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新聞動態

KAESAR NEWS

凱莎公司依托合作方的技術研發力量,投入了大筆科研資金,不斷開發和吸收國際先進專有制造技術,聯合國內高校和科研機構,共同開發AGV(無人駕駛牽引和搬運設備),
重型模具搬運設備,新能源物流車,重型牽引拖車,并根據企業的不同生產需要,為客戶開展一對一項目對接,設計和建造了多個高水準的自動化物流系統,
同時提供專用設備非標設計,項目不分大小,都必須確保工程質量精益求精,展現出凱莎不同于行業其他廠家的技術和研發能力。
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交流驅動系統——引領電動叉車技術革命AAA
發布日期:2006-8-20   瀏覽次數:   作者:凱莎工業   來源:http://www.usandthemthefilm.com
       被譽為“搬運之神”的叉車在物流領域發揮著巨大作用。最近幾年,中國叉車銷售量年均增幅都在30%以上,遠遠超過了國民經濟的增長速度。中國已成為全球叉車市場上最為活躍的國家之一,受到世界的矚目。
  雖然目前內燃叉車仍占據國內市場的主導地位,但隨著企業環保意識逐漸增強,可靠性更高、更清潔的電動叉車得到了越來越多的企業的青睞。而以交流電機為核心的交流驅動系統更因其生產效率高、維護成本低而被業內專家譽為21世紀電動叉車的革命性技術。全球十大叉車巨頭競相推出了性能更佳的交流驅動電動叉車,以豐富自己的產品,滿足用戶需求,贏得市場份額。國內領先的叉車企業也開始致力于交流技術應用方面的研發,將新型交流驅動電動叉車作為參與國內乃至全球市場競爭的制勝砝碼。隨著電動叉車在叉車市場中所占份額不斷攀升,交流驅動系統將引領新一輪電動叉車技術革命,給用戶帶來更高的生產效率、更低的使用成本和更舒適的駕駛體驗。
  一、電動叉車需求逐年上升,外資企業產品占據大部分市場份額
  按照動力方式來分類,叉車可以分為內燃叉車和電動叉車。電動叉車利用蓄電池作為動力源,使用時無尾氣排放,低噪聲,操作方便而靈巧,運行平穩。正是由于電動叉車具有上述特點,國內外用戶對電動叉車的需求量不斷增加,電動叉車在整個叉車銷量中所占比例穩步上升(參見以下圖表)。尤其是在港口、倉庫以及煙草、食品、輕紡等行業,電動叉車正在逐步替代內燃叉車。
 
圖1日本叉車市場銷售情況(臺)
 
圖2日本內燃叉車與電動叉車銷售對比圖
 
圖3歐洲內燃叉車與電動叉車銷售對比圖(%)
  自20世紀50年代首臺叉車面世以來,直到70年代叉車行業才初具規模。從叉車生產企業角度來看,當前,我國內燃叉車已形成以安徽叉車集團公司、杭州叉車股份有限公司、大連叉車有限責任公司為骨干的企業群,2004年三家企業共銷售內燃叉車34689臺,占全行業(包括獨、合資企業)總產量46893臺的74%;電動車輛也已形成以安徽叉車集團公司、杭州叉車股份有限公司、寶雞雙力叉車集團公司、撫順叉車制造有限公司和衡陽電瓶車總廠為主的重點企業。
  據統計2004年我國共銷售機動工業車輛59676臺,比上年的45482臺增長了31.2%。按驅動方式劃分,內燃叉車銷量為46893臺,比上年的35616臺相比,增長了31.7%;電動叉車銷量12783臺,與上年的9866臺相比,增長了30%。下圖為我國內燃叉車與電動叉車銷售構成圖。
 
圖4中國內燃叉車與電動叉車銷售對比圖
  從產業周期的角度分析,發達國家的叉車產業已處于成熟期,而國內叉車產業和叉車產品尚處于發展期。從市場需求來看,國內叉車產品的使用范圍和數量還未得到充分拓展。今后幾年隨著世界制造業向中國轉移和國內物流業的高速發展,中國叉車市場增長潛力巨大,未來三年內年產量有望突破8萬臺,同時叉車行業將進一步提高技術水平,逐漸與世界接軌。世界車市場上,電動叉車需求遠遠大于內燃叉車,這與全球重視環保的因素密切相關。隨著我國環保政策的出臺和全民環保意識的增強,以及外資企業的大量進入,我國也將順應全球發展方向,電動叉車市場需求將迅速上升。
  但不容忽視的是,我國電動叉車生產尚處起步階段,特別是三電(電控、電機、電瓶)的落后狀況困擾著電動叉車的發展,國內廠家的技術水平與產品質量相對于國外先進的工業車輛制造商尚有一定差距。獨、合資企業在我國電動車輛領域仍然占有絕對優勢,在產品的先進性與可靠性等方面顯示出較大的優越性。2004年,獨、合資企業在中國共銷售電動車輛7183臺,占全行業的一半以上。同時,從海關總署公布的2004年全年叉車進口數據中可以看到,在高端市場仍進口叉車為主流,2004年國內進口叉車中高端電動叉車的比例為62.49%,同比2003年數量增長了21.05%,說明國內目前對高端電動叉車的需求大量增加,而現有的叉車企業又不能完全滿足市場需要。不僅如此,隨著國內物流業的大力推進,大型集裝箱將會成為運輸的主流,而集裝箱的搬運、碼放將需要大量無污染、能舉高的電動叉車,這些都是叉車企業不能放棄的機會。因此,我國叉車企業要想在未來的市場競爭中取得優勢,應當加快電動叉車的研發,通過采用世界領先技術提高產品品質,以一流的產品贏得更多的客戶。
  二、用交流驅動系統的叉車優勢明顯
  近年來,隨著交流感應電機變頻技術的進步,以及大功率半導體器件和微處理器速度的大幅度提高,使感應電機交流驅動系統與直流電機驅動系統相比,具有效率高、體積小、質量小、結構簡單、免維護、易于冷卻和壽命長等優點。該系統調速范圍寬,而且能實現低速恒轉矩、高速恒功率運轉,很好地滿足了電動車輛實際行駛所需的轉速特性?梢哉f,正是半導體技術的突飛猛進催生了交流電機的技術革命,使交流電機的控制能力大大增強;而且隨著電子元件價格的不斷下跌,交流電機控制器的成本得以降低,從而為交流驅動系統的大規模推廣應用奠定了基礎,創造了條件。
  采用交流驅動系統的叉車,整體性能顯著提高,故障及元件更換率明顯降低,可靠性大大增強;叉車單位時間的生產率更高,操作及維護成本更低,將給用戶帶來非常顯著的效益。因此,交流驅動系統一經推出,不僅得到了叉車生產企業的信賴,也越來越受到用戶的青睞,成為近年來電動叉車技術發展的趨勢與方向。其優勢主要體現在以下方面:
    運行與維護成本低
  交流電機終生免維護。
  交流電機無需換向接觸器(前進、后退換向),節省了部件。更為重要的是,交流電機無碳刷和換向器,不僅電機的體積更加輕便小巧,運轉速度提高了,而且徹底擺脫了定期檢測和更換碳刷的麻煩。由此帶來的最大好處是:叉車電機幾乎終生不需要維護,極大地增強了叉車的可靠性與穩定性;同時,在叉車設計時不用考慮預留電機維修空間,甚至可以將電機密封起來,使叉車結構設計更加緊湊。
 
圖片說明:采用交流驅動系統的豐田叉車維護費用大大降低(DC代表直流電)
  采用再生制動,減少機械磨損。
  再生制動是一種非接觸性制動,比傳統的制動系統大大簡化。不論駕駛者通過踩剎車踏板剎車,還是轉換行駛方向剎車,電動機均會處于發電機狀態,其電磁轉矩將成為制動性質的轉矩。這意味著剎車片的磨損降至最低。而機械磨損大大下降,也就減少了叉車維護費用,使運行成本更低。
同時,交流電動機在行駛與制動上的效率都更高。剎車或換向時,會有再生能量產生。剎車越強烈,再生的能量越多。交流驅動系統的蓄能裝置則會在剎車或換向時自動啟動,將能量回送給蓄電池,使電池工作時間延長,壽命也更長。雖然某些直流驅動叉車上也有再生制動,但必須在強烈的剎車時才能啟用,這也意味著再生的部分能量在剎車時轉化成了熱量。而幾乎在所有的情況下,交流電機均會產生能量再生,并且持續作用直至叉車完全靜止,顯然比直流電機的能量再生效率更高。
  2.生產效率提高。
  交流電機最高轉速比直流電機提高很多,動力更強勁。而且,交流電機可以將獲得的再生能量回饋給蓄電池,既延長了電池的使用時間,又可以將這些能量用于提高叉車的整體性能。其結果是叉車在行駛中啟動更快,加速/減速性能大大提高,縮短了達到最高速度的時間與行走距離。研究表明,在大多數的實際使用中,叉車自啟動至停止的一次搬運作業距離很少長于20m。而交流電機優秀的加速性能使得在如此短的距離內實現叉車全速運轉成為可能,叉車的工作效率顯著提高。
  3.易于編程,控制能力大大增強。
  隨著半導體技術的飛速發展,變頻調速技術取得了突破性發展,可以實時控制交流電機的運轉,使交流電機的控制能力大大增強,獲得了同直流電機一樣的調速性能。交流驅動采用速度力矩控制,控制的靈敏度提高,可以提高叉車操作效率;采用加速踏板釋放制動功能(即叉車行走時油門稍一松,再生制動就會起作用),前進過程中換向為倒車時可以平穩過渡,提高了叉車的穩定性與可靠性。同時采用CAN總線,分布式節點不受安裝位置的限制;模塊化結構,系統拓展容易,可實現功能特性的無縫添加或修改;實現了總線接口標準化,使系統集成更簡單,單元設計更靈活。
  4.叉車操作更加舒適。
  交流驅動系統在提高叉車駕駛員操作舒適方面所起到的作用與眾不同。由于交流電機比直流電機小巧輕便,這使得叉車的設計相對更靈活。例如,利用這一靈活性,豐田叉車公司采用獨特的低重心設計,從而開發出駕駛舒適、性能優越的7FB系列電動叉車。
  下表以德國永恒力(Jungheinrich)電動平衡重叉車為例,對配備交流電機與直流電機這兩種不同驅動系統的同型號叉車的差異性(維護成本、效率比較與其它)的比較。
交流電機(AC)與直流電機(DC)
維護成本(以5年使用為例)
 
效率比較(以Jungheinrich電動平衡重叉車為例)
 
其他比較(以Jungheinrich電動平衡重叉車為例)
 
 流驅動系統供應商情況
  交流驅動系統是20世紀90年代發展起來的新技術,目前世界上能夠提供交流驅動系統廠家為數不多,許多廠家的技術也不很成熟,其中美國丹納赫傳動(Danaher Motion)公司提供的是交流驅動叉車的全系統集成解決方案,能夠做到交流控制系統與交流電機的完全匹配,驅動系統性能、穩定可靠性都得到最佳保證。在這個領域,美國丹納赫傳動(Danaher Motion)公司是當之無愧的領先者。
  1996年,美國丹納赫傳動(Danaher Motion)公司率先推出了第一代用于牽引和舉升的48 伏交流電機和驅動系統,并以直-交流變換技術領導著叉車市場。丹納赫傳動(Danaher Motion)的交流驅動系統基于CANopen總線(CAN是現場總線的一種),可以實現功能特性的無縫添加或修改。該系統模塊包括:轉向驅動系統、牽引驅動、舉升驅動、牽引電機、舉升電機、導引裝置、車輛主控器、顯示器、制動器。丹納赫傳動(Danaher Motion)的交流驅動系統的突出特點是,電動機的工作效率提高,使用壽命延長,蓄電池尺寸更小,并實現了電機免維護。憑借其運行平穩性、優秀的低速特性以及絕佳的無縫換向性能,該產品自問世以來備受推崇。當今,全球十大頂尖的物料搬運設備生產商都選用了丹納赫傳動(Danaher Motion)的交流驅動系統模塊,推出了交流驅動叉車、牽引車等搬運設備,引發了全球電動叉車領域技術與產品的更新換代。
  作為全球唯一的交流驅動全系統集成解決方案提供商,丹納赫傳動(Danaher Motion)非常了解全球叉車行業主要制造商的以及最終用戶的需求。丹納赫傳動(Danaher Motion)的運動控制系統具有卓越的高效性、耐用性、可靠性、安全性,以及運行平穩性和極佳的駕駛舒適性。通過使用Danaher Motion系統,叉車制造商將會在整個生產鏈和整個產品壽命周期內獲益,實現自我增值。另外, 作為系統集成商, 丹納赫傳動(Danaher Motion)還能提供定制集成系統產品工程設計以及系統應用支持,從而降低叉車生產企業的開發成本,縮短產品上市時間。而且,就最終用戶而言,安裝有Danaher Motion驅動系統的叉車,不但生產效率高,而且運行成本低,可靠性高。
  隨著新型電子器件和高性能微處理器的應用以及控制技術的發展,控制器的性能價格比越來越高,體積越來越小。作為未來技術發展方向,丹納赫傳動(Danaher Motion)正在對高性能的永磁交流電機(PMAC電機)進行進一步研發,以便應用在電動叉車領域。PMAC電機的效率比感應式交流電機提高了10%-15%,體積更小,質量更小,也沒有直流電機的換向器和碳刷等缺點。目前,由于該類驅動系統需要的永磁材料成本較高,因此只在小功率的電動汽車中得到一定的應用。永磁同步電機將是電動車輛電機的下一步發展方向。
  四、驅動系統在叉車行業的應用情況
  交流驅動系統在全球電動車輛行業與市場的推廣應用情況,分析我國與發達國家存在一定差距。
 國外應用情況
  國外叉車企業從1996年起就開始研發、生產交流驅動叉車,現在已經批量生產,處于平穩發展階段。全球頂尖的叉車企業幾乎都采用了丹納赫傳動(Danaher Motion)的交流驅動系統,設計、生產獨具本公司特色的電動叉車。據介紹,這些公司包括:瑞典的BT、Atlet,芬蘭的Rocla,德國的永恒力(Jungheinrich)、瓦格納(Wagner)、Still,美國的納科集團(生產海斯特Hyster、耶魯Yale叉車)、美國皇冠(Crown)、Airtrax、Raymond、BT Prime Mover,日本的豐田、小松等。如今,越來越多的叉車企業看好交流驅動系統叉車的市場前景,不斷推出新車型并向用戶大力推薦,將其視為在日益激烈的市場競爭中制勝的又一利器。
  以豐田公司為例,豐田現已推出多款采用交流驅動系統的電動叉車。其新型7FBE三輪叉車的許多強化性能都是以先進的交流驅動系統為基礎的,該系統對性能所提供的控制水平與以往的任何產品都不同。例如,交流電源系統所提供的電源控制使得7FBE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歷過隨電池電力消耗而性能逐漸下降的情況。而豐田7FBE三輪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,其時間要比現有的叉車型號長40%。
  2.國內應用情況
  交流驅動系統直到2003年才開始在我國銷售,目前在這一技術領域我國尚處于起步階段,國內已有幾家主要的叉車企業使用丹納赫傳動(Danaher Motion)公司提供的交流驅動系統生產電動叉車,其系列化產品正在開發試制中。例如,安徽合力股份有限公司采用丹納赫傳動(Danaher Motion)交流驅動系統的四輪1.5t全交流驅動叉車樣車已經完成測試,正在開始批量生產。目前,國內主要的叉車制造商都已制訂了新的交流驅動叉車的研制計劃。隨著中國叉車市場逐漸與國際市場接軌,交流驅動叉車也呈現出加速發展勢頭,市場潛力巨大,前景看好。
  總之,交流驅動系統作為叉車更新換代的技術,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”,對叉車企業的技術水平、產品銷量、市場份額、利潤乃至創新形象等都會產生一定的影響。畢竟,未來的競爭更多地體現為技術的較量。誰掌握了新技術,誰就能在未來的市場中贏得更多優勢,占領更為有利的位置。

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