电动叉车节能分析之永磁电机在液压部分的应用

在我们国家，目前电动叉车的保有量大概约300万辆，平均每年大概在接近100万辆/年的速度新增替换，在这些电动叉车中，还有很多的叉车装备的是短时工作制的有刷电机。我们今天就来做一个节能分析，就是把叉车液压部分的有刷电机替换为永磁同步电机。这个电机系统实际就是将电动车的动力部分移植过来并小型化为2-10KW。

以1.2T电动叉车为例：设定电动叉车基本电池配置为24V300Ah，充电电流按0.15C算,则最大充电电流为300*0.15=45A，电机的最大回馈电流就锁定为最大45A，最大充电功率24*45=1.08kw。电机工作转速设定为2500rpm，下降阶段靠自重下降不耗电；由于电机工作可逆的，上升与下降所形成的的电动与发电功率是相等的。

一、工作状态功率分析：

首先我们忽略上升下降过程中液压油被压缩以及机械变形等微观因素，上升与下降过程中液压油总流量是一致的，那么电机的总做功也是一致的；

空载起升压力：3.1MPa(3.4N)，空载起升功率为2500*3.4/9.55=0.89KW

满载起升压力：18MPa(19.8N)，满载起升功率为2500*19.8/9.55=5.2KW

1、重载起升，空载下降（下降带回馈）

那么整个工作循环消耗的功率为：上升消耗的功率-下降发电的功率，由于下降发电功率小于蓄电池的最大充电功率，那么电池就完全可以吸收下降过程中的发电功率，这一循环消耗的功率为5.2-0.89=4.31kw。

2、空载起升，重载下降（下降带回馈）

由于是重载下降，下降的势能大，下降的发电功率大于电池充电的最大功率，发电功率则按充电的最大功率计算，那么整个工作循环消耗的功率为上升的功率减去下降的功率：0.89-1.08=-0.19kw，这一过程消耗的功率为-0.19kw，蓄电池的电量反而增加了。

由于叉车在使用过程中既有重载起升，肯定也会有空载起升，那么就以二者平均工作来看，带回馈功能的能耗为（4.31-0.19）/2=2.06KW，无回馈功能的能耗为（5.2+0.89）/2=3.045kw，回馈功能带来的节能为（3.045-2.06）/3.045=32%

下表为不同负载的节能率。

从上面的分析来看，由于蓄电池充电倍率限制，带能量回馈在不同负载情况下所展示的效果是不一样的，当然这个数据没有考虑电池的满电状态等一些其他因素，但总体来说，节能是巨大的，这个节能效果还仅仅是计算下降过程的能量回馈，还没计算永磁电机本身的效率提升。目前叉车装车的绝大多数有刷电机最高效率只有约70%，而永磁电机的效率很轻松就可以达到90%。这两者一累计，那么总效率提升50%是可以做到的。这部分效率的提升在不改变电池容量的情况下，可以大大提高设备的续航能力。如果只需要保证续航能力不变，也可缩减电池配置，从而达到节省成本的目的。

这个如何替换呢，实际上只需要做很简单的改装就完全可以做到。就看你想不想去做。