电动化、软件和互联元件 | 博世力士乐电动化移动产品与应用大会(EMPAC)2022上的非道路移动设备解决方案

在2022年度的EMPAC(Electrified Mobile Product & Application Conference)大会上，博世力士乐邀请了行业客户、分销商和行业媒体编辑，对用于移动设备中液压非道路系统的电动化元件进行了一次生动的交流探讨之旅。

博世力士乐电动化移动产品与应用大会（EMPAC）2022围绕其软件和电动化产品组合，充满了活力和兴奋。2022年6月13日，该团队欢迎行业媒体成员及其客户和分销商来到伊利诺伊州绍姆堡参加此次活动，其中包括所有新技术的教育演示和展览。该公司计划在新产品上关注其真正的北方 – 一切都与人有关。该团队与客户交谈，学习，然后开发解决方案。本次活动期间展示和讨论的每个组件都是非公路OEM的可能解决方案。

Matthias Kielbassa与行业媒体就eLion平台和电动化进行了交谈

为什么选择电动化？

虽然博世力士乐专注于流体动力，但减少排放的需求以及对集成、自动化和电动化组件的期望激发了这些新产品组合的灵感。这些产品的另一个好处是增加了组件效率和可扩展性。每个产品组合都经过精心设计，具有稳健性、可扩展性和安全性。安全方面涉及设备的功能安全和电气安全。

全电动车辆需要什么？博世力士乐团队开发了一种电动伸缩臂叉装车。他们在机器上使用其扩展的电子产品组合。这包括：

• 互联电机

• 扩展功率

• 直流/直流转换器

• 电池板载充电器

• 高压电缆

• 配电

• 电池（从 OEM 购买）

除电池外，博世力士乐制造了所有其他组件。该团队利用其在工业驱动领域多年的专业知识，提供电动化解决方案来解决OEM用例。这些涉及车辆的完全电动化，液压系统的电动化和混合动力应用。

与行业媒体编辑讨论BODAS软件和数字应用解决方案

eLion平台：电动发电机，逆变器和齿轮箱

在eLion电动化平台的演讲中，博世力士乐移动电机电动化副总裁Matthias Kielbassa讨论了这些组件以及将它们集成到车辆中的难度。eLion平台中包含的组件包括电动发电机，逆变器，变速箱和软件。博世力士乐团队并非简单地修改了现有的产品组合。从头开始，他们制造了能够承受非公路条件（热量，灰尘和振动）的严格组件。例如，系统的逆变器具有较高的温度范围（-40°C和85°C）和抗冲击/振动能力。这款坚固耐用的逆变器还符合 IP6K9K 防护等级要求。

eLion平台的一些组件

该平台的模块化设计使系统具有可扩展性。博世力士乐的电动700伏eLION电动发电机功率范围为20至200 kW（峰值功率高达400 kW），额定扭矩高达1050 Nm，最大扭矩可达2400 Nm。它们有四种尺寸可供选择，具有不同的长度和绕组配置。根据设计，它们有快速或标准速度版本。超过80种配置是可能的，这意味着制造商在对现有和新车辆架构进行电动化时具有最大的设计自由度。

为了配合电机系列，eLION还提供不同功率等级的逆变器，具有高达300安培的连续电流和高过载能力。逆变器支持 400 伏至 850 伏的直流母线电压。

作为eLion平台一部分的逆变器

在Kielbassa的演讲中，当他开始讨论变速箱时，他介绍了博世力士乐移动部件齿轮箱业务部开发和销售副总裁Christof Lamparski博士。Lamparski介绍了eLion产品组合中变速箱（eGFT和eGFZ）的多样性和选项。

eLion齿轮箱和电动机

为了支持和推动非公路用机器的电动化，博世力士乐开发了第一款专为电动机设计的双轴驱动器。单速和双速变速箱安装在车辆的中央部分，并汇集能量，仅用一个电机驱动多达两个轴。

两种齿轮箱选项均可实现高功率密度，同时确保高速电动机的噪声优化。虽然设计用于与eLion电机一起使用，但它们也可以与其他制造商具有类似功率的电机一起运行良好。

具体而言，一个安装的双速变速箱具有以下优点：

• 与博世力士乐电机结合使用时，效率高达90%

• 换档控制，实现平稳换档

• NVH（噪声/振动/声振粗糙度）优化

• 功能安全 （ISO13849）

Kielbassa对eLION平台的好处感到兴奋。“我们的目标是利用我们的技术创造一个效率更高，噪音排放更低，空气污染更少的未来。我们在正确的时间拥有正确的产品，我们还通过未来可行的移动工作机器帮助我们的客户巩固其市场地位。

Lori Ditoro与两位博世力士乐专家就液压系统的电动化的采访

泵

移动机械设备制造商必须决定是否使用压力、扭矩或旋转角度来控制其泵，因此必须做出妥协。这同样适用于许多其他参数，这些参数只需为硬件定义一次，并在机器的整个使用寿命期间持续存在。博世力士乐的新型电液解决方案通过将控制功能从液压机械控制器转移到软件中来解决这个问题。这使得机器更加通用和灵活。此外，机器还受益于生产率的提高和更低的能耗。

专家与行业媒体谈论泵和电动机

电液 eOC 泵

带有旋转角度传感器和压力传感器的电液 eOC 泵是 eOC 架构中的核心组件。它确保正确控制扭矩、压力或流量的必要设定值。该泵提供毫秒级精度的动态控制，以调节压力。结合eOC CAN接口软件，可以设置、更改和组合动态和功率控制等特性。

eOC架构不仅为工作液压系统开辟了新的可能性。它还为紧凑型机器的行程驱动系统提供了一种新的方法。eOC的功能符合二次控制概念，将闭路行驶驱动器的功能与开路驱动器的物理布局相结合，开路驱动器只需要一个泵即可实现行走和工作功能。因此，紧凑型机器中的所有行走和工作液压功能都可以组合成一个液压回路 – 所有旋转的消耗器都直接连接到压力管路。

柱塞-齿轮泵

具有公共吸油口的新型柱塞-齿轮泵组件，旨在为执行器和其他设备提供动力而要使用两种类型的液压泵的移动机器，提供了紧凑，完全定制化的串联泵配置。

新的串联配置结合了两个经过验证的液压泵系列：A1VO/A10VO 轴向柱塞泵和 AZPF/AZPW 外啮合齿轮泵。柱塞-齿轮泵串泵包含一个通用的吸入口，无需为每个泵使用单独的液压管路，并减少了潜在的故障点或泄漏点。该组件还降低了与液压进油管路相关的成本。

马达

在会议期间，该团队展示了电动机，包括新的径向柱塞马达MCR-S。该马达提供更紧凑的解决方案，停车制动器重新集成到马达本体。设计团队还在马达分配器内集成了双速换档阀芯，并优化了主端口位置。结果是一个耐用的马达，尺寸缩短了33%，重量减轻了41%，并优化了简化安装并提高了效率。

MCR8T是另一种径向柱塞马达，用于紧凑型履带式装载机（CTL）和其他履带式车辆。它专为直接驱动CTL行走马达而开发，采用创新的旋转组设计，可提供功率密度和耐用性。与现有和尺寸相似的尺寸6的框架相比，新的旋转组设计可将最大扭矩提高55%，增强耐用性，流量能力提高20%。

MCR8T 马达

MCR-T 径向柱塞马达设计用于连续高转速，适用于最严苛的履带驱动应用，因此紧凑型履带式装载机也可以覆盖更长的距离。在高速模式下，马达以66%的标准降低位移运行，这也可以根据要求进行配置，从而减少回路中的油流量并提高系统效率。

控制阀与系统

博世力士乐团队展示了几种新型控制阀和模块化控制阀系统。

负载感应阀

用于中压平台 （MPP） 的 RM10-MPP 和 RM15-MPP 阀是紧凑型通用型多应用负载敏感方向控制阀。该产品可集成到现代节能系统中，并具有灵活的装配功能，两种不同尺寸之间不需要过渡板。

该阀系列为需要不同流量和功能但由于行业法规而空间有限的机器提供了最佳的灵活性。阀配有通用的工业工作端口和负载敏感溢流阀芯。它们在泵压为 280 bar 和工作端口压力为 320 bar 时具有较低的泄漏要求。

这些阀门的应用包括：

• CTL/滑移装载机

• 高空作业车

• 垃圾和市政车辆

• 汽车起重机

• 叉车

• 伸缩臂叉装车

• 紧凑型施工设备

预补偿比例换向阀

EDG 系列适用于小型液压设备系统。在这些系统中，需要紧凑性、坚固性和高性能。例如：

• 移动式高空工作平台

• 随车起重机

• 结构紧凑型设备

• 农用和市政车辆

EDG 比例换向阀有两种版本：紧凑型和高阀体。紧凑型型号还可以配备二级溢流阀和防气蚀阀和/或LS截止阀，用于在A和B端口上进行单独的独立压力设置。两种型号的额定压力为 350 bar （5000 psi） 和 40 升/分钟（10.5 加仑/分钟），并具有内部优化的低压降。

博世力士乐还开发了一种新的专用手动操纵杆超控选件。高阀体版本可配备集成平衡阀或先导式止回阀，以实现最大的紧凑性和轻量化组件。

紧凑型可编程性能阀

电子阀非常适合 12 至 40 吨的挖掘机，在标准化、紧凑的封装中提供低压降和改进的可控性。其他优点包括更快的工作循环时间，拆卸外部液压先导管路并显着节省燃料。

电子阀

电液控制的挖掘机是精密的机器。这种新型阀可以处理主级的高流量计量和负载降低时的速度控制，以及精确执行器运动所需的精细控制。通过操纵杆信号和软件算法操作，电子阀在后台充当看门狗，准备在检测到软管爆裂事件时接管并关闭阀门。

电子阀采用 420 bar （6000-psi） 铸造外壳封装，重量减轻 21%，压降降低 46%。它有三种气缸连接尺寸：1/2英寸，3/4英寸和1英寸SAE代码62法兰。

数字化应用解决方案

博世力士乐的BODAS数字应用解决方案是将本报告中讨论的所有解决方案结合在一起的粘合剂。它为原始设备制造商提供了一种开发物联网（IoT）联网车辆的方法，该车辆具有预编程的控制器和其他组件，或者具有开放的可扩展系统。BODAS包括用于非公路行业的物联网解决方案，软件和电子硬件。

该系统可以是一体化解决方案，也可以 OEM 团队根据自己的要求选择所需的组件。该解决方案还提供：

• 功能安全：根据 ISO 13849 和 ISO 19014，以及符合 ISO 25119 AgPL_d，最高可达 PL_d。

• 网络安全：解决所有相关层问题，实现安全的移动机器控制，并具有强大的网络攻击能力

• 自动化就绪：通过将经过汽车验证的环绕声传感组件与匹配的软件功能相结合，实现高级辅助功能

互联：物联网解决方案

他们的BODAS系统检查整个数据流：从数据源到将其转化为可操作的数据。连接设备是基于 Linux 的网关。它们提供安全、可靠、可配置和可扩展的连接硬件以及全面且用户友好的设备

管理服务。

IT 基础架构是开放且模块化的。设备管理和数据管理是分开的。应用可用，以便 OEM 和最终用户可以按所需方式查看数据。这些应用程序包括：

• 车队管理

• 车辆健康

• 远程研发服务

• 车辆操作工作流程

OEM还可以在边缘或云中集成其数据分析算法。

软件：产品组合和工具

BODAS软件解决方案涵盖了广泛的机器优化范围：

• 用于机器功能的标准、可配置、现成应用解决方案

• 软件库和模块

• 集成的软件开发架构

   

EMPAC期间讨论的操纵手柄之一

该软件包括用于BODAS硬件和系统的编程，参数化和诊断的工具。作为力士乐液压系统的补充，BODAS软件可实现理想的机器控制。投资组合和工具的更详细内容是：

• 标准应用软件 — 用于不同功能的现成模块，可嵌入到 OEM 应用中

• 软件架构—基于移动应用软件架构（MASAR），集成开发环境支持OEM管理、可重用性和基于模型的软件开发集成

• 工具—用于通过配置、校准、诊断以及高效且用户友好的编程进行机器更新

硬件：从控制器到环绕传感

BODAS移动电子平台是开放的，可扩展的，可自由访问的。它涵盖了移动机器的控制单元、连接设备、传感器和人机界面（HMI）。BODAS硬件可以自由编程或附带整体控制软件。

RC 40，BODAS 控制器之一

产品组合包括：

• 控制器—这些控制器是基于汽车技术的、可扩展的、引脚对引脚兼容的控制器平台，可随时使用 OEM 应用解决方案进行编程

• 传感器—全面的传感器系列，提供创新的产品组合，在机器的整个使用寿命期间具有最高的精度，并可用于不同的安全应用;一些传感器包括超声波，雷达和惯性

• HMI — 产品组合包括显示器、EH 操纵杆和踏板

• 远程信息处理控制单元 — OEM 可以将其机器连接到博世（或任何其他）物联网基础设施;它们基于具有Linux操作系统的微处理器技术

• 环绕感应 — 为 OEM 提供传感器支持的环境控制，以实现辅助车辆移动和操作

原文来自：Lori Ditoro. OEM off-highway

翻译编辑：iHydrostatics静液压