隨著汽車電氣化進程的加快，液壓系統(tǒng)的作用正在被更多的關(guān)注。在電氣化結(jié)構(gòu)中，電池壽命是最重要的，而液壓系統(tǒng)在傳統(tǒng)上是一種耗能的技術(shù)。因此，液壓系統(tǒng)的改進是使電氣化車輛的電池壽命更長的關(guān)鍵。在這種情況下，人們可以說液壓技術(shù)的復興正在進行中，Interact Analysis的工業(yè)研究分析師Brianna Jackson說。

到目前為止，汽車制造商已經(jīng)探索了各種解決方案，旨在提高其車輛的效率。在液壓系統(tǒng)中，這些變化從采用新技術(shù)到重新設(shè)計整個系統(tǒng)都有。通過對這些新部件和系統(tǒng)的試驗，有一點是非常清楚的：通過液壓系統(tǒng)提高車輛效率不會是一個適合所有情況的解決方案。車輛尺寸、操作條件、工作周期和應用所需的控制程度等因素，決定了有關(guān)解決方案的可行性。隨著汽車制造商努力實現(xiàn)其電氣化目標，在效率和實用性之間取得平衡時，必須牢記這些因素。

在這篇見解中，我們概述了傳統(tǒng)的液壓架構(gòu)在非公路車輛電氣化之后所面臨的挑戰(zhàn)，以及在此背景下新興液壓技術(shù)的利弊。

為什么必須改變現(xiàn)狀?

傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢一直是能夠以極低的成本實現(xiàn)無與倫比的功率密度。從汽車OEM的角度來看，這種優(yōu)勢是如此之大，以至于液壓系統(tǒng)的效率成了一個事后的考慮。雖然汽車OEM并沒有迅速消除甚至改變他們設(shè)計中的這一久經(jīng)考驗的技術(shù)，但一個事實正在變得清晰：液壓系統(tǒng)將需要大幅提高能源效率以適應電氣化。

一些汽車制造商已經(jīng)開始對其產(chǎn)品組合中的某些部分進行電氣化，并在評估液壓系統(tǒng)的重新設(shè)計方面取得了重大進展。電動化開始出現(xiàn)的一個例子是電動小型挖掘機。我們估計，在2021年，出售給該類型車輛的液壓系統(tǒng)市場約為16億美元。鑒于其規(guī)模，這些車輛將成為新液壓技術(shù)的肥沃試驗場。迷你挖掘機的電動化速度如下。

液壓技術(shù)--小型挖掘機的電氣化機電式執(zhí)行器

今年早些時候，山貓推出了他們的電動小型履帶式裝載機-T7X。該電動履帶式裝載機是與穆格建筑公司合作的結(jié)果。除了其電動動力系統(tǒng)，該車最有趣的設(shè)計特點之一是用滾珠絲杠機械執(zhí)行器取代了液壓油缸。如上所述，機電執(zhí)行器與液壓執(zhí)行器相比，在維護方面具有優(yōu)勢。然而，取代液壓缸的最緊迫的制約因素是功率密度的損失。盡管在對功率密度要求較低的應用中，機電執(zhí)行器提供了諸如更嚴格的控制和更少的噪音等好處。此外，在電氣化車輛中，去除液壓系統(tǒng)可以簡化整體設(shè)計。

在我們最近的洞察力中，我們概述了用機電執(zhí)行器取代液壓缸的最佳使用案例。這些使用案例包括材料處理部門的車輛，如高空作業(yè)平臺和遠距離搬運車。然而，建筑行業(yè)也可能看到更多采用機電推桿。在正確的應用中，用機電驅(qū)動取代液壓驅(qū)動可以降低總擁有成本（TCO），因為節(jié)省了燃料，減少了維護成本，以及實施綠色技術(shù)帶來的稅收補貼。

效率的一步改變

多年來，數(shù)字液壓技術(shù)一直是一個備受討論的話題。數(shù)字液壓技術(shù)的名稱來自于該技術(shù)中使用的快速開關(guān)閥。這種技術(shù)在取代傳統(tǒng)的液壓元件時，往往能帶來明顯的高效率。在過去的幾年里，我們已經(jīng)看到市場上發(fā)布了各種數(shù)字液壓解決方案。

在2020年底，沃爾沃宣布與Norrhydro合作，生產(chǎn)電動挖掘機。Norrhydro的專利技術(shù)，即NorrDigi系統(tǒng)，具有一個多腔的數(shù)字液壓執(zhí)行器。這種模塊化系統(tǒng)通過取消主控制閥和縮短所需的軟管長度，大大減少了材料清單。數(shù)字液壓系統(tǒng)帶來的更高的效率也支持更長的電池壽命，這是電動挖掘機成為實用解決方案的關(guān)鍵。

數(shù)字液壓領(lǐng)域的另一個例子是丹佛斯被廣泛討論的數(shù)字排量泵（DDP）。這種泵已被證明可以將內(nèi)燃機驅(qū)動的車輛的燃油效率提高30%。雖然市場對DDP的看法仍在發(fā)展中，但作為傳統(tǒng)液壓技術(shù)的后繼者，該技術(shù)很有前景，丹佛斯已經(jīng)鞏固了自己在數(shù)字液壓領(lǐng)域的早期地位。

數(shù)字液壓技術(shù)提供了更高的效率，同時在很大程度上保持了傳統(tǒng)液壓結(jié)構(gòu)。出于這個原因，我們相信該技術(shù)在移動液壓領(lǐng)域具有持久的力量。通過保持傳統(tǒng)架構(gòu)，可以避免其他解決方案（如機電執(zhí)行器）所面臨的許多缺點。我們預計，隨著非公路車輛市場向電氣化發(fā)展，將有更多的數(shù)字液壓技術(shù)被引入。

電-液驅(qū)動

電-液驅(qū)動涉及到每個執(zhí)行器由其自己的專用泵和電機驅(qū)動。這減少了閥門的節(jié)流損失，該技術(shù)的模塊化性質(zhì)在許多情況下簡化了機器的維護。此外，動力系統(tǒng)與工作功能的分離簡化了電動化的機器設(shè)計。電動液壓執(zhí)行器的一個例子是Bucher的HELAXsystem。據(jù)Bucher稱，該系統(tǒng)的效率明顯高于傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)。它實現(xiàn)這種高效率的方法之一是通過能量再循環(huán)過程。在傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)中，需要一個蓄能器，而HELAX能夠通過驅(qū)動系統(tǒng)的電動馬達將能量再生到電池中。

電動液壓解決方案的主要缺點是前期成本增加，比傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動系統(tǒng)高出幾個數(shù)量級。然而，就長期的總擁有成本而言，更高的效率可以大大降低總運營成本。出于這個原因，電液結(jié)構(gòu)作為電氣化的一種手段，正在繼續(xù)獲得許多汽車制造商的興趣。

最后的思考

電氣化無疑已經(jīng)撼動了成熟的移動液壓系統(tǒng)市場。雖然沒有一個明確的前進方向，但很明顯，優(yōu)化車輛效率的一刀切的解決方案并不存在。非道路市場中的各種車輛、應用和要求將繼續(xù)挑戰(zhàn)移動液壓供應商。然而，這也將為供應商提供創(chuàng)新的機會，因為汽車OEM廠商競相將他們的車隊電氣化。