三．电器系统在挖掘机工作安全中的应用和发展方向

　　挖掘机作为一种工程机械，其工作环境经常处于危险之中，每年都有伤亡事故发生，其中绝大多数都是因为司机的不重视所引起，因此非常有必要利用传感器对周围环境的危险程度进行评估，以提醒司机注意危险。

　　造成事故的因素主要有：倾翻、回转误伤和误撞、塌方等。

　　对于倾翻，往往是由于挖掘机在斜坡上工作引起的，因此可以利用一个倾斜传感器来提醒司机工作的危险程度，并系好安全带。只这一项措施，就能避免很多伤亡事故的发生。

　　对于回转误撞，可以采取两种措施，第一是在挖掘机尾部安装声光报警装置，第二是在挖掘机尾部安装距离传感装置，并将距离传感装置与回转液压系统连接起来，在监测到有障碍物时切断液压动力或先导动力，时回转动作停止以避免事故。

　　对于塌方的危险，可以通过监测挖掘工作中掌子面的高度来实现，当监测到掌子面的高度过高时，就发出警报，提醒司机注意。

　　四．电器系统在挖掘机检测、维护和测试中的应用和发展方向

　　挖掘机在工作中的可靠性对于其工作效益有极大的影响。前面介绍过，可以将挖掘机的所有工作参数都用模拟传感器记录下来，一方面给司机报警，起到提醒的作用，另一方方面可以给专业人士进行评估，也可以触发系统进行自我维护操作，例如触发强制润滑系统进行动作。

　　另外，利用点阵式液晶显示，还可以为司机提供很多有益的提示，例如显示操作手册，到一定的工作时间后自动提示司机应当完成的维护工作等。

　　在挖掘机的开发过程中，有时也迫切需要了解很多挖掘机工作的参数，此时需要挖掘机电器系统能够支持这种功能，以完成液压系统、发动机系统中负载大小的检测和多路阀、液压马达、液压泵、液压缸等的工作参数的记录，以及在长期工作状态下这些参数的变化情况，以便对设计进行完整的评估，如操纵性、经济性、可靠性、节能性等。
　　
　　五．电器系统在挖掘机节能控制中的应用和发展方向

　　同汽车电器一样，挖掘机电器系统中技术含量最高的部分在于其动力系统的控制——节能控制。

　　众所周知，挖掘机工作过程中存在各种功率损失，其中占主导地位的是液压系统内部损失和功率匹配损失。针对液压系统功率损失，国内外工程机械生产商开发了多种节能控制技术，较好地解决了这一问题。功率匹配损失是由于挖掘机工况复杂，负载变化剧烈，导致柴油机严重偏离经济工作区，造成燃油利用率不高，尤其是在高转速、小负载的情况下。为解决这一问题，国外很早就展开了研究，对发动机和液压泵采取功率匹配控制，目的是控制柴油机在各种负载功率条件下都工作在经济工作区。到目前为止，几乎所有的国外公司生产的中型挖掘机都配备了这一控制系统，如小松公司的PC系列挖掘机，日立建机的EX系列挖掘机，卡特彼勒公司的挖掘机等。为进一步提高功率匹配控制效果，国内一些学者也做了大量的研究工作。这些技术曾经大幅度降低了液压挖掘机的油耗，但由于挖掘机本身工作负载的特点，决定了在传统的功率匹配技术下，难以进一步提高节能效果。目前，在这一领域，国内和国外差别已经不大，在二十吨级的液压挖掘机上，国内普遍采用了电控泵和自国内主研发的节能控制器。但在小挖上，由于成本的限制还应用不多。

　　在传统的功率匹配控制中，只有在最大负载功率下，柴油机与液压泵的功率才能匹配得较好，使柴油机工作点位于经济工作区。由于负载的剧烈波动，最大和最小负载功率是交替变化的，加到柴油机输出轴上的扭矩也剧烈波动，使柴油机在小负载时工作点严重偏离经济工作区，因此这种传统的功率匹配是不完全的。另外，为满足最大负载工况的要求，在工程机械的设计中必须按照工作过程中的峰值功率来选择柴油机，因此柴油机功率普遍偏大，燃油经济性较差。当选不到大功率柴油机时，很容易造成发动机过载，这在一些小挖上表现得非常明显——柴油机经常过热。

　　为解决这些问题，国外各著名工程机械生产厂家普遍将研究开发方向转向了混合动力系统。2003年，日立建机推出了世界上第一台轮式装载机；2004年5月，小松公司则推出了世界上第一台试验型混合动力液压挖掘机。随后，神户制钢，卡特彼勒等公司也推出了自己的混合动力挖掘机。这些公司普遍采用的是油电混合的解决方案，借助蓄电池、超级电容等储能元件，在小负载工况下由柴油机驱动发电机向储能元件蓄能，在大负载工况下再将储存的能量释放出来驱动电机，作为辅助动力与柴油机一起满足峰值负载功率的要求，或者用电机直接驱动液压系统，实现柴油机输出功率和扭矩的均衡控制。这样，就可以在设计中按照平均负载功率来选择柴油机，用功率较小的柴油机来驱动大吨位挖掘机，而且柴油机的运行工况平稳，始终处于高效运行状态，因此能大幅提高燃油效率。