揭秘80噸純電重型牽引車“電拖頭”制作過程

在純電動汽車特別是6米公交車小型化的市場背景下，中國重型汽車集團濟寧商用車有限公司有限公司逆勢率先打破市場慣例，制造出滿載80噸、牽引質量60噸的純動力重型拖拉機。這些信息已經發布在互聯網上，吸引了許多圍觀者。作為純電動驅動系統的集成工程師之一，我參與了中國重汽這臺浩漢品牌“電動拖拉機”的整個制作過程，所以感受它并非沒有道理。

通常，這種重型拖拉機需要采用多速手動變速箱或昂貴的自動變速箱，而這種重型“電動拖拉機”的驅動力和速度只需駕駛員控制油門踏板就可以實現起步和無級變速的加速過程。提供的自動爬行模式不僅滿足了車輛在特殊工況下的使用要求，而且在坡道起步時，自動爬行功能給了駕駛員難得的駕駛樂趣。

此外，從0到20公里/小時的加速時間僅需9秒；最高速度可達52公里/小時；

最大爬升度超過5%，完全滿足重型拖拉機運送大型集裝箱的任務。

150kW/h儲能裝置具有車輛滿載時連續行駛里程超過60公里的優點。。。高功率、低功耗、良好的操縱性等，這不僅得益于工程團隊的合理設計和生產人員的精心施工，還得益于0～10000轉/分的高速高效電機，驅動系統的最大扭矩可達驚人的43500牛米。

圖1重型貨車純電動碼頭低速牽引車牽引試驗。

該碼頭牽引車主要用于港口集裝箱裝卸，額定滿載質量為80噸，空載質量為20噸。車輛滿載后的強勁動力來自兩臺并聯的額定功率為85KW的北京永動機。在這種ELFA動力系統中，當輸出功率和轉矩在各種工況下恒定時，兩個電機同時以相同的速度、轉矩和功率輸出工作，即每個電機按照總功率需求的50%以完全相等的功率工作，其平均工作效率比一個電機獨立工作的平均工作效率高出約5%。對于許多電機設計師和制造商來說，這只是一個夢想。

在同一減速器上安裝兩臺驅動電機，每臺電機重量僅113公斤，轉速和轉矩實時同步，不僅可以在更多的工況下使電機的工作效率始終保持在90%~95%的范圍內，而且對電機產品性能和質量的一致性也是一個不可逾越的挑戰。這個方案超出了普通技術，但西門子做到了。這款車安全、高效、可靠、耐用，既有強勁的動力，又有較長的巡航里程。

圖2“電動拖拉機”雙電機驅動系統配置示意圖

西門子ELFA系統產品采用德國標準化組織IEC60034系列標準和DIN EN 60034系列標準。不用說，在高鐵技術平臺上產生的模塊化產品在性能和質量上的一致性非常驚人。

這款配備西門子ELFA動力系統的港口拖拉機更簡單、更人性化。因為根本沒有傳動設備，所以這輛車的速度控制完全是通過電機的速度來實現的。電機轉速在0-10000轉/分之間線性變化，增加西門子變速箱后輸出至后橋主減速器。通過這種方式，直接實現了無級變速，駕駛員通過打開油門踏板直接控制車輛的速度，使駕駛變得輕松自由，從而使動力系統不再是變速裝置。

同時，該車配備的西門子ELFA動力系統還具有制動和回收能量的功能，在保證動力的同時還能節約能源。能量回收的原理是，當踩下制動踏板時，兩個驅動電機將轉換為兩個發電機，并通過逆變器為電池充電。

這輛車的西門子ELFA動力系統由西門子通信控制單元驅動或監控，只要它涉及安全性和可靠性。包括高壓的開關。

因為它接觸到了高壓，所以這款車所遵循的安全標準非常嚴格。首先，從系統的角度來看，西門子電力系統本身的要求非常高。只有在滿足所有安全條件的情況下，蓄電池控制系統才能關閉主電路。如果不滿足條件，將需要蓄電池控制系統斷開電路，從而從根本上確保車輛的安全。

該車西門子動力系統中使用的高壓線束符合西門子的要求，均采用閉環組連接和高度集成的獨立控制。這種設計可以減少高濃度條件下高壓線束故障點的增加。

其中，西門子ELFA系統還檢測電池的電壓、電流、SOC和工作狀態。過電流、過電壓和欠電壓保護可以防止驅動系統的損壞，避免電池過載造成的事故。

如果冷卻系統由于意外情況而發生故障，……

駕駛系統可以通過自身限制動力系統的動力輸出來保持車輛行駛到其目的地。通過這種方式，避免了車輛發生故障的情況，并且在車輛運輸過程中減少了故障造成的損壞。簡而言之，即使電機軸承在運行多年后損壞，該系統也能及時提供故障預警信息，這在國內外各類汽車驅動電機中是不具備的。

“電動拖拉機”駕駛艙體現了更人性化的待遇。例如，啟動鑰匙門后，西門子電源系統的準備狀態、電池電壓值、電池SOC值、冷卻系統水溫值、電機溫度值等常規信息和故障都可以顯示在儀表中間的LCD屏幕上，以便駕駛員一目了然地看到車輛情況。

駕駛艙配備了系統報警設備，如電機溫度報警、水溫報警和絕緣問題報警。當蜂鳴器發出聲音警報時，相應的模式將在LCD屏幕上閃爍。

這款車還考慮到在緊急情況下保持車輛轉向系統的使用，并在這種情況下給車輛足夠的時間靠邊停車。

作者張銀龍是北京永能能源科技有限公司有限公司純電動驅動系統集成工程師。在純電動汽車特別是6米公交車小型化的市場背景下，中國重型汽車集團濟寧商用車有限公司逆勢而為，率先打破市場慣例，制造出滿載80噸、牽引質量60噸的純運動重型拖拉機。這些信息已經發布在互聯網上，吸引了許多圍觀者。作為純電動驅動系統的集成工程師之一，我參與了中國重汽這臺浩漢品牌“電動拖拉機”的整個制作過程，所以感受它并非沒有道理。

通常，這種重型拖拉機需要采用多速手動變速箱或昂貴的自動變速箱，而這種重型“電動拖拉機”的驅動力和速度只需駕駛員控制油門踏板就可以實現起步和無級變速的加速過程。提供的自動爬行模式不僅滿足了車輛在特殊工況下的使用要求，而且在坡道起步時，自動爬行功能給了駕駛員難得的駕駛樂趣。

此外，從0到20公里/小時的加速時間僅需9秒；最高速度可達52公里/小時；

最大爬升度超過5%，完全滿足重型拖拉機運送大型集裝箱的任務。

150kW/h儲能裝置具有車輛滿載時連續行駛里程超過60公里的優點。。。高功率、低功耗、良好的操縱性等，這不僅得益于工程團隊的合理設計和生產人員的精心施工，還得益于0～10000轉/分的高速高效電機，驅動系統的最大扭矩可達驚人的43500牛米。

圖1重型貨車純電動碼頭低速牽引車牽引試驗。

該碼頭牽引車主要用于港口集裝箱裝卸，額定滿載質量為80噸，空載質量為20噸。車輛滿載后的強勁動力來自兩臺并聯的額定功率為85KW的北京永動機。在這種ELFA動力系統中，當輸出功率和轉矩在各種工況下恒定時，兩個電機同時以相同的速度、轉矩和功率輸出工作，即每個電機按照總功率需求的50%以完全相等的功率工作，其平均工作效率比一個電機獨立工作的平均工作效率高出約5%。對于許多電機設計師和制造商來說，這只是一個夢想。

在同一減速器上安裝兩臺驅動電機，每臺電機重量僅113公斤，轉速和轉矩實時同步，不僅可以在更多的工況下使電機的工作效率始終保持在90%~95%的范圍內，而且對電機產品性能和質量的一致性也是一個不可逾越的挑戰。這個方案超出了普通技術，但西門子做到了。這款車安全、高效、可靠、耐用，既有強勁的動力，又有較長的巡航里程。

圖2“電動拖拉機”雙電機驅動系統配置示意圖

西門子ELFA系統產品采用德國標準化組織IEC60034系列標準和DIN EN 60034系列標準。不用說，在高鐵技術平臺上產生的模塊化產品在性能和質量上的一致性非常驚人。

這款配備西門子ELFA動力系統的港口拖拉機更簡單、更人性化。因為根本沒有傳動設備，所以這輛車的速度控制完全是通過電機的速度來實現的。電機轉速在0-10000轉/分之間線性變化，增加西門子變速箱后輸出至后橋主減速器。通過這種方式，直接實現了無級變速，駕駛員通過打開油門踏板直接控制車輛的速度，使駕駛變得輕松自由，從而使動力系統不再是變速裝置。

同時，該車配備的西門子ELFA動力系統還具有制動和回收能量的功能，在保證動力的同時還能節約能源。能量回收的原理是，當踩下制動踏板時，兩個驅動電機將轉換為兩個發電機，并通過逆變器為電池充電。

這輛車的西門子ELFA動力系統由西門子通信控制單元驅動或監控，只要它涉及安全性和可靠性。包括高壓的開關。

因為它接觸到了高壓，所以這款車所遵循的安全標準非常嚴格。首先，從系統的角度來看，西門子電力系統本身的要求非常高。只有在滿足所有安全條件的情況下，蓄電池控制系統才能關閉主電路。如果不滿足條件，將需要蓄電池控制系統斷開電路，從而從根本上確保車輛的安全。

該車西門子動力系統中使用的高壓線束符合西門子的要求，均采用閉環組連接和高度集成的獨立控制。這種設計可以減少高濃度條件下高壓線束故障點的增加。

其中，西門子ELFA系統還檢測電池的電壓、電流、SOC和工作狀態。過電流、過電壓和欠電壓保護可以防止驅動系統的損壞，避免電池過載造成的事故。

如果冷卻系統由于意外情況而發生故障，……

駕駛系統可以通過自身限制動力系統的動力輸出來保持車輛行駛到其目的地。通過這種方式，避免了車輛發生故障的情況，并且在車輛運輸過程中減少了故障造成的損壞。簡而言之，即使電機軸承在運行多年后損壞，該系統也能及時提供故障預警信息，這在國內外各類汽車驅動電機中是不具備的。

“電動拖拉機”駕駛艙體現了更人性化的待遇。例如，啟動鑰匙門后，西門子電源系統的準備狀態、電池電壓值、電池SOC值、冷卻系統水溫值、電機溫度值等常規信息和故障都可以顯示在儀表中間的LCD屏幕上，以便駕駛員一目了然地看到車輛情況。

駕駛艙配備了系統報警設備，如電機溫度報警、水溫報警和絕緣問題報警。當蜂鳴器發出聲音警報時，相應的模式將在LCD屏幕上閃爍。

這款車還考慮到在緊急情況下保持車輛轉向系統的使用，并在這種情況下給車輛足夠的時間靠邊停車。

作者張銀龍是有限公司純電動傳動系統集成工程師。

標簽：北京中國重汽

汽車資訊熱門資訊