本刊記者|柴帆

開著電動拖拉機下農田

本刊記者|柴帆

電動拖拉機是一種零排放車輛，一般無直接污染物。應用電動拖拉機不僅能夠緩解能源危機，也可以從源頭上控制對環(huán)境的污染。智能電動拖拉機項目將為產業(yè)化新型、食用、通用的電動拖拉機奠定堅實的基礎，具有良好的社會效益和經濟效益。

《科學美國人》雜志曾報道，19世紀末，美國南部農場有一種車頭上有兩根電線鏈接到電網上的拖拉機，不用燃油，每天可耕作大片土地。這是對原始電動拖拉機的描述。

電動拖拉機是一種零排放車輛，一般無直接污染物。應用電動拖拉機代替燃油拖拉機，一方面可以緩解能源危機，另一方面也可以從源頭上控制對環(huán)境的污染。

歷程：電動拖拉機的孕育發(fā)展

德國的Siemens公司是世界上最早生產電動拖拉機的公司。1912年，該公司生產了功率為36.8kw的電動拖拉機，主要用于驅動旋耕機，拖拉機的動力是由電網提供的，有根長長的導線鏈接。隨后，Siemens公司又推出了用來耕地的2.9kw電動拖拉機，共生產了1000臺，該拖拉機有一根長25m的電纜鏈接到電網上，耕地時要載一根高6m的電纜桿用來支撐電纜，每耕作1200平米的土地就要移動一次電纜桿。

20世紀70年代的能源危機和石油短缺使得電動拖拉機迎來了發(fā)展的生機，當時，世界上許多的國家和巨頭企業(yè)紛紛開始電動拖拉機的研究工作。在同一時期，美國General Electric公司推出Ellec-Trak系列電動拖拉機，由鉛酸電池驅動永磁無刷直流電機，控制器由一系列繼電器和電阻器組成，主要用于草坪修剪。20世紀90年代以后，隨著電力電子技術和電池技術的快速發(fā)展，電動拖拉機向易操作性、高可靠性和多功能方向發(fā)展，性能得到很大的提高。

2012年，日本井關農機株式會社與愛媛大學合作研發(fā)小型電動拖拉機，搭載經改進的電動汽車用電機和蓄電池，最大功率13馬力，一次充電需3-5個小時，可連續(xù)工作1個小時，耕地1300平方米。

與普通燃油車輛相比較，電動車輛具有零排放、低噪音、高效率、易操作等特點，是解決燃油車輛所帶來一系列問題的最佳替代方案。長期以來，電動車輛的研究一直收到人們的廣泛重視，各國政府和巨頭公司先后投入大量資金用于電動車輛的研發(fā)工作，特別是電動汽車的研發(fā)。

但與電動汽車相比，電動拖拉機的發(fā)展則顯得十分緩慢，時至今日，很難找到電動拖拉機大規(guī)模應用的例子，我國的電動拖拉機市場更是一片空白。

1960年，我國第一臺功率為28千瓦的電網供電拖拉機在哈爾濱松江拖拉機制造廠試制成功。進入21世紀，隨著電控、新能源和電機等相關技術的發(fā)展，南京農業(yè)大學、河南科技大學、西北農林科技大學、中國農業(yè)大學、江蘇大學等高校從不同角度進行電動拖拉機的研究，取得了初步科研成果。2012年，中國一拖集團有限公與通用電氣公司簽訂合作協議，共同研發(fā)電動拖拉機，但至今未推出產品。

項目：智能電動拖拉機開發(fā)

現代農機裝備是現代農業(yè)的重要支撐，現代農業(yè)新業(yè)態(tài)、農業(yè)生產新模式對生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保提出了越來越高的要求。設施農業(yè)、生態(tài)農業(yè)、庭院農業(yè)等特殊農業(yè)生產環(huán)境對零排放、無污染、低噪音的綠色動力農機的需求越來越迫切，高效能環(huán)保農業(yè)動力機械已成為全球農機科技創(chuàng)新的主攻方向。

正如John Deere工程師Marlin Onnen（2011）在雜志Resource Magazine撰文指出“Coming Soon: Tractor Electrification”,電動化拖拉機離我們越來越近，綠色動力進入農機行業(yè)。

與國外先進技術和多樣性產品相比，目前，我國的電動拖拉機尚處于探索階段，主要體現在動力電池集成技術，東路分配管理、續(xù)航能力、能量管理協調控制等方面存在瓶頸，性能指標離實用化相差較遠，沒有成熟的產品進入市場。

在我國，山東時風（集團）有限責任公司（以下簡稱“時風”）電動車輛的研發(fā)及生產能力處于我國前列、占據了我國農機裝備產業(yè)重要地位。為了提高我國電動拖拉機研發(fā)技術，開闊我國電動拖拉機市場，時風牽頭組織，并且聯合擁有科研實力雄厚、具有豐富的電動拖拉機相關理論及技術研究經歷的高等院校、專業(yè)從事農業(yè)裝備研發(fā)、生產、推廣的科研院所，以及具備動力電池組成能力、拖拉機整機測試與檢驗能力的企業(yè)，共同組建了產學研聯合申報團隊，申報我國電動拖拉機開發(fā)項目（以下簡稱“項目”）。

作為該項目負責人的林聯華整日十分忙碌，在周末忙里抽閑的才有時間和記者通電話。林聯華告訴記者，按照項目原先規(guī)劃的那樣，將以高效智能、節(jié)能環(huán)保電動拖拉機新產品為核心，通過對電動拖拉機關鍵技術的研究、核心零部件的開發(fā)和整機的創(chuàng)制，填補我國電動拖拉機產品市場的空白，滿足農業(yè)生產綠色動力需求。以電動拖拉機產品質量和可靠性為出發(fā)點和落腳點，推動電動拖拉機產品的市場化、實用化和產業(yè)化。

同時，按照應用基礎研究、關鍵技術突破與核心零部件研制以及整機集成創(chuàng)制的路線，圍繞電動拖拉機高效傳動關鍵技術研究及功率分匯流變速箱研制、電動拖拉機能量管理關鍵技術研制與整機控制器開發(fā)、電動拖拉機之智能化操作與作業(yè)關鍵技術研究及核心零部件研制、雙電機耦合驅動電動拖拉機（25馬力）整機集成創(chuàng)制與試驗考核、雙電機耦合驅動電動拖拉機（35馬力）整機集成創(chuàng)制與試驗考核等5項研究任務，各參與單位依據自身優(yōu)勢協同攻關，完成項目研究目標及各項考核指標。

據悉，項目擬開發(fā)兩種馬力、不同技術路線的智能電動拖拉機。針對動力電池續(xù)航能力有限、電機外特性與農田低速大扭矩作業(yè)及工況變換頻繁等現狀，重點解決滿足電動拖拉機不同作業(yè)工況需求的電機外特性與作業(yè)負載的匹配規(guī)律，各耗能部件的能量消耗規(guī)律與耗散特性等關鍵科學問題，突破不同工況下動力匹配機制與功率分匯流傳動、動力模式與經濟模式下的能量管理、整機功率優(yōu)化匹配及中央繼承控制、動力電池集成、智能化操控與作業(yè)管理以及模塊化整機集成6項關鍵技術。

未來：敲開國內市場大門

在2016年召開的全國科技創(chuàng)新大會上，習總書記作了重要講話，發(fā)出了我國向建設科技強國邁進的號召，明確實現科技強國建設的三步走戰(zhàn)略，發(fā)布創(chuàng)新驅動發(fā)展綱要，對創(chuàng)新驅動發(fā)展進行了全面部署。

創(chuàng)新驅動發(fā)展開始成為國家戰(zhàn)略，創(chuàng)新逐漸在社會生活中占據重要地位，國家要富強、企業(yè)要發(fā)展、個人要小康，全都離不開創(chuàng)新。“變則通達”的道理同樣適用于智能電動拖拉機的研發(fā)和推進。

相較于以往的電動拖拉機研發(fā)工作，本次項目的主要創(chuàng)新點主要體現動力模式與經濟模式下能量高效利用的電動拖拉機整機能量管理系統和協調控制策略；高效發(fā)揮電動機外特性的電動拖拉機動力匹配策略；電動拖拉機雙電機輸入、多輸出功率分匯流傳動系總成；以雙電機為動力源、滿足農業(yè)生產需求的25馬力和35馬力智能電動拖拉機；適用于電動拖拉機作業(yè)特點的智能化操作系統五個方面。

電動拖拉機用于設施農業(yè)、生態(tài)農業(yè)、庭院農業(yè)等特殊農業(yè)生產環(huán)境，隨著生活水平的改善，對設施園藝產品、生態(tài)農產品、體驗農產品的需求日益增長，產品的附加值也不斷提高，經濟效益顯著。

電動拖拉機開發(fā)項目的實現，有利于提高我國電動拖拉機技術研發(fā)、制造水平和測試檢驗方法，拖拉機相關產品的產量和質量以及農業(yè)生產資源利用率，填補我國電動拖拉機市場的空白，實現能源的減量化和資源的高效利用，節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)藥效果將會比較顯著，極大地促進農業(yè)發(fā)展方式從資源依賴型向創(chuàng)新驅動型和生態(tài)環(huán)保型轉變。在促進農業(yè)農村發(fā)展、提高城鄉(xiāng)居民生活水平、構建和諧社會的等方面也體現出越來越積極的作用。

林聯華說：“項目雖然在實施過程中多多少少都會有一些困難，但是我相信，通過整個團隊的努力，項目的預期目標到時候一定會實現?！?/p>

農業(yè)是國民經濟的基礎，其根本出路在于機械化，智能農機裝備代表著農業(yè)先進生產力，是提高生產效率、轉變發(fā)展方式、增強農業(yè)綜合生產能力的物質基礎，也是國際農業(yè)裝備產業(yè)技術競爭的焦點。

當前，我國農業(yè)現代化加速發(fā)展，設施農業(yè)、生態(tài)農業(yè)、庭院農業(yè)等特殊農業(yè)生產需求增多，對農機裝備技術要求更高，相關配套產品需求巨大。智能電動拖拉機項目將為產業(yè)化新型、實用、通用的電動拖拉機奠定堅實的基礎，具有良好的社會效益和經濟效益。