基于排量自适应-变转速的电动挖掘机动力总成系统研究

发布时间：2021-08-24 23:30

　　随着环境污染和大气变暖的日益严重以及排放法规的日趋严格,量大面广的工程机械都应面对节能减排的压力。低噪声、零排放和高效的纯电驱动方案已经成为工程机械最为理想的驱动方式之一。液压挖掘机作为最为典型的工程机械,具有能耗高和排放差的特点。当前对纯电驱动挖掘机的研究总体上还停留在用电动机简单替代模拟发动机功能的阶段,没有充分发挥出纯电驱动系统的优良特性。因此,对纯电驱动挖掘机动力总成展开研究具有重大的现实意义及深远的社会意义。论文首先分析了液压挖掘机的负载特性,通过对比分析,确定了以磷酸铁锂电池为能量存储单元、永磁同步电机为原动机、负载敏感系统为液压系统的纯电驱动动力总成基本结构方案。针对现有纯电驱动负载敏感系统的不足,提出了一种基于排量自适应-变转速控制的负载敏感系统,具备流量调节范围大、可变压差控制及控制灵活等优势。以8吨挖掘机机型为研究对象,对动力总成进行了参数匹配,进而形成了完整的纯电驱动动力总成方案。其次,为了发挥双变量调节的结构优势,同时使动力源工作在综合高效区,提出了基于分级压差控制的排量自适应变转速控制策略。通过对变排量压差及变转速压差的分级划分,使变量泵与电机分阶段对负载敏感... 

【文章来源】：华侨大学福建省

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

液压自由活塞发动机与传统内燃机驱动液压泵结构能量回收技术

华侨大学硕士学位论文7动/发电机组成混动单元。根据柴油发动机与电机的不同组合方式，又可将油电混合技术大体上分为串联式[29]、并联式[30-31]与混联式[32]。其中，混联式混合动力系统是串联式与并联式的综合。串联式油电混合系统的典型代表是神钢推出的串联式混合动力挖掘机[8]。其原理如图1.2所示，发动机输出的动力完全用于驱动发电机发电，电能以直流电的形式储存在电池和电容当中。电储能的电经过逆变器逆变后，再驱动主泵电机进行工作。当负载功率需求大于发电功率时，电能存储单元释放能量辅助驱动；当发电功率大于负载所需功率时，由电能存储单元吸收多余的功率。串联式结构将发动机与液压泵原本的直接机械连接用发电机-电气系统-电动机替代，使得发动机工况稳定，运行效率高，但系统存在较多能量转化环节，造成能量转化损失，且系统的装机功率大。图1.2神户制钢所挖掘机串联式油电混合动力系统油电混合动力挖掘机应用最为广泛是并联式结构。并联式油电混动技术是将发动机、电机同轴联接或者采用动力耦合箱相接组成动力复合单元，共同驱动负载。电机可以通过工作在电动和发电模式同时也可以工作在转矩和转速模式，对发动机和负载之间的波动功率进行削峰填谷，维持发动机的高效运行。并联式结构可降低发动机的装机功率，简化能量转化流程，但相对串联式混合动力系统对控制系统要求较高。国外并联式油电混合动力挖掘机的典型代表是小松和日立建机。图1.3为小松在2007年成功研制的世界上第一台混合动力液压挖掘机的试验机型PC200-8-Eo。该样机采用并联式混合动力系统，将发动机、电动机和变量泵同轴相连。液压泵的驱动功率需求主要由发动机提供，多余或不足的部分通过电

小松混合动力液压挖掘机PC200-8原理图


本文编号：3360931