凱斯特機械與您共話電動叉車全交流驅(qū)動技術(shù)

電動叉車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求。電動叉車的優(yōu)點是：它本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少，由于電廠大多建于遠離人口密集的城市，對人類傷害較少，而且電廠是固定不動的，集中的排放，清除各種有害排放物較容易，也已有了相關(guān)技術(shù)。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力等，解除人們對石油資源日見枯竭的擔心。電動叉車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟效益。有些研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動叉車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機驅(qū)動叉車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量，正是這些優(yōu)點，使電動叉車的研究和應(yīng)用成為叉車工業(yè)的一個熱點。

電動叉車的困難是目前蓄電池單位容量儲存的能量太少，還因電動叉車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟規(guī)模，故購買價格較貴。

電池是電動叉車發(fā)展的首要關(guān)鍵，要想在較大范圍內(nèi)應(yīng)用電動叉車，要依靠先進的蓄電池經(jīng)過10多年的篩選，現(xiàn)在普遍看好的氫鎳電池，鋰離子和鋰聚合物電池。氫鎳電池單位重量儲存能量比鉛酸電池多一倍，其它性能也都優(yōu)于鉛酸電池。但目前價格為鉛酸電池的4——5倍，正在大力攻關(guān)讓它降下來。鋰是最輕、化學特性十分活潑的金屬，鋰離子電池單位重量儲能為鉛酸電池的3倍，鋰聚合物電池為4倍，而且鋰資源較豐富，價格也不很貴，是很有希望的電池。我國在鎳氫電池和鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面均取得了快速的發(fā)展。電動叉車其他有關(guān)的技術(shù)，近年都有巨大的進步，如：交流感應(yīng)電機及其控制，稀土永磁無刷電機及其控制，電池和整車能量管理系統(tǒng)，智能及快速充電技術(shù)，低阻力輪胎，輕量和低風阻車身，制動能量回收等等，這些技術(shù)的進步使電動叉車日見完善和走向?qū)嵱没?/span>

交流驅(qū)動已成為電動叉車的驅(qū)動主流

電動叉車是一項綜合技術(shù)，其中電氣驅(qū)動系統(tǒng)是電動叉車的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著交流電機控制技術(shù)以及大功率電子器件發(fā)展，交流驅(qū)動已經(jīng)逐步變成電動叉車驅(qū)動主流。采用矢量控制的交流異步電機驅(qū)動技術(shù)，電機結(jié)構(gòu)簡單，堅固，而且控制性能好，已被廣泛地應(yīng)用于各種電動車輛。

多年來，直流電一直是電動倉儲搬運設(shè)備的主變動力源，直流驅(qū)動作為一種較便宜的驅(qū)動方式在很早以前就已在電動設(shè)備上廣泛應(yīng)用。然而，直流系統(tǒng)本身在性能、維修等方面存在一些固有的缺陷，而交流電及交流電動機在此方面較之遠勝，因此番大室內(nèi)搬運設(shè)備生產(chǎn)商都已開始致力于交流技術(shù)應(yīng)用的研發(fā)。

其實，自19世紀末，交流動力即已得到普遍的使用，亦正是交流電動機技術(shù)推動了工業(yè)、鐵路及其他領(lǐng)域的電氣化進程?，F(xiàn)在，應(yīng)用交流技術(shù)的電器產(chǎn)品已隨處可見，交流也許已成為得到最廣泛測試與驗與驗證的技術(shù)。交流技術(shù)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面：高低電壓之間的轉(zhuǎn)換簡單；電動機變?yōu)閺妱鸥咝?，并可?jīng)受高電流的沖擊。電動機的零件數(shù)量大大減少，并且無磨損，堅固耐用；相對直流電動機來說，成本降低顯著。然而，交流電動機在以電瓶為動力的設(shè)備如叉車上應(yīng)用收到一定的限制，主要有兩個原因：80V的低系統(tǒng)電壓，需由高能半導體實現(xiàn)直流向交流的轉(zhuǎn)換，此項成本居高個下；轉(zhuǎn)換過程本身會消耗能量，而電瓶容量相當有限。BT公司現(xiàn)已開發(fā)出新型系列的交流動力前伸式叉車--Reflex Aci。新系列叉車克服了以下問題，實現(xiàn)了交流技術(shù)的所有潛能，使叉車的操作成本降低，性能及可靠性顯著提高。

叉車常用的幾種電動機技術(shù)介紹 如下：

串聯(lián)直流電動機。這是最古老、最傳統(tǒng)的電動機。電流輸送至電池及轉(zhuǎn)干，并通過炭刷傳到定子。這種方式有兩個缺陷：所有的電流必須經(jīng)由炭刷來輸送，性能取決于炭刷的物理尺寸及磨損情況。最主要的是，這一點限制了制動性能的發(fā)揮。另外，電動機炭刷作為易損件必須定期更換，否則會極大影響電動機壽命。考慮到這一點，許多廠商都會在叉車上配置偵測磨損并發(fā)出警告的裝置，這一裝置增加了叉車的成本。所有的電動機都會發(fā)熱，但在直流電動機中，熱量主要產(chǎn)生在電動機的內(nèi)部部件，因此大多數(shù)的直流電動機都會同時配備一個風扇用于散熱。

他勵電動機。這是一種較為先進的直流電動機，定子及電樞的能量分別輸入。與串聯(lián)電動機相同，這種技術(shù)已應(yīng)用了相當長的時間。新技術(shù)使用分開激發(fā)的并勵磁場與電樞，使電動機的性能控制比串聯(lián)電動機要好得多。這種電動機通常被稱為4象限電動機，因為它在前后兩個方向都能行駛與剎車。然而，電動機炭刷的缺陷仍然存在。

三相交流電動機。技術(shù)上來說，這是結(jié)構(gòu)最為簡單的一種電動機。其原理是將三相交流電輸送給固定的線圈，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場感應(yīng)短接的轉(zhuǎn)子上的電壓。交流電動機沒有發(fā)刷，也沒有直流電動機通常對最大電流方面的限制，這意味著電動機在實際使用中可以得到更多的能生及更大的制動扭力，于是可以更快的速度運轉(zhuǎn)。交流電動機中，熱量主要發(fā)生在電動機外殼部分的固定子線圈，便于冷卻與散熱。如果需要的話，轉(zhuǎn)子可以被密封。交流電動機沒有需定期更換的易損件，同時，它比直流電動機上高效、耐久，成本也更低。

電瓶叉車應(yīng)用交流技術(shù)相應(yīng)措施

電瓶叉車應(yīng)用交流技術(shù)存在兩個問題：即80V的低系統(tǒng)電壓及相應(yīng)較高的電流；直流交流轉(zhuǎn)換時的能量損耗。盡管如此，交流動力在叉車上的應(yīng)用仍逐漸擴大。但是大部分的廠商提供的交流動力叉車主要是用于防爆環(huán)境下的直流叉車的改型，價格相當昂貴。BT的前移式叉車系列則不同，它不僅僅是采用了交流動力，而且應(yīng)用了系列全新設(shè)計理念，使交流技術(shù)的優(yōu)勢得到充分體現(xiàn)與發(fā)展。要達到這一目的，首先要解決3個問題：轉(zhuǎn)換能量損耗；硬件成本；低壓交流電動機的制造技術(shù)。

相應(yīng)的措施如下：

平衡能量損失。轉(zhuǎn)換能量損耗的解決辦法是將叉車視為一個完整的系統(tǒng)，而非僅關(guān)注于某個部件。最終歸結(jié)為使在流向交流轉(zhuǎn)換時的能量損耗等同于直流電動機炭刷部分的能量損耗（交流電動機沒有炭刷），這一過程通過先進的電子系統(tǒng)得以實現(xiàn)。

降低成本。接下的第二步是維持硬件部分的低成本、這一目標最終通過廣泛的試驗找到最佳類型及數(shù)量的半導體元件而得以實現(xiàn)，在此過程中電子元件價格的不斷下跌也有相當幫助，同時證明了交流技術(shù)的戰(zhàn)略前景。然而，最重要的因素還是整車設(shè)計都基于支流技術(shù)交流電動機的高制動扭矩是關(guān)鍵。實際上，交流電動機的制動能力是等同于其加速能力的。電氣制動可以通過改變行駛方向?qū)崿F(xiàn)。如果大要更強力的剎車，就必須使用傳統(tǒng)的剎車。通過對電動機尺寸的仔細研究，得到了比加速扭矩大得多的制動扭矩，使交流電動機的電氣制動效果要比直流電動機強很多。

高效的制動意味著傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)可被大大簡化、在BT的前移式叉車中，普通的行車制動已被泊車制動替代。不論駕駛者通過剎車踏板剎車，還是轉(zhuǎn)換行駛方向剎車，電動機均會停轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生類似發(fā)電機的作用。這意味著剎車襯的磨損降至最低。

能量回收。交流電動機在行駛與制動上的效率都更高，剎車時，電動機反向轉(zhuǎn)動，也就是說交變電壓的頻率比轉(zhuǎn)子頻率低，并且電動機產(chǎn)生放電的作用。剎車越強烈，再生的能量越多。

一部叉車有兩個較大的電動機，一個用于行駛，一個用于提升。兩者都可產(chǎn)生能量再生。典型的前伸式叉車使用時，所有能量消耗可分為以下幾部分：50％用于行駛；4O%用于提升及門架與貨義的其他動作；10%用于轉(zhuǎn)向、風扇等。荷載提升時，能量開始消耗，當貨物隨貨叉下降時，能量得以回收利用，現(xiàn)場測試表明，負載提升時的能量消耗占總消耗的19％。

BT的前移式叉車系列優(yōu)先考慮行駛部分的能量再生，因為這是能顯消耗最大的部分，并且無需增加系統(tǒng)的復雜性，即無需增加任何成本即可達到。由于其高制動扭矩，幾乎所有的制動方式均和產(chǎn)生能量所生。在某些直流動力叉車上也有電氣再生制動，但必須在強烈的剎車時才可能發(fā)生，這也意味著再生的部分能量在剎車襯部分就轉(zhuǎn)化成了熱量。而幾乎在所有的狀況下，Aci均會產(chǎn)生能量再生，并且持續(xù)作用在直至叉車完全靜止。有多少能量可以被回收實際上是無法計算的，它取決于不同的使用狀況，開始剎車時的速度等，一個較合理的數(shù)字是10%——15%，即叉車整體能量消耗的5％——7％。

提高性能?；厥盏哪芰咳绻荒芎侠砝茫湟嫣幨怯邢薜?。最簡單的做法是能是回充至上電瓶以延長使用時間。在前移式叉車系列中，BT將這部分能量用于提高叉車的整體性能。其結(jié)果是最高速度提高了10％，更為明顯的作用體現(xiàn)在加速度上。

綜上所述，交流技術(shù)在叉車上的應(yīng)用，使得叉車的性能整體提高，故障及事件更換率明顯降低，可靠性大大增強。在用戶端即體現(xiàn)為單位時間更高的生產(chǎn)力，更低的操作及維護成本。交流技術(shù)在電瓶叉車上被稱為未來的技術(shù)，必將得到越來越廣泛的運用。

中國電動叉車市場潛力仍有待開發(fā)

盡管最近幾年中國電動叉車銷售量在逐年遞增，取得了一定的成績，但是電動車輛銷售量始終只占叉車總銷量的20%左右，這與歐美、日本等成熟叉車市場60%左右的市場占有率相比明顯差距很大。差距大也意味著增長空間大。中國電動車輛市場保有量還處于一個比較低的數(shù)量級上，其發(fā)展空間十分廣闊。隨著國內(nèi)用戶健康環(huán)保意識的增強，國家節(jié)能減排政策實施力度的加大，以及醫(yī)藥、食品等眾多對車輛環(huán)保性能要求更高的行業(yè)中叉車普及率進一步提高，中國電動叉車市場勢必得到空前增長。

電動叉車的核心技術(shù)在于“三電”，即電機、電控、電瓶，尤其是最近幾年交流電技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，使得當代電動叉車對技術(shù)水平要求越來越高。電動車輛以其低能耗、無污染、操作便捷易維護等多種優(yōu)點勢必將在中國叉車市場上遍地開花。更加值得關(guān)注的是電動倉儲車輛的未來發(fā)展，預計未來3——5年內(nèi)必將形成異軍突起之勢?？梢哉f，看中國叉車市場未來發(fā)展，就要看電動車輛的發(fā)展，尤其要看電動倉儲車輛的市場發(fā)展。

近幾年中國叉車行業(yè)火爆,不僅體現(xiàn)在國內(nèi)市場增長迅速上,出口業(yè)務(wù)快速增長也是行業(yè)火爆態(tài)勢的最好佐證之一。中國叉車出口流向主要為美國、德國、法國、俄羅斯、意大利等機械制造強國市場。一方面體現(xiàn)了國產(chǎn)叉車質(zhì)量水平的提升,已經(jīng)被世界成熟市場用戶所認可,另一方面說明國產(chǎn)叉車以其良好的性價比優(yōu)勢在國際競爭中已具備很高的市場競爭力。2007年上半年中國叉車市場進口叉車及裝有升降或搬運裝置的工業(yè)車輛共7349臺，與2006年同期的6702臺相比增長了9.65%,已列名進口叉車品種中,以電動叉車為主,說明國內(nèi)市場目前對電動叉車已經(jīng)有了一定的需求。國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的電動叉車由于種種原因還不能充分滿足電動叉車用戶的需求。

倉儲車輛具體化為電動有軌道巷道堆垛機和電動無軌道巷道堆垛機兩個機種。這兩種堆垛機通常被用作庫房中貨架補貨堆高的專用機種，屬于倉儲車輛的范疇。由于國內(nèi)目前高品質(zhì)的倉儲車輛產(chǎn)量十分有限，必然要通過進口途徑來彌補這一市場缺口。另外，中國對內(nèi)燃叉車的需求有向大型化發(fā)展的趨勢，集裝箱就是大型叉車的一個品種。這與進出口貿(mào)易日益頻繁有很大關(guān)系。

就叉車進口情況來看，中國市場存在的供應(yīng)缺口為電動平衡重式叉車、以堆高設(shè)備為代表的各種倉儲車輛和大型港口用集裝箱叉車。

電動叉車交流動力發(fā)展趨勢

電動叉車動力的發(fā)展趨勢是交流系統(tǒng)。合肥搬易通科技現(xiàn)已推出多款采用交流驅(qū)動系統(tǒng)的電動叉車。其新型前雙驅(qū)全交流平衡重式蓄電池叉車的許多強化性能都是以先進的交流驅(qū)動系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，該系統(tǒng)對性能所提供的控制水平與以往的任何產(chǎn)品都不同。例如，交流電源系統(tǒng)所提供的電源控制使得前雙驅(qū)全交流平衡重式蓄電池叉車能夠充分利用每一次電池充電潛能。到目前為止，所有的電動叉車都曾經(jīng)歷過隨電池電力消耗而性能逐漸下降的情況。而前雙驅(qū)全交流平衡重式蓄電池叉車因為有了電力保持功能，所以操作者能夠享受到“剛充完電”般的強勁動力，其時間要比現(xiàn)有的叉車型號長40%。

由于交流叉車高性能、高可靠性，免維護等優(yōu)點，全世界的電動叉車正在從直流技術(shù)向交流技術(shù)轉(zhuǎn)換，這個趨勢在中國市場也有充分的體現(xiàn)，目前中國的很多叉車廠都在開發(fā)交流叉車。但在這一技術(shù)領(lǐng)域我國尚處于起步階段，國內(nèi)已有幾家主要的叉車企業(yè)使用丹納赫傳動公司提供的交流驅(qū)動系統(tǒng)生產(chǎn)電動叉車,其系列化產(chǎn)品正在開發(fā)試制中。例如,合肥搬易通科技發(fā)展有限公司采用全交流驅(qū)動系統(tǒng)的四輪1.5t全交流驅(qū)動叉車正在開始批量生產(chǎn)。目前，國內(nèi)主要的叉車制造商都已制訂了新的交流驅(qū)動叉車的研制計劃。隨著中國叉車市場逐漸與國際市場接軌，交流驅(qū)動叉車也呈現(xiàn)出加速發(fā)展勢頭，市場潛力巨大，前景看好。

總之，交流驅(qū)動系統(tǒng)作為叉車更新?lián)Q代的技術(shù)，必將得到越來越廣泛的運用。這項被稱為“21世紀電動叉車的革命性技術(shù)”，對叉車企業(yè)的技術(shù)水平、產(chǎn)品銷量、市場份額、利潤乃至創(chuàng)新形象等都會產(chǎn)生一定的影響。畢竟，未來的競爭更多地體現(xiàn)為技術(shù)的較量。誰掌握了新技術(shù)，誰就能在未來的市場中贏得更多優(yōu)勢，占領(lǐng)更為有利的位置?？梢灶A見未來五年，中國制造的叉車將有一半是交流的。在技術(shù)上，比較重要的趨勢是，隨著控制技術(shù)發(fā)展，電動叉車動力系統(tǒng)的開發(fā)要求電機和電控互相匹配。