混合动力技术在液压挖掘机中的应用

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1、混合动力技术在液压挖掘机中的应用【摘要】液压挖掘机多采用柴油机——液压系统——多执行器驱动方案，耗油较高、排放较差，随着近年来能源短缺和环境污染问题的日趋严重，同时液压挖掘机是工程机械使用中排在首位的，所以它的节能问题越来越受到业界的重视。目前一种能改善排放质量的混合动力系统越来越受到工程机械领域专家和企业的关注。　　【关键词】混合动力；液压挖掘机；节能　　Applicationofhybridtechnologyinhydraulicexcavator　　ZhangYue，NiBing-oredieselengine-hydraulic

2、system-manyactuatorsdrivescheme,thehigherfuelconsumption,dischargeispoorer,entalpollutionproblemsbeeincreasinglyserious,achineryfirstplace,soit'senergyproblemmoreandmorebeindustryattention.Currentlyatechniqueofimprovingthequalityofhybridsystememissionsispaidattentiontomor

3、eandmorebyengineeringmachineryfieldexpertsandenterprise'sattention.　　【Keywords】Hybridtechnology;Hydraulicexcavator;Energysaving　　液压挖掘机多采用柴油机——液压系统——多执行器驱动方案，耗油较高、排放较差，随着近年来能源短缺和环境污染问题的日趋严重，同时液压挖掘机是工程机械使用中排在首位的，所以它的节能问题越来越受到业界的重视。　　在液压挖掘机等工程机械的节能方面的研究主要体现在三方面：提高工作元件性能、改进液压

4、系统和改善柴油机——泵——执行元件的功率匹配。这些措施取得了一定的节能效果，但由于挖掘机工况复杂、负载波动剧烈，传统的液压挖掘机不能实现动力系统与负载的优化匹配，柴油机大部分时间工作在非高效区，因此燃油消耗高、排放差。目前的挖掘机采用转速感应控制实现发动机和泵的匹配，而在负载——泵环节，则采用负载传感控制或负流量控制。两个措施都是靠调节泵的排量来实现局部功率匹配的，因此，现有液压挖掘机不可能实现全局功率匹配，必须重新考虑挖掘机的动力系统的结构。目前一种能提高整体系统功率效率和改善排放质量的混合动力系统越来越受到工程机械领域的专家和企业的关

5、注。　　混合动力技术。　　混合动力是指通过不同动力源的联合工作，使其充分发挥各自的优越性以提高能量的利用率。根据原动机种类的不同，混合动力系统理论上可以有多种形式，其中包括油电混合（发动机和电动机组合）和油液混合（发动机和带有液压蓄能器的液压马达/泵组合）。最常用的是油电混合。根据原动机配置形式的不同，混合动力分为串联式、并联式和混联式。　　1.油电混合动力系统　　1.1串联式油电混合动力系统。　　发动机、发电机、电动机和外载四大基本构成采用“串联”方式组成驱动系统。如图1所示发动机输出动力全部通过发电机发电，实际上发动机和发电机组合可看

6、作是一个电能供应装置，发动机不直接驱动外载。只有电动机驱动外载，当驱动电能有多余时可储存在储能装置中，当驱动电能不足时储能装置释放电能，协助发电机供电共同驱动外载。其优点是发动机与外载之间无机械连接，控制系统和控制策略都较简单。缺点是只有电动机驱动模式，其动力特性类似于电驱动，其装机功率大、体积和重量较大。工作时能量必须经过机械能→电能→机械能两次转换，效率不高，节能效果较不明显。　　图1串联油电混合动力系统　　1.2并联式油电混合动力系统。　　发动机和驱动电机通过机械连接以并联方式驱动外载,可以实现以下三种驱动模式：发动机单独驱动、发动

7、机和电动机共同驱动和电动机单独驱动。一般发动机驱动为主要模式，电驱动为辅助模式。由于发动机和电动机可以功率叠加共同驱动，因此可以采用功率小的发动机和电动机，减小装机功率，总成的尺寸较小、重量较轻、价格低。共同驱动模式下，发动机输出功率驱动外载时，多余的机械能可通过发电机发电储能；当动力不足时，储存电能又能通过电动机补充供能，起到“削峰填谷”作用。由于有发动机直接驱动模式，能量转换环节少，因此并联系统效率较高，节能效果较好。但并联式混合动力系统发动机、电机和外载之间通过机械相连接，结构设计布置较困难，控制方式和策略都较复杂。该系统如图2所示

8、。　　图2并联式油电混合动力系统　　1.3混联式油电混合动力系统。　　混联式是串联式和并联式相结合，发动机用机械功率分流装置，分别通过离合器与驱动元件、发电机相连，可以通过结合和分离离合器，来