针对液压挖掘机配置混合动力系统后具备电池/电容的特点,分析了由液压马达和发电机组成的基本能量回收系统的基本结构和工作原理,对能量回收系统进行了数学建模与控制特性的理论分析,并建立了基于AMESim和MATLAB的联合仿真模型,分析了管道长度、液压马达-发电机转动惯量、发电机控制参数等对系统操作性能的影响。基于实验平台完成了能量回收系统的操作性能研究。

为了使液压挖掘机达到节能的目的，提出基于蓄能器能量回收和正负流量相结合的变量泵控制的节能驱动方法．考虑到发动机倒拖、大惯性负载引起的反转问题，以及变量泵和负载的流量匹配等问题，研究驱动系统的控制策略．建立多种驱动系统的AMESim数学模型，并进行节能效果和操控性能的仿真研究．结果表明：该系统在防反转控制和防止发动机倒拖方面均具有良好的控制效果，而蓄能器的压力在第3个工作周期后进入平衡波动状态；相对原驱动系统，新型驱动系统最大节能效果大约为36％，能量回收系统的行程效率大约为24％．

为了提高混合动力／电动液压挖掘机驱动系统的效率，提出了一种基于闭式系统和能量回收的液压挖掘机节能驱动系统参数匹配方法。分析了节能驱动系统的结构、工作原理及负载特性。以减少蓄能器安装体积、保证动臂非对称油缸的流量匹配和延长蓄能器使用寿命为约束条件，对节能驱动系统中液压蓄能器、泵／马达、电动／发电机等主要元件进行了参数匹配。在所建立的模型上对匹配结果进行了分析，结果表明，进行参数匹配后蓄能器和补油泵组成的补油系统满足动臂非对称油缸两腔的流量差，且蓄能器压力波动满足工况的要求，同时新型闭式节能驱动系统的节能效果达到了55％，不仅实现了无阀控制，同时实现了负值负载的能量回收。

针对工程机械能量回收系统的效率优化问题,建立了关键元件液压马达的机械效率、容积效率模型,借助试验方法和MATLAB中辨识函数等辨识得到各损耗参数,从液压马达排量、液压马达压力等方面研究了液压马达的效率特性.结果表明,理论分析曲线和试验曲线基本重合,可以为效率优化提供足够准确的信息.

首先分析了工程机械各执行机构的可回收能量分布以及可回收工况的特性。针对传统工程机械不具备能量储存单元的特点，分析了流量再生回路的工作原理和技术瓶颈。分析了两种剧烈工况和平缓工况时的电气式能量回收方案的工作原理、关键技术以及和汽车领域能量回收技术的异同点。最后讨论了基于液压蓄能器的不同能量回收再利用的能量回收方案的典型结构和难点。

鉴于混合动力系统或电动驱动系统中具有电量储存单元的特点,提出了一种基于电动机-闭式泵-液压蓄能器的液压挖掘机动臂节能驱动系统,通过液压蓄能器和高压侧相连,提高了液压蓄能器的工作压力范围和驱动系统的效率,分析了节能驱动系统的结构原理及工作特点。以减小蓄能器安装体积、保证动臂非对称油缸的流量匹配和延长蓄能器使用寿命为约束条件,以某20 t液压挖掘机的测试数据对节能驱动系统中液压蓄能器、大排量闭式泵、电动/发电机、小排量闭式泵等主要元件进行了参数匹配。针对所匹配参数建立节能驱动系统的AMESim数学模型进行分析,结果表明,该系统不仅实现了无阀控制和负负载的能量回收,同时蓄能器额定体积降低了50%,仍然可满足动臂非对称油缸两腔的流量差,且蓄能器压力波动满足工况的要求,相对传统动臂节流驱动系统,新型闭式节...

为提高液压挖掘机的能量使用效率，提出了一种基于平衡油缸的势能液压式存储和再利用系统。分析了平衡系统的工作原理，通过建立平衡系统的动臂下降速度控制数学模型，分析了平衡单元的加入对液压固有频率和阻尼比的影响。建立了系统的AMESim仿真模型，分析了不同的管道容腔体积、蓄能器充气压力和蓄能器体积对动臂下降速度稳定性及动态响应特性的影响，从而确定平衡单元关键参数的合理取值范围;以某型号1.5t型的挖掘机为研究对象，搭建了动臂势能回收试验平台，验证平衡系统的节能效率。结果表明:该方案在标准工况下的节能效率为21%，能量回收效率为58.2%。