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工程機械電動化趨勢下的液壓技術發展

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憑借功率密度等眾多特性優勢,液壓系統成為許多非道路移動機械的長期之選。近年來,受監管日趨嚴格、技術不斷進步等因素的推動,電氣化有望成為未來的主流方向。

1、液壓系統不會消失

市場在電動技術研究方面投入前所未有的大量資金。根據路透社分析,到2030年,全球汽車制造商計劃在電動汽車和電池的研發投入將超過5萬億美金。通過加大投資力度,他們計劃逐漸淘汰化石燃料汽車,實現日益嚴格的脫碳目標。所有投資都有一個共同目的,即早日普及電動系統。但這并不意味著它們將無處不在,尤其是對于特定工作場景中的液壓系統來說,它們不會很快消失。在某些應用中,液壓系統是更合適的系統。

液壓系統功率密度非常出色,在功率傳輸領域的重要性不言而喻。


人們發現,在液壓系統中增加電氣系統可以提高產品性能、降低噪音。事實上,兼有液壓與電氣技術優點的技術更有前景。業界利用各種方式將電氣技術與現有平臺結合在一起,從而提高功率密度和效率。


2、液壓與電氣設計的結合

派克漢尼汾業務開發副總裁Paul Horvat認為,目前大部技術革新都著眼于將液壓系統與電氣化技術結合起來,兩種技術的交融為我們創造了更大的空間,但我們必須重新思考如何制造現代化設備。派克漢尼汾電氣化業務開發經理Chris Griffin補充道,我們需要運用傳統技術,但要對其加以改良,把液壓技術和電力驅動的優勢巧妙結合,從而將電氣化的效益發揮到最大。


不過,找準平衡點并非易事。行走機械制造商正在向傳動系統電氣化的方向發展,其面臨的主要問題是如何為設備提供充足的扭矩,以及如何高效使用電力。與傳動系統一樣,根據設備升舉或移動所需的最大載荷來設計傳動部件需要經過精確計算。對一臺全尺寸的挖掘機來說,需考慮它全天的挖掘時長及其作業量。這種工具通常由液壓驅動,從行走機械柴油發動機驅動的泵中抽取壓力和流量。在全電動系統中,可通過重型電機驅動滾珠絲桿或其他線性部件為工具提供動力。然而,即使在混動平臺上,實際完成作業的執行器尺寸及其耗電量都會很大。


將電力和液壓動力結合起來是一種更有效的解決方案。要移動特定重量的負荷,就必須達到特定功率,無論是電機的電壓、電流,還是油缸的流量、壓力,最后都是產生工作所需的扭矩。這種發動機使用發電機而非柴油機來為液壓系統供電,發電機驅動開式液壓泵,為驅動挖掘機工具的油缸供電。這樣既利用了液壓系統出色的功率密度特性,同時在動力方面也從內燃機系統過渡到電力驅動。通過優化液壓與電氣系統,我們得出一個重要結論,即應當綜合使用兩種系統,關注單個元件對整體系統的作用,而不是只將目光聚焦在單個元件上。

3、混合動力是當今主流

雖然電池和燃料電池技術取得長足發展,但它們仍無法滿足許多重型車輛尤其是非道路車輛在惡劣條件行駛下的高功率需求。當電池持續發展,力爭打破限制電氣化普及的桎梏時,混合動力系統成為理想的臨時解決方案?;旌蟿恿ο到y尤其適用于工作周期較長的大型設備,從總擁有成本看,這些設備并不適合使用全電動系統。

混合動力設備兼具柴油發電機的功率密度和電池的減排性能,包含一個較小的柴油發動機和一個可充電的電池和電機,同時滿足高強度工作和低排放要求。迄今為止,混合動力系統主要用于為工作功能提供動力,但也能為大型卡車和公共汽車的牽引功能提供動力。據mobilehydraulictips.com報道,在某些應用中,混合動力系統可將燃料消耗量減少50%。


4、未來是電動的天下

過去幾年,車輛和設備的電氣化進程逐漸加快,甚至在重型設備中出現相同趨勢(雖然普及速度相對較慢)。鑒于當前的技術發展速度,許多業內人士預計在2030年后,電氣化的進展將進一步加速。

隨著電氣化應用技術的快速發展,各方的合作關系也愈發密切。原始設備制造商、供應商和行業領導者攜手同行,共享行業知識,以找便到更智能的解決方案。派克漢尼汾創建了傳動與控制技術中心(MTC),旨在拓展視野,讓各方了解各種產品和技術背后的專業知識,推動電氣化向前發展。


原文始發于微信公眾號(派克漢尼汾公司):派克漢尼汾


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