电动拖拉机发展现状及关键技术分析

电动拖拉机作为一种绿色农机装备,是农业节能减排的重要工具,发展前景可期。以现有研究成果技术特点和性能配置为重点,梳理了电动拖拉机的研究进展,特别是近几年涌现的新成果、新技术、新模式,对电池、燃料电池、驱动系统等核心部件及关键技术进行了分析,指出电动拖拉机发展过程中存在的不足并提出相关建议。     

增程式电动拖拉机研究进展

传统电动拖拉机存在续航里程低、难以满足大功率段作业需求等问题,增程式电动拖拉机是在传统电动拖拉机基础上增加一套附加动力驱动装置,较好地兼顾经济性与动力性需求,是未来电动拖拉机的主要发展方向之一。在综述增程式电动汽车动力系统研究、能量管理控制策略等主要技术基础上,重点阐述增程式电动拖拉机在动力系统设计、与传动系统的参数匹配与优化算法、转矩分配以及能量管理的研究等方面的研究进展,指出：精准化、智能化以及如何在电耗以及油耗间寻求一个更好的平衡点,提升电能利用率、降低油耗,是未来增程式电动拖拉机得以推广的关键以及主要发展方向;针对增程式电动拖拉机的建模应充分考虑到拖拉机的诸如运输、犁土、翻土、整地等不同的作业需要,未来可以在基于一定数据分析基础上,全面考虑实际作业需求,实施个性化、精准化建模与参数设计,提高准确性;在充分分析增程式电动拖拉机作业特性与能量需求的基础上,可开展适应增程电动拖拉机的电池及相关技术研发,提升续航里程。     

中国电动拖拉机研究进展

作为解决能源短缺和环境污染的主要措施,电动车辆发展得到世界各国广泛认同。与电动汽车相比,电动拖拉机发展较为缓慢,随着相关基础研究的不断进步,电动拖拉机经过电网供电第一发展阶段,已经进入车载电源供电第二发展阶段。通过筛选第二发展阶段相关研究成果,从整机结构设计及其性能分析、电池及能量管理、电机驱动及其控制、系统仿真技术和其他相关研究等五个方面总结中国电动拖拉机研究进展。电动拖拉机整机结构不必完全遵循拖拉机传统方式,应以适应农业作业环境为导向,提升作业性能为要求为方向。加快第二代动力锂电池在电动拖拉机中的应用,设计符合农业工况的拖拉机用电池能量管理系统。紧密联系电机研发厂商,开发适合农用的电机及其驱动和控制技术。进一步探索电动拖拉机系统仿真技术,以加快电动拖拉机开发速度。要以第三代智能控制理论为发展方向,全面提升电动拖拉机的智能化作业能力和使用性能,实现我国农业机械的跨越式发展。     

电动拖拉机整机可靠性综合试验台设计及试验方法研究

对我国电动拖拉机检测试验台的现状进行研究,开发出36.75 kW(50马力)以下电动拖拉机整机可靠性综合试验台。该试验台可充分模拟田间作业条件,对36.75 kW(50马力)以下电动拖拉机及73.5 kW(100马力)以下燃油拖拉机进行旋耕试验、犁耕试验及悬挂可靠性验证试验,且电能可通过加载电机回馈电网,有效节约能源,填补了目前国内市场上还未开发出功能全面且适合电动拖拉机整机可靠性测试的检测设备的空白。     

电动拖拉机发展历程与研究现状综述

电动拖拉机作为农业节能减排的重要工具,也是未来农机装备产品的发展和转型方向之一,国内外进行了大量技术研究与产品尝试。从电动拖拉机技术角度入手,对电动拖拉机发展的各个阶段及其典型产品进行了梳理,总结了各发展阶段的技术特点与影响电动拖拉机技术发展的主要因素。基于国内外现有研究成果,对电动拖拉机研究的方案与设计技术、控制技术、仿真与试验技术的研究现状进行了分析,总结了各方向现有研究成果的特点。结合发展经历与研究现状,对未来电动拖拉机产品与技术的发展方向进行了展望。     

农业电动轮式拖拉机质量评价技术规范研究

简要阐述电动拖拉机与传统拖拉机的结构区别及优缺点,分析国外电动拖拉机发展现状及我国电动拖拉机研究进展。参照传统拖拉机与电动汽车,提出了以安全性、适应性、可靠性、动力性、经济性等指标的电动农业轮式拖拉机质量评价技术规范,并对各项指标进行了细化。分析电动拖拉机相关标准建立的必要性,指出应加快制定电动拖拉机经济性试验方法标准以及制定电动拖拉机电池相关标准体系,促进电动农业轮式拖拉机质量评价技术规范的完善,引导支持电动拖拉机的设计生产以及检验检测。     

电动拖拉机发展及其关键技术

回顾了电动拖拉机近100多年的发展历史,可以看出,上世纪70年代以前的电动拖拉机基本上由电网提供电源,其作业范围受到限制,自上世纪70年代以来,电动拖拉机得到快速发展,动力源发展为车载动力电池,且电池性能不断提高,但在续驶里程、作业时间等方面与实际的要求还有不小的差距,电动拖拉机的应用范围还非常有限。进一步分析了影响电动拖拉机发展的关键技术:电池及能量管理技术、电机及其控制技术和用于开发设计电动拖拉机的系统仿真技术,以及这些技术的目前发展状况,以期为我国电动拖拉机的研究与开发提供借鉴。     

纯电动拖拉机驱动技术路线探析

目前国家大力推行的新能源技术在拖拉机行业推广较慢,农机的新能源发展还处于探索与研究阶段,农机“电动化”将是未来拖拉机技术发展的主要方向。本文将重点探讨纯电动拖拉机的驱动技术路线问题,重点分析了几种驱动路线的优缺点,为将来企业设计纯电动拖拉机提供参考,避免技术路线走弯路。     

电动拖拉机研究现状与发展前景分析

首先,对于电动拖拉机的发展过程进行分析,然后根据发展现状总结电动拖拉机现存的各种问题,最后,根据发展现状及现存问题,提出优化策略与发展建议。研究结果以期对电动拖拉机相关研究提供技术参考与借鉴,对于推动电动拖拉机结构设计和性能优化具有重要意义。     

双能源电动拖拉机能量管理策略

针对单一能源电动拖拉机无法适应田间复杂作业工况的问题,提出一种基于锂离子电池和超级电容的双电源电动拖拉机。结合拖拉机作业实际,对负荷和能耗相对较重的犁耕作业工况采用双能源供电模式,双能源之间的功率分配采用模糊控制策略。结果表明,与采用单一能源相比,对双电源采用能量管理控制后,双电源输出的功率之和能够很好的满足电机功率需求,锂离子电池的平均工作电流和峰值工作电流下降幅度分别达到67.9%和58.7%,一次充满电后连续作业时间延长约9.17倍。因此,采用双电源结构和合理的能量管理控制策略,拖拉机一次充电连续作业时间得到延长的同时,锂离子电池的寿命也得到延长。     

电动拖拉机控制器研究进展

电动拖拉机是当前电动低速车辆的一个发展方向,国内相关高校针对电动拖拉机控制器进行了一定的研究。在分析电动拖拉机控制器研究现状的基础上,提出基于滑模变结构的无刷直流电机通过调节转矩以达到稳定车速的目的,为国内控制器的发展提供参考。      

农用拖拉机排放综述

本项目介绍了农用拖拉机的现状以及国内外排放法规的发展,对目前国内外农用拖拉机实际工况下的排放试验研究及对农用拖拉机采用油品技术、机内净化处理、机外后处理等技术路线的排放研究进行了阐述,找出了目前我国农用拖拉机排放存在的不足,并结合中国自身的发展特点,为中国农用拖拉机的排放控制提供参考。     

温室用小型电动拖拉机研究

针对传统机械在温室内作业时会产生大量的尾气、振动和噪音等问题,电动拖拉机采用电能作为动力源,不但可提供清洁安全的工作环境,而且可提高配套机具的作业质量。本文在总结国内外电动拖拉机技术研究现状的基础上,提出了一种用于设施栽培用的小型电动拖拉机,并对其结构、工作原理及关键部件选配进行了系统分析,为温室内绿色动力装备的研究提供参考。     

双电源电动拖拉机能量管理仿真研究

通过分析拖拉机各个作业工况下的能量需求,提出了一种以超级电容作为辅助电源的新型纯电动拖拉机结构及能量管理研究方案,阐述了电动拖拉机在典型作业工况下的能量流动方式,并对拖拉机关键部件参数进行了匹配;建立了双电源纯电动拖拉机模型,制定了复合电源能量管理模糊控制策略,对该复合电源拖拉机在各作业工况下的动力性能和作业时间进行评价。结果表明:采用复合电源后的电动拖拉机在加速性能、牵引力等方面得到了较大提升,在犁耕时减少了拖拉机动力电池大电流放电次数,一次充电作业时间也得到了一定提升。该研究可为电动拖拉机样机研发、动力参数匹配及动力总成匹配提供技术支持。     

电动拖拉机电驱系统故障预测模型——基于深度学习

电动拖拉机作为一种新型农业机械之一,具有环保、节能、高效和控制灵活等应用优势,适用于温室大棚和生态农业环境,且其机电驱动系统是保证拖拉机运行可靠性和田间工作质量的重要条件。探究一种高效且精确的电驱动系统故障预测模型与识别方法,对于保证电动拖拉机运行稳定性具有重要意义。针对以上问题,建立了电动拖拉机振动信号采集装置,基于经验模态分解出各个关键部件振动信号潜在故障分量,并将其作为神经网络输入变量进行模型训练,从而建立基于人工神经网络模型的电动拖拉机电驱系统故障故障预测模型。研究结果表明：预测精准度较高,可以满足实际生产需求。     

电动拖拉机综合台架试验系统设计与试验

电动拖拉机试验具有测试对象多和物理系统复杂的特点,单一试验系统不能满足电动拖拉机性能测试要求。根据电动拖拉机作业特点,通过分析其动力传动系统数学模型,确定了以电动机效率、电池组放电特性为测试变量的设计任务。采用模块化方法,设计了能源系统试验模块、动力系统试验模块和电动拖拉机综合试验系统整体方案。通过研究试验系统总体参数设计方法,得到了加载电动机、电池测试系统和直流电池模拟器等部件的参数计算模型。通过试验系统硬件选型匹配,设计了可满足90 k W以下电动拖拉机性能测试的试验系统。在该试验平台进行了电动拖拉机性能台架试验,结果表明:试验测试误差与前期仿真分析误差在10%以内,设计的综合台架试验系统对电动拖拉机部件性能测试的适用性较好,满足整机性能分析和标定的试验需求。     

增程式电动拖拉机驱动系统设计

使用单一能量系统的电动拖拉机驱动系统存在续航里程较低及难以适应较大功率段拖拉机作业的问题。为此,通过论证增程式电动拖拉机结构方案,研究了增程式电动拖拉机驱动系统设计方法。以东方红132.3k W拖拉机为实例,计算了主要动力参数,并基于AVL-Cruise平台,采用发动机启停+定点能量管理策略,对其动力性和经济性进行了仿真分析。结果表明:与传统拖拉机相比,增程式电动拖拉机最大爬坡度提高了6.1 2%,最大牵引力提高了4.3%,综合油耗降低了5.3 7%。该研究可为设计较大功率段电动拖拉机提供一定的理论参考。     

氢燃料电池拖拉机现状及发展展望

氢燃料电池将化学能转化为电能,具有零污染、噪声低、高效率的特性,因此氢燃料电池拖拉机成为现代化农机的重要研究方向。目前,国内外农机企业对于氢燃料电池拖拉机进行了大量技术研究与产品研发,将氢能作为低碳环保的重要能源大力推动,随着需求的发展,市场不断扩大。本文基于国内外氢燃料电池拖拉机的发展现状,对未来新能源农机的发展进行展望。     

电动拖拉机CAN总线通信网络系统设计

随着机电一体化技术的发展,电动拖拉机对整车控制系统的实时性和稳定性有了越来越高的要求,因此通信网络系统的研究成为关键技术之一。为此,以小型电动拖拉机为研究对象,进行了基于CAN总线通信网络系统的设计。首先,根据电动拖拉机整车控制系统组成,设计通信网络节点并进行功能定义,在ISO11783协议的基础上,根据电动拖拉机实际通信需求,改进并制定了CAN总线网络通讯协议;其次,基于MC9S12XS128MAL型单片机搭建CAN总线通信网络系统试验平台并完成软件设计;最后,通过系统性能测试验证了通信网络系统可以满足实时性、准确性和稳定性的要求。     

农业装备电动化技术研究综述

随着电力电子和储能技术的发展，动力装备电动化已成为全球车辆发展的重要方向，在新能源汽车领域已得到成功应用，我国率先形成了完整的产业基础。目前，全球电动农业装备处于起步阶段，多以理论研究为主，尚无批量化生产的电动农业装备产品，发展电动农业装备具有产业优势。本文简要分析了电动农业装备关键部件及软件平台，重点综述了国内外电动拖拉机、电动微耕机、电动移栽机、电动果园作业机、电动播种机研究现状，并对电动农业装备与传统农业装备进行了性能对比，得出了不同农业装备的优缺点，为农业装备的应用场景分析提供了支撑。针对不同农业装备的农艺特点和电动化关键部件特点阐述了不同形式农业装备的应用场景。结合当前电动车辆发展状况及农业装备作业特点对不同电动农业装备发展瓶颈进行了分析，为电动农业装备的发展指明了方向，可为我国电动农业装备的发展提供参考。