电动拖拉机研究现状与发展前景分析

0 引言

传统的普通燃油拖拉机存在越来越多的弊端，如能耗高、污染大等，电动拖拉机可以有效解决此类矛盾，因为电动拖拉机无论是在排放、效率还是操作等方面都要更胜于普通燃油拖拉机

。在很长一段时间里，电动拖拉机一直吸引着人们的眼球，并且越来越多的企业及政府对电动拖拉机的研究与应用推广予以了高度重视，与此同时，也花费了很多的资金在电动拖拉机的研究上，对于此项研究也有了进一步新的进展

。相对比的情况下，电动拖拉机的发展速度则远远慢于电动汽车。电动拖拉机产生于19世纪80年代末，但现在却很少出现在大众视野中。这种情况的产生与技术、国家经济发展水品有着紧密的联系

。

1 电动拖拉机与传统拖拉机的区别

无论是电动拖拉机还是传统的内燃拖拉机,两者都是把一定种类的能量转变为机械能，且用来驱动拖拉机以达成农业作业的预期目标。柴油机和与其配合工作的机械控制装置在传统拖拉机作业过程中扮演着至关重要的角色。在发动机正常作业的过程中，把油箱内化石燃料的内能变更为机械能，与此同时，运用传动系统反馈给车轮PTO。在此种情况下，通过对电动拖拉机施加外力启动气泵或者液压油泵等配置

。电力驱动系统是电动拖拉机的重要组成部分更是核心要素。电动机把贮存在电源里的电能转换成机械能，与此同时，电动机输出轴分别运用机械传动装配把动力传给车轮及PTO。部分电动拖拉机能够运用轮内马达直接被驱动。

为了实现河岸植被缓冲带拦截污染物、净化河流水体的生态系统服务功能目标，本研究综合考虑阿什河两侧土壤理化特性、地形因子、土地覆被等空间环境要素，建立了阿什河岸植被缓冲带空间数据库，在GIS技术支持下，结合时间模型计算河岸植被缓冲带可变宽度。

2 国外电动农机的发展现状

19世纪，国外就已经开始致力于电动汽车及各种移动机械设备的研究，但此阶段研究技术的不成熟，导致各类农业机械及电动拖拉机的市场趋于空白。由于电动技术的外部环境越来越有利于电动装备的发展，并且世界范围内对于环境保护的意识也在慢慢增强，农业机械电气化也逐步变为一个崭新的研究领域及方向。

在20世纪初，国外对电动机械展开了大量研究。德国在1912年制造出了有线电话拖拉机，该装置的研发也证明了农业电动机械获得了一定程度的发展与进步。英国、美国、日本等一些国家在1970年研制出车载电池驱动的电动拖拉机，在某种程度上促进了电动拖拉机的进步。另外，美国也研制出由铅酸蓄电池供电、永磁无刷电机为动力的电动拖拉机。随着经济、技术及社会的不断发展与进步，国外的农业电动设备也逐渐趋于成熟

。

美国约输迪尔公司在2017年完成了世界上第一款电动拖拉机原型SESAM (Sustainable Energy Supply Agricultural Machine)的设计与制造。具体情况见图1。该拖拉机已经进行了充分的实验并且实现像传统拖拉机一样有效地完成既定工作。该拖拉机拥有两块功率为130 kW的锂电池，其中一块被用作来实现行走功能，而另外一块则用以提供标准规格的功率。在电力驱动的作用下，拖拉机的传动系统也带来了更加深远且积极的影响，变得越来越容易被人们接受。SESAM电动拖拉机能够持续工作4 h或55 km的运输距离。其中，电池可以充电3 100次，且充电时长仅为3 h。

德国还在2017年研发出了出了纯电动拖拉机e100(图2)。该款拖拉机通过锂电池进行供电，另外，该电动拖拉机还有很多优势，可以与其他电动农机具更好地配合完成田间作业。

电池是拖拉机的重要组成部分，在拖拉机工作过程中不可替代且具有决定性的作用，也是电动拖拉机重要的动力源，部分研究者对于电池整体性能指标标定分别根据安全性能、容量、能量密度、比能量、比功率、使用寿命、经济性等进行判断及评议。同时，这些方面也成为了设计电动拖拉机的困难及阻碍。现阶段，电动拖拉机的电池续航时间及使用寿命较短，电池管理系统容易出现故障等，是限制动力电池技术发展的主要原因，相关高校，科研院所也对此展开了研究，如西北农林科技大学李旭光

设计了双动力电动拖拉机，并研制了新型的动力源及电驱动系统。这项研究对于电池续航能力产生了积极作用。

3 国内电动拖拉机关键技术研究现状

3.1 动力电池技术

中，教师要根据学生的元认知情况，精心设计问题，让学生通过“微型探究”活动，深化知识内涵，揭示数学本质，感悟解题方法.在具体问题解决后应注重引导学生总结提炼一般方法，使学生对问题的理解与思考达到新的高度.

3.2 驱动系统的设计

相对于柴油发动机，电池对于环境的破坏程度相对来说更高。因此，应该强化广大民众的环保意识并且创建废弃电池回收站。通过对电池的动力、寿命及汽车的使用等情况来预估，到2025年，国家对于动力电池的使用及消耗会达到1.208亿kWh。目前我国还缺乏一个比较健全的废旧电池回收体系，因消费者没有广泛形成对于废旧电池回收的环保意识，也就难以形成系统的废旧电池回收行业，以上都是有关电池的弊端以及迫切需要解决的问题。

3.3 系统仿真技术

完成适应度函数初始化后，再利用去量纲化算法处理多参数变量问题，以有效避免求解过程中的量纲及数值量级的干扰。此时若直接投入遗传进化计算，则可能无法控制适应度大小，因此需要借助线性、幂函数及指数方法转变适应度函数尺度[16]，但现有方法均存在通用性和适应度不足等问题。为此改进指数尺度变化法为：

河南科技大学丁跃华团队创建异步电机仿真模型、江苏大学的教授设计电动拖拉机电动悬挂系统的仿真模型，这些都对电动拖拉机的发展起到非常深远且积极的影响。现阶段，系统仿真技术已经逐渐趋于成熟且被大范围采用，其效果超出了人们的预期，但是这种仿真系统却没有专门针对电动拖拉机而设计的。由于电动拖拉机对于仿真系统有着极大的需求，所以设计专门针对电动拖拉机的仿真系统软件，对未来电动拖拉机的研究能产生非常积极的效果。

4 电动拖拉机发展前景分析

4.1 加强电池回收，减少环境污染

现阶段，直流串联电机、三相交流异步电机和永磁无刷直流电动机三种电动机在我国应用广泛。电动拖拉机的性能远远低于电动汽车，原因是电动拖拉机在作业的过程中，在很大程度上受到环境、多项负载冲击等状况的影响，研究人员需研发特殊的驱动系统来保证电动拖拉机在各种自然条件下都能发挥出良好的作用。

在外企工作的小赵看到《暂行办法》后也很高兴，“我每月收入近2万元，从2019年起可以少缴近千元税。”小赵是独生子女，有一个4岁的女儿，父母都年满60岁，租房居住，业余时间还在进修MBA。根据新规定，2万元的收入减“三险一金”4000元，子女教育专项附加扣除1000元，赡养老人专项附加扣除2000元，住房租金专项附加扣除1500元，继续教育专项附加扣除400元，如此计算，小赵每月应缴纳的税款降为600元，而2018年11月前他每月要缴1590元个税。

4.2 完善电动拖拉机行业监管体系

拖拉机作为很多农机具的主要动力源，是农业生产中的重要农业机械之一。2020年10月22日，工业和信息化部正式提出在组织相关农业机械行业的行政主管部门制订电动拖拉机、电动拖拉机电动动力系效率测定方法、拖拉机动力换挡传动系试验方法等标准，为电动拖拉机的科学发展提供理论参考与规范。相关农业机械行业发展部门应该针对电动拖拉机运行体制、安全监察、重大项目评估、成果鉴定及技术标准等提供政策建议，逐渐出台关于电动拖拉机应用及发展的行业标准，逐渐引导电动拖拉机的科学发展及推广应用，对于实现电动拖拉机技术标准化具有重要推动意义。

4.3 提高舒适性与安全性

传统农业拖拉机驾驶室密闭，在农忙时节，驾驶员需要在田间连续驾驶超过8 h以上，未来在提升电动拖拉机驾驶性能及工作效率的同时，应该更加重视电动拖拉机的人性化设计，提高电动拖拉机驾驶室的舒适性及安全性，为拖拉机驾驶人员提供一个良好的工作环境，也是提高田间作业效率的重要保障。

5 结论

目前，电动拖拉机越来越受到研究人员及操作人员的广泛关注，也有越来越多的电动拖拉机被应用到田间。但是受到传统思想及研究水平的限制，电动拖拉机在短时间内无法完全替代传统的燃油拖拉机，但随着经济与社会的不断发展进步、互联网技术水平的不断提高及人民环保意识的增强，研究人员将在电动拖拉机的研制中投入更多的时间，使电动拖拉机的性能逐渐满足广大群众的要求。更重要的是，相较于传统的柴油动力工程机械，电动机械的成本更低，且技术生产制难易度具有优势，研究人员及社会各界也对电动拖拉机的研制给予了厚望。通过对电动拖拉机的不断深入研究，不仅将会对未来的农业机械研发制造、应用提供一定借鉴意义及参考价值，也会对国家的整体又好又快发展做出贡献。

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[4] 高辉松，王珊珊，朱思洪.电动拖拉机驱动力与传动效率特性试验[J].农业机械学报，2008(10)：40-43+58.

[5] 毛鹏军，殷珊珊，闵俊杰，等.电动拖拉机驱动系统的整体设计[J].机械设计与制造，2019(1)：74-76.

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