液压挖掘机混合动力系统建模及控制策略研究

为了使液压挖掘机达到节能的目的，提出了一种应用于并联式混合动力液压挖掘机系统的控制策略.分析了该并联式混合动力液压挖掘机系统的结构，建立了其仿真模型，归纳了其工况的特点，从而确立了以发动机燃油经济性和电池荷电状态（SOC）为优化变量的控制策略.该控制策略设立了多个发动机工作点和SOC工作上、下限，在工作中通过比较SOC当前值与其限值来自动切换发动机的工作点或工作段.仿真结果表明，该控制策略在挖掘及平地两种工况下均能使发动机保持较好的燃油经济性，同时电池SOC也能稳定在设定的72.5%～88%范围内，有利于系统的高效稳定工作.     

油液混合动力液压挖掘机动臂势能回收系统

针对油电混合动力系统价格昂贵、功率密度小的缺点,在对普通液压挖掘机典型工况特性进行分析的基础上,提出了一种以蓄能器为储能元件,由液压缸、换向阀、单向阀和蓄能器组成的油液混合动力液压挖掘机动臂势能回收系统,建立了相关数学模型。以实测液压挖掘机动臂下降参数为依据,对该能量回收系统节能效率进行了仿真分析,论证了数学模型和方案的正确性。通过与普通挖掘机动臂下降过程能耗比较,该能量回收系统回收效率较高,在满足实际工作要求下节能比率达14.8%。     

并联式液压混合动力车辆再生制动的影响因素

分析了并联式液压混合动力车辆制动过程的能量损耗,确定了液压混合动力系统节能研究的重要方向。通过对比计算和仿真研究,分析了驱动方式、运行工况、扭矩耦合器传动比等因素对并联式液压混合动力车辆制动性能的影响。结果表明,采用前轴驱动方式,适当增大扭矩耦合器传动比,合理地选择液压蓄能器容积和工作压力有利于提高车辆在城市运行工况下的再生制动性能。     

轮边驱动液压混合动力车辆再生制动控制策略

针对如何有效利用再生制动节约能量,合理分配各轮再生制动力,以及协调再生与摩擦制动的关系等影响混合动力车辆节能效果及制动安全的关键问题,以轮边驱动液压混合动力车辆为原型,根据垂直载荷变化、制动安全性、能量再生效率和储能元件充能状态等因素,提出了基于后向建模方法的轮边驱动液压混合动力车辆制动控制策略。通过在Matlab/Simulink环境下建立模型仿真进行验证,得到了典型工况下车速与液压蓄能器压力变化、再生制动能量回收的关系。结果表明,该控制策略能够在保证制动安全的前提下有效提高能量再生效率。     

静液传动混合动力车辆再生制动研究

为了使发动机工作在最佳效率区并可在车辆减速过程中回收制动能量,以提高车辆的燃油经济性,对并联式静液传动混合动力车辆(PHHV)主要部件的设计准则进行了研究,结合静液传动能量再生系统功率密度大的特点,分析了静液传动混合动力车辆在城市行驶工况下的制动特征,针对PHHV提出了一种新的再生制动控制策略.仿真和试验结果表明:所设计的驱动系统参数匹配较为合理,液压再生制动控制系统可以合理地分配液压再生制动转矩和传统摩擦制动转矩的比例关系,在确保制动安全性的前提下高效地回收制动动能.     

液驱混合动力车辆制动能回收效果

提出一种应用液压变压器搭建液驱混合动力车辆的设计概念.在其工作原理的基础上建立相关数学模型,分析蓄能器的特性参数(有效容积、比能量和充放效率等)与液压变压器配流盘控制角之间的关系.在不同恒转矩制动工况下对直接能量回收和应用液压变压器间接蓄能器的能量回收进行仿真分析,得出不同变压比下的节能参数.     

并联混合动力挖掘机动力源匹配方法研究

现有的混合动力挖掘机控制策略没有考虑动力源之间的功率匹配问题,因此难以保证其控制效果.在分析液压挖掘机工况、建立并联混合动力挖掘机的仿真模型基础上,引入混合度、最佳混合度和动态最佳混合度的概念,描述主动力源与辅助动力源之间的匹配程度;研究动力源混合度 (HF）对动力总成控制效果、燃油经济性以及动力性能的影响.提出以混合动力工况为基础,燃油经济性为目标的混合度确定方法.经仿真验证,利用该方法得到的混合度能够确保动力总成控制策略控制性能不受动力源的局限,且在满足整机动力性能的同时达到最佳的燃油效率.     

基于电液能量回收的挖掘机节能系统仿真评价与试验

以液压挖掘机节能为目的,结合挖掘机的工况特点,设计了一种挖掘机电液能量回收系统方案。为了从理论上分析能量回收系统性能,并找出改善系统燃油经济性的有效途径,建立了液压挖掘机电液能量回收系统的仿真模型并进行仿真分析。以某型20吨级液压挖掘机为试验平台,对电液能量回收系统进行了试验研究。仿真与试验结果表明:在单动作条件下,电液能量回收系统的最高能量回收效率为40%,搭载该系统的挖掘机在标准工况下,能实现17.6%的节能效果,并不降低原系统其他性能。     

液压挖掘机回转制动能量回收系统

为了回收液压挖掘机在回转阶段的制动能量,提出一种基于回转马达进/出口压力差自动识别回转过程所处阶段,决策能量回收的全液压自动控制回转制动能量回收系统.引入一正态分布函数,以蓄能器压力状态（SOP）、液压泵出口压力以及负流量反馈压力为输入信号,根据负载的实时需求功率,提出一种以复合恒功率 负流量动力控制决策发动机和蓄能器主辅动力源的能量分配方法,保证回转机构的正常高效运转.仿真结果表明,当回转系统作为单独执行机构时,采用该回收系统的液压挖掘机,能够实现高达50.0%的再生制动能量用于驱动回转的能量回收利用效率,在相同工况下比同吨位液压挖掘机节能16.3%,不影响操作习惯和操作性能.     

混合动力液压挖掘机能量回收系统仿真研究

混合动力在工程机械的应用是当前的研究热点,为了研究混合动力挖掘机执行机构能量回收的动态过程,用多体动力学软件Recurdyn建立逼真的液压挖掘机工作装置模型,用Simulink建立了液压回路能量回收系统中马达、发电机、动力电池模型,对动臂和斗杆势能的回收过程进行了研究．分析了动臂油缸、斗杆油缸在能量回收过程马达转速变化规律及负载电磁转矩变化规律,并对能量回收效率进行了分析．为混合动力在挖掘机的技术提升方面提供可靠依据．     

液压混合动力挖掘机能量再生控制研究

针对挖掘机耗油高、排放差等问题,通过分析挖掘机工况特征及发动机输出扭矩的波动情况,结合能量再生系统功率密度大的特点,提出将液压混合动力以并联方式配置在挖掘机上代替传统单一动力源的新型节能方法.该方法通过吸收发动机多余功率、回转装置的惯性能和动臂处的重物势能达到节能目地,对不同的能量回收装置控制方式进行了分析,设计了基于智能PID的转矩和转速控制算法,并通过仿真和模拟实验平台验证了算法对提高系统控制性能的有效性和适用性.研究结果表明,采用该方法可平均发动机的功率,高效回收系统能量.     

面向燃料电池汽车的双源电机驱动系统

为解决DC/DC带给燃料电池汽车驱动系统成本及效率方面的问题,实现双电源之间的能量传输及对应转矩的独立控制,对双源电机驱动系统的工作模式、控制系统及输出性能进行分析。建立双源电机、燃料电池、动力电池模型,讨论双源电机的多种工作模式;针对双源电机两套绕组间的电压耦合效应,采用前馈解耦及零直轴电流策略对双源电机燃料电池绕组、动力电池绕组的电流及对应转矩进行独立控制;在实验室设计工况及基本市区循环试验工况下分别进行台架试验,双源电机驱动系统的输出转矩能够快速响应转矩需求,不同工作模式下燃料电池绕组及动力电池绕组的电流与其对应转矩波形一致。台架试验结果表明：双源电机驱动系统的多工作模式能够实现燃料电池汽车的启动、加速、下坡、制动能量回收等工况,所采用的控制策略可以对燃料电池及动力电池输出转矩进行独立控制,能够顺利实现燃料电池和动力电池之间的能量传输。     

AMT混合动力系统驱动模式能量优化控制

在AMT混合动力系统转矩优化分配算法的基础上,提出了以动力总成系统效率最大化为目标的AMT档位优化控制来优化转速,并通过离线优化求解确定了不同状态(发动机和电机功率、车速、蓄电池SOC)下AMT的最优化档位控制规律和电机最优化转矩。仿真试验结果表明,能量优化控制算法显著改善了整车燃油经济性。     

插电式混合动力SUV车控制策略研究

对插电式并联混合动力SUV车的发动机、电机、蓄电池及变速器参数进行选取,并提出一种规则控制策略.在ADVISOR 2002仿真软件中建立仿真模型,并在UDDS-EPA城市循环工况下进行多次仿真.将该插电式混合动力车与配备相同电池容量的混合动力车的仿真结果进行比较,并对蓄电池和电机参数进行优化.仿真结果表明,该设计比较合理.     

前驱液压混合动力汽车制动性能分析

首先阐述前驱液压混合动力汽车的工作原理,并应用SimulationX软件对其制动过程进行了仿真,然后引入能量回收强度的概念,对汽车的制动性能进行了理论分析.结果表明:该液压混合动力汽车能短时间内有效地回收车辆的制动能量,且制动过程平稳;相对于传统车辆,液压混合动力汽车具有较大的同步附着系数,提高了车辆制动时的方向稳定性,在较大附着系数路面上制动时,路面的附着条件发挥得更充分,但在附着系数小于γ0的极端路面上,不适合采用液压系统回收车辆的制动能量.     

液压挖掘机动臂闭式油路节能系统

通过对液压挖掘机典型工况特性分析,提出了一种液压挖掘机动臂闭式油路节能系统,阐述了配置蓄能器动臂闭式油路系统的节能原理。在其工作原理基础上建立了液压元件及电气元件的数学模型。在典型挖掘循环中,分析了系统中蓄能器、电动机和负载3个主要功率部件的运行状况。理论分析和仿真结果表明:液压挖掘机动臂闭式油路节能系统运行状况良好,与普通阀控液压挖掘机动臂驱动方式相比,该系统节能率约为33.1%,为液压挖掘机整机节能提供了参考。