ePTO如何让液压系统能够应用于电动车辆设备中 | 伊顿谈设计要点

取力器（PTO：POWER-TAKE-OFF）是许多专用车辆（例如自卸卡车）的重要组成部分，因为它们有助于驱动包括液压系统在内的各种系统。与许多其他行业一样，人们正在推动这些车辆的电气化，这正在增加 ePTO（电动取力器）的发展，以为仍将用于许多电动车辆的液压系统提供动力。

PTO 用于传输动力，用于运行传统上来自发动机和变速器的液压回路或系统的辅助功能，伊顿售后市场商业产品经理 Brad Gulick 说。但是，随着发动机现在被电池电动动力总成所取代，需要能够利用电池提供的电力的PTO——因此开发ePTO的公司越来越多。

伊顿北美售后市场副总裁莱安德罗·吉拉尔迪（Leandro Girardi）表示，市政当局、政府和旨在减少碳排放和噪音排放的新立法都做出了巨大推动。电动汽车被视为遏制这些排放的一种方法。他说，电动专用车辆的预期增长为每年35-50%。因此，公司需要做好准备，为这些车辆提供所需的技术，例如ePTO。

ePTO如何工作？

Parker Chelsea 在 2024 年绿色卡车峰会上介绍 ePTO 技术时说，与传统的PTO 从变速器、传动系统或其他产生旋转能量的地方获取动力不同，ePTO 从车辆的配电单元（PDU：Power Distribution Unit）获得电力。

PDU连接到电池，为传动系统、空调和其他辅助功能提供动力。该公司解释说，ePTO还可以从PDU获得电力并将其传输到逆变器——直流（DC）输入功率以交流电（AC）的形式输出——电机和液压泵，然后驱动车辆的液压系统。

ProDrive PTO & Hydraulics业务发展专业工程师Amir Ghajari表示，在ePTO设置中，电力从电池中以直流电的形式提供，然后在需要时转换为机械动力。他还指出，任何电气或机电取力器都可以被视为 ePTO。 

“如果这种直流输出用于为专用电动机提供动力，该电动机与任何类型的辅助设备（如液压泵）耦合，那么它将是机电取力器。”

ePTO设计和集成的注意事项

在集成ePTO时，需要考虑几个方面。Gulick说，一个关键是要了解液压系统的参数。

如果应用是斗式卡车，则其操作只需要每分钟这么多加仑（gpm），而起重机卡车将需要更多的流量，因此根据卡车及其操作需求正确调整PTO的尺寸非常重要，他说。

其他需要考虑的方面包括车辆上使用的工作电压。Gulick说，当伊顿首次进入这个市场时，电压在680-720V的范围内，现在它们在800V左右。“我们看到（电压）发生了很大的变化，他们上升的原因是他们正在寻找更大的液压系统，”他说。

他解释说，许多这些卡车上的液压泵越来越大，以增加更多功能。现在有四到五个用于驱动起重机、空气压缩机、支腿或其他配件，而不是一两个液压回路。“我认为原始设备制造商对这些车辆的空间越来越满意，他们可以增加更多，”他说。“他们可以减轻车辆的重量并添加更多功能……使用液压系统运行。

Ghajari 说，了解ePTO如何与车辆上的其他电子设备和系统接口也很重要，这需要 ePTO制造商和车辆OEM之间的密切合作。“既然我们要汲取力量……要耗尽电池，他们（原始设备制造商）想知道更多，“他说。“他们想了解我们正在消耗多少电流，以及我们将使用它多长时间。

他补充说：“他们想确切地知道我们将如何运作，我们需要确切地知道他们为我们提供了什么，以免超出他们的限制。

与此相关的是将使用的连接器和电缆。Parker Chelsea表示，虽然这些组件看起来很容易从现货上采购，但今天有很多选择，重要的是要有意识地了解ePTO的设计以及它所插入的内容。

OEM 协作是成功的关键

Ghajari 表示，与传统的取力器相比，ePTO系统更复杂，包含的部件更多，因此需要更多的集成和OEM参与。ePTO系统中的附加部件也意味着需要更多空间，因此需要协作以确保车辆上的正确包装。

他表示，ProDrive正在努力简化ePTO设计，但存在一些技术限制。例如，20kW以上的电动机和逆变器需要单独的冷却系统。在这里，有必要与原始设备制造商合作，以确定如何满足这一额外的冷却需求。

市场上有一些方法正在开发中：在欧洲，一些原始设备制造商正在将其冷却功率提高 10kW，从而为ePTO提供足够的冷却。另一个可能的考虑因素是PTO制造商将电机、逆变器和冷却组件封装到一个独立单元中，但 Ghajari 再次表示，这种方法存在技术限制，例如冷却逆变器。他说，电动机已经达到了可以油冷的程度，但目前仅靠油冷却逆变器无法达到良好的效率水平。

Gulick 指出，ePTO技术是如此之新，变化如此之快，以至于有时伊顿必须在开发过程中途做出改变。在他分享的一个例子中，该公司已经准备好了一个ePTO设计，该设计将直接包装在卡车驾驶室后面，但后来客户说它需要凸出其框架导轨，需要对包装进行完全更改。

由于与ePTO系统相关的复杂性增加以及汽车制造商的不同要求，Ghajari表示，大多数ePTO都是根据具体情况开发的。由于整个行业缺乏使用的标准接口，因此也有必要这样做。他说，每个人的做法都不同，这使得PTO制造商很难提供即插即用的解决方案。

汽车制造商之间的接口不同意味着像ProDrive这样的公司必须调整软件，有时还需要调整硬件，这不仅增加了复杂性，还增加了成本。SAE正在制定一项标准，以使电动汽车中使用的接口连接更加符合性，但这些标准仍在开发中。但是，一旦这些措施到位，PTO制造商将更容易创建即插即用的解决方案，并简化各方的集成过程。

ePTO可以使电动和柴油动力车辆受益 

由于电动汽车的发展以及这些系统为其辅助设备和液压系统提供动力的必要性，ePTO的发展正在上升。但它们也可以用于传统的内燃机动力车辆。

在传统车辆上使用ePTO可以消除怠速需求，有助于减少噪音、排放和燃料使用。这有利于车辆在密闭空间或噪声敏感区域的使用，同时还可以降低车主的运营成本。

Ghajari 解释说，当用于发动机驱动的车辆时，ePTO有自己的电池系统，由发动机或电网充电。他说，这种设置比使用基于变速器的PTO要高效得多，因为您需要保持 300-400马力的发动机运行才能提供传统PTO所需的10马力，而传统PTO效率极低。

他指出，在多功能卡车中，ePTO的使用在电动和柴油动力车辆中都变得越来越流行。对于柴油选项，它通常是一个独立的套件，由电池、车载充电器和液压泵组成。在这些卡车上，ePTO用于移动铲斗，Ghajari说，这不需要太多的动力来操作。通过使用ePTO来操作铲斗而不是发动机，可以实现噪音、排放和成本节约。

Ghajari 说，在发动机动力车辆中使用ePTO相关的能源和成本节约优势正在推动这些系统的增长。

电动车辆中使用的ePTO也具有几个优势。在能源管理方面，他说电动机不必一直运转，这有助于提高效率。电动机具有立即加速的能力，可以立即使用液压系统，使操作员能够保持生产力。 

此外，由于可以通过电子方式设置所需的速度，因此不再需要有多种速度比变化。这将有助于原始设备制造商开发卡车的不同变体，因为他们将能够使用相同的PTO并根据需要修改电动机软件。

展望未来，Gulick 和 Girardi 认为，改造和新建应用的ePTO需求将继续增长。改造方案将帮助那些希望更直接的解决方案来帮助他们减少排放的人。

此外，那些选择改装的人将有机会更加熟悉混合动力和电动汽车技术，并评估它是否是适合他们应用的正确解决方案。

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