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。     

电动拖拉机底盘多目标优化设计

针对目前电动拖拉机底盘布置研究相对较少的情况,基于现有的整机匹配结果进行了底盘布置设计,利用三维建模软件建立模型,输入质量参数,提取整机主要零部件重心位置参数,然后通过分析拖拉机牵引机组作业时的力学特性,建立相关数学模型。以电动拖拉机的牵引效率和整机质量作为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化。综合考虑了犁耕作业下拖拉机的稳定性要求、驱动力要求、载荷波动情况以及传动系和行走系零件寿命等影响因素,制定了算法运行的约束条件,建立了约束方程组。以电动拖拉机的使用重力、前后电池组的质心和整机质心为目标变量,推导出动力性和经济性最优的目标函数。通过ModeFRONTIER平台,采用NSGA-Ⅱ算法对电池分布式方案进行了多目标优化。两种不同耕深条件下的优化结果对比分析表明,按照本文方式优化布置后的电动拖拉机在耕深为180mm时,优化后的整体质量与经验法相比减少了14.3%,配重质量为25.3kg;耕深为240mm时,优化后的整体质量与经验法相比减少了10.3%,配重质量仅为4.4kg,说明在牵引工况下无需额外增加配重就能达到良好的牵引性能。与经验法相比,两种耕深条件下拖拉机的配重都小很多,说明基于传统拖拉机的配重经验法计算并不适用于电动拖拉机,同时也能说明,电动拖拉机因自身总质量超过同功率段传统拖拉机,可以通过合理设计底盘布置方案,在没有配重的情况下达到理想的牵引效率。优化后的电动拖拉机底盘布置方案,在作业工况下驱动轮滑转率小于特征滑转率,整机牵引效率明显提高。     

操纵试验、制动试验和视野测定新国际的制定

<正> 一、操纵试验 拖拉机操纵性能好坏,不仅直接影响驾驶员的劳动强度和行车安全,而且还影响其它性能(如生产率、经济性等)的发挥。 拖拉机整机参数是否恰当,围绕驾驶座周围的一切操纵机构布置是否合理,操纵是否协调、省力,这些对拖拉机操纵性能好坏是有直接影响的。目前,普遍采用下列参数来评价拖拉机的操纵性能:各操纵元件相对于驾驶座的位置座标及其操纵力、最小转弯     

拖拉机喷油泵工作原理及故障排除

拖拉机喷油泵工作的好坏直接影响柴油机及整机的工作性能。通过对拖拉机喷油泵工作原理的论述,及常见故障排除方法的介绍,以期提高喷油泵故障排除水平。     

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。      

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。     

电动拖拉机动力电池压载构型设计与参数优化

为改善电动拖拉机动力电池压载效果以提升整机牵引性能,提出了一种位置可调的电池压载框架结构;基于牵引性能预测基本方程,以驱动效率、滑转率和前轴安全压载综合最优为目标建立电池压载参数优化模型,该模型可根据作业条件给出最优电池压载参数;在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了电动拖拉机牵引作业仿真模型,针对负载1~5kN范围内的水平牵引工况,对电池压载参数优化前后的牵引性能进行了仿真对比分析;基于所提出的位置可调电池压载框架结构,搭建了电动拖拉机实验样机,并在室内土槽环境下对压载参数优化模型进行验证。结果表明：在保证前桥安全压载的前提下,所提出的电池压载构型使牵引车速和能量利用率分别提升4.16%和5.66%,有效提升了电动拖拉机的牵引作业性能。     

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。     

电动拖拉机双电机耦合驱动系统传动特性研究

针对单电机驱动型式的电动拖拉机难以满足农田作业多工况的问题,提出了一种基于行星齿轮耦合的双电机驱动系统。根据电动拖拉机动力传动系统的结构方案,按多种作业类型对双电机耦合驱动系统的驱动模式进行分析。采用试验数据模型和理论模型相结合的方法,建立电动拖拉机驱动系统关键部件效率模型和整机纵向动力学模型,在此基础上搭建了电动拖拉机控制仿真试验模型。针对不同驱动模式设计了驱动系统综合控制策略,通过仿真试验得到两电机的功率分配规则。在搭建的传动性能试验平台上对双电机耦合驱动系统进行恒定负载试验和牵引性能试验。试验结果表明,两种试验条件下,主、副电机的功率分配比变化范围为1. 07～2. 73,恒定负载试验中,功率分配比为1. 88时系统效率最高,牵引性能试验时,功率分配比为1. 86时系统效率最高。双电机驱动系统能够跟随负载变化按照功率分配规则实现两电机的功率分配,满足作业负载的同时降低了功率损耗。     

电动拖拉机驱动力与传动效率特性试验

对电动拖拉机驱动力特性及传动效率特性进行了试验研究.在对电动拖拉机驱动力和传动效率进行理论分析的基础上,从整车角度出发建立了驱动力产生方程、总的传动效率以及电动机控制器效率的计算方程.采用室内台架模拟试验的方法对6挡小型四轮电动拖拉机进行了试验研究.研究结果表明:驱动力特性是下凹的,更适合车辆动力性的要求;不同挡位的驱动力特性各不相同,适合不同作业工况;工作在不同挡位时的传动效率差别较大,其中工作在Ⅵ挡时高效速度范围最宽,效率大于0.5的速度区域占整个Ⅵ挡速度区域的70.6%,因此工作在该挡时经济性最好;正常工作时,电动机控制器效率较高,对电动拖拉机总的传动效率影响不大.     

总体设计(上)

拖拉机总体设计是拖拉机性能、结构的通盘考虑与安排。其主要任务是: 1.根据使用地区的农业自然特点及使用要求,分析各种拖拉机在该地区的使用性能,合理确定整机的结构型式; 2.确定整机的主要技术参数,拟定整机和部件的结构方案;     

#br# 新型电动四轮农用车牵引性能研究#br#

针对传统燃油农用车辆在环保、动力等性能方面存在的不足,研制一种新型电动四轮农用车辆,对样机进行牵引性能测试。针对作业和行驶工况,提出后轮电机中央驱动、前轮轮毂电机独立驱动的新型电动四驱动力系统方案,对整机牵引动力学进行分析,并进行牵引性能实车试验和经济性分析。研究表明,新型电动四轮农用车具有较好的牵引性能和经济性：牵引性能方面,后轮驱动的最大牵引力为1 925 N,最大牵引效率为74%;经济性方面,中耕作业单位面积能量消耗降至传统燃油拖拉机的42.4%,单位面积成本费用降至传统燃油拖拉机的80.1%。该机适应温室大棚等设施农业、观光休闲农业等绿色环保的新型农业生产方式快速发展的需要,也为全新电动农业车辆设计提供参考。     

电动拖拉机CAN通信网络设计及硬件在环测试

针对由于电动拖拉机控制系统的改变,拖拉机传统布线难以满足各电子控制单元之间的信息共享等问题,以功率分汇流式电动拖拉机CAN通信系统设计为例,基于SAEJ1939协议设计了CAN通信网络系统。分析比较了4种拓扑结构的优缺点,采用高、低速CAN通信网络系统构建了整机CAN网络结构。基于SAEJ1939协议,结合电动拖拉机结构及其作业工况特点制定了整机CAN通信网络协议。基于d SPACE硬件在环仿真平台和CANoe软件进行了CAN通信网络硬件在环测试试验。结果表明:功率分汇流式电动拖拉机CAN通信网络系统报文发送接收正常,测试模拟过程中没有出现错误帧,通信效果良好,系统稳定可靠;通信网络理论负载率理论计算结果与测试结果基本一致,验证了CAN网络系统的实时性和可靠性。     

电池位置纵向可调的电动拖拉机设计与试验

针对传统燃油拖拉机作业不可再生资源消耗大、环境污染严重以及人工调节配重费时费力等问题,基于世超1YZS150型燃油拖拉机底盘设计了一种电池位置纵向可调的电动拖拉机.电动拖拉机主要由电池、驱动电机、电机控制器、速度仪表、急停开关、BMS仪表、V型皮带、加速踏板、换挡杆、底盘、电池位置纵向调节机构及充电/DC-DC一体机等...     

双电机驱动电动拖拉机实时自适应能量管理策略研究

提出了一种用于纯电动拖拉机的双电机多模动力耦合驱动系统（DMCDS）,通过对两电机与制动器的协调控制可以实现4种驱动模式：电机EM_S独立驱动、电机EM_R独立驱动、双电机耦合驱动和双电机独立驱动,多种驱动模式有利于提高电机负荷率和运行效率,从而提高整机驱动效率。为实现双电机动力耦合驱动系统的高效运行,增强能量管理策略对电动拖拉机不同作业工况的适应性,设计了一种基于随机动态规划+极值搜索算法（SDP_PESA）的实时自适应能量管理策略,该策略利用随机动态规划离线生成的状态反馈控制表作为控制输入参考,以保证近似全局最优,在此基础上,引入自适应寻优算法-极值搜索算法动态搜索系统输出的局部极大值,以反馈校正SDP的控制输入,并生成能耗更低、效率更高的工作点。基于SDP_PESA的能量管理策略综合考虑了全局优化算法的良好优化性能和瞬时优化算法的实时性、鲁棒性,利用两种算法的优势,实现更加优异的控制性能。基于Matlab/Simulink建立了带有SDP状态反馈控制表的双电机驱动电动拖拉机（DMET）整机仿真模型,利用真实作业工况数据分别对基于SDP和SDP_PESA的能量管理策略进行仿真实验。仿真结果表明,DMET实际车速可以实时跟踪目标车速的变化,控制策略能够快速响应作业负载的变化;基于SDP的能量管理策略,DMET在犁耕和运输工况的每千米平均耗电量分别为1.77、1.17kW·h/km,整机驱动效率分别为0.80和0.81。引入PESA输出反馈控制器后,整机驱动效率分别提高了2.13%和1.97%,平均耗电量分别降低了10.17%和16.2%,这表明基于SDP_PESA的能量管理策略可以有效增加纯电动拖拉机的作业里程,并且SDP_PESA完全具备实时应用能力。     

东方红一1002高地隙履带拖拉机的探讨

此文从农艺地隙、整机主要性能方面探讨东方红-1002高地隙履带拖拉机的使用范围和主要性能.     

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。     

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。     

丘陵山区小型电动拖拉机总体设计研究

介绍了一款适应于设施农业、丘陵山区农田耕作的电动拖拉机的总体设计和整机结构设计以及关键技术、部件的研究.通过电动机代替传统的燃油发动机,车架的优化设计可实现节能环保、排放绿色、作业综合效益提高等优点,是下一代农业动力机械的发展方向与趋势.