外文翻译-随车高空作业平台混合动力驱动的控制方法

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随车高空作业平台混合动力驱动的控制方法

Janusz Krasucki Andrzej Rostkowski Łukasz Gozdek Michał Bartyś

「摘要」在文章中展现了驱动控制系统的开发过程，即为混合动力驱动的随车高空作

业平台进行假设、建模、模拟和控制方法分析。特别关注了对控制系统的开发，确保通

过利用对电能的储存来实现适当的能量回收。这样的控制方法建立在二维控制系统上

将高空作业平台的高程控制，假设为控制系统的主要目标。控制系统的第二个目标是

保持跟踪和记录充电电池电量水平在预设定的限制之内。在 Matlab 的 Simulink 环境

中建立一个控制系统的仿真模型。控制系统模型演示结果，在这样一个液压驱动的随

车高空作业平台-MONTRAKS 的例子中得以展现。

「关键词」：控制方法混合动力驱动能量回收环保模糊逻辑

1.简介

减少车辆废气排放已经是多年来研究的目标;部分是迫于日益严格的环保法规。

“京都议定书”，是于 1997 年 12 月，在第三届缔约方会议通过的。目的是在 1990 年

的水平上平均每年减少温室气体排放（GHG）5％。它于 2005 年 2 月 16 日，俄罗斯同

意后生效。

现在混合动力系统作为减少温室气体排放，提高燃油经济性和能源效率的手段

而日益获得的关注。

混合驱动汽车市场已呈多年动态增长。现在，11 个大的汽车制造商正努力交付和

深入开发混合动力驱动的车辆。尽管主要发展的是乘用车部分，应当强调汽车制造商

为卡车、面包车和大客车等实现混合驱动正加倍努力中 [1,2]。

West Start-CALSTART[3]，作为一先进的运输技术财团，在获得美国陆军国家

汽车中心（NAC）支持后，组织了试点方案，该方案作为混合驱动卡车用户论坛中方

案的一部分（HTUF™），意在加快和协助混合驱动卡车的商品化。根据 CALSTART 的预

测，混合驱动车的市场份额，在 2010 年将增长约 9％和在 2020 年将增长约 18.5％。

同时重型设备及特种车辆也可能成为实现为混合动力驱动解决方案的对象。但也

有一些疑问，该计划在经济层面上是否可行。不过考虑到乘用车在维护环保法规方面

发挥的重要作用，起到“规模效应”。在重型设备，高空作业平台，起重运输设备或

轻型特种车辆之中，逐渐限制经营和运用，为实现混合驱动方案提供动力。

许多情况下，就某些机械的工作条件，强烈建议限制甚至消除内燃机的应用。特

别是在封闭空间的情况下，如工厂车间，仓库，内在安全区等等之内，这里的柴油

电力驱动方案的实施可以大大延长这种设备使用期限。同时在另一独特的公共服务领

域：市政工程，在夜间服务于人口高密集区的设备（如街道洒水清扫车，垃圾车，

电车牵引网络服务车辆等）。它们往往是政府报告中要去解决的一些关于吊装作业的

问题。另一个例子是伊顿公司所研究的混合动力系统 [5,6] ，用于解决一些由柴油发

动机工作噪声引起的问题。

在法规限制日益严格的形势下，瓦拉公司设计的电动起重机生产线[4]，延伸了

对混合动力方案提供支持的范围，以满足对室内型随车高空作业平台的要求。2007 年

8月，伊顿公司开始对这类多用途混合动力系统的中型随车高空作业平台实现了商业

化，目前已经在电信、市政工程、城区配送、垃圾处理、城市公交客车、掘取和输送等

等行业部门中运用。

混合动力汽车是指有一种以上的动力来源。几种不同类型的混合解决方案在过去

就已经被考虑，现在仍在对他们进行广泛的研究，如混合动力电动汽车（HEV）[1]，

它使用的电动机/发电机、电池组（或其他蓄电装置）和利用飞轮进行机械蓄能的装

置。液压混合动力汽车（HHVs）[2]，将在制动过程中捕获的动能存储在液气蓄能器中

并在汽车加速时，将所储存的能量返还到传动系统中。各种不同结构的混合驱动形式

（串行和并行）已被开发[7,8]。

混合动力系统保持了传统的传动结构，却以电力方式提高了对发动机所产生能

量的利用能力。

图2. 混合动力驱动单元的结构。注解：X - 活塞杆位移，V - 活塞杆速度，P1 -活

塞内的压力，R1 - 阀门开关信号（8），P2 - 供油压力，R2 - 电机转速- 开关阀

（7），N1 信号 U - 电池电压，I - 电池电流，N2 - ICE 转速，OUT - 电机控制器的

设定值。

这一系统的特点是，将制动过程中损失的能量进行转换，并储存在电池中。储存

的能量是用来提高燃油经济性，增强在给定速度下车辆性能，或用于维持汽车在纯

电力驱动下行驶。

以混合动力总成的机车控制系统比以ICE 作为唯一动力的机车控制系统更为复

杂。首先，你需要来确定 5 个可能模式之间的最佳操作模式（电机运转、发电机运转、

电源辅助、充电和放电）。此外，当选择电源辅助模式或充电模式时，需要选择发动

机功率和电机功率，以达到最佳的燃油经济性，电池充放电平衡性和可操作性。在增

加的动力总成的复杂性以及需要实现多重目标时，往往是是采用二维控制构架 [5]。

电力控制系统的优化分析：能源效率的因素，油耗和排放已经在[3,9,10]中给

出。主要研究在车辆制动阶段，动能恢复的可能性。

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随车高空作业平台混合动力驱动的控制方法JanuszKrasuckiAndrzejRostkowskiŁukaszGozdekMichałBartyś「摘要」在文章中展现了驱动控制系统的开发过程，即为混合动力驱动的随车高空作业平台进行假设、建模、模拟和控制方法分析。特别关注了对控制系统的开发，确保通过利用对电能的储存来实现适当的能量回收。这样的控制方法建立在二维控制系统上将高空作业平台的高程控制，假设为控制系统的主要目标。控制系统的第二个目标是保持跟踪和记录充电电池电量水平在预设定的限制之内。在Matlab的Simulink环境中建立一个控制系统的仿真模型。控制系统模型演示结果，在这样一个液压驱...

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