2.4 纯电驱动技术

2.4.1 纯电动的优点

当前混合动力技术是提高动力系统节能效果的方案之一。但混合动力并不真正适用于小型工程机械，主要原因为：①混合动力技术虽然在传统内燃机的基础上有效地减少了排放，但是在其运行的过程中，依然会起动发动机，因此仍然存在一定量的温室气体排放，不能应用于要求零排放的场合；②混合动力系统结构复杂，难以适应安装空间非常有限的小型液压挖掘机；③由于液压挖掘机的工况较为复杂，某些场合，液压挖掘机并不适合采用混合动力技术，为了保证在这些工况时的作业性能，液压挖掘机的混合动力系统中发动机功率降低的幅度不大，而为了满足辅助单元的削峰填谷作用，混合动力单元的功率等级又必须较大，因此，相对传统发动机功率，混合动力系统的总功率等级较大，对于总价不高的小型工程机械，混合动力系统增加的成本用户难以接受，经济性较差。与发动机驱动和混合动力驱动相比，纯电动驱动是一种真正意义上的零排放驱动系统。当前工程机械采用的纯电驱动技术具有以下特点。

（1）零排放、零污染、切断传统工程机械对石油的依赖

纯电动工程机械在行驶及工作过程中没有废气及有害气体排放，对环境保护具有重大意义。纯电动工程机械的电能从多种途径获得，如：太阳能、地热能、生物能、潮汐能、水能、核能等，有的为可再生能源，彻底切断对石油的依赖。

（2）效率更高

目前而言，与发动机相比，电动机的热效率高出50%左右，电动机的效率在80%～95%之间，而内燃机效率低，仅有30%的燃料燃烧释放的能量转化为有效的机械功，其余70%的能量转换为热量而消散。因此，纯电动系统相比汽柴油机更加高效节能。

（3）更适用于小型工程机械

不同于混合动力技术，纯电驱动系统中电量储存单元是动力系统能量的唯一来源，对储能单元一次充满电工作时间的要求较高，对能量密度的要求更高。考虑到电池功率密度较低和超级电容能量密度较低的不足之处，一般纯电驱动系统中采用电池作为电量储存单元。但目前电池功率密度低、使用寿命短、成本高等问题仍然没有得到很好的解决。因此，纯电动驱动主要应用于容易取电的场合（城市公交车、城市轿车、电动叉车等）和功率等级较小的场合（小型通勤车辆、小型工程机械）。相对中型或者大型工程机械，小型工程机械具有以下典型几个特征：①功率等级较小；②安装空间较小；③大多工作场合在室内，不仅充电方便，同时一般要求低噪声，零排放。以上要求都决定了小型工程机械特别适合采用纯电驱动系统。

（4）成本收回时间短

随着油价的上涨，用户逐渐越来越容易接受使用成本较低的产品。以6t级发动机驱动液压挖掘机为例，耗油约为7L/h，按柴油8元/L计算，每小时需要56元；采用纯电驱动后，可以充分发挥电动机在大范围内具有较高工作效率的特点，每小时大约耗电30千瓦时，每千瓦时按1元计算，则纯电驱动挖掘机每小时耗费30元。由此可以看出，纯电动工程机械耗费大约为传统工程机械耗费的二分之一。即使和混合动力工程机械相比，目前采用混合动力技术后的节能效果大约为15%，因此每小时耗油6L，即每小时耗费48元，相对混合动力，纯电驱动系统仍然可以节省耗费40%左右。

（5）低噪声

动力部分引起的噪声和振动，特别是在加速时，纯电动工程机械的噪声和振动要比传统工程机械低得多。

（6）智能化程度高

纯电动工程机械机电一体化程度更高，纯电动工程机械更利于采用先进的电子信息技术，提高工程机械智能化程度。实际上传统的发动机驱动型工程机械往智能化转型并不是那么容易。但电动型工程机械实际上非常容易往智能化转型。

（7）安全性更高

纯电动工程机械在一些特殊应用场合更具优势。比如，在有易燃易爆气体的场所作业时，燃油型工程机械有引爆的隐患；在海拔较高或空气流通不畅的场合，燃油型工程机械容易产生发动机工作效率低，使用寿命大大缩短的风险。