10 月 15 日消息，中國(guó)工程院院士、北京市農(nóng)林科學(xué)院趙春江帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)攜手中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)，合作研發(fā)出一種新型純電動(dòng)輪邊驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)。
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(dòng)輪邊驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)）”為題發(fā)表在中國(guó)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(jī)作業(yè)機(jī)組為對(duì)象，以提高作業(yè)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性為目的，研究了一種純電動(dòng)輪邊驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)。該拖拉機(jī)的底盤(pán)系統(tǒng)采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電池變位系統(tǒng)和電液懸掛系統(tǒng)。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用“驅(qū)動(dòng)電機(jī) + 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(jì)性。電池變位系統(tǒng)中，高質(zhì)量的動(dòng)力電池包直接取代了原有的配重，并輔以實(shí)時(shí)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的軸載分配。電液懸掛系統(tǒng)則為拖拉機(jī)提供了多種作業(yè)控制模式。
為了提高拖拉機(jī)的牽引效率和適應(yīng)復(fù)雜土壤條件，研究人員構(gòu)建了電動(dòng)拖拉機(jī)耕作機(jī)組的動(dòng)力學(xué)模型。該模型具有 9 個(gè)自由度，強(qiáng)調(diào)了耕作阻力、耕作深度、縱向加速度等多個(gè)因素，能夠有效解決拖拉機(jī)在田間作業(yè)時(shí)出現(xiàn)的縱向車(chē)輪過(guò)度滑轉(zhuǎn)、機(jī)組重心過(guò)分后移和整機(jī)牽引力嚴(yán)重不足等問(wèn)題。
基于此模型，研究人員還提出了電動(dòng)拖拉機(jī)子系統(tǒng)的控制方法。其中，基于最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩主動(dòng)控制方法可根據(jù)左右車(chē)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(guò)聯(lián)合調(diào)整耕作深度和電池位置，平衡機(jī)組耕作質(zhì)量和高效牽引，解決了傳統(tǒng)拖拉機(jī)牽引控制的不足。
為了驗(yàn)證該拖拉機(jī)的性能，研究人員進(jìn)行了一系列的田間測(cè)試。在驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩主動(dòng)控制測(cè)試中，與轉(zhuǎn)矩平均分配控制模式相比，轉(zhuǎn)矩主動(dòng)控制模式使拖拉機(jī)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(cè)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(jī)滑轉(zhuǎn)率減少了 15.05%，牽引效率提高了 3.7%，驅(qū)動(dòng)電機(jī)總能耗降低了 4.9%。
附論文鏈接如下：
https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.01.026
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-5-6519-0.html趙春江院士團(tuán)隊(duì)與中國(guó)農(nóng)大等合作研發(fā)新型純電動(dòng)輪邊驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)
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