基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究_王冬云.pdf

第15卷第1期计算机集成制造系统Vol.15No.1
2009年1月ComputerIntegratedManufacturingSystemsJan.2009

文章编号:1006-5911(2009)01-0188-09

基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究

王冬云,潘双夏,林潇,管成
(浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州310027)

摘要:为进一步提高液压挖掘机的节能效果,提出了以混合动力源代替单一柴油机动力系统的新型节能方
法。通过分析液压挖掘机的工况特点和发动机工作点波动情况,证明了混合动力技术在液压挖掘机节能中的必要
性和可行性。建立了5t级串、并联混合动力挖掘机的仿真模型,并以采集的同等级动力配置的液压挖掘机工作负
载作为仿真的载荷谱。以模型仿真和试验测试为研究手段,对比分析了原型系统和串/并联混合动力系统的节能
效果、系统成本和动力性能,得出了并联式混合动力系统是目前最适合液压挖掘机的节能方案的结论。仿真和试
验结果表明,该方案能进一步提高液压挖掘机的节能效果。
关键词:混合动力技术;串联/并联;挖掘机;液压系统;节能
中图分类号:TH137文献标识码:A

Energysavingschemeofhydraulicexcavatorsbasedonhybridpowertechnology
WANGDong-yun,PANShuang-xia,LINXiao,GUANCheng
(CollegeofMechanical&EnergyEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)
Abstract:Tofurtherimprovefuelefficiencyofhydraulicexcavators,anewenergysavingschemewhichusedthehybrid
powersourcetoreplacetheconventionalsingledieselenginewasproposed.Byanalyzingtheloadconditionofthehydraulic
excavatorsandthedistributionoftheengineworkingpoint,thenecessityandfeasibilityofhybridtechnologyforhydraulic
excavatorswererevealed.Matlab/Simulinkmodelsofthetwokindsofhybridexcavatorswereconstructedwhichusedthe
loaddatacollectedfromareal5texcavatorastheloadinput.Theenergysavingeffect,systemcostandpowerperformance
ofthethreekindsofpowertrainsystemswerecomparedthroughsimulationandexperiments.Comparisonresultsshowed
thattheparallelconfigurationwasthemostsuitabletechnologyforhydraulicexcavatorsenergysaving.Itcouldimproveen-
ergysavingforhydraulicexcavators.
Keywords:hybridpowertechnology;seriesandparallel;excavators;hydraulicsystem;energysaving

机上的开式中心负荷传感系统[1](OpenCenter
0引言
LoadSensingSystem,OCLSS)即是负流量控制系
挖掘机的传统节能方法主要集中于液压系统的统的典型应用。OCLSS的典型产品有Linde公司
改进,以及发动机与负载的功率匹配两个方面。其的VW系列同步控制阀和Rexroth公司的负载敏
中液压系统改进主要通过电液比例控制技术,提高感多路阀(Load-independentthroughputDistribu-
液压系统性能,实现节能目标。这类节能方案前后tionValve,LDV)[2]。随着电液比例控制技术的进
出现过正流量控制系统、负流量控制系统、负荷传感步,液压挖掘机的节能效果得到了显著的提高,目前
控制系统等。日本小松用于其著名的PC系列挖掘液压系统效率已经高达80%。但是其整机效率仍

收稿日期:2008-01-22;修订日期:2008-06-18。Received22Jan.2008;accepted18June2008.
基金项目:浙江