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　　排放升級壓力下電動拖拉機是最好的選擇嗎？

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

會議同期舉辦了“農(nóng)機國四排放升級研討會”，南京農(nóng)業(yè)大學高輝松博士以《電動拖拉機發(fā)展歷史及思考》為題，為與會者分析了電動拖拉機的前世今生，同時提出了幾點思考。

隨著污染排放、生態(tài)環(huán)保等進程的不斷推進，國四升級迫在眉睫，拖拉機發(fā)動機新一輪的升級改造再一次成為了行業(yè)中的熱點問題之一。當大家都在為今后化石燃料發(fā)動機將如何應對一次次升級的時候，早已有一部分人將目光轉(zhuǎn)向了其他方向。如同當下炙手可熱的電動汽車一般，電動拖拉機也越來越多地進入了人們的視線。

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

電動拖拉機發(fā)展歷史

其實電動拖拉機的歷史遠比我們認為的要長。公開報道的最早一臺電動拖拉機是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）電動拖拉機，采用電網(wǎng)供電方式，其自身帶有25m電纜線，但需要架設6m的電纜桿，且耕作1200m2就需要移動1次電纜桿。

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

德國Bungartz公司在1945年生產(chǎn)的T?pfer電動拖拉機同樣采用電網(wǎng)供電方式，同時配備了變速箱。因為采用了全新的雙頭設計理念，從而實現(xiàn)了作業(yè)過程中無需調(diào)頭。

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

20世紀70年代美國General Electric公司推出了Elec-Trak系列電動拖拉機，采用永磁無刷直流電機，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。該款電動拖拉機可以牽引227～409kg的機具，單次充電可完成0.4hm2（6.07畝）。

其后，美國Allis-Chalmers公司推出的電動拖拉機采用燃料電池，輸出功率達到14.7kW（20hp）。

20世紀90年代，美國Gorilla Vehicles公司出產(chǎn)的e-ATV系列電動拖拉機，采用直流電機供電方式，配套8V125Ah鉛酸電池，同時配有智能控制器無級調(diào)速。整機質(zhì)量540kg，同時可載重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"電動拖拉機，同樣采用鉛酸電池，但供電方式為雙電機電子差速。該電動拖拉機采用輕量化技術，機身材料為玻璃纖維，整機質(zhì)量僅345kg，最高時速為11.2km/h。同時該機具有再生制動功能，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拖拉機采用5、10、20kW·h電池組，同時配備2個輪轂電機，最大輸出功率45kW，1kW太陽能板PTO達到500～2000r/min。一次充電可實現(xiàn)輕型作業(yè)1天、牽引單鏵犁作業(yè)4h。同時，另一款履帶式拖拉機則實現(xiàn)了零轉(zhuǎn)彎半徑。

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

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

21世紀電動拖拉機概念車

隨著電池技術的不斷提升，以及新能源的引入，21世紀電動拖拉機又會有怎樣的發(fā)展？

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

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

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

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

前面提到了這么多國外生產(chǎn)的電動拖拉機，隨著我國農(nóng)業(yè)機械化技術水平的不斷提升，我國已經(jīng)自行研制成功了電動拖拉機。2018年，河南省智能農(nóng)機創(chuàng)新中心牽頭研發(fā)出超級拖拉機Ⅰ號。該機基于ROS無人駕駛，可實現(xiàn)360°避障。

電動拖拉機留給我們的幾點思考

前文我們回顧了電動拖拉機的發(fā)展歷史，也從中看到了技術創(chuàng)新帶來的成效。但這同樣給我們留下了諸多思考。電動拖拉機到底是否還有進一步走下去的必要，而今后的發(fā)展又要走向何方呢？

高輝松認為，電動拖拉機的發(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拖拉機和混合動力拖拉機上。而混合動力拖拉機又主要集中在油電混合（串聯(lián)式、并聯(lián)式、增程式）和新能源混合動力（太陽能、氫燃料、其他）上。

電動拖拉機發(fā)展過程中面臨的另一個問題，即電源、電驅(qū)動、整車開發(fā)、先進控制等關鍵性技術的進一步開發(fā)、應用。在這點上，南京農(nóng)業(yè)大學從2003年開始，就已經(jīng)配備了純電動拖拉機試驗臺、混合動力拖拉機試驗臺、硬件在環(huán)電動拖拉機試驗臺等測試設備，并一直從事純電動拖拉機、電動微耕機、混合動力電動拖拉機、太陽能電動拖拉機等設備的研發(fā)。