工程機械能量回收關鍵技術及應用

目錄
前言
第1章能量回收系統(tǒng)簡介1
1.1能量回收系統(tǒng)的研究背景及意義1
1.2能量回收對象的類型3
1.2.1負值負載4
1.2.2非負值負載4
1.3能量回收工況分析5
1.3.1高頻機械臂勢能可回收工況分析5
1.3.2高頻行走制動動能工況分析10
1.3.3低頻機械臂勢能回收工況分析15
1.3.4卷揚勢能工況16
第2章能量回收系統(tǒng)類型21
2.1儲能元件的類型和特性分析21
2.1.1電量儲能單元21
2.1.2液壓蓄能器26
2.1.3儲能單元特性分析28
2.2能量轉(zhuǎn)換單元工作原理29
2.2.1電動/發(fā)電機29
2.2.2四象限泵36
2.3能量回收系統(tǒng)的分類48
2.3.1無儲能元件的能量回收系統(tǒng)49
2.3.2機械式能量回收52
2.3.3液壓式能量回收53
2.3.4電氣式能量回收54
2.3.5復合式能量回收55
2.4汽車能量回收技術在工程機械中的移植性63
2.4.1機械臂勢能回收系統(tǒng)63
2.4.2液壓挖掘機上車機構(gòu)回轉(zhuǎn)制動能量回收系統(tǒng)64
2.4.3裝載機行走制動和汽車行走制動的異同點66
2.5作業(yè)型挖掘機和行走型裝載機的能量回收技術異同點67
2.5.1能量回收的來源和回收能量與驅(qū)動能量的比重不同67
2.5.2能量回收的途徑不同68
2.5.3能量回收的效率不同68
2.5.4能量回收的控制策略不同69
第3章液壓式能量回收系統(tǒng)71
3.1液壓式能量回收系統(tǒng)基本工作原理71
3.1.1流量耦合型71
3.1.2轉(zhuǎn)矩耦合型74
3.1.3力耦合型74
3.2液壓式能量回收技術難點75
3.2.1回收能量再釋放技術75
3.2.2液壓蓄能器壓力被動控制77
3.2.3防止不同壓力等級液壓油切換時的壓力沖擊和節(jié)流損失技術79
3.2.4液壓蓄能器的能量密度較低79
3.2.5液壓式回收的效率80
3.2.6液壓蓄能器的參數(shù)可調(diào)81
3.2.7液壓蓄能器的安全性問題81
3.3液壓式能量回收再利用技術的分類及研究進展82
3.3.1基于液壓控制閥的能量再利用82
3.3.2以液壓蓄能器為動力油源的能量再利用90
3.3.3基于液壓馬達或四象限泵的能量回收再利用98
3.3.4基于二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術103
3.3.5基于三通/四通液壓泵的液壓回收技術104
3.3.6基于二通矩陣的液壓式能量回收與釋放系統(tǒng)108
3.3.7基于平衡單元的回收技術109
第4章電氣式能量回收系統(tǒng)120
4.1電氣式回收系統(tǒng)特性分析120
4.1.1基本結(jié)構(gòu)方案120
4.1.2系統(tǒng)建模及控制特性分析120
4.2電氣式能量回收系統(tǒng)的關鍵技術125
4.2.1能量回收效率125
4.2.2操控性能127
4.2.3經(jīng)濟性127
4.3能量轉(zhuǎn)換單元的效率特性分析及優(yōu)化128
4.3.1液壓馬達效率模型及分析128
4.3.2永磁同步發(fā)電機效率模型及分析138
4.3.3超級電容效率特性分析142
4.3.4能量轉(zhuǎn)化單元的效率優(yōu)化控制策略146
4.4案例1：挖掘機機械臂勢能電氣式能量回收系統(tǒng) 148
4.4.1系統(tǒng)級研究進展148
4.4.2能量回收控制方法153
4.4.3關鍵元件163
4.5案例2：挖掘機回轉(zhuǎn)制動動能電氣式能量回收系統(tǒng)165
4.5.1傳統(tǒng)液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)特性分析166
4.5.2電動回轉(zhuǎn)及能量回收系統(tǒng)168
4.5.3液壓馬達-發(fā)電機轉(zhuǎn)臺能量回收技術178
4.5.4液壓馬達-電動機回轉(zhuǎn)復合驅(qū)動系統(tǒng)187
4.6案例3：電動裝載機行走制動動能電氣式能量回收系統(tǒng)190
4.6.1電動裝載機行走再生制動系統(tǒng)分析190
4.6.2基于模糊控制的制動意圖識別策略195
4.6.3整車行走再生制動和液壓制動協(xié)同控制策略214
4.6.4試驗平臺搭建與試驗233
4.7案例4：卷揚勢能電氣式能量回收系統(tǒng)247
4.7.1電動卷揚驅(qū)動與能量再生系統(tǒng)方案設計247
4.7.2基于電動卷揚驅(qū)動與能量再生系統(tǒng)控制策略247
4.7.3電動卷揚驅(qū)動與再生仿真248
4.7.4電動卷揚驅(qū)動與再生試驗250
第5章四象限泵能量回收與再釋放關鍵技術253
5.1案例1：旋挖鉆機卷揚勢能四象限泵能量回收與再釋放技術253
5.1.1旋挖鉆機能耗分析和卷揚勢能回收方案254
5.1.2控制策略261
5.1.3仿真266
5.1.4旋挖鉆機卷揚勢能回收系統(tǒng)試驗269
5.2案例2：汽車起重機整車行走制動動能回收與再釋放技術278
5.2.1汽車起重機整車行走制動動能回收方案278
5.2.2汽車起重機整車行走制動動能回收效率的仿真281
5.2.3汽車起重機整車行走制動動能回收效率的試驗測試285
5.3案例3：起重機轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)制動動能回收與再釋放技術286
5.3.1轉(zhuǎn)臺制動動能回收方案286
5.3.2回轉(zhuǎn)機構(gòu)的仿真控制模型288
5.3.3回轉(zhuǎn)機構(gòu)的控制策略290
5.4案例4：基于電動/發(fā)電-四象限泵能量回收與再釋放技術294
5.4.1方案構(gòu)型294
5.4.2控制策略295
5.4.3仿真297
第6章溢流損失能量回收系統(tǒng)306
6.1溢流損失簡述306
6.2溢流損失液壓式能量回收與再生原理307
6.2.1溢流損失液壓式能量回收原理307
6.2.2溢流損失液壓式能量再生原理308
6.3溢流損失電氣式能量回收與再生原理310
6.3.1溢流損失電氣式能量回收原理310
6.3.2溢流損失電氣式能量再生原理311
6.4能量回收單元對工作性能的影響規(guī)律312
6.4.1系統(tǒng)數(shù)學模型建立312
6.4.2比例溢流閥出口背壓仿真318
6.5溢流損失液壓式回收控制策略325
6.5.1液壓蓄能器參數(shù)優(yōu)化匹配325
6.5.2溢流損失液壓式回收與再生控制策略327
6.5.3溢流損失液壓式回收與再生仿真328
6.5.4溢流損失液壓式能量回收系統(tǒng)試驗334
6.6溢流損失電氣式能量回收控制策略344
6.6.1基于壓力補償?shù)拈y口壓差閉環(huán)控制策略344