液压挖掘机回转制动能量回收系统

为了回收液压挖掘机在回转阶段的制动能量,提出一种基于回转马达进/出口压力差自动识别回转过程所处阶段,决策能量回收的全液压自动控制回转制动能量回收系统.引入一正态分布函数,以蓄能器压力状态（SOP）、液压泵出口压力以及负流量反馈压力为输入信号,根据负载的实时需求功率,提出一种以复合恒功率 负流量动力控制决策发动机和蓄能器主辅动力源的能量分配方法,保证回转机构的正常高效运转.仿真结果表明,当回转系统作为单独执行机构时,采用该回收系统的液压挖掘机,能够实现高达50.0%的再生制动能量用于驱动回转的能量回收利用效率,在相同工况下比同吨位液压挖掘机节能16.3%,不影响操作习惯和操作性能.     

油液混合动力挖掘机势能回收及能量管理策略

针对油液混合动力挖掘机能量损失较大、能量回收效率偏低等问题,提出基于复合液压缸和蓄能器的混合动力挖掘机机械臂势能回收系统.复合液压缸由有杆腔、无杆腔和配重腔3个容腔组成.配重腔与蓄能器相连,提供机械臂负载平均值;有杆腔和无杆腔分别与泵/马达的2个进出油口相连构成闭式系统,通过泵/马达向有杆腔或无杆腔提供高压油液从而驱动机械臂动作.通过仿真分析验证系统的节能效果;建立系统数学模型,分析系统控制性能和液压元件之间的动、静态关系及能量损耗;提出基于瞬时优化控制的能量管理策略.通过仿真及数学模型的分析结果表明,势能回收系统可以提高机械臂能量回收效率,减小能量损耗,发动机最大输出功率可以减小27%,通过能量管理策略可进一步将发动机最大输出功率减小44%.     

温差发电在发动机冷却系统能量回收中的应用

为实现发动机冷却系统能量回收利用,利用数值计算的方法对基于温差发电技术的发动机冷却系统能量回收装置进行了设计,主要包括散热系统、能量回收管和温差发电片连接方式等内容的设计,并实际加工完成了该能量回收装置.通过发动机台架实验研究表明,考虑到市售温差发电片耐高温不超过200℃的实际情况,对发动机冷却系统能量进行回收更为可行;同时也可以发现由于冷却系统自身温度较低,使得能量回收装置两端的温差相对较小,从而影响能量回收装置的输出功率.     

油液混合动力液压挖掘机动臂势能回收系统

针对油电混合动力系统价格昂贵、功率密度小的缺点,在对普通液压挖掘机典型工况特性进行分析的基础上,提出了一种以蓄能器为储能元件,由液压缸、换向阀、单向阀和蓄能器组成的油液混合动力液压挖掘机动臂势能回收系统,建立了相关数学模型。以实测液压挖掘机动臂下降参数为依据,对该能量回收系统节能效率进行了仿真分析,论证了数学模型和方案的正确性。通过与普通挖掘机动臂下降过程能耗比较,该能量回收系统回收效率较高,在满足实际工作要求下节能比率达14.8%。     

基于电液能量回收的挖掘机节能系统仿真评价与试验

以液压挖掘机节能为目的,结合挖掘机的工况特点,设计了一种挖掘机电液能量回收系统方案。为了从理论上分析能量回收系统性能,并找出改善系统燃油经济性的有效途径,建立了液压挖掘机电液能量回收系统的仿真模型并进行仿真分析。以某型20吨级液压挖掘机为试验平台,对电液能量回收系统进行了试验研究。仿真与试验结果表明:在单动作条件下,电液能量回收系统的最高能量回收效率为40%,搭载该系统的挖掘机在标准工况下,能实现17.6%的节能效果,并不降低原系统其他性能。     

基于液压挖掘机分段功率控制的节能技术

讨论了目前国外液压挖掘机所采用的分段功率控制节能技术，分析了分段功率控制技术的原理和实现的方案。针对不同的工况要求，通过对发动机和泵进行调节，达到发动机－液压泵之间功率合理匹配的目的，减小系统的能量损失。并从液压泵和发动机两个方面对其具体控制原理进行了分析和描述。     

液压挖掘机动臂闭式油路节能系统

通过对液压挖掘机典型工况特性分析,提出了一种液压挖掘机动臂闭式油路节能系统,阐述了配置蓄能器动臂闭式油路系统的节能原理。在其工作原理基础上建立了液压元件及电气元件的数学模型。在典型挖掘循环中,分析了系统中蓄能器、电动机和负载3个主要功率部件的运行状况。理论分析和仿真结果表明:液压挖掘机动臂闭式油路节能系统运行状况良好,与普通阀控液压挖掘机动臂驱动方式相比,该系统节能率约为33.1%,为液压挖掘机整机节能提供了参考。     

混合动力液压挖掘机能量回收系统仿真研究

混合动力在工程机械的应用是当前的研究热点,为了研究混合动力挖掘机执行机构能量回收的动态过程,用多体动力学软件Recurdyn建立逼真的液压挖掘机工作装置模型,用Simulink建立了液压回路能量回收系统中马达、发电机、动力电池模型,对动臂和斗杆势能的回收过程进行了研究．分析了动臂油缸、斗杆油缸在能量回收过程马达转速变化规律及负载电磁转矩变化规律,并对能量回收效率进行了分析．为混合动力在挖掘机的技术提升方面提供可靠依据．     

基于超级电容的抽油机制动能量回收系统研究

针对游梁式抽油机系统的"倒发电"现象,传统的能耗制动和回馈制动造成电能浪费和谐波污染等问题,制动能量得不到合理利用.采用超级电容储能的制动能量回收系统,能够在抽油机电机处于再生发电状态时回收能量,并在电机处于电动状态时将能量释放,实现系统的节能降耗.然而,该方案存在储能装置容量配置较大、成本较高等不足,限制了其推广和应用.文章提出基于功率-容量约束的超级电容器模组参数配置方法,该方法以提高超级电容储能系统的性价比为目标,对储能系统的初始充电电压进行优化;以抽油机再生制动能量的有效回收和及时释放为前提,制定储能系统控制策略.仿真结果验证了所提参数配置方法及控制策略的有效性和可行性,满足节能效果和系统成本双优的目的.     

液压式能量回收的动臂节能系统准静态研究

针对液压挖掘机动臂下放时大量势能转化为热能的问题,提出一种同时采用进出口独立节流调节、流量再生和能量回收的新型动臂节能系统,分别建立传统动臂系统和新型动臂节能系统的准静态数学模型,通过推导和比较分析,明确新型动臂系统中动臂提升和下放的节能机制和所节约能耗的分布,结果表明该新型动臂节能系统具有较好的节能性。     

单片机在液压挖掘机节能控制中的应用

在研究液压传动机械节能控制原理的基础上,根据单斗液压挖掘机液压系统工作情况,在不改变发动机内部结构的前提下,利用单片机直接控制发动机油门,实现节能控制。     

模糊控制在液压挖掘机节能中的应用

针对液压挖掘机在工作过程中存在的大量能量损失,根据泵的控制特性曲线,将发动机、变量泵、控制阀及负载作为一个动态系统来研究其节能问题。提出了一种新的电子节能模糊控制方案。此方案利用模糊控制的优点,绕过对挖掘机复杂系统模型的建立,通过模糊推理算法,根据外负载的变化动态调整泵的流量,达到节能的目的。     

并联式混合动力液压挖掘机动力源特性研究

针对液压挖掘机在15s的一个典型工作周期下的工况,分析液压挖掘机的工况特点,建立并联式混合动力液压挖掘机动力源部分的数学模型,提出一种并联式混合动力液压挖掘机动力参数的优化组合配置,研究空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制的永磁同步电机（PMSM）以及NiMH电池组在典型工作周期下的发电/电动、充电/发电能量转化效率、电机转速、转矩等动态响应特性以及SOC变化特性.仿真结果表明,该优化组合的动力总成能满足液压挖掘机动力需求和能量转化效率要求,能提升整机系统的油耗特性,并且电池系统只充当能量交互的媒介,实现液压挖掘机的高效节能的控制.     

基于功率匹配的水平定向钻节能控制系统研究

以节能为出发点,通过对水平定向钻功率匹配的分析,研究了将液压泵的最大功率曲线设定在发动机的输出功率曲线之上的功率匹配原理.控制系统检测外负载的变化,输出控制信号调节液压泵的排量,使液压泵在外负载大幅变化时仍可以完全吸收发动机输出的功率,确保发动机维持在设定的转速下运行,实现了充分发挥发动机功率和节能的目的.建立了水平定向钻AMESim仿真模型,研究了PID控制器在节能控制系统上的应用.仿真及试验结果表明,发动机转速波动均控制在50 r.min-1内,有效地减少了功率损失.     

Electromechanical coupling driving control for single-shaft parallel hybrid powertrain

The single-shaft parallel hybrid powertrain with the automatic mechanical transmission(AMT)is an efficient hybrid driving system in the hybrid electric bus(HEB),while the electromechanical coupling driving control becomes a complicated question to find a transient optimal control method to distribute the power between the engine and the electric machine(EM).This paper proposes an innovative control method to deal with the complicated transient coupling driving process of the electromechanical coupling driving system,considering the accelerating condition and the cruising condition mostly in the city driving cycle of HEB.The EM might be operated at driving mode or generating mode to assist the diesel engine to work in its high-efficiency area.Therefore,the adaptive torque tracking controller has been brought forward to ensure that the EM implements the demand torque as well as compensate the torque fluctuation of diesel engine.The d?q axis mathematical model and back stepping method are employed to deduce the adaptive controller and its adaptive laws.Simulation results demonstrate that the proposed control scheme can make the output torque of two power sources respond rapidly to the demand torque from the powertrain in the given driving condition.The proposed method could be adopted in the real control of HEB to improve the efficiency of the hybrid driving system.     

液压挖掘机功率匹配节能控制系统

将发动机、变量泵、控制阀、负载作为一个系统,分析了该系统各环节匹配的原理和方法。以泵出油口压力为依据,实现了动力系统 工况的自适应控制;以转速传感控制方式实现了发动机 泵的功率匹配;以变量泵出口流量为依据,由微机控制调节多路阀阀口开度,实现了负载 泵的功率匹配。克服了以往单纯采用压力或转速控制方式的不足,并采用模糊算法在线实时调整PID控制参数,实现了自适应节能控制。     

城市用车辆新型节能动力传动系统研究

在分析传统车辆油浪费问题的基础上，本文提出了可以回收再利用制动能，调节发动机负荷，消除或减少发动机怠速运转，并可实现车辆循环行驶最佳速度状态的新型节能动力传动系统，并就新型系统的动力传递原理，系统与部件设计等问题进行了讨论，文中依据ＺＫ１４１公共汽车实施系统的试验效率特性，对改进后的ＺＫ１４１Ａ公共汽车进行了经济性能仿真，仿真结果表明，改进车辆的节油率达３５．１％。     

Study on pneumatic-fuel hybrid system based on waste heat recovery from cooling water of internal combustion engine

The paper proposes a novel pneumatic-fuel hybrid system,which combines a traditional internal combustion engine(ICE)and a pneumatic engine.One important merit of this concept is that the system can recover waste from cooling water of internal combustion engine to optimize the working process of pneumatic engine,and thus to improve the entire efficiency of the hybrid system.Meanwhile,energy-saving effect due to lower cooling fan power can be achieved on ICE by waste heat recovery of pneumatic engine.Based on thermodynamic analysis,an experimental system is designed and established for verification.The experimental results show that the performance of pneumatic engine is improved when the waste heat recovery concept of the hybrid system is applied.Then an application example on a 4-cylinder engine is analyzed and discussed using numerical simulation.The results show that the fan power of the ICE cooling system can be saved up to 50%by applying the hybrid system.Considering the appreciable improvements on the energy efficiency with only limited system modifications when the concept is applied to traditional ICE based power systems,the proposed hybrid concept has the potential to serve as an alternative technology aiming for energy saving and emission reduction.