开着电动拖拉机下农田

本刊记者|柴帆

开着电动拖拉机下农田

本刊记者|柴帆

电动拖拉机是一种零排放车辆，一般无直接污染物。应用电动拖拉机不仅能够缓解能源危机，也可以从源头上控制对环境的污染。智能电动拖拉机项目将为产业化新型、食用、通用的电动拖拉机奠定坚实的基础，具有良好的社会效益和经济效益。

《科学美国人》杂志曾报道，19世纪末，美国南部农场有一种车头上有两根电线链接到电网上的拖拉机，不用燃油，每天可耕作大片土地。这是对原始电动拖拉机的描述。

电动拖拉机是一种零排放车辆，一般无直接污染物。应用电动拖拉机代替燃油拖拉机，一方面可以缓解能源危机，另一方面也可以从源头上控制对环境的污染。

历程：电动拖拉机的孕育发展

德国的Siemens公司是世界上最早生产电动拖拉机的公司。1912年，该公司生产了功率为36.8kw的电动拖拉机，主要用于驱动旋耕机，拖拉机的动力是由电网提供的，有根长长的导线链接。随后，Siemens公司又推出了用来耕地的2.9kw电动拖拉机，共生产了1000台，该拖拉机有一根长25m的电缆链接到电网上，耕地时要载一根高6m的电缆杆用来支撑电缆，每耕作1200平米的土地就要移动一次电缆杆。

20世纪70年代的能源危机和石油短缺使得电动拖拉机迎来了发展的生机，当时，世界上许多的国家和巨头企业纷纷开始电动拖拉机的研究工作。在同一时期，美国General Electric公司推出Ellec-Trak系列电动拖拉机，由铅酸电池驱动永磁无刷直流电机，控制器由一系列继电器和电阻器组成，主要用于草坪修剪。20世纪90年代以后，随着电力电子技术和电池技术的快速发展，电动拖拉机向易操作性、高可靠性和多功能方向发展，性能得到很大的提高。

2012年，日本井关农机株式会社与爱媛大学合作研发小型电动拖拉机，搭载经改进的电动汽车用电机和蓄电池，最大功率13马力，一次充电需3-5个小时，可连续工作1个小时，耕地1300平方米。

与普通燃油车辆相比较，电动车辆具有零排放、低噪音、高效率、易操作等特点，是解决燃油车辆所带来一系列问题的最佳替代方案。长期以来，电动车辆的研究一直收到人们的广泛重视，各国政府和巨头公司先后投入大量资金用于电动车辆的研发工作，特别是电动汽车的研发。

但与电动汽车相比，电动拖拉机的发展则显得十分缓慢，时至今日，很难找到电动拖拉机大规模应用的例子，我国的电动拖拉机市场更是一片空白。

1960年，我国第一台功率为28千瓦的电网供电拖拉机在哈尔滨松江拖拉机制造厂试制成功。进入21世纪，随着电控、新能源和电机等相关技术的发展，南京农业大学、河南科技大学、西北农林科技大学、中国农业大学、江苏大学等高校从不同角度进行电动拖拉机的研究，取得了初步科研成果。2012年，中国一拖集团有限公与通用电气公司签订合作协议，共同研发电动拖拉机，但至今未推出产品。

项目：智能电动拖拉机开发

现代农机装备是现代农业的重要支撑，现代农业新业态、农业生产新模式对生态、节能、环保提出了越来越高的要求。设施农业、生态农业、庭院农业等特殊农业生产环境对零排放、无污染、低噪音的绿色动力农机的需求越来越迫切，高效能环保农业动力机械已成为全球农机科技创新的主攻方向。

正如John Deere工程师Marlin Onnen（2011）在杂志Resource Magazine撰文指出“Coming Soon: Tractor Electrification”,电动化拖拉机离我们越来越近，绿色动力进入农机行业。

与国外先进技术和多样性产品相比，目前，我国的电动拖拉机尚处于探索阶段，主要体现在动力电池集成技术，东路分配管理、续航能力、能量管理协调控制等方面存在瓶颈，性能指标离实用化相差较远，没有成熟的产品进入市场。

在我国，山东时风（集团）有限责任公司（以下简称“时风”）电动车辆的研发及生产能力处于我国前列、占据了我国农机装备产业重要地位。为了提高我国电动拖拉机研发技术，开阔我国电动拖拉机市场，时风牵头组织，并且联合拥有科研实力雄厚、具有丰富的电动拖拉机相关理论及技术研究经历的高等院校、专业从事农业装备研发、生产、推广的科研院所，以及具备动力电池组成能力、拖拉机整机测试与检验能力的企业，共同组建了产学研联合申报团队，申报我国电动拖拉机开发项目（以下简称“项目”）。

作为该项目负责人的林联华整日十分忙碌，在周末忙里抽闲的才有时间和记者通电话。林联华告诉记者，按照项目原先规划的那样，将以高效智能、节能环保电动拖拉机新产品为核心，通过对电动拖拉机关键技术的研究、核心零部件的开发和整机的创制，填补我国电动拖拉机产品市场的空白，满足农业生产绿色动力需求。以电动拖拉机产品质量和可靠性为出发点和落脚点，推动电动拖拉机产品的市场化、实用化和产业化。

同时，按照应用基础研究、关键技术突破与核心零部件研制以及整机集成创制的路线，围绕电动拖拉机高效传动关键技术研究及功率分汇流变速箱研制、电动拖拉机能量管理关键技术研制与整机控制器开发、电动拖拉机之智能化操作与作业关键技术研究及核心零部件研制、双电机耦合驱动电动拖拉机（25马力）整机集成创制与试验考核、双电机耦合驱动电动拖拉机（35马力）整机集成创制与试验考核等5项研究任务，各参与单位依据自身优势协同攻关，完成项目研究目标及各项考核指标。

据悉，项目拟开发两种马力、不同技术路线的智能电动拖拉机。针对动力电池续航能力有限、电机外特性与农田低速大扭矩作业及工况变换频繁等现状，重点解决满足电动拖拉机不同作业工况需求的电机外特性与作业负载的匹配规律，各耗能部件的能量消耗规律与耗散特性等关键科学问题，突破不同工况下动力匹配机制与功率分汇流传动、动力模式与经济模式下的能量管理、整机功率优化匹配及中央继承控制、动力电池集成、智能化操控与作业管理以及模块化整机集成6项关键技术。

未来：敲开国内市场大门

在2016年召开的全国科技创新大会上，习总书记作了重要讲话，发出了我国向建设科技强国迈进的号召，明确实现科技强国建设的三步走战略，发布创新驱动发展纲要，对创新驱动发展进行了全面部署。

创新驱动发展开始成为国家战略，创新逐渐在社会生活中占据重要地位，国家要富强、企业要发展、个人要小康，全都离不开创新。“变则通达”的道理同样适用于智能电动拖拉机的研发和推进。

相较于以往的电动拖拉机研发工作，本次项目的主要创新点主要体现动力模式与经济模式下能量高效利用的电动拖拉机整机能量管理系统和协调控制策略；高效发挥电动机外特性的电动拖拉机动力匹配策略；电动拖拉机双电机输入、多输出功率分汇流传动系总成；以双电机为动力源、满足农业生产需求的25马力和35马力智能电动拖拉机；适用于电动拖拉机作业特点的智能化操作系统五个方面。

电动拖拉机用于设施农业、生态农业、庭院农业等特殊农业生产环境，随着生活水平的改善，对设施园艺产品、生态农产品、体验农产品的需求日益增长，产品的附加值也不断提高，经济效益显著。

电动拖拉机开发项目的实现，有利于提高我国电动拖拉机技术研发、制造水平和测试检验方法，拖拉机相关产品的产量和质量以及农业生产资源利用率，填补我国电动拖拉机市场的空白，实现能源的减量化和资源的高效利用，节能、节地、节水、节药效果将会比较显著，极大地促进农业发展方式从资源依赖型向创新驱动型和生态环保型转变。在促进农业农村发展、提高城乡居民生活水平、构建和谐社会的等方面也体现出越来越积极的作用。

林联华说：“项目虽然在实施过程中多多少少都会有一些困难，但是我相信，通过整个团队的努力，项目的预期目标到时候一定会实现。”

农业是国民经济的基础，其根本出路在于机械化，智能农机装备代表着农业先进生产力，是提高生产效率、转变发展方式、增强农业综合生产能力的物质基础，也是国际农业装备产业技术竞争的焦点。

当前，我国农业现代化加速发展，设施农业、生态农业、庭院农业等特殊农业生产需求增多，对农机装备技术要求更高，相关配套产品需求巨大。智能电动拖拉机项目将为产业化新型、实用、通用的电动拖拉机奠定坚实的基础，具有良好的社会效益和经济效益。