2024CM TOP50丨孟瑩：VOLVO L120-電動(dòng)裝載機(jī)的技術(shù)升級(jí)之路

2024年4月2日，由中機(jī)科（北京）車輛檢測(cè)工程研究院有限公司指導(dǎo)，《工程機(jī)械與維修》雜志主辦，匠客工程機(jī)械承辦的“2024中國工程機(jī)械年度產(chǎn)品TOP50頒獎(jiǎng)典禮”在北京盛大舉行。在工程機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展（北京）論壇上， 沃爾沃建筑設(shè)備技術(shù)(中國)有限公司裝載機(jī)及路面機(jī)械整機(jī)平臺(tái)部門負(fù)責(zé)人孟瑩發(fā)表了題為《VOLVO L120-電動(dòng)裝載機(jī)的技術(shù)升級(jí)之路》的精彩主題演講。

沃爾沃建筑設(shè)備技術(shù)(中國)有限公司裝載機(jī)及路面機(jī)械整機(jī)平臺(tái)部門負(fù)責(zé)人 孟瑩

沃爾沃建筑設(shè)備在新能源裝載機(jī)領(lǐng)域的研發(fā)歷程

沃爾沃建筑設(shè)備過去很多年一直深耕電動(dòng)化的研發(fā)。

在2017年，Volvo研發(fā)了首款LX01混動(dòng)裝載機(jī)。沃爾沃驗(yàn)證了中型電動(dòng)化平臺(tái)，以及混動(dòng)技術(shù)在裝載機(jī)上的應(yīng)用。在經(jīng)過了測(cè)試后，我們收獲了很多寶貴的測(cè)試數(shù)據(jù)，但是從用戶總的使用成本角度出發(fā)，我們并沒有最終把這款混動(dòng)產(chǎn)品推向市場(chǎng)。然而這仍然是一次非常成功的嘗試，并為后續(xù)中型電動(dòng)化平臺(tái)商業(yè)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在2018年，推出了Volvo LX02，是沃爾沃在電動(dòng)化路程中，推出的第二款原型機(jī)。在這款原型機(jī)的基礎(chǔ)上，沃爾沃開發(fā)了緊湊電動(dòng)化平臺(tái)，驗(yàn)證了技術(shù)和商業(yè)的可行性。在LX02的基礎(chǔ)上，沃爾沃于2022年正式將L20/25在全球范圍內(nèi)推向市場(chǎng)。

L120裝載機(jī)是沃爾沃最新量產(chǎn)的一款電動(dòng)裝載機(jī)，集成了沃爾沃多年在電動(dòng)化道路上的技術(shù)積累，已經(jīng)于2024年2月底首先在中國工廠開始量產(chǎn)，下一步將從中國開始逐步擴(kuò)展到全球市場(chǎng)。

沃爾沃L120 電動(dòng)裝載機(jī)

當(dāng)今世界正在向綠色可持續(xù)新能源轉(zhuǎn)變。 作為沃爾沃集團(tuán)的一員，我們致力于建設(shè)我們想要生活的世界——一個(gè)以可持續(xù)、高效與和平的方式取得進(jìn)步的世界。 我們堅(jiān)信，通過優(yōu)先考慮可持續(xù)實(shí)踐，不僅可以為更美好的未來做出貢獻(xiàn)，還可以為企業(yè)帶來長期的成功和繁榮。

沃爾沃 L120 電動(dòng)裝載機(jī)就是最好的證明，它兼顧可持續(xù)發(fā)展和致力于客戶的商業(yè)成功。 該機(jī)器以其卓越的能源效率、卓越的生產(chǎn)率以及更安全、舒適的操作脫穎而出。 它顯著降低了TCO（用戶總使用成本），并加快了投資回報(bào)。 選擇沃爾沃的電動(dòng)裝載機(jī)就等于選擇了更環(huán)保、更具成本效益且高性能的解決方案。

更省

在我們的能耗測(cè)試中，沃爾沃L120電動(dòng)裝載機(jī)的效率更高，每度電可以裝載高達(dá)13噸物料, 同期測(cè)試其他競(jìng)品不超過10噸。

如何計(jì)算油車換成電車的成本對(duì)比，最主要的參數(shù)之一就是單位時(shí)間內(nèi)，同等生產(chǎn)力前提下的油電比，也就是多少度電耗等同于每升柴油的消耗。測(cè)試結(jié)果顯示，沃爾沃120電動(dòng)裝載機(jī)和國內(nèi)競(jìng)品油車的油電比能夠達(dá)到2.5，也就是2.5度電可以等同于1升柴油的生產(chǎn)力。而競(jìng)品的油電比在3左右。

省，不止于省

通過速度踏板與制動(dòng)踏板的結(jié)合，使用智能主動(dòng)能量回收系統(tǒng)。

更快

在電動(dòng)化時(shí)代，變速箱依舊是核心零部件。沃爾沃集重新設(shè)計(jì)了的電動(dòng)變速箱，并未做任何硬件和功能的裁剪，在完全繼承了傳統(tǒng)變速箱的優(yōu)勢(shì)前提下，配合電機(jī)控制，開發(fā)了動(dòng)力換擋技術(shù)，換擋更加平順舒適，并保證動(dòng)力無中斷，無沖擊，無論是從性能、可靠性以及零部件壽命，都值得信賴。

與競(jìng)品選用市場(chǎng)供應(yīng)商提供的通用低速大扭矩永磁同步圓線電機(jī)完全不同的技術(shù)路線，沃爾沃電動(dòng)裝載機(jī)選用了和沃爾沃卡車聯(lián)合開發(fā)，并具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速永磁同步扁線電機(jī)，更加適合大負(fù)荷重載工況。

相比之下，沃爾沃的電機(jī)能量密度更高，效率更是高出10%以上。而且調(diào)速性能更好、動(dòng)力輸出更加平順、能量回收效率更高。最重要的是更加適應(yīng)于裝載機(jī)的大驅(qū)動(dòng)力工況，不容易產(chǎn)生大扭矩、大負(fù)荷情況下的高溫保護(hù)故障。

更懂你

短循環(huán)的工況中，新的傳動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，軟硬件結(jié)合，使得整車在不切斷動(dòng)力的前提下，利用智能能量回收為整車減速，從而實(shí)現(xiàn)前進(jìn)/后退快速并平穩(wěn)地切換，實(shí)現(xiàn)順暢的動(dòng)力換擋。

無感式的動(dòng)力換擋，并且保證不會(huì)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，保證了傳動(dòng)系統(tǒng)壽命的同時(shí)提高生產(chǎn)力。在車輛上下坡的過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)姿態(tài)識(shí)別，并通過電機(jī)能量回收的方式自動(dòng)降低車速，實(shí)現(xiàn)下坡緩行。讓駕駛員在滿載上下坡，或者進(jìn)行堆料作業(yè)施工時(shí)，不用一直踩住剎車，或者因操作不當(dāng)誤松剎車，導(dǎo)致向后快速溜車造成的整車傾覆的安全隱患。保證了安全，提高了生產(chǎn)率。

電動(dòng)裝載機(jī)未來技術(shù)路線的探討

電動(dòng)化和系統(tǒng)的效率提升相互依存，相互促進(jìn)的過程

只有電動(dòng)化，沒有效率的提升，是不行的。電動(dòng)化通過能量回收，實(shí)現(xiàn)按需供電，降低怠速損失。電動(dòng)化未來的適用范圍擴(kuò)大，設(shè)備有更低的總使用成本。裝載機(jī)在電動(dòng)化過程中，最大的效率提升是動(dòng)力源的熱效率提升，從內(nèi)燃機(jī)的35%左右的熱效率能夠提升至85%-95%。另外裝載機(jī)電動(dòng)化的天然優(yōu)勢(shì)，是可以取消原先柴油裝載機(jī)上的液力變矩器，從而大幅度提高整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。

但是，從我們對(duì)目前整個(gè)電動(dòng)裝載機(jī)市場(chǎng)的了解，目前大多數(shù)廠家還依舊忽視了液壓系統(tǒng)的效率提升，依舊保持了老式的定量泵系統(tǒng)。

低速大扭矩動(dòng)力總成向高速電機(jī)動(dòng)力總成過渡

低速大扭矩電機(jī)方案，可以配合現(xiàn)有的機(jī)械傳動(dòng)箱快速完成油改電的部署，在電動(dòng)卡車和電動(dòng)裝載機(jī)目前應(yīng)用廣泛。但是電動(dòng)裝載機(jī)不同于電動(dòng)卡車，電動(dòng)裝載機(jī)需要經(jīng)常處于 “ 堵轉(zhuǎn) ” 狀態(tài)下工作，這就對(duì)低速大扭矩電機(jī)在散熱和效率端提出較大的挑戰(zhàn)。

不同于低速電機(jī)方案，高速電機(jī)動(dòng)力總成方案從額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)，提升至7500轉(zhuǎn)以上。調(diào)速更快，高效率范圍更廣，能量密度更高，更適合裝載機(jī)的 “ 堵轉(zhuǎn) ” 工況，以及給更高效率的動(dòng)能回收提供了技術(shù)可行性。其技術(shù)難點(diǎn)是，需要配合更加復(fù)雜的高速變速箱方案，以及高度集成的動(dòng)力總成控制策略。

圓線電機(jī)向扁線電機(jī)過度

扁線電機(jī)的高效率區(qū)間相比圓線電機(jī)明顯更大，這使得整車在更大的調(diào)速區(qū)間內(nèi)都具備更高的效率。

液壓系統(tǒng)效率提升

在傳統(tǒng)油車時(shí)代，由于發(fā)動(dòng)機(jī)作為單一動(dòng)力來源，這就制約了動(dòng)力源的數(shù)量，另外由于在裝載機(jī)產(chǎn)品上，需要同時(shí)兼顧行走系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，這更加限制了液壓系統(tǒng)必須要通過泵控+閥控的方式。

目前國內(nèi)市面上的裝載機(jī)，很多還停留在定量泵為主要?jiǎng)恿υ吹姆桨浮＿@將更加顯著地降低了系統(tǒng)效率。

我們認(rèn)為，未來電動(dòng)裝載機(jī)，液壓系統(tǒng)會(huì)最終走向分體式電控液壓系統(tǒng)，調(diào)速由泵控和閥控改為電機(jī)調(diào)速控制為主，泵控為輔，并逐步取消節(jié)流控制，鏟斗卸料和大臂下放的能量回收會(huì)成為可能。

更加高效的整車熱管理系統(tǒng)

在油車時(shí)代，熱管理的主要內(nèi)涵是散熱，而制熱成本相對(duì)低廉。在電動(dòng)時(shí)代，制熱由于功耗大，成了續(xù)航和效率提升的主要難點(diǎn)之一。

如何設(shè)計(jì)一套適合裝載機(jī)的、更加高效的整車熱管理系統(tǒng)，是另一個(gè)技術(shù)迭代熱點(diǎn)。主要的思路轉(zhuǎn)變是，我們要從單純的制熱+散熱的思路，逐步轉(zhuǎn)向?yàn)槿绾胃痈咝У卦诓煌到y(tǒng)之間搬運(yùn)熱量。

車互聯(lián)+車輛智能后臺(tái)管理系統(tǒng)/產(chǎn)品+服務(wù)

在電動(dòng)化時(shí)代，車互聯(lián)網(wǎng)已然是必備基建。然而如何用好數(shù)據(jù)、服務(wù)好用戶是關(guān)鍵。

遠(yuǎn)程故障診斷+智能故障預(yù)測(cè)。5G車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，更高的數(shù)據(jù)通道，會(huì)使遠(yuǎn)程故障診斷陸續(xù)成為服務(wù)的標(biāo)配。關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，配合后臺(tái)算法，可以使故障隱患被提前發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)設(shè)備從故障維修向故障預(yù)處理轉(zhuǎn)型。租賃商客戶對(duì)于設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控以判斷各種工況的設(shè)備運(yùn)行狀況，有非常直接的需求。

充電規(guī)劃+場(chǎng)景服務(wù)。目前，絕大多數(shù)用戶是由油車用戶轉(zhuǎn)型而。電動(dòng)化，對(duì)用戶是新體驗(yàn)、新應(yīng)用，特別是在充電規(guī)劃和充電管理方面。應(yīng)用好設(shè)備數(shù)據(jù)，為用戶量身打造充電補(bǔ)能方案，提供更經(jīng)濟(jì)的充電策略是關(guān)鍵。

智能駕駛

LX03是沃爾沃建筑設(shè)備于2021年開發(fā)的新一代無人駕駛平臺(tái)。在現(xiàn)有電動(dòng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，我們將來會(huì)焦距智能無人駕駛在裝載機(jī)產(chǎn)品線上的創(chuàng)新。目前，我們已經(jīng)把其中智能輔助駕駛部分陸續(xù)應(yīng)用至現(xiàn)有產(chǎn)品線。

未來可期，敬請(qǐng)期待……