试析环卫工程车辆液压制动能量回收技术

试析环卫工程车辆液压制动能量回收技术

马辉

徐州徐工环境技术有限公司江苏徐州221000

摘要：在可持续发展背景下，降低能源消耗和环境污染是当前经济发展中首要面临的问题，应这一需求逐渐产生了先进的能量回收技术。在城市环卫工程中，为了确保回收车辆工况运行足够的制动能量，提升能源利用效率的同时，降低环境污染，可以通过并联式液压制动能量回收技术，实现对环卫工程车辆的有效控制。通过实践结果可以了解到，需求制动强度处于较低状态时，通过车辆液压制动能量回收技术，可以实现车辆制动和能量回收，降低能源消耗和环境污染。本文就此展开分析，客观阐述技术要点。

关键词：环卫工程；液压；制动；能量回收；环境污染

城市现代化建设进程不断加快，为了营造一个干净、整洁的城市环境，对于新时期的城市环卫工作提出了新的要求，相应的环卫工程车辆需求量随之增加。城市道路行驶工况复杂，由于车辆频繁的启停可能造成不同程度上的能量损失，排放的尾气会对环境带来一定污染。如何能够解决能源损耗与环境污染带来的矛盾，推行液压混合动力技术是很有必要，可以实现制动能量的快速回收和释放，适用于城市频繁启停的环卫工城车辆。而在液压制动能量回收技术应用中，制动力分配控制策略对于制动时间与能量回收率的影响较大，通过参数计算和分析，寻求合理的分配控制策略。

一、车辆制动能量回收的结构原理

车辆制动能量回收技术，主要是指车辆制动过程中的动能回收，将其存储在能量存储器中，车辆再次启动释放出来的辅助动力的技术。此种技术节能消耗可观，节能效果达到30%以上，可以有效降低城市环境污染，适用于频繁起停的城市环卫工程车辆[1]。根据回收能量存储方式的不同，可以分为以下几种。

（一）飞轮式制动能量回收系统

飞轮式制动能量回收系统，是指车辆制动过程中能量通过高速旋转方式存储下来的储能方式，在车辆启动或是加速时释放能量。飞轮式制动能量回收系统其中包括变速器、发动机、飞轮、离合器以及传动齿轮等多个部分构成。车辆制动期间，能量回收离合器接合，将车辆动能传递到高速飞轮上，伴随着车辆速度减慢，高速飞轮旋转惯性随之增加，完成动能的转化，将能量存储下来，随后离合器断开。车辆在此起步时，离合器结合，飞轮惯性能通过传动齿轮传递到车辆驱动轮，可以为车辆行驶提供动力支持，促使发动机运行效率大大提升。

飞轮储能过程中并不发生能量发生方式转换，所以制动过程能量存储仅仅是一种机械能的转换，此种储能结构较为简单，储能密度较高。但是，由于飞轮储能系统自身转速较高、结构尺寸大，所以车辆行驶在颠婆区域，可能导致飞轮偏转，影响到车辆行驶稳定性，抗震性较差，行驶工况要求高，还会伴随着较大的噪声，种种因素限制了飞轮储能系统在车辆制动中的广泛应用。

（二）液压制动能量回收系统

液压制动能量回收系统，其中主要由耦合器、离合器、变量泵/马达以及蓄能器等多个部分构成。车辆制动能量回收系统主要表现在两种工况，车辆制动过程中，系统变量泵/马达主要是以泵的形式运行，汽车制动过程中将动能转变为液压能，存储在液压蓄能器中，可以降低能量的损耗，控制汽车减速。汽车再次启动时，讯能起中液压能力释放转变为辅助动力，为车辆行驶提供能量驱动，以变量泵/马达形式工作。液压能和机械能转换的变量泵/马达，即为二次元件，结合车辆制动中二次元件的连接方式，具体可以分为并联式、串联式和混联式几种方式。液压蓄能器功率密度较高，能量密度低，主要包括充气式蓄能器、弹簧式蓄能器和重力式蓄能器几种，性能稳定，响应速度快，可以有效延长装置使用寿命。

（三）蓄电池式能量回收系统

蓄电池式能量回收系统是新能源车的代表，汽车行驶动力支持主要是以混合动力为主。混合动力即为不同动力源，根据行驶需要单独或是同时使用不同动力源汽车。电混合动力汽车包括比并联式、串联式和混联式几种，相较于飞轮式系统的汽车制动能量释放与回收过程类似，不同的是将电能存储在蓄电池中。

二、液压制动能量回收系统传动方案

液压制动能量回收系统主要是在二次调节技术基础上衍生而来，借助液压泵/马达二次元件实现车辆动能和液压能之间的相互转换。车辆制动过程中，液压泵/马达是以泵工况运行，通过耦合器驱动液压泵将液压油注入到液压讯能起中，将动能转化为液压能，实现车辆减速目的。车辆需要启动或是加速时，以驱动液压泵/马达为马达工况运行，将液压能转变为动能支持汽车行驶。

并联式液压制动能量回收系统主要是以发动机为动力源，液压能量为辅助动力源。在车辆传动系统基础上进一步改装实现，通过转矩耦合器和离合器实现能量的回收和释放。在汽车制动过程中，能量回收离合器结合，液压泵/马达二次元件实现车辆动能和液压能之间的相互转换，以泵工况转化为液压能，能量回收后断开离合器[2]。回收的能量可以用于汽车行驶动力支持，能量回收系统离合器结合并释放能量，驱动车辆行驶。并联式液压制动能量回收系统在能量回收和释放过程中，系统压力是不断变化的。

图1并联式液压制动能量回收系统

并联式液压制动能量回收系统相较于传统动力支持的车辆而言，可以实现能量回收系统与发动机独立或联合使用，为车辆行驶提供动力支持。此种系统运行模式主要包括三种，需要结合车辆具体行驶工况针对性选择。车辆启动时，液压动力单独驱动，可以大大提升发动机低速重载运行效率，车辆加速到一定状态时，由发动机提供动力支持，保持汽车持续前景。需要加速时，通过动力耦合装置，促使液压动力源和发动机可以联合运行，为汽车加速行驶提供动力支持，促使发动机保持在稳定运行状态，降低能量损耗和污染物排放，提升汽车整体运行性能。

结论

综上所述，城市环卫工程车辆启停频繁，可能出现不同程度上的能量损耗和环境污染，为了有效解决这一问题，推行液压制动能量回收技术，建立并联式液压制动能量回收系统，可以实现能量回收和利用，降低能耗，延长汽车使用寿命。

参考文献

[1]刘天豪,刘海朝,祝昌洪.液压蓄能式车辆制动能量回收系统的AMESim仿真研究[J].机床与液压,2017,39(03):123-125.

[2]吴训成,张珏成,罗素云.液压储能式车辆制动能量回收系统参数设计研究[J].上海工程技术大学学报,2016,21(02):125-128.