使用纯电动轮驱动拖拉机减少作业排放并提高工作效率

电动拖拉机旨在代替传统燃油拖拉机在田间使用，可用于温室种植、室内农业、山地作业等特殊作业场景。与传统燃油拖拉机不同，电动拖拉机具有无废气排放、驱动系统响应快速、动力输出灵活等优势。

这些场景要求电动拖拉机能够适应复杂的驱动和作业环境，对电动拖拉机及其控制系统的设计提出了更高的要求。因此，提高电动拖拉机的作业效率，充分发挥其牵引能力已成为亟待突破的问题。

具体而言，现有拖拉机在复杂的田地表面耕作时，存在牵引效率低、燃油效率低、温室气体排放高的问题。

这些问题表现在：左右驱动轮之间无法实现差动扭矩分配，导致车轮打滑较大;固定配重无法连续智能调节，导致前后轴载荷分配不合理;由于电动液压悬挂系统无法平衡作业的农艺要求与设备的牵引性能，导致耕作质量低。

因此，针对传统柴油拖拉机在田间作业时温室气体和颗粒物排放超标以及牵引效率低的问题，研究了一种纯电动轮边驱动拖拉机，包括电动机驱动系统、电池镇流器系统，以及电动液压悬架系统。

本文建立了复杂土壤条件下电动拖拉机犁地装置的动力学模型，提出了驱动轮扭矩主动控制方法以及悬架系统和前后轮牵引力联合控制方法。-拖拉机的轴负载。

最后，对拖拉机进行样机组装并进行犁耕试验。耕作结果表明，与平均扭矩分配方式相比，本文提出的主动扭矩分配控制方法使拖拉机滑转率降低了14.83%，牵引效率提高了10.28%。

与传统牵引控制方式相比，本文提出的牵引与道碴联合控制方法，牵引效率提高了3.7%，滑差降低了15.05%，驱动电机总能耗降低了4.9%。

这项工作的主要贡献如下：

提出由轮边电机独立驱动系统、电池镇流器系统、直驱电液悬架系统组成的电动拖拉机全新整体配置，为关键系统和整体提供智能载体。机，以实现高效率的控制。

针对田间作业中车轮纵向打滑、机组重心后移、整机牵引力不足等问题，建立了九自由度(9-DOFs)电动拖拉机动力学模型。建;此外，还研究了驱动轮扭矩的主动控制方法以及牵引力和前后桥载荷的联合控制方法。

该研究将有助于提高电动拖拉机在复杂土壤条件下的作业质量和牵引效率。

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