Control strategy for energy recovery system in hybrid forklift

After analyzing the working condition of the conventional diesel forklift,an energy recovery system in hybrid forklift is considered and its simulation model is built.Then,the control strategy for the proposed energy recovery system is discussed,which is validated and evaluated by simulation.The simulation results show that the proposed control strategy can achieve balance of the power and keep the state of charge(SOC) of ultra capacitor in a reasonable range,and the fuel consumption can be reduced by about 20.8% compared with the conventional diesel forklift.Finally,the feasibility of the simulation results is experimentally verified based on the lifting energy recovery system.

Novel control strategy for the energy recovery system of a hydraulic excavator

The energy saving of hydraulic excavators is always an essential research.An energy recovery system can effectively recover the boom potential energy and rotational kinetic energy.Based on the standard working cycle of hydraulic excavators,a dynamic programming(DP)control strategy for hybrid hydraulic excavators was proposed to recover the boom potential energy and rotational kinetic energy.The hybrid hydraulic excavator simulation model was built by Simulink software.The simulation results indicated that the fuel consumption of hybrid hydraulic excavators using the DP control strategy was about 21.3%lower than that of the conventional hydraulic excavator.In order to experimentally verify the simulation results,an experimental platform for hybrid hydraulic excavators was built.The experimental results indicated that the fuel consumption of hybrid hydraulic excavators using the DP control strategy was about 18.9%lower than that of the conventional hydraulic excavator.This paper shows that the DP control strategy applied to hybrid hydraulic excavators can recycle the boom potential energy and rotational kinetic energy,and reduce the fuel consumption of hybrid hydraulic excavators.

高比例分布式可再生能源交直流混合配电网运行调控:科学问题与技术框架

随着分布式可再生能源发电与中低压直流组网技术的快速发展,未来配电网必然向复杂的交直流混合形态演进,其运行调控技术面临许多新的挑战。在高比例分布式可再生能源交直流混合配电网(HR-HDN)运行调控技术发展需求分析的基础上,提炼出HR-HDN运行调控技术的3个科学问题,并以多类型可控设备协同、源-网-荷-储高度互动化和市场化需求为研究主线,从稳定控制、故障主动防御与恢复、电力市场机制辅助调控以及“平台+数据”数字化集成调控4个方面,提出了HR-HDN的运行调控技术框架。最后,对HR-HDN运行调控关键技术的未来发展进行了展望。

混合动力汽车驱动策略与能量回收的发展综述

混合动力汽车可以通过协调不同的动力来源和回收制动能量来满足电力需求,从而优化能源使用效率和汽车行驶性能。首先对串联式、并联式和混联式这三种混合动力汽车动力系统结构进行了深入分析,接着讨论了能量管理策略,最后研究了制动能量回收和能量计算,以及制动回收能量结构与流程和影响能量回收的因素。希望为后续从事相关工作的研究者做出参考贡献。

车用机电复合储能系统的能量特性分析

针对混合动力汽车制动能量回收-释放过程中多元能量转化形式限制的问题,本工作提出了一种新型的车用机电复合储能系统。车辆减速时,系统可将一部分汽车后轮传递的动能转化为电化学能存储于电池中,其余部分直接以动能形式储存。首先,分析了该系统在汽车加速、减速工况下的能量转换特性,推导出电磁耦合器在额定状态下机械端口、电气端口的转换功率。其次,基于MATLAB/Simulink中建立的系统模型,讨论了汽车以60 km/h初速度减速至42 km/h下巡航时系统的功率特性和能量特性,减速过程中电磁耦合器输出功率由1.257 kW增大到1.546 kW,其传递的功率约为额定功率的1.14~1.41倍。此过程中,该系统可将来自汽车后轮动能的72.34%直接储存于飞轮中,27.66%的能量经电磁耦合器电气端口转换后储存于电池中。最后,搭建了车用机电复合储能系统运行试验台,验证了系统的合理性。

城市轨道交通供电-牵引-混合储能系统设计与仿真

为了进一步提高城市轨道交通列车再生制动能量的回收与利用效率,通过对系统功能需求分析,设计一种基于分布式地面混合储能城市轨道交通列车牵引供电系统结构,建立供电网络、列车牵引和储能系统模型。同时针对低通滤波方式导致锂电池和超级电容出现大量功率交换的问题,提出带超级电容补偿的阶梯功率分配法,该方法运算量小且实时性强,能够避免混合储能系统内部功率循环。结合所提模型和策略,利用MATLAB/Simulink进行仿真试验,仿真结果表明混合储能系统能量利用效率提高了1.39%,稳压率提高了12.75%,节能率提高了6.72%。

混合动力液压挖掘机动臂势能回收系统

通过对液压挖掘机典型工况特性的分析,提出了一种并联式混合动力液压挖掘机动臂势能回收系统,分析了液压缸负载受力情况,建立了液压缸、节流阀、液压马达等液压元件以及永磁同步电机、镍氢电池组等电气元件的数学模型,提出了具有动臂势能回收功能的混合动力液压挖掘机整机控制策略以及能量回收控制方法。理论分析和仿真结果表明,并联式混合动力液压挖掘机除了能改善发动机工作状况提高燃油效率外,可以通过动臂势能回收进一步提升系统的节能效果,并且能量回收系统具有结构简单、回收效率高、回收速度可控、回收能量再利用范围广等优点。

油液混合动力挖掘机势能回收及能量管理策略

针对油液混合动力挖掘机能量损失较大、能量回收效率偏低等问题,提出基于复合液压缸和蓄能器的混合动力挖掘机机械臂势能回收系统.复合液压缸由有杆腔、无杆腔和配重腔3个容腔组成.配重腔与蓄能器相连,提供机械臂负载平均值;有杆腔和无杆腔分别与泵/马达的2个进出油口相连构成闭式系统,通过泵/马达向有杆腔或无杆腔提供高压油液从而驱动机械臂动作.通过仿真分析验证系统的节能效果;建立系统数学模型,分析系统控制性能和液压元件之间的动、静态关系及能量损耗;提出基于瞬时优化控制的能量管理策略.通过仿真及数学模型的分析结果表明,势能回收系统可以提高机械臂能量回收效率,减小能量损耗,发动机最大输出功率可以减小27%,通过能量管理策略可进一步将发动机最大输出功率减小44%.

液压挖掘机功率匹配与动力源优化综合控制策略

现有的液压挖掘机功率匹配方法由于负载工况的剧烈波动和不可预知性,导致动力源工作点很大部分分布于高油耗区域,动力源本身效率无法得到提高,从而影响了整机效率。为此,提出了一种基于混合动力技术的液压挖掘机全局功率匹配与动力源优化的综合控制策略。该策略以传统功率匹配方法为基础,结合混合动力的特点,在实现动力源、液压泵和负载三者功率匹配的同时,优化动力源的工作点,提高整机的燃油经济性。试验表明采用该策略的液压挖掘机能够实现全局功率匹配,同时减小了发动机的转速波动,使其工作在高燃油效率区域,提高了整机的燃油经济性。

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.

基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究

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5 t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。

混合动力挖掘机回转制动能量回收系统建模与试验研究

为了回收液压挖掘机回转阶段的制动能量,对挖掘机典型作业工况及能耗进行分析,设计一种以液压马达+电机为回收方式、超级电容为储能元件的回转制动能量回收方案。构建回转制动能量回收系统中发动机、电机、回收马达、超级电容等关键元件数学模型,在对回转运动状态确认与能量回收模式切换、回收电机力矩输出控制和超级电容SOC判断的基础上,建立能量回收系统的仿真模型,以挖掘机实际载荷谱为输入对系统能量回收效果进行仿真分析。搭建挖掘机回转制动能量回收系统试验平台,对该试验系统的能量回收效果和回转驱动性能进行试验研究。研究结果表明:该能量回收方案可行,在不影响挖掘机回转驱动性能的同时,平台回转制动能量回收效率可达到40%以上。

并联式液压混合动力系统中蓄能器各主要参数对系统性能的影响

通过对系统中各主要元件进行数学建模、在AMESim软件中搭建了相应的仿真模型,得到一系列不同条件下的仿真曲线,用以研究蓄能器各主要参数对系统性能的影响。为了验证仿真结果的正确性,在一辆基于实车改造的实验台架上,针对上述仿真结果做了相应的实验。对比仿真与实验可以看到:实验结果与仿真结论基本吻合。结果表明:蓄能器的预充气压力和容积大小对系统节能效果影响最明显。制动能量回收率、再利用率与速度成反比关系;预充气压力会对车辆制动距离产生较大影响;而蓄能器容积达到一定数值后,其能量回收率与再利用率的变化不再随容积的增大而发生明显提高。

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%。

混合动力挖掘机节能系统

为了降低中型传统液压挖掘机的能耗,减少碳排放,在分析传统液压挖掘机系统能耗点的基础上,结合当前节能方法,提出了带能量回收的油电混合动力系统和油液混合动力系统.根据23 t液压挖掘机的参数配置,建立了传统液压挖掘机、油电混合动力和油液混合动力3种系统回转机构的数学模型,并用AMEsim软件进行仿真,在相同负载工况下,得到了3种回转机构的角位移、角速度、功率和能耗曲线.研究结果表明:油电混合动力和油液混合动力的回转系统比传统回转系统在角位移和角速度方面响应快速、准确,油电混合动力比油液混合动力响应更快;从能耗方面看,油电混合动力和油液混合动力比传统液压系统节能分别达到了42%和28%.

液压混合动力挖掘机回转装置控制方式的研究

为了降低挖掘机的燃油消耗,提高整机作业效率,提出了一种基于液压混合动力技术的挖掘机动力系统节能方案.该方案采用液压泵/马达独立驱动回转装置,可保证发动机工作于最佳燃油工作区,同时结合挖掘机回转装置的作业工况,通过分析液压混合动力系统的特点,对回转装置的控制方式进行了设计.针对回转系统参数的不确定性,设计了智能比例-积分-微分(PID)的分段变结构控制器,并通过仿真和模拟试验平台验证了控制器的有效性和适用性.研究结果表明,智能PID转矩控制方式更适合于回转装置的作业要求,相对于转速控制方式,系统响应速度快,回转装置运动控制平稳,能量回收率高,达到了理想的控制效果.

液压混合动力挖掘机的能量回收效率分析

为提高挖掘机的燃油经济性并降低排放,采用基于压力共轨(CPR)的配置方式构造液压混合动力挖掘机,并针对回转系统耗能大且能量回收潜力大的特点,利用Simula-tion X对回转系统建立仿真模型,分析了影响能量回收效率的主要因素.结果表明,所提出的挖掘机回转系统在制动时不仅可以有效地完成能量的回收,而且能量回收效率随液压蓄能器容积和回转系统制动前速度的增大而增加.文中还通过模拟实验对仿真得出的结论进行了验证,发现实验结果与仿真结果相吻合.

基于AMESim的液压混合动力系统节能特性

介绍了液压混合动力车辆制动能量回收、释放的原理,对其制动过程进行了分析,根据车辆动力学模型,建立了液压混合动力车辆AMESim模型,结合实际情况对车辆和相关液压参数进行设置,对制动能量回收、释放过程进行仿真,并在实验台上进行了相应的典型工况试验。仿真结果表明,车辆克服滚动摩擦和机械摩擦及蓄能器充放热能损耗后,能量回收率为38.7%,能量释放率达到85.1%。通过试验验证了仿真曲线的正确性,说明此模型能够比较直观地分析液压混合动力车辆的动力性能及制动效果,可以为以后液压混合动力车辆的研发与优化提供参考。

油液混合动力挖掘机回转系统仿真分析

为了回收挖掘机回转平台制动过程中的制动能量,设计了油液混合动力挖掘机回转系统,利用蓄能器回收回转平台的制动能量。阐述油液混合动力回转系统和普通回转系统液压原理的不同,建立AMESim模型并进行仿真分析。仿真结果表明:油液混合动力挖掘机回转系统在一定程度上降低了液压泵的功率损耗和液压马达的压力波动;在节能方面,蓄能器的能量回收效率达到70.0%,再利用效率达到72.8%,利用率较高,达到节能的目的。

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.