湖南山河智能研究总院张大庆副院长发言
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背景情况介绍
随着世界范围内工业技术的迅速发展,能源短缺和环境污染问题日趋严重。工程机械中的液压挖掘机以其用量大、耗油高、排放差,已逐渐成为人们普遍关注的主要对象。据有关资料报道,世界上各种土方工程约有65%—70%的土方量由挖掘机来完成。而液压挖掘机的节能技术现在已比较成熟,传统方法再难有大幅度的改善节能效果。现在各大挖掘机生产商均把混合动力技术作为研究重点,以提高产品的市场竞争力。混合动力技术的应用已经成为挖掘机节能环保发展的必然趋势。
国外在混合动力挖掘机研发方面起步较早,许多主机制造商如小松、日立建机、神钢、住友建机、沃尔沃、凯斯等已对混合动力挖掘机进行了不同程度的研究工作。.2004年5月,小松研制出了世界上第一台混合动力液压挖掘机的试验机。2008年6月,小松率先推出世界首台20吨PC200—8型混合动力挖掘机(见图示),与普通型液压挖掘机相比可降低约25%的能源消耗。
混合动力在挖掘机行业的应用现状
国内也有一些主机厂家与研究机构进行混合动力挖掘机的研究及研制工作,但研究工作相对起步较晚,尤其在产业化方便不及国外的知名企业。山河智能公司一直致力于开发具有山河特色的液压与电控系统的挖掘机,混合动力技术则更是公司重点研究方向之一。公司从2006年起成立科研攻关组,坚持“从基本的原理研究到仿真试验,从台架试验验证到生产样机并实现商品化”全部自主研发,希望通过自身研发为国产工程机械节能减排建立可持续发展之路。山河智能从最初的关注,到与部分高校、企业联合参加国家科技部863项目,再到最终决定由.国内也有一些主机厂家与研究机构进行混合动力挖掘机的研究及研制工作,但研究工作相对起步较晚,尤其在产业化方便不及国外的知名企业。.山河智能公司一直致力于开发具有山河特色的液压与电控系统的挖掘机,混合动力技术则更是公司重点研究方向之一。.公司从2006年起成立科研攻关组,坚持“从基本的原理研究到仿真试验,从台架试验验证到生产样机并实现商品化”全部自主研发,希望通过自身研发为国产工程机械节能减排建立可持续发展之路。.山河智能从最初的关注,到与部分高校、企业联合参加国家科技部863项目,再到最终决定由公司自主研发,研制具有山河特色的混合动力挖掘机,山河智能公司进行了大量的研制工作,并已取得阶段性成果。于2010年8月上旬,山河智能自主研发的混合动力挖掘机顺利下线。
山河智能混合动力挖掘机技术特点
山河智能SWE230S混合动力挖掘机与传统挖掘机相比较,主要特点如下:
(1)采用并联式混合动力挖掘机系统,与传统的挖掘机相比,完成相同的工作量,发动机所输出的功率会大大减少,初步测试整机节能效果在20%以上;
(2)采用了电机驱动上车回转平台,试验表明,在典型的定点挖掘+回转90度装车的工况中,回转制动回收的电能高达驱动回转所耗电能的40%,且随着控制策略研究在将来研究中的不断优化,该指标还有提升的空间;
(3)提升了整机操作协调性与流畅性,尤其是使回转与提升动臂的复合动作更加流畅,提高了工作效率;
(4)开发出了可靠高效的混合动力能量管理系统与具有山河智能软件著作权的混合动力挖掘机专用的智能监控系统,以能量流的方式实时显示混合动力系统能量传递、分配及工作模式情况;
(5)克服在增加多组元件后引起的整机布局及系统集成的难题,设计了专用的工程化散热系统、拥有专利权的储能系统布置方式。
发展混合动力对缩小与国外挖掘机差距的重要意义
近年来,我国挖掘机行业发展迅猛,销售额年年攀高。但国内挖掘机的核心技术大部分掌握在国外的一些配套企业,从关键元件到系统,大部分都是从国外引进。其主要原因是国外对相关元件及技术研究有了几十年甚至上百年的积累,而国内企业大部分都是从上世纪90年代甚至更晚才开始着手这方面的工作,其差距不是短时间内能消除的。混合动力作为一种新兴技术,对挖掘机的节能减排起着十分重要的作用。最重要的是,国内对于这项技术的研究并不比国外晚很多,并且从目前来看,在技术上的差距也是比较小的,可以说是在同一起跑线上。因此,这对于国内的挖掘机生产厂商来说是一次难得的机会,是一次与国外同行同台竞技的机会。因此,抓住发展混合动力的契机,对于缩小与国外挖掘机产品差距与提高自身产品竞争力具有十分重要的意义。
发展混合动力对激发行业自主创新意识的重要意义
国内工程机械经过近二十年的发展有了非常大的进步,但与国外的制造及工艺水平的较大差距使国内大部分企业主要走的是组装参考、模仿路线,缺乏积极主动的自主创新。这对于国内工程机械行业的健康成长十分不利。混合动力技术作为一项新型的能源模式,具有对制造及工艺水平的依赖相对较小、国内主机厂家企业的创新余地大、创新成本相对较低且见效快等特点,这将有利于国内主机厂家投入资源进行创新研究,以争取这个技术制高点,提高自身产品的附加值及竞争力,逐步摆脱传统的组装模仿路线,走出自身的创新路线,而且能够使得挖掘机行业的发展与国内的宏观政策相结合,更有持续性。
解决关键机电零部件配套能力问题
.由于混合动力是近十几年才出现的一项新技术,与之配套的关键零部件供应还不是很成熟,并且国内的一些主要混合动力配套件如高效能电机和储能元件供应商都是从事混合动力汽车开发的,产品都停留在小批量试制阶段,并且基本上都没有工程机械产品配套件的生产经验。从技术上讲,由于汽车与挖掘机在使用工况的不同,关键机电零部件的差别很大,这给挖掘机混合动力系统开发带来了很大的难题。.相比较而言,电机方面国内厂家的技术水平可达到要求,但是产能和质量控制方面仍有待提高。而在储能元件方面,尤其是超级电容方面,与国外企业仍有较大差距。.因此,大力扶持相关有混合动力配套件基础能力的企业,通过主机厂与配套企业紧密合作的方式,开发挖掘机专用的混合动力关键部套件,对挖掘机混合动力的发展具有很大的推动作用。
突破混合动力系统元件的成本瓶颈,尽快推进产品的工业化生产
混合动力技术以其优越的节能效果及排放性能受到行业青睐的同时,却又因其制造成本的提高使不少用户望而却步。尤其是部分的配套件依赖进口(如电容等),更使得整机成本居高不下,制约了混合动力挖掘机产品的工业化推广生产。.混合动力对环境的友好与其较高的制造成本形成矛盾,将极大地阻碍混合动力的推广与应用,因此,一方面依靠政府能在这对矛盾中发挥作用,对混合动力产品出台相应的扶持补贴政策,这将是使企业、用户、环境三赢的举措。也希望更多的配套企业加强相关产品的研发,促进配套产品的完全国产化,当混合动力产品具有了一定的市场规模,其制造成本也将大幅降低,混合动力技术创造的不仅是环境效益,将有更多的经济效益。
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