混合动力地下铲运机功率跟随控制策略

doi:10.3901/JME.2017.16.105

机械工程学报 ›› 2017, Vol. 53 ›› Issue (16): 105-111.doi: 10.3901/JME.2017.16.105

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混合动力地下铲运机功率跟随控制策略

苑昆^1,2, 靳添絮¹, 刘立¹, 陈亚珏¹, 张军¹, 商铁军²

1. 北京科技大学机械工程学院北京 100083;
2. 北京安期生技术有限公司北京 100083

收稿日期:2016-09-18 修回日期:2017-03-18 发布日期:2017-08-20
通讯作者: 靳添絮(通信作者),男,1980年出生,博士,讲师。主要研究方向为混合动力与电驱动系统、基于大数据的复杂系统状态监测与故障诊断、智慧城市。E-mail:13810319966@163.com E-mail:13810319966@163.com
作者简介:苑昆,男,1984年出生,博士研究生。主要研究方向为车辆总体设计及动力传动技术。E-mail:yuankun1984luck@163.com
基金资助:
国家科技支撑计划（2013BAB02B07）、国家自然科学基金（51276012）、北京市优秀人才培养计划和中央高校基本科研业务费专项资金（FRF-TP-15-015A3）资助项目

Power Following Control Strategy of Hybrid LHD

YUAN Kun^1,2, JIN Tianxu¹, LIU Li¹, CHEN Yajue¹, ZHANG Jun¹, SHANG Tiejun²

1. School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083;
2. Anchises Technologies Co., Ltd., Beijing 100083

Received:2016-09-18 Revised:2017-03-18 Published:2017-08-20

摘要/Abstract

摘要： 为改善地下铲运机燃油经济性，研究系统动力分配策略。通过分析14 t级地下铲运机工况特点，提出串联混合动力系统结构。分析了系统的功率链关系，针对该系统提出了一种双层控制结构的功率跟随控制策略。通过判断系统状态，控制发动机转速及发电机功率，实现了发动机动力的合理分配。对样机进行场地试验，结果表明：该策略能有效的控制混合动力地下铲运机运行，与传统柴油地下铲运机相比节油效果达到25.9%，实现了节能目的。

关键词: 地下铲运机, 功率跟随控制, 混合动力, 燃油经济性

Abstract: Power distribution control strategy is studied in order to improve fuel economy of load-haul-dump(LHD). A series hybrid system is proposed based on the analysis of the 14 t LHD working condition. The system power chain is analyzed, a power following control strategy with 2-layers structure controller regarding to this scheme is developed. By judging the system state, the engine speed and generator power are controlled, then the engine output power reasonable distribution can be achieved. Field experiment results show that, the control strategy is verified, the hybrid LHD fuel economy can be improved 25.9% compared to the conventional LHD, the purpose of energy saving is achieved.

Key words: fuel economy, hybrid power, LHD, power following control

中图分类号:

TU623

苑昆, 靳添絮, 刘立, 陈亚珏, 张军, 商铁军. 混合动力地下铲运机功率跟随控制策略[J]. 机械工程学报, 2017, 53(16): 105-111.

YUAN Kun, JIN Tianxu, LIU Li, CHEN Yajue, ZHANG Jun, SHANG Tiejun. Power Following Control Strategy of Hybrid LHD[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2017, 53(16): 105-111.

参考文献

[1] 王运敏. 中国采矿设备手册[M]. 北京:科学出版社, 2007. WANG Yunmin. China mining equipment manual[M]. Beijing:Science Press, 2007.
[2] CHAN C C. The State of the art of electric,hybrid,and fuel cell vehicles[J]. Proceedings of the IEEE, 2007, 95(4):704-718.
[3] POLLET B G, STAFFELL I, SHANG J L. Current status of hybrid, battery and fuel cell electric vehicles from electrochemistry to market prospects[J]. Electrochimica Acta, 2012, 84:235-249.
[4] YONG J Y, RAMACHANDARAMURTHY V K, TAN K M, et al. A review on the state-of-the-art technologies of electric vehicle its impacts and prospects[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 49(-):365-385.
[5] SUN Yong, MA Zilin, TANG Gongyou, et al. Estimation method of state-of-charge for lithium-ion battery used in hybrid electric vehicles based on variable structure extended Kalman filter[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2016, 29(4):717-726.
[6] 刘昌盛,张大庆,蒋苹,等. 工程机械混合动力技术的发展与应用[J]. 建筑机械, 2009(9):59-62. LIU Changsheng, ZHANG Daqing, JIANG Ping, et al. Development and application of hybrid power technology of construction machinery[J]. Construction Machinery, 2009(9):59-62.
[7] LIN T L, WANG Q F, HU B Z, et al. Development of hybrid powered hydraulic construction machinery[J]. Automation in Construction, 2010, 19(1):11-19.
[8] 王庆丰. 油电混合动力挖掘机的关键技术研究[J]. 机械工程学报, 2013, 49(20):123-129. WANG Qingfeng. Research on key technology of oil-electric hybrid excavator[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2013, 49(20):123-129.
[9] KUMAR L, JAIN S. Electric propulsion system for electric vehicular technology:A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 29:924-940.
[10] 左义和,项昌乐,闫清东. 基于功率跟随的混联混合动力汽车控制策略[J]. 农业机械学报, 2009, 40(12):23-29. ZUO Yihe, XIANG Changle, YAN Qingdong. Control strategy of parallel-serial hybrid electrial vehicle based on the power track method[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultura, 2009, 40(12):23-29.
[11] KWON T S, LEE S W, SUL S K, et al. Power control algorithm for hybrid excavator with supercapacitor[J]. IEEE Transactions on Industry Aplications, 2010, 46(4):1447-1455.
[12] 宋强,曾普,何士娟,等. 基于典型作业工况的串联式电传动推土机功率跟随控制策略[J]. 机械工程学报, 2014, 50(20):136-142. SONG Qiang, ZENG Pu, HE Shijuan, et al. Power flowing control strategy of series hybrid tracked bulldozer at the typical working condition[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2014, 50(20):136-142.
[13] 赵丁选,张志文,李天宇,等. 串联式混合动力装载机模糊控制逻辑策略[J]. 吉林大学学报, 2014, 44(5):1334-1441. ZHAO Dingxuan, ZHANG Zhiwen, LI Tianyu, et al. Fuzzy logic control strategy of hybrid power loader[J]. Journal of Jilin University, 2014, 44(5):1334-1441.
[14] ALLEGRE A L, BOUSCAYROL A, DELARUE P, et al. Energy storage system with supercapacitor for an innovative subway[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010, 57(12):4001-4011.
[15] SHEN W, JIANG J H, SU X Y, et al. Control strategy analysis of the hydraulic hybrid excavator[J]. Journal of the Franklin Institute, 2015, 352(2):541-561.
[16] 王红. 混合动力履带推土机动力学建模及控制策略研究[D]. 北京:北京理工大学, 2015. WANG Hong. Research on dynamic modeling and control strategy for hybrid tracked bulldozer[D]. Beijing:Beijing Institute of Technology, 2015.
[17] 秦大同,胡明辉,杨亚联,等. CVT轻度混合动力系统电动机和发动机联合工作模式下的系统效率优化[J]. 机械工程学报, 2008, 44(11):171-177. QIN Datong, HU Minghui, YANG Yalian, et al. Optimization of system efficiency for the mild hybrid electric vehicle with continuously variable transmission under the motor and engine combined working conditions[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2008, 44(11):171-177.
[18] 张文学, 张幽彤, 孙帅,等. 混合动力发动机动态轨迹优化研究[J]. 机械工程学报, 2015, 51(4):132-140 ZHANG Wenxue, ZHANG Youtong, SUN Shuai, et al. Research on dynamic trajectory optimization of hybrid engine[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(4):132-1407.

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Power Following Control Strategy of Hybrid LHD

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[1]	尤勇, 孙冬野, 刘俊龙, 秦大同. 基于动态规划的液力机械自动变速传动(HMPRT)自动换档控制策略[J]. 机械工程学报, 2019, 55(8): 106-117.
[2]	刘辉, 李训明, 王伟达, 韩立金, 闫正军. 基于最优功率分配因子的插电式混合动力汽车实时能量管理策略研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(4): 91-101.
[3]	孙晓东, 周追财, 陈龙, 杨泽斌, 韩守义, 薛正旺. 混合动力汽车BSG用分块SRM优化及试验[J]. 机械工程学报, 2019, 55(14): 96-103.
[4]	牛礼民, 杨洪源, 周亚洲, 吕建美. 混合动力汽车动力总成多智能体集成控制策略[J]. 机械工程学报, 2019, 55(12): 168-177,188.
[5]	张风奇, 胡晓松, 许康辉, 唐小林, 崔亚辉. 混合动力汽车模型预测能量管理研究现状与展望[J]. 机械工程学报, 2019, 55(10): 86-108.
[6]	杨继斌, 徐晓惠, 张继业, 宋鹏云. 燃料电池有轨电车能量管理策略多目标优化[J]. 机械工程学报, 2018, 54(22): 153-159.
[7]	王少杰, 侯亮, 方奕凯, 林浩菁, 郭涛, 焦建新. 考虑产品运行大数据的装载机变速箱优化设计[J]. 机械工程学报, 2018, 54(22): 218-232.
[8]	刘云峰, 周云山, 瞿道海, 王建德, 傅兵, 张飞铁. 基于电动油泵的混合动力CVT能耗对比分析[J]. 机械工程学报, 2018, 54(14): 125-131.
[9]	赵鹏宇, 陈英龙, 周华, 杨华勇. 基于转矩预测的混合动力挖掘机控制策略[J]. 机械工程学报, 2018, 54(1): 99-106.
[10]	王钦普, 杜思宇, 李亮, 游思雄, 杨超. 基于粒子群算法的插电式混合动力客车实时策略^*[J]. 机械工程学报, 2017, 53(4): 77-84.
[11]	杨继斌, 宋鹏云, 张继业, 王国梁, 张晗. 混合动力现代有轨电车仿真系统研究[J]. 机械工程学报, 2017, 53(18): 161-168.
[12]	刘永刚, 李杰, 秦大同, 雷贞贞, 解庆波, 杨阳. 基于多工况优化算法的混合电动汽车参数优化[J]. 机械工程学报, 2017, 53(16): 61-69.
[13]	陈征, 刘亚辉, 杨芳. 基于进化-增强学习方法的插电式混合动力公交车能量管理策略[J]. 机械工程学报, 2017, 53(16): 86-93.
[14]	王钦普, 游思雄, 李亮, 杨超. 插电式混合动力汽车能量管理策略研究综述[J]. 机械工程学报, 2017, 53(16): 1-19.
[15]	姜丹娜, 黄英. 通过道路并联混合动力车辆的低频纵振主动控制[J]. 机械工程学报, 2017, 53(14): 68-76.