CN109591660A - 混合电动拖拉机及其传动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一混合电动拖拉机及其传动方法，其中所述混合电动拖拉机包括一拖拉机本体，一整车控制模块，一电源装置，一动力装置以及一传动组件。所述电源装置包括一燃料电池装置以及一可充电电池装置，其中所述电源装置被所述整车控制模块控制向所述动力装置提供电能，所述动力装置包括至少一电机装置和至少一电机控制器，其中所述电机控制器在所述整车控制模块的控制下将所述电源装置的电能传输至所述电机装置，所述传动组件包括一变速装置，其中变速装置可传动地连接于所述电机装置，在所述电机装置的驱动作用下驱动所述拖拉机本体行进和驱动所述混合电动拖拉机的作业系统工作。

Description

混合电动拖拉机及其传动方法

技术领域

本发明涉及拖拉机领域，更详而言之，涉及一混合电动拖拉机及其传动方法。

背景技术

拖拉机被广泛应用于农业作业和运输行业中，一般情况下传统的拖拉机的动力装置是燃油机，但是这种燃油机在工作过程中会产生大量的烟雾，不但对环境造成比较大的影响，而且在机器运行的时候会产生比较大的噪声，这对驾驶人员也会有比较大的影响。另一方面，这种传统的燃油拖拉机的耗能也非常严重，并且能量转化率比较低，燃油产生的能量很大一部分被以热能的形式散失出去。

基于这种传统的燃油拖拉机，发明出新型的拖拉机，比如电动拖拉机，混合动力拖拉机，这种电动拖拉机采用电能驱动电机的形式代替了原有的燃油机的工作方式为拖拉机提供电能。不过由于拖拉机在工作过程中需要大量的负载，而传统的电动拖拉机是采用蓄电池供电的形式，这种电池供电效率并不能完全满足在拖拉机满载时所需要的动力需求。另一方面，这种采用蓄电池工作的拖拉机在电能消耗完毕后需要很长时间的充能才能再次使用，在这个过程中电动拖拉机不能够正常工作。

混合动力拖拉机是采用了电能加燃油机混合工作的形式，拖拉机既能使用电能驱动电机为拖拉机提供动力，也可以采用传统的燃油机产生热能的形式为拖拉机提供动力。这种混合动力的拖拉机能够满足拖拉机在工作过程中所需要的较大动力。但是这种混合动力的拖拉机既需要配置电池装置，电机装置，同时还要保留原有的发动机装置，所以这种混合动力的拖拉机的设计制造成本相对比较高，结构也很复杂，并不能满足使用者特别是低收入使用者的需求。另一方面，这种混合动力拖拉机不可避免还需要使用燃油来进行工作，所以在采用内燃机进行工作的时候也会产生污染气体和噪声，对环境和使用者造成比较大的影响。

发明内容

本发明的一目的在于提供一混合电动拖拉机及其传动方法，其中所述混合电动拖拉机是采用燃料电池供能和锂电池供能的双供能形式为拖拉机提供电能，以适应拖拉机在运行过程中遇到不同的使用场景所需要的能量需求。

本发明的另一目的在于提供一混合电动拖拉机及其传动方法，其中所述混合电动拖拉机依靠电源装置提供的电能来驱动行驶和驱动作业系统工作，在运行过程中不产生污染物，从而不会对环境造成污染。

本发明的另一目的在于提供一混合电动拖拉机及其传动方法，其中所述混合电动拖拉机具有三种不同的运行模式，即平稳运行模式，高功率运行模式和低功率运行模式，当在高功率运行模式的时候燃料电池和锂电池同时为拖拉机供电，当处于平稳运行模式的时候只有燃料电池为拖拉机供电，当处于低功率运行模式的时候只有锂电池为拖拉机供电，在提高电池使用效率的同时又能够充分利用不同电源装置的电能。

本发明的另一目的在于提供一混合电动拖拉机及其传动方法，其中所述混合电动拖拉机的所述燃料电池装置可以为所述锂电池装置供电，从而不需要外界电源再为所述混合电动拖拉机供电就可以长时间运行。

本发明的另一目的在于提供一混合电动拖拉机及其传动方法，其中所述混合电动拖拉机的动力装置采用交流电机，性能更加稳定，能源利用率高，使用寿命长，从而增加了所述混合电动拖拉机的使用寿命。

依本发明的一个方面，本发明进一步提供一混合电动拖拉机，包括：

一拖拉机本体；

一整车控制模块，其中所述整车控制模块被用于控制所述混合电动拖拉机运行；

一电源装置，其中所述电源装置包括一燃料电池装置以及被电连接于所述燃料电池装置的一可充电电池装置，其中所述电源装置可通信地连接于所述整车控制模块，藉由所述整车控制模块控制所述电源装置供电；

一动力装置，其中所述动力装置包括至少一电机装置和至少一电机控制器，所述动力装置的所述电机控制器电连接于所述电源装置和所述电机装置，和可通信地连接于所述整车控制模块，所述电机控制器在所述整车控制模块的控制下将所述电源装置的电能传输至所述电机装置，以供所述电机装置工作；

一传动组件，其中所述传动组件包括一变速装置，所述传动组件的所述变速装置可传动地连接于所述动力装置的所述电机装置，以便在所述动力装置的所述电机装置的驱动作用下驱动所述拖拉机本体行进和驱动所述混合电动拖拉机的作业系统工作。

根据本发明的一个实施例，所述整车控制模块具有平稳运行模式，高功率运行模式和低功率运行模式三种不同的运行模式，所述整车控制模块根据三种不同的运行模式控制所述混合电动拖拉机的运行。

根据本发明的一个实施例，当所述混合电动拖拉机处于平稳运行模式时，所述整车控制模块允许所述电源装置的所述燃料电池装置单独向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于高功率运行模式时，所述整车控制模块允许所述电源装置的所述燃料电池装置和所述可充电电池装置同时向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于低功率运行模式时，所述整车控制模块允许所述可充电电池装置单独向所述动力装置供电。

根据本发明的一个实施例，所述整车控制模块包括一检测接收模块，一判断模块以及一控制切换模块，其中所述检测接收模块被用于检测所述混合电动拖拉机当前的运行状态，并将检测结果传输至所述判断模块，由所述判断模块根据检测接收模块的检测结果生成相应的判断结果，然后藉由所述控制切换模块控制所述混合电动拖拉机的运行状态。

根据本发明的一个实施例，其中所述电源装置的所述燃料电池装置电连接于所述可充电电池装置，当所述可充电电池装置的电量低于一定水平时，由所述整车控制模块控制所述燃料电池装置向所述可充电电池装置充电。

根据本发明的一个实施例，其中所述电源装置的所述燃料电池装置为一氢氧燃料电池组件。

根据本发明的一个实施例，其中所述燃料电池装置包括一燃料电池发电装置，至少一燃料电池燃料储存装置以及至少一燃料电池冷却装置，其中所述燃料电池燃料储存装置被设置可连通地连接于所述燃料电池发电装置，以向所述燃料电池发电装置提供发电燃料，所述燃料电池冷却装置被设置用于减少所述燃料电池装置的所述燃料电池发电装置在发电过程中产生的热量。

根据本发明的一个实施例，其中所述电源装置的所述可充电电池装置为一锂电池装置。

根据本发明的一个实施例，其中所述可充电电池包括至少一锂电池电池组和至少一可充电电池冷却装置，其中所述可充电电池冷却装置被设置用于降低所述可充电电池在工作过程中产生的热量，避免由于长时间工作而导致的电源装置过热，所述锂电池电池组被设置用于存储来自于所述燃料电池装置的电能和将存储的电能传输至所述动力装置，为所述动力装置提供电能。

根据本发明的一个实施例，其中所述混合电动拖拉机进一步包括一电能处理装置，其中所述电能处理装置被可通电地连接于所述电源装置以及所述动力装置，所述电能处理装置被设置用于提高来自于所述电源装置的电压，和将处理好的电能传输至所述动力装置，以供所述动力装置正常工作。

根据本发明的一个实施例，其中所述电能处理装置被电连接于所述电源装置的所述燃料电池装置的所述燃料电池发电装置和所述动力装置，所述电源装置的所述燃料电池装置所产生的电能被直接传输至所述电能处理装置，并由所述电能处理装置将所述燃料电池装置的电压升高和将电压升高后的电能传输至所述动力装置，以供所述动力装置正常工作。

根据本发明的一个实施例，其中所述动力装置的所述电机装置为一交流电机。

根据本发明的一个实施例，其中所述动力装置的所述电机控制器在所述控制模块的控制作用下将所述电源装置产生的直流电能转化为交流电能，和将转化的交流电传输至所述电机装置，以供所述动力装置的所述电机装置工作。

根据本发明的一个实施例，其中所述整车控制模块进一步包括一动力控制模块，其中所述动力控制模块被用于控制所述动力装置的运行，动力装置的所述电机控制器在所述整车控制模块的所述动力控制模块的控制作用下将所述电源装置产生的直流电转化为不同频率的交流电，进而改变所述动力装置的所述电机装置的转速和运转方向。

根据本发明的一个实施例，其中所述传动组件进一步包括一传动轴，其中所述传动轴被可枢转地连接于所述传动组件的所述变速装置以及所述混合电动拖拉机的拖拉机本体的轮胎，以便所述传动组件藉由所述传动轴驱动所述拖拉机本体行进。

根据本发明的一个实施例，其中所述传动组件进一步包括一动力输出轴，所述动力输出轴被可传动地连接于所述传动组件的变速装置以及所述混合动力拖拉机的作业系统，以藉由所述传动组件驱动所述混合动力拖拉机的作业系统工作。

根据本发明的一个实施例，其中所述传动组件的所述变速装置为一变速箱装置。

根据本发明的一个实施例，其中所述动力装置的所述电机装置包括至少一轮毂电机和至少一传动电机，其中所述轮毂电机被设置于所述混合电动拖拉机的所述拖拉机本体的轮胎，以驱动所述混合动力拖拉机的行进，所述传动电机被设置于用于驱动所述混合电动拖拉机的所述作业系统工作。

根据本发明的一个实施例，其中所述动力装置的所述电机装置的所述轮毂电机和所述传动电机在所述整车控制模块的所述动力控制模块的控制作用下可单独工作或者同时工作，当所述混合电动拖拉机在运行过程中不需要驱动作业系统时，所述轮毂电机被所述整车控制模块的所述动力控制模块控制允许工作，而所述传动电机被阻止运行，防止所述传动轴在所述混合电动拖拉机行进过程中空转而造成的能源浪费。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一混合电动拖拉机的传动方法，包括如下步骤：

(a)由整车控制模块检测当前混合电动拖拉机所处的运行状态，并根据当前运行状态发送控制指令至电源装置，以控制所述电源装置的燃料电池组装置或/和可充电电池装置向动力装置供电；

(b)所述动力装置的电机装置在所述电源装置的供能作用下运行产生动能，并将产生的动能传输至传动组件；和

(c)所述传动组件的变速装置接收来自所述动力装置产生的动能和将动能传输至所述混合电动拖拉机的拖拉机本体，以驱动所述混合电动拖拉机的行进和驱动所述混合电动拖拉机的作业系统工作。

根据本发明的一个实施例，其中在方法步骤(a)中，所述整车控制模块检测当前所述混合电动拖拉机的运行状态，并根据运行状态设定三种不同的运行模式，也就是平稳运行模式，高功率运行模式和低功率运行模式，在高功率运行模式的时，所述整车控制模块控制所述电源装置的所述燃料电池装置和所述可充电电池装置同时向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于低功率运行模式时，所述整车控制模块控制所述电源装置的所述可充电电池装置单独向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于平稳运行模式时，所述整车控制模块控制所述电源装置的所述燃料电池装置单独向所述动力装置供电。

根据本发明的一个实施例，其中在方法步骤(b)中，所述电源装置的所述燃料电池装置将电能传输至所述电能处理装置，然后藉由所述电能处理装置再将处理好的电能传输至所述动力装置，以供所述动力装置工作。

附图说明

图1是根据本发明第一较佳实施例的混合电动拖拉机整体示意图。

图2是根据本发明第一较佳实施例的所述混合电动拖拉机整体示意图。

图3是根据本发明第一较佳实施例的所述混合电动拖拉机运行框图。

图4是根据本发明第一较佳实施例的所述混合电动拖拉机的第一变形实施方式的运行框图。

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。

参照本发明附图之图1至图3所示，依照本发明第一较佳实施例的混合电动拖拉机在接下来的描述中被阐述，其中所述混合电动拖拉机包括一拖拉机本体10，一电源装置20，一整车控制模块30，一电能处理装置40，一动力装置50以及一传动组件60，其中所述电源装置20，所述整车控制模块30，所述电源处理装置40、所述动力装置50以及所述传动组件60被设置在所述拖拉机本体10，将电能转化成机械动能提供给所述拖拉机本体10，以供所述拖拉机本体10运行。

相应地，所述拖拉机本体10包括一车身支架11，一壳体12以及一辅助电源装置13，其中所述车身支架11被用于支撑和连接所述电源装置20，所述电能处理装置40，所述动力装置50以及所述传动组件60。所述壳体12被用于覆盖在所述车身支架11的上端，被用于保护所述车身支架11所承载和支撑的所述电源装置20整车控制模块等装置。所述辅助电源装置13被设置于所述车身支架11的侧边，被用于为所述混合电动拖拉机的电气系统供应电能，比如所述混合电动拖拉机的照明系统，和所述混合电动拖拉机的仪表盘等。优选地，所述辅助电源装置13为一蓄电池装置。

所述混合电动拖拉机的所述拖拉机本体10进一步包括一方向系统14，一制动系统15以及一功率控制装置16，其中所述方向系统14被设置用于控制所述拖拉机本体10的运行方向。优选地，所述方向系统14为一方向盘控制装置，通过控制所述方向盘控制装置来控制所述拖拉机本体10的轮胎运行方向。所述制动系统15被用于控制所述拖拉机本体10的行进状态。依据本发明的第一较佳实施例，所述制动系统15为一刹车装置，通过所述制动系统15控制所述拖拉机本体10的行进或者停止。值得一提的是，依据本发明的第一较佳实施例，所述制动系统15被设置以控制所述拖拉机本体10的轮胎转动的方式来控制所述拖拉机本体10的行进状态，和控制所述混合电动拖拉机的所述动力装置50的运行状态的方式来控制所述拖拉机本体10的行进状态。当所述混合电动拖拉机处于制动状态下，所述拖拉机本体10的轮胎在所述制动系统的作用下被阻止运行，另一方面，所述动力装置50此时也被停止运转，以阻止向所述拖拉机本体10输出动力。值得一提的是，所述制动系统15是藉由所述整车控制模块30来控制所述动力装置50的运行，进而控制所述混合电动拖拉机的制动状态。

所述功率控制装置16被设置以调节或控制所述拖拉机本体10的运行功率，例如，当所述混合电动拖拉机被控制以加速状态，或者处于高负载状态，通过调节所述功率控制装置16来调整提升所述混合电动拖拉机的运行功率来满足此时所述混合电动拖拉机所需要的运行功率。优选地，所述功率控制装置16为一油门装置，通过控制所述油门装置来调整所述动力装置50的输出功率，进而控制所述混合电动拖拉机的运行功率。值得一提的是，所述功率控制装置16可通信地连接于所述整车控制模块30，所述功率控制装置16向所述整车控制模块30发送功率调整指令，然后藉由所述整车控制模块30来控制电源装置20的输出电流来控制所述动力装置50的输出功率。

依据本发明的第一较佳实施例，其中所述拖拉机本体10的所述制动系统15，所述方向系统14以及所述功率控制系统16被设置于所述拖拉机本体10的驾驶位置前端，以便于驾驶人员操作。可以想到的是，所述拖拉机本体10的所述制动系统15，所述方向系统14以及所述功率控制系统16可以被集成设计成为一控制器装置，操作人员通过控制所述控制器装置来控制所述混合电动拖拉机的运行状态。

所述电源装置20为所述混合电动拖拉机提供电能，所述电源装置20包括一燃料电池装置21以及一可充电电池装置22，其中所述燃料电池装置21可以向所述动力装置50提供电能，也可以将产生的电能存储在所述可充电电池装置22。所述可充电电池装置22可以单独向所述混合电动拖拉机的所述动力装置50供电，也可以与所述燃料电池装置21联合向所述动力装置50供电，将电能输送至所述动力装置50转化成机械动能。换句话说，所述电源装置20具有三种不同的供电模式，即所述燃料电池装置21单独供电；所述可充电电池装置22单独供电以及所述燃料电池装置21和所述可充电电池22共同向所述混合电动拖拉机的所述动力装置50供电。

相应地，所述混合电动拖拉机具有三种不同的运行模式分别是平稳运行模式，高功率运行模式和低功率运行模式，三种不同的供电模式对应于所述混合电动拖拉机的三种不同的运行模式。当所述混合电动拖拉机处于平稳运行模式的时候，所述电源装置20的所述燃料电池装置21单独向所述混合电动拖拉机的动力装置50供电，此时的所述可充电电池装置22处于断开状态，以减少所述可充电电池装置22的充放电次数，也在一定程度上增加了所述可充电电池装置22的使用寿命。另一方面，由所述电源装置20的所述燃料电池装置21单独向所述电动拖拉机的动力装置50供电，节省了电能传输所经过的途径，从而减少了在燃料生物能转化成为电能再将电能转化为机械动能的过程中电能的损耗和流失。

当所述混合电动拖拉机处于低功率运行模式的时候，比如在无负载的情况下或者低速运行时，所述混合动力拖拉机此时所需要的动力相对较小，由所述可充电电池装置22单独向所述动力装置50供电，即可满足电能的供应。由于所述可充电电池装置22可以随时被启动向所述动力装置50供电，比如当所述混合动力拖拉机开机启动的时候，因此当所述混合电动拖拉机处于低功率运行的时候选择使用所述可充电电池装置22供电，能够比较快速的启动和向所述动力装置50提供稳定的电能。

当所述混合电动拖拉机处于高功率运行时，也就是说所述混合电动拖拉机此时需要较大动力运行，比如当所述混合电动拖拉机高负载作业，或者处于爬坡阶段，涉水运行时候，单独使用燃料电池装置21或者是单独使用所述可充电电池装置22供电的话可能会出现电能供应不足的情况，所以设置此时的所述电源装置20的所述燃料电池装置21和所述可充电电池装置22共同工作向所述混合电动拖拉机的所述动力装置50供电，可以提供足够的电能以使所述动力装置50可以满足电能的需求。

对应于所述混合电动拖拉机的三种运行模式，所述电源装置20的三种供电模式，其中所述电源装置20的三种供电模式由所述整车控制模块30根据所述混合电动拖拉机实际运行的情况判断的。换句话说，所述整车控制模块30根据所述混合电动拖拉机实际运行的情况判断此时所述混合电动拖拉机的运行模式，并根据此时的运行模式选择所述电源装置20的供电模式。

相应地，所述整车控制模块30包括一检测接收模块31，一判断模块32以及一控制切换模块33，其中所述检测接收模块31被用于检测所述混合电动拖拉机当前的运行状态，并将检测结果传输至所述判断模块32，由所述判断模块32根据检测接收模块31的检测结果生成相应的判断结果，然后藉由所述控制切换模块33控制所述混合电动拖拉机的运行状态。换句话说，所述整车控制模块30接收来自所述混合电动拖拉机的所述动力装置50的使用信号，和来自操作人员给与的操作信号，比如当前所述混合电动拖拉机处于爬坡阶段，操作人员给予提升所述混合电动拖拉机工作功率的控制信号。所述整车控制模块30的所述检测接收模块31将所接收到的检测信号传输至所述判断模块32，然后所述判断模块32根据检测到的检测信号判断出此时所述混合电动拖拉机的工作模式，和将判断结果传输至所述整车控制模块30的所述控制切换模块33，藉由所述控制切换模块33控制所述混合电动拖拉机的运行模式，也就是控制所述电源装置20的供电模式。当所述整车控制模块30判断此时的混合电动拖拉机处于平稳运行时，控制所述电源装置20的所述燃料电池装置21单独向所述动力装置50供电，当所述整车控制模块30判断此时的混合电动拖拉机处于低功率运行时，所述控制模块30控制所述电源装置20的所述可充电电池装置22单独向所述动力装置50供电，当所述整车控制模块30判断此时的混合电动拖拉机处于高功率运行时，控制所述电源装置20的所述燃料电池装置21和所述可充电电池装置22共同向所述动力装置50供电以满足所述混合电动拖拉机所需要的电能。

优选地，所述电源装置20的所述燃料电池装置21为一氢氧燃料电池组件，其中所述燃料电池装置21包括一燃料电池发电装置211，至少一燃料电池燃料储存装置212以及至少一燃料电池冷却装置213，其中所述电源装置20的所述燃料电池装置21的所述燃料电池发电装置211被设置安装于所述拖拉机本体10。所述燃料电池发电装置211将由所述燃料电池燃料储存装置212提供发电燃料，并将燃料的生物能转化成为电能。所述燃料电池储存装置212可导通地连接于所述燃料电池发电装置211，所述燃料电池冷却装置213被设置用于降低所述燃料电池装置21的所述燃料电池发电装置211在工作过程中产生的热量，避免由于长时间工作造成的所述燃料电池发电装置过热。

优选地，所述燃料电池冷却装置213为一水冷装置，通过热交换的形式将所述燃料电池发电装置211产生的热能传递至外界环境，进而降低所述燃料电池装置21的所述燃料电池发电装置211的温度。相应地，所述燃料电池冷却装置213被设置于所述燃料电池装置21的所述燃料电池发电装置211的侧边。

优选地，所述燃料电池装置21的所述燃料电池燃料存储装置212包括二燃料存储罐，所述二燃料存储罐可以相互切换地向所述燃料电池发电装置211供应燃料。

相应地，所述拖拉机本体10的所述车身支架11包括一电源安装部111以及一燃料储存装置安装部112，其中所述电源安装部111被设置用于安装和固定所述电源装置20的所述燃料电池装置21的燃料电池发电装置211以及所述可充电电池装置22。所述燃料储存装置112被设置用于支撑和固定所述电源装置20的所述燃料电池装置21的所述燃料存储装置212。其中所述电源安装部111和所述燃料储存装置安装部112被分别设置于所述拖拉机本体10的前后两端，以平衡所述拖拉机本体10的前后重量，防止由于前后重量差别过大而造成的中心不稳。优选地，所述电源安装部111被设置于所述拖拉机本体10的所述车身支架11的前端位置，所述燃料储存装置112被设置于所述车身支架11的后端位置。

值得一提的是，所述车身支架11的所述电源安装部111具有一燃料电池安装位置1111和一可充电电池安装位置1112，其中所述燃料电池安装位置1111和所述可充电电池安装位置1112之间相互连通。优选地，所述燃料电池安装位置1111和位于所述可充电电池安装位置1112的上端，也就是说，所述燃料电池装置21的所述燃料电池发电装置211被设置于所述可充电电池装置22的上端。由于所述可充电电池装置22的重量相比于所述可充电电池发电装置211的重量要大，所述可充电电池装置22被设置于所述燃料电池发电装置211的下端可以降低所述混合电动拖拉机的自身中心位置，那么在运行过程中可以避免由于重心太高而造成的车身侧翻。本领域技术人员可以理解的是，所述燃料电池安装位置1111和所述可充电电池安装位置1112相对地设置在一起。可选地，所述燃料电池安装位置1111被设置于所述可充电电池安装位置1112的下端，或者所述燃料电池安装位置1111和所述可充电电池安装位置1112前后设置。

所述可充电电池装置22电连接于所述燃料电池装置21以及所述动力装置50，所述可充电电池装置22接收并存储来自于所述燃料电池装置21的电能，和将所述可充电电池内部存储的电能输出至所述动力装置50，以供所述动力装置50工作。当所述可充电电池装置22的电量低于一定程度的时候，所述燃料电池装置21向所述可充电电池装置22充电，和当所述可充电电池装置22中的电量高于一定程度的时候，所述燃料电池装置21停止向所述可充电电池装置22充电。

优选地，所述可充电电池装置22为一锂电池装置,并且所述可充电电池装置22包括至少一锂电池电池组221和至少一可充电电池冷却装置222，其中所述可充电电池冷却装置222被设置用于降低所述可充电电池在工作过程中产生的热量，避免由于长时间工作而导致的电源装置过热。值得一提的是，所述燃料电池装置21向所述可充电电池装置22充电是通过所述整车控制模块30来控制。当所述可充电电池的电量22低于一定程度时，所述电源装置20的燃料电池装置21向所述可充电电池装置22供电，和当所述可充电电池装置22的电量高于一定程度时，所述电源装置20的所述燃料电池装置21停止向所述可充电电池装置22供电，以避免所述可充电电池过度充电。

所述电能处理装置40电连接于所述电源装置20和所述动力装置50，所述电能处理装置40被设置用于处理来自于所述电源装置20的电能，和将处理好的电能传输至所述动力装置50，以供所述动力装置50正常使用。本领域技术人员可以理解的是，所述动力装置50在正常工作过程中所需要的电能的电压和电流相比于所述电源装置20的所述燃料电池装置21所产生的电能的电压高，所以所述电源装置20的所述燃料电池装置21产生的电能需要经过所述电能处理装置40后才能被用于驱动所述动力装置50工作。

本领域技术人员可以理解的是，所述电源装置20的所述可充电电池装置22在正常工作的情况下，其电能的电压比较稳定，并且所述可充电电池装置22的驱动电压适配于所述动力装置50的工作电压。换句话说，当所述可充电电池22向所述动力装置50供电的情况下，所述可充电电池装置22产生的电能可以不经过所述电源处理装置40直接传输至所述动力装置50，驱动所述动力装置50工作。

依照本发明第一较佳实施例，其中所述电能处理装置40为一DC-DC升压器装置，所述电源装置20的所述燃料电池装置21产生的电能经由所述电能处理装置40后电压升高，以便供应所述动力装置50工作。优选地，所述电能处理装置40被设置于所述拖拉机本体10的前端，位于所述电源装置20的前侧，所述电源装置20产生的电能输入至所述电能处理装置40，然后藉由所述电能处理装置40升压后得到相应电压的电能输出至所述动力装置50，以供所述动力装置50工作。

所述动力装置50在所述电源装置20的供能作用下生成动能，和将所生成的动能传输至所述传动组件50，进而驱动所述混合电动拖拉机移动和带动所述混合电动拖拉机的作业系统工作。相应地，所述动力装置50电连接于所述电源装置20的所述可充电电池装置22以及所述电能处理装置40，换句话说，所述动力装置50可接收来自所述电源装置20的所述可充电电池装置22的电能和经过所述电能处理装置40后的来自所述燃料电池装置21的电能。所述动力装置50包括至少一电机装置51以及至少一电机控制器52，其中所述电机控制器52电连接于所述电机装置51以及所述电源装置20。在本发明的第一较佳实施例中，所述电机装置51为一交流电机装置，其中所述电机装置51在所述电源装置20的供能作用下将产生的动能传输至所述传动组件60。

值得一提的是，所述动力装置50的所述电机装置51可选为交流同步电机，交流异步电机，磁阻电机和轮毂电机等。由于所述电源装置20的所述燃料电池装置21和所述可充电电池装置22所产生的电能为直流电，所以在将电源装置20产生的电能传输至所述动力装置50的所述电机装置51之前，需要将所述电源装置20的电能由直流电转化成为交流电。相应地，所述电机控制装置52被用于将所述电源装置20的所述可充电电池装置22产生的电能和所述电能处理装置40传输的直流电能转化成为交流电，以供所述动力装置50的所述电机装置51工作。

依据本发明的第一较佳实施例，其中所述动力装置50的所述电机装置51优选为一交流异步电机，所述动力装置50被设置于所述拖拉机本体10。相应地，所述拖拉机本体10进一步包括一动力装置安装部17，其中所述动力装置安装部17被设置用于安装和固定所述动力装置50。所述拖拉机本体10的所述动力装置安装部17被一体地形成于所述拖拉机本体10的所述车身支架11的底端，以便将所述动力装置50固定于所述拖拉机本体10的所述车身支架11。所述动力装置50的所述电机控制器52被设置用于控制所述动力装置50的所述电机装置51的运行和将所述电源装置20的直流电能转化为的交流电能。所述动力装置50的所述电机控制器控制所述动力装置50的所述电机装置51的转动方向。所述整车控制模块30进一步包括一动力控制模块35，其中所述动力控制模块35被设置用于控制所述动力装置50的运行。换句话说，所述整车控制模块30的所述动力控制模块35可通信地连接于所述动力装置50的所述电机控制器52，当需要切换所述电机装置51的转动方向的时候，所述整车控制模块30的所述动力控制模块35控制所述动力装置50的所述电机控制器52，进而调整所述电机装置51的运转方向。另一方面，所述整车控制模块30的所述动力控制模块35进一步还控制所述动力装置50的所述电机控制器52以使所述电机控制器52在接收到来自于所述电源装置20的直流电能后产生不同频率范围的交流电。

可以理解的是，当所述混合动力拖拉机在提升功率阶段，所述功率控制装置16被操作向所述整车控制模块30发送功率控制指令，从而由所述整车控制模块30控制所述电源装置20向所述动力装置50提供充足电能和控制所述动力装置50的所述电机控制器52提高所述交流电的频率，进而提升所述电机装置52的转速。所述动力装置50的所述电机控制器52将来自于所述电源装置20的所述可充电电池装置22和来自于所述电能处理装置40的直流电转变成为不同频率的交流电，进而改变所述电机装置51的转速。

依据本发明的第一较佳实施例，其中所述传动组件60被设置用于驱动所述混合电动拖拉机的运行和向外输出动力进而驱动所述混合电动拖拉机所附带的作业系统的运行。所述传动组件60被可传动地连接于所述动力装置50，所述动力装置50的所述电机装置51将产生的动力传输至所述传动组件60，以驱动所述混合电动拖拉机的运行。所述传动组件60包括一变速装置61，一传动轴62以及一动力输出轴63，其中所述变速装置61可传动力连接于所述动力装置50的所述电机装置51，从所述电机装置51接收来自所述电机装置51产生的动能，和将所述电机装置51产生的动能转化为适合所述混合电动拖拉机驱动的动能。所述传动组件60被固定地设置于所述拖拉机本体10的所述车身支架11。所述变速装置61驱动所述传动轴62，进而驱动所述混合电动拖拉机的运行和驱动所述动力输出轴63将动力输出至所述混合电动拖拉机所附带的作业系统，比如耕地装置，播种装置，或者运输装置等。

优选地，所述变速装置61为一变速箱，本领域技术人员可以理解的是，所述变速装置61可以是MT变速箱(Manual Transmission，手动变速箱)，AT变速箱(AutomaticTransmission，自动变速箱)或者CVT变速箱(Continuously Variable Transmission，无级变速箱)等。由于所述动力装置50的所述电机装置51在正常运行的情况下，保持在相对稳定的转速，藉由所述传动组件60的所述变速装置61调节所述动力装置50的转动速度，进而控制驱动所述混合电动拖拉机的运行速度和输出动力。具体而言，通过所述传动组件60的所述变速装置61降低所述动力装置50的所述电机装置51的转速，从而提高所述变速装置61的输出扭矩，进而将所述输出扭矩输出至所述传动轴62和所述动力输出轴63。

值得一提的是，所述传动组件60的所述传动轴62被可枢转地连接于所述拖拉机本体10的轮胎，以由所述传动轴62驱动所述拖拉机本体10运行。相应地，所述传动组件60的所述动力输出轴63被可枢转地连接于所述混合电动拖拉机的作业系统，比如耕地装置，播种装置或者运输装置等。在本发明的第一较佳实施例中，所述传动组件60的所述转动轴62和所述动力输出轴63被可枢转地连接于所述传动组件60的所述变速装置61。换句话说，所述动力装置50产生的动能藉由所述传动组件60的所述变速装置61同时驱动所述传动轴62和所述动力输出轴63的运行，进而驱动所述混合电动拖拉机的行进和所述混合电动拖拉机所附带的所述作业系统的运转。

参照附图之图4所示，依照本发明的第一较佳实施例的混合电动拖拉机的第一变形实施方式在接下来的描述中被阐述，其中所述变形实施方式中的混合电动拖拉机与第一较佳实施例中所述的混合电动拖拉机的结构基本相似，不同点在于动力装置50A，其中所述动力装置50A包括至少一电机装置51A以及至少一电机控制器52A，其中所述电机控制器52A电连接于所述电机装置51A以及所述电源装置20。所述电机装置51A为交流电机装置，其中所述电机装置51A在所述电源装置20的供能作用下将产生的动能传输至所述传动组件60，以藉由所述传动组件60驱动所述混合电动拖拉机所附带的作业系统工作。所述动力装置50A的所述电机控制器52A将来自于所述电源装置20的所述可充电电池装置22和来自于所述电能处理装置40的直流电转变成为不同频率的交流电，进而改变所述电机装置51A的转速。

详细地说，所述动力装置50A的所述电机装置51A包括至少一轮毂电机511A和一传动电机512A，其中所述电机装置51A的所述轮毂电机511A被设置于所述混合电动拖拉机的所述拖拉机本体10的轮胎，用于驱动所述拖拉机本体10的轮胎的运动，进而驱动所述混合电动拖拉机的行进。相应地，所述传动电机512A被设置用于驱动所述传动组件60的所述动力输出轴63的转动，进而驱动所述动力输出轴63所枢接的所述拖拉机的作业系统，比如耕地装置，播种装置或者运输装置等。优选地，所述传动电机512A为一交流异步电机，所述传动电机被设置于所述拖拉机本体10的所述动力装置安装部17，其中所述传动电机512A在运转过程中生成的动能直接被用于驱动所述混合电动拖拉机的作业系统工作，不在被用于驱动所述混合电动拖拉机的所述拖拉机本体10的行进。

由于所述电源装置20的所述燃料电池装置21和所述可充电电池装置22所产生的电能为直流电，所以在将电源装置20产生的电能传输至所述动力装置50A的所述电机装置51A之前，需要将所述电源装置20的电能由直流电转化成为交流电。相应地，所述电机控制装置52A被用于将所述电源装置20的所述可充电电池装置22产生的电能和所述电能处理装置40传输的直流电能转化成为交流电，以供所述动力装置50A的所述电机装置51A工作。所述动力装置50A的所述电机控制器52A被设置用于控制所述动力装置50A的所述电机装置51A的运行和将所述电源装置20的直流电能转化为的交流电能。

值得一提的是，在本变形实施方式中，所述的动力装置50A的所述电机装置51A的所述轮毂电机511A和所述传动电机512A在所述整车控制模块30的所述动力控制模块35的控制作用下可以同时或者单独地工作。比如在行进过程中不需要使用所述拖拉机的作业系统工作的时候不需要所述传动电机512A工作，此时所述整车控制模块30的所述动力控制模块35便可以控制所述轮毂电机工作以驱动所述混合电动拖拉机的行进和阻止所述传动电机512A的运行，以减少所述传动电机512A的运转而造成的能源的浪费。另一方面，当不需要所述混合电动拖拉机行进而驱动所述作业系统工作的时候，所述混合电动拖拉机的所述整车控制模块30的所述动力控制模块35便控制允许所述传动电机512A运转以驱动所述混合电动拖拉机的作业系统工作，和阻止所述轮毂电机511A的运转，以减少由于所述轮毂电机511A通电而造成的能量的损耗。相应地，当所述混合电动拖拉机在行进的过程中作业的时候需要所述整车控制模块30的所述动力控制模块35控制允许所述轮毂电机511A和所述传动电机512A同时工作。本领域技术人员可以理解的是，所述动力装置50A的所述电机装置51A的所述轮毂电机511A和所述传动电机512A的输出动力可以分别进行调整，根据不同的运行情况选择不同的运行模式，进而控制所述动力装置50A的电机装置51A的运行。

依据本发明的另一方面，本发明进一步提供一混合电动拖拉机的传动方法，包括如下步骤：

(1)由整车控制模块30检测当前混合电动拖拉机所处的运行状态，并根据当前运行状态发送控制指令至电源装置20，以控制所述电源装置20向动力装置50供电；(2)所述动力装置50的电机装置51在所述电源装置20的供能作用下运行产生动能，并将产生的动能传输至传动组件60；和(3)所述传动组件60的变速装置61接收来自所述动力装置50产生的动能和将动能传输至所述混合电动拖拉机的拖拉机本体10，以驱动所述混合电动拖拉机的行进和驱动所述混合电动拖拉机的作业系统工作。

在所述混合电动拖拉机的传动方法，其中在步骤(1)中，所述整车控制模块30检测当前所述混合电动拖拉机的运行状态，并根据运行状态设定三种不同的运行模式，也就是平稳运行模式，高功率运行模式和低功率运行模式。在高功率运行模式的时，所述整车控制模块30控制所述电源装置20的所述燃料电池装置21和所述可充电电池装置22同时向所述动力装置50供电，当所述混合电动拖拉机处于低功率运行模式时，所述整车控制模块30控制所述电源装置20的所述可充电电池装置22单独向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于平稳运行模式时，所述整车控制模块30控制所述电源装置20的所述燃料电池装置21单独向所述动力装置50供电。

在步骤(2)中还包括，所述电源装置20的所述燃料电池装置21将电能传输至所述电能处理装置40，然后藉由所述电能处理装置40再将处理好的电能传输至所述动力装置50，以供所述动力装置50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 (22)

1.一混合电动拖拉机，其特征在于，包括：

一拖拉机本体；

一整车控制模块，其中所述整车控制模块被用于控制所述混合电动拖拉机运行；

一电源装置，其中所述电源装置包括一燃料电池装置以及被电连接于所述燃料电池装置的一可充电电池装置，其中所述电源装置可通信地连接于所述整车控制模块，藉由所述整车控制模块控制所述电源装置供电；

一动力装置，其中所述动力装置包括至少一电机装置和至少一电机控制器，所述动力装置的所述电机控制器电连接于所述电源装置和所述电机装置，和可通信地连接于所述整车控制模块，所述电机控制器在所述整车控制模块的控制下将所述电源装置的电能传输至所述电机装置，以供所述电机装置工作；

一传动组件，其中所述传动组件包括一变速装置，所述传动组件的所述变速装置可传动地连接于所述动力装置的所述电机装置，以便在所述动力装置的所述电机装置的驱动作用下驱动所述拖拉机本体行进和驱动所述混合电动拖拉机的作业系统工作。

2.根据权利要求1所述的混合电动拖拉机，所述整车控制模块具有平稳运行模式，高功率运行模式和低功率运行模式三种不同的运行模式，所述整车控制模块根据三种不同的运行模式控制所述混合电动拖拉机的运行。

3.根据权利要求2所述的混合电动拖拉机，当所述混合电动拖拉机处于平稳运行模式时，所述整车控制模块允许所述电源装置的所述燃料电池装置单独向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于高功率运行模式时，所述整车控制模块允许所述电源装置的所述燃料电池装置和所述可充电电池装置同时向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于低功率运行模式时，所述整车控制模块允许所述可充电电池装置单独向所述动力装置供电。

4.根据权利要求3所述的混合电动拖拉机，所述整车控制模块包括一检测接收模块，一判断模块以及一控制切换模块，其中所述检测接收模块被用于检测所述混合电动拖拉机当前的运行状态，并将检测结果传输至所述判断模块，由所述判断模块根据检测接收模块的检测结果生成相应的判断结果，然后藉由所述控制切换模块控制所述混合电动拖拉机的运行状态。

5.根据权利要求1所述的混合电动拖拉机，其中所述电源装置的所述燃料电池装置电连接于所述可充电电池装置，当所述可充电电池装置的电量低于一定水平时，由所述整车控制模块控制所述燃料电池装置向所述可充电电池装置充电。

6.根据权利要求5所述的混合电动拖拉机，其中所述电源装置的所述燃料电池装置为一氢氧燃料电池组件。

7.根据权利要求6所述的混合电动拖拉机，其中所述燃料电池装置包括一燃料电池发电装置，至少一燃料电池燃料储存装置以及至少一燃料电池冷却装置，其中所述燃料电池燃料储存装置被设置可连通地连接于所述燃料电池发电装置，以向所述燃料电池发电装置提供发电燃料，所述燃料电池冷却装置被设置用于减少所述燃料电池装置的所述燃料电池发电装置在发电过程中产生的热量。

8.根据权利要求5所述的混合电动拖拉机，其中所述电源装置的所述可充电电池装置为一锂电池装置。

9.根据权利要求8所述的混合电动拖拉机，其中所述可充电电池包括至少一锂电池电池组和至少一可充电电池冷却装置，其中所述可充电电池冷却装置被设置用于降低所述可充电电池在工作过程中产生的热量，避免由于长时间工作而导致的电源装置过热，所述锂电池电池组被设置用于存储来自于所述燃料电池装置的电能和将存储的电能传输至所述动力装置，为所述动力装置提供电能。

10.根据权利要求1所述的混合电动拖拉机，其中所述混合电动拖拉机进一步包括一电能处理装置，其中所述电能处理装置被可通电地连接于所述电源装置以及所述动力装置，所述电能处理装置被设置用于提高来自于所述电源装置的电压，和将处理好的电能传输至所述动力装置，以供所述动力装置正常工作。

11.根据权利要求10所述的混合电动拖拉机，其中所述电能处理装置被电连接于所述电源装置的所述燃料电池装置的所述燃料电池发电装置和所述动力装置，所述电源装置的所述燃料电池装置所产生的电能被直接传输至所述电能处理装置，并由所述电能处理装置将所述燃料电池装置的电压升高和将电压升高后的电能传输至所述动力装置，以供所述动力装置正常工作。

12.根据权利要求1所述的混合电动拖拉机，其中所述动力装置的所述电机装置为一交流电机。

13.根据权利要求1所述的混合电动拖拉机，其中所述动力装置的所述电机控制器在所述控制模块的控制作用下将所述电源装置产生的直流电能转化为交流电能，和将转化的交流电传输至所述电机装置，以供所述动力装置的所述电机装置工作。

14.根据权利要求4所述的混合电动拖拉机，其中所述整车控制模块进一步包括一动力控制模块，其中所述动力控制模块被用于控制所述动力装置的运行，动力装置的所述电机控制器在所述整车控制模块的所述动力控制模块的控制作用下将所述电源装置产生的直流电转化为不同频率的交流电，进而改变所述动力装置的所述电机装置的转速和运转方向。

15.根据权利要求1所述的混合电动拖拉机，其中所述传动组件进一步包括一传动轴，其中所述传动轴被可枢转地连接于所述传动组件的所述变速装置以及所述混合电动拖拉机的拖拉机本体的轮胎，以便所述传动组件藉由所述传动轴驱动所述拖拉机本体行进。

16.根据权利要求15所述的混合电动拖拉机，其中所述传动组件进一步包括一动力输出轴，所述动力输出轴被可传动地连接于所述传动组件的变速装置以及所述混合动力拖拉机的作业系统，以藉由所述传动组件驱动所述混合动力拖拉机的作业系统工作。

17.根据权利要求15或16所述的混合电动拖拉机，其中所述传动组件的所述变速装置为一变速箱装置。

18.根据权利要求15所述的混合电动拖拉机，其中所述动力装置的所述电机装置包括至少一轮毂电机和至少一传动电机，其中所述轮毂电机被设置于所述混合电动拖拉机的所述拖拉机本体的轮胎，以驱动所述混合动力拖拉机的行进，所述传动电机被设置于用于驱动所述混合电动拖拉机的所述作业系统工作。

19.根据权利要求18所述的混合电动拖拉机，其中所述动力装置的所述电机装置的所述轮毂电机和所述传动电机在所述整车控制模块的所述动力控制模块的控制作用下可单独工作或者同时工作，当所述混合电动拖拉机在运行过程中不需要驱动作业系统时，所述轮毂电机被所述整车控制模块的所述动力控制模块控制允许工作，而所述传动电机被阻止运行，防止所述传动轴在所述混合电动拖拉机行进过程中空转而造成的能源浪费。

20.一混合电动拖拉机的传动方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)由整车控制模块检测当前混合电动拖拉机所处的运行状态，并根据当前运行状态发送控制指令至电源装置，以控制所述电源装置的燃料电池组装置或/和可充电电池装置向动力装置供电；

(b)所述动力装置的电机装置在所述电源装置的供能作用下运行产生动能，并将产生的动能传输至传动组件；和

(c)所述传动组件的变速装置接收来自所述动力装置产生的动能和将动能传输至所述混合电动拖拉机的拖拉机本体，以驱动所述混合电动拖拉机的行进和驱动所述混合电动拖拉机的作业系统工作。

21.根据权利要求20所述的混合电动拖拉机的传动方法，其中在方法步骤(a)中，所述整车控制模块检测当前所述混合电动拖拉机的运行状态，并根据运行状态设定三种不同的运行模式，也就是平稳运行模式，高功率运行模式和低功率运行模式，在高功率运行模式的时，所述整车控制模块控制所述电源装置的所述燃料电池装置和所述可充电电池装置同时向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于低功率运行模式时，所述整车控制模块控制所述电源装置的所述可充电电池装置单独向所述动力装置供电，当所述混合电动拖拉机处于平稳运行模式时，所述整车控制模块控制所述电源装置的所述燃料电池装置单独向所述动力装置供电。

22.根据权利要求20所述的混合电动拖拉机的传动方法，其中在方法步骤(b)中，所述电源装置的所述燃料电池装置将电能传输至所述电能处理装置，然后藉由所述电能处理装置再将处理好的电能传输至所述动力装置，以供所述动力装置工作。