据驱动电机控制器(3)的信号实时进行调速; 当Pq<Px时,耦合器控制器(9)控制第三电磁锁止器(23)结合、同步器(19)中断,此时驱动电机(4)和PTO电机(10)均处于工作状态,整机控制器(13)基于最大工作效率分配控制策略计算驱动电机(4)的目标转速nq和PTO电机(10)的目标转速np,然后把信号传递给驱动电机控制器(3)和PTO电机控制器(12),驱动电机(4)根据驱动电机控制器(3)的信号实时进行调速,PTO电机(10)根据PTO电机控制器(12)的信号实时进行调速; 2)只作业模式:当整机控制器(13)收到只作业模式时,耦合器控制器(9)控制第一电磁锁止器(16)结合、同步器(19)中断,此时PTO电机(10)处于工作状态,整机控制器(13)计算PTO电机(10)的目标转速np,然后把信号传递给PTO电机控制器(12),PTO电机(10)根据PTO电机控制器(12)的信号恒转速工作,传感器实时采集PTO电机(10)实际转速,整机控制器(13)通过PTO电机(10)的实际转速与PTO电机(10)的目标转速对比实时把信号传递给PTO电机控制器(12),通过PTO电机控制器(12)控制PTO电机(10)的转速,保持PTO电机(10)恒转速工作; 3)行走作业分离模式:当整机控制器(13)收到行走作业分离模式时,耦合器控制器(9)控制第一电磁锁止器(16)结合、同步器(19)中断,此时驱动电机(4)和PTO电机(10)均处于工作状态,整机控制器(13)计算驱动电机(4)的目标转速nq和PTO电机(10)的目标转速np,然后把信号传递给驱动电机控制器(3)和PTO电机控制器(12),驱动电机(4)根据驱动电机控制器(3)的信号实时进行调速,PTO电机(10)根据PTO电机控制器(12)的信号恒转速工作,传感器实时采集PTO电机(10)实际转速,整机控制器(13)通过PTO电机(10)的实际转速与PTO电机(10)的目标转速对比实时把信号传递给PTO电机控制器(12),通过PTO电机控制器(12)控制PTO电机(10)的转速,保持PTO电机(10)恒转速工作; 4)行走作业耦合模式:当整机控制器(13)收到行走作业耦合模式时,耦合器控制器(9)控制同步器(19)结合和无级传动机构(21)的伺服缸(2103)工作,此时驱动电机(4)和PTO电机(10)处于工作状态,整机控制器(13)基于最大工作效率分配控制策略及第一输出轴(17)、第三输出轴(20)需求转速计算驱动电机(4)的目标转速nq、PTO电机(10)的目标转速np和伺服缸(2103)的压力,然后把信号传递给驱动电机控制器(3)、PTO电机控制器(12)和耦合器控制器(9),驱动电机(4)根据驱动电机控制器(3)的信号实时调速,PTO电机(10)根据PTO电机控制器(12)的信号实时调速,伺服缸(2103)根据耦合器控制器(9)的信号实时控制无级传动机构(21)的传动比,传感器实时采集第一输出轴(17)、第三输出轴(20)的实际转速,整机控制器(13)通过第一输出轴(17)、第三输出轴(20)的实际转速与第一输出轴(17)、第三输出轴(20)的需求转速对比,实时把信号传递给驱动电机控制器(3)、PTO电机控制器(12)和耦合器控制器(9),驱动电机(4)根据驱动电机控制器(3)的信号实时调速,PTO电机(10)根据PTO电机控制器(12)的信号实时调速,伺服缸(2103)根据耦合器控制器(9)的信号实时控制无级传动机构(21)的传动比,保持第一输出轴(17)实时调速、第三输出轴(20)恒转速工作; 5)能量回收模式:当整机控制器(13)识别到拖拉机原地静止且PTO无作业或制动行走时,耦合器控制器(9)控制第二电磁锁止器(18)和第三电磁锁止器(23)结合、同步器中断,此时驱动电机(4)处于工作状态,PTO电机(10)作为发电机工作,整机控制器(13)计算驱动电机(4)处于最低能量消耗状态的转速nq,然后把信号传递给驱动电机控制器(3),驱动电机(4)根据驱动电机控制器(3)的信号实时进行调速,PTO电机(10)作为电动机把电能传输到动力电池组(2)。

 

 

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