复合储能方式对混合动力工程车辆燃油经济性的影响

对于现有的两种基于蓄能器和超级电容的复合储能式混合动力系统,哪种复合储能方式的燃油经济性更高还有待研究。以装载机为例,对当前出现的两种由能量转换装置、蓄能器(超级电容)和蓄电池构成的复合储能式混合动力系统的结构特点进行分析;从能量传递的角度计算再生制动系统的能量利用率;建立两种混合系统的Simulink模型,在4种典型作业方式下对其进行仿真分析。仿真结果显示:在4种典型工况环境下,基于蓄能器的复合储能式混合动力装载机燃油经济性更佳。对比分析为复合储能式混合动力系统的结构设计和应用提供了依据。     

液压缸制动过程中能量回收系统的研究

针对需频繁启动与制动的高速重载液压系统存在的制动冲击和能量损耗问题,提出一种以液压蓄能器为储能元件,通过对液压变压器中变量泵的排量进行合理控制,使液压缸制动腔的压力满足制动要求的能量回收系统。详细介绍了该系统的工作原理和控制过程,对关键元件进行了选型分析,利用AMESim软件对系统进行了仿真,验证了其可行性。仿真结果表明,该系统具有良好的制动效果和较高的能量回收效率。     

采用蓄能器的大负载液压缸制动系统设计及其能量回收率仿真分析

为有效减缓大负载液压缸制动阶段产生的冲击影响,并且有效减少能量损耗,采用液压蓄能器构建重力势能回收系统,通过AMESim仿真平台对动态制动过程和能量回收率进行分析。研究结果表明:在前0.5 s大负载液压缸处于匀速运动,后续系统进入制动并开始回收能量;从1.4 s开始,系统出现泄漏,蓄能器无法继续回收能量,需要利用切断阀将制动回路切断;在切断阀最初产生制动效果时,回油路流量已处于很低的状态,因此缓冲腔并不会受到较大冲击;不同的蓄能器体积并不会引起系统制动状态的变化,可达到基本相同的能量回收率。提高蓄能器初始压力后,在更短时间内可完成制动过程,并且回收的能量基本不变。     

挖掘机动臂势能回收系统蓄能器压力设计及试验

为降低液压挖掘机整机能耗,提出一种以蓄能器为储能装置的液压挖掘机动臂闭式回路势能回收系统。以80k N级液压挖掘机为研究对象,基于系统工作原理,建立了能量回收系统电动机-泵/马达轴系力矩平衡模型,分析了蓄能器平均工作压力与负载压力的关系。结果表明:电动机-泵/马达轴系在电动机无功率输出工况力矩平衡时,液压蓄能器工作压力平均值约为动臂负载压力的2倍。并结合半载工况挖掘机动臂下降试验,确定8吨级液压挖掘机蓄能器最小和最大工作压力分别为16.04 MPa和19.56 MPa。     

带增压器的挖掘机节能装置仿真分析

为解决现有液压挖掘机动臂下降过程中存在的能量损失问题,提出一种油液混合动力能量回收与再利用系统,该系统使用连续增压器解决能量存储与释放过程中蓄能器与动臂油缸之间的压力匹配问题。介绍连续增压器的基本原理,建立油液混合动力系统的数学模型,基于AMESim搭建系统仿真模型并对能量回收与再利用过程进行仿真。结果表明：该系统可以有效地回收原本动臂下降过程中损失的势能,并存储在蓄能器当中;在负载不变的情况下,动臂每下降3次所回收的能量可将动臂顶升1次。经计算,该系统回收的能量占可回收能量的47%左右。     

主动配流式电磁直驱静液作动器液压系统能耗分析

针对一种基于主动单向阀与电磁直线执行器的主动配流式电磁直驱静液作动器能耗机制不明确的问题，建立液压系统的机械-液压耦合模型，将其能量损耗分为以液压缸与柱塞泵组成的能量转换损耗以及液压回路损耗，定量分析液压系统的能耗组成与分布规律。结果表明：负载变化对能量转换损耗的影响较大，且损耗占比始终大于27%；频率的改变增加系统中液压回路的能耗，且其损耗占比始终大于59%；整个工作过程中，系统的有用功比重会随着负载的增加不断提高，随着频率的增加不断降低。     

基于复合电液式的大惯量回转机构制动能量回收研究

针对工程机械大惯量回转机构制动过程中的能量损耗问题,考虑满载制动与空载制动两种工况,引入高低压蓄能器并结合超级电容能量密度大的特点,提出一种复合电液式能量回收思路,设计了系统工作原理图和控制策略流程图,对回收单元的重要元件进行参数匹配,利用AMESim软件仿真分析。结果表明：复合电液式回收系统在各阶段的回转特性与原系统基本一致,在一个标准循环中流量利用率和能量利用率可达75.59%和67.43%,有效降低了回转马达的压力波动,节能效果良好,为进一步研究工程机械节能技术提供参考。     

基于电液混合储能的电动挖掘机动臂节能驱动系统特性

针对现有电动挖掘机采用多路阀控系统造成的能效低、电池装机容量大但续航时间短的不足，提出一种变转速双泵直驱液压挖掘机动臂系统。根据动臂液压缸面积比配置2个液压泵/马达的排量，实现液压缸流量匹配。采用液压蓄能器与超级电容进行混合储能，实现动臂重力势能的高效回收利用。分析所提系统的工作原理，建立系统多学科联合仿真模型，分析系统运行特性和能量特性。研究结果表明：双泵直驱挖掘机动臂系统具有良好的控制特性，速度运行平稳。与传统多路阀控系统相比，双泵直驱挖掘机动臂系统节能效果显著，蓄能器压力21 MPa和容积180 L时，重力势能回收效率为79.9%,能耗减少64.6%,进一步通过合理选择蓄能器工作压力和容积，双泵直驱动臂系统的节能效果可达到65%以上。     

重载数字开关阀液压同步举升系统效率的研究

以同规格的重载数字开关阀与传统伺服阀为研究对象，基于重载数字开关阀与伺服阀的效率计算模型，利用仿真软件分别建立伺服阀液压控制系统和重载数字开关阀液压控制系统仿真模型，模拟分析两个系统对八一信号曲线的跟踪状态，研究两个控制系统的阀瞬时效率和平均效率的变化规律，对比分析两种阀控制同一类型负载时的内泄漏损耗和阀口节流损耗。结果表明：以重载数字开关阀为控制核心的伺服液压系统比传统的伺服阀为控制核心的伺服液压系统具有明显的节能优势，其平均效率在有限工作周期内高出约30%。本研究为全液压重载综合转运系统中的同步举升系统研究提供基础理论数据，对基于重载数字开关伺服液压技术的多液压单元同步举升系统的开发具有一定指导意义。     

挤压铸造机压射液压系统性能仿真分析

以4000 t大型智能半固态挤压铸造机为研究对象，搭建压射液压系统仿真模型，通过仿真分析直观地展现了关键参数变化对压射系统性能的影响。仿真结果表明：压射系统动力源选用蓄能器，可完全实现工艺和设备要求。压射蓄能器容积对压射阶段的速度无影响，但随着容积的增大，增压开启时间越早；增压蓄能器容积对压射系统几乎无影响。压射蓄能器设定压力越大，压射阶段可达到的最大压射速度越大，增压开启时间越早，但随着压射蓄能器设定压力减小，无法实现增压；增压蓄能器设定压力对压射阶段无影响，但增压蓄能器设定压力越大，增压后的压力越大。压射蓄能器和增压蓄能器参数影响压射系统性能，需要对液压元件进行合理匹配。研究结果可为后续挤压铸造机压射控制系统的设计提供依据。     

液压飞轮蓄能器能量回收仿真研究

为提高电梯系统蓄能器的能量回收效率,提出一种将液压蓄能器与飞轮蓄能器相结合的新型液压飞轮蓄能器。利用AMESim建立液压飞轮蓄能器的仿真模型,并将它应用于新型电梯系统。结果表明：该新型液压蓄能器液压飞轮蓄能器回收的动势能总量可达到100 kJ,能量密度提高至4.02 W·h/kg,且位移和压力变换都比较平缓,工作性能稳定。     

非对称泵控系统势能回收理论研究

通过对非对称泵控差动缸系统势能回收效率进行研究,在理论分析的基础上建立势能回收过程的数学模型,分析蓄能器压力对能量回收效率的影响规律;建立势能回收系统的物理仿真模型,对势能回收过程进行仿真研究。结果表明：与普通气囊式蓄能器相比,采用恒压蓄能器进行能量回收可以避免在势能回收过程中,非对称泵从马达工况转化为泵工况而无法回收剩余能量;当负载为10 kN时,采用恒压蓄能器最大节能效率可达到29.8%。通过数值分析计算得到负载下降过程中蓄能器最优压力曲线,可为后续势能回收蓄能器的选型提供理论上的指导。     

路面减速带液压储能系统动态特性研究

液压储能系统在延长路面减速装置使用寿命及提高其能量转换性能等方面有很大作用。给出路面减速液压储能系统的工作原理,建立储能系统的数学模型,利用MATLAB/Simulink软件求解系统数学方程,采用MATLAB/Simulink对该模型进行仿真分析,得到能量转换缸直径、弹簧刚度、弹簧预压缩量、蓄能器气囊初始容积及蓄能器充气压力对液压储能系统性能的影响规律,为路面减速液压储能系统的设计和优化提供了理论基础。     

基于工作特征的电动叉车能量联合回收方法研究

针对电动叉车在其工况循环中,门架系统升降和驱动系统起、制动频繁所产生的节流损耗和能量浪费问题,提出一种基于工作特征的能量联合回收方法。在分析叉车典型工作流程基础上,提出以超级电容作为储能装置的电动叉车势能和制动能的联合回收方案,并引入模糊PID自适应控制方法实现电液位置伺服系统对液压缸位移的精准控制;针对提出的方案和控制方法,运用AMESim和Simulink软件建立了电动叉车势能和动能的能量联合回收仿真模型;最后,利用提出的方法和仿真模型对某仓库电动叉车的一个工作循环进行能量回收分析,结果表明所提方法对势能和制动能联合回收的效果显著,提高了电动叉车续航里程和能量使用效率。     

一种新型的移动闪光焊轨机供电系统

针对传统柴油发电机组给移动闪光焊轨机供电的不足,提出一种新型移动闪光焊轨机供电系统. 通过分析移动闪光焊轨机工作特性,提出采用超级电容器与双向DC/DC功率变换器连接后通过开关与蓄电池组并联,构成蓄电池-超级电容混合储能供电系统应用于驱动移动闪光焊轨机工作. 建立了其复合储能系统仿真模型并进行测试,同时通过系统样机的产品开发进行试验,结果表明,该新型混合储能供电系统动态响应速度快、输出稳定,可满足移动闪光焊轨机钢轨焊接的供电需求. 除此之外,该系统还能够克服传统柴油发电机组供电模式的三相负载不平衡,产生废气污染环境等缺点,具有低噪环保等优势. 该系统的自主研发对国内无缝轨道焊接装备技术升级与创新具有重要参考意义.     

基于行走制动能量回收的装载机辅助驱动液压系统设计

分析装载机的工况与能量回收技术,针对传统装载机行走制动能量回收存在的问题,设计了一种新的轮式装载机行走制动能量回收和辅助驱动液压系统。此系统能实现能量回收和辅助驱动的双向工作,由于采用了三位四通换向阀的切换作用,蓄能器在一个工作循环工作两次,即两次充液、两次放液,从而能够回收更多的制动能量。结果表明:本系统节能性更好,并且具有故障应急功能。     

节能组合油缸液压升降系统研究

建筑机械如汽车起重机、液压挖掘机等都采用了液压升降系统。常规液压升降系统不能回收重物下放的重力势能,为避免超速下降,一般在下降的回油路中设置节流阀等限速元件。重力势能被转化成热能,不仅造成很大的能量损失且使油液的发热量增多。为避免这种能量浪费现象,设计了一种节能组合油缸液压升降系统。介绍了这种液压升降系统的基本结构和工作原理。该系统将特殊结构的组合油缸和蓄能器相结合,可以限制下降重物的速度,同时能回收利用重力势能,节能效果显著。确定了蓄能器的参数,推导出了起升工况数学模型,进行了起升工况仿真分析。