全球排放标准越来越严格,non-road移动机械(NRMM)制造商正在利用新策略来创建更高效的汽车。电气化是最著名之一。各种电气机器被带到市场,帮助大幅减少二氧化碳(有限公司2),排放的氮氧化物(NOx)与传统相比,柴油燃料的设备。
但电气化是一个新趋势,带来一些挑战。考虑到电池仍为终端用户,更何况这样机器的能力执行一次充电一整天的工作势在必行。原始设备制造商(oem)必须平衡电池成本和机器的权力和范围要求不创建一个price-prohibitive产品。
引人注目的这种平衡可能会非常棘手。幸运的是,有机会实现电能节约,特别是通过高效的液压元件和架构的部署。
几个因素时必须考虑的非公路用设备。
伊顿
电气化的方法
而电气化方法不同,有共性的类型的车辆被充电。电力需求、效率、总拥有成本和噪声都会影响电气化采用率。小机器少马力需求将更快速地转变。因此将车辆用于低排放区,特别是施工和材料处理平台。迷你挖掘机准备增长,而空中平台已经在大量带电工作。
电气化影响机器的权力架构的各个方面,从源到转换、传播、消费和管理。在电源方面,传统的移动机是一种原动力内燃机。技术选择范围从混合动力和插电式混合动力车,而保持柴油机,拴在电和电池电,删除它。
至于能耗,有三个好机会电气化:机器的驱动电路、旋转工作函数和线性函数。
- 机器的驱动电路是如何移动,通过轮子或痕迹。全电动推进系统(轴或车轮)代替传统的液压或机械驱动系统。电动驱动的解决方案的优点包括最小化能源转换和减少液压泄漏。然而,系统成本大大高于液压推动解决方案由于电气组件成本上升和电池供电的需求。他们也不像崎岖的液压系统;它可以在严酷的环境下提出了挑战。
- 扶轮工作功能,例如swing驱动器,风扇驱动器,钻/刀具服务和其他历史上使用液压或机械功率。这些功能需要精确的转矩控制,可靠性高。电动机为低功耗已成为一个可行的选择,高端应用服务,考虑到他们的效率和易于安装和维护。但也有局限性。低压产品大包装尺寸不适合车辆具有空间约束。更高的电压产品驱动更高的安全要求。像电动驱动系统,可靠性是未经证实的在严酷的环境下;水入口和振动带来挑战。
- 线性函数包括各种高负载的服务工作负责繁荣的推动,提升武器和平台,桶和更多。需要精确的力控制和高可靠性,这些服务历来由集中式液压驱动的。而机电方案更有效,更容易安装和维护,并提供更好的位置和速度可控性,一个重要的限制存在。机电方案提供力控制性能和有限的能力差。他们也不可靠,使用寿命短,而且更有限的再生能力,比液压同行。
电气化影响机器的权力架构的各个方面,尤其是电源和消费,如下所示。
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鉴于这些优点和缺点,oem厂商已经认识到,一个大小并不适合所有人。需要一种不同的方法对不同平台甚至不同的帧大小相同的平台。
航空工作平台(用)可能会转移到电力推进系统+低成本与电动固定排量泵电路工作。电气化的关键因素和约束用包括安全室内操作,同时保持减排成本。用大量使用在租赁市场买家对价格高度敏感的地方。其他可能的平台电气驱动电路包括草坪机、小型装载机、telehandlers和紧凑的拖拉机。
迷你挖掘机更有可能完全使触电,与电动汽车取代了引擎。喜欢用,电气化的迷你挖掘机是由室内零排放的必要性。oem厂商必须考虑机器的大功率驱动电路和同时使用大功率的工作服务。精确的控制还必须保持高生产率。
大型挖掘机(20吨或以上)受到电力需求,充分电气化不切实际。oem厂商更有可能看混合动力技术。一个解决方案可能包括电动摇摆马达代替液压、减少计量损失和电动机效率低下,使能量回收和发动机负载均衡。
的要求和使用迷你挖掘机简化这些机器的全部电气化。
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类似于挖掘机、小型装载机可能完全使触电而中型和大型装载机往往会混合方法。
充电机的挑战
许多oem电气化的分阶段方法,开始取代柴油发动机与电动马达和电池。他们会把尽可能多的电池需要一个像样的一天的工作的机器但保持电路的其余部分不变。当这些车辆被送往市场,反馈通常是:“我不能让它整天在一个电荷,”或者,“这台机器太贵了。”
这些挑战,共同在一系列平台,呈现“第22条军规”。通常,运行时在一个电池充电太短了。但添加更多的电池,使运行时间增加了开支,和电气机器已经比他们的柴油counterparts-sometimes贵价格的两倍。电池成本下降,但他们仍然在机器中最昂贵的组件。
在其他地方,安静操作电机的驱动需求比预期更长时间运行时。这是因为机器操作,当天晚些时候当他们不再受制于城市噪音条例。
因此,oem厂商如何平衡扩展运行时没有过多的电池成本吗?不同的体系结构和组件,使机器更有效需要注意,和水力学是一个主要目标。
实现液压系统效率
给定的线性服务相关的挑战,大部分移动machines-particularly那些执行大功率线性负载运动将可能维持液压系统。而传统的液压不是最有效的,正确的技术可以平衡机性能,成本和效率。
首先,有一个机会提高电路工作效率并减少损失在很多机器。传统的液压系统经常浪费能源,主要是通过控制阀计量损失。智能阀可以通过独立计量更好地控制这些损失。例如,伊顿的CMA先进的移动阀使用重力允许安全负荷降低,而不是消耗能量来推动液压。重力降低和优化泵利润率与CMA阀已被证明在林业货代减少液压动力消耗7%。此外,阀门的声音线圈每节电力使用66%低于标准的电磁线圈。
独立计量阀门,如伊顿的CMA阀门所示,可以更好地控制计量损失减少液压动力消耗。
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独立计量是一种先进的,往往昂贵的技术,但CMA阀使成本优化与精简CMT的部分服务,不需要独立的计量。希望看到更多的独立计量解决方案带到市场支持电气化的趋势。
先进的泵电路技术还可以提高工作效率。伊顿的X20的泵与电子位移控制(EDC),例如,使基于电力需求可配置的操作模式。机械往往运行低电池,一个OEM可以开发一个“生态模式”来限制权力和延长电池运行时。EDC与分布式电子控制器,可以制定更好的电源管理软件解决方案。
先进的泵,像伊顿X20的泵的电子位移控制,有助于电机更好地管理电力消耗通过可配置的操作模式和其他软件解决方案。
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也有机会通过液压系统来恢复能量。正确的技术可以帮助在液压蓄能器储存能量或电池系统通过电动机驱动液压泵,有效使电机作为发电机运行在重力降低或减速,例如。这个过程已经普遍在电动机的混合动力汽车消费者恢复能量汽车刹车。
最后,更好的液压和电气组件集成为了实现这些效率是必要的。液压泵和电动机功率必须一起工作在和谐;聪明的液压组件,可以感知负荷需求和能量回收的机会需要实现效率提升。
新的液压系统架构可以显著影响机器效率,但他们需要正确的专业知识来设计和实现。在伊顿,我们不断研究如何构建更多的情报,提高液压元件和子系统的效率,导致了整体更聪明,更高效的车辆。有前途的结果在某些应用程序中,我们减少了15 - 20%的能源消耗,导致潜在的电池节省高达4000美元。
调查的机会可以在液压系统可以在汽车电气化做出改变,可能不足以解决运行时/成本难题。
本文编写并由雪莱的国家,高级工程专家,新兴技术,和亚伦Jagoda,高级工程专家,先进的技术伊顿。
