装载机并联液压混合动力系统设计与控制策略研究
发布时间：2021-03-14 17:26
随着能源需求快速增长与石油资源日渐匮乏矛盾的加剧,节能减排越来越受到全世界的关注。混合动力技术是目前实现车辆节能减排的有效措施之一,已在汽车领域有成功应用范例,并逐步扩展到工程机械。轮式装载机作为工程机械的一种主要产品,具有周期性作业、频繁起停、消耗大、排放差等特点。目前,轮式装载机的发动机节油技术及整机匹配技术研究已很深入,却很难大幅度地提高整机的节能效果。液压混合动力技术利用液压蓄能器将轮式装载机的制动能、下坡惯性能及发动机的多余能量进行回收和存储,并在起动、加速和铲掘的过程中提供辅助动力,保证发动机工作于高效燃油经济区。相对于电动混合动力技术,液压混合动力瞬间处理大功率的能量释放和存储能力强,更能适应于频繁起停和负载多变的作业工况要求,是一种低成本、高功率比、可靠的技术。本文将并联液压混合动力技术应用于轮式装载机传动系统中,以实现制动动能及势能的回收和再利用,最终实现轮式转载机节能减排的目的。本文对装载机并联液压混合动力技术进行了全面深入的研究,主要工作内容如下:（1）综述和分析了国内外液压混合动力技术的研究现状与趋势,阐述了二次调节静液传动系统的结构、工作原理、控制方式及技术特...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
沃尔沃混合动力装载机
汽、奇瑞和长安等汽车公司也相继开发混合动力汽车，取得了较好的节能效果[18]。混合动力技术在汽车领域的成功应用为装载机的节能减排提供了有益的借鉴。近年来，融合了发动机和电动机技术的混合动力技术受到国内外装载机生产企业和科研机构的高度重视。为了提高下一代产品的竞争力和市场占有率，世界各大工程机械制造商[19]，陆续开展了混合动力系统在装载机上应用的研究工作。2003 年，日立建机生产出了世界上第一台电动混合动力驱动的轮式装载机，这是混合动力系统在工程机械上的首次应用，但该机型相关的技术资料较少，也没有真正投入批量生产。2008 年，沃尔沃研制出 L220F 型混合动力轮式装载机，见图 1-1。沃尔沃 L220FHybrid 在原有机型 L220F 的基础上增加混合动力系统，形成了前传动装置单轴转矩组合的并联式混合动力电驱动系统，又称“轻度混合动力电驱动系统”。与标准机型相比，L220F Hybrid 可以节约 10%的燃料。2010 年柳工推出了 CLG862-HYBRID 电动混合动力装载机，见图 1-2，这是中国首台混合动力装载机，其利用柴油机和先进的超级电容 ISG 电机共同为装载机提供动力。可实现高低负荷工况下的扭矩合成及平均化，在相同工况下，可以省油至少 10.5%。
1.3.3 液压混合动力技术优势液压混合动力技术主要利用液压泵/马达元件可在四象限工作的优势，回收装载机浪费掉的制动动能和重物势能，并将之存储于高压液压蓄能器，以在起动和加速时提供辅助能量，从而减小发动机的装机功率，降低油耗及有害气体的排放。除此之外，液压混合动力技术还具有能防止发动机超负荷运转，易于实现无级调速及正反转等优点，使其在工程机械、公交车和军用车辆的驱动系统中凸显应用性。相对于电动储能装置，液压蓄能器具有功率密度高、循环效率高以及全充和全放能力强的特点的优势[20-24]。目前，液压混合动力车辆上主要采用皮囊式液压蓄能器，利用气体的可压缩性对受压液体的能量进行储存和释放。这种液压蓄能器具有频率响应高气体易隔离密封、维护简单等优点，但在气体压缩的过程中，液压蓄能器与外界存在着热损失，导致能量存储效率的降低。美国 EPA 研究表明，将开孔型泡沫充入液压蓄能器的惰性气体部分，可有效提高蓄能器的循环效率，并达到 98.2%[25]，质量只有传统液压蓄能器的 1/10。液压蓄能器作为储能元件与其它形式的储能元件相比主要具有以下优势：（1）功率密度大，制动能回收率高
本文编号：3082623
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
沃尔沃混合动力装载机
汽、奇瑞和长安等汽车公司也相继开发混合动力汽车，取得了较好的节能效果[18]。混合动力技术在汽车领域的成功应用为装载机的节能减排提供了有益的借鉴。近年来，融合了发动机和电动机技术的混合动力技术受到国内外装载机生产企业和科研机构的高度重视。为了提高下一代产品的竞争力和市场占有率，世界各大工程机械制造商[19]，陆续开展了混合动力系统在装载机上应用的研究工作。2003 年，日立建机生产出了世界上第一台电动混合动力驱动的轮式装载机，这是混合动力系统在工程机械上的首次应用，但该机型相关的技术资料较少，也没有真正投入批量生产。2008 年，沃尔沃研制出 L220F 型混合动力轮式装载机，见图 1-1。沃尔沃 L220FHybrid 在原有机型 L220F 的基础上增加混合动力系统，形成了前传动装置单轴转矩组合的并联式混合动力电驱动系统，又称“轻度混合动力电驱动系统”。与标准机型相比，L220F Hybrid 可以节约 10%的燃料。2010 年柳工推出了 CLG862-HYBRID 电动混合动力装载机，见图 1-2，这是中国首台混合动力装载机，其利用柴油机和先进的超级电容 ISG 电机共同为装载机提供动力。可实现高低负荷工况下的扭矩合成及平均化，在相同工况下，可以省油至少 10.5%。
1.3.3 液压混合动力技术优势液压混合动力技术主要利用液压泵/马达元件可在四象限工作的优势，回收装载机浪费掉的制动动能和重物势能，并将之存储于高压液压蓄能器，以在起动和加速时提供辅助能量，从而减小发动机的装机功率，降低油耗及有害气体的排放。除此之外，液压混合动力技术还具有能防止发动机超负荷运转，易于实现无级调速及正反转等优点，使其在工程机械、公交车和军用车辆的驱动系统中凸显应用性。相对于电动储能装置，液压蓄能器具有功率密度高、循环效率高以及全充和全放能力强的特点的优势[20-24]。目前，液压混合动力车辆上主要采用皮囊式液压蓄能器，利用气体的可压缩性对受压液体的能量进行储存和释放。这种液压蓄能器具有频率响应高气体易隔离密封、维护简单等优点，但在气体压缩的过程中，液压蓄能器与外界存在着热损失，导致能量存储效率的降低。美国 EPA 研究表明，将开孔型泡沫充入液压蓄能器的惰性气体部分，可有效提高蓄能器的循环效率，并达到 98.2%[25]，质量只有传统液压蓄能器的 1/10。液压蓄能器作为储能元件与其它形式的储能元件相比主要具有以下优势：（1）功率密度大，制动能回收率高
本文编号：3082623
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