Entwicklung von e-Hydro, einem motorisierten Hydrauliksystem zur Unterstützung der Umrüstung von Nutzfahrzeugen auf Elektrofahrzeuge

Mit dem Ziel der Klimaneutralität hat die japanische Regierung beschlossen, dass bis 2035 alle neu zugelassenen Pkw im Land elektrisch betrieben werden sollen. Derzeit schreitet die Umstellung von Pkw auf Elektroantrieb rasant voran, und diese Entwicklung erfasst nun auch Nutzfahrzeuge wie Kräne und Müllwagen. e-Hydro, das motorisierte Hydrauliksystem von Shimadzu, wurde mit seiner innovativen Hydrauliktechnologie neu entwickelt und ist für die zukünftige Umstellung von Nutzfahrzeugen auf Elektromobilität unerlässlich.

Hydraulische Geräte bewegen große Dinge mit geringem Kraftaufwand

Hydraulische Anlagen bewegen Maschinen, indem sie mithilfe von Pumpen und Ventilen elektrische Energie über Ölfluss und -druck übertragen. Ihre wichtigste Eigenschaft ist, dass sie mit geringem Kraftaufwand große Lasten bewegen können. Sie nutzen das Pascalsche Theorem, das besagt, dass sich Druck, der auf einen Teil einer ruhenden Flüssigkeit in einem luftdichten Behälter ausgeübt wird, gleichmäßig auf alle Teile der Flüssigkeit ausbreitet.

Dies lässt sich leicht am Heben und Senken eines Gabelstaplers beobachten. Dass ein kleines Fahrzeug eine Tonne oder mehr an Lasten heben kann, liegt an seiner Hydraulik. Diese Hydraulik wird auch in Baggern und anderen Baumaschinen, Landmaschinen und Müllwagen eingesetzt, und die Nachfrage ist mit der industriellen Entwicklung stetig gestiegen. Hydraulik ist wahrlich der „stille Held“, der die Grundlagen unserer Gesellschaft stützt.

e-Hydro – Ein Blick in die Zukunft der Umrüstung von Nutzfahrzeugen auf Elektrofahrzeuge

e-Hydro, das von Shimadzu entwickelte motorisierte Hydrauliksystem, ist ein Gesamtsystem, das eine leise Hydraulikpumpe mit einem neu entwickelten Spezialmotor und einer Steuerungseinrichtung kombiniert. e-Hydro kommt zum Einsatz, wenn Müllwagen Abfall abholen und Kräne Lasten heben und senken.

Bei der Umrüstung von Nutzfahrzeugen auf Elektroantrieb wird der herkömmliche Verbrennungsmotor als Energiequelle der Hydraulikpumpe durch einen Elektromotor ersetzt. Dieser Elektromotor wird von Batterien mit Strom versorgt. Daher ist ein hocheffizientes, motorisiertes Hydrauliksystem erforderlich, um die Lebensdauer des Motors zu verlängern.

Daisuke Goshima, Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung, Bereich Fluidiksysteme

Für e-Hydro wurde daher ein spezieller Motor zur Ansteuerung der Hydraulikpumpe entwickelt. Daisuke Goshima, Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung im Bereich Fluidiksysteme, erklärt: „Die Leistungssteuerung gestaltet sich äußerst schwierig, wenn die Energiequelle von einem Verbrennungsmotor auf einen Motor umgestellt wird. Kenntnisse in neuer Elektronik sind unerlässlich, was für uns Maschinenbauspezialisten eine größere Herausforderung darstellt. An der Entwicklung von e-Hydro haben nicht nur die Forschungs- und Entwicklungsabteilung, sondern auch Vertrieb und Produktion eng zusammengearbeitet.“

Entwicklungsteam mit dem motorisierten Hydrauliksystem e-Hydro (Fotozentrum).
Goshima befindet sich in der obersten Reihe ganz links.

Die Entwicklung von e-Hydro befindet sich noch in der Anfangsphase. Zunächst werden wir in Japan Erfahrungen mit der Einführung dieser Technologie in Nutzfahrzeugen wie Kränen und Müllwagen sammeln und sie kontinuierlich verbessern. Anschließend möchten wir e-Hydro weltweit für neue Märkte, darunter Baumaschinen, die zunehmend auf Elektromotoren umgestellt werden, weiterentwickeln. Der Mobilitätssektor der nächsten Generation entwickelt sich rasant, und die von Shimadzu bisher entwickelte Hydrauliktechnologie bietet noch viel Potenzial. Ich wünsche mir, dass wir diesen Entwicklungsprozess fortsetzen, um neue Märkte zu erschließen und die Herausforderungen unserer Kunden zu lösen.

Niedrige Lärm- und Vibrationsbelastung zur Unterstützung der Arbeiter

Produktionslinie für Hydraulikgeräte im Werk Seta (Stadt Otsu, Präfektur Shiga), Shimadzu Corporation

Damit Elektrofahrzeuge leise laufen, muss auch die Hydraulikpumpe geräuscharm sein, um Vibrationsgeräusche im Betrieb zu minimieren. Normalerweise entstehen Pulsationen beim Eingriff der beiden Zahnräder in Hydraulikpumpen, was zu Geräuschen und Vibrationen führt. Die neu entwickelte e-Hydro nutzt die SERENADE-Technologie, ein patentiertes Verfahren zur Reduzierung des Geräuschpegels in Shimadzu-Pumpen. Dadurch wird der Geräuschpegel nachts oder in der Stadt, wo Vibrationsgeräusche im Betrieb besonders störend sind, deutlich gesenkt.

Auf diese Weise wird e-Hydro zur Verwirklichung eines ruhigen und komfortablen Arbeitsumfelds beitragen, während die Umstellung von Nutzfahrzeugen auf Elektrofahrzeuge weiter voranschreitet.

Kommentar eines Entwicklungsingenieurs von e-Hydro