揭秘80吨纯电重型牵引车“电拖头”制作过程

在纯电动汽车特别是6米公交车小型化的市场背景下，中国重型汽车集团济宁商用车有限公司有限公司逆势率先打破市场惯例，制造出满载80吨、牵引质量60吨的纯动力重型拖拉机。这些信息已经发布在互联网上，吸引了许多围观者。作为纯电动驱动系统的集成工程师之一，我参与了中国重汽这台浩汉品牌“电动拖拉机”的整个制作过程，所以感受它并非没有道理。

通常，这种重型拖拉机需要采用多速手动变速箱或昂贵的自动变速箱，而这种重型“电动拖拉机”的驱动力和速度只需驾驶员控制油门踏板就可以实现起步和无级变速的加速过程。提供的自动爬行模式不仅满足了车辆在特殊工况下的使用要求，而且在坡道起步时，自动爬行功能给了驾驶员难得的驾驶乐趣。

此外，从0到20公里/小时的加速时间仅需9秒；最高速度可达52公里/小时；

最大爬升度超过5%，完全满足重型拖拉机运送大型集装箱的任务。

150kW/h储能装置具有车辆满载时连续行驶里程超过60公里的优点。。。高功率、低功耗、良好的操纵性等，这不仅得益于工程团队的合理设计和生产人员的精心施工，还得益于0～10000转/分的高速高效电机，驱动系统的最大扭矩可达惊人的43500牛米。

图1重型货车纯电动码头低速牵引车牵引试验。

该码头牵引车主要用于港口集装箱装卸，额定满载质量为80吨，空载质量为20吨。车辆满载后的强劲动力来自两台并联的额定功率为85KW的北京永动机。在这种ELFA动力系统中，当输出功率和转矩在各种工况下恒定时，两个电机同时以相同的速度、转矩和功率输出工作，即每个电机按照总功率需求的50%以完全相等的功率工作，其平均工作效率比一个电机独立工作的平均工作效率高出约5%。对于许多电机设计师和制造商来说，这只是一个梦想。

在同一减速器上安装两台驱动电机，每台电机重量仅113公斤，转速和转矩实时同步，不仅可以在更多的工况下使电机的工作效率始终保持在90%~95%的范围内，而且对电机产品性能和质量的一致性也是一个不可逾越的挑战。这个方案超出了普通技术，但西门子做到了。这款车安全、高效、可靠、耐用，既有强劲的动力，又有较长的巡航里程。

图2“电动拖拉机”双电机驱动系统配置示意图

西门子ELFA系统产品采用德国标准化组织IEC60034系列标准和DIN EN 60034系列标准。不用说，在高铁技术平台上产生的模块化产品在性能和质量上的一致性非常惊人。

这款配备西门子ELFA动力系统的港口拖拉机更简单、更人性化。因为根本没有传动设备，所以这辆车的速度控制完全是通过电机的速度来实现的。电机转速在0-10000转/分之间线性变化，增加西门子变速箱后输出至后桥主减速器。通过这种方式，直接实现了无级变速，驾驶员通过打开油门踏板直接控制车辆的速度，使驾驶变得轻松自由，从而使动力系统不再是变速装置。

同时，该车配备的西门子ELFA动力系统还具有制动和回收能量的功能，在保证动力的同时还能节约能源。能量回收的原理是，当踩下制动踏板时，两个驱动电机将转换为两个发电机，并通过逆变器为电池充电。

这辆车的西门子ELFA动力系统由西门子通信控制单元驱动或监控，只要它涉及安全性和可靠性。包括高压的开关。

因为它接触到了高压，所以这款车所遵循的安全标准非常严格。首先，从系统的角度来看，西门子电力系统本身的要求非常高。只有在满足所有安全条件的情况下，蓄电池控制系统才能关闭主电路。如果不满足条件，将需要蓄电池控制系统断开电路，从而从根本上确保车辆的安全。

该车西门子动力系统中使用的高压线束符合西门子的要求，均采用闭环组连接和高度集成的独立控制。这种设计可以减少高浓度条件下高压线束故障点的增加。

其中，西门子ELFA系统还检测电池的电压、电流、SOC和工作状态。过电流、过电压和欠电压保护可以防止驱动系统的损坏，避免电池过载造成的事故。

如果冷却系统由于意外情况而发生故障，……

驾驶系统可以通过自身限制动力系统的动力输出来保持车辆行驶到其目的地。通过这种方式，避免了车辆发生故障的情况，并且在车辆运输过程中减少了故障造成的损坏。简而言之，即使电机轴承在运行多年后损坏，该系统也能及时提供故障预警信息，这在国内外各类汽车驱动电机中是不具备的。

“电动拖拉机”驾驶舱体现了更人性化的待遇。例如，启动钥匙门后，西门子电源系统的准备状态、电池电压值、电池SOC值、冷却系统水温值、电机温度值等常规信息和故障都可以显示在仪表中间的LCD屏幕上，以便驾驶员一目了然地看到车辆情况。

驾驶舱配备了系统报警设备，如电机温度报警、水温报警和绝缘问题报警。当蜂鸣器发出声音警报时，相应的模式将在LCD屏幕上闪烁。

这款车还考虑到在紧急情况下保持车辆转向系统的使用，并在这种情况下给车辆足够的时间靠边停车。

作者张银龙是北京永能能源科技有限公司有限公司纯电动驱动系统集成工程师。在纯电动汽车特别是6米公交车小型化的市场背景下，中国重型汽车集团济宁商用车有限公司逆势而为，率先打破市场惯例，制造出满载80吨、牵引质量60吨的纯运动重型拖拉机。这些信息已经发布在互联网上，吸引了许多围观者。作为纯电动驱动系统的集成工程师之一，我参与了中国重汽这台浩汉品牌“电动拖拉机”的整个制作过程，所以感受它并非没有道理。

通常，这种重型拖拉机需要采用多速手动变速箱或昂贵的自动变速箱，而这种重型“电动拖拉机”的驱动力和速度只需驾驶员控制油门踏板就可以实现起步和无级变速的加速过程。提供的自动爬行模式不仅满足了车辆在特殊工况下的使用要求，而且在坡道起步时，自动爬行功能给了驾驶员难得的驾驶乐趣。

此外，从0到20公里/小时的加速时间仅需9秒；最高速度可达52公里/小时；

最大爬升度超过5%，完全满足重型拖拉机运送大型集装箱的任务。

150kW/h储能装置具有车辆满载时连续行驶里程超过60公里的优点。。。高功率、低功耗、良好的操纵性等，这不仅得益于工程团队的合理设计和生产人员的精心施工，还得益于0～10000转/分的高速高效电机，驱动系统的最大扭矩可达惊人的43500牛米。

图1重型货车纯电动码头低速牵引车牵引试验。

该码头牵引车主要用于港口集装箱装卸，额定满载质量为80吨，空载质量为20吨。车辆满载后的强劲动力来自两台并联的额定功率为85KW的北京永动机。在这种ELFA动力系统中，当输出功率和转矩在各种工况下恒定时，两个电机同时以相同的速度、转矩和功率输出工作，即每个电机按照总功率需求的50%以完全相等的功率工作，其平均工作效率比一个电机独立工作的平均工作效率高出约5%。对于许多电机设计师和制造商来说，这只是一个梦想。

在同一减速器上安装两台驱动电机，每台电机重量仅113公斤，转速和转矩实时同步，不仅可以在更多的工况下使电机的工作效率始终保持在90%~95%的范围内，而且对电机产品性能和质量的一致性也是一个不可逾越的挑战。这个方案超出了普通技术，但西门子做到了。这款车安全、高效、可靠、耐用，既有强劲的动力，又有较长的巡航里程。

图2“电动拖拉机”双电机驱动系统配置示意图

西门子ELFA系统产品采用德国标准化组织IEC60034系列标准和DIN EN 60034系列标准。不用说，在高铁技术平台上产生的模块化产品在性能和质量上的一致性非常惊人。

这款配备西门子ELFA动力系统的港口拖拉机更简单、更人性化。因为根本没有传动设备，所以这辆车的速度控制完全是通过电机的速度来实现的。电机转速在0-10000转/分之间线性变化，增加西门子变速箱后输出至后桥主减速器。通过这种方式，直接实现了无级变速，驾驶员通过打开油门踏板直接控制车辆的速度，使驾驶变得轻松自由，从而使动力系统不再是变速装置。

同时，该车配备的西门子ELFA动力系统还具有制动和回收能量的功能，在保证动力的同时还能节约能源。能量回收的原理是，当踩下制动踏板时，两个驱动电机将转换为两个发电机，并通过逆变器为电池充电。

这辆车的西门子ELFA动力系统由西门子通信控制单元驱动或监控，只要它涉及安全性和可靠性。包括高压的开关。

因为它接触到了高压，所以这款车所遵循的安全标准非常严格。首先，从系统的角度来看，西门子电力系统本身的要求非常高。只有在满足所有安全条件的情况下，蓄电池控制系统才能关闭主电路。如果不满足条件，将需要蓄电池控制系统断开电路，从而从根本上确保车辆的安全。

该车西门子动力系统中使用的高压线束符合西门子的要求，均采用闭环组连接和高度集成的独立控制。这种设计可以减少高浓度条件下高压线束故障点的增加。

其中，西门子ELFA系统还检测电池的电压、电流、SOC和工作状态。过电流、过电压和欠电压保护可以防止驱动系统的损坏，避免电池过载造成的事故。

如果冷却系统由于意外情况而发生故障，……

驾驶系统可以通过自身限制动力系统的动力输出来保持车辆行驶到其目的地。通过这种方式，避免了车辆发生故障的情况，并且在车辆运输过程中减少了故障造成的损坏。简而言之，即使电机轴承在运行多年后损坏，该系统也能及时提供故障预警信息，这在国内外各类汽车驱动电机中是不具备的。

“电动拖拉机”驾驶舱体现了更人性化的待遇。例如，启动钥匙门后，西门子电源系统的准备状态、电池电压值、电池SOC值、冷却系统水温值、电机温度值等常规信息和故障都可以显示在仪表中间的LCD屏幕上，以便驾驶员一目了然地看到车辆情况。

驾驶舱配备了系统报警设备，如电机温度报警、水温报警和绝缘问题报警。当蜂鸣器发出声音警报时，相应的模式将在LCD屏幕上闪烁。

这款车还考虑到在紧急情况下保持车辆转向系统的使用，并在这种情况下给车辆足够的时间靠边停车。

作者张银龙是有限公司纯电动传动系统集成工程师。

标签：北京中国重汽

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