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電動拖拉機驅動控制系統(tǒng)

電動拖拉機驅動控制系統(tǒng)

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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(tǒng)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(huán)保,很適合電動拖拉機儲能裝置。牽引電動機是驅動系統(tǒng)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(yōu)點,可以滿足電動拖拉機作業(yè)時特殊的動力需求。

發(fā)布日期:2022-06-28 17:12:58

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  電動拖拉機驅動系統(tǒng)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(huán)保,很適合電動拖拉機儲能裝置。牽引電動機是驅動系統(tǒng)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(yōu)點,可以滿足電動拖拉機作業(yè)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(wěn)定作業(yè)。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(yè)時的平均牽引阻力 FT 來確定。拖拉機的作業(yè)環(huán)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(yè)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(yè)時的速度,km/h;ηT為拖拉機的牽引率。

  與傳統(tǒng)燃油拖拉機相比,電動拖拉機的牽引率除受傳動系統(tǒng)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(tǒng)拖拉機,由于采用了外轉子直驅輪轂電機,可實現無調速,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(yè)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(guī)定值的情況下發(fā)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(guī)定值時的附著因數;λ為質量分配因數。


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