電氣化的廣普及，尤其是在移動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域中的迅猛發(fā)展，不僅為液壓與氣動(dòng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)，也開(kāi)辟了革新與優(yōu)化的廣闊機(jī)遇。這一趨勢(shì)迫使我們對(duì)車(chē)輛及機(jī)械的整體設(shè)計(jì)，特別是其流體動(dòng)力系統(tǒng)的架構(gòu)與效能，進(jìn)行深刻的重新評(píng)估與戰(zhàn)略性的改進(jìn)。電氣化的推進(jìn)促使我們探索更高效、更環(huán)保的替代方案，以應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)在能效、維護(hù)成本及環(huán)境適應(yīng)性方面的局限性，從而推動(dòng)行業(yè)向更加智能化、綠色化的方向發(fā)展。

根據(jù)Power&Motion受眾的較新調(diào)研結(jié)果，約半數(shù)受訪者反饋客戶對(duì)電氣化解決方案的需求特別上升，而另一半受訪者中，幾乎各半的群體要么未觀察到需求增長(zhǎng)，要么對(duì)此持不確定態(tài)度。這一現(xiàn)象凸顯了液壓與氣動(dòng)服務(wù)領(lǐng)域在不同行業(yè)中電氣化實(shí)施程度的差異性。盡管電氣化趨勢(shì)正穩(wěn)步增強(qiáng)，但大多數(shù)受訪者評(píng)估認(rèn)為，電氣化對(duì)其流體動(dòng)力組件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的直接影響尚局限在25%以?xún)?nèi)。不過(guò)，值得注意的是，有13.81%的受訪者指出，電氣化對(duì)其設(shè)計(jì)的影響已超越50%的門(mén)檻，這一數(shù)據(jù)有力證明了電氣化對(duì)部分液壓與氣動(dòng)企業(yè)已產(chǎn)生深遠(yuǎn)且重大的變革作用。

近 70% 的受訪者預(yù)計(jì)未來(lái)幾年電氣化相關(guān)解決方案將進(jìn)一步增長(zhǎng)，因此，流體動(dòng)力行業(yè)必須繼續(xù)監(jiān)測(cè)該領(lǐng)域的趨勢(shì)并評(píng)估其在其中的地位。

電氣化在流體動(dòng)力行業(yè)的關(guān)鍵市場(chǎng)（諸如建筑機(jī)械與汽車(chē)行業(yè)）中的蓬勃興起，正深刻影響著液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的格局。眾多企業(yè)已積極投身于電氣化解決方案的研發(fā)與創(chuàng)新之中，致力于開(kāi)發(fā)出專(zhuān)門(mén)針對(duì)此類(lèi)應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)。同時(shí)，廣的行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)正展開(kāi)對(duì)液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的重新評(píng)估與設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，這一舉措旨在雙重目標(biāo)上取得突破：一方面，確保系統(tǒng)能夠無(wú)縫對(duì)接并滿足電氣化應(yīng)用的特異性需求；另一方面，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與系統(tǒng)升級(jí)，特別提升整體性能表現(xiàn)，從而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。

提高流體動(dòng)力系統(tǒng)的效率是一個(gè)關(guān)鍵的發(fā)展領(lǐng)域。調(diào)查受訪者指出，效率提高是電氣化對(duì)液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的比較大影響之一，51.04% 的受訪者表示如此。確保所有系統(tǒng)高效運(yùn)行可減少電池的能耗，有助于延長(zhǎng)充電間隔時(shí)間，從而有利于提高車(chē)輛行駛里程和生產(chǎn)率。

Smart Reservoir Inc. 的工程主管 Carl Seguin 在接受 Power & Motion 采訪時(shí)，深入闡述了電氣化如何助力效率飛躍。他強(qiáng)調(diào)：“我們的目標(biāo)是精細(xì)地向執(zhí)行器輸送恰到好處的電力，既不過(guò)量也不欠缺?！盨eguin 進(jìn)一步解釋說(shuō)，傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中，泵往往以恒定速度運(yùn)行，即便在無(wú)需全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也是如此，這種運(yùn)作模式導(dǎo)致了大量不必要的能量消耗與浪費(fèi)，直接影響了系統(tǒng)的整體效率。

近年來(lái)，隨著變頻驅(qū)動(dòng)器（VFD）技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這一局面得到了特別改善。VFD 能夠根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整泵速，從而實(shí)現(xiàn)了流體流動(dòng)的精確控制與高效利用。“這正是電氣化的魅力所在，”Seguin 指出，“它讓我們能夠按需分配能量，確保每一分能量都發(fā)揮比較大效用。”

調(diào)查受訪者指出的比較大影響（59.34%）是新組件和技術(shù)的集成。這可以包括集成更多電子設(shè)備（例如傳感器），以提高精度，從而有助于提高效率。

受訪者還提及了電氣化帶來(lái)的其他重要影響，包括混合液壓系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用以及能量回收技術(shù)的特別發(fā)展。特別是能量回收，雖非全新概念，卻在液壓系統(tǒng)中日益成為提升效率的關(guān)鍵手段。以Sun Hydraulics較新推出的ENERGEN閥為例，該閥件通過(guò)變革性的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)原本可能散失能量的高效捕獲與轉(zhuǎn)換，將液壓流動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來(lái)。在2023年國(guó)際流體動(dòng)力博覽會(huì)（IFPE）上，一位公司高管向Power & Motion透露，ENERGEN閥實(shí)質(zhì)上扮演了流體動(dòng)力系統(tǒng)中的“再生制動(dòng)”角色，為行業(yè)節(jié)能減排、提升能效樹(shù)立了新的標(biāo)尺。

Drive System Design，作為未來(lái)動(dòng)力系統(tǒng)及前沿技術(shù)的工程咨詢(xún)機(jī)構(gòu)，其深入洞察揭示了行業(yè)轉(zhuǎn)型的新趨勢(shì)：眾多曾依賴(lài)液壓系統(tǒng)作為主推或輔助部件的客戶，現(xiàn)正積極探索以電動(dòng)系統(tǒng)作為部分乃至多方面的替代方案。對(duì)此，該公司電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)航者、首席工程師Jason Schneider，在Power & Motion的訪談中分享了他的見(jiàn)解。

Schneider指出：“效率和可控性的雙重提升是驅(qū)動(dòng)這一變革的關(guān)鍵因素。”他進(jìn)一步闡述道：“此外，不可忽視的是NVH（噪音、振動(dòng)、聲振粗糙度）問(wèn)題的特別改善，因?yàn)殡娮釉O(shè)備相比液壓與氣動(dòng)設(shè)備，在運(yùn)行時(shí)通常更為靜謐，且維護(hù)性更佳。”在實(shí)施替換策略時(shí)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)泵或液壓馬達(dá)往往成為首批考慮升級(jí)的部件，它們被高性能電動(dòng)機(jī)所替代，這一變革不僅限于動(dòng)力源本身，還促使了泵體、馬達(dá)乃至相關(guān)軟管等部件的同步升級(jí)換代。此舉不僅優(yōu)化了空間布局，減輕了整體重量，更為電動(dòng)系統(tǒng)的高效電池利用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，促進(jìn)了系統(tǒng)整體性能與效率的飛躍。

電氣化為流體動(dòng)力帶來(lái)機(jī)遇：

絕大多數(shù)受訪者（略高于85%）認(rèn)為電氣化將為流體動(dòng)力行業(yè)帶來(lái)機(jī)遇。這在很大程度上源于前面提到的技術(shù)變革。許多受訪者表示，電氣化能夠提高精度和控制能力，從而提高機(jī)器的效率和生產(chǎn)力——例如，挖掘機(jī)臂的更精確運(yùn)動(dòng)有助于減少返工，從而使項(xiàng)目及時(shí)推進(jìn)。

一位受訪者指出，某些系統(tǒng)提供的更好的控制可以幫助證明電氣化帶來(lái)的額外成本和復(fù)雜性是合理的。

在重新構(gòu)思流體動(dòng)力系統(tǒng)的過(guò)程中，業(yè)界正積極審視系統(tǒng)的尺寸、布局及設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，力求在多個(gè)維度上實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。一項(xiàng)調(diào)查反饋尤為引人矚目，即縮小液壓動(dòng)力裝置（HPU）的物理尺寸被視為一項(xiàng)重要機(jī)遇。此舉不僅有助于特別壓縮空間占用，對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用而言尤為關(guān)鍵，因?yàn)樵谶@些場(chǎng)景中，電池系統(tǒng)已占據(jù)了車(chē)輛內(nèi)部的大量空間與重量，而減小其他組件尺寸則能有效彌補(bǔ)這一空間壓力。

此外，從成本與能耗的雙重角度考量，電力需求的潛在減少也促使小型化HPU成為更加經(jīng)濟(jì)高效的選擇。丹佛斯動(dòng)力解決方案旗下的Editron部門(mén)，在其輪式裝載機(jī)電氣化項(xiàng)目的概念驗(yàn)證階段，便深刻認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)。該團(tuán)隊(duì)采取了變革性的策略，決定對(duì)整個(gè)機(jī)器的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行多方面重審，這自然涵蓋了液壓系統(tǒng)的再評(píng)估。通過(guò)巧妙地將推進(jìn)系統(tǒng)與液壓工作功能相分離，Editron不僅解鎖了系統(tǒng)效率的新高度，還實(shí)現(xiàn)了整機(jī)性能的特別提升，為流體動(dòng)力系統(tǒng)的未來(lái)設(shè)計(jì)樹(shù)立了新的標(biāo)尺。

受訪者指出，電氣化可以為流體動(dòng)力帶來(lái)其他機(jī)遇，包括提高準(zhǔn)確性和重復(fù)性、減少漏油（從而減少對(duì)環(huán)境的影響）、增加電液使用、更容易實(shí)施閉環(huán)控制等。

然而，從調(diào)查以及 Power & Motion 團(tuán)隊(duì)與業(yè)內(nèi)人士的大多數(shù)討論中也可以看出，液壓和氣動(dòng)不會(huì)消失。超過(guò) 82% 的受訪者表示，隨著電氣化的不斷發(fā)展，他們預(yù)計(jì)流體動(dòng)力組件不會(huì)被完全取代。

雖然已經(jīng)有一些液壓系統(tǒng)被電動(dòng)執(zhí)行器和其他電子元件取代的例子 - 較有名的是 Moog Construction 與設(shè)備制造商 Komatsu 和 Bobcat 的合作 - 但許多人指出，液壓提供的功率密度在許多應(yīng)用中仍然是必要的，例如大型建筑設(shè)備。

施耐德表示：“電氣化系統(tǒng)無(wú)法為目前使用氣動(dòng)或液壓的高功率應(yīng)用提供同等功率?！痹谀承?yīng)用中，電氣化是不可能實(shí)現(xiàn)的，甚至沒(méi)有意義，因此需要對(duì)應(yīng)用及其要求進(jìn)行徹底評(píng)估。

技術(shù)和行業(yè)挑戰(zhàn)依然存在：

對(duì)于調(diào)查受訪者而言，實(shí)施電氣化變革或新解決方案的比較大挑戰(zhàn)之一是不確定哪些技術(shù)會(huì)有益，占 50.42%。緊隨其后的是 40.34%，表示缺乏行業(yè)信息是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

面對(duì)電氣化浪潮對(duì)流體動(dòng)力行業(yè)的深刻影響，美國(guó)流體動(dòng)力協(xié)會(huì)（NFPA）于2022年高瞻遠(yuǎn)矚地成立了電氣化工作組，旨在匯聚行業(yè)精英，共同探討并應(yīng)對(duì)這一變革帶來(lái)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。該工作組不僅聚焦于電氣化如何重塑流體動(dòng)力行業(yè)的面貌，還致力于向液壓與氣動(dòng)制造商提供多方面而深入的信息資源，助力其把握未來(lái)趨勢(shì)。

經(jīng)過(guò)一年的深入研討與廣交流，NFPA的流體動(dòng)力電氣化工作組于2023年初發(fā)布了具有里程碑意義的報(bào)告。該報(bào)告凝聚了工作組的較終共識(shí)，不僅清晰界定了電氣化的概念及其廣泛應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)體系，還前瞻性地預(yù)測(cè)了電氣化對(duì)流體動(dòng)力領(lǐng)域的深遠(yuǎn)影響。這份報(bào)告不僅為教育行業(yè)提供了寶貴的教材，更成為NFPA更新其技術(shù)路線圖的重要依據(jù)，該路線圖目前正處于持續(xù)完善之中，旨在精細(xì)引導(dǎo)流體動(dòng)力行業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向與需求定位。

尤為重要的是，報(bào)告還深刻剖析了行業(yè)在營(yíng)銷(xiāo)策略上的調(diào)整需求，強(qiáng)調(diào)了即便在電氣化趨勢(shì)加速推進(jìn)的背景下，液壓與氣動(dòng)技術(shù)依然具有不可替代的價(jià)值與生命力，并為制造商指明了如何在未來(lái)幾年內(nèi)有效推廣這些技術(shù)、滿足市場(chǎng)需求的策略路徑。

調(diào)查揭示，電氣化進(jìn)程在帶來(lái)效率提升的同時(shí)，也引發(fā)了系統(tǒng)復(fù)雜性的特別增強(qiáng)，這是受訪者普遍提及的另一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。施耐德強(qiáng)調(diào)，電子元件的融入雖極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的可控性，但也意味著控制邏輯的復(fù)雜化，這對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)而言無(wú)疑是一項(xiàng)考驗(yàn)。Seguin 補(bǔ)充道，復(fù)雜電子元件的引入還催生了對(duì)技術(shù)人員專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的新需求，以確保在維護(hù)過(guò)程中不僅能識(shí)別并解決潛在問(wèn)題，還能保障操作安全。盡管電子設(shè)備相比液壓與氣動(dòng)設(shè)備在維護(hù)需求上可能有所減少，但專(zhuān)業(yè)知識(shí)的普及與提升仍是不可或缺的。

此外，調(diào)查還揭示了客戶猶豫不決、技術(shù)成熟度不足以及熟練勞動(dòng)力短缺等制約因素。Seguin 指出，電氣化的推進(jìn)需多方面權(quán)衡其利弊，如通過(guò)精細(xì)化控制液壓部件來(lái)提升效率，但同時(shí)也需考慮更廣的系統(tǒng)層面問(wèn)題，如充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、能源供應(yīng)的穩(wěn)定性，以及高昂的初期投資成本。

對(duì)于電氣化在流體動(dòng)力服務(wù)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展路徑，受訪者間存在分歧。一部分認(rèn)為，鑒于當(dāng)前的發(fā)展速度，電氣化多方面占據(jù)液壓與氣動(dòng)市場(chǎng)份額尚需15至20年；而另一部分則持樂(lè)觀態(tài)度，認(rèn)為在未來(lái)5至10年內(nèi)，電氣化將成為更為普遍的選擇。這一分歧凸顯了行業(yè)變革的復(fù)雜性與不確定性，但同時(shí)也預(yù)示著電氣化趨勢(shì)的不可逆轉(zhuǎn)與廣闊前景。

推動(dòng)電氣化的因素有很多，盡管它給流體動(dòng)力行業(yè)的許多人帶來(lái)了混亂和復(fù)雜性，但它也帶來(lái)了一些可能使液壓和氣動(dòng)技術(shù)長(zhǎng)期受益的機(jī)會(huì)。

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