近年來，國內(nèi)外工程機(jī)械制造商紛紛開展了在工程機(jī)械上應(yīng)用混合動(dòng)力系統(tǒng)的研究。液壓混合動(dòng)力作為混合動(dòng)力技術(shù)的一個(gè)重要分支，相對(duì)于電動(dòng)混合動(dòng)力，液壓混合動(dòng)力具有功率密度大、可靠性高、容易實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在工程機(jī)械的行走裝置和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中顯示出較強(qiáng)的可應(yīng)用性。
　　裝載機(jī)作業(yè)中存在頻繁的啟動(dòng)和制動(dòng)，由于整機(jī)質(zhì)量大，所以減速制動(dòng)時(shí)會(huì)釋放出大量的能量，因此，采用混合動(dòng)力技術(shù)回收浪費(fèi)掉的制動(dòng)動(dòng)能和重物勢能成為裝載機(jī)節(jié)能降耗的一項(xiàng)有效措施。本文以輪式裝載機(jī)為研究對(duì)象，分析裝載機(jī)作業(yè)過程中的能耗損失，開發(fā)提出輪式裝載機(jī)的并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力節(jié)能方案，并通過仿真和試驗(yàn)研究驗(yàn)證液壓混合動(dòng)力裝載機(jī)的節(jié)能潛力。 　　1.裝載機(jī)能耗分析及節(jié)能方向
　　(1)裝載機(jī)能耗及可回收能量分析
　　目前的裝載機(jī)存在著如下問題：
　　油耗高  裝載機(jī)平均作業(yè)速度低，啟動(dòng)制動(dòng)頻繁，燃油消耗量大。以1臺(tái)ZL50型裝載機(jī)為例，正常情況下，平均每裝卸1 t物料要消耗柴油0.12 L左右。整機(jī)效率低，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率有相當(dāng)大一部分被浪費(fèi)掉。
　　維修費(fèi)用高  在作業(yè)工況下，裝載機(jī)頻繁地高負(fù)載工作，作業(yè)強(qiáng)度大，整車不斷大幅度地加速和制動(dòng)，因此裝載機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變矩器、傳動(dòng)軸和制動(dòng)裝置故障頻出，維修工作量和維修費(fèi)用居高不下。
　　噪聲與污染高  由于裝載機(jī)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)常處于高油耗、高尾氣排放區(qū)域，因此裝載機(jī)作業(yè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出濃濃的黑煙，發(fā)出震耳欲聾的噪聲。
　　某型液壓混合動(dòng)力輪式裝載機(jī)基本參數(shù)如表1所示，典型的作業(yè)工況如圖1所示，裝載機(jī)能耗對(duì)比分別如圖2所示，可回收能量對(duì)比如圖3所示。
　　 　　其中：Ed為裝載機(jī)需求驅(qū)動(dòng)能量；Ee為發(fā)動(dòng)機(jī)損失的能量；Eh為液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)消耗的能量；Ef為裝載機(jī)克服路阻消耗的能量；Efb為裝載機(jī)制動(dòng)時(shí)克服路阻消耗的能量；Ea為裝載機(jī)克服風(fēng)阻消耗的能量；ER為可回收的制動(dòng)動(dòng)能；EH為可回收的載荷重物勢能；EHV為下長坡可回收的整機(jī)重物勢能（6 m長10°坡）。 　　由圖2可見，裝載機(jī)作業(yè)工況行駛速度低，克服風(fēng)阻消耗的能量很小，可忽略不計(jì)；發(fā)動(dòng)機(jī)能量損耗、克服路阻消耗的能量和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)消耗的能量較多。發(fā)動(dòng)機(jī)的能量損耗主要由裝機(jī)功率過大以及正常工況下發(fā)動(dòng)機(jī)常處于小負(fù)荷、高油耗區(qū)域造成，同時(shí)也與發(fā)動(dòng)機(jī)的制造技術(shù)密切相關(guān)。路阻等損耗能量與整機(jī)的制動(dòng)強(qiáng)度和質(zhì)量有關(guān)。液壓系統(tǒng)的能量損失主要與元件的工作性能有關(guān)，而元件的工作性能受工作原理、材料性能和加工工藝的限制。裝載機(jī)作業(yè)工況存在著頻繁的制動(dòng)和下坡，進(jìn)行能量回收幾率多，可回收能量大。對(duì)比裝載機(jī)的可回收能量（見圖3）可見，動(dòng)臂處的載荷重物勢能較小，而整機(jī)制動(dòng)動(dòng)能和下長坡重物勢能很大，因此液壓混合動(dòng)力裝載機(jī)的能量回收重點(diǎn)為整機(jī)的制動(dòng)動(dòng)能和下坡勢能。
　　(2)能量存儲(chǔ)及配置方式分析
　　據(jù)文獻(xiàn)介紹，對(duì)應(yīng)EPA混合燃油循環(huán)，制動(dòng)能量回收可減少車輛驅(qū)動(dòng)能量需求的14%。在6%的坡道上維持80 km/h下坡車速時(shí)也需350 kW的純制動(dòng)功率，因此混合動(dòng)力車輛要求儲(chǔ)能裝置在短時(shí)間內(nèi)能夠回收和釋放大量功率。蓄電池、液壓蓄能器和超級(jí)電容等為常用的儲(chǔ)能裝置。其中，液壓蓄能器的功率密度最大，蓄電池的功率密度最小。因此對(duì)于小噸位的裝載機(jī)，蓄電池是比較適宜的；對(duì)于功率密度有較高要求大噸位裝載機(jī)，液壓蓄能器和超級(jí)電容將成為首選。根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)的連接方式，混合動(dòng)力可以分為串聯(lián)式和并聯(lián)式配置方式，不同配置方式的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)性能對(duì)比如表2所示。