試論工程機(jī)械混合動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

韓延偉

【摘 要】工程機(jī)械混合動(dòng)力技術(shù)的核心部件包括動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)、變頻器和HV電池，關(guān)鍵技術(shù)包括混合動(dòng)力單元技術(shù)、控制策略技術(shù)、能量存儲(chǔ)技術(shù)。將混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用到工程機(jī)械領(lǐng)域，不僅可以提高機(jī)械設(shè)備性能，還能起到降低能耗，節(jié)約能源的目的。應(yīng)該進(jìn)一步提升電池組系統(tǒng)性能，采取有效的系統(tǒng)控制策略，加強(qiáng)工程機(jī)械成本及質(zhì)量控制，促進(jìn)混合動(dòng)力技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域更好發(fā)揮作用。

【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械；混合動(dòng)力技術(shù)；控制策略技術(shù)；能量存儲(chǔ)技術(shù)；系統(tǒng)控制策略

引言

作為工程機(jī)械領(lǐng)域的一項(xiàng)新型技術(shù)措施，混合動(dòng)力技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。并且隨著技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，工程機(jī)械設(shè)備性能得到不斷改進(jìn)和優(yōu)化，在工程機(jī)械領(lǐng)域中有效發(fā)揮作用。本文結(jié)合工程機(jī)械的基本情況，就混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹和分析，并提出該技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展對(duì)策，希望能為類似工作開(kāi)展提供啟示。

一、工程機(jī)械混合動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展

當(dāng)前，隨著工程建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多，對(duì)工程機(jī)械設(shè)備綜合性能提出更高要求。在這樣的背景下，應(yīng)該創(chuàng)新思維，把握技術(shù)要點(diǎn)，推動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。

（一）核心部件

為推動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)有效發(fā)揮作用，首先應(yīng)該注重核心部件的養(yǎng)護(hù)與維修，使其充分發(fā)揮作用。具體來(lái)說(shuō)，其核心部件包括以下幾項(xiàng)。

1.動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)。

由一組行星輪和兩個(gè)電機(jī)組成，通過(guò)這些元器件的配合并發(fā)揮作用，確保工程機(jī)械平穩(wěn)順利行駛。電動(dòng)發(fā)電機(jī)是特殊的電機(jī)，具有發(fā)電和動(dòng)力輸出功能，并與行星架的太陽(yáng)輪相連。電動(dòng)發(fā)電機(jī)也具備發(fā)電和動(dòng)力輸出功能，并與齒圈和輸出軸相連，由電池輸出的電能產(chǎn)生動(dòng)力，通過(guò)變速器產(chǎn)生輔助動(dòng)力。

2.變頻器。

電流轉(zhuǎn)換都是通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在變頻器的支持下，將高壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)所需的高壓交流電，然后驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。同時(shí)還能將回收的交流電轉(zhuǎn)為直流電，讓電池進(jìn)行充電。此外，還不能忽視電壓轉(zhuǎn)換器的作用，它執(zhí)行變壓器的功能，為電氣設(shè)備提供低壓電源。

3.HV電池。

由28個(gè)鎳氫電池模塊組成，額定電壓為201.6V的直流電。在電池控制單元的支持下，對(duì)電池的充電量、電池溫度、水溫、負(fù)荷等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并發(fā)出充放電指令。

（二）關(guān)鍵技術(shù)

就其關(guān)鍵技術(shù)措施來(lái)看，主要包括以下幾項(xiàng)。

1.混合動(dòng)力單元技術(shù)。

混合動(dòng)力工程機(jī)械上，熱力發(fā)電機(jī)又被稱為混合動(dòng)力單元，要求它能快速啟動(dòng)和關(guān)閉，促進(jìn)燃料得到充分利用，提高經(jīng)濟(jì)性能。同時(shí)還要優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，重視尾氣處理技術(shù)的應(yīng)用，采用高效的尾氣催化系統(tǒng)，并研究和利用代用燃料。

2.控制策略技術(shù)。

混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用中，其中一項(xiàng)重要的技術(shù)措施是，結(jié)合混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，制定并優(yōu)化控制策略。要注重工程機(jī)械的速度和負(fù)荷等數(shù)據(jù)采集，計(jì)算輸出功率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)功率分配，并給出內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)，根據(jù)控制器的指令，正確分解工程機(jī)械設(shè)備功率，使其有效發(fā)揮作用。

3.能量存儲(chǔ)技術(shù)。

蓄電池開(kāi)發(fā)和充放電特性研究是關(guān)鍵。目前，鎳氫電池和鋰離子電池已經(jīng)滿足工程機(jī)械混合動(dòng)力的需求，但價(jià)格有待優(yōu)化，使用壽命有必要進(jìn)一步延長(zhǎng)。今后要進(jìn)一步研究電池內(nèi)部的連接、檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)，改進(jìn)電池設(shè)計(jì)和制造，節(jié)約成本，進(jìn)一步優(yōu)化電池性能，延長(zhǎng)使用壽命，使其在工程機(jī)械領(lǐng)域充分發(fā)揮作用。

二、工程機(jī)械混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用

目前，混合動(dòng)力技術(shù)在乘用車輛、工程車輛、軍用車輛、礦用車輛等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。下面將結(jié)合路橋施工用的工程車輛，就混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹和分析。

（一）具體應(yīng)用

路橋工程機(jī)械重量大，長(zhǎng)期處于較為惡劣的作業(yè)環(huán)境之中，施工周期長(zhǎng)，負(fù)荷大，需要消耗大量的能源。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，采取相應(yīng)的節(jié)能降耗措施是必要的。當(dāng)前，混合動(dòng)力技術(shù)主要用于挖掘機(jī)、裝載車和叉車，不僅有效滿足路橋施工需要，在工程施工中還取得良好效果。

（二）應(yīng)用效果

工程機(jī)械中，通過(guò)混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用，取得良好的節(jié)能效果，同時(shí)還提高施工效率，為路橋施工創(chuàng)造便利。例如，有學(xué)者研究表明，路橋施工中應(yīng)用混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)，與一般動(dòng)力設(shè)備相比，在相同工況條件下，可以節(jié)約用油10.5%。

三、工程機(jī)械混合動(dòng)力技術(shù)的前景展望

混合動(dòng)力技術(shù)是提高機(jī)械設(shè)備動(dòng)力性能，降低燃油消耗的重要技術(shù)措施，也受到普遍重視和關(guān)注。為促進(jìn)該技術(shù)得到推廣和應(yīng)用，使其更好發(fā)揮作用，今后有必要采取以下技術(shù)措施。

（一）提升電池組系統(tǒng)性能

混合動(dòng)力工程機(jī)械對(duì)電池系統(tǒng)的要求較高，應(yīng)該確保電池系統(tǒng)儲(chǔ)量大、功能高、壽命長(zhǎng)、充電時(shí)間短。但目前電池綜合性能有待提升，應(yīng)該加強(qiáng)研究工作，促進(jìn)電池組系統(tǒng)性能提升，有效滿足混合料動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用的需要。

（二）采取有效的系統(tǒng)控制策略

例如，優(yōu)化多動(dòng)力源輸入與多目標(biāo)控制系統(tǒng)，使其在制動(dòng)能量回收、動(dòng)力匹配、系統(tǒng)參數(shù)協(xié)調(diào)控制等方面發(fā)揮重要作用，這是需要改進(jìn)的一個(gè)方向。

（三）加強(qiáng)工程機(jī)械成本及質(zhì)量控制

在確保工程機(jī)械性能優(yōu)良，滿足施工要求的前提下，如何加強(qiáng)工程機(jī)械成本控制，提高工程機(jī)械質(zhì)量也是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，混合動(dòng)力技術(shù)滿足工程機(jī)械的需要，具體應(yīng)用中能取得良好效果。因此，工作人員應(yīng)該結(jié)合具體情況，將混合動(dòng)力技術(shù)有效應(yīng)用到工程機(jī)械領(lǐng)域，并注重技術(shù)創(chuàng)新，做好工程機(jī)械的養(yǎng)護(hù)和維修工作，進(jìn)一步提升工程機(jī)械的綜合性能，使其在項(xiàng)目工程建設(shè)中更好發(fā)揮作用。

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