三．電器系統在挖掘機工作安全中的應用和發展方向

　　挖掘機作為一種工程機械，其工作環境經常處于危險之中，每年都有傷亡事故發生，其中絕大多數都是因為司機的不重視所引起，因此非常有必要利用傳感器對周圍環境的危險程度進行評估，以提醒司機注意危險。

　　造成事故的因素主要有：傾翻、回轉誤傷和誤撞、塌方等。

　　對于傾翻，往往是由于挖掘機在斜坡上工作引起的，因此可以利用一個傾斜傳感器來提醒司機工作的危險程度，并系好安全帶。只這一項措施，就能避免很多傷亡事故的發生。

　　對于回轉誤撞，可以采取兩種措施，第一是在挖掘機尾部安裝聲光報警裝置，第二是在挖掘機尾部安裝距離傳感裝置，并將距離傳感裝置與回轉液壓系統連接起來，在監測到有障礙物時切斷液壓動力或先導動力，時回轉動作停止以避免事故。

　　對于塌方的危險，可以通過監測挖掘工作中掌子面的高度來實現，當監測到掌子面的高度過高時，就發出警報，提醒司機注意。

　　四．電器系統在挖掘機檢測、維護和測試中的應用和發展方向

　　挖掘機在工作中的可靠性對于其工作效益有極大的影響。前面介紹過，可以將挖掘機的所有工作參數都用模擬傳感器記錄下來，一方面給司機報警，起到提醒的作用，另一方方面可以給專業人士進行評估，也可以觸發系統進行自我維護操作，例如觸發強制潤滑系統進行動作。

　　另外，利用點陣式液晶顯示，還可以為司機提供很多有益的提示，例如顯示操作手冊，到一定的工作時間后自動提示司機應當完成的維護工作等。

　　在挖掘機的開發過程中，有時也迫切需要了解很多挖掘機工作的參數，此時需要挖掘機電器系統能夠支持這種功能，以完成液壓系統、發動機系統中負載大小的檢測和多路閥、液壓馬達、液壓泵、液壓缸等的工作參數的記錄，以及在長期工作狀態下這些參數的變化情況，以便對設計進行完整的評估，如操縱性、經濟性、可靠性、節能性等。
　　
　　五．電器系統在挖掘機節能控制中的應用和發展方向

　　同汽車電器一樣，挖掘機電器系統中技術含量最高的部分在于其動力系統的控制——節能控制。

　　眾所周知，挖掘機工作過程中存在各種功率損失，其中占主導地位的是液壓系統內部損失和功率匹配損失。針對液壓系統功率損失，國內外工程機械生產商開發了多種節能控制技術，較好地解決了這一問題。功率匹配損失是由于挖掘機工況復雜，負載變化劇烈，導致柴油機嚴重偏離經濟工作區，造成燃油利用率不高，尤其是在高轉速、小負載的情況下。為解決這一問題，國外很早就展開了研究，對發動機和液壓泵采取功率匹配控制，目的是控制柴油機在各種負載功率條件下都工作在經濟工作區。到目前為止，幾乎所有的國外公司生產的中型挖掘機都配備了這一控制系統，如小松公司的PC系列挖掘機，日立建機的EX系列挖掘機，卡特彼勒公司的挖掘機等。為進一步提高功率匹配控制效果，國內一些學者也做了大量的研究工作。這些技術曾經大幅度降低了液壓挖掘機的油耗，但由于挖掘機本身工作負載的特點，決定了在傳統的功率匹配技術下，難以進一步提高節能效果。目前，在這一領域，國內和國外差別已經不大，在二十噸級的液壓挖掘機上，國內普遍采用了電控泵和自國內主研發的節能控制器。但在小挖上，由于成本的限制還應用不多。

　　在傳統的功率匹配控制中，只有在最大負載功率下，柴油機與液壓泵的功率才能匹配得較好，使柴油機工作點位于經濟工作區。由于負載的劇烈波動，最大和最小負載功率是交替變化的，加到柴油機輸出軸上的扭矩也劇烈波動，使柴油機在小負載時工作點嚴重偏離經濟工作區，因此這種傳統的功率匹配是不完全的。另外，為滿足最大負載工況的要求，在工程機械的設計中必須按照工作過程中的峰值功率來選擇柴油機，因此柴油機功率普遍偏大，燃油經濟性較差。當選不到大功率柴油機時，很容易造成發動機過載，這在一些小挖上表現得非常明顯——柴油機經常過熱。

　　為解決這些問題，國外各著名工程機械生產廠家普遍將研究開發方向轉向了混合動力系統。2003年，日立建機推出了世界上第一臺輪式裝載機；2004年5月，小松公司則推出了世界上第一臺試驗型混合動力液壓挖掘機。隨后，神戶制鋼，卡特彼勒等公司也推出了自己的混合動力挖掘機。這些公司普遍采用的是油電混合的解決方案，借助蓄電池、超級電容等儲能元件，在小負載工況下由柴油機驅動發電機向儲能元件蓄能，在大負載工況下再將儲存的能量釋放出來驅動電機，作為輔助動力與柴油機一起滿足峰值負載功率的要求，或者用電機直接驅動液壓系統，實現柴油機輸出功率和扭矩的均衡控制。這樣，就可以在設計中按照平均負載功率來選擇柴油機，用功率較小的柴油機來驅動大噸位挖掘機，而且柴油機的運行工況平穩，始終處于高效運行狀態，因此能大幅提高燃油效率。