Electrification is increasingly being adopted in mobile machinery as a means to reduce carbon emissions and improve energy efficiency. While electric solutions for actuation are growing, hydraulic systems still offer a favourable balance between cost, power density, reliability, and overall performance. Their primary drawback is efficiency, as they often rely on throttling control, which incurs high losses. However, electrified vehicles bring new opportunities for redesigning hydraulic systems.

An electric vehicle does not require a centralised hydraulic system. Integrated electric machine and hydraulic pump/motor units have long been available, enabling systems composed of multiple smaller decentralised components. Such arrangements allow the system to match flow and pressure demand directly, reducing or eliminating throttling losses.

This enables new hydraulic architectures that require alternative control methods and have not been previously analysed. This thesis focuses on the Multi-Pump System (MPS), which uses multiple smaller fixed-displacement hydraulic machines to supply flow to the actuators through on/off valves. The design minimises throttling by using the valves for flow routing and the pump/motors for control. Any pump/motor port can connect to any actuator chamber, and the architecture enables energy regeneration and recuperation.

This system offers considerable flexibility in performing a task. For instance, it can control actuators independently using varying numbers of active pump/motors, short-circuit actuator chambers to reduce the total required pump flow, or utilise the return flow for electric energy recuperation. This licentiate thesis investigates the decision-making process involved in selecting among these operating modes.

It proposes an optimisation-based method to infer viable and preferred control decisions from the actuators’ operating points, thereby reducing the control decision space. A structurally simple system is analysed, and a visualisation method is introduced to summarise the transition regions between operating modes for the hydraulic machines. Finally, a dynamic model is tested using the decisions from this analysis to develop the control system. The results indicate that this approach can be extended to more complex systems, although new strategies may be required to identify mode transition patterns.

Elektrifiering sker i allt större utsträckning bland entreprenadmaskiner som ett sätt att minska koldioxidutsläpp och förbättra energieffektiviteten. I och med elektrifieringen blir elektromekaniska aktuatorer ett intressant alternativ till de konventionella hy-draulsystem, som i regel används för att utföra arbeten i dessa maskiner. Hydraulsystemen erbjuder dock fortfarande en gynnsam balans mellan kostnad, effekttäthet, till-förlitlighet och övergripande prestanda. Den främsta nackdelen är energieffektiviteten, eftersom styrning i regel sker via strypning av flödet. Elektrifieringen öppnar dock upp nya designmöjligheter för hydraulsystem.

Ett elektriskt fordon kräver inte ett centraliserat hydraulsystem. Integrerade enheter bestående av elektriska maskiner och hydraulmaskiner möjliggör system som består av flera mindre, decentraliserade komponenter. Sådana konfigurationer gör det möjligt för systemet att direkt matcha flödes- och tryckbehov, vilket minskar eller eliminerar strypförluster.

Denna avhandling fokuserar på ett så kallat Multi-Pump System (MPS), som använder flera mindre hydraulmaskiner med fast deplacement för att leverera flöde till aktuatorer via ett antal on/off-ventiler. Samtliga portar kan sammankopplas med varandra. Arkitekturen minimerar strypförluster samt erbjuder en hög grad av flexibilitet. Till exempel kan det styra aktuatorer med varierande antal aktiva hydraul-maskiner, kortsluta cylinderkammare för att minska det totala nödvändiga pumpflödet, eller använda returflödet för elektrisk energiåtervinning. Denna licentiatavhandling undersöker hur driftlägen ska väljas.

En optimeringsbaserad metod föreslås, där styrbeslut görs utifrån aktuatorernas driftpunkter. Ett förhållandevis enkelt system analyseras, och en visualiseringsmetod introduceras för att sammanfatta övergångsregionerna mellan driftlägen för de hy-drauliska maskinerna. Slutligen testas en dynamisk modell med hjälp av besluten från denna analys för att utveckla styrsystemet. Resultaten indikerar att detta tillvägagångssätt kan utvidgas till mer komplexa system, även om nya strategier kan krävas för att identifiera mönster för lägesövergångar.