IT之家 10 月 15 日消息，中國工程院院士、北京市農(nóng)林科學院趙春江帶領(lǐng)研究團隊攜手中國農(nóng)業(yè)大學、江蘇大學等科研團隊，合作研發(fā)出一種新型純電動輪邊驅(qū)動拖拉機。
相關(guān)研究成果，以“Reducing Operation Emissions and Improving Work Efficiency Using a Pure Electric Wheel Drive Tractor（一種可降低排放并且提高作業(yè)效率的純電動輪邊驅(qū)動拖拉機）”為題發(fā)表在中國工程院院刊《Engineering》上。
溫昌凱、任雯、祝清震為共同第一作者，張勝利、謝斌、孟志軍為通訊作者。
該研究以拖拉機作業(yè)機組為對象，以提高作業(yè)生產(chǎn)率和經(jīng)濟性為目的，研究了一種純電動輪邊驅(qū)動拖拉機。該拖拉機的底盤系統(tǒng)采用了獨特的設(shè)計，包括電機驅(qū)動系統(tǒng)、電池變位系統(tǒng)和電液懸掛系統(tǒng)。
電機驅(qū)動系統(tǒng)采用“驅(qū)動電機 + 輪邊減速器”的形式，可滿足特定的牽引性能要求并確保能耗經(jīng)濟性。電池變位系統(tǒng)中，高質(zhì)量的動力電池包直接取代了原有的配重，并輔以實時移動機構(gòu)，可實現(xiàn)精準的軸載分配。電液懸掛系統(tǒng)則為拖拉機提供了多種作業(yè)控制模式。
為了提高拖拉機的牽引效率和適應復雜土壤條件，研究人員構(gòu)建了電動拖拉機耕作機組的動力學模型。該模型具有 9 個自由度，強調(diào)了耕作阻力、耕作深度、縱向加速度等多個因素，能夠有效解決拖拉機在田間作業(yè)時出現(xiàn)的縱向車輪過度滑轉(zhuǎn)、機組重心過分后移和整機牽引力嚴重不足等問題。
基于此模型，研究人員還提出了電動拖拉機子系統(tǒng)的控制方法。其中，基于最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩主動控制方法可根據(jù)左右車輪與地面的接觸情況分配不同的轉(zhuǎn)矩，提高牽引效率并降低能耗。而牽引力和前-后軸荷的聯(lián)合控制方法，則通過聯(lián)合調(diào)整耕作深度和電池位置，平衡機組耕作質(zhì)量和高效牽引，解決了傳統(tǒng)拖拉機牽引控制的不足。
為了驗證該拖拉機的性能，研究人員進行了一系列的田間測試。在驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩主動控制測試中，與轉(zhuǎn)矩平均分配控制模式相比，轉(zhuǎn)矩主動控制模式使拖拉機滑轉(zhuǎn)率減少了 14.83%，牽引效率提高了 10.28%。
在牽引力和前–后軸荷的聯(lián)合控制測試中，與傳統(tǒng)牽引控制模式相比，所提的聯(lián)合控制模式使拖拉機滑轉(zhuǎn)率減少了 15.05%，牽引效率提高了 3.7%，驅(qū)動電機總能耗降低了 4.9%。
IT之家附論文鏈接如下：
https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.01.026
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