Elektrifizierung von Hydraulikzylindern
Vom Hydraulikzylinder zum intelligenten Elektrozylinder
Hydraulikzylinder in Flurförderzeugen und Agrarmaschinen
Mit der fortschreitenden Elektrifizierung von Antriebssträngen stellt sich immer häufiger die Frage nach Alternativen zu den weit verbreiteten hydraulischen Antriebssystemen.
SPAT® bietet hierfür kompakte, leistungsstarke Antriebe für Elektrozylinder, die speziell für Bordspannungsnetze (12 / 24 / 48 V) in batteriegespeisten Fahrzeugen optimiert sind. So entstehen saubere, effiziente und intelligent regelbare Zylindersysteme, die Hydraulikzylinder in vielen Anwendungen ersetzen können.
Hydraulik im mobilen Einsatz: bewährt – aber mit Nebenwirkungen
Umweltaspekte
Hydraulikzylinder bieten eine hohe Kraftdichte und sind seit Jahrzehnten der Standard in mobilen Maschinen. In der Praxis treten jedoch typische Nachteile zutage, die gerade in modernen Anwendungen zunehmend kritisch werden. Leckagen und Verschmutzung gehören dabei zu den sichtbarsten Problemen: Ölverluste führen zu verschmutzten Maschinen, Hallenböden und Außenflächen – besonders heikel in Logistikzentren, Lebensmittelumgebungen und der Landwirtschaft.
Energiebilanz
Auch energetisch ist der klassische Hydraulikantrieb im Nachteil. Drosselverluste an Ventilen, Leitungswiderstände und interne Leckagen sorgen dafür, dass ein Teil der eingesetzten Antriebsenergie als Wärme im Öl verloren geht. Gerade bei batteriebetriebenen Fahrzeugen wird dadurch wertvolle Reichweite verschenkt, die bei elektrischen oder hybridisierten Konzepten zunehmend im Fokus steht.
Wartung
Hinzu kommt ein nicht zu unterschätzender Wartungsaufwand: Ölwechsel, Filter, Schläuche, Dichtungen und Entlüften gehören zum Standardprogramm, ergänzt durch Störungen infolge verschmutzten oder überhitzten Öls. Das bindet Wartungsressourcen und erhöht das Risiko ungeplanter Stillstände. Parallel dazu wächst die Komplexität der Infrastruktur: Neben dem eigentlichen Zylinder werden Aggregat, Tank, Ventilblöcke, Leitungen und Kühlung benötigt. Insgesamt kostet das Platz und Gewicht und erhöht den konstruktiven wie organisatorischen Aufwand im Fahrzeug.
Lösung
Überall dort, wo hohe Kräfte, lange Hübe und extrem kompakte Einbauverhältnisse nicht zwingend Hydraulik erfordern, lohnt sich die Frage nach einer elektrischen Alternative.
Elektrozylinder mit SPAT® Antriebsystemen
Elektromechanik
Statt Öl, Ventilen und Schläuchen kommen bei elektromechanischen Zylindern Kugel- oder Rollengewindetriebe, Elektromotor und Elektronik zum Einsatz. SPAT® liefert dafür Kompaktantriebe mit hoher Leistungsdichte, die direkt am Zylinder montiert werden können.
Antriebskonzept
Unsere Antriebskonzepte für Elektrozylinder basieren auf der SPAT MDS Plattform und sind gezielt für den Einsatz an mobilen Bordnetzen ausgelegt. Je nach Fahrzeug- und Batteriesystem unterstützen sie 12, 24 oder 48 V DC und decken einen Leistungsbereich bis etwa 5 kW ab – ausreichend für anspruchsvolle Hub- und Verstellfunktionen in Flurförderzeugen, Arbeitsbühnen oder Agrarmaschinen.
Antriebssystem
Motor, Absolutwertgeber, Motorelektronik und Haltebremse sind zu einem kompakten, dezentralen Antriebssystem integriert. Über busfähige Schnittstellen wie CANopen lassen sich die Antriebe direkt an die Fahrzeugsteuerung anbinden und dort vollständig einbinden. Parametrierbare Profile für Position, Geschwindigkeit und Kraft ermöglichen es, den Elektrozylinder gezielt auf die jeweilige Aufgabe abzustimmen. Der Zylinder wird damit zu einem intelligenten Mechatronik-Modul, das ohne separate Hydraulikinfrastruktur auskommt und sich im Fahrzeug wie jede andere elektrische Achse ansteuern lässt.
Energiegewinnung durch Rekuperation
Energieverlust
Gerade bei Hebeanwendungen in Flurförderzeugen oder bei Anbaugeräten von Agrarmaschinen entsteht beim Absenken der Last nutzbare Energie. In hydraulischen Systemen wird sie meist in Drosselventilen und Öl-Erwärmung „vernichtet“ und ist damit ungenutzt verloren.
Effizienzsteigerung
Mit einem elektrisch angetriebenen Zylinder sieht das Bild grundlegend anders aus. Beim Absenken arbeitet der Motor im Generatorbetrieb und gewinnt einen Teil der zuvor eingesetzten Energie zurück. Diese Energie fließt in den DC-Zwischenkreis beziehungsweise direkt in die Batterie zurück und steht damit für weitere Fahr- oder Hubbewegungen wieder zur Verfügung. Je nach Lastprofil und Zyklenzahl lässt sich so die Gesamteffizienz des Fahrzeugs deutlich steigern. Für batterieelektrische Flurförderzeuge und kompakte Agrarmaschinen bedeutet das: mehr Reichweite, weniger Ladezyklen und eine spürbar bessere CO₂-Bilanz des Gesamtsystems.
Ihre Vorteile mit SPAT® Kompaktantrieben für Elektrozylinder
Sauberer Betrieb ohne Hydrauliköl – ideal für Logistik, Lebensmittelumgebung und landwirtschaftliche Flächen.
Weniger Verluste als in hydraulischen Drosselstrecken, plus Rekuperation beim Absenken.
Motor, Elektronik, Absolutwertgeber und Haltebremse direkt am Zylinder – minimaler Verkabelungs- und Schaltschrankeinsatz.
Exakte Positionierung und Geschwindigkeitsprofile, unabhängig von Öltemperatur, Viskosität und Ventilkennlinien.
Ausgelegt für 12 / 24 / 48 V DC, busfähig und kompatibel mit modernen Fahrzeugsteuerungen.
Kein Ölwechsel, keine Filter – stattdessen Zustandsüberwachung über Strom, Temperatur, Zyklenzahlen und Fehlercodes.
Typische Einsatzbereiche für elektrische Zylindersysteme
Flurförderfahrzeuge
Agrarmaschinen
Sie möchten Hydraulikzylinder durch Elektrozylinder ersetzen oder neue Funktionen direkt elektrisch ausführen? Mit den SPAT® Antriebssystemen für Elektrozylinder greifen Sie auf einen bewährten Baukasten zurück: kompakte Antriebseinheiten mit integrierter Elektronik, Absolutwertgeber und Haltebremse, ausgelegt für 12 / 24 / 48 V in mobilen Anwendungen.
Auf Basis dieser Plattform konfigurieren wir gemeinsam mit Ihnen eine Lösung, die mechanisch zu Ihrem Zylinder und elektrisch zu Ihrem Bordnetz und Ihrer Steuerung passt – inklusive Positionierfunktion, Bremsansteuerung und Bus-Anbindung.
FAQ
Antriebstechnik für Elektrozylinder
Antworten auf häufige Fragen rund um die Elektrifizierung von Hydraulikzylindern
In vielen Fällen dort, wo mittlere Kräfte, begrenzte Hübe und hohe Zyklenzahlen auftreten – etwa bei Hub-, Neige- und Verstellfunktionen in Flurförderzeugen sowie bei Klappen-, Dosier- und Verstellaufgaben in Agrarmaschinen. Für extrem hoch belastete Hauptarbeitszylinder mit sehr hoher Kraftdichte kann Hydraulik weiterhin die bessere Wahl sein.
Elektrifizierte Zylindersysteme reduzieren Verluste, ermöglichen Rekuperation beim Absenken und kommen ohne Hydraulikaggregat aus. Das erhöht die Reichweite und senkt die Energiekosten. Gleichzeitig entfällt der Aufwand für Öl, Filter und Leckagebeseitigung.
Viele Lösungen im Markt bestehen aus einem Motor plus externer Motorelektronik, die in erster Linie die Drehzahl regelt. Themen wie Positionsregelung, Endlagenerfassung, Bremsansteuerung und Rückmeldung müssen dann mit zusätzlichen Komponenten (Endschalter, Sensorik, Relais, externer Regler) gelöst und in der Steuerung aufwendig integriert werden.
Unsere Antriebe für Elektrozylinder verfolgen einen anderen Ansatz:
Plug-and-play-System statt Einzelkomponenten
Motor, Leistungselektronik, Absolutwertgeber und Haltebremse sind zu einem kompakten, dezentralen Antriebssystem integriert.Echte Positionierfunktion im Antrieb
Der Antrieb kann Position, Geschwindigkeit und Profile selbst regeln – Endlagen und Zwischenpositionen werden im Antrieb abgelegt, nicht mühsam in der SPS nachgebildet.Integrierte Bremsansteuerung und Rückmeldung
Die Ansteuerung der Haltebremse und die Überwachung relevanter Größen (Strom, Temperatur, Status) sind bereits im System enthalten.Weniger Verkabelung, weniger Steuerungsaufwand
Statt vieler Einzelkabel zu Sensoren, Endschaltern und Bremsrelais benötigen Sie im Idealfall nur Versorgung und Bus – der Rest ist in der Antriebseinheit gekapselt.
Damit wird aus Motor + Zylinder ein fertiges, intelligentes Achsmodul, das sich deutlich einfacher integrieren lässt als klassische Motor-Umrichter-Kombinationen.
Die Antriebe können je nach Ausführung über digitale Ein-/Ausgänge oder über Feldbus (z. B. CANopen) eingebunden werden. Die Steuerung erhält Zugriff auf Position, Geschwindigkeit, Ströme, Temperaturen und Diagnoseinformationen. So lassen sich Bewegungsprofile, Sicherheitsfunktionen und Servicekonzepte komfortabel umsetzen.
Ja. In vielen Projekten werden zunächst einzelne Funktionen – etwa Hilfszylinder oder Klappen – von Hydraulik auf Elektrozylinder umgestellt, während zentrale Hydraulikfunktionen vorerst bestehen bleiben. So lässt sich die Elektrifizierung schrittweise und mit überschaubarem Risiko umsetzen.
Da kein Öl, keine Filter und keine Schläuche mehr erforderlich sind, reduziert sich der Wartungsaufwand deutlich. Gleichzeitig sinkt das Risiko von Leckagen und damit verbundene Reinigungskosten. In der Gesamtsicht kann der Umstieg auf elektrifizierte Zylindersysteme die Total Cost of Ownership (TCO) über die Lebensdauer spürbar senken.