排放升级压力下电动拖拉机是最好的选择吗？

2019年7月18—20日，由农业机械杂志社主办的“2019第七届中国农机高端论坛暨2018中国农业机械年度TOP50+颁奖盛典”在安徽省芜湖市隆重举办。

会议同期举办了“农机国四排放升级研讨会”，南京农业大学高辉松博士以《电动拖拉机发展历史及思考》为题，为与会者分析了电动拖拉机的前世今生，同时提出了几点思考。

随着污染排放、生态环保等进程的不断推进，国四升级迫在眉睫，拖拉机发动机新一轮的升级改造再一次成为了行业中的热点问题之一。当大家都在为今后化石燃料发动机将如何应对一次次升级的时候，早已有一部分人将目光转向了其他方向。如同当下炙手可热的电动汽车一般，电动拖拉机也越来越多地进入了人们的视线。

所谓电动拖拉机亦是指电力驱动的拖拉机，主要包括外供电源的电动拖拉机和自携电源的电动拖拉机。

电动拖拉机发展历史

其实电动拖拉机的历史远比我们认为的要长。公开报道的最早一台电动拖拉机是1912年由Siemens公司生产的。它采用外供电源模式，具有36.8kW（50hp）输出功率。之后Siemens公司又推出了2.9kW（4hp）电动拖拉机，采用电网供电方式，其自身带有25m电缆线，但需要架设6m的电缆杆，且耕作1200m2就需要移动1次电缆杆。

1941年，瑞士Grunder生产的电动耕地机通过电网供电，采用Boveri电机。该机的改进之处在于，可更换不同农具，以实现旋耕、犁耕等不同用途。

德国Bungartz公司在1945年生产的T?pfer电动拖拉机同样采用电网供电方式，同时配备了变速箱。因为采用了全新的双头设计理念，从而实现了作业过程中无需调头。

以上这几款电动拖拉机，可以算是早期电动拖拉机，它们的普遍特点是均采用外供电源供电，也因此作业时间不受限制。但也正是具有这样的特点，同样也限制了这些机具的作业范围。如果因此而增加导线长度又势必增加了电力传输过程中的损耗。因此，外源供电型拖拉机的发展受到很大程度的制约。

20世纪70年代美国General Electric公司推出了Elec-Trak系列电动拖拉机，采用永磁无刷直流电机，配以铅酸电池，输出功率5.9～11.0kW（8～15hp），行走速度4.8～14.4km/h。该款电动拖拉机可以牵引227～409kg的机具，单次充电可完成0.4hm2（6.07亩）。

其后，美国Allis-Chalmers公司推出的电动拖拉机采用燃料电池，输出功率达到14.7kW（20hp）。

20世纪90年代，美国Gorilla Vehicles公司出产的e-ATV系列电动拖拉机，采用直流电机供电方式，配套8V125Ah铅酸电池，同时配有智能控制器无级调速。整机质量540kg，同时可载重295kg，最高行驶速度30km/h，一次充电可以行驶48～56km。

加拿大Electric Tractor公司生产的"Electric Ox"电动拖拉机，同样采用铅酸电池，但供电方式为双电机电子差速。该电动拖拉机采用轻量化技术，机身材料为玻璃纤维，整机质量仅345kg，最高时速为11.2km/h。同时该机具有再生制动功能，一次充电可从事割草作业半天或拖车作业1天。

Homestead Enterprises公司推出的太阳能电动拖拉机采用5、10、20kW·h电池组，同时配备2个轮毂电机，最大输出功率45kW，1kW太阳能板PTO达到500～2000r/min。一次充电可实现轻型作业1天、牵引单铧犁作业4h。同时，另一款履带式拖拉机则实现了零转弯半径。

Free Power Systems公司生的Sunhorse 4812型太阳能电动拖拉机，配有200W太阳能板，可实现为附属电器供电。配备的6kW电机可作小型供电站使用。

随着太阳能技术、电池性能的不断提升，电动拖拉机也有了质的改变。这一时期的电动拖拉机自携电源供电，由此可以不受电网限制，同时可采用多能源供电。拖拉机产业的发展也为电动拖拉机带来了更好的电控性能，从而也使操作更为方便。

21世纪电动拖拉机概念车

随着电池技术的不断提升，以及新能源的引入，21世纪电动拖拉机又会有怎样的发展？

2011年11月13日，在德国汉诺威农业展览会上，纽荷兰推出了氢燃料电池拖拉机NH2TM，输出功率达到78.0kW（106hp），一次充电可实现1.5～2.0h持续作业。

2012年，德累斯顿工业大学研发的Rigitrac EWD120则创新采用模块化轮毂电机，配备了85kW发电机，具有四轮转向、液压气动、独立悬架等特点。

2017年的法国SIMA 农机展上，约翰迪尔发布的SESAM（Sustainable Energy Supply for Agricultural Machines，可持续能源供应农业机械）更是采用了2块264.8kW（360hp）电池，行走、PTO分开实现供电；采用无级变速，最大输出功率294.2kW（400hp）。充电3h即可实现4h作业、55km运输的效果。

同年汉诺威农机展上，芬特推出了e100纯电动拖拉机。该机采用650V、100kW·h锂离子电池，快充80%仅需40min，可完成作业5h。同时兼容现有液压设备，并可与智能手机连接。

前面提到了这么多国外生产的电动拖拉机，随着我国农业机械化技术水平的不断提升，我国已经自行研制成功了电动拖拉机。2018年，河南省智能农机创新中心牵头研发出超级拖拉机Ⅰ号。该机基于ROS无人驾驶，可实现360°避障。

电动拖拉机留给我们的几点思考

前文我们回顾了电动拖拉机的发展历史，也从中看到了技术创新带来的成效。但这同样给我们留下了诸多思考。电动拖拉机到底是否还有进一步走下去的必要，而今后的发展又要走向何方呢？

高辉松认为，电动拖拉机的发展还大有可为，今后的发展方案可能主要集中在纯电动拖拉机和混合动力拖拉机上。而混合动力拖拉机又主要集中在油电混合（串联式、并联式、增程式）和新能源混合动力（太阳能、氢燃料、其他）上。

电动拖拉机发展过程中面临的另一个问题，即电源、电驱动、整车开发、先进控制等关键性技术的进一步开发、应用。在这点上，南京农业大学从2003年开始，就已经配备了纯电动拖拉机试验台、混合动力拖拉机试验台、硬件在环电动拖拉机试验台等测试设备，并一直从事纯电动拖拉机、电动微耕机、混合动力电动拖拉机、太阳能电动拖拉机等设备的研发。