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      國外電傳動履帶爬山機車輛的發展和研究現狀

         電傳動技術并非一門新興技術,其發展過程比較曲折。起初應用于內燃機車,后來推廣到礦用卡車、重型運輸車輛、裝甲車輛以及船舶等領域。隨著電力電子器件及控制技術等的快速發展,基于發動機和電傳動的混合動力技術成功應用于汽車。與此同時,這些技術也將會推動我國工程機械行業電傳動技術的發展?v觀電傳動技術在車輛上的應用,我們不難發現電傳動技術在履帶爬山機車輛的應用遠遠沒有在輪式車輛上應用的成熟、完善以及可靠等。經過多年的堅持和努力,我們已在混合動力汽車上取得了成功,而對于履帶爬山機車輛,由于其自身的特點,雖然發達國家已在該領域取得相當的進展,但也處于嘗試階段,目前由于商業和軍事方面的保密原因,很難獲得較為詳細的技術資料,因此,我們在這方面的研究就具有更加現實和深遠的意義。因此,我們有必要對電傳動履帶爬山機車輛的發展進程進行系統的分析和調研。
      國外電傳動履帶爬山機車輛的發展和研究現狀
        在國外,電傳動履帶爬山機車輛的研究已經經歷了近百年的歷史,主要集中在裝甲車輛上的研究。早在 1915 年裝甲車問世后,人們就開始了裝甲車電傳動試驗研究。如 1916 年法國的“圣沙蒙”電傳動裝甲車。第一次世紀大戰后,由于傳統機械傳動裝置的發展迅速加之當時的驅動電機系統跟柴油機相比不具備任何技術優勢,電傳動的研究和技術開發經歷了短暫的發展和繁榮后進入冬眠期,數十年未有實質性進展。20 世紀末期,隨著電機控制技術、信息處理技術和功率半導體器件的發展,一度停滯的電傳動技術再次掀起熱潮并取得長足進步。法國、美國、德國、比利時等國家相繼研制出了電傳動履帶爬山機車輛,而且得到了較好的發展。例如:“黃鼠狼”履帶爬山機式步兵戰車于 20 世紀 80 年代末為德軍訂購,該車的推進系統由 440kW 的柴油發電機組和兩個驅動電機組成,驅動電機各自獨立,功率和扭矩完全滿足包括轉向在內的機動性要求;美國于 2001 年完成 3了基于 M113 的 20 噸級的混合動力電傳動演示樣車的研究,該樣車采用柴油發動機通過增速箱與交流發電機相連接為兩個獨立的驅動電機提供電能。

         由于裝甲車輛和履帶爬山機式工程機械有著相似的結構特點,因此電傳動技術在裝甲車輛上的成功探索為工程機械的節能減排問題提供了一條新的途徑。20 世紀末到 21 世紀初期,國外工程機械廠商都開始對基于柴油發動機融合電傳動技術的工程機械進行了相關的設計研發并相繼申請了相關專利和下線了相關樣機,經試驗得到了預期的效果。
      國外電傳動履帶爬山機車輛的發展和研究現狀
        在專利方面:在 2003 年至 2011 年之間,新卡特彼勒三菱有限公司、神鋼、卡特彼勒公司等相繼申請了關于混合動力電傳動技術的相關專利。例如:2011 年神鋼申請了專利“混合動力工程機械”,該專利提供了一種混合動力工程機械,借助發動機驅動液壓泵和發電—電動機,并借助發電—電動機的作用對儲能裝置進行充電,電機還可輔助發動機驅動。

        在樣機方面:2003 年,日立建機生產出世界上第一臺混合動力驅動的工程機械—輪式裝載機。2004 年 5 月,日本小松研制出世界上第一臺混合動力液壓履帶爬山機挖掘機的試驗機型。美國卡特彼勒公司自 20 世紀 90 年代開始研究混合動力電傳動履帶爬山機推土機的關鍵技術,于 2008 年 3 月在拉斯維加斯舉辦的 CONEXPO-CON/AGG 博覽會上展出第一次生產的電傳動履帶爬山機推土機 D7E。D7E 履帶爬山機推土機使用柴油發動機驅動一臺強勁的交流發電機。電流流經特別保護的電纜和軍用級接頭到達固態逆變器,然后到達推進模塊。在推進模塊內有 2 個交流電動機,它們通過普通的傳動裝置將動力傳入差速轉向系統。來自轉向系統的動力通過傳動軸傳輸到機械式的雙級減速終傳動,以便給履帶爬山機提供平穩的無級變速的驅動力。該機器與相同重量和馬力的液力機械傳動履帶爬山機推土機相比,可實現在減少 10%至 30%燃料消耗的同時作業效率較以往機型提高 25%以上且有著更低的生命周期維修成本。2009 年 4 月,美國凱斯公司在法國工程機械展上展出了與日本住友公司合作開發的 CX210B 混合動力履帶爬山機挖掘機,該挖掘機回轉采用電機驅動,連接可儲存電能的超級電容器且發動機工作在效率較高的區域,該機器除了作業時更安靜外,其燃油消耗比傳統的 CX210B 可減少 20%左右。

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