拖拉机是一种常用的农业生产作业工具,传统燃油拖拉机由柴油发动机提供动力,其噪声大,尾气排放污染严重,而纯电动拖拉机在续航能力、充电时间、电池衰减等方面存在明显的欠缺,制约了其大规模推广应用。燃料电池具有清洁、高效、排放无污染、可迅速加氢等诸多优点,将其应用于拖拉机作为动力源可以克服纯电动拖拉机充电困难和里程焦虑两大明显缺陷,在绿色农业、精准农业等领域具有广阔的市场前景和社会效益,基于此本文对燃料电池拖拉机的动力系统设计展开研究,主要研究内容如下:首先,通过对比分析,确定了燃料电池拖拉机采用燃料电池发动机+DC/DC变换器+蓄电池的混合动力系统方案和机电集成的驱动方案。根据拖拉机的实际作业工况设定了燃料电池拖拉机的性能指标,根据性能指标参数完成了燃料电池拖拉机动力系统中燃料电池发动机、DC/DC变换器、动力电池、驱动电机等部件的选型和参数匹配,并为动力系统部件做了整车的结构布局设计。其次,分析了燃料电池拖拉机整车控制系统的结构,根据实际的功能需求完成了燃料电池拖拉机整车控制器的软硬件设计,制定了动力系统上下电工作流程、动力系统能量控制策略、整车及动力系统部件保护策略。再次,利用仿真软件ADVISOR对燃料电池拖拉机动力系统主要部件开展了二次开发与建模仿真。仿真结果显示,匹配到的各部件可以使燃料电池拖拉机满足动力性能要求,其燃料经济性与同类燃油拖拉机相比最少可提高11.1%,最多可以达到21.8%。最后,搭建了燃料电池拖拉机动力系统测试平台,开展了部分台架试验。实验结果显示:优化匹配后的动力系统功率可以达到燃料电池拖拉机作业需求;在制定的能量控制策略下,基本可以保证锂电池的SOC稳定在60%和80%之间。本文的设计研究可为后续燃料电池拖拉机的开发提供一定的工程指导。