試論工程機械混合動力技術的發(fā)展與應用

韓延偉

【摘 要】工程機械混合動力技術的核心部件包括動力分配機構(gòu)、變頻器和HV電池，關鍵技術包括混合動力單元技術、控制策略技術、能量存儲技術。將混合動力技術應用到工程機械領域，不僅可以提高機械設備性能，還能起到降低能耗，節(jié)約能源的目的。應該進一步提升電池組系統(tǒng)性能，采取有效的系統(tǒng)控制策略，加強工程機械成本及質(zhì)量控制，促進混合動力技術在工程機械領域更好發(fā)揮作用。

【關鍵詞】工程機械；混合動力技術；控制策略技術；能量存儲技術；系統(tǒng)控制策略

引言

作為工程機械領域的一項新型技術措施，混合動力技術在工程機械領域得到越來越廣泛的應用。并且隨著技術的創(chuàng)新發(fā)展，工程機械設備性能得到不斷改進和優(yōu)化，在工程機械領域中有效發(fā)揮作用。本文結(jié)合工程機械的基本情況，就混合動力技術的應用進行介紹和分析，并提出該技術的創(chuàng)新發(fā)展對策，希望能為類似工作開展提供啟示。

一、工程機械混合動力技術的發(fā)展

當前，隨著工程建設數(shù)量越來越多，對工程機械設備綜合性能提出更高要求。在這樣的背景下，應該創(chuàng)新思維，把握技術要點，推動混合動力技術的發(fā)展與創(chuàng)新。

（一）核心部件

為推動混合動力技術有效發(fā)揮作用，首先應該注重核心部件的養(yǎng)護與維修，使其充分發(fā)揮作用。具體來說，其核心部件包括以下幾項。

1.動力分配機構(gòu)。

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

2.變頻器。

電流轉(zhuǎn)換都是通過變頻器來實現(xiàn)的，在變頻器的支持下，將高壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C所需的高壓交流電，然后驅(qū)動電機運行。同時還能將回收的交流電轉(zhuǎn)為直流電，讓電池進行充電。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，為電氣設備提供低壓電源。

3.HV電池。

由28個鎳氫電池模塊組成，額定電壓為201.6V的直流電。在電池控制單元的支持下，對電池的充電量、電池溫度、水溫、負荷等進行實時監(jiān)控，并發(fā)出充放電指令。

（二）關鍵技術

就其關鍵技術措施來看，主要包括以下幾項。

1.混合動力單元技術。

混合動力工程機械上，熱力發(fā)電機又被稱為混合動力單元，要求它能快速啟動和關閉，促進燃料得到充分利用，提高經(jīng)濟性能。同時還要優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，重視尾氣處理技術的應用，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。

混合動力技術應用中，其中一項重要的技術措施是，結(jié)合混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，制定并優(yōu)化控制策略。要注重工程機械的速度和負荷等數(shù)據(jù)采集，計算輸出功率，實現(xiàn)最優(yōu)功率分配，并給出內(nèi)燃機和電動機的控制參數(shù)，根據(jù)控制器的指令，正確分解工程機械設備功率，使其有效發(fā)揮作用。

3.能量存儲技術。

蓄電池開發(fā)和充放電特性研究是關鍵。目前，鎳氫電池和鋰離子電池已經(jīng)滿足工程機械混合動力的需求，但價格有待優(yōu)化，使用壽命有必要進一步延長。今后要進一步研究電池內(nèi)部的連接、檢測和監(jiān)控系統(tǒng)，改進電池設計和制造，節(jié)約成本，進一步優(yōu)化電池性能，延長使用壽命，使其在工程機械領域充分發(fā)揮作用。

二、工程機械混合動力技術的應用

目前，混合動力技術在乘用車輛、工程車輛、軍用車輛、礦用車輛等領域得到廣泛應用。下面將結(jié)合路橋施工用的工程車輛，就混合動力技術的應用進行介紹和分析。

（一）具體應用

路橋工程機械重量大，長期處于較為惡劣的作業(yè)環(huán)境之中，施工周期長，負荷大，需要消耗大量的能源。為應對這些挑戰(zhàn)，采取相應的節(jié)能降耗措施是必要的。當前，混合動力技術主要用于挖掘機、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）應用效果

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

三、工程機械混合動力技術的前景展望

混合動力技術是提高機械設備動力性能，降低燃油消耗的重要技術措施，也受到普遍重視和關注。為促進該技術得到推廣和應用，使其更好發(fā)揮作用，今后有必要采取以下技術措施。

（一）提升電池組系統(tǒng)性能

混合動力工程機械對電池系統(tǒng)的要求較高，應該確保電池系統(tǒng)儲量大、功能高、壽命長、充電時間短。但目前電池綜合性能有待提升，應該加強研究工作，促進電池組系統(tǒng)性能提升，有效滿足混合料動力技術應用的需要。

（二）采取有效的系統(tǒng)控制策略

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

（三）加強工程機械成本及質(zhì)量控制

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

四、結(jié)束語

總之，混合動力技術滿足工程機械的需要，具體應用中能取得良好效果。因此，工作人員應該結(jié)合具體情況，將混合動力技術有效應用到工程機械領域，并注重技術創(chuàng)新，做好工程機械的養(yǎng)護和維修工作，進一步提升工程機械的綜合性能，使其在項目工程建設中更好發(fā)揮作用。

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