轨道车的电液混合功率迁移与耦合特性

针对现有电力轨道车存在起步性能差、功率冲击大及续航里程短等缺点,研发了一套新型的电液混合驱动系统。建立了系统功率流的数学模型,分析并确定了电功率和液压储能功率之间的耦合方法。基于典型坡道下的行驶工况,制定了适用于不同行驶阶段的功率耦合策略,并利用AMESim软件进行仿真分析。结果表明：起步阶段,电液混合驱动系统可改善轨道车起步加速性能高达57%,并节约了61.7%的电耗;加速阶段,电液混合驱动系统可基本消除电功率冲击,并节约了50%的电耗。     

全向侧面防爆叉车液压马达的选型

根据全向侧面防爆叉车全工况负载、工作压力和传动效率的分布规律和相互之问的制约关系,确定行走回路的驱动方案及马达的主要技术参数和型号,通过对所选的内曲线径向钢球马达和曲轴径向柱塞马达在低速稳定性、传动效率、“自南轮”工况和系统复杂性等方面进行综合比较,确定采用适合该车的曲轴径向柱塞马达,从而解决驱动系统压力和效率之间的矛盾,提高行走机构全工况范围内的传动效率,实现侧面叉车无级变速、纵横向行驶和微动功能。     

基于静液压传动的蓄电池轨道车电液混合加速策略

为了解决蓄电池轨道车瞬时加速大扭矩引起的大电流冲击对蓄电池寿命和整车续航里程的不利影响,基于传统的静液压传动系统设计了一套新型的电液混合动力系统。首先,建立了电液混合动力系统的功率流数学模型,并根据轨道车的行驶特点对电液混合动力系统的工作模式进行划分;其次,基于加速工况仿真了不同电液功率分配比下的动力耦合特性,并指出研究轨道车能量管理策略的必要性;最后,理论分析了电液混合动力系统中影响蓄电池放电电流强度的因素,并据此制定了最小放电电流冲击的加速策略。运用AMESim-Simulink联合仿真平台对加速策略的可行性进行分析,仿真结果表明所设计的控制策略对轨道车加速时蓄电池的放电电流冲击有良好的抑制作用,且控制简单,实用性强。     

并联旁路阀的泵控缸电液系统设计与协同控制

泵控差动缸直驱技术是电液系统的主要发展趋势之一，其具有无节流损失、节能、成本低、可靠性高等优势，但存在流量不平衡、低速平稳性差、控制模式单一等问题。针对以上问题，提出了一种并联旁路阀的泵控差动缸电液控制系统，开展了泵阀协同控制策略研究。介绍了系统的结构，阐明了系统在多种模式下的工作原理；基于AMESim搭建了系统的仿真模型，建立了变速泵和旁路阀协同工作机制，根据调速曲线对泵和阀进行权重分配，以提高变速泵控直驱系统的低速稳定性。结果表明：通过泵阀协同控制，并联旁路阀的泵控差动缸系统能够在多种工作模式下工作，具有良好的工况适应性和低速稳定性，可实现液压缸的平稳快速启停和精确位置控制。     

Ф3m试验盾构刀盘驱动液压系统设计及仿真分析

针对全断面掘进机综合试验台中盾构试验样机刀盘驱动系统的工作要求,设计了变量泵控变量马达刀盘驱动液压调速系统。液压系统采用高低速两档控制方式,低速档恒转矩控制,高速档恒功率控制。基于液压仿真软件AMESim对所设计系统进行了建模仿真,分析和比较了驱动系统在高低速工况下的调速特性,结果表明在高转速工况采用变量马达实现无级调速控制可有效增大刀盘在高扭矩下的转速调节范围,更大限度满足盾构掘进要求。     

Φ3m试验盾构刀盘驱动液压系统设计及仿真分析

针对全断面掘进机综合试验台中盾构试验样机刀盘驱动系统的工作要求,设计了变量泵控变量马达刀盘驱动液压调速系统.液压系统采用高低速两档控制方式,低速档恒转矩控制,高速档恒功率控制.基于液压仿真软件AMESim对所设计系统进行了建模仿真,分析和比较了驱动系统在高低速工况下的调速特性,结果表明在高转速工况采用变量马达实现无级调速控制可有效增大刀盘在高扭矩下的转速调节范围,更大限度满足盾构掘进要求.     

变频调速控制多腔液压缸液压系统节能研究

由于能量密度高、结构紧凑和噪声低,电液控制系统被广泛应用于工业生产中。定转速电机驱动变量泵系统为了匹配控制系统执行器速度以及多执行器功率,电机和泵都按系统最大功率匹配,电机在部分负载工况下效率较低,甚至达到15%,并且变量泵也常工作在小排量区,导致电液动力源在部分负载工况下效率更低。为此提出变转速电动机驱动定量泵方案,并采用多腔液压缸,在低负载功率需求下,采用小面积油腔连接方式,在高负载功率下,采用大面积油腔连接方式,从而提高电动机能量效率,进而提高系统能效。     

电液混合动力轨道车制动能量回收率的研究

针对现有的电液混合动力轨道车,为提高其制动能量回收效率,利用AMESim建立液压再生制动模型,在保证制动性能的基础上,对电液轨道车制动初速、摩擦制动力以及蓄能器的参数对回收效率的影响进行分析。结果表明:制动初速越高,能量回收效率越低;摩擦制动力提供的比例越小,能量回收效率越高;蓄能器充气压力越大,容积越大,能量回收效率越高,为了提高能量回收效率,需对蓄能器参数进行合理选择。     

(D+A)组合控制多泵源液压系统构型与冲击特性仿真研究

针对大型锻造液压机阀控液压系统中由于泵源输出与负载流量需求不匹配问题,在数字泵PCM控制概念的基础上提出了一种基于数字和模拟(D+A)组合控制的多泵源液压系统的构型思想。该系统能够实现泵源输出流量的实时连续变化,使系统具有容积调速的特征,为解决锻造液压机阀控系统传动效率低下问题开辟了一条新途径。同时,针对该多泵源系统中泵组状态切换时存在的流量冲击问题,提出了时间差延迟控制策略。仿真结果表明:该控制策略使得系统流量冲击程度降低了约50%~75%。     

永磁同步电机驱动的液压动力系统设计与实验分析

针对传统异步电机驱动液压动力源在实际应用中存在的效率低、响应速度慢以及低速调节性能不稳定等缺陷,将永磁同步电机节能、调速性能好与齿轮油泵不能调速但可靠性好的技术特点相结合,提出了一种节能型液压动力源,并在节能和变频调速理论指导下设计开发了实验系统,实验结果表明所研究的动力源具有可行性,而且该动力源还表现出一些特有的系统性能和技术优势。实验结果还表明:所提出的液压动力源在负载功率匹配、响应速度、调速精度等方面均优于异步电机驱动的液压动力源,在低速轻载时节能效果尤为显著。     

DCT变速四驱HEV混动至纯电动模式切换优化控制

双离合自动变速器（Dual clutch transmission,DCT）变速四轮分布式驱动混合动力汽车（Hybrid electric vehicle,HEV）直线行驶非紧急制动停车时,车辆常由发动机参与的前轮混合驱动模式切换至后轮轮毂电机纯电驱动模式,以提高整车能量转化效率。但该模式切换过程伴随着驱动转矩的前后轴转换和轴荷的前后转移,既涉及多动力源的转矩协调控制,也与车辆纵向动力学状态有关。若控制不当,常引起较大的车辆纵向冲击。针对DCT变速四驱HEV直线行驶工况混合动力至纯电动模式切换过程,基于5自由度车辆纵向动力学模型,利用ISG电机和轮毂电机转矩/转速快速响应的优势以补偿发动机转矩响应滞后以及离合器转矩波动,提出并开发了动力前后端多阶段切换过程模型预测优化控制策略。离线仿真及硬件在环试验结果表明,所开发的直线行驶工况模式切换模型预测控制策略不仅能较柔顺地完成动力由前轴向后轴的平滑过渡,将整车纵向冲击度限制在5 m/s³以内,而且也对整车参数摄动和传感器量测噪声具有较好的鲁棒抑制作用。     

液电混合驱动轮式挖掘机行走系统特性分析

轮式挖掘机行走时,行驶速度变化频繁,负载的剧烈变化导致发动机效率低下;制动时动能由机械制动器消耗,大量机械能转化为热能,能量损失严重。为此,提出液电混合驱动轮式挖掘机行走系统,采用高能效的伺服电机控制行走速度,液压泵/马达与蓄能器组合,回收制动动能,并在加速等大功率工况辅助电机驱动行走系统。对系统的工作原理进行参数设计,制定驱动与制动控制策略,建立原机行走系统与所提系统的多学科联合仿真模型,进行仿真分析。结果表明：相同工况下,与原机行走系统相比,液电混合驱动行走系统能耗降低了56.5%,高效回收了制动动能。     

轻度混合动力汽车巡航工况总工作效率分析和优化

在混合动力电动汽车巡航工况时,为了降低油耗和延长电池的使用寿命,对其能量管理策略的优化除了考虑发动机和电动机工作点的优化之外,还应考虑电池工作点的优化。针对这个问题,建立一种具有无级变速结构的轻度混合动力电动汽车的纵向动力学方程,在此基础上综合考虑发动机、电池、电动机与传动系统的效率,分析车辆巡航工况下的系统效率,得到系统效率优化的目标函数和约束条件。随后利用序列二次规划算法对轻度混合动力电动汽车系统效率进行优化计算,从而确定车辆巡航工况下的最佳蓄电池功率和最佳无级变速器(Continuously variable transmission, CVT)减速比。优化结果揭示出驱动系统的特性,可为驱动系统的优化奠定基础。     

混合动力汽车动力合成及工况分析

混合动力汽车是综合了电动机和发动机两大动力优点的新一代节能汽车。它高水平地满足了现代汽车对低油耗、低尾气排放量的要求。电动机在低转速下可以产生大扭矩,而发动机则在高转速下具有良好的输出功率。混合动力系统通过最佳控制两种动力资源,使得无论是在低速还是高速时都能实现灵敏、顺畅、平稳的加速感觉。根据行驶条件的变化,可以仅靠电动机驱动力来行驶,也可以利用发动机和电动机共同驱动行驶。     

低温热泵技术在轨道车辆空调上的应用

分析了轨道车辆热泵空调在低温环境下运行存在的主要技术问题以及解决对策,论述了在轨道车辆空调上采用低温强热涡旋压缩机,利用换热经济器,通过喷气增焓技术,提高空气源热泵空调在低温环境下应用并大幅度提高制热量和能效比的技术,使空气源轨道车辆热泵空调在寒冷地区应用成为现实.     

新型液力驱动无级调速升压泵研制

三元复合驱油技术是大庆油田为进一步提高原油采收率,依靠科技攻关不断探索提出的新的驱油技术。针对这种驱油技术研制了新型液力驱动无级调速升压泵,有效解决了聚驱时在用升压注入泵容积效率低、对三元复合体系的粘度降解大、易损件寿命短、技术参数匹配不合理等问题。经过现场工业试验表明,该泵技术参数达到了设计要求,能够满足对三元复合液升压注入的工艺要求。     

合理选择关键参数提高液压再生制动能量回收率

针对半挂车制动器磨损严重、能量损耗等问题,对半挂车的再生制动系统进行了研究,提出了液压蓄能器式再生制动系统。通过建立仿真模型,并针对制动与驱动工况建立数学模型,分析蓄能器容积与预充压力、泵/马达排量对液压再生制动系统的影响。研究结果表明,增大泵/马达排量,能提升制动能量回收效率;制动能量回收效率随着蓄能器的容积大小而不同;蓄能器预充压力增大,制动距离短,但不利于制动能量的回收与驱动位移的增加。再生制动系统能增加半挂车的行驶位移,提高燃油经济性,为液压混合动力研究提供了参考。     

转向工况下的混合动力汽车电子差速控制技术

混合动力汽车在转向过程中易受轮胎垂向载荷、侧向力等因素的影响,为保证其稳定行驶,提出了基于改进相对滑移率的混合动力汽车电子差速控制技术。考虑车辆驾驶时轮胎垂向载荷、侧向力和侧偏角等因素,运用刚体运动原理构建混合动力汽车动力学模型;以车外某点为圆心,通过阿克曼理论计算前轴内外车轮转向角,参考汽车质心速率推算内外车轮转向工况下行驶速度,明确双驱动轮转速;推算内外侧转速和驱动轮距真实转速的耦合关系,将相对滑移率拟作差速控制参数,计算车辆系统性能指标,利用线性二次模型推导差速控制规律,以系统性能指标最小为目标,构建车辆系统最佳差速控制器。结果表明,所提技术能将电子差速滑转率控制在极低水平,降低了车辆的打滑概率,显著提升了车辆驾驶安全性。     

CVT轻度混合动力系统电动机和发动机联合工作模式下的系统效率优化

进行无级变速器(Continuously variable transmission, CVT)轻度混合动力电动汽车关键部件效率的试验数值建模,基于效率数值模型和系统的纵向动力学方程,分析推导出混合动力电动汽车驱动工况不同工作模式下的系统效率计算公式,得到了系统效率优化模型,利用序列二次规划算法对CVT轻度混合动力电动汽车驱动工况的系统效率进行优化计算,从而确定了驱动工况不同工作模式下的最佳电动机/发电机输出功率和最佳CVT速比,为驱动工况下CVT轻度混合动力汽车系统效率的提高和控制策略的优化提供了方法和依据。