液压混合动力在工程机械节能中的应用_刘昕晖

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1、特稿SpecialArticle液压混合动力在工程机械节能中的应用■吉林大学机械科学与工程学院刘昕晖一、工程机械行业节能减排动力技术在汽车领域的成功应用，为我们解决工程机械节能减排的问题提供了很好的的形势和现状借鉴。中国经济的高速增长让世界瞩目，然而高排放也成为了全球节能减排的重点关注二、液压混合动力技术概述对象。近年来，节能减排已经成为了我国重要国策之一。保守估计，我国工程机械主机混合动力技术最早起源于汽车工业。混保有量至少有300万台，这些主机每年消耗合动力车辆上装有除内燃机以外的其它形大量的燃油，排放大量的二氧化碳等有害气式的动力源。与传统的内燃机动

2、力相比，混体。节能减排问题已经引起国内外的高度合动力的主要优点是：采用了高功率的能量重视。工程机械作为内燃机产品的第二大储存装置（飞轮、超级电容或蓄电池），可以使用行业，虽然工作范围仅限于工地，但由回收、存储制动能量，同时可以在大负载的于其密度大，排放情况大大劣于汽车，对环情况下与内燃机一起释放能量。这样可以减境的污染更为严重，为此工程机械行业备感小发动机装机功率、提高效率、降低排放。混压力。合动力车辆基本上不改变现有的车辆产业我国工程机械行业多年来发展较快，国结构，不改变现有能源的体系，不改变用户家和地方继续扩大工程项目投资，工程机械对车辆的使用习惯。经

3、过大量研究，许多国面临前所未有的快速增长期，仅装载机产量家和汽车制造厂家将混合动力系统作为减2010年上半年同比增长54.3%，销量增长少燃油消耗和降低排放的首选技术，并在许37.5%，创历史新高。然而，“十一五”的最后多方面取得了重大进展。这也是它能够迅速一年赋予了它更多的责任，节能减排成为了实现产业化的重要因素。目前在混合动力技全国工业发展的迫切目标，工程机械行业面术的研究上，油电混合动力技术开展的最临节能降耗的技术难题。早，在小型汽车上已有多款产品投放市场。工程机械产品的工况非常复杂，为了适但汽车行业常用的油电混合动力技术应各种复杂情况，工程机械内燃

4、机必须能够并不一定适用于工程机械，对于油电混合动适应最困难的方式，因此而产生工程机械动力技术，就目前的研究、应用情况来看，普遍力系统与传动系统不匹配、装机功率过大、存在着如下问题：发动机效率低下、制动能量不可回收等问题1）能量存储装置（电池）功率较小，短导致工程机械燃油经济性差、排放高。混合时间无法接收和释放较大的能量。因此所吸2010.6工程机械文摘19特稿SpecialArticle收的制动能量少（对于制动能量的回收效率1）能量密度只有20%左右），效率低。由于功率所限，难液压混合动力具有较高的能量密度，液以满足工程机械对短时间大功率的需求。压元件（液

5、压泵、马达、蓄能器）的能量密度是2）制造成本较高。因此目前投入商品电传动元件（发电机、电动机、蓄电池）的10化的油电混合动力汽车都是处于政府补贴倍。因此对于同等功率的混合动力汽车，液压的状态。混合动力技术可以大大减少体积和重量。3）蓄电池对环境较为敏感，给车辆带2）制动能量回收效率来不安全隐患。同时，电池的使用过程属于由于液压元件具有较高的功率密度，同不可逆的化学变化过程，以目前性能最好的时系统传动效率可高达83%，因此液压混动力电池为例，保持高性能情况下的充放电合动力可以吸收70%的制动能量，而电混次数仅为500次左右，否则电池的性能会下合动力只能吸收2

6、0%左右的制动能量。降，直至报废。报废电池的不科学处理会对3）控制方式环境造成很大污染。液压元件有较多的控制方式，从控制方4）用于混合动力汽车的电机必须要式讲，有手动控制、先导液压控制、电液比例同时具备可控性好、容错能力强、噪声低、效控制、电液伺服控制等多种方式可供选择，这率高、对电压波动不敏感等性能特点。目前为我们控制方式的选择提供了较大的空间。在混合动力汽车上运用最广泛的电机是交4）制造成本流感应电机，这种电机本身就充斥着与生俱液压元件目前已经非常广泛的应用在来的，很难轻易解决的功率和效率之间的矛工业的各个领域，其中工程机械行走大量采盾。因此，需要进一

7、步研制出具有更高效率用液压驱动方式，经受了各种复杂工况的考和功率密度的永磁电机、开关磁阻电机等先验，已经作为工业通用元件大量生产，因此进电机来替代目前使用的交流感应电机。具有较低的制造成本。而电混合动力的元液压混合动力正是基于油电混合动力件，特别是动力电池，其成本居高不下。车辆的现状，提出采用电液二次调节系统作5）使用的安全性为传动方式的一种新型的混合动力。目前，液压元件有很成熟的使用经验，有强度这种混合动力车辆的研究开发受到了国外较大的外壳，能够承受较大的外力作用，同时许多大型汽车公司的重视，但国内尚未开展其内部的动力传递及存储是物理过程，使用深入的研究

8、工作。较为安全。而蓄电池内部的能量存储和释放众所周知，液压元件和系