Så kan hydraulisk hybridteknik spara energi i arbetsmaskiner

Datorbaserad styrning gör det möjligt att införa hydraulisk hybridteknik i framtidens arbetsmaskiner. Det kommer att spara energi men också – på lång sikt – skapa möjligheter till självkörande maskiner.

Viktor Larsson har doktorerat på en avhandling om hydrauliken i arbetsmaskiner. Intresset för traktorer väcktes redan i barndomen. Foto: Mikael Sönne

Fascinerande hydraulik

Viktor Larsson har alltid varit intresserad av traktorer och andra arbetsmaskiner. Som liten fick han köra traktor på föräldrarnas gård och i dag äger han tre traktorer privat. Framför allt har hydrauliken fascinerat; som barn den enda del av traktorn han inte riktigt förstod.

Som forskarstuderande på Fluida och mekatroniska system (FLUMES) har Viktor Larsson koncentrerat sig på en del av arbetsmaskinerna, den hydraulmekaniska transmissionen. I avhandlingen Control of Hybrid Hydromechanical Transmissions beskriver han hur datorer kan styra hybrida hydraulmekaniska transmissioner i framtidens hjullastare, traktorer och grävmaskiner.

I dag körs arbetsmaskiner uteslutande på diesel, men en datorbaserad lösning skulle göra det möjligt att hybridisera arbetsmaskinerna.

- Simuleringar har visat att hybridisering kan bidra till bränslebesparingar på upp till 50 procent i en hjullastare. Så det är stora möjligheter som öppnas, säger Viktor Larsson.

Datorer måste för hybridteknik

Hybridteknik kan vara av olika slag, men har det gemensamt att ett extra energilager kopplas in i maskinen och därmed avlastar den ordinarie förbränningsmotorn och på så sätt sparar bränsle. Viktor Larsson har utgått från hydrauliska ackumulatorer, där gas trycks ihop av olja och därmed lagrar energi.

Viktor Larsson vid testbänken där mycket av det praktiska arbetet har genomförts. Foto: Mikael Sönne

För att flytta energi mellan drivhjul och ackumulator behövs en hydraulmekanisk transmission, bestående dels av mekaniska kugghjul, dels av hydrauliska pumpar/motorer (hydraulmaskiner). Det är för att styra transmissionen och dess komponenter som datorerna blir nödvändiga.

- Jag skulle säga att det är en förutsättning för att använda hybridteknik. Utan datorer är det kanske teoretiskt möjligt, men knappast i praktiken.

En stor fördel med den datorbaserade styrningen, vid sidan av möjligheten till hybridisering, är att flexibiliteten ökar. Vid tillverkning av till exempel pumpar tvingas producenten idag ta fram olika varianter beroende på om pumpen ska styras med avseende på tryck, flöde eller effekt. Om styrningen datoriseras kan en och samma komponent styras och användas på olika sätt.

Lika enkel och robust

I sitt arbete har Viktor Larsson också utgått från befintliga produkter på marknaden och visat hur de, med små modifieringar och rätt styrning, kan samverka. Tidigare forskning på området har varit mer teoretisk och presenterat lösningar som varit svåra att genomföra i praktiken, till exempel genom att vara alltför dyra.

En stor utmaning har varit att få den datorbaserade styrningen lika enkel och robust som de traditionella mekaniska systemen. Styrningen ska också vara enkel att implementera och göra det lätt att kombinera lägre bränsleförbrukning med stabilitet och säkerhet.

- Det tycker jag att jag har lyckats med. Det finns fysikaliska begränsningar, men de är desamma för de mekaniska systemen, säger Viktor Larsson.

Datorbaserad styrning är också en förutsättning för utvecklingen av autonoma, självkörande arbetsmaskiner i framtiden.

Kontakt
Visa/dölj innehåll

Senaste nytt från LiU
Visa/dölj innehåll