溷合动力工程机械的研究现状与发展趋势.doc

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1、混合动力工程机械的研究现状1.混合动力工程机械提出的背景20世纪90年代以來，随着全球工业的发展，对能源的需求越來越大，对牛态环境的影响也越来越大，世界各国对改善环保的呼声H益高涨，各国制定了一系列十分严格的排放法规,要求牛产厂家设法减少排放，开发无污染和超低污染动力源。H前，各汽车制造商止在积极研究混合动力汽车，部分车型已经走出实验室,投入到商业化生产当中,其中丰田的prius和本田的insight都已经是成熟的产詁，占领了一定的市场份额，并在逐渐增大，混合动力汽车已经成为重点发展的新型汽车。作为在工地消耗大量燃油的工程机械，也应该顺

2、应吋代的要求,采用混合动力进行驱动，以达到高效率、低消耗和低排放的H标。混合动力它采用发动机和电机、电池作为混合动力总成，既继承了电动力作为“绿色”的节约能源和超低排放的优点，又弥补了电动力的电池容量低的不足。通过优化控制系统可使发动机、电机和电池保持在最佳经济区运行，并实现再牛能量回收，提高了整车的能量利用率，同时大幅度减少排放污染。混合动力总成综合了内燃机总成和电动总成两者的特点，同吋乂具备了口身的一些新特点，它一方面可以利用传统汽车的技术成果和工业基础；另一•方面，可以有效减少排放、降低油耗，是传统内燃机总成向零排放电动总成过渡的

3、实用方案之一，已成为人们研究的热点。2.国内外研究现状虽然混合动力在汽车上已经取得了巨大的成果，但工程机械在采用混合动力方面还处于起步状态。VolvoCE公司已研制出型号为L220F混合动力装载机，由带有V-act的VolvoD12D发动机、峰值转矩700Nm功率50kW的电动机(发电机)、自动变速器、电子系统、空调和电池等组成，在起步和加速吋由电机向发动机补充功率，在增加动力的同时节油10%。为了减少燃料消耗和排放，在保持了动力的前提下，柴油机会自动关闭缩减空闲运行吋间，电池可以为灯和空调电力系统供电一个小吋。在不抑制动力的前提下，正

4、常操作吋电机可以为电池充电。在柴油机较低转速时，电动机会给柴油机提供推动力产牛更大的动力。国内在混合动力工程机械的研究上还是空白，每一次的技术的更新都是缩短国内外技术差距的良好时机，现在加强对混合动力工程机械的研究是十分必要的。在研究和开发混合动力总成部件和选择最佳结构吋，需要设计和制造者能够尽快缩小研究范围，找到技术突破口。技术方案选择阶段，在系统选择上,可依靠高效的建模工具计算机，通过交替使用候选的子系统进行模拟仿真，从而找到最佳的方案。计算机模型为每个候选子系统提供了详细规格和设计参数，从而方便了设计者的工作，而且还有助于为设计和

5、制造样车制定工程H标和计划。H前，国外用于混合动力汽车的仿真软件很多，如SIMPLERCarSi>HVEC、CSM、IIEV和V-Elph等,各大汽车牛产厂家也有自己的仿真软件。在众多的汽车仿真软件«

6、«,ADVTSOR是专门为美国能源部(DOE)混合动力屯动汽车计划(PNGV)而开发的混合动力汽车仿真软件。ADVISOR可通过简单的物理模型和经过性能测试的各总成去建立实际的或想象屮的汽车，其主要功能在于能够对还未制造的汽车进行性能预测，即能够提供制造一辆汽车需要确定的性能参数，包括加速性和爬坡性能、燃料经济性以及排放性能等。但H前还没

7、有系统工程机械混合动力总成仿真软件，对工程机械混合动力的开发还要借用汽车行业的仿真软件，这也是工程机械混合动力以后的一个研究方向。1.需要进行的研究工作参照汽车混合动力的研究，混合动力工程机械的研究可以按照以下内容进行研究：(1)工程机械的工况研究根据混合动力汽车的开发经验，工况决定着混合动力的传动系的参数和控制参数，设计出的混合动力只能在特定的工况下才能发挥出性能。(2)混合动力系统连接方式的研究连接方式可以分为三种结构形式，即串联、并联和混联，它们各有特点，应用在工程机械上的表现有什么不同还待研究。在串联式混合动力系统屮，由发动机驱

8、动发电机利用发出的电能，由电动机驱动车轮，也就是说内燃机所发出的动能全部要先转换成电能，利用这一电能使车辆行驶，所以发动机与电动机大致起同等的作用，因为车辆的行驶仅靠电动机担任要想获得与原来汽车同样行驶性能的话，就需要大功率的电动机发电机及蓄电池在大功率输出的状况下，在所需的运转区域里电能变换引起的损耗也大，因为途经2次能量转换，屮间必然会伴随着能量的损失。因此，这种方式已经运用在不需要高速行驶的市内公共汽车等用途固定的车辆上。由于串联式HEV动力传动系屮的发动机与汽车驷动轮Z间无机械连接，具有独立于汽车行驶工况对发动机进行控制的优点，

9、适用于市内常见的频繁起步、加速和低速运行工况，可以使发动机稳定于高效区或低排放区附近工作。该结构尤其适合于那些与驱动轮难于进行机械连接的高效发动机，比如燃气轮机、斯特林发动机等。另外,它的三个动力总成(发动