Elektrificeringen af mobile maskiner forandrer hydraulikbranchen i højt tempo. Men hvad sker der, hvis selve elmotoren og hydraulikpumpen bygges sammen til én fælles enhed? Det er præcis det, som ny forskning fra Linköpings Universitet undersøger – og resultaterne peger på både store muligheder og flere tekniske udfordringer for fremtidens hydrauliske systemer.
I en ny doktorafhandling fra Linköpings Universitet analyseres det, hvordan elektriske maskiner og hydrauliske pumper/motorer kan integreres til såkaldte elektrohydrauliske energikonvertere. Forskningen fokuserer særligt på, hvordan hydraulikken skal udvikles for at fungere optimalt sammen med moderne elektriske drivsystemer.
Hydraulikken skal tilpasses elektrificeringen
Traditionelle hydrauliksystemer er historisk udviklet til dieselmotorer med relativt konstant omdrejningstal. Elektriske drivlinjer fungerer anderledes og stiller helt nye krav til hydraulikmaskinerne.
Forskningsarbejdet viser, at elektrificering åbner muligheder for:
- højere energieffektivitet
- energigenvinding
- variabelt omdrejningstal
- bedre styrbarhed
- lavere støjniveau
- mere kompakte systemløsninger
Samtidig konstateres det, at nutidens hydraulikpumper og motorer ikke er optimeret til elektrisk drift. For fuldt ud at drage fordel af elektrificeringen skal både smøring, kommutering og interne flow redesignes.
Muligheden: integrere hydraulikpumpen i elmotoren
En af de mest interessante konklusioner i forskningen er muligheden for at placere hydraulikmaskinen direkte inde i elmotorens kerne. På den måde kan plads, som normalt ikke anvendes i elmaskinen, udnyttes til hydraulikken.
Det kan give:
- betydeligt højere effekttæthed
- færre komponenter
- lavere vægt
- mere kompakte installationer
- færre lejer og mekaniske dele
- potentielt lavere omkostninger
Forskerne peger på, at sådanne løsninger er særligt interessante for mobile arbejdsmaskiner, hvor installationsplads og energieffektivitet bliver stadig vigtigere.
Udfordringerne: støj, køling og høje hastigheder
På trods af de store muligheder er der stadig flere tekniske problemer, som skal løses, før teknologien kan få bred kommerciel anvendelse.
En af de største udfordringer er støj. Når dieselmotoren forsvinder, bliver hydraulikkens lyd langt mere hørbar. Derfor bliver eksempelvis ventilpladens design og trykpulser langt vigtigere end tidligere.
En anden stor udfordring er køling og smøring ved høje omdrejningstal. Elektriske drivsystemer muliggør både meget lave og meget høje hastigheder, hvilket belaster hydraulikmaskinerne på nye måder. Forskerne beskriver, hvordan lækoliestrømme og kølestrategier skal optimeres for at håndtere varmeudviklingen i integrerede systemer.
Styringen bliver også mere avanceret, når hydraulik og elektriske drivsystemer skal arbejde fuldt integreret sammen.
Vigtig forskning for fremtidens mobile hydraulik
Forskningsarbejdet er udført ved Linköpings Universitet, som længe har været førende inden for forskning i mobilhydraulik og energieffektive hydrauliksystemer. Arbejdet er gennemført inden for universitetets eHydraulics-forskning med fokus på fremtidige elektrificerede arbejdsmaskiner.
Afhandlingen er skrevet af forskeren Alexander Murrenhoff og behandler udviklingen af elektrohydrauliske energikonvertere med fokus på integrerede løsninger mellem elektriske maskiner og hydraulik. Vejledere og forskningsmiljø er tilknyttet Linköpings Universitets velkendte hydraulikforskning inden for fluid- og mekatroniksystemer.
Forskningen har også en tydelig industriel kobling til fremtidens entreprenørmaskiner og mobile hydrauliksystemer, hvor både energieffektivitet og elektrificering bliver afgørende konkurrencefaktorer.
Konklusion: hydraulikken får en nøglerolle i elektrificeringen
Den måske vigtigste konklusion fra forskningen er, at hydraulikken ikke forsvinder med elektrificeringen – tværtimod. For mobile maskiner med høje kraftbehov vil hydraulikken sandsynligvis fortsat være central i fremtiden.
Men hydraulikken skal udvikles sammen med elektrificeringen.
Integrerede el- og hydraulikløsninger kan skabe betydeligt mere effektive, kompakte og intelligente maskiner. Samtidig kræver teknologien nye løsninger inden for støj, køling, smøring og systemstyring.
For hydraulikbranchen betyder det store muligheder – men også et tydeligt krav om innovation i de kommende år.
