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宣称节油40% 闪电液压混动技术再次升级
【卡车之家 原创】随着全球能源的日趋紧缺以及坏境问题日趋严重，最近几年混合动力受到了不少车企及用户的青睐，但是一直以来我们都会习惯性的认为混合动力大家在乘用车上较为常见，而在卡车上的应用并不多。我们可以先通过下面的这个视频来了解下闪电混合Lightning Hybrids的混合动力技术。最近一家来自美国名为闪电混合Lightning Hybrids的公司宣称，他们目前已经获得了其第四代液压混合动力系统的专利技术。该车搭载90hp高效能柴油引擎，搭配150hp液压马达和蓄电池系统，从静止加速至96km/h只要5.9秒。虽然该车目前处境我们不得而知，但是其液压柴油混合技术已经涉及到中重型商用车上了。该系统的能量回收原理Lightning Hybrids的液压柴油混动技术的工作原理理解起来并不复杂，该系统主要有液压泵、高低压储能器等组成，当车辆在进行减速制动的时候，根据制动踏板的信号、将车辆缓速制动的动能以压力能的形式存储在高压储能器里，在车辆起步加速的时候，释放高压储能器里的压力能，并将其转化为液压动力，驱动车辆行驶。该公司09年推出的混合动力概念车型该系统的主要特点是动能回收过程为物理过程，回收速度快、效率较高，同时结构简单，成本较低。根据厂方宣称，该系统可以节约40%的燃油，减少90%的废气排放。而且该系统是一个独立的系统，安装方便，一天之内就可以完成安装。据了解Lightning Hybrids的第四代液压混动系统大规模的采用了铝合金材料，同时精简了很多系统部件，这样将更加有利于节能减排。由于该系统是通过回收车辆停车制动动能来工作的，除了公交车外，对于在城市工况的邮政车、物流配送车、以及环卫车等而言，该系统是比较适合应用的。（文/图 杨建伟）● &相关阅读： 文章标签：
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论坛热帖排行液压混合动力技术在装载机中的应用--《机械工程与自动化》2015年06期
液压混合动力技术在装载机中的应用
【摘要】：介绍了混合动力技术国内外的研究现状、当前应用于工程机械上的混合动力的系统结构、连接方式及其技术特点,通过实例说明了液压并联混合动力在装载机行走液压系统的制动能量回收方面的特点和优势,并指出了存在的问题及后续的研究方向。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TH243【正文快照】：
櫜长沙市科技计划重点项目(K)0引言装载机可以实现多种作业功能,其操作灵活、使用方便、作业速度快,所以在土石方施工中得到了广泛使用。传统装载机的发动机功率较大,装载机的质量也很大,正常作业时,装载机的油耗非常大,一般每天消耗燃油200L~400L,排放大量有害气体
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【参考文献】
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刘良臣;;[J];工程机械与维修;2010年01期
杨力夫;孙辉;景军清;孟庆勇;;[J];工程机械与维修;2011年01期
李伟雄;黄宗益;;[J];建筑机械化;2010年04期
【共引文献】
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邹乃威;章二平;于秀敏;戴群亮;李开亮;;[J];中国工程机械学报;2012年02期
韩应飞;谷立臣;李天文;郑德帅;;[J];工程机械;2011年10期
徐晓美;唐倩倩;王哲;;[J];工程机械;2012年02期
杨蓉;楼狄明;庞然;宋业栋;谭丕强;;[J];中国工程机械学报;2012年03期
黄中华;谢雅;邓奕;高宏伟;;[J];工程机械;2012年11期
邹乃威;章二平;韩平;戴群亮;邬万江;于秀敏;;[J];工程机械;2012年12期
李密;;[J];才智;2013年05期
黄鹤艇;;[J];机电工程;2012年03期
管成;林名润;吴超;张立银;杨晗峰;;[J];计算机集成制造系统;2012年03期
蔡顶春;杨士敏;姚泽光;;[J];建设机械技术与管理;2012年12期
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张志文;[D];吉林大学;2014年
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李艳丽;[D];中南大学;2011年
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张艺莎;[D];长安大学;2012年
贠鹏菲;[D];长安大学;2012年
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刘化博;房生贤;;[J];叉车技术;2011年03期
;[J];;年期
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胡启林;[N];中国工业报;2010年
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京公网安备75号不用电池的混合动力是什么技术？
作者：3555
声明：本文由说客作者撰写，观点仅代表个人，不代表汽车之家。文中部分图片来自于网络，感谢原作者。
[导读]除了油电混，还有一种混合动力量产的混合动力你应该知道。
& & 提起混合动力汽车，你的第一反应是什么，丰田汽车的普锐斯、通用汽车的沃蓝达、比亚迪的秦，这些都是混合动力汽车，确切地讲属于油电混合动力汽车，因为这个概念普及的比较广，很多人脑海中混合动力汽车的概念等同于油电混合动力汽车，今天我们就讲讲混合动力汽车另外一个概念：液压混合动力汽车或者空气混合动力汽车。& & 对于目前液压混合动力汽车，目前能够产品化的企业并不多，目前有两家，其一是位于美国密歇根州安娜堡市的美国环保局（EPA）开发的液压混合动力汽车，曾经有机会参观了这款车，目前这款已经在美国快递服务公司（UPS）投放了40辆车型，据称了能够提升燃油效率35%，同时减少30%的排放，咱们没有数据显示这款车目前的量产数量是多少。& & 其二是标致雪铁龙开发的液压混合动力汽车技术，不过它们叫空气混合动力系统（HybridAir），液压和气动有着共通之处，有海外媒体将这两种技术统称为液压混合动力汽车，笔者也按照这个名词把它们归为一类，海外C4Cautus概念车已经搭载该技术，并且国内即将问世的C4家族（代号BZ3）也有可能搭载该技术。& & 液压（空气）混合动力亦具备混动五项节能技术& & 我们在很多文章中都谈到了混合动力汽车五项节能技术：直接启停技术取消怠速、发动机工作工况优化至高效区、整车能量管理优化、发动机燃烧循环优化和制动能量回收，对于油电混合动力汽车来讲，这五个方面比较好理解，对于液压（空气）混合动力汽车来讲，能否实现这些功能呢？& & 空气混合动力系统主要包括三部分，汽油发动机动力总成、液压泵/液压马达以及压缩空气系统，这里面谈到的空气并不是真正意义的空气，而是密封在储气罐的氮气，而液压-气动系统，通过高压储气罐向低压储气罐传输气体，拖动变速箱、驱动车辆，类似于电池驱动电机的原理。& & 所以，它具有油电混合动力汽车五项节能功能，低速的时候，高压储气罐向低压储气罐传输，不需要发动机启动，就可以实现车辆行驶，类似我们说到的纯电动。& & 在高速巡航时，此时发动机通过优化效率，能够运行在高效工作区，有发动机单独驱动车辆行驶。在加速性要求高的时候，空气动力驱动和发动机联合驱动，类似于油电混合动力汽车的混合动力模式。在刹车、减速的时候，通过压缩空气产生阻力，达到制动的效果，进行相应的制动能力回收。& & 相关的试验结果显示，在市区驾驶时降低油耗45%，在综合道路也能够节油35%。&& & 液压（空气）混合动力汽车优势明显& & 相对应与油电混合动力汽车，液压（空气）混合动力汽车有着诸多优势，包括成本优势、环保优势等。& & 对于成本优势，液压（空气）混合动力技术采用的液压泵马达、储油槽与储气罐，并与内燃引擎结合，采用液压油压缩气体(通常是氮气)的方式，将能量储存在液压蓄能器中，相对应价格高昂的锂电池、驱动电机等，这个成本非常低。& & 对于环保优势，液压（空气）混合动力技术采用气体的高压压缩，它的能量存储是密封的气体，这些气体既不会污染，也不会寿命衰减，而锂电池等能量存储系统，特别是一定寿命周期后的电池组报废污染是个严重的问题。& & 当然，很多人可能会疑问，为什么这项技术的普及程度没有油电混合动力汽车那么广，主要原因应该是续驶里程问题，特别是大家都把纯电动汽车作为终极目标的话，油电混似乎就成了“理所当然”的选择，而目前来看，无论是EPA还是雪铁龙C4家族即将搭载的这项技术，也在昭示着这项技术应用前景进一步加强，让我们拭目以待。
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取消成功！行走工程机械液压混合动力技术
闫丽娟, 孙辉, 刘伟, 姜继海, 赵燕, 韩家威. 行走工程机械液压混合动力技术. ): 364-368[YAN Li-juan, SUN Hui, LIU Wei, JIANG Ji-hai, ZHAO Yan, HAN Jia-wei. Hydraulic hybrid technology of moving construction machinery. 吉林大学学报(工学版), ): 364-368]&&
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行走工程机械液压混合动力技术
1.徐工集团工程机械股份有限公司,江苏 徐州 .江苏徐州工程机械研究院,江苏 徐州 221004
3.哈尔滨工业大学 机电工程学院,哈尔滨 150001
闫丽娟(1964), 女,高级工程师.研究方向:工程机械.E-mail:
基金:国家自然科学基金项目();
对比了行走工程机械与公路车辆的作业特点,分析了行走工程机械的节能潜力。针对其频繁起停、往复运动的作业特点,提出液压混合动力系统的节能方案,设计了再生制动策略和能量利用策略,开发了混合动力装载机和混凝土搅拌车样车。试验结果表明,行走机械液压混合动力系统能够实现各种工作模式的合理切换,有效地回收和再利用整机的制动动能,降低燃油消耗,提高整机的动力性能。
液压混合动力;
液压泵/马达
中图分类号:TH137
文献标志码:A
文章编号:14)2-364-5
Hydraulic hybrid technology of moving construction machinery
YAN Li-juan1,
JIANG Ji-hai3,
ZHAO Yan2,
HAN Jia-wei2
1.XCMGConstuctionMachineryCo.,Ltd.,Xuzhou 221004,China
2.JiangsuXuzhouConstructionMachineryResearchInstitute,Xuzhou 221004,China
3.SchoolofMechatronicsEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin 150001,China
The operating characteristic of moving construction machinery is analyzed and the energy saving potential is evaluated. In view of the characteristics that moving construction machinery frequently start and stop, different energy saving schemes are proposed. Regenerative braking strategy and energy reuse strategy are designed based on the advantage of high power density of hydraulic accumulator. Prototypes of hydraulic hybrid loader and hydraulic hybrid concrete mixer truck are developed. Experiment results show that the hydraulic hybrid system can effectively recover and reuse the braking energy. The control strategies reasonably switch among various operation modes, reduce fuel consumption and improve the dynamic performance of the machine.
construction machinery;
hydraulic hybrid;
energy regeneration;
hydraulic pump/motor
引言液压混合动力作为混合动力技术的一个重要分支,具有功率密度大、可靠性高、容易实现正反转等优点,因此在工程机械的行走装置和军用车辆的驱动系统中显示出较强的可应用性[,]。2004年,美国环保署(EPA)立项支持福特公司与Eaton等公司完成了首辆基于液压混合动力技术的运动型多用途车。由于液压混合动力技术带来的良好经济性、环保性及工程化推广的可行性,EPA正在将该项技术推广应用到其他种类的车辆上[,]。2003年,日立建机生产出了世界上第一台混合动力驱动的轮式装载机,2008年沃尔沃研制出L220F型混合动力轮式装载机。为了提高下一代产品的竞争力和市场占有率,世界各大工程机械制造商纷纷开展了混合动力系统在工程机械上的应用研究[]。行走工程机械的作业过程中存在频繁起停和往复运动,由于整机重量大,所以减速制动时会释放出大量的能量[],这部分能量通常被转化为热能浪费掉,同时还会导致系统发热和元件寿命的缩短。因此,采用混合动力技术回收传统工程机械浪费掉的制动动能和重物势能成为节能降耗的一项有效措施。本文针对行走工程机械的作业特点,提出不同的液压混合动力节能方案,针对液压混合动力系统功率密度大的特点,提出了再生制动策略和能量利用策略,最后通过试验验证其有效性,为液压混合动力工程机械的研制和开发奠定基础。1 作业特点行走工程机械与公路车辆具有截然不同的作业循环,如、、所示:图1Fig.1 图1 轮式装载机的作业循环Fig.1 Operating cycle of the wheel loader图2Fig.2 图2 叉车的作业循环Fig.2 Operating cycle of the forklift truck图3Fig.3 图3 公路车辆的驱动循环Fig.3 Velocity profile of the automobile可见,轮式装载机和叉车的平均作业速度较低(低于20 km/h),作业周期短(低于55 s),但制动频率高且周期性变化,最大速度处的制动减速度约3 m/s2。公路车辆的制动频率低,正常行驶时发动机通常可工作于较好的燃油经济区。轮式装载机和叉车的负荷大幅度周期性变化,因此,发动机必须满足负载功率的频繁变化,导致燃油经济性恶化[]。行走工程机械制动频繁、负荷周期性变化意味着整机作业过程中存在大量的可回收能量,需要混合动力系统具有瞬时存储和释放大功率流能量的特性。2 液压混合动力系统根据行走工程机械传动装置的特点,可以采用不同动力配置的液压混合动力系统。串联式液压混合动力叉车主要由发动机、液压泵马达、蓄能器和液压泵组成,如所示:图4Fig.4 图4 串联式液压混合动力叉车原理图Fig.4 Schematic of series hydraulic hybrid forklift truck串联式结构实现了发动机与车轮间无直接机械连接,可保证发动机始终工作于最佳燃油经济区,发动机输出功率与整机需求功率的差值由液压混合动力系统来提供或者吸收。通过控制液压泵马达的排量可实现轮边独立驱动,制动或下坡时可回收叉车的惯性能。并联式液压混合动力装载机主要由发动机、液力变矩器、变速箱、液压蓄能器、耦合器和液压泵/马达等组成,如所示:图5Fig.5 图5 并联式液压混合动力装载机原理图Fig.5 Parallel architecture of hydraulic hybrid wheel loader发动机的动力一部分通过液力变矩器和变速器驱动行驶机构,实现装载机行驶,另一部分通过液压油泵驱动液压油缸,实现转向和装载工作。液压泵/马达、液压蓄能器和耦合器等构成液压再生系统,与发动机一起形成双动力驱动系统。在装载机制动时,变速器后离合器断开,液压泵/马达工作于泵工况,回收车辆的制动能,并将其存储于高压蓄能器中。在装载机起动时,液压泵/马达工作于马达工况,利用回收的能量为装载机提供辅助功率,实现余能的再次利用[]。在装载机铲掘时,液压泵/马达工作于马达工况,为装载机提供辅助牵引功率,有效抑制发动机掉转现象,保证使发动机工作于最佳燃油经济区,减少液压工作系统的溢流损失。3 能量控制策略混合动力工程机械的控制策略包括再生制动和能量利用策略。再生制动通过控制混合动力系统的动力元件,将制动时耗散的动能进行回收;能量利用策略负责整机能量分配和动力系统的控制[,,]。3.1 再生制动策略液压混合动力工程机械的制动转矩分为液压泵/马达提供的液压再生制动转矩和传统的制动器提供的摩擦制动转矩两部分,两者之和为总的制动转矩。在制动过程中,液压泵/马达工作在泵工况,把整车动能转换成液压能存储于液压蓄能器中,实现整车能量回收,同时通过传动系统对车轮产生制动力(再生制动力),整机的制动力F b可表示为F b= (1)式中: Fhyd为液压再生制动力; Ffri为摩擦制动力;j为制动减速度。液压再生制动力分配曲线如所示:图6Fig.6 图6 液压再生制动力分配曲线Fig.6 Hydraulic regenerative braking force distribution curves典型作业工况下,正常制动时制动减速度通常集中在3 m/s2,液压泵/马达提供全部制动力,回收整机制动动能,如中 OA段。当制动减速度3< a<6 m/s2时,液压泵/马达和摩擦制动系统共同提供制动力,液压再生制动力如中 AB段。紧急制动时,整机制动力由摩擦制动系统提供,液压再生制动力按中BC段递减。整车满载、中等载荷和空载时,再生制动力分配曲线分别为OABC、OA1B1C和OA2B2C。3.2 能量利用策略(1)起动时,根据能量存储情况液压蓄能器为整机提供全部或部分能量,同时保证液压泵/马达工作于大负荷工况,提高系统的工作效率。(2)当整机空负荷行驶时,调整发动机工作状态到最佳燃油经济区,发动机输出的多余能量由液压蓄能器回收,为整机的作业工况或加速提供辅助功率。(3)当整机全动力驱动时,液压蓄能器提供辅助牵引功率,同时保证发动机工作于最佳燃油经济区。4 试 验试制液压混合动力装载机和液压混合动力混凝土搅拌车两种样机,进行制动能回收和再利用试验研究,能量回收试验曲线如、、所示:图7Fig.7 图7 装载机制动能量回收试验曲线Fig.7 Braking energy recycled of loder图8Fig.8 图8 混凝土搅拌车制动能量回收试验曲线Fig.8 Braking energy recycled of concrete mixer truck图9Fig.9 图9 不同速度的装载机制动能量回收试验曲线Fig.9 Loader braking energy recycled at different velocities由试验曲线可以看出,混合动力装载机平均制动车速较低(10 km/h),路阻大,再生制动过程中,蓄能器压力仅由13 MPa升高到14.2 MPa,压力变化幅度小;混合动力混凝土搅拌车平均制动车速较高(35 km/h),路阻小,再生制动过程中,蓄能器压力由17.8 MPa升高到26.4 MPa,压力变化幅度明显,能量回收率高。不同车速下的装载机制动能回收的曲线表明:制动速度高,整机可回收能量大,同时液压泵/马达又处于高效区,制动能回收率较高,蓄能器压力变化明显。制动速度低时(低于5 km/h),液压泵马达处于低效率区,同时由于路阻较大,制动能回收效率很低,虽然处于再生制动模式,但蓄能器压力基本不变。存储时间对回收能量影响的试验曲线如0和1所示:00 0 长时间保压蓄能器的压力变化0 Accumulator pressure varies in long time energy storage11 1 短时间保压蓄能器的压力变化1 Accumulator pressure varies in short time energy storage从图中可以看出,储存时间越长,蓄能器压力下降幅度越明显,证明能量损失增加。蓄能器的保压时间长短决定了能量利用效率的高低,为了提高能量利用效率,回收的能量应在短时间内迅速应用,同时也可通过向蓄能器中添加泡沫的方法降低蓄能器存放能过程中的热损失,提高蓄能器的能量存储效率。由~1可见,行走工程机械平均制动车速较低(如装载机),可采用多次回收单次释放策略,即蓄能器多次回收整机制动动能直至压力达到最高预设压力时,一次性释放全部能量;整机平均制动车速较高(如混凝土搅拌车),采用单次回收单次释放策略,可明显提高能量回收率和再利用率。液压混合动力系统单独驱动的试验曲线见2:22 2 液压混合动力系统单独驱动试验曲线2 Energy release curves of hydraulic hybrid system在发动机不工作的情况下,液压蓄能器提供全部驱动能量(442~465 s),液压泵/马达单独驱动整机速度达到10.6 km/h,当液压蓄能器压力达到最低工作压力16 MPa时,液压混合动力系统不工作。可见,液压混合动力系统可有效地回收和再利用车辆的制动动能,避免发动机工作在低速/大转矩的高油耗区,降低油耗和尾气排放。5 结束语分析了行走工程机械的节能潜力,根据主机产品特点设计不同配置方式的液压混合动力系统,结合液压系统功率密度大的特点,设计了液压再生制动策略和能量利用策略,实时地控制混合动力系统的能量分配和制动能量的回收,实现混合动力系统的不同工作模式及模式间的动态切换。试制行走工程机械液压混合动力样机,对制动能回收进行了试验验证,重点分析了能量保存时间、车速等对节能效果的影响。试验研究表明,将液压混合动力技术应用于行走工程机械,可有效地回收整机的制动动能,降低燃油消耗,提高整机动力性能。
The authors have declared that no competing interests exist.
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... 引言液压混合动力作为混合动力技术的一个重要分支,具有功率密度大、可靠性高、容易实现正反转等优点,因此在工程机械的行走装置和军用车辆的驱动系统中显示出较强的可应用性[1,2] ...
提出了一种新型液压驱动混合动力运动型多用途车(SUV)的设计概念.通过对主要液压构成元件及系统模型的描述,结合整车燃油经济性仿真,对该运动型多用途车进行了城市十五工况的燃油经济性分析.结果表明,液压驱动混合动力技术有益于改善运动型多用途车的燃油经济性,具有重要的工程实践意义.
... 引言液压混合动力作为混合动力技术的一个重要分支,具有功率密度大、可靠性高、容易实现正反转等优点,因此在工程机械的行走装置和军用车辆的驱动系统中显示出较强的可应用性[1,2] ...
. ):181-184
能源危机的加剧,车辆亟待提高燃油经济性水平.采用混合动力传动,显著提高了车辆的燃油经济性.与电混合动力相比,液压混合动力传动具有更高的功率密度,在能量交换频繁的场合其优势尤为突出.作者对液压混合动力传动的工作原理和不同传动形式的工作性能进行分析;研究了其适用场合;对国外不同形式的液压混合动力传动发展和技术现状进行论述,对发展前景进行了展望.
... 由于液压混合动力技术带来的良好经济性、环保性及工程化推广的可行性,EPA正在将该项技术推广应用到其他种类的车辆上[3,4] ...
... 由于液压混合动力技术带来的良好经济性、环保性及工程化推广的可行性,EPA正在将该项技术推广应用到其他种类的车辆上[3,4] ...
. ):218-222
针对混合动力挖掘机提出利用液压马达对液压执行元件的回油进行能量回收的节能方案.建立液压挖掘机能量回收的仿真模型,对各执行元件的可回收能量所占比重和系统的节能效果进行仿真计算.搭建混合动力液压马达能量回收试验台,进行能量回收过程中的能量转化效率和操控性能的试验研究.试验和仿真结果表明,在混合动力液压挖掘机系统中采用马达能量回收和发电机转速控制执行元件运动速度的节能方案是可行的.
... 为了提高下一代产品的竞争力和市场占有率,世界各大工程机械制造商纷纷开展了混合动力系统在工程机械上的应用研究[5] ...
... 行走工程机械的作业过程中存在频繁起停和往复运动,由于整机重量大,所以减速制动时会释放出大量的能量[6],这部分能量通常被转化为热能浪费掉,同时还会导致系统发热和元件寿命的缩短 ...
Hybrid system, which has been successfully used in vehicles, is introduced to hydraulic excavators nowadays. The primary focus of this study is to investigate the control strategies of hybrid system used in hydraulic excavators. At first, the structure and working conditions of hybrid hydraulic excavators are analyzed. Based on the analyses, a control strategy named the engine constant-work-point is proposed and studied in a simulative experimental system. Then the control strategy named double-work-point is presented to overcome the limitations of the constant-work-point control strategy. The features and experimental results of the double-work-point control strategy show that the engine's efficiency and the capacitor's state of charge (SOC) cannot be optimized simultaneously. Thus a dynamic-work-point control strategy, which regulates the engine's working point dynamically, is developed to make the system work better. Experimental results show that the dynamic-work-point control strategy can improve the distribution of engine's working points, restrain the capacitor's SOC and has little influence on the performance of the system.
... 轮式装载机和叉车的负荷大幅度周期性变化,因此,发动机必须满足负载功率的频繁变化,导致燃油经济性恶化[7] ...
... 在装载机起动时,液压泵/马达工作于马达工况,利用回收的能量为装载机提供辅助功率,实现余能的再次利用[7] ...
. ):756-761
&FONT face=Verdana&School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China&/FONT&
Based on the analysis and comparison of the various brake control strategy of hybrid electric vehicle(HEV), a new brake control strategy was proposed. A control model of the brake system was built and tested under the environment of MATLAB/Simulink. Considering the constant change of the total and the regenerated braking torques a fuzzy logic approach was used to adjust dynamically the hydraulic braking torque, so that the regenerated and the hydraulic braking torques can work in coordination. The simulation results show that the proposed strategy is robust and effective.?
在分析和比较混合动力电动汽车（HEV）不同制动控制策略的基础上，提出了一种新的制动控制策略。在MATLAB/ Simulink环境下搭建了制动系统控制模型。考虑到能量回收制动力矩和总制动力矩的连续变化，采用模糊控制策略对液压制动力矩进行动态调整。能量回收制动力矩和液压制动力矩在该控制策略下能够协同工作。仿真结果证明该控制策略有效，鲁棒性好。
... 能量利用策略负责整机能量分配和动力系统的控制[8,9,10] ...
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... 能量利用策略负责整机能量分配和动力系统的控制[8,9,10] ...
行走工程机械液压混合动力技术
[闫丽娟1, 孙辉2, 刘伟2, 姜继海3, 赵燕2, 韩家威2]}