開著電動拖拉機下農(nóng)田

本刊記者|柴帆

開著電動拖拉機下農(nóng)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(yīng)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(chǎn)業(yè)化新型、食用、通用的電動拖拉機奠定堅實的基礎(chǔ)，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

《科學(xué)美國人》雜志曾報道，19世紀末，美國南部農(nóng)場有一種車頭上有兩根電線鏈接到電網(wǎng)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(yīng)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(chǎn)電動拖拉機的公司。1912年，該公司生產(chǎn)了功率為36.8kw的電動拖拉機，主要用于驅(qū)動旋耕機，拖拉機的動力是由電網(wǎng)提供的，有根長長的導(dǎo)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(chǎn)了1000臺，該拖拉機有一根長25m的電纜鏈接到電網(wǎng)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(dāng)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(qū)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(shù)和電池技術(shù)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(guān)農(nóng)機株式會社與愛媛大學(xué)合作研發(fā)小型電動拖拉機，搭載經(jīng)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(yīng)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(wǎng)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(guān)技術(shù)的發(fā)展，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、河南科技大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇大學(xué)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(xié)議，共同研發(fā)電動拖拉機，但至今未推出產(chǎn)品。

項目：智能電動拖拉機開發(fā)

現(xiàn)代農(nóng)機裝備是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要支撐，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新模式對生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保提出了越來越高的要求。設(shè)施農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、庭院農(nóng)業(yè)等特殊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境對零排放、無污染、低噪音的綠色動力農(nóng)機的需求越來越迫切，高效能環(huán)保農(nóng)業(yè)動力機械已成為全球農(nóng)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(nóng)機行業(yè)。

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

在我國，山東時風(fēng)（集團）有限責(zé)任公司（以下簡稱“時風(fēng)”）電動車輛的研發(fā)及生產(chǎn)能力處于我國前列、占據(jù)了我國農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)重要地位。為了提高我國電動拖拉機研發(fā)技術(shù)，開闊我國電動拖拉機市場，時風(fēng)牽頭組織，并且聯(lián)合擁有科研實力雄厚、具有豐富的電動拖拉機相關(guān)理論及技術(shù)研究經(jīng)歷的高等院校、專業(yè)從事農(nóng)業(yè)裝備研發(fā)、生產(chǎn)、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?zāi)芰Φ钠髽I(yè)，共同組建了產(chǎn)學(xué)研聯(lián)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(zé)人的林聯(lián)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(lián)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(chǎn)品為核心，通過對電動拖拉機關(guān)鍵技術(shù)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(chǎn)品市場的空白，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綠色動力需求。以電動拖拉機產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性為出發(fā)點和落腳點，推動電動拖拉機產(chǎn)品的市場化、實用化和產(chǎn)業(yè)化。

同時，按照應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)研究及功率分匯流變速箱研制、電動拖拉機能量管理關(guān)鍵技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)研究及核心零部件研制、雙電機耦合驅(qū)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(qū)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(wù)，各參與單位依據(jù)自身優(yōu)勢協(xié)同攻關(guān)，完成項目研究目標(biāo)及各項考核指標(biāo)。

據(jù)悉，項目擬開發(fā)兩種馬力、不同技術(shù)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(nóng)田低速大扭矩作業(yè)及工況變換頻繁等現(xiàn)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(guān)鍵科學(xué)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(jīng)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(guān)鍵技術(shù)。

未來：敲開國內(nèi)市場大門

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

創(chuàng)新驅(qū)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(jù)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(xiàn)動力模式與經(jīng)濟模式下能量高效利用的電動拖拉機整機能量管理系統(tǒng)和協(xié)調(diào)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(tǒng)五個方面。

電動拖拉機用于設(shè)施農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、庭院農(nóng)業(yè)等特殊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，隨著生活水平的改善，對設(shè)施園藝產(chǎn)品、生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品、體驗農(nóng)產(chǎn)品的需求日益增長，產(chǎn)品的附加值也不斷提高，經(jīng)濟效益顯著。

電動拖拉機開發(fā)項目的實現(xiàn)，有利于提高我國電動拖拉機技術(shù)研發(fā)、制造水平和測試檢驗方法，拖拉機相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源利用率，填補我國電動拖拉機市場的空白，實現(xiàn)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(nóng)業(yè)發(fā)展方式從資源依賴型向創(chuàng)新驅(qū)動型和生態(tài)環(huán)保型轉(zhuǎn)變。在促進農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展、提高城鄉(xiāng)居民生活水平、構(gòu)建和諧社會的等方面也體現(xiàn)出越來越積極的作用。

林聯(lián)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(yù)期目標(biāo)到時候一定會實現(xiàn)。”

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，其根本出路在于機械化，智能農(nóng)機裝備代表著農(nóng)業(yè)先進生產(chǎn)力，是提高生產(chǎn)效率、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、增強農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國際農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)競爭的焦點。

當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加速發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、庭院農(nóng)業(yè)等特殊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求增多，對農(nóng)機裝備技術(shù)要求更高，相關(guān)配套產(chǎn)品需求巨大。智能電動拖拉機項目將為產(chǎn)業(yè)化新型、實用、通用的電動拖拉機奠定堅實的基礎(chǔ)，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。