Электронная система управления последовательного гибридного трактора с мотор-колесами

Сельское хозяйство все меньше зависит от традиционных механических систем по мере внедрения интеллектуальных систем управления. Использование адаптивных алгоритмов и нейронных сетей позволяет оптимизировать работу двигателей, аккумуляторов и гидравлических систем при переменной нагрузке и сложных условиях эксплуатации. (Цель исследования) Разработать электронную систему управления (ЭСУ) для последовательного гибридного трактора с мотор-колесами. (Материалы и методы) Исследования включали анализ компонентов гибридного трактора, таких как дизель-генератор, тяговая батарея, мотор-колеса и электронные блоки управления (ЭБУ). В основе архитектуры лежит использование микропроцессорных модулей с системами обратной связи (в основном CAN-шина для обмена данными), а также разрабатываются модели алгоритмов управления для обеспечения точной и адаптивной работы систем с учетом динамических условий эксплуатации. (Результаты и обсуждение) Предлагаемая электронная система управления позволяет повысить энергетическую эффективность и экологическую безопасность последовательного гибридного трактора с мотор-колесами. Внедрение адаптивных алгоритмов позволяет увеличить коэффициент полезного действия дизельного двигателя-генератора до 42 процентов, снизить расход топлива на 12-15 процентов и уменьшить выбросы CO2 на 15 процентов. Точные системы гидравлики и торможения обеспечивают снижение тормозного пути на 8-12 процентов, а нейронные сети позволяют прогнозировать параметры торможения с точностью до 95 процентов. Модернизированные аккумуляторные системы демонстрируют стабильную работу при температурах от 0 до 100 градусов Цельсия, что способствует долговечности и надежности оборудования. Эти результаты подтверждают перспективность применения интеллектуальных систем для повышения эффективности и экологической безопасности сельскохозяйственной техники. (Выводы) Разработанная электронная система управления позволяет оптимизировать работу компонентов сельскохозяйственной техники последовательного гибридного трактора с мотор-колесами. Адаптивное и точное регулирование параметров в реальном времени улучшает маневренность и безопасность работы трактора в различных условиях эксплуатации, что способствует продлению срока службы компонентов и повышению производительности.

1. Фомин В.М. Анализ перспектив освоения водородных ресурсов в структуре энергопотребления АПК // Тракторы и сельхозмашины. 2014. N9. С. 11-14. DOI: https://doi.org/10.17816/0321-4443-65480.

2. Дорохов А.С., Никитин Е.А., Павкин Д.Ю. Колесные роботизированные технические средства: опыт и перспективы использования на животноводческих комплексах // Техника и оборудование для села. 2022. N4(298). С. 16-21. DOI: 10.33267/2072-9642-2022-4-16-21.

3. Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Дорохов А.С. и др. Современные технологии и техника для сельского хозяйства – тенденции выставки AGRITECHNIKA 2019 // Тракторы и сельхозмашины. 2020. N6. С. 28-40. DOI: 10.31992/0321-4443-2020-6-28-40.

4. Раков В.А., Литвинов В.И. Анализ экономической эффективности применения гибридного и электрическо-го двигателей в тракторах // АгроЗооТехника. 2020. Т. 3. N3. С. 5. DOI: 10.15838/alt.2020.3.3.5.

5. Раков В.А., Литвинов В.И. Оценка экономической эффективности использования комбинированных и электрических энергоустановок в сельскохозяйственных машинах // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2020. N59. С. 123-128. DOI: 10.24411/2078-1318-2020-12123.

6. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П. и др. Приоритетные направления научно-технического развития отечественного тракторостроения // Техника и оборудование для села. 2021. N2(284). С. 2-7. DOI: 10.33267/2072-9642-2021-2-2-7.

7. Мазитов Н.К., Сахапов Р.Л., Шогенов Ю.Х. и др. Конкурентоспособный комплекс техники и технологии для производства зерна и кормов // Аграрная Наука Евро-Северо-Востока. 2019. Т. 20. N3. С. 299-308. DOI: 10.30766/2072-9081.2019.20.3.299-308.

8. Завалишин В.В. Экономия топлива при генерации электроэнергии дизель-генераторной установкой с переменной частотой вращения дизеля // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. N3 (46). С. 128-135.

9. Дарьенков А.Б., Хватов О.С. Оценка средней за период эксплуатации дизель-генераторной установки переменной частоты вращения стоимости вырабатываемой электроэнергии // Интеллектуальная электротехника. 2020. N2(10). С. 29-42. DOI: 10.46960/26586754_2020_2_29.

10. Карташов В.Я., Самойленко С.С. Особенности структурно-параметрической адаптации в цифровых системах мониторинга и управления // Вестник Кемеровского государственного университета. 2014. N2-1(58). С. 70-77.

11. Совин К.Г., Андреева Д.В. Принцип работы CAN-шины сельскохозяйственной техники // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. 2019. N10. С. 69-71. EDN: BZDKSA.

12. Девянин С.Н., Бижаев А.В., Павлов Я.Д. и др. Параметрическая характеристика двигателя трактора по удельному расходу топлива // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17. N4. С. 68-74. DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-4-68-74.

13. Хандорин М.М., Букреев В.Г. Методика оценки остаточной емкости литий-ионной аккумуляторной батареи при изменении температуры аккумулятора // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2017. Т. 20. N2. С. 120-122. DOI: 10.21293/1818-0442-2017-20-2-120122.

14. Дмитриев К.С. Испытания работоспособности аккумуляторных батарей электропривода транспортного средства // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2023. N4(72). С. 574-583. DOI: 10.32786/2071-9485-2023-04-58.

15. Ситовский О.Ф., Деркач В.Л. Технология предпускового подогрева для подзаряжаемых гибридных электромобилей // Вестник Брестского государственного технического университета. Машиностроение. 2018. N4(112). С. 79-82. EDN: FCLSYQ.

16. Pradhan N.Ch., Sahoo P.K., Kushwaha D.K. et al. ANNPID based automatic braking control system for small agricultural tractors. Journal of Field Robotics. 2024. Vol. 41. N8. 2805-2831. DOI: 10.1002/rob.22393.

17. Vasile I., Tudor E., Sburlan I. et al. Optimization of the electronic control unit of electric-powered agricultural vehicles. World Electric Vehicle Journal. 2023. Vol. 14. N10. 267. DOI: 10.3390/wevj14100267.

18. Докин Б.Д., Алетдинова А.А. Анализ прошлого и будущего автоматизации растениеводства с развитием технологий точного земледелия // Вестник АПК Ставрополья. 2021. N1(41).С. 10-14. DOI: 10.31279/2222-93452021-10-41-10-14.

19. Hossain M.S., Rahman M., Rahman A. et al. Automatic navigation and self-driving technology in agricultural machinery: a state-of-the-art systematic review. IEEE Access. 2025. Vol. 13. 94370-94401. DOI: 10.1109/ACCESS.2025.3573324.