Elektrifiering

Få har missat den pågående elektrifieringen av personbilar, men det är inte bara personbilar som är under omställning utan samma sak gäller även för tyngre fordon såsom kranbilar, hjullastare, grävmaskiner och grävlastare. Jämfört med personbilar så är dessa maskiner betydligt mer energikrävande eftersom de utför arbeten utöver persontransport. Dessutom förväntas batterierna ofta räcka hela arbetsdagar. De blir därmed stora, tunga och dyra. Men det finns hopp.

Ovan nämnda maskiner, som ofta kallas mobila arbetsmaskiner, utför i regel sina arbetsuppgifter med hjälp av hydraulsystem. Hydraulsystem används då de erbjuder hög effekttäthet samtidigt som de är robusta och driftsäkra. Ett traditionellt hydraulsystem består principiellt av en pump som levererar flöde, vilket fördelas via ventiler till hydraulcylindrar och hydraulmotorer. Flödet får dessa att röra på sig och arbetsuppgifter blir utförda. I mobila applikationer har pumpen i regel drivits av en förbränningsmotor men nu när förbränningsmotorer byts ut mot elmotorer uppstår nya förutsättningar – både ekonomiskt och tekniskt.

Tidigare har energibesparingar endast gett utslag i form av minskade bränslekostnader. För batteridrivna maskiner kan dock energibesparingar också minska inköpskostnaden eftersom batterierna står för en väsentlig del av den. För till exempel lastbilar är också minskad vikt av stor betydelse eftersom systemvikten begränsar den tillåtna lastvikten. Det är alltså av stort intresse att investera i hydraulsystemet för att få ner energiförbrukningen och därmed kunna minska batteristorleken.

Vad är det då som gäller tekniskt? Principiellt så finns det inget som hindrar maskintillverkarna från att helt enkelt byta ut sin förbränningsmotor mot en elmotor. Det finns ett antal exempel på tillverkare som gjort detta. Problemet är att maskinerna blir onödigt tunga, dyra och energikrävande. Det finns välkända systemkoncept, utvecklade för förbränningsdrift, som skulle kunna nyttjas för att få ner energiförbrukningen, men elektrifieringen medför också nya möjligheter. Bland annat gäller följande:

  • Multipla drivkällor: På grund av förbränningsmotorernas höga komplexitet har det sällan varit aktuellt att ha flera sådana i en maskin, men att nyttja flera elmotorer kan vara högst relevant.
  • Varvtalsstyrning: Elmotorer enkelt varvtalsstyras. Till skillnad från förbränningsmotorer har de heller inga bekymmer med att gå ner till noll i varvtal och de kan rotera i båda riktningarna.
  • Elektrisk energiåtervinning: Elmotorer kan i regel jobba som både motor och generator, vilket öppnar för system som nyttjar elektrisk energiåtervinning

ForskningVisa/dölj innehåll

STEALTH

Min forskning ingår i projektet STEALTH som utförs i samarbete mellan Linköpings universitet och Hudiksvalls Hydraulikkluster. I projektet tittar vi på hur hydraulsystemet kan och bör anpassas vid just elektrifiering.

Jag tittar specifikt på lösningar för så kallade pumpstyrda system, vilket är system där man har en pump per cylinder/motor, samt hur varvtalsstyrning kan kombineras med diskret deplacementstyrning av pumpen.

PublikationerVisa/dölj innehåll

2021

2020

2019

2018

UndervisningVisa/dölj innehåll

Man kan råka ut för mig i följande kurser:

  • TMHP02 – Fluidmekanisk systemteknik
  • TMHP06 – Fluidmekanisk systemteknik, avancerad kurs
  • TMHP51 – Hydrauliska servosystem
  • TMMS13 – Elektrohydrauliska system
  • TMMS21 – Mekatronik
  • TMMI13 – Hydraulik och pneumatik
  • TMPM06 – Projektkurs avancerad - Mekatronik

NyheterVisa/dölj innehåll

KollegorVisa/dölj innehåll

OrganisationVisa/dölj innehåll