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　　排放升級(jí)壓力下電動(dòng)拖拉機(jī)是最好的選擇嗎？

2019年7月18—20日，由農(nóng)業(yè)機(jī)械雜志社主辦的“2019第七屆中國(guó)農(nóng)機(jī)高端論壇暨2018中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械年度TOP50+頒獎(jiǎng)盛典”在安徽省蕪湖市隆重舉辦。

會(huì)議同期舉辦了“農(nóng)機(jī)國(guó)四排放升級(jí)研討會(huì)”，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)高輝松博士以《電動(dòng)拖拉機(jī)發(fā)展歷史及思考》為題，為與會(huì)者分析了電動(dòng)拖拉機(jī)的前世今生，同時(shí)提出了幾點(diǎn)思考。

隨著污染排放、生態(tài)環(huán)保等進(jìn)程的不斷推進(jìn)，國(guó)四升級(jí)迫在眉睫，拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)新一輪的升級(jí)改造再一次成為了行業(yè)中的熱點(diǎn)問題之一。當(dāng)大家都在為今后化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)將如何應(yīng)對(duì)一次次升級(jí)的時(shí)候，早已有一部分人將目光轉(zhuǎn)向了其他方向。如同當(dāng)下炙手可熱的電動(dòng)汽車一般，電動(dòng)拖拉機(jī)也越來越多地進(jìn)入了人們的視線。

所謂電動(dòng)拖拉機(jī)亦是指電力驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)，主要包括外供電源的電動(dòng)拖拉機(jī)和自攜電源的電動(dòng)拖拉機(jī)。

電動(dòng)拖拉機(jī)發(fā)展歷史

其實(shí)電動(dòng)拖拉機(jī)的歷史遠(yuǎn)比我們認(rèn)為的要長(zhǎng)。公開報(bào)道的最早一臺(tái)電動(dòng)拖拉機(jī)是1912年由Siemens公司生產(chǎn)的。它采用外供電源模式，具有36.8kW（50hp）輸出功率。之后Siemens公司又推出了2.9kW（4hp）電動(dòng)拖拉機(jī)，采用電網(wǎng)供電方式，其自身帶有25m電纜線，但需要架設(shè)6m的電纜桿，且耕作1200m2就需要移動(dòng)1次電纜桿。

1941年，瑞士Grunder生產(chǎn)的電動(dòng)耕地機(jī)通過電網(wǎng)供電，采用Boveri電機(jī)。該機(jī)的改進(jìn)之處在于，可更換不同農(nóng)具，以實(shí)現(xiàn)旋耕、犁耕等不同用途。

德國(guó)Bungartz公司在1945年生產(chǎn)的T?pfer電動(dòng)拖拉機(jī)同樣采用電網(wǎng)供電方式，同時(shí)配備了變速箱。因?yàn)椴捎昧巳碌碾p頭設(shè)計(jì)理念，從而實(shí)現(xiàn)了作業(yè)過程中無需調(diào)頭。

以上這幾款電動(dòng)拖拉機(jī)，可以算是早期電動(dòng)拖拉機(jī)，它們的普遍特點(diǎn)是均采用外供電源供電，也因此作業(yè)時(shí)間不受限制。但也正是具有這樣的特點(diǎn)，同樣也限制了這些機(jī)具的作業(yè)范圍。如果因此而增加導(dǎo)線長(zhǎng)度又勢(shì)必增加了電力傳輸過程中的損耗。因此，外源供電型拖拉機(jī)的發(fā)展受到很大程度的制約。

20世紀(jì)70年代美國(guó)General Electric公司推出了Elec-Trak系列電動(dòng)拖拉機(jī)，采用永磁無刷直流電機(jī)，配以鉛酸電池，輸出功率5.9～11.0kW（8～15hp），行走速度4.8～14.4km/h。該款電動(dòng)拖拉機(jī)可以牽引227～409kg的機(jī)具，單次充電可完成0.4hm2（6.07畝）。

其后，美國(guó)Allis-Chalmers公司推出的電動(dòng)拖拉機(jī)采用燃料電池，輸出功率達(dá)到14.7kW（20hp）。

20世紀(jì)90年代，美國(guó)Gorilla Vehicles公司出產(chǎn)的e-ATV系列電動(dòng)拖拉機(jī)，采用直流電機(jī)供電方式，配套8V125Ah鉛酸電池，同時(shí)配有智能控制器無級(jí)調(diào)速。整機(jī)質(zhì)量540kg，同時(shí)可載重295kg，最高行駛速度30km/h，一次充電可以行駛48～56km。

加拿大Electric Tractor公司生產(chǎn)的"Electric Ox"電動(dòng)拖拉機(jī)，同樣采用鉛酸電池，但供電方式為雙電機(jī)電子差速。該電動(dòng)拖拉機(jī)采用輕量化技術(shù)，機(jī)身材料為玻璃纖維，整機(jī)質(zhì)量?jī)H345kg，最高時(shí)速為11.2km/h。同時(shí)該機(jī)具有再生制動(dòng)功能，一次充電可從事割草作業(yè)半天或拖車作業(yè)1天。

Homestead Enterprises公司推出的太陽能電動(dòng)拖拉機(jī)采用5、10、20kW·h電池組，同時(shí)配備2個(gè)輪轂電機(jī)，最大輸出功率45kW，1kW太陽能板PTO達(dá)到500～2000r/min。一次充電可實(shí)現(xiàn)輕型作業(yè)1天、牽引單鏵犁作業(yè)4h。同時(shí)，另一款履帶式拖拉機(jī)則實(shí)現(xiàn)了零轉(zhuǎn)彎半徑。

Free Power Systems公司生的Sunhorse 4812型太陽能電動(dòng)拖拉機(jī)，配有200W太陽能板，可實(shí)現(xiàn)為附屬電器供電。配備的6kW電機(jī)可作小型供電站使用。

隨著太陽能技術(shù)、電池性能的不斷提升，電動(dòng)拖拉機(jī)也有了質(zhì)的改變。這一時(shí)期的電動(dòng)拖拉機(jī)自攜電源供電，由此可以不受電網(wǎng)限制，同時(shí)可采用多能源供電。拖拉機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也為電動(dòng)拖拉機(jī)帶來了更好的電控性能，從而也使操作更為方便。

21世紀(jì)電動(dòng)拖拉機(jī)概念車

隨著電池技術(shù)的不斷提升，以及新能源的引入，21世紀(jì)電動(dòng)拖拉機(jī)又會(huì)有怎樣的發(fā)展？

2011年11月13日，在德國(guó)漢諾威農(nóng)業(yè)展覽會(huì)上，紐荷蘭推出了氫燃料電池拖拉機(jī)NH2TM，輸出功率達(dá)到78.0kW（106hp），一次充電可實(shí)現(xiàn)1.5～2.0h持續(xù)作業(yè)。

2012年，德累斯頓工業(yè)大學(xué)研發(fā)的Rigitrac EWD120則創(chuàng)新采用模塊化輪轂電機(jī)，配備了85kW發(fā)電機(jī)，具有四輪轉(zhuǎn)向、液壓氣動(dòng)、獨(dú)立懸架等特點(diǎn)。

2017年的法國(guó)SIMA 農(nóng)機(jī)展上，約翰迪爾發(fā)布的SESAM（Sustainable Energy Supply for Agricultural Machines，可持續(xù)能源供應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械）更是采用了2塊264.8kW（360hp）電池，行走、PTO分開實(shí)現(xiàn)供電；采用無級(jí)變速，最大輸出功率294.2kW（400hp）。充電3h即可實(shí)現(xiàn)4h作業(yè)、55km運(yùn)輸?shù)男Ч?br/>

同年漢諾威農(nóng)機(jī)展上，芬特推出了e100純電動(dòng)拖拉機(jī)。該機(jī)采用650V、100kW·h鋰離子電池，快充80%僅需40min，可完成作業(yè)5h。同時(shí)兼容現(xiàn)有液壓設(shè)備，并可與智能手機(jī)連接。

前面提到了這么多國(guó)外生產(chǎn)的電動(dòng)拖拉機(jī)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)水平的不斷提升，我國(guó)已經(jīng)自行研制成功了電動(dòng)拖拉機(jī)。2018年，河南省智能農(nóng)機(jī)創(chuàng)新中心牽頭研發(fā)出超級(jí)拖拉機(jī)Ⅰ號(hào)。該機(jī)基于ROS無人駕駛，可實(shí)現(xiàn)360°避障。

電動(dòng)拖拉機(jī)留給我們的幾點(diǎn)思考

前文我們回顧了電動(dòng)拖拉機(jī)的發(fā)展歷史，也從中看到了技術(shù)創(chuàng)新帶來的成效。但這同樣給我們留下了諸多思考。電動(dòng)拖拉機(jī)到底是否還有進(jìn)一步走下去的必要，而今后的發(fā)展又要走向何方呢？

高輝松認(rèn)為，電動(dòng)拖拉機(jī)的發(fā)展還大有可為，今后的發(fā)展方案可能主要集中在純電動(dòng)拖拉機(jī)和混合動(dòng)力拖拉機(jī)上。而混合動(dòng)力拖拉機(jī)又主要集中在油電混合（串聯(lián)式、并聯(lián)式、增程式）和新能源混合動(dòng)力（太陽能、氫燃料、其他）上。

電動(dòng)拖拉機(jī)發(fā)展過程中面臨的另一個(gè)問題，即電源、電驅(qū)動(dòng)、整車開發(fā)、先進(jìn)控制等關(guān)鍵性技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)、應(yīng)用。在這點(diǎn)上，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)從2003年開始，就已經(jīng)配備了純電動(dòng)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)、混合動(dòng)力拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)、硬件在環(huán)電動(dòng)拖拉機(jī)試驗(yàn)臺(tái)等測(cè)試設(shè)備，并一直從事純電動(dòng)拖拉機(jī)、電動(dòng)微耕機(jī)、混合動(dòng)力電動(dòng)拖拉機(jī)、太陽能電動(dòng)拖拉機(jī)等設(shè)備的研發(fā)。