電動拖拉機研究現狀與發展前景分析

0 引言

傳統的普通燃油拖拉機存在越來越多的弊端，如能耗高、污染大等，電動拖拉機可以有效解決此類矛盾，因為電動拖拉機無論是在排放、效率還是操作等方面都要更勝于普通燃油拖拉機

。在很長一段時間里，電動拖拉機一直吸引著人們的眼球，并且越來越多的企業及政府對電動拖拉機的研究與應用推廣予以了高度重視，與此同時，也花費了很多的資金在電動拖拉機的研究上，對于此項研究也有了進一步新的進展

。相對比的情況下，電動拖拉機的發展速度則遠遠慢于電動汽車。電動拖拉機產生于19世紀80年代末，但現在卻很少出現在大眾視野中。這種情況的產生與技術、國家經濟發展水品有著緊密的聯系

。

1 電動拖拉機與傳統拖拉機的區別

無論是電動拖拉機還是傳統的內燃拖拉機,兩者都是把一定種類的能量轉變為機械能，且用來驅動拖拉機以達成農業作業的預期目標。柴油機和與其配合工作的機械控制裝置在傳統拖拉機作業過程中扮演著至關重要的角色。在發動機正常作業的過程中，把油箱內化石燃料的內能變更為機械能，與此同時，運用傳動系統反饋給車輪PTO。在此種情況下，通過對電動拖拉機施加外力啟動氣泵或者液壓油泵等配置

。電力驅動系統是電動拖拉機的重要組成部分更是核心要素。電動機把貯存在電源里的電能轉換成機械能，與此同時，電動機輸出軸分別運用機械傳動裝配把動力傳給車輪及PTO。部分電動拖拉機能夠運用輪內馬達直接被驅動。

為了實現河岸植被緩沖帶攔截污染物、凈化河流水體的生態系統服務功能目標，本研究綜合考慮阿什河兩側土壤理化特性、地形因子、土地覆被等空間環境要素，建立了阿什河岸植被緩沖帶空間數據庫，在GIS技術支持下，結合時間模型計算河岸植被緩沖帶可變寬度。

2 國外電動農機的發展現狀

19世紀，國外就已經開始致力于電動汽車及各種移動機械設備的研究，但此階段研究技術的不成熟，導致各類農業機械及電動拖拉機的市場趨于空白。由于電動技術的外部環境越來越有利于電動裝備的發展，并且世界范圍內對于環境保護的意識也在慢慢增強，農業機械電氣化也逐步變為一個嶄新的研究領域及方向。

在20世紀初，國外對電動機械展開了大量研究。德國在1912年制造出了有線電話拖拉機，該裝置的研發也證明了農業電動機械獲得了一定程度的發展與進步。英國、美國、日本等一些國家在1970年研制出車載電池驅動的電動拖拉機，在某種程度上促進了電動拖拉機的進步。另外，美國也研制出由鉛酸蓄電池供電、永磁無刷電機為動力的電動拖拉機。隨著經濟、技術及社會的不斷發展與進步，國外的農業電動設備也逐漸趨于成熟

。

美國約輸迪爾公司在2017年完成了世界上第一款電動拖拉機原型SESAM (Sustainable Energy Supply Agricultural Machine)的設計與制造。具體情況見圖1。該拖拉機已經進行了充分的實驗并且實現像傳統拖拉機一樣有效地完成既定工作。該拖拉機擁有兩塊功率為130 kW的鋰電池，其中一塊被用作來實現行走功能，而另外一塊則用以提供標準規格的功率。在電力驅動的作用下，拖拉機的傳動系統也帶來了更加深遠且積極的影響，變得越來越容易被人們接受。SESAM電動拖拉機能夠持續工作4 h或55 km的運輸距離。其中，電池可以充電3 100次，且充電時長僅為3 h。

德國還在2017年研發出了出了純電動拖拉機e100(圖2)。該款拖拉機通過鋰電池進行供電，另外，該電動拖拉機還有很多優勢，可以與其他電動農機具更好地配合完成田間作業。

電池是拖拉機的重要組成部分，在拖拉機工作過程中不可替代且具有決定性的作用，也是電動拖拉機重要的動力源，部分研究者對于電池整體性能指標標定分別根據安全性能、容量、能量密度、比能量、比功率、使用壽命、經濟性等進行判斷及評議。同時，這些方面也成為了設計電動拖拉機的困難及阻礙?，F階段，電動拖拉機的電池續航時間及使用壽命較短，電池管理系統容易出現故障等，是限制動力電池技術發展的主要原因，相關高校，科研院所也對此展開了研究，如西北農林科技大學李旭光

設計了雙動力電動拖拉機，并研制了新型的動力源及電驅動系統。這項研究對于電池續航能力產生了積極作用。

3 國內電動拖拉機關鍵技術研究現狀

3.1 動力電池技術

中，教師要根據學生的元認知情況，精心設計問題，讓學生通過“微型探究”活動，深化知識內涵，揭示數學本質，感悟解題方法.在具體問題解決后應注重引導學生總結提煉一般方法，使學生對問題的理解與思考達到新的高度.

3.2 驅動系統的設計

相對于柴油發動機，電池對于環境的破壞程度相對來說更高。因此，應該強化廣大民眾的環保意識并且創建廢棄電池回收站。通過對電池的動力、壽命及汽車的使用等情況來預估，到2025年，國家對于動力電池的使用及消耗會達到1.208億kWh。目前我國還缺乏一個比較健全的廢舊電池回收體系，因消費者沒有廣泛形成對于廢舊電池回收的環保意識，也就難以形成系統的廢舊電池回收行業，以上都是有關電池的弊端以及迫切需要解決的問題。

3.3 系統仿真技術

完成適應度函數初始化后，再利用去量綱化算法處理多參數變量問題，以有效避免求解過程中的量綱及數值量級的干擾。此時若直接投入遺傳進化計算，則可能無法控制適應度大小，因此需要借助線性、冪函數及指數方法轉變適應度函數尺度[16]，但現有方法均存在通用性和適應度不足等問題。為此改進指數尺度變化法為：

河南科技大學丁躍華團隊創建異步電機仿真模型、江蘇大學的教授設計電動拖拉機電動懸掛系統的仿真模型，這些都對電動拖拉機的發展起到非常深遠且積極的影響。現階段，系統仿真技術已經逐漸趨于成熟且被大范圍采用，其效果超出了人們的預期，但是這種仿真系統卻沒有專門針對電動拖拉機而設計的。由于電動拖拉機對于仿真系統有著極大的需求，所以設計專門針對電動拖拉機的仿真系統軟件，對未來電動拖拉機的研究能產生非常積極的效果。

4 電動拖拉機發展前景分析

4.1 加強電池回收，減少環境污染

現階段，直流串聯電機、三相交流異步電機和永磁無刷直流電動機三種電動機在我國應用廣泛。電動拖拉機的性能遠遠低于電動汽車，原因是電動拖拉機在作業的過程中，在很大程度上受到環境、多項負載沖擊等狀況的影響，研究人員需研發特殊的驅動系統來保證電動拖拉機在各種自然條件下都能發揮出良好的作用。

在外企工作的小趙看到《暫行辦法》后也很高興，“我每月收入近2萬元，從2019年起可以少繳近千元稅?！毙≮w是獨生子女，有一個4歲的女兒，父母都年滿60歲，租房居住，業余時間還在進修MBA。根據新規定，2萬元的收入減“三險一金”4000元，子女教育專項附加扣除1000元，贍養老人專項附加扣除2000元，住房租金專項附加扣除1500元，繼續教育專項附加扣除400元，如此計算，小趙每月應繳納的稅款降為600元，而2018年11月前他每月要繳1590元個稅。

4.2 完善電動拖拉機行業監管體系

拖拉機作為很多農機具的主要動力源，是農業生產中的重要農業機械之一。2020年10月22日，工業和信息化部正式提出在組織相關農業機械行業的行政主管部門制訂電動拖拉機、電動拖拉機電動動力系效率測定方法、拖拉機動力換擋傳動系試驗方法等標準，為電動拖拉機的科學發展提供理論參考與規范。相關農業機械行業發展部門應該針對電動拖拉機運行體制、安全監察、重大項目評估、成果鑒定及技術標準等提供政策建議，逐漸出臺關于電動拖拉機應用及發展的行業標準，逐漸引導電動拖拉機的科學發展及推廣應用，對于實現電動拖拉機技術標準化具有重要推動意義。

4.3 提高舒適性與安全性

傳統農業拖拉機駕駛室密閉，在農忙時節，駕駛員需要在田間連續駕駛超過8 h以上，未來在提升電動拖拉機駕駛性能及工作效率的同時，應該更加重視電動拖拉機的人性化設計，提高電動拖拉機駕駛室的舒適性及安全性，為拖拉機駕駛人員提供一個良好的工作環境，也是提高田間作業效率的重要保障。

5 結論

目前，電動拖拉機越來越受到研究人員及操作人員的廣泛關注，也有越來越多的電動拖拉機被應用到田間。但是受到傳統思想及研究水平的限制，電動拖拉機在短時間內無法完全替代傳統的燃油拖拉機，但隨著經濟與社會的不斷發展進步、互聯網技術水平的不斷提高及人民環保意識的增強，研究人員將在電動拖拉機的研制中投入更多的時間，使電動拖拉機的性能逐漸滿足廣大群眾的要求。更重要的是，相較于傳統的柴油動力工程機械，電動機械的成本更低，且技術生產制難易度具有優勢，研究人員及社會各界也對電動拖拉機的研制給予了厚望。通過對電動拖拉機的不斷深入研究，不僅將會對未來的農業機械研發制造、應用提供一定借鑒意義及參考價值，也會對國家的整體又好又快發展做出貢獻。

[1] 邴坤,劉元義,宋發成,等.國內電動拖拉機研究現狀[J].農業開發與裝備,2021(7):22-23.

[2] 李宇翔. 電動拖拉機動力電機故障研究及診斷[D].鎮江：江蘇大學,2018.

[3] 徐立友，劉恩澤，劉孟楠，等.燃料電池/蓄電池混合動力電動拖拉機能量管理策略[J].河南科技大學學報(自然科學版)，2019，40(2)：80-86.

[4] 高輝松，王珊珊，朱思洪.電動拖拉機驅動力與傳動效率特性試驗[J].農業機械學報，2008(10)：40-43+58.

[5] 毛鵬軍，殷珊珊，閔俊杰，等.電動拖拉機驅動系統的整體設計[J].機械設計與制造，2019(1)：74-76.

[6] 李旭光.溫室雙電源電動拖拉機的研制與試驗[D].咸陽：西北農林科技大學，2016.