CN110001421A - 混合动力拖拉机及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一混合动力拖拉机及其充电方法，其中所述混合动力拖拉机包括一主体机身；一动力系统，其中所述动力系统包括一蓄电池组和一燃料电池组，其中所述燃料电池组电连接所述蓄电池组，并适于向所述蓄电池组充电，并且所述燃料电池组能够在行驶过程中向所述蓄电池组充电；以及一电动机，所述蓄电池组和所述燃料电池组并联地电连接所述燃料电池组，所述电动机具有多种供能模式，在不同的供能模式下，所述燃料电池组向所述蓄电池组充电的方式是不同；以及一拖拉机控制系统，所述拖拉机控制系统被设置在所述主体机身，并且所述拖拉机控制系统可控制地连接所述动力系统，并且所述拖拉机控制系统控制所述燃料电池组向所述蓄电池组充电。

Description

混合动力拖拉机及其充电方法

技术领域

本发明涉及农用机械领域，尤其涉及一混合动力拖拉机及其充电方法，适于为该混合动力拖拉机提供动力。

背景技术

目前，农业领域已经趋向于机械化操作，特别是大面积的平原等地区，通常多台拖拉机同时操作，收割农作物或者播种农作物。但是农用机械对于环境和资源的需求与日俱增，目前大多是采用传统动力系统，也就是使用柴油或者汽油等，而国内对于新型节能的农用机械的研究相对滞后。

混合动力已经相对广泛地应用在家用汽车领域中，油电混合和纯电动车辆在市场上得到广泛的应用，然而在农用机械领域的应用还不足。并且，混合动力汽车主要通过制动能量回收以及再利用和通过控制策略使得发动机达到最佳使用工况进而节能减排，而同样的控制策略，在农用机械并不合适。农用机械例如拖拉机在作业状态下，一般很少制动，而通常一次启动后直到操作完成才停车

并且，目前混合动力的应用还局限于简单地通过电动装置和传统动力装置的动力叠加，并没有根据不同的工况能够调节作业强度，始终还是需要通过传统动力来驱动。

需要注意的一点是，混动动力很重要的一点就是如何充电，并且是如何在行进过程中充电，目前混合动力一般都是在停车的时候充电，但是在行进过程中的电量补充较难实现。

因此，本发明提供多种混合动力拖拉机的充电装置以及充电方法的解决方案。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种混合动力拖拉机及其充电方法，该充电装置适于在该混合动力拖拉机行进中的不间断充电。

本发明的一个目的在于提供一种混合动力拖拉机及其充电方法，当一蓄电池组的电池容量低于一预定电量阈值，该充电装置通过一燃料电池组为该蓄电池组充电。

本发明的一个目的在于提供一种混合动力拖拉机及其充电方法，在该燃料电池组为该蓄电池组充电的同时，该燃料电池组持续地为该混合动力拖拉机供能。

本发明的一个目的在于提供一种混合动力拖拉机及其充电方法，该燃料电池组的该燃料容器低于一预定容量阈值，该充电装置提示操作者补充该燃料容器的燃料。

本发明的一个目的在于提供一种混合动力拖拉机及其充电方法，该充电装置提供一控制模块，该控制模块控制该燃料电池组在何时向该蓄电池组充电。

本发明的一个目的在于提供一种混合动力拖拉机及其充电方法，该充电装置提供一充电开关，该充电开关执行该燃料电池组向该蓄电池组充电。

本发明的一个目的在于提供一种混合动力拖拉机及其充电方法，该充电装置提供一蓄电池电量检测模块，该蓄电池电量检测模块检测该蓄电池组的电池容量。

本发明的一个目的在于提供一种混合动力拖拉机及其充电方法，该充电装置提供一燃料容器容量检测模块，该燃料容器容量检测模块检测该燃料容器的燃料容量。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一混合动力拖拉机，包括：

一主体机身；

一动力系统，所述动力系统被设置在所述主体机身上，其中所述动力系统包括：

一蓄电池组，所述蓄电池组被设置在所述主体机身上；

一燃料电池组，所述燃料电池组被设置在所述主体机身上，其中所述燃料电池组电连接所述蓄电池组，并适于向所述蓄电池组充电，并且所述燃料电池组能够在行驶过程中向所述蓄电池组充电；以及

一电动机，所述蓄电池组和所述燃料电池组并联地电连接所述燃料电池组，所述电动机具有多种供能模式，在不同的供能模式下，所述燃料电池组向所述蓄电池组充电的方式是不同；以及

一拖拉机控制系统，所述拖拉机控制系统被设置在所述主体机身，并且所述拖拉机控制系统可控制地连接所述动力系统，并且所述拖拉机控制系统控制所述燃料电池组向所述蓄电池组充电。

根据本发明的一个实施例，所述拖拉机控制系统包括：

一传动系统，所述传动系统连接所述动力系统以传输动力；

一驱动系统，所述驱动系统被设置在所述主体机身下部，并且所述传动系统连接所述驱动系统以传输动力，以适于带动所述混合动力拖拉机行驶；以及

一操作系统，所述操作系统被设置在所述主体机身上部，并且所述操作系统可控制地连接所述动力系统、所述传动系统以及所述驱动系统，并且所述操作系统的控制所述燃料电池组向所述蓄电池组充电。

根据本发明的一个实施例，所述操作系统包括一充电装置，所述充电装置通信地连接所述蓄电池组和所述燃料电池组，并且通过所述充电装置能够控制所述燃料电池组向所述蓄电池组充电。

根据本发明的一个实施例，所述燃料电池组包括：

一燃料通道；

一氧化剂通道；

一反应室，其中所述燃料通道和所述氧化剂通道连通于所述反应室，使得所述反应室能够接收一燃料和氧化剂；以及

一燃料容器，其中所述燃料容器储存一定量的所述燃料，所述燃料容器通过所述燃料通道接通所述反应室。

根据本发明的一个实施例，所述充电装置进一步包括：

一蓄电池电量检测模块；

一燃料容器容量检测模块；以及

一控制模块，其中所述控制模块通信地连接所述蓄电池组电量检测模块和所述燃料容器容量检测模块，并且所述控制模块接收并处理所述蓄电池组电量检测和所述燃料容器容量检测模块所检测的信号。

根据本发明的一个实施例，所述充电装置进一步地包括一电量传感器，所述蓄电池电量检测模块通信地连接所述电量传感器，并且所述电量传感器被设置在所述蓄电池组中，并生成一电量信号，所述电量传感器将所述电量信号传输到所述蓄电池电量检测模块进而传输到所述控制模块。

根据本发明的一个实施例，所述充电装置进一步地包括一容量传感器，所述燃料容器容量检测模块通信地连接所述容量传感器，并且所述容量传感器被设置在所述燃料容器中，并生成一容量信号，所述容量传感器将所述容量信号传输到所述燃料容器容量检测模块进而传输到所述控制模块。

根据本发明的一个实施例，所述充电装置进一步地包括一控制台和一充电开关，所述控制台可控制地连接所述充电开关，所述充电开关被设置在所述蓄电池组和所述燃料电池组的充电电路，其中所述控制台通信地连接所述控制模块。

根据本发明的一个实施例，所述蓄电池组具有一预定电量阈值，当所述蓄电池组的电量小于或者等于所述额定电量阈值，此时，所述电量传感器生成的所述电量信号通过所述蓄电池电量检测模块传输到所述控制模块，并在所述控制模块中处理并生成一控制信号，进而通过所述控制台将所述控制信号传输到所述充电开关，所述充电开关执行接通的充电操作，使得所述燃料电池组能够向所述蓄电池组充电。

根据本发明的一个实施例，当所述蓄电池组处于被充电的情况下，所述蓄电池组与所述电动机之间的供电电路被切断。

根据本发明的一个实施例，在所述蓄电池组和所述电动机之间的供电电路上设置有一通断开关，其中所述控制台可控制地连接所述通断开关，使得所述控制台在控制所述充电开关执行接通的充电操作的同时，控制所述通断开关执行切断的操作。

根据本发明的一个实施例，所述燃料电池组的所述燃料容器具有一预定容量阈值，当所述燃料容器的容量大于所述预定容量阈值，此时，所述容量传感器生成的所述容量信号通过所述燃料容器检测模块传输到所述控制模块，并且所述控制模块接收并处理所述容量信号，并通过所述控制台允许所述燃料电池组执行充电的操作。

根据本发明的一个实施例，所述燃料电池组还包括一升压器，所述升压器可控制地连接所述反应室，使得所述升压器能够控制所述反应室所反应生成的电压大小，适于向所述电动机供电以及向所述蓄电池组充电。

根据本发明的一个实施例，所述燃料电池组还包括一动力耦合装置，所述电动机电连接所述动力耦合装置，所述动力耦合装置耦合地连接所述传动系统，进而将电能转换成动力传输到所述传动系统。

根据本发明的一个实施例，所述燃料电池组还包括一负压发生装置，所述负压发生装置被设置在所述反应室，使得所述反应室产生一负压，进而引导所述燃料和所述氧化剂进入所述反应室。

根据本发明的一个实施例，所述充电装置还包括一信息提示单元，其中所述控制模块通信地连接所述信息提示单元，使得所述蓄电池电量检测模块和所述燃料容器容量检测模块所检测的信号，并且通过所述控制模块将接收所检测的信号显示在所述信息提示单元。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一充电方法，其中所述充电方法包括如下步骤：

(a)接收一容量信号，并判断所述容量信号是否大于所述预定容量阈值，若是，则进入下一步骤，若不是则重新开始步骤(a)；

(b)接收一电量信号，并判断所述电量信号，若小于或等于所述预定电量阈值，所述控制模块控制所述充电开关连通所述燃料电池组和所述蓄电池组的充电电路，使得所述燃料电池组向所述蓄电池组充电；若大于所述预定电量阈值，则返回步骤(a)；以及

(c)接收一电量信号，并判断所述电量信号，若等于所述蓄电池组的全部电量，所述控制模块控制所述充电开关切断所述燃料电池组和所述蓄电池组的充电电路，使得所述燃料电池组停止向所述蓄电池组充电。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(b)进一步地包括以下步骤：

(b.1)提供一蓄电池电量检测模块，并接收一电量传感器生成的一电量信号；

(b.2)将所述电量信号传输到一控制模块，所述控制模块判断所述电量信号是否大于一预定电量阈值；

(b.3)若是，则生成一充电指令，通过所述控制模块将所述充电指令传输到一控制台，控制一充电开关执行所述充电指令并完成接通一燃料电池组和一蓄电池组的充电电路的操作；以及

(b.4)若否，则返回步骤(a)。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(a)中的所述容量信号通过一容量传感器生成，并通过一燃料容器容量检测模块所接收。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(c)中，提供一通断开关，所述通断开关被设置在所述蓄电池组到一电动机的供电电路中，并通过一控制模块控制所述通断开关执行切断所述蓄电池组到所述电动机的供电电路的操作。

附图说明

图1为本发明的混合动力拖拉机的整体示意图。

图2为本发明的混合动力拖拉机的动力系统的示意图。

图3为本发明的混合动力拖拉机的充电装置与动力系统的配合示意图。

图4为本发明的混合动力拖拉机的充电方法的流程示意图。

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。

如图1所示，拖拉机本发明提供一混合动力拖拉机的整体示意图，其中该混合动力拖拉机10在面对不同的作业工况下，采用不同的工作模式应对。通常的，该混合动力拖拉机10面对以下几种作业情况：

第一、在平稳行驶状态下，是指在平整道路或者是在较为平整的田地之中行驶，此时，该混合动力拖拉机10仅仅需要克服路面的阻力，所需的动力维持该混合动力拖拉机10行驶即可。

第二、在作业状态下，是指在田地之中行驶并且同时操作耕种或者收割等作业，此时，该混合动力拖拉机10不仅需要克服地面的阻力，地面大多情况是凹凸不平的，而且需要同时操作例如耕种或者收割等作业，所需的动力远远大于上述平稳行驶状态下。

并且在第二种作业情况下，该混合动力拖拉机10还可再分为强作业状态和弱作业状态。为了更好地操作该混合动力拖拉机10，该混合动力拖拉机10根据上述几种作业情况，具有以下几种工作模式：1、空载模式；2、强作业模式；3、弱作业模式，操作者可以随时进行手动切换，也可以通过该混合动力拖拉机10 的自动感应系统完成自动切换。

在本发明的这个实施例中，该混合动力拖拉机10包括一主体机身11、一动力系统12、一驱动系统14、一传动系统13和一操作系统15，其中该动力系统 12被设置在该主体机身11中，该主体机身11是该混合动力拖拉机10的整体框架。该驱动系统14被设置在该主体机身11下，以带动该主体机身11行驶。

该动力系统12可控制地连接该传动系统13，使得该动力系统12为该传动系统13提供动力来源。进一步地，该传动系统13与该驱动系统14机械连接，使得该传动系统13带动该驱动系统14，进而该驱动系统14驱动该混合动力拖拉机10。并且，该传动系统13与该操作系统15机械连接，使得该传动系统13带动该操作系统15，进而该操作系统15完成该混合动力拖拉机10的相应的操作。

在本发明的这个实施例中，更具体地，该驱动系统14被设置在该主体机身 11的下部，以完成行驶的功能；该动力系统12和该驱动系统14被设置在该主体机身11的上部，并且可以相邻地设置；该操作系统15一方面被电连接于该动力系统12，以便该动力系统12为该操作系统15提供电源，并且该操作系统15 可控制地连接该动力系统12，使得该操作系统15控制该动力系统来实现动力的改变；另一方面，通过该传动系统13与该操作系统15的机械连接，使得该操作系统15能够通过该传动系统13提供的动力完成相应的操作；该传动系统13同样机械地连接该驱动系统14并且使得该驱动系统14获得行驶的动力。

由于拖拉机一般应用在农田中，该主体机身11包括一主支架111、一驾驶舱位112和一工作舱位113，其中该驾驶舱位112被设置在该主体架111的内部，适于该混合动力拖拉机10的操作者驾驶；该工作舱位113被设置在该主体架111，其中该操作系统15的一部分被设置在该工作舱位113中，适于完成该混合动力拖拉机10的工作操作，该操作系统15的另一部分被设置在该驾驶舱位112，适于操作者驾驶并且操控和切换工作模式。

需要的注意的是，在另一个不同的实施例之中，该主体机身11具有一主支架111，即可支撑和保护所有的结构。而在另一个实施例中，该主体机身11A包括一主支架111和一工作舱位113；在另一个实施例中，该主体机身11B包括一主支架111和一驾驶舱位112。

在本实施例中，该动力系统12被设置在该主支架111的后部，该工作舱位 113被设置在该主支架111的前部。该驱动系统14被设置在该主支架111的下部。该传动系统13被设置在该主支架111之中。此时，该混合动力拖拉机10为后置驱动。

可以理解的是，该动力系统12被设置在该主支架111的前部以及该工作舱位113的侧部，此时，该混合动力拖拉机10为前置驱动。

如图2所示，本发明中该混合动力拖拉机10的混合动力并非现有大多数的油电混合动力，而是燃料电池和蓄电池的混合动力。燃料电池和蓄电池的混合动力的优势在于不需要消耗燃油能源和避免所产生的有害气体，并且提高了工作效率。

该动力系统12包括一蓄电池组121、一燃料电池组122、一电动机123和一动力耦合装置124，其中该蓄电池组121和该燃料电池组122串联地电连接该电动机123，使得该电动机123通过该蓄电池组121和该燃料电池组122提供电源。

在这个过程中，该电动机123具有三种供能模式：

第一、仅需要该蓄电组121为该电动机123提供电源；

第二、仅需要该燃料电池组122为该电动机123提供电源；

第三、同时需要该蓄电池组121和该燃料电池组122提供电源。以上三种供能模式能够通过该操作系统15控制来实现切换。

具体地，该电动机123与该动力耦合装置124机械连接，使得该电动机124 的动力通过该动力耦合装置124保证正常的动力输出。该动力耦合装置124在不同的供能模式下，能够调整其接收到的动力来源，并且该动力耦合装置124在第三种供能模式下，混合了该蓄电池组121和该燃料电池组122的动力输出。

需要注意的是，该电动机123所需要的电流是交流电，而该蓄电池组121和该燃料电池组122所产生的电均为直流电，因此，在该电动机123设置有一电流控制系统1230，通过该电流控制系统1230接收来自该燃料电池组122和该蓄电池组121的直流电，并将该直流电转换成交流电。

该蓄电池组121和该燃料电池组122被设置在该主体架111之内，该蓄电池组121具有一外接电源接口1210，该外接电源接口1210电连接一外接电源P，通过连接该外接电源P连接，以向该蓄电池组121充电。该燃料电池组122具有一个燃料通道21和一氧化剂通道22和一反应室23，其中该燃料进口21接通燃料，该氧化剂进口22连接氧化剂，并且该燃料通道21和该氧化剂通道22连通该反应室23使得该氧化剂和该燃料在该反应室23内发生反应以说产生电流，以使该燃料电池组122到供电的效果。

并且，该燃料电池组122还具有一升压器25，该升压器25电连接该反应室 23，使得该燃料电池组122的该反应室23反应所生成的电压通过该升压器25升压，以适于为该电动机123供能。需要注意的是，该蓄电池组121不需要通过该升压器升压。

值得一提的是，该蓄电池组121本身的质量以及体积的存在，使得相对的需要占据一定的体积并且需要被直接设置在该混合动力拖拉机10的该主支架111 上，该燃料电池组122进一步地还包括一燃料容器24，由于该燃料电池组的122 的该氧化剂可以通过外界空气直接获得，因此，不需要额外占据该混合动力拖拉机10的体积去设置一个氧化剂容器，但是该燃料容器24同样需要的一定的体积被放置在该混合动力拖拉机10中。

此时，该蓄电池组121和该燃料电池组122可以有多种设置的方式，使得整个拖拉机的结构达到平衡，并且便于操作。

本发明提供的该混合动力拖拉机10的混合动力来源于该燃料电池组122和该蓄电池组121的组合，其中该燃料电池组122所转换的效率高，并且输出的功率大，能够在大部分的时候替换原有动力所提供的动力。而该燃料电池组122的一点劣势在于不能很好储存电能；另一个方面，该燃料电池组122长时间工作状态下，将会产生大量的热量。

因此，该燃料电池组122搭配该蓄电池组121共同完成为该电动机123供电，该蓄电池组121一方面能够储存部分电能，并在该燃料电池组122的该燃料容器 24内的该燃料消耗到一定程度的时候，为该混合动力拖拉机10提供动力来源；另一方面，该燃料电池组122还可以向该蓄电池组121充电，使得该混合动力拖拉机10的动力始终处于供应状态。

该燃料电池组122所需的该燃料来源于该燃料容器24，该燃料电池组122的该氧化剂来源于直接从外界空气抽取，该燃料电池122所产生的热量直接被排放到外部环境。

需要注意的是，该混合动力拖拉机10的该动力系统12的该电动机123以及该动力耦合装置124配合该蓄电池组121和该燃料电池组122设置在该主支架中，因此该电动机123被设置在该主支架上111，并且于该蓄电池组121和该燃料电池组122均电连接于该电动机123。

在本发明的具体实施例中，该蓄电池组121可以被配置为一锂电池组，该锂电池组外接一外接电源P，即可直接充电，或者是通过一适配充电器适配该锂电池组。在本发明的具体实施例中，该燃料电池组122可以被配置为一氢氧燃料电池，该燃料容器24被配置为一氢气罐。本领域技术人员可以理解的是，该蓄电池组121还可以被配置为铅蓄电池组等具有储存电能的电池组；该燃料电池组 122还可以是被配置为甲醇燃料电池组等通过燃料驱动发电的电池组。

根据本发明上述的实施例，该燃料电池组122和该蓄电池组121相互配合地工作为该混合动力拖拉机10提供动力。

因此，如图3所示，在本发明的具体实施例中，提供了一充电装置30，该充电装置30电连接该蓄电装置121和该燃料电池组122，使得该燃料电池组122 能够为该蓄电池组121充电，并且该充电装置30能够直接连接该蓄电池组121 和该外接电源P。

该充电装置30包括一蓄电池电量检测模块31和一燃料容器容量检测模块 32，其中该蓄电池电量检测模块31通信地连接该蓄电池组121，用以检测该蓄电池组121的电池容量；该燃料容器容量检测模块32通信地连接该燃料电池组 122，用以检测该燃料电池组122的电池容量。

在本发明的实施例中，该充电装置30还包括一控制模块33和一控制台330，其中该控制模块33通信地连接该控制台330，当该蓄电池组121的电量小于或者等于该额定电量阈值，此时，该电量传感器310生成的该电量信号通过该蓄电池电量检测模块31传输到该控制模块33，并在该控制模块33中处理并生成一控制信号，进而通过该控制台330将该控制信号传输到该充电开关340，该充电开关340执行接通的充电操作，使得该燃料电池组122能够向该蓄电池组121充电。

当该蓄电池组121处于被充电的情况下，该蓄电池组121与该电动机123之间的供电电路被切断。因此，在该蓄电池组121和该电动机123之间的供电电路上设置有一通断开关331，其中该控制台330可控制地连接该通断开关331，使得该控制台330在控制该充电开关340执行接通的充电操作的同时，控制该通断开关331执行切断的操作。

需要注意的是，该燃料电池组122的该燃料容器24具有一预定容量阈值，当该燃料容器24的容量大于该预定容量阈值，此时，该容量传感器320生成的该容量信号通过该燃料容器检测模块32传输到该控制模块33，并且该控制模块 33接收并处理该容量信号，并通过该控制台330允许该燃料电池组122执行充电的操作。

该动力系统12驱动地连接该传动系统13，该传动系统13分别机械地连接该驱动系统14和该操作系统15。在作业状态下，该动力系统12需要始终需要处于供电的状态，也就是说，该混合动力拖拉机10的该燃料电池组122和该蓄电池组121需要始终处于有电的情况。

具体地，该燃料电池组122的该燃料来自于该燃料容器24，该氧化剂来自外界环境。一般情况下，该燃料电池组122不需要考虑断电的情况，需要考虑的是该燃料容器24的容量大小。

因此该燃料容器容量检测模块32检测该燃料容器24的剩余容量，并接收一数据信息，并且将该数据信息传送到该控制模块33，该控制模块33包括一信息提示单元331，当该燃料容器容量检测模块32检测到该燃料容器24小于一预定容量阈值，该燃料容器容量检测模块32发出一数据信息至该控制模块33，该控制模块33进而处理该数据信息，并生成一提示指令，并发送到该信息提示单元 331已提示操作者返航或者是及时更换该燃料容器24，并且完成该燃料容器24 的整体更换或者其中的燃料更换，此时可以继续工作。

如图4所示，该燃料电池组122一方面需要供电给该传动系统13，另一方面，该燃料电池组122还需要供电给该蓄电池组121，以避免该蓄电池组121在行驶过程中断电。

因此，该蓄电池电量检测模块31检测该蓄电池组121的剩余电量，并接收一电量信号，并且将该数据信息传送到该控制模块33，当该蓄电池电量检测模块31检测到该蓄电池组121小于一预定电量阈值，该蓄电池电量检测模块31发出一数据信息至该控制模块33，该控制模块33进而处理该数据信息，并生成一提示指令，并发送到该信息提示单元331，进而提示操作者给该蓄电池组121充电。

进一步地，如图3所示，该充电装置30进一步地提供一充电开关340，该充电开关340电连接该蓄电池组121和该燃料电池组122，该控制模块33可控制地连接该充电开关340，使得该燃料电池组122在该提示指令发出到该信息提示单元331的情况下，连通该蓄电池组121并为该蓄电池组121提供电能。

在本发明的一个具体的实施例中，该蓄电池电量检测模块31和该燃料容器容量检测模块32均被配置为一传感器，该信息提示单元331被配置为一显示屏界面，该传感器所检测的信号发送到该显示屏界面上，并被显示。

优选地，当该蓄电池组121的剩余电量通过该蓄电池电量检测模块31检测，并且该预定电量阈值为整体该蓄电池组121的容量的10％，此时该蓄电池电量检测模块31发出一数据信息至该控制模块33，该控制模块33进而处理该数据信息，并生成一充电指令，进而该充电开关340执行该充电指令，使得该燃料电池组122为该蓄电池组121充电。

可以理解的是，该预定电量阈值可以是操作者根据实际情况设置，不局限于10％，也可以是15％、20％、25％等数值。

该电动机123在三种供能模式下与上述充电方法的配合，其中在第一种供能模式下，该电动机123仅通过该蓄电池组121供能。也就是说，该燃料电池组 122此时仅向该蓄电池组121充电，应用上述的该蓄电池组121的充电方法，在该蓄电池组121的电池容量消耗至该预定电量阈值的情况下，启动该蓄电池组 121的充电方法。使得该蓄电池组121一方面接受来自该燃料电池组122的充电输入，另一方面，该蓄电池组121输出电流供能给该电动机123。

在第二种供能模式下，该电动机123仅通过该燃料电池组122供能，此时，应用该燃料电池组122的充电方法，一般来说，该燃料电池组122的该燃料容器 24所存储的的燃料足够该混合动力拖拉机10的一次全部操作。

在第三种供能模式下，该电动机123通过该燃料电池组122和该蓄电池组121 共同供电，此时，该混合动力拖拉机10持续地处于高功率的运行。在这种情况下，同时应用上述该蓄电池组121和该燃料电池组122的充电方法。

值得一提的是，在第一种供能模式下，也就是说，该蓄电池组121单独为该电动机123供电。此时，需要的条件是：该蓄电池组121的电量大于该预定电量阈值。第一种供能模式一般适宜平地或者空载等电能消耗较小的情况。

在第二种供能模式下，也就是说，该燃料电池组122单独为该电动机123供电。此时，需要的条件是：该燃料电池组122的该燃料容器24的容量大于该预定容量阈值。这种供能模式一般适宜平稳的作业状态，例如平稳状态下的播种和收割等操作。

在第三种供能模式下，也就是说，该燃料电池组122和该蓄电池组121联合为该电动机123供能。此时，需要的条件是：该蓄电池组121的电量大于该预定电量阈值，同时该燃料电池组122的该燃料容器24的容量大于该预定容量阈值。这种供能模式一般适宜起步状态和加速状态，例如在上坡的过程或者是遭遇阻力较大的地面等。

值得一提的是，该燃料电池组122能够向该蓄电池组121充电，同时也可以为该电动机123供电。而该蓄电池组121只能允许在充电和放电之间选择一项，也就是说，当该燃料电池组122为该蓄电池组121充电的情况下，该蓄电池组 121不能完成对于该电动机123的供电。

因此，该控制模块33接收来自该蓄电池电量检测模块31和该燃料容器容量检测模块32所检测的电量信号，判断该电量信号是否大于该预定电量阈值和是否充满，其中当该蓄电池组121所检测到的电量信号被检测到小于或者等于该预定电量阈值的情况下，该控制模块33接收此时的该电量信号，进而控制该充电开关340接通该燃料电池组122和该蓄电组121的充电电路，进而完成对于该蓄电池组121的充电。

进一步地，其中当该蓄电池组121被所检测到的电量信号通过该控制模块33 判断等于全部电量，也就是说被检测到已经充满的情况下，该控制模块33接收此时的该电量信号，进而控制该充电开关340切断该燃料电池组122与该蓄电池组121的充电电路，进而断开该蓄电池组121的充电。

需要注意的是，该蓄电池电量检测模块31检测到的该蓄电池组121的电量在该预定电量阈值和全部电量之间，此时有两种情况，一种情况是该蓄电池组 121处于充电状态，另一种是该蓄电池组121处于未充电状态。

值得一提的是，当该蓄电池电量检测模块31检测到的该蓄电池组121的电量在该预定电量阈值和全部电量之间，若是需要该混合动力拖拉机10处于第三种供能模式下，也就是该蓄电池组121和该燃料电池组122联动供电。此时，若是该蓄电池组121还处于充电状态，该控制模块33控制该充电开关340切断该燃料电池组122和该蓄电池组121的充电电路，并且该蓄电池组121向该电动机 123供电。

对应的，当该蓄电池组121的电量小于或者等于该预定电量阈值下，此时，该蓄电池组121不能供电以使得该混合动力拖拉机10处于第三种供能模式。

根据上述该燃料电池组122和该蓄电池组121的供电过程，本发明进一步地提供一种在该混合动力拖拉机10处于行驶过程中的充电方法。

如图4所示，根据上述不同的供能模式下的方法，本发明进一步地提供了一充电方法，该充电方法包括以下步骤：

步骤a：接收一容量信号，并判断该容量信号是否大于该预定容量阈值，若是，则进入下一步骤，若不是则重新开始步骤a；

步骤b：接收一电量信号，并判断该电量信号，若小于或等于该预定电量阈值，该控制模块33控制该充电开关340连通该燃料电池组122和该蓄电池组121 的充电电路，使得该燃料电池组122向该蓄电池组121充电；若大于该预定电量阈值，则返回步骤a；

步骤c：接收一电量信号，并判断该电量信号，若等于该蓄电池组121的全部电量，该控制模块33控制该充电开关340切断该燃料电池组122和该蓄电池组121的充电电路，使得该燃料电池组122停止向该蓄电池组121充电。

在上述的充电方法中，该步骤b进一步地包括以下步骤：

步骤b1、提供一蓄电池电量检测模块31，并接收一电量传感器310生成的一电量信号；

步骤b2、将该电量信号传输到一控制模块33，该控制模块33判断该电量信号是否大于一预定电量阈值；

步骤b3、若是，则生成一充电指令，通过该控制模块33将该充电指令传输到一控制台330，控制一充电开关340执行该充电指令并完成接通一燃料电池组 122和一蓄电池组121的充电电路的操作；以及

步骤b4、若否，则返回步骤a。

结合上述的该混合动力拖拉机10的结构，其中步骤a中的该容量信号通过一容量传感器320生成，并通过一燃料容器容量检测模块32所接收。并且在步骤c中，提供一通断开关331，该通断开关331被设置在该蓄电池组121到一电动机123的供电电路中，并通过一控制模块33控制该通断开关331执行切断该蓄电池组121到该电动机123的供电电路的操作。

进一步地，当该混合动力拖拉机10需要改变其行驶模式的时候，其对应的供能模式也相应的改变。具体地，可以理解的是，该控制模块33接收一控制信号，并且该控制模块33判断该控制信号，是否属于第一、第二和第三种供能模式下对应的行驶模式，并且控制地连通该蓄电池组121和该电动机123的供电电路，同时切断该燃料电池组122和该蓄电池组121的充电电路。需要注意的是，上述操作可以在步骤b与步骤c之间，也可以在步骤d之后。

根据上述方法，其中步骤a中，该容量信号通过该燃料容器检测模块32检测该燃料容器24所得。

在步骤d中，该控制信号通过该控制模块33产生。具体地，该控制模块33 可控制地连接该燃料电池组122和该蓄电池组121与该电动机123的供电电路，其中该控制模块33能够控制该燃料电池组122和该蓄电池组121的供能模式。

也就是说，在第一种供能模式下，该控制模块33接收并处理一第一控制信号，并且切断该燃料电池组122与该电动机123的供电电路和接通该蓄电池组 121与该电动机123的供电电路，使得仅能通过该蓄电池组121为该电动机123 供电。在第二种供能模式下，该控制模块33接收并处理一第二控制信号，并且切断该蓄电池组121与该电动机123的供电电路和接通该燃料电池组122与该电动机123的供电电路，使得仅能通过该燃料电池组122为该电动机123供电。在第三种供能模式下，该控制模块33生成一第三控制信号，并且接通该燃料电池组122和该蓄电池组121与该电动机123的供电电路，使得该燃料电池组122和该蓄电池组121联合供电。

在本发明中，该燃料电池组122和该蓄电池组121具有一定的比例，在第三种供能模式下，也就是联合供电的情况。

在本发明的具体实施例中，该蓄电池组121可以被配置为一锂电池组，该锂电池组外接一外接电源P，即可直接充电，或者是通过一适配充电器适配该锂电池组。在本发明的具体实施例中，该燃料电池组122可以被配置为一氢氧燃料电池，该燃料容器24被配置为一氢气罐。本领域技术人员可以理解的是，该蓄电池组121还可以被配置为铅蓄电池组等具有储存电能的电池组；该燃料电池组 122还可以是被配置为甲醇燃料电池组等通过燃料驱动发电的电池组。

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，在没有背离该原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (20)

1.一混合动力拖拉机，其特征在于，包括：

一主体机身；

一动力系统，所述动力系统被设置在所述主体机身上，其中所述动力系统包括：

一蓄电池组，所述蓄电池组被设置在所述主体机身上；

一燃料电池组，所述燃料电池组被设置在所述主体机身上，其中所述燃料电池组电连接所述蓄电池组，并适于向所述蓄电池组充电，并且所述燃料电池组能够在行驶过程中向所述蓄电池组充电；以及

一电动机，所述蓄电池组和所述燃料电池组并联地电连接所述燃料电池组，所述电动机具有多种供能模式，在不同的供能模式下，所述燃料电池组向所述蓄电池组充电的方式是不同；以及

一拖拉机控制系统，所述拖拉机控制系统被设置在所述主体机身，并且所述拖拉机控制系统可控制地连接所述动力系统，并且所述拖拉机控制系统控制所述燃料电池组向所述蓄电池组充电。

2.根据权利要求1所述的混合动力拖拉机，其中所述拖拉机控制系统包括：

一传动系统，所述传动系统连接所述动力系统以传输动力；

一驱动系统，所述驱动系统被设置在所述主体机身下部，并且所述传动系统连接所述驱动系统以传输动力，以适于带动所述混合动力拖拉机行驶；以及

一操作系统，所述操作系统被设置在所述主体机身上部，并且所述操作系统可控制地连接所述动力系统、所述传动系统以及所述驱动系统，并且所述操作系统的控制所述燃料电池组向所述蓄电池组充电。

3.根据权利要求1所述的混合动力拖拉机，其中所述操作系统包括一充电装置，所述充电装置通信地连接所述蓄电池组和所述燃料电池组，并且通过所述充电装置能够控制所述燃料电池组向所述蓄电池组充电。

4.根据权利要求1所述的混合动力拖拉机，其中所述燃料电池组包括：

一燃料通道；

一氧化剂通道；

一反应室，其中所述燃料通道和所述氧化剂通道连通于所述反应室，使得所述反应室能够接收一燃料和氧化剂；以及

一燃料容器，其中所述燃料容器储存一定量的所述燃料，所述燃料容器通过所述燃料通道接通所述反应室。

5.根据权利要求4所述的混合动力拖拉机，其中所述充电装置进一步包括：

一蓄电池电量检测模块；

一燃料容器容量检测模块；以及

一控制模块，其中所述控制模块通信地连接所述蓄电池组电量检测模块和所述燃料容器容量检测模块，并且所述控制模块接收并处理所述蓄电池组电量检测和所述燃料容器容量检测模块所检测的信号。

6.根据权利要求5所述的混合动力拖拉机，其中所述充电装置进一步地包括一电量传感器，所述蓄电池电量检测模块通信地连接所述电量传感器，并且所述电量传感器被设置在所述蓄电池组中，并生成一电量信号，所述电量传感器将所述电量信号传输到所述蓄电池电量检测模块进而传输到所述控制模块。

7.根据权利要求6所述的混合动力拖拉机，其中所述充电装置进一步地包括一容量传感器，所述燃料容器容量检测模块通信地连接所述容量传感器，并且所述容量传感器被设置在所述燃料容器中，并生成一容量信号，所述容量传感器将所述容量信号传输到所述燃料容器容量检测模块进而传输到所述控制模块。

8.根据权利要求7所述的混合动力拖拉机，其中所述充电装置进一步地包括一控制台和一充电开关，所述控制台可控制地连接所述充电开关，所述充电开关被设置在所述蓄电池组和所述燃料电池组的充电电路，其中所述控制台通信地连接所述控制模块。

9.根据权利要求8所述的混合动力拖拉机，其中所述蓄电池组具有一预定电量阈值，当所述蓄电池组的电量小于或者等于所述额定电量阈值，此时，所述电量传感器生成的所述电量信号通过所述蓄电池电量检测模块传输到所述控制模块，并在所述控制模块中处理并生成一控制信号，进而通过所述控制台将所述控制信号传输到所述充电开关，所述充电开关执行接通的充电操作，使得所述燃料电池组能够向所述蓄电池组充电。

10.根据权利要求9所述的混合动力拖拉机，其中当所述蓄电池组处于被充电的情况下，所述蓄电池组与所述电动机之间的供电电路被切断。

11.根据权利要求10所述的混合动力拖拉机，其中在所述蓄电池组和所述电动机之间的供电电路上设置有一通断开关，其中所述控制台可控制地连接所述通断开关，使得所述控制台在控制所述充电开关执行接通的充电操作的同时，控制所述通断开关执行切断的操作。

12.根据权利要求11所述的混合动力拖拉机，其中所述燃料电池组的所述燃料容器具有一预定容量阈值，当所述燃料容器的容量大于所述预定容量阈值，此时，所述容量传感器生成的所述容量信号通过所述燃料容器检测模块传输到所述控制模块，并且所述控制模块接收并处理所述容量信号，并通过所述控制台允许所述燃料电池组执行充电的操作。

13.根据权利要求1-12任一所述的混合动力拖拉机，其中所述燃料电池组还包括一升压器，所述升压器可控制地连接所述反应室，使得所述升压器能够控制所述反应室所反应生成的电压大小，适于向所述电动机供电以及向所述蓄电池组充电。

14.根据权利要求2-12任一所述的混合动力拖拉机，其中所述燃料电池组还包括一动力耦合装置，所述电动机电连接所述动力耦合装置，所述动力耦合装置耦合地连接所述传动系统，进而将电能转换成动力传输到所述传动系统。

15.根据权利要求4-12任一所述的混合动力拖拉机，其中所述燃料电池组还包括一负压发生装置，所述负压发生装置被设置在所述反应室，使得所述反应室产生一负压，进而引导所述燃料和所述氧化剂进入所述反应室。

16.根据权利要求5-12任一所述的混合动力拖拉机，其中所述充电装置还包括一信息提示单元，其中所述控制模块通信地连接所述信息提示单元，使得所述蓄电池电量检测模块和所述燃料容器容量检测模块所检测的信号，并且通过所述控制模块将接收所检测的信号显示在所述信息提示单元。

17.一充电方法，其特征在于，所述充电方法包括如下步骤：

(a)接收一容量信号，并判断所述容量信号是否大于所述预定容量阈值，若是，则进入下一步骤，若不是则重新开始步骤(a)；

(b)接收一电量信号，并判断所述电量信号，若小于或等于所述预定电量阈值，所述控制模块控制所述充电开关连通所述燃料电池组和所述蓄电池组的充电电路，使得所述燃料电池组向所述蓄电池组充电；若大于所述预定电量阈值，则返回步骤(a)；以及

(c)接收一电量信号，并判断所述电量信号，若等于所述蓄电池组的全部电量，所述控制模块控制所述充电开关切断所述燃料电池组和所述蓄电池组的充电电路，使得所述燃料电池组停止向所述蓄电池组充电。

18.根据权利要求17所述的充电方法，其中所述步骤(b)进一步地包括以下步骤：

(b.1)提供一蓄电池电量检测模块，并接收一电量传感器生成的一电量信号；

(b.2)将所述电量信号传输到一控制模块，所述控制模块判断所述电量信号是否大于一预定电量阈值；

(b.3)若是，则生成一充电指令，通过所述控制模块将所述充电指令传输到一控制台，控制一充电开关执行所述充电指令并完成接通一燃料电池组和一蓄电池组的充电电路的操作；以及

(b.4)若否，则返回步骤(a)。

19.根据权利要求17所述的充电方法，其中所述步骤(a)中的所述容量信号通过一容量传感器生成，并通过一燃料容器容量检测模块所接收。

20.根据权利要求17所述的充电方法，其中所述步骤(c)中，提供一通断开关，所述通断开关被设置在所述蓄电池组到一电动机的供电电路中，并通过一控制模块控制所述通断开关执行切断所述蓄电池组到所述电动机的供电电路的操作。