CN109823159A - 增程器和混合动力拖拉机及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述增程器配合于一混合动力拖拉机的一动力输出轴，其中所述增程器包括一内燃机、一分动箱和一发电机，其中所述发电机通过所述分动箱被连接于所述内燃机，所述动力输出轴适于通过所述分动箱被连接于所述内燃机，所述内燃机产生的动力通过所述分动箱一分为二地被分别传输至所述发电机和所述动力输出轴。
Description
技术领域
本发明涉及到农机领域，尤其涉及到增程器和混合动力拖拉机及其应用。
背景技术
拖拉机是常见的农业机械之一，其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械。所述拖拉机通常被设置一PTO(power take-off)动力输出轴，其能够连接于其他器械，其完成牵引或者是驱动作业。
传统的内燃机式的所述拖拉机的所述动力输出轴能够被安装于所述拖拉机的一内燃机的输出端，以直接从所述内燃机获得动力，依靠所述拖拉机的所述内燃机多档位、工作转速恒定的特点获得平稳的动力。
随着新能源应用的热潮以及对于环境保护的需求，电动拖拉机或者是混合动力拖拉机应运而生，所述动力输出轴一般用在所述拖拉机的一主驱动电机之外另加的一辅驱电机或者其他的平稳的动力以有利于后续所述动力输出轴对外输出功率可控。
对于整个所述拖拉机而言，双电机方案需要为所述动力输出轴特意增加一台辅助电机，一方面使得整车成本增加，也使得对应的动力控制***更加复杂。
比如说以增程式拖拉机为例，增程式拖拉是传统拖拉机和纯电动拖拉机之间的实用过渡式拖拉机。传统的拖拉机作业油耗和排放要求较高，而采用单一能量***的电动拖拉机，其续航能力难以满足较大功率拖拉机持续的作业需求，因此，可以采用内燃机增程器来改善电动拖拉机的续航能力。增程式混合拖动机本身存在多种工作模式，同时拖拉机需要对于行走状态和对外输出状态进行控制，此时整个控制***将会十分复杂，制作成本和维修成本也会相应提高。
进一步地，混动拖拉机可以通过传统的拖拉机改造而成，此时对于传统拖拉机是否能够提供足够的安装空间提出了一定的需求。
发明内容
本发明的一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述混合动力拖拉机控制简单。
本发明的另一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述混合动力拖拉机的驱动***结构简单。
本发明的另一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述混合动力拖拉机的一动力输出轴需要的安装空间较小。
本发明的另一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述驱动***无需增加一台辅助电机或者是其他平稳动力源以用于连接于所述动力输出轴。
本发明的另一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述混合动力拖拉机的动力输出能够和行走输出达到动态平衡。
本发明的另一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述混合动力拖拉机的所述动力输出轴能够输出不同的转速。
本发明的另一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述增程器能够将动力一分为二分别传输至一发电机和所述动力输出轴，其中所述发电机能够给一主驱动电机供电。
本发明的另一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述发电机和所述动力输出轴分别通过一内燃机供能，工作时所述发电机的功率可控。
本发明的另一目的在于提供一增程器和混合动力拖拉机及其应用，其中所述动力输出轴能够被监测，并且用于调整所述发电机的功率输出，从而调整所述主驱动电机的功率输出，进而实现动态平衡。
本发明的另一目的在于一增程器和混合动力拖拉机及其应用，基于所述内燃机的恒定转速式供能，所述发电机均能够采用实时转矩调控的方式，从而实现整个所述增程器各个部件工作方式上的无缝连接。
根据本发明的一方面，本发明提供了一增程器，配合于一混合动力拖拉机的一动力输出轴，其包括：
一内燃机；
一分动箱；和
一发电机，其中所述发电机通过所述分动箱被连接于所述内燃机，所述动力输出轴适于通过所述分动箱被连接于所述内燃机，所述内燃机产生的动力通过所述分动箱一分为二地被分别传输至所述发电机和所述动力输出轴。
根据本发明的一实施例，所述动力输出轴被可换挡地连接于所述分动箱。
根据本发明的一实施例，所述增程器进一步包括一第一输出轴，其中所述内燃机和所述分动箱通过所述第一输出轴传动。
根据本发明的一实施例，所述增程器进一步包括一第二输出轴，其中所述内燃机和所述动力传动轴通过所述第二输出轴传动。
根据本发明的一实施例，所述增程器进一步包括一增程控制器，其中所述内燃机、所述分动箱以及所述发电机被分别可控制地连接于所述增程控制器。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一动力输出***，其包括：
一动力输出轴；和
根据上述的增程器，其中所述动力输出轴被连接于所述分动器。
根据本发明的一实施例，所述动力输出***进一步包括一主驱动电机和一供电***，其中所述发电机被可供电地连接于所述供电***，其中所述主驱动电机被可供电地连接于所述发电机。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一混合动力拖拉机，其包括：
一车体；
一行走***，其中所述行走***被安装于所述车体；
一动力输出轴；
一供电***；
一控制***；以及
一驱动***，其中所述驱动***被安装于所述车体，其中所述驱动***包括一主驱动电机和根据上述的増程器，其中所述主驱动电机被可供电地连接于所述供电***，其中所述主驱动电机被可驱动地连接于所述发电机，其中所述行走***、所述动力输出轴、所述供电***以及所述驱动***被分别可控制地连接于所述控制***。
根据本发明的一实施例，所述控制***包括一监控单元、一处理单元以及一控制单元，其中所述监控单元被可通信地连接于所述行走***、所述动力输出轴、所述供电***以及所述驱动***，所述处理单元和所述监控单元相互通信连接，所述处理单元和所述控制单元相互通信连接。
根据本发明的一实施例，所述混合动力拖拉机具有一第一工作模式、一第二工作模式以及一第三工作模式，在所述第一工作模式，所述发电机发电供给所述主驱动电机使用，仅所述主驱动电机驱动所述行走***，在所述第二工作模式，所述增程器仅作为所述动力输出轴的动力源使用，在所述第三工作模式，所述发电机发电并且所述增程器对所述动力轴输出，藉由所述控制单元控制所述增程器以使所述拖拉机从在所述第一工作模式、所述第二工作模式以及所述第三工作模式之间切换。
根据本发明的一实施例，所述内燃机和所述发电机被分别可控制地连接于所述控制单元，在所述动力输出轴的负载变化时，所述控制单元控制所述发电机以使所述内燃机在满足所述动力输出轴输出时保持在一预设工作区域。
根据本发明的一实施例，所述内燃机、所述发电机以及所述供电***被分别可控制地连接于所述控制单元，在所述行走***的输出变化时，所述控制单元控制所述供电***以使所述发电机和所述供电***在满足所述行走***的输出的同时保持所述内燃机在一预设工作区域。
根据本发明的一实施例，所述内燃机、所述发电机以及所述供电***被分别可控制地连接于所述控制单元，在所述行走***的输出需求变化并且所述动力输出轴的负载变化时，所述控制单元控制所述发电机和所述供电***以在满足所述行走***输出和所述动力输出轴负载的同时保持所述内燃机在一预设工作区域。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一动力输出***的控制方法，应用于一混合动力拖拉机，其包括如下步骤：
在藉由一动力输出***的一主驱动电机提供动力时，监控所述动力输出***，其中所述动力输出***的一内燃机的动力分别分配至所述动力输出***的一发电机和一动力输出轴，其中所述主驱动电机的电能来源于所述发电机；和
响应于所述动力输出轴的荷载检测，所述内燃机处于最大输出功率阶段，控制所述发电机的发电扭矩大小以调节所述发电机的发电量的大小，其中所述行走***被可驱动地连接于所述主驱动电机。
根据本发明的一实施例，在上述方法中，通过调节所述发电机对于所述内燃机的输出扭矩请求来满足所述动力输出轴的输出需求。
根据本发明的一实施例，在上述方法中，响应于所述行走***的荷载，通过调节所述内燃机对于所述发电机的输出并且调节一供电***输出的方式调节所述行走***的荷载，其中所述供电***被可供电地连接于所述主驱动电机。
根据本发明的一实施例，在上述方法中，通过调节所述发电机对于所述内燃机的输出扭矩请求满足输出需求并且保持所述内燃机在一预设工作区域内工作。
附图说明
图1是根据本发明的一较佳实施例的一增程器的工作示意图。
图2A是根据本发明的一较佳实施例的一混合动力拖拉机的应用示意图。
图2B是根据本发明的一较佳实施例的一混合动力拖拉机的应用示意图。
图2C是根据本发明的一较佳实施例的一混合动力拖拉机的应用示意图。
图3A是根据本发明的一较佳实施例的一混合动力拖拉机的示意图。
图3B是根据本发明的一较佳实施例的一混合动力拖拉机的示意图。
图4是根据本发明的一较佳实施例的一混合动力拖拉机的工作示意图。
图5是根据本发明的一较佳实施例的一控制***的示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参考附图1至附图5所示，根据本发明的一较佳实施例的一混合动力拖拉机1被阐明。
所述混合动力拖拉机1包括一车体10、一行走***20、一动力输出轴30、一驱动***40、一供电***50以及一控制***60，其中所述行走***20用于带动所述车体10朝前或者是朝后运动，所述行走***20被安装于所述车体10，其中所述动力输出轴30用于对外输出，其中所述动力输出轴30被安装于所述驱动***40，其中所述驱动***40被安装于所述车体10，用于驱动所述车体10行走或者是对外输出，其中所述供电***50用于存储电能和提供电能，其中所述供电***50被可供电地连接于所述驱动***40，其中所述控制***60用于控制所述驱动***40和所述供电***50以及所述行走***20，其中所述行走***20、所述驱动***40以及所述供电***50被分别可控制地连接于所述控制***60。
所述驱动***40包括一主驱动电机41和一增程器42，其中所述行走***20被可驱动地连接于所述主驱动电机41，其中所述主驱动电机41被可供电地连接于所述供电***50，其中所述增程器42被可供电地连接于所述供电***50，从而所述增程器42被可供能地连接于所述主驱动电机41，所述动力输出轴30被可驱动地安装于所述增程器42。
更加具体地说，所述动力输出轴30被直接安装于所述增程器42。所述增程器42包括一内燃机421、一发电机422以及一分动箱423，其中所述发电机422和所述动力输出轴30通过所述分动箱423被分别可驱动地连接于所述内燃机421，其中所述发电机422将传递自所述内燃机421的动能转变为电能，然后将电能传递至所述供电***50以在后续过程中给所述主驱动电机41供电。所述动力输出轴30将来自于所述内燃机421的动力朝外传递，以使被连接于所述动力输出轴30的其他设备能够被带动作业，比如说牵引作业、抬升式作业等。
所述增程器42还可以包括一增程控制器426，其中所述内燃机421和所述发电机422被分别可控制地连接于所述增程控制器426。所述分动箱423也可以被可控制地连接于所述增程控制器426。所述增程控制器426可以基于一运行指令控制所述内燃机421的输出和所述发电机422的工作状态。
通过这样的方式，相对于现有的增程式电动拖拉机而言，使得所述动力输出轴30不需要被连接在一台辅助电机或者是其他平稳的动力源上，从而不需要额外安装该辅助电机或者是其他平稳动力源。
进一步地，传统的燃油式拖拉机也可以被改造成增程式电动拖拉机，在这个过程中，将所述动力传动轴安装于所述内燃机421，而不是将所述动力输出轴30连接于另外的辅助电机或者其他的平稳动力源上，使得传统的燃油式拖拉机提供的安装空间可以被减少。
换句话说，在传统的燃油式拖拉机能够提供的安装空间有限的情况下，也可以被改装为增程式电动拖拉机。
进一步地，所述供电***50包括至少一电池组，一输入连接器和一输出连接器，其中所述输入连接器被连接于所述电池组的一输入端，所述输出连接器被连接于所述电池组的输出端，其中所述发电机422被连接于所述输入连接器以将工作过程中产生的电力传递至所述电池组，其中所述主驱动电动机连接于所述输出连接器，以从所述电池组获得电力以进行工作。
所述行走***20、所述动力输出轴30、所述驱动***40、所述供电***50以及所述动力输出***100被分别可控制地连接于所述控制***60，以使所述混合动力拖拉机1能够根据指令行走或者是驱动其他装置作业。
着重参考附图2A、附图2B以及附图2C，对于所述混合动力拖拉机1而言，一般有三种工作模式，以动力来源作为区分，第一种工作模式是纯电动模式，第二种工作模式是增程模式，第三中工作模式也可以是增程模式。
参考附图2A，在所述第一工作模式时，仅有所述主驱动电机41工作，以为所述行走***20提供能源。所述增程器发电42供给所述主驱动电机41。
参考附图2B，在所述第二工作模式时，所述增程器41不做发电使用，作为所述动力输出轴30的动力源使用。当所述主驱动电机41不使用时，所述供电***50不被供电或者是充电。当所述主驱动电机41工作时，所述供电***50为所述主驱动电机41供电，但是所述增程器41不为所述供电***50供电。
参考附图2C，在所述第三工作模式，不仅是所述主驱动电机41在工作，所述内燃机421也处于工作状态，工作中的所述内燃机421一方面可以给所述供电***50供能，以增加能源储备，另一方面可以带动所述动力输出轴30工作。所述控制***60控制所述驱动***40在所述第一工作模式、所述第二工作模式以及所述第三工作模式之间切换。
所述控制***60包括一监控单元61、一处理单元62以及一控制单元63，其中所述监控单元61被设置于所述行走***20、所述动力输出轴30、所述驱动***40、所述供电***50以及所述动力输出***100，用于实时获得所述混合动力拖拉机1的实时工作状态。所述处理单元62被可通信地连接于所述监控单元61，其中所述处理单元62基于所述监控单元61获得一处理结果，所述控制单元63基于所述处理单元62的所述处理结果进行控制。
所述监控单元61用于监控所述驱动***40、所述行走***20、所述供电***50以及所述动力输出轴30中的一个或多个。
所述监控单元61收集所述驱动***40、所述行走***20、所述供电***50以及所述动力输出轴30的信息，所述处理单元62基于所述监控单元61收集到的信息生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果对于所述驱动***40、所述行走***20、所述供电***50以及所述动力输出轴30进行控制。
所述动力输出轴30被可控制地连接于所述控制单元63。在本示例中，所述动力输出轴30被可换挡地连接于所述分动箱423，并且所述动力输出轴30被换挡可控地连接于所述控制单元63。
所述增程器42在工作过程中，所述增程器42的所述内燃机421被转速可控地连接于所述控制单元63，并且所述内燃机421能够恒转速输出。所述传动输出轴的动力来自于所述内燃机421，当所述内燃机421处于恒转速输出状态时，所述传动输出轴也可以恒转速输出，并且所述动力输出轴30被可换挡地连接于所述分动箱423，使得所述动力输出轴30的转速能够在所述内燃机421转速恒定的状态下进行改变，以满足实际应用中需要所述动力输出轴30输出不同转速的场景。
进一步地，所述增程器42的所述内燃机421采用转速控制，所述发电机422采用转矩控制。也就是说，所述内燃机421被转速可控地连接于所述控制单元63，所述发电机422被转矩可控地连接于所述控制单元63。所述内燃机421根据一输入信号达到需求转速点之后，所述控制单元63根据对于所述发电机422的需要发电量的大小控制所述发电机422的发电扭矩的大小，从而实现对于所述发电机422功率的控制。
由于所述增程器42需要较高的效益，因此所述增程器42的所述内燃机421可以被设置为转速恒定，所述控制单元63通过调整所述发电机422的发电扭矩大小就可以满足输出功率的调节，以满足需求。比如说由于所述混合动力拖拉机1需要以加速前进，所述主驱动电机41的功率不足，此时所述混合动力拖拉机1可以从纯电动模式被切换至增程模式，使得所述内燃机421开始工作，从而通过所述发电机422产生电能通过所述供电***50传递给所述主驱动电机41，进而所述混合动力拖拉机1对外输出的功率能够增加。
所述增程器42进一步包括一第一输出轴424和一第二输出轴425，其中所述第一输出轴424位于所述内燃机421和所述分动箱423之间，所述内燃机421和所述分动箱423通过所述第一输出轴424进行动力传输，其中所述第二输出轴425位于所述分动箱423和所述发电机422之间，所述分动箱423和所述发电机422通过所述第二输出轴425进行动力传输。
进一步地，所述动力输出轴30具有一动力输入端和一动力输出端，其中所述动力输入端被连接于所述分动箱423，所述动力输出端被连接于其他的设备。所述动力输出轴30被可换挡地连接于所述分动箱423，使得所述动力输出轴30可以在多个档位转速输出。所述动力输出轴30被可控制地连接于所述控制单元63。
举例说明，所述动力输出轴30可以按照国标要求可满足多档位转速输出，即输出转速需要控制在A、B、C···点恒定输出扭矩。值得一提的是，所述增程器42的所述内燃机421能够恒转速输出，因此在所述内燃机421转速不变的情况下，所述控制单元63能够控制所述动力输出轴30换挡以满足不同的转速需求。
更加具体地，所述监控单元61可以包括一行走***监控模块611、一驱动***监控模块612、一供电***监控模块613以及一动力输出轴监控模块614，其中所述驱动***监控模块612还可以包括一主驱动电机监控模块6121、一内燃机监控模块6122以及一发电机监控模块6123。
所述主驱动电机监控模块6121、所述行走***监控模块611、所述供电***监控模块613、所述动力输出轴监控模块614、所述内燃机监控模块6122以及所述发电机监控模块6123被分别可通信地连接于所述处理单元62。
所述主驱动电机监控模块6121用于监控所述驱动***40的所述主驱动电机41的状态，比如说实时工作状态。所述主驱动电机监控模块6121可以被设置在所述主驱动电机41或者是所述主驱动电机41附近，比如说所述主驱动电机41附近的所述车体10。
所述行走***监控模块611用于监控所述行走***20的状态以获得所述行走***20的状态信息，所述行走***20的状态信息可以包括所述行走***20的一动力输入信息和所述行走***20的一动力输出信息。所述行走***20的状态信息包括所述行走***20的负载信息，即，所述行走***20需要输出的信息。
所述供电***监控模块613用于监控所述供电***50的状态以获得所述供电***50的状态信息。所述供电***50的状态信息可以包括所述供电***50的一电力输入信息和一电力输出信息。所述供电***50的状态信息可以包括所述供电***50的负载信息，即，所述供电***50需要对外输出的信息，比如说所述行走***20工作时需要提供的电量。
所述动力输出轴监控模块614用于监控所述动力输出轴30的状态以获得所述动力输出轴30的状态信息，所述动力输出轴30的状态信息可以包括所述动力输出轴30的一动力输入信息和一动力输出信息。所述动力输出轴30的状态信息可以包括所述动力输出轴30的负载信息，即，所述动力输出轴30需要对外输出的信息，比如说所述动力输出轴30工作时需要提供的动能。所述动力输出轴30的负载决定于连接于所述动力输出轴30的设备，所述动力输出轴30能够向工作对象提供足够的动能以驱动外接的设备工作。
所述内燃机监控模块6122用于监控所述内燃机421的状态以获得所述内燃机421的状态信息，所述内燃机421的状态信息可以包括所述内燃机421的一燃油信息、一转速信息和一输出功率信息等。所述内燃机421的状态信息可以包括所述内燃机421的负载信息，即，所述内燃机421需要对外输出的信息，比如说所述内燃机421需要向所述动力输出轴30提供的动能。所述内燃机421的负载主要决定于所述发电机422和所述动力输出轴30。当所述动力输出轴30的负载增大时，所述内燃机421需要增大向所述动力输出轴30提供的输出以使所述动力输出轴30满足对外输出的需求。当所述发电机30的负载增大时，所述内燃机421需要增大向所述发电机30提供的输出。
所述发电机监控模块6123用于监控所述发电机422的工作状态，尤其是所述发电机422的实时工作状态，以获得所述发电机422的状态信息。所述发电机422的状态信息可以包括所述发电机422的一转速信息、一转矩信息、一输入功率信息和一输出功率信息。所述发电机422的状态信息可以包括所述发电机422的负载信息，即，所述发电机422需要对外输出的信息，比如说向所述供电***50或者所述动力输出轴30输出的信息。所述发电机422的状态可以根据所述动力输出轴30和所述行走***20的需要被调整。
更加具体地说，当所述行走***20需要的输出增大时，比如说用户踩住油门，所述发电机422的输出也可以增大以增大对于所述行走***20的输出，所述供电***50的输出也可以增大以增大对于所述行走***20的输出。当然，也可以是所述发电机422或者是所述供电***50之一向所述行走***20的输出增大。
更进一步地，所述内燃机421具有一较佳工作区域，当所述内燃机421处于所述较佳工作区域时，所述内燃机421的工作效率较高，能够以较高的效率将燃油的内能转化为机械能，从而达到节油的目的。所述发电机422能够配合所述内燃机421以使所述内燃机421能够保持在所述较佳工作区域内工作。
当所述动力输出轴30的负载增加时，所述内燃机421对于所述动力输出轴30的输出也需要增加以满足所述动力输出轴30对外输出的需求，为了将所述内燃机421保持在所述较佳工作区域内，所述内燃机421向所述发电机422的输出能够被减小，以使所述内燃机421在所述较佳工作区域内仍然能够满足对于所述动力输出轴30的负载增加的需求。如果当时所述行走***20的输出不变，那么可以通过减低所述发电机422对于所述行走***20的输出，并且增加所述供电***50对于所述行走***20的输出的方式满足所述行走***20的输出需求。
当所述动力输出轴30的负载减少时，所述内燃机421对于所述动力输出轴30的输出也需要减少以满足对于所述动力输出轴30对外输出的需求，为了将所述内燃机421保持在所述较佳工作区域内，所述内燃机向所述发动机422的输出能够被增大，以使所述内燃机421在所述较佳工作区域内仍然能够满足对于所述动力输出轴30的负载减小的需求。如果当时所述行走***20的输出不变，那么可以通过增加所述发电机422对于所述行走***20的输出，并且减少所述供电洗50本身存储的电能对于所述行走***20的输出的方式满足所述行走***20的输出需求。
进一步地，当所述行走***20的需求输出变化时，可以通过控制所述供电***50和所述发电机422的工作状态满足所述行走***20的输出需求，同时保持所述内燃机421于所述较佳工作区域。所述较佳工作区域可以在事先设定，所述内燃机能够被保持在事先设定的所述较佳工作区域。可以理解的是，所述混合动力拖拉机1可以包括多个检测器和/或传感器，所述混合动力拖拉机1可以包括至少一处理器，所述检测器或者是传感器被分别可通信地连接于所述处理器。所述处理单元62可以是被可通信地连接于所述处理器，也可以是所述处理单元62集成或者是部分集成于所述处理器。所述监控单元61可以是被可通信地连接于所述检测器和/或传感器。所述监控单元61也可以是集成或者是部分集成于所述检测器或者是所述传感器。
所述监控单元61的所述主驱动电机监控模块6121、所述行走***监控模块611、所述供电***监控模块613、所述动力输出轴监控模块614、所述内燃机监控模块6122以及所述发电机监控模块6123可以分别被可通信地连接于所述检测器和/或所述传感器，也可以是所述主驱动电机监控模块6121、所述行走***监控模块611、所述供电***监控模块613、所述动力输出轴监控模块614、所述内燃机监控模块6122以及所述发电机监控模块6123被集成或者是部分集成于所述检测器和/或所述传感器。所述监控单元61的所述主驱动电机监控模块6121、所述行走***监控模块611、所述供电***监控模块613、所述动力输出轴监控模块614、所述内燃机监控模块6122以及所述发电机监控模块6123可以被分别集成于对应的一所述检测器或者是所述传感器，也可以是所述主驱动电机监控模块6121、所述行走***监控模块611、所述供电***监控模块613、所述动力输出轴监控模块614、所述内燃机监控模块6122以及所述发电机监控模块6123中的至少二个被集成于同一所述检测器和/或同一所述传感器。
本领域人员可以理解的，上述的所述监控单元61的设置方式仅为举例说明，并不对于本发明造成限制。
所述处理单元62基于所述监控单元61的所述主驱动电机监控模块6121、所述行走***监控模块611、所述供电***监控模块613、所述动力输出轴监控模块614、所述内燃机监控模块6122以及所述发电机监控模块6123监控或者是检测获得的信息生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理单元62的所述处理结果控制所述行走***20、所述动力输出轴30、所述供电***50以及所述驱动***40。
举例说明，当所述监控单元61检测到所述行走***20需要的输出超过了所述供电***50的负载范围后，并且所述监控单元61检测到所述增程器42并没有处于一工作状态，所述处理单元62基于所述监控单元61检测到的信息生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果控制所述增程器42开始工作以满足所述行走***20的输出需求。对于所述行走***20而言，在所述处理单元62接收到来自于所述行走***20行走***监控模块611获取的信息后，如果所述处理单元62分析发现所述行走***20需求的输出功率大于目前的所述行走***20的实时输出功率，那么所述处理单元62将生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果控制所述主驱动电机41以使所述主驱动电机41增大对于所述行走***20的输出。
对于所述发电机422而言，在所述处理单元62接收到来自于所述发电机监控模块6123获取的信息后，如果所述处理单元62分析发现所述发电机422目前需求的电量大于实时的发电量时，所述处理单元62将生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果调整所述发电机422的所述发电扭矩以满足需求，至所述发电机422状态的输出功率达到需求的功率后停止调节。
对于所述内燃机421而言，在所述处理单元62接收到来自于所述内燃机监控模块6122获得的信息后，如果所述处理单元62分析发现所述内燃机421目前对外输出低于需求输出时，所述处理单元62将生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果调整所述内燃机421的工作功率或者是转速以满足对外输出的需求。
对于所述供电***50而言，在所述处理单元62接收到来自于所述供电***监控模块613获取的信息后，如果所述处理单元62分析发现所述供电***50目前对外输出电量低于需求输出时，所述处理单元62将生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果调整所述供电***50的工作功率以满足对外输出的需求。或者说，所述处理单元62分析发现所述供电***50目前对外输出电量高于需求输出时，所述处理单元62将生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果调整所述供电***50的工作功率以满足对外输出的需求。
可以理解的是，所述内燃机监控模块6122可以被分别可通信地连接于所述发电机监控模块6123或者是所述动力输出轴监控模块614，以基于所述发电机监控模块6123和所述动力输出轴监控模块614获得关于所述内燃机421输出需求的信息。
所述控制单元63可以对于所述内燃机421的输出进行控制以使所述内燃机421对于所述发电机422和所述动力输出轴30的动力分配分别满足所述发电机422和所述动力输出轴30的需求。
所述控制单元63可以基于所述发电机422的需求输出和所述动力输出轴30的需求输出实现对于所述内燃机421的控制，进一步地，所述控制单元63还可以基于所述发电机422的需求输出和所述动力输出轴30的需求输出分别对于所述发电机422和所述动力输出轴30进行调整以使所述发电机422和所述动力输出轴30分别满足需求，比如说所述控制单元63对于所述发电机422的转矩进行控制，所述动力输出轴30对于所述动力输出轴30的转速进行控制。
值得一提的是，所述控制单元63还可以控制所述主驱动电机41和所述增程器42使得两者能够协同工作。换句话说，所述控制单元63还可以分别控制所述行走***20和所述动力输出轴30使得两者达到动态平衡。
具体地说，当所述混合动力拖拉机1处于所述第二种工作模式时，。所述处理单元62接收到来自于所述行走***监控模块611的信息、所述供电***监控模块613的信息以及所述内燃机监控模块6122的信息，分析得出目前所述供电***50无法满足所述行走***20的输出需求，并且所述内燃机421处于停止工作状态，那么所述处理单元62将生成一处理结果，基于所述处理结果，所述控制单元63控制所述内燃机421启动工作并且按照一定的输出工作以满足所述行走***20的需求，此时所述混合动力拖拉机1从所述第二种工作模式切换至所述第三种工作模式。
进一步地，基于所述发电机监控模块6123和所述动力输出轴监控模块614，所述处理单元62通过所述监控单元61获取所述发电机422的需求扭矩和所述动力输出轴30的需求扭矩并且生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果调整所述内燃机421以使所述发电机422和所述动力输出轴30达到对应的需求扭矩。基于所述发电机监控模块6123和所述主驱动电机监控模6121块获得的数据，所述处理单元62生成一处理结果，所述控制单元63根据所述处理结果控制所述主驱动电机41的输出功率，以使所述行走***20和所述动力输出轴30达到动态平衡。
更加具体地，基于所述行走***监控模块611、所述内燃机监控模块6122以及所述动力输出轴监控模块614分别获取的信息，所述处理单元62生成一处理结果，所述控制单元63能够基于所述处理结果对于所述发电机422的功率输出进行调整以使得所述行走***20和所述动力输出轴30达到动态平衡，同时所述内燃机421的工作效率被控制在一定的范围内。
举例说明，所述动力输出轴30的负载增加，所述控制单元63基于所述动力输出轴30的负载增加控制所述内燃机421的输出增大以增大对于所述动力输出轴30的输出扭矩，所述动力输出轴30的转速保持恒定，同时对于所述发电机422而言，所述发电机422的输出来自于所述内燃机421的部分输入，同时所述发电机422需要面向所述行走***20输出，所述发电机422的工作状态受到所述内燃机421、所述动力输出轴30以及所述行走***20的影响。所述处理单元62能够基于所述监控单元61获取的关于所述内燃机421、所述动力输出轴30机所述行走***20的状态信息和需求信息生成一处理结果，所述控制单元63基于所述处理结果对于所述发电机422的转矩进行调节，一方面使得所述发电机422能够满足所述行走***20的输出需求，另一方面使得所述内燃机421的输出不超过最佳工作效率的上限或者是下限，从而达到所述行走***20和所述动力输出轴30的动态平衡。值得一提的是，对于传统的所述拖拉机而言，其动力输出轴30的外部负载越大时，其行走***20能够从内燃机421获得的动力输出就越小。而对于本示例中提供的所述动力输出***100而言，所述动力输出轴30的外部负载越大时，所述行走***20的输出可以不被降低，甚至是按照需求增大。
进一步地，对于所述内燃机421而言，其输出决定于所述发电机422和所述动力输出轴30，所述处理单元62基于所述监控单元61获取的关于所述发电机422和所述动力输出轴30的需求扭矩，然后在所述发电机422基于所述内燃机421的工作范围、所述动力输出轴30的需求输出以及所述行走***20的需求输出决定其需求输出后，所述发电机422的功率输出能够被调整，所述内燃机421能够通过所述发电机422的输出功率被调整的方式以保持自身的工作功率处于最大输出功率阶段并且能够满足所述动力输出轴30的输出需求。
具体地说，所述发电机422对于所述内燃机421的输出扭矩请求能够被调整，以使所述内燃机421在实现最大输出功率的同时能够满足对于所述动力输出轴30的输出需求。
举例说明，在所述动力输出轴30的负载变化时，所述内燃机421在所述动力输出轴30和所述发电机422之间的动力可以重新分配以在保持所述内燃机421处于所述较佳工作区域的前提下满足所述动力输出轴30的负载。在所述内燃机421对于所述发电机422的输出改变的情况下，所述供电***50和所述发电机422配合以满足所述行走***20的输出需求，通过这样的方式，使得所述行走***20和所述动力输出轴30之间达到一个动态平衡的状态。
所述混合动力拖拉机1进一步包括一动力输出***100，其中所述动力输出***100包括所述动力输出轴30和所述增程器42，其中所述动力输出轴30被可驱动地连接于所述增程器42。
所述动力输出***100进一步包括所述主驱动电机41和所述供电***50，其中所述主驱动电机41被可供电地连接于所述供电***50，其中所述增程器42的所述发电机422能够向所述供电***50供电。
所述动力输出***100进一步包括一动力输出控制单元，其中所述动力输出控制单元包括一动力输出监控器、一动力输出处理器以及一动力输出控制器，其中所述动力输出监控器被可通信地连接于所述动力输出处理器，所述动力输出处理器被可通信地连接于所述动力输出控制器。
所述动力输出监控器用于监控所述动力输出轴30和/或所述增程器42，所述动力输出轴监控器也可以用于监控所述主驱动电机41和所述供电***50。
所述动力输出***100的一工作方法包括如下步骤：
藉由所述动力输出监控器获取所述动力输出轴30的输出需求；和
基于所述动力输出轴30的输出需求控制所述发电机422和所述内燃机421以使所述内燃机421在满足所述动力输出轴30的输出需求的同时保持在一预定工作区域。
根据本发明的另一方面，本发明提供了所述混合动力拖拉机1的工作方法，其中所述工作方法包括如下步骤：
获取所述混合动力拖拉机1的所述动力输出轴30的输出需求；和
基于所述动力输出轴30的需求输出以控制所述发电机422的方式在控制所述内燃机421同时保持所述内燃机421处于一预设工作区域。
根据本发明的一些实施例，其中在上述方法中，所述工作方法进一步包括如下步骤：
获取一行走***20的输出需求；和
基于所述动力输出轴30的所述输出需求和所述行走***20的所述输出需求以调整所述发电机422的方式在控制所述内燃机421的同时保持所述内燃机421处于所述预设工作区域。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一所述动力输出***100的控制方法，应用于一混合动力拖拉机1，其包括如下步骤：
在藉由所述动力输出***100的一所述主驱动电机41时，监控所述动力输出***100，其中所述内燃机421的动力分别分配至所述动力输出***100的一发电机422和一动力输出轴30，其中所述主驱动电机41的能量(电能)来源于所述发电机422；和
响应于所述动力输出轴30的荷载检测，所述内燃机421处于最大输出功率阶段，控制所述发电机422的发电扭矩大小以调解发电量的大小，进而调解所述主驱动电机41的行走荷载，从而实现所述混合动力拖拉机1实现最大输出功率工作，其中所述行走***20被可驱动地连接于所述主驱动电机41。
根据本发明的一些实施例，在上述方法中，通过调节所述发电机422对于所述内燃机421的输出扭矩请求来满足所述动力输出轴30的输出需求。
根据本发明的一些实施例，在上述方法中，响应于所述行走***20的荷载，通过调节所述内燃机421对于所述发电机422的输出并且调节一供电***50输出的方式调解所述行走***20的荷载，其中所述供电***20被可供电地连接于所述主驱动电机41。
根据本发明的一些实施例，在上述方法中，通过调节所述发电机422对于所述内燃机421的输出扭矩请求满足输出需求并且保持所述内燃机421在一预设工作区域内工作。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (17)
1.一增程器，配合于一混合动力拖拉机的一动力输出轴，其特征在于，包括：
一内燃机；
一分动箱；和
一发电机，其中所述发电机通过所述分动箱被连接于所述内燃机，所述动力输出轴适于通过所述分动箱被连接于所述内燃机，所述内燃机产生的动力通过所述分动箱一分为二地被分别传输至所述发电机和所述动力输出轴。
2.根据权利要求1所述的增程器，其中所述动力输出轴被可换挡地连接于所述分动箱。
3.根据权利要求2所述的增程器，进一步包括一第一输出轴，其中所述内燃机和所述分动箱通过所述第一输出轴传动。
4.根据权利要求2所述的增程器，进一步包括一第二输出轴，其中所述内燃机和所述动力传动轴通过所述第二输出轴传动。
5.根据权利要求1至4任一所述的增程器，进一步包括一增程控制器，其中所述内燃机、所述分动箱以及所述发电机被分别可控制地连接于所述增程控制器。
6.一动力输出***，其特征在于，包括：
一动力输出轴；和
根据权利要求1至5任一所述的增程器，其中所述动力输出轴被连接于所述分动器。
7.根据权利要求6所述的动力输出***，进一步包括一主驱动电机和一供电***，其中所述发电机被可供电地连接于所述供电***，其中所述主驱动电机被可供电地连接于所述发电机。
8.一混合动力拖拉机，其特征在于，包括：
一车体；
一行走***，其中所述行走***被安装于所述车体；
一动力输出轴；
一供电***；
一控制***；以及
一驱动***，其中所述驱动***被安装于所述车体，其中所述驱动***包括一主驱动电机和根据权利要求1至5任一所述的増程器，其中所述主驱动电机被可供电地连接于所述供电***，其中所述主驱动电机被可驱动地连接于所述发电机，其中所述行走***、所述动力输出轴、所述供电***以及所述驱动***被分别可控制地连接于所述控制***。
9.根据权利要求8所述的混合动力拖拉机，其中所述控制***包括一监控单元、一处理单元以及一控制单元，其中所述监控单元被可通信地连接于所述行走***、所述动力输出轴、所述供电***以及所述驱动***，所述处理单元和所述监控单元相互通信连接，所述处理单元和所述控制单元相互通信连接。
10.根据权利要求9所述的混合动力拖拉机，其中所述混合动力拖拉机具有一第一工作模式、一第二工作模式以及一第三工作模式，在所述第一工作模式，所述发电机发电供给所述主驱动电机使用，仅所述主驱动电机驱动所述行走***，在所述第二工作模式，所述增程器仅作为所述动力输出轴的动力源使用，在所述第三工作模式，所述发电机发电并且所述增程器对所述动力轴输出，藉由所述控制单元控制所述增程器以使所述拖拉机从在所述第一工作模式、所述第二工作模式以及所述第三工作模式之间切换。
11.根据权利要求10所述的混合动力拖拉机，其中所述内燃机和所述发电机被分别可控制地连接于所述控制单元，在所述动力输出轴的负载变化时，所述控制单元控制所述发电机以使所述内燃机在满足所述动力输出轴输出时保持在一预设工作区域。
12.根据权利要求10所述的混合动力拖拉机，其中所述内燃机、所述发电机以及所述供电***被分别可控制地连接于所述控制单元，在所述行走***的输出变化时，所述控制单元控制所述供电***以使所述发电机和所述供电***在满足所述行走***的输出的同时保持所述内燃机在一预设工作区域。
13.根据权利要求10所述的混合动力拖拉机，其中所述内燃机、所述发电机以及所述供电***被分别可控制地连接于所述控制单元，在所述行走***的输出需求变化并且所述动力输出轴的负载变化时，所述控制单元控制所述发电机和所述供电***以在满足所述行走***输出和所述动力输出轴负载的同时保持所述内燃机在一预设工作区域。
14.一动力输出***的控制方法，应用于一混合动力拖拉机，其特征在于，包括如下步骤：
在藉由一动力输出***的一主驱动电机向一行走***提供动力时，监控所述动力输出***，其中所述动力输出***的一内燃机的动力分别分配至所述动力输出***的一发电机和一动力输出轴，其中所述主驱动电机的电能来源于所述发电机；和
响应于所述动力输出轴的荷载检测，所述内燃机处于最大输出功率阶段，控制所述发电机的发电扭矩大小以调节所述发电机的发电量的大小，其中所述行走***被可驱动地连接于所述主驱动电机。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其中在上述方法中，通过调节所述发电机对于所述内燃机的输出扭矩请求来满足所述动力输出轴的输出需求。
16.根据权利要求14或15所述的控制方法，其中在上述方法中，响应于所述行走***的荷载，通过调节所述内燃机对于所述发电机的输出并且调节一供电***输出的方式调节所述行走***的荷载，其中所述供电***被可供电地连接于所述主驱动电机。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其中在上述方法中，通过调节所述发电机对于所述内燃机的输出扭矩请求满足输出需求并且保持所述内燃机在一预设工作区域内工作。
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