工程机械混合动力技术的发展与应用VIP免费

工程机械混合动力技术的发展与应用刘昌盛１，张大庆２，蒋苹１，谭青１（１．中南大学机电工程学院，湖南长沙４１００８３；２．湖南山河智能机械股份有限公司，湖南长沙４１０１００）［摘要］描述了国内外工程机械主机厂商及研究机构在工程机械混合动力技术方面的研究现状，重点论述了串、并联式混合动力系统中具有代表性的产品，并对系统原理、能量同收和控制策略做了介绍。对目前研究的现状与问题进行了分析，并提出今后工程机械混合动力的关键技术研究。［关键词］工程机械；混合动力；能最同收；控制策略［中图分类号］ＴＨｌｌ３［文献标识码］Ａ［文章编号］１００１—５５４Ｘ｛２００９）０５—００５９－０４ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｐｏｗｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙＬＩＵＣｈａｎｇ－ｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＤａ－ｑｉｎｇ，ＪＩＡＮＧＰｉｎｇ，ＴＡＮＱｉｎｇ随着工程机械品种和数量不断增加，大量工程机械所消耗的资源和排放的污染物对环境造成了难以估计的影响。为实现可持续发展，国内外对工程机械尾气排放及噪声等限制愈加严格，人们环保意识的日益增强，开发研制环保节能型产品现已成为工程机械发展的趋势。目前，业内对于工程机械节能技术的研究，多数都集中在提高相关元件的性能、改进液压系统和提高动力系统与液压系统的功率匹配３个方面［１’２］。但是这些方面虽然在国内外进行了多年的研究，技术也已经非常成熟，效果却并不理想，除非有大的突破，否则再也难以大幅度地改善节能效果。目前正在汽车工业流行的混合动力技术无疑具有很高的吸引力，它在汽车上的成功应用为耗能大、排放差的工程机械领域提供了借鉴。为降低产品的能耗和排放，提高产品的竞争力和对未来市场的占有率，融合了内燃机驱动和电力驱动技术的混合动力技术已受到了工程机械领域的高度重视并进行相关的研究尝试，开始逐渐发展成为各大工程机械制造商一个新的重要研究方向。日立建机、住友建机、新卡特彼勒一三菱及沃尔沃等已对混合动力工程机械进行了不同程度的研究工作［州］。２００３年，日立建机生产出了世界上第一台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。小松于２００４年５月研制成功世界上第一台混合动力液压挖掘机的试验机型。２００６年４月在法国巴黎举办的ＩＮＴＥＲ—ＭＡＴ展上，纽荷兰与神户制钢联合研制推出了７ｔ混合动力液压挖掘机样机，引起了广泛的关注。当前，在综合考虑了系统的节能、排放、布局和成本等因素的基础上，在工程机械上应用的混合动力驱动方式主要有两种型式：以神户制钢、日立建机为代表的串联混合动力驱动方式和以小松、新卡特彼勒一三菱为代表的并联混合动力驱动方式。（１）串联式混合动力系统研究。神户制钢研制的７ｔ串联式混合动力液压挖掘机样机及其结构如图１所示［７ｌ，柴油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，用电动机取代液压１国内外工程机械混合动力系统研究现状马达驱动旋转体。另外，系统采用了电池和电容同时蓄能的方式，在一定程度上弥补了电池和电１．１工程机械混合动力技术研究国外在混合动力工程机械研发方面起步较早，一些研究机构和制造商如日本早稻田大学、小松、［收稿日期］２００８—１２—０８［通讯地址］张大庆，湖南省长沙市星沙山河智能产业园万方数据建筑瓤城２００９．０５（上半月刊）器警蓁蓁瓣搿茎电容旋转体制控制ＨＬ＋单元ｒ］＝了曾濡凹器图２神户制钢液压挖掘机串联式混合动力系统原理图整机结构布局灵活，自由度大；但由于发动机输出的所有能量都必须经过机械能一电能一机械能的转换之后才能用于驱动液压系统对外做功，在整个能量转化过程中能量的损失比较大，因此系统总效率较低，且电机装机功率较大。在能量回收方面，系统动臂单元采用泵一马达的驱动方式，在动臂下降时，液压马达将回油的液压能转化为机械能直接用来与电动机共同驱动泵，若回收的功率超出了泵的需求，则多余的机械能通过电动机（此时工作于发电状态）转化...