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。     

纯电动拖拉机与传统燃油拖拉机性能对比分析

针对传统燃油拖拉机排放差、变速箱挡位多及底盘布置柔性化差等问题,基于某型传统燃油拖拉机提出了一种纯电动拖拉机动力系统驱动方案。分别在CI=700的麦茬地、CI=900的麦茬地、柏油路和土路4种典型作业路面,充分考虑滑转率、牵引效率的影响,借助Mat Lab软件预测了两种拖拉机作业性能。结果表明:新设计的纯电动拖拉机作业速度曲线、牵引功率曲线基本能够覆盖传统燃油拖拉机,作业性能更优。这说明,所设计的纯电动拖拉机传递方案可行,且结构简单、挡位少、底盘布置柔性化,具备传统燃油拖拉机的作业能力。     

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。     

基于轮毂电机驱动的电动拖拉机总体设计与试验

针对温室大棚、果园、茶园等复杂作业环境及绿色环保作业要求,在完成了基于轮毂电机驱动的电动拖拉机三维设计及样机研制的基础上,进行了整车性能试验及ADVISOR2002仿真。在建立电动拖拉机驱动系统仿真模型的基础上,对软件上自带的前驱特性功能模块进行了二次开发,完成了基于轮毂电机驱动的电动拖拉机后驱特性的性能仿真,得出电动拖拉机0～40km/h的加速时间为6.5s,1.5m/s速度时最大爬坡度为17.8°,在CYC_1050_6PRIUS工况下的总里程为69.9km。对电动拖拉机进行爬坡和牵引试验,得出电动拖拉机以1.5m/s的速度在水平路面行驶时最大牵引力为700N,以1.5m/s的速度坡面行驶时最大爬坡度为11°。在完成仿真分析与试验结果对比分析的基础上,给出了电动拖拉机结构及性能优化设计的建议。     

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。     

拖拉机电液耦合转向试验平台设计与硬件在环试验

针对电液耦合转向方案转向特性尚不明晰、转向数据采集和记录困难等问题,提出一种硬件在环拖拉机电液耦合转向试验平台设计方案。平台参数设计过程主要考虑功率损耗,为了满足电液耦合转向系统的性能要求,进行精度设计与量程设计。通过总体参数设计,得到电动助力、液压助力和阻力加载系统的参数计算模型,并基于AMESim建立电液耦合转向系统的控制与机械模型仿真进行了参数优化。通过基于dSPACE以及PXI的硬件在环控制方案,进行了各类转向工况试验验证,验证结果表明：阻力加载模拟系统能根据不同的地面条件、行驶工况等参数实现动态加载,响应速度和控制精度均能实现田间阻力模拟要求;电液助力转向系统能够产生较好的平滑助力,具有良好的转向路感;控制系统能与各传感器硬件协同配合,使拖拉机电液耦合转向试验平台具有良好的响应特性,能够真实还原拖拉机转向过程。     

新能源无人驾驶拖拉机自动变速电控系统设计

新能源纯电动拖拉机是发展环保绿色农业的重要工具,由于电池和电机技术的不成熟,为了提高电动拖拉机整车的动力性能和经济性能,还需要对变速器进行优化设计。为此,在电动拖拉机的变速器设计上引入了双离合变速器,并设计了自动变速器的电控系统。为了使电控系统发挥最佳性能,实现无人驾驶功能,提出了模糊神经网络PID智能控制算法,并对算法的控制性能进行了验证。仿真测试结果表明:模糊神经网络算法可以明显提高PID算法的控制精度,对于提高自动变速器的控制精度具有重要的作用。     

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。     

电动拖拉机驱动系统设计与研究

基于25马力电动拖拉机设计其驱动系统,对电动拖拉机电气系统和机械系统的设计理论和计算方法深入研究,完成了对驱动电机、变速器、动力电池组的参数设计和选型。基于ADVISOR建立了电动拖拉机驱动系统仿真模型,对驱动系统的运输作业和犁耕作业两种工况进行了仿真。研究表明:整车动力性能和续航能力均满足作业需求。动力电池组一次充电后以5km/h进行犁耕作业最长约为6.7h,满足连续工作6h的性能要求,为驱动系统设计仿真出有效的设计参数。     

纯电动拖拉机动力系统设计及性能分析

针对传统燃油拖拉机油耗高、污染大、变速器结构复杂、底盘布置柔性化差等缺点,提出一种纯电动拖拉机动力系统传递方案。基于东方红—200P型拖拉机,通过理论计算对牵引电动机、变速器、动力电池组等主要部件完成选型,并在充分考虑滑转率影响下分析了选型后纯电动拖拉机作业性能。结果表明,所设计纯电动拖拉机能够实现犁耕、运输等多种作业工况,在整个驱动力范围内,滑转率控制在0.028~0.122之间,处于理想范围,犁耕作业速度在6km/h时的作业时间为5.7h,满足设计要求。     

基于DSP的电动拖拉机开关磁阻电机双轮驱动系统

以TMS320LF2407 DSP控制器为核心,采用三相不对称半桥功率转换模块,以mos管为主开关器件,利用光电传感器检测电机位置和电机相电流,设计了一套电动农用拖拉机开关磁阻电机双轮驱动系统。实验结果表明：所设计的开关磁阻电机双轮驱动系统可以实现电动农用拖拉机运行过程中的差速控制,且系统运行比较稳定,提高了电动农用拖拉机的行驶性能。     

基于CRUISE的设施农业电动拖拉机仿真分析

利用CRUISE软件建立面向设施农业的电动拖拉机仿真模型并对仿真模型各组成部分进行参数设置。设置电动拖拉机最大牵引力、最大爬坡度、最高车速及加速时间仿真任务,并通过分析电动拖拉机仿真工况绘制电池组SOC曲线计算整车续航时间。仿真结果对项目后期样车生产具有理论指导作用,对设计的电动拖拉机进行了参数匹配,证明其具有可行性,并通过对电动拖拉机仿真结果的分析可以看出所设计的整车参数及各部件的参数匹配均合理正确,达到设计要求。     

无人驾驶微型电动拖拉机整机控制器设计

控制器作为无人驾驶微型电动拖拉机的"大脑",其性能的好坏直接关系到电动拖拉机整机性能的好坏.电动拖拉机的整机控制器扮演着统一协调其他子控制器的角色,如电机控制器、BMS、悬挂控制器、助力转向控制器等,承担了数据交换、安全管理和能量分配的任务,是整机动力性和经济性的保证.     

双轮驱动电动拖拉机传动性能研究

提出了双轮驱动电动拖拉机的总体结构方案,从作业受力和牵引效率2个方面分析了电动拖拉机的牵引性能,并进行了传动部件的匹配分析。在此基础上搭建了电动拖拉机传动试验平台,分别进行了牵引性能、带载启动及运输工况等试验。试验结果表明,所设计的电动拖拉机牵引转矩达到1 800 N·m,可满足更大耕深作业。带载启动时,驱动转矩从700 N·m增至1 600 N·m,车速由0增至7 km/h,所用时间约为1.1 s。运输试验运输货物为1 710 kg时,速度达到6.5 km/h。     

拖拉机防护装置自动静载试验系统设计

针对拖拉机防护装置静态试验设备调节繁琐、自动化程度和作业效率低等问题,设计了拖拉机防护装置自动静载试验系统。该试验系统由机械加载及辅助系统、液压系统和测控系统等组成,采用一次性夹持固定拖拉机防护装置,通过三维移动加载立柱、压垮横梁以及手动/遥控调节、自动加载等方式,实现拖拉机防护装置在不同工况下的静载试验。利用该试验系统对WD1104型轮式拖拉机驾驶室进行了水平纵向加载、侧向加载和2次垂直压垮试验,试验结果表明,系统性能稳定,纵向加载和侧向加载下的能量控制误差分别为0.55%、0.03%,垂直后压垮和垂直前压垮试验压垮力控制误差分别为0.63%、0.16%,满足相关标准对试验设备的要求。     

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。     

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。     

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。     

增程式电动履带拖拉机设计与试验

针对缺乏适宜温室大棚作业的小功率电动拖拉机的问题,本文设计了一台10 kW增程式电动履带拖拉机,完成了工况分析、电驱系统设计和试验。针对行走、旋耕、开沟工况进行了性能测试,试验结果表明所设计的增程式电动拖拉机能够实现传统燃油履带式拖拉机所具备的功能。测试结果表明,速度4.8 km/h行走工况电动机消耗功率约为3.2 kW,速度2 km/h旋耕作业工况电机消耗功率约为3.75 kW,速度2 km/h开沟工况电机消耗功率约为3.3 kW。当前电池配置下,可以支持行走工作2.2 h,旋耕工作1.9 h和开沟工作2.1 h,纯电模式基本满足小规模温室大棚零排放作业需求。需要持续大负载工作时,增程式电动拖拉机可以启动增程器与电池协同供电以实现持续工作。