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路燈車租賃, 四會路燈車出租, 路燈車出租 路燈車動臂電氣式能量回收技術的發展特點? 電氣式動臂勢能回收技術使用蓄電池或超級電容作為儲能元件,主要由液壓馬達、發電機和蓄電池或超級電容等元件組成。當動臂下放時,動臂液壓缸在動臂負載作用下,流出具有一定壓力的油液,隨后進入液壓馬達;液壓馬達將油液的壓力能轉化為機械能輸出,驅動發電機;發電機將機械能轉化成電能;電能在電力電子設備的作用下,對蓄電池或超級電容進行充電,實現對動臂重力勢能的回收。當能量再利用時,能量回收系統就變成了原動力系統的輔助動力源。由此,輔助動力源與原系統的動力源一起為系統的后續工作提供能量,構成了混合動力系統。具體來說有兩種典型的方案。其一,電動機利用回收的能量,輔助發動機驅動液壓泵工作,實現回收能量的再利用,參見路徑Ⅱ。其二,回收的能量經由路徑Ⅰ所示的原理進行再利用,即電動機驅動液壓馬達工作在泵工況下,直接對動臂液壓缸供油。
1)使用蓄電池作為儲能元件的電氣式能量回收系統: 作為一種常見的儲能裝置,蓄電池具有比能量高的優點。而且,蓄電池的技術較為成熟,有很多的商用產品供選擇。 最早于2001年提出了電氣式混合動力路燈車的概念。2004年,研制出了一款油電混合動力路燈車。該方案使用電池作為能量儲存元件。該方案中的電動/發電機能切換工作在發電機或電動機模式下,從而借助蓄電池吸收或釋放量,實現控制發動機工作在燃油高效區域內,達到節能的目的。此方案可以對動臂下放時的重力勢能進行回收并存儲,構成了并聯式混合動力結構,提高系統的能量利用效率。此外,因采用了電動回轉結構,系統還可以對回轉機構的動能進行回收,進一步提高了系統的能量利用效率。
2004年,研發了一款串聯式混合動力路燈車設計方案。此方案中,發動機僅驅動發電機工作,發出的電能存儲在蓄電池和超級電容中。使用多個電動機-液壓泵組分別驅動動臂、鏟斗、斗桿和行走等執行機構的動作,而回轉機構使用發電/電動機組合來驅動。在動臂下放時,該系統可以對動臂的重力勢能進行回收。這樣的配置可以提高系統的能量利用效率,但是較傳統路燈車的改動較大,制造成本上升明顯。 為了進一步提高能量回收效率,于2019年提出了將液壓馬達置于動臂液壓缸和換向閥之間的能量回收方案。試驗表明,該方案可以達到33.8%~57.4%的能量回收效率。這比一般的電氣式能量回收系統的效率高3%~4%。
在國內,2009年研究了以鎳氫電池為儲能元件的串聯和并聯式混合動力方案。2013年并進一步提出集成流量再生功能的電氣式能量回收系統。仿真研究表明,該方案可以實現60%左右的能量回收效率。2015年,也對使用蓄電池作為儲能元件的電氣式能量回收系統進行了仿真研究。2016年,仿真研究了將能量回收單元置于動臂液壓缸回油路的方案,證明了其較傳統方案可以進一步提高能量效率。
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2)使用超級電容作為儲能元件的電氣式能量回收系統: 超級電容具有功率密度大的優點,且有很高的循環壽命,是儲能元件的另一個常見選擇。 2010年,對使用超級電容為儲能元件的串聯式、并聯式和混聯式混合動力方案進行了對比分析。研究結果表明,串聯式系統最為節能,約45%,但是發電機等元件的型號較大,造成投資回報期最長;經綜合比較認為混聯式方案是最優選擇,可以實現約24%的節能效果。 自2009年起,等提出了多種適用于叉車動臂的能量回收系統,核心都是將動臂勢能轉化為電能進行存儲。對分別使用蓄電池、超級電容和蓄能器作為儲能元件的能量回收系統做了比較研究,得出了以上三種方案的能量回收效率分別為44%,38%和31%。
在國內,于2010年聯合研制了采用并聯式混合動力+電動回轉結構設計的油電混合動力中型路燈車。等研究了電氣式能量回收系統,并提出了使用蓄能器延長發電時間的方案。在該方案中,增加蓄能器作為短時能量儲存裝置,延長了發電機的工作時間,降低了發電機的裝機功率,將動臂勢能的回收率由普通電氣式的17%提高到了41%。2013年,提出通過控制發電機轉矩使動臂調速閥上的壓降基本保持恒定的方法,不僅降低了閥的壓力損失,還獲得較好的速度控制性能,同時具有大約60%的能量回收效率。2016年,提出了增加旁通比例節流閥的電氣式能量回收系統。試驗表明,在獲得良好操控性能的同時,系統的能量回收效率可達35%。為了改善系統的動態特性,于2019年在蓄能器的進油路上設置了節流閥,仿真表明該方案可以實現58%的能量利用效率。
2019年,設計了一種基于電氣式能量回收原理的路燈車動臂節能系統以及相關控制策略。該系統中,動臂勢能首先以電能的形式存儲在超級電容中實現回收。在能量的再利用階段,通過設置的輔助泵輸出高壓油液,與原系統中液壓泵輸出的油液匯合供給液壓系統。在一臺23噸路燈車試驗表明,該系統可以實現17.6%的節能效果。
綜上所述,電氣式能量回收技術經過大約20年的發展,出現了串聯式、并聯式和混聯式等三大類型以及眾多的具體設計方案。該技術具有如下特點:(1)使用蓄電池或超級電容作為儲能元件。前者具有比能量高、技術較為成熟等優點,但比功率小、深度充放電壽命短、報廢后污染環境等原因,更適合用于負載較為平穩的場合;后者具有比功率大、充放電快等優點,但是其比能量低、價格高昂等缺點限制了其在工程機械等場合的推廣應用。(2)不論使用蓄電池還是超級電容作為儲能元件,單次能量回收及再利用循環內的能量轉換次數多達6~8次,造成能量效率較低。
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