热管理技术：国产混合动力拖拉机的新技术鸿沟

在新能源浪潮席卷汽车行业后，农业机械领域也正迎来一场混合动力的变革，而热管理系统已成为制约国产混合动力拖拉机发展的关键技术瓶颈。

传统拖拉机多采用柴油机驱动，工作功率大但能量利用率较低。当动力系统为拖拉机的田间作业提供动力时，需要经过复杂的传动机构，且传统拖拉机热管理系统中大多采用机械水泵和风扇，无法自动调节转速。

动力系统与热管理系统分属于两个独立的系统，难以集成管理，动力系统能量利用率较低，热管理系统的冷却能力也没有得到充分发挥。

随着混合动力技术在拖拉机上的应用，散热系统的设计需求变得更加复杂。混动技术既保留了传统的柴油机散热，又增加了电机和电池散热需求。

01 混合动力拖拉机的热管理挑战

混合动力拖拉机存在 “多热源、多温区”的特性。发动机、电动机、电机控制器、电池包、液压系统等部件都会产生热量，且各具有不同的适宜工作温度范围。

电池等部件对温度非常敏感，较大幅度的温度变化会严重影响其工作性能。这要求热管理系统更加紧密地与动力系统集成，以便更加有效地将各工作部件控制在适宜温度范围内，保持各工作部件的高效运转。

在传统拖拉机中，各个散热机构多采用独立散热形式，每个散热装置对应设置至少一个散热风扇，散热风扇较多5。这种分体式冷却系统布置繁琐，占用空间大，且效率低下。

02 国内企业的创新解决方案

面对热管理技术的挑战，国内主要农机制造商积极投入研发资源，提出了多种创新解决方案。

潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司开发了一种混合动力拖拉机热管理系统，包括发动机散热机构、液压散热机构、电机散热机构、电池散热机构。

该公司将多个散热装置集成一体设置，共用一个散热风扇机构，减少了风扇数量，便于布置热管理系统，减少能源损失，降低整体耗能。

河南中联重科智能农机有限责任公司则申请了一项名为“混动热管理系统及混动式拖拉机”的专利。该系统包括座舱空调热管理回路、电驱动热管理回路以及发动机热管理回路。

其巧妙之处在于将空调冷凝器、发动机散热器和电驱散热器组件在底盘上沿水平方向依次并排设置。这种独特的布置方式优化了结构设计，使其更加紧凑，提高了车内空间的利用效率。

广西柳工农业机械股份有限公司则开发了一种混动拖拉机高效散热系统，采用分层并联布置的方式。

该系统将柴油机水箱和液压油散并联布置在后一层，中冷器和电机电池水箱上下并联布置在中间层，底盘油散和冷凝器并联固定在前一层，形成串联结构。

03 智能控制与能量集成

除了硬件设计创新，智能控制策略也是解决热管理技术难题的关键。先进的混合动力拖拉机热管理系统需要具备智能控制能力，能够根据各部件的工作状态和环境条件实时调节冷却效果。

一种多动力源电驱的能量-热集成系统采用协同智能控制方法1。针对能量-热集成系统中多热源、多温区的特性，根据各动力部件的重要程度选取热评价指标，建立能够实时反映整机热状态的热评价函数。

该系统结合热评价函数与能量-热集成系统中的工作部件能耗，综合考虑燃油经济性与各部件的工作状态，建立目标优化函数1。再根据样本数据和物理模型进行预测建模，采用模型预测控制，求解目标优化函数最小时的最优控制量。

潍柴雷沃最近申请的专利则提出了一种电动拖拉机热管理系统，包括控制单元和分别与控制单元连接的空调热泵系统和电池热管理系统。

控制单元在电动拖拉机处于不同的工作模式时，按照每个工作模式对应的控制策略，对电池热管理系统的热量和空调热泵系统的热量进行热量交换，从而提高整车的工作效率。

04 技术鸿沟仍在

尽管国内企业已经取得了一定进展，但与国际先进水平相比，国产混合动力拖拉机在热管理技术上仍存在明显差距。

系统集成度不足。许多国内解决方案仍然采用“堆积木”式的串联结构，导致散热效率低，易堵塞，且清理维护不便。

智能控制算法不成熟。国内企业的热管理系统多采用基于规则的控制策略，难以实现多目标优化控制。而国际领先企业已经开始应用模型预测控制等先进算法，实现能量与热的协同优化管理。

材料与工艺存在差距。散热器材料的导热性能、耐腐蚀性能，以及散热器制造工艺水平直接影响热管理系统的效率和可靠性。在这些方面，国内企业仍有待提升。

测试与验证体系不完善。热管理系统需要在各种环境条件下进行大量测试验证，以确保其可靠性和适应性。国内缺乏完善的测试评价体系和数据库支持。