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電動拖拉機驅動控制系統

電動拖拉機驅動控制系統

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所屬分類:分布式電驅動礦用車

電動拖拉機驅動系統主要由動力電池組、電機控制器、四臺外轉子輪轂電動機等組成。動力電池組作為能源供給裝置,選用磷酸鐵鋰動力電池組,其壽命長、容量大、無記憶應、質量輕、環保,是電動拖拉機儲能裝置的不二之選。牽引電動機是驅動系統的核心部件,其性能直接決定了電動拖拉機的動力性能。選取四臺外轉子輪轂電機作為拖拉機牽引電動機,其具有啟動轉矩大、效率高、過載能力強、傳動鏈短、結構簡單等優點,可以滿足電動拖拉機作業時特殊的動力需求。

發布日期:2021-10-15 14:46:48

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  電動拖拉機驅動系統主要由動力電池組、電機控制器、四臺外轉子輪轂電動機等組成。動力電池組作為能源供給裝置,選用磷酸鐵鋰動力電池組,其壽命長、容量大、無記憶應、質量輕、環保,是電動拖拉機儲能裝置的不二之選。牽引電動機是驅動系統的核心部件,其性能直接決定了電動拖拉機的動力性能。選取四臺外轉子輪轂電機作為拖拉機牽引電動機,其具有啟動轉矩大、效率高、過載能力強、傳動鏈短、結構簡單等優點,可以滿足電動拖拉機作業時特殊的動力需求。

 拖拉機的典型工況是帶牽引農具在水平田地里穩定作業。由于電動拖拉機行駛速度較低,忽略空氣阻力的影響,考慮各個力在水平方向的平衡,可得到總的牽引平衡方程式為:Fq=FT+Ff,

  式中:Fq為驅動力,N;FT為牽引阻力,N;Ff為滾動阻力,N。FT的計算公式為:FT=Zblhkk,

  式中:Z為犁鏵個數;k為土壤比阻,N/cm2;hk為耕深, cm;bl為單個犁鏵寬度,cm。

  拖拉機的額定牽引力FTN通常由犁耕作業時的平均牽引阻力 FT 來確定。拖拉機的作業環境復雜多變,工作條件、農具等經常改變,考慮到這些阻力變化的因素,應保留10%~ 20%的儲備牽引能力,因此電動拖拉機的額定牽引力 FTN 確定為:FTN=(1.1~1.2)FT

  電動拖拉機的牽引力由四臺外轉子輪轂電機提供,輪轂電機具有在低速范圍內恒轉矩,在高速范圍內恒功率的特性。利用低速時恒轉矩性,結合拖拉機作業時的速度和牽引力需求,得出牽引電動機的功率應滿足:

  PTN≥FTNVT/3600ηT

  式中:PTN為四臺輪轂電機總額定功率,kW;VT為拖拉機犁耕作業時的速度,km/h;ηT為拖拉機的牽引率。

  與傳統燃油拖拉機相比,電動拖拉機的牽引率除受傳動系統的傳動率、驅動輪的滑轉率和滾動率的影響外,還受牽引電動機和控制器的率影響,即: ηT=ηmcηmηδηf

  式中:ηmc為牽引電動機和控制器的率;ηm為傳動率;ηδ為滑轉率,ηδ=1-δ,δ為滑轉率;ηf 為滾動率,ηf=FT/Fq。

  電動拖拉機相比于傳統拖拉機,由于采用了外轉子直驅輪轂電機,可實現無級調速,倒擋可以通過輪轂電機反轉來實現。

  電池組作為電動拖拉機的儲能裝置,應同時滿足功率和總能量兩個方面的需求。

  (Ⅰ)功率需求

  n1≥PTM/Pbηmc,

  式中:n1為動力電池組按功率需求計算所需的電池個數;

  PTM為牽引電動機的 大功率,kW;Pb為單個蓄電池的 大輸出功率,kW。

  (Ⅱ)能量需求

  n2≥(PTN+Pl)TN/Pb,

  式中:n2為動力電池組按能量需求計算所需的電池個數;

  Pl為附屬電器件功率,kW;TN為額定作業時間,h,般定為4h。

  動力電池組的電池數目n取n1和n2的較大值。

   電動拖拉機的使用質量Gsmax應使所設計的拖拉機在滑轉率不超過規定值的情況下發揮出額定牽引力,即:

  Gsmax≥FTN/?δλ-f,

  式中:f為滾動阻力因數;?δ為滑轉率是規定值時的附著因數;λ為質量分配因數。


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