一种电动驱动系统、作业车辆及驱动控制方法与流程

本发明属于新能源农机设备，更具体地说，涉及一种电动驱动系统、作业车辆及驱动控制方法。

背景技术：

1、随着农业现代化的推进，新能源拖拉机等农机设备逐渐普及。现有的新能源农机电驱系统主要存在两种技术路线。一种是传统的油改电结构，即直接使用大扭矩低速电机替代柴油发动机，其余传动结构如主箱、副箱、分动箱等保持不变，电控与整车控制单元（vcu）分体独立安装于车架。另一种是前后桥双电机四驱结构，依靠双电机独立实现前后桥驱动，但电控与vcu同样采用分散布置形式。

2、然而，上述现有技术均存在明显的缺陷：第一，多搭载低速大扭矩电机，高效调速区间覆盖范围狭小，难以适配3-15km/h的农机常规作业工况；第二，行走驱动与pto（动力输出）动力输出多刚性联动，难以实现车速与pto转速的解耦适配，导致农具兼容范围受限；第三，各部件分体布设，高压线束与连接插件数量多，传动链路冗长，能量损耗大，且故障率高；第四，普遍采用多挡位复杂变速箱结构，整机占用空间大，挤占了动力电池的布置位置，导致农机连续作业时长较短。

技术实现思路

1、本发明的目的是以解决现有电驱系统集成度低、传动效率低以及行走与作业动力耦合导致适配性差的技术问题，提供一种集成度高，提升传动效率，能够适配不同农机具的作业需求的电动驱动系统、作业车辆及驱动控制方法。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种电动驱动系统，包括变速箱体、行走驱动电机、第一输入轴、第一输出轴、作业驱动电机、第二输入轴、第二输出轴，所述第一输入轴、第二输入轴设于所述变速箱体内，所述行走驱动电机的输出端连接所述第一输入轴，所述作业驱动电机的输出端连接所述第二输入轴；所述第一输出轴平行布置在所述第一输入轴和第二输入轴之间；所述第一输入轴和第一输出轴之间通过换挡齿轮联动；所述换挡齿轮空套设于所述第一输出轴上；所述第二输入轴和第二输出轴同轴布置在所述变速箱体内，所述第二输入轴和第二输出轴通过空套在所述第一输出轴上的齿轮组联动；所述行走驱动电机和作业驱动电机集成设置在所述变速箱体上。

3、为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：

4、电动驱动系统还包括液压系统电机，所述液压系统电机的输出端连接用于驱动液压系统的液压泵。

5、电动驱动系统还包括多合一控制单元及整车控制单元；所述多合一控制单元、整车控制单元与所述变速箱体封装为一体；所述多合一控制单元分别与所述行走驱动电机、所述作业驱动电机及液压系统电机电连接，所述整车控制单元与所述多合一控制单元通信连接。

6、所述第一输入轴上设有第一齿轮和第二齿轮，所述换挡齿轮包括空套设于所述第一输出轴上的第三齿轮和第六齿轮；所述第一齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第二齿轮与所述第六齿轮啮合；所述第一输出轴上还设有可沿轴向滑动的滑套，所述滑套可选择与所述第三齿轮或第六齿轮接合，所述第一输出轴用于输出行走动力。

7、所述变速箱体上安装有换挡执行器，所述换挡执行器的动力输出端与所述滑套连接，用于驱动所述滑套沿所述第一输出轴的轴向移动。

8、所述第二输入轴上设有第四齿轮，所述第二输出轴上设有第五齿轮，所述第二输出轴用于输出作业动力；所述齿轮组包括两个分别与所述第四齿轮和第五齿轮啮合传动的中间齿轮。

9、所述行走驱动电机正转或反转通过所述第一输入轴、换挡齿轮，由第一输出轴向车辆输出正向前进或是反向倒退的行走动力。

10、一种作业车辆，其特征在于，包括所述的电动驱动系统。

11、一种电动驱动系统的驱动控制方法，工作时整车控制单元获取作业模式信号，所述作业模式包括旋耕模式、犁耕模式、运输模式、停车作业模式及倒车模式；整车控制单元输出信号至多合一控制单元，所述多合一控制单元根据接收的作业模式信号，控制所述行走驱动电机、所述作业驱动电机及所述液压系统电机的工作状态。

12、在所述旋耕模式下，多合一控制单元控制所述行走驱动电机、所述作业驱动电机及所述液压系统电机同时运转；所述行走驱动电机启动经由行走输出路径输出行走动力，所述作业驱动电机启动经由作业输出路径输出作业动力，所述液压系统电机驱动液压系统运行；在所述犁耕模式下，多合一控制单元控制所述行走驱动电机经由行走输出路径输出行走动力，控制所述作业驱动电机停机，并控制所述液压系统电机驱动液压系统运行；在所述运输模式下，多合一控制单元控制所述行走驱动电机切换至高速挡位运转，所述作业驱动电机停机，所述液压系统电机驱动液压系统运行；在所述停车作业模式下，多合一控制单元控制所述行走驱动电机停机，控制所述作业驱动电机经由作业输出路径输出作业动力；在倒车模式下，多合一控制单元控制所述行走驱动电机反向旋转，作业驱动电机停机，液压系统电机驱动液压系统运转。

13、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明电动驱动系统、作业车辆及驱动控制方法通过将行走驱动电机、作业驱动电机集成于变速箱体外侧，并将控制单元、整车控制单元与变速箱体一体化封装，实现了电驱系统的高度集成化。这种结构大幅缩减了整机占用空间，为动力电池预留了充足安装位置，同时减少了高压线束与转接插件，降低了线路故障概率与电能传输损耗。通过设置内嵌双减速耦合的变速箱体，取消中间轴结构，既简化了箱体结构、提升了传动效率，又实现了行走牵引与pto动力输出的独立解耦驱动，使得系统能够适配不同农机具的作业需求。通过采用无机械倒挡设计，利用电机正反转实现整车进退，进一步简化了变速箱体内部结构，缩短了换挡响应时长。该电动驱动系统、作业车辆及驱动控制方法，具有较强的实用性和较好的应用前景。

1.一种电动驱动系统，包括变速箱体（1）、行走驱动电机（2）、第一输入轴（11）、第一输出轴（22）、作业驱动电机（3）、第二输入轴（15）、第二输出轴（21），其特征在于：所述第一输入轴（11）、第二输入轴（15）设于所述变速箱体（1）内，所述行走驱动电机（2）的输出端连接所述第一输入轴（11），所述作业驱动电机（3）的输出端连接所述第二输入轴（15）；所述第一输出轴（22）平行布置在所述第一输入轴（11）和第二输入轴（15）之间；所述第一输入轴（11）和第一输出轴（22）之间通过换挡齿轮联动；所述换挡齿轮空套设于所述第一输出轴（22）上；所述第二输入轴（15）和第二输出轴（21）同轴布置在所述变速箱体（1）内，所述第二输入轴（15）和第二输出轴（21）通过空套在所述第一输出轴（22）上的齿轮组（20）联动；所述行走驱动电机（2）和作业驱动电机（3）集成设置在所述变速箱体（1）上。

2.按照权利要求1所述的电动驱动系统，其特征在于：还包括液压系统电机（5），所述液压系统电机（5）的输出端连接用于驱动液压系统的液压泵。

3.按照权利要求2所述的电动驱动系统，其特征在于：还包括多合一控制单元（4）及整车控制单元（6）；所述多合一控制单元（4）、整车控制单元（6）与所述变速箱体（1）封装为一体；所述多合一控制单元（4）分别与所述行走驱动电机（2）、所述作业驱动电机（3）及液压系统电机（5）电连接，所述整车控制单元（6）与所述多合一控制单元（4）通信连接。

4.按照权利要求1所述的电动驱动系统，其特征在于：所述第一输入轴（11）上设有第一齿轮（12）和第二齿轮（13），所述换挡齿轮包括空套设于所述第一输出轴（22）上的第三齿轮（14）和第六齿轮（19）；所述第一齿轮（12）与所述第三齿轮（14）啮合，所述第二齿轮（13）与所述第六齿轮（19）啮合；所述第一输出轴（22）上还设有可沿轴向滑动的滑套（16），所述滑套（16）可选择与所述第三齿轮（14）或第六齿轮（19）接合，所述第一输出轴（22）用于输出行走动力。

5.按照权利要求4所述的电动驱动系统，其特征在于：所述变速箱体（1）上安装有换挡执行器，所述换挡执行器的动力输出端与所述滑套（16）连接，用于驱动所述滑套（16）沿所述第一输出轴（22）的轴向移动。

6.按照权利要求1所述的电动驱动系统，其特征在于：所述第二输入轴（15）上设有第四齿轮（17），所述第二输出轴（21）上设有第五齿轮（18），所述第二输出轴（21）用于输出作业动力；所述齿轮组包括两个分别与所述第四齿轮（17）和第五齿轮（18）啮合传动的中间齿轮。

7.按照权利要求1所述的电动驱动系统，其特征在于：所述行走驱动电机（2）正转或反转通过所述第一输入轴（11）、换挡齿轮，由第一输出轴（22）向车辆输出正向前进或是反向倒退的行走动力。

8.一种作业车辆，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的电动驱动系统。

9.一种驱动控制方法，应用于权利要求1至7中任一项所述的电动驱动系统，其特征在于：工作时整车控制单元（6）获取作业模式信号，所述作业模式包括旋耕模式、犁耕模式、运输模式、停车作业模式及倒车模式；整车控制单元（6）输出信号至多合一控制单元（4），所述多合一控制单元（4）根据接收的作业模式信号，控制所述行走驱动电机（2）、所述作业驱动电机（3）及所述液压系统电机（5）的工作状态。

10.按照权利要求9所述的驱动控制方法，其特征在于：在所述旋耕模式下，多合一控制单元（4）控制所述行走驱动电机（2）、所述作业驱动电机（3）及所述液压系统电机（5）同时运转；所述行走驱动电机（2）启动经由行走输出路径输出行走动力，所述作业驱动电机（3）启动经由作业输出路径输出作业动力，所述液压系统电机（5）驱动液压系统运行；在所述犁耕模式下，多合一控制单元（4）控制所述行走驱动电机（2）经由行走输出路径输出行走动力，控制所述作业驱动电机（3）停机，并控制所述液压系统电机（5）驱动液压系统运行；在所述运输模式下，多合一控制单元（4）控制所述行走驱动电机（2）切换至高速挡位运转，所述作业驱动电机（3）停机，所述液压系统电机（5）驱动液压系统运行；在所述停车作业模式下，多合一控制单元（4）控制所述行走驱动电机（2）停机，控制所述作业驱动电机（3）经由作业输出路径输出作业动力；在倒车模式下，多合一控制单元（4）控制所述行走驱动电机（2）反向旋转，所述作业驱动电机（3）停机，所述液压系统电机（5）驱动液压系统运转。