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电动拖拉机驱动控制系统

电动拖拉机驱动控制系统

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所属分类:分布式电驱动矿用车

电动拖拉机驱动系统主要由动力电池组、电机控制器、四台外转子轮毂电动机等组成。动力电池组作为能源供给装置,选用磷酸铁锂动力电池组,其寿命长、容量大、无记忆应、质量轻、环保,是电动拖拉机储能装置的不二之选。牵引电动机是驱动系统的核心部件,其性能直接决定了电动拖拉机的动力性能。选取四台外转子轮毂电机作为拖拉机牵引电动机,其具有启动转矩大、效率高、过载能力强、传动链短、结构简单等优点,可以满足电动拖拉机作业时特殊的动力需求。

发布日期:2021-10-15 14:46:48

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  电动拖拉机驱动系统主要由动力电池组、电机控制器、四台外转子轮毂电动机等组成。动力电池组作为能源供给装置,选用磷酸铁锂动力电池组,其寿命长、容量大、无记忆应、质量轻、环保,是电动拖拉机储能装置的不二之选。牵引电动机是驱动系统的核心部件,其性能直接决定了电动拖拉机的动力性能。选取四台外转子轮毂电机作为拖拉机牵引电动机,其具有启动转矩大、效率高、过载能力强、传动链短、结构简单等优点,可以满足电动拖拉机作业时特殊的动力需求。

 拖拉机的典型工况是带牵引农具在水平田地里稳定作业。由于电动拖拉机行驶速度较低,忽略空气阻力的影响,考虑各个力在水平方向的平衡,可得到总的牵引平衡方程式为:Fq=FT+Ff,

  式中:Fq为驱动力,N;FT为牵引阻力,N;Ff为滚动阻力,N。FT的计算公式为:FT=Zblhkk,

  式中:Z为犁铧个数;k为土壤比阻,N/cm2;hk为耕深, cm;bl为单个犁铧宽度,cm。

  拖拉机的额定牵引力FTN通常由犁耕作业时的平均牵引阻力 FT 来确定。拖拉机的作业环境复杂多变,工作条件、农具等经常改变,考虑到这些阻力变化的因素,应保留10%~ 20%的储备牵引能力,因此电动拖拉机的额定牵引力 FTN 确定为:FTN=(1.1~1.2)FT

  电动拖拉机的牵引力由四台外转子轮毂电机提供,轮毂电机具有在低速范围内恒转矩,在高速范围内恒功率的特性。利用低速时恒转矩性,结合拖拉机作业时的速度和牵引力需求,得出牵引电动机的功率应满足:

  PTN≥FTNVT/3600ηT

  式中:PTN为四台轮毂电机总额定功率,kW;VT为拖拉机犁耕作业时的速度,km/h;ηT为拖拉机的牵引率。

  与传统燃油拖拉机相比,电动拖拉机的牵引率除受传动系统的传动率、驱动轮的滑转率和滚动率的影响外,还受牵引电动机和控制器的率影响,即: ηT=ηmcηmηδηf

  式中:ηmc为牵引电动机和控制器的率;ηm为传动率;ηδ为滑转率,ηδ=1-δ,δ为滑转率;ηf 为滚动率,ηf=FT/Fq。

  电动拖拉机相比于传统拖拉机,由于采用了外转子直驱轮毂电机,可实现无级调速,倒挡可以通过轮毂电机反转来实现。

  电池组作为电动拖拉机的储能装置,应同时满足功率和总能量两个方面的需求。

  (Ⅰ)功率需求

  n1≥PTM/Pbηmc,

  式中:n1为动力电池组按功率需求计算所需的电池个数;

  PTM为牵引电动机的 大功率,kW;Pb为单个蓄电池的 大输出功率,kW。

  (Ⅱ)能量需求

  n2≥(PTN+Pl)TN/Pb,

  式中:n2为动力电池组按能量需求计算所需的电池个数;

  Pl为附属电器件功率,kW;TN为额定作业时间,h,般定为4h。

  动力电池组的电池数目n取n1和n2的较大值。

   电动拖拉机的使用质量Gsmax应使所设计的拖拉机在滑转率不超过规定值的情况下发挥出额定牵引力,即:

  Gsmax≥FTN/δλ-f,

  式中:f为滚动阻力因数;δ为滑转率是规定值时的附着因数;λ为质量分配因数。


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