건설기계용 하이브리드 전기유압 가변구동 시스템입니다. 울산대학교 대학원 토목공학과. 건설기계용 하이브리드 전기유압 가변구동 시스템의 등가소모 최소화 전략.
최근 건설기계 산업에서는 4차 산업혁명 기술의 물결이 심화되고, 건설기계 기술의 개발 주기가 단축됨에 따라 급속한 기술 발전 추세에 발맞추기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. CO2 배출 제한을 준수하지 않을 경우 벌금을 부과해야 할 정도로 탄소 배출 규제에 매우 민감합니다. 이에 기업들은 에너지 효율을 높이는 기술 개발과 친환경 전기건설기계 개발에 박차를 가하고 있다. 현재 이러한 문제를 해결하기 위해 에너지 재생을 포함한 하이브리드 시스템이 주목받고 있습니다.
본 연구에서는 유성기어를 이용한 동력분배형 하이브리드 시스템과 가변용량형 펌프의 드라이브라인을 결합한 전기유압식 가변 드라이브라인 시스템을 이용한 굴삭기 시스템을 제안하고, 다음과 같은 규칙을 이용하여 시스템 제어전략을 수립한다. 기반 시스템. ECMS를 통해 시스템의 에너지 효율을 높이기 위해 Amesim, Matlab/Simulimk 등 Co-Simulation을 이용하여 시뮬레이션 모델을 구축하고 이를 검증한 후 최적화된 매개변수를 기반으로 전체 에너지 소비량을 실험 장치에 적용하여 결과를 얻는다. 시뮬레이션을 수행하고 실험 결과가 일치하는지 확인합니다.
서 론
- 연구 배경 및 목적
- 본문의 구성
- 굴삭기 시스템
- 엔진식 굴삭기 시스템
- 하이브리드 시스템
- 전기식 하이브리드 시스템
- 제안된 하이브리드 굴삭기 시스템
- 하이브리드 파워트레인 시스템 작동 모드
- 에너지 회생 시스템
- 시스템 요소
- 유압 펌프
- 유압 모터
- 전기 모터
- 발전기
- 유성 기어
그림 2-1은 일반 굴삭기의 유압시스템 회로를 나타낸다. 하이브리드 시스템은 2개 이상의 에너지원을 갖는 시스템을 말한다. 본 논문에서는 전기-유압 하이브리드 시스템에 대해 논의한다.
하이브리드 전기 시스템의 구조는 직렬형, 병렬형, 배전형으로 나눌 수 있다. 각 하이브리드 시스템에는 장단점이 있으며, 그 구조와 동력 전달 흐름은 아래와 같습니다. 직렬 하이브리드 시스템의 전력 전송 구조는 그림 1에 나와 있다.
병렬 하이브리드 시스템의 동력 전달 구조는 그림 1에 나와 있다. 병렬 하이브리드 구조를 통해 다양한 시스템 조합이 가능합니다. 에너지 분배를 위한 하이브리드 시스템은 하이브리드 시스템 중 가장 대표적인 시스템이다.
본 연구에서 제안한 EHCVP 시스템의 구조는 그림 1과 같다. 본 시스템에 사용된 부품의 사양은 부록 2와 같습니다. 2-7 제안된 하이브리드 시스템의 주행 모드: (a) 엔진 구동 모드, (b) 모터 구동 모드, (c) 엔진 및 모터 구동 모드, (d) 엔진 구동 및 모터 충전 모드. a) 엔진 모드입니다. b) 자동차 모드입니다.
엔진을 이용해 유압시스템이 작동하고 충전도 가능한 방식이다. 그림 2-8은 제안 시스템의 에너지 회수 부분의 구조와 에너지 흐름을 보여준다. 시스템을 점검할 때 이러한 펌프의 효율성을 고려해야 합니다.
시스템을 제어할 때는 이러한 모터의 효율성을 고려해야 합니다.
제어 전략
목적 함수
본 연구에서 사용된 목적함수는 인플레이션 모드에서의 총 에너지 소비량이다. 제안된 시스템의 전체 에너지 소비량과 ECMS의 목적함수는 식 (23)과 같다.
시뮬레이션
- 시뮬레이션 모델링
- 시뮬레이션 결과
조이스틱 신호에 따라 필요한 전력은 그림 1에 나와 있습니다. 그림 2는 제어 전략에서 제안한 규칙 기반 전략을 사용하여 선택된 모드와 기어비를 보여줍니다. 시뮬레이션을 통해 총 에너지 소비량을 비교한 결과는 Fig.
600kg에서는 마지막 2개 지점이 (모터 구동 모드와 모터 구동 모드)이며 기어비에는 변화가 없습니다. 이때 엔진의 효율에 비해 엔진의 효율이 크게 높아졌다. 표는 각 시스템의 에너지 소비 결과를 보여줍니다.
실험 및 결과
이러한 실험 결과를 통해 실험 장치의 작동 결과와 에너지 사용 결과가 시뮬레이션 결과와 거의 일치함을 확인할 수 있다. 시스템 운용에 따라 룰 베이스를 통해 모드와 출력 배분을 결정하고, 목표 속도, 부하 조건, 에너지 부하 조건 및 추정 전략에 따라 주행 모드와 엔진 및 모터 출력 간의 출력 배분을 결정합니다. 주행 모드에서 엔진 구동 및 모터 구동 모드와 ONE 엔진 구동 및 모터 부하 모드(하이브리드 모드)의 경우 ECMS 전략을 사용하여 엔진과 모터의 최적 최대 효율점을 찾아 출력을 결정합니다. 엔진과 모터.
제안된 시스템의 시뮬레이션 모델(Amesim, Matlab/Simulink)은 Co-simulation을 이용하여 구축되었다. 이후 시뮬레이션을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 실험을 진행하였고, 시뮬레이션과 실험을 통해 얻은 결과가 타당함을 확인하였다. 향후 연구에서는 제어 전략과 관련하여 더 많은 개선이 이뤄질 예정이며, 다양한 조건에서의 실험을 통해 다양한 환경 조건에서 에너지 소비를 줄일 수 있는 시스템 개발에 대한 연구가 진행될 예정이다.
유압변압기를 이용한 하이브리드 유압굴삭기의 에너지 재생에 관한 연구, 제16회 제어, 자동화 및 시스템에 관한 국제회의(ICCAS), 16-19. 하이브리드 유압 구동 시스템을 이용한 굴삭기 시스템.
그림 목차
