液压挖掘机系统中燃料电池动力系统设计等

产业领域：战新产业

**方式：技术咨询

区县：**县

技术领域：先进制造与自动化

预算金额：500万元

技术需求介绍：

1.拟解决的关键技术问题

（1）液压挖掘机系统中燃料电池动力系统、锂离子电池储能系统、液压系统参数匹配与系统集成设计；

（2）液压挖掘机系统中燃料电池动力系统与锂离子储能元件能量控制策略与设计；

（3）液压挖掘机动臂单动作、整机挖掘复合动作的功率特性与能耗优化、功率匹配与控制技术；

（4）液压挖掘机液压马达与燃料电池动力系统、锂离子电池储能元件协同控制的能量回收策略。

（5）液压挖掘机液压马达与燃料电池动力系统、锂离子电池储能元件协同控制技术研究；

（6）液压挖掘机整机电控系统开发。

2.拟开展的研究工作

结合液压挖掘机工况特点，分析氢燃料电池、超级电容、锂离子电池的工作模式、动力结构及其连接方式；对其动力系统、储能系统、电动/传动装置进行选型与参数匹配，完成氢燃料电池复合电能搭载系统液压挖掘机系统集成设计。进一步，搭建氢燃料电池复合电能搭载系统仿真模型，根据测试工况，开展其动力系统及其能量消耗特性仿真实验。围绕氢燃料电池、超级电容、锂离子电池三种工作模式，开发氢能量控制策略。根据车身、转矩等整车状态，考虑挖掘机运行工况与工作负载特性，实现动力系统、储能装置的能量以最佳方式输出和回收。通过传感器、开关信号获得挖掘机当前状态，对整车能量实现合理分配、制动能量回馈等，以能量利用经济性最优为目的，确定燃料电池复合电能搭载液压挖掘机能量控制节能策略，以达到高效、节能零污染的设计目标。重点研究：

（1）能量管理研究。氢燃料电池工程机械常搭配动力电池或超级电容等储能机构，以对燃料电池供电进行“削峰减谷”。

（2）氢燃料电池辅助储能技术研究。燃料电池发电系统需要配置一个辅助储能环节，弥补燃料电池动态响应上的不足。

（3）功率匹配研究。液压挖掘机功率匹配主要是协调动力源、液压泵和负载三者之间关系。其中液压泵与负荷之间的匹配，主要是采用先进的液压节能控制系统，如正流量控制、负流量控制，功率匹配技术保证充分释放发动机的潜能，合理调节液压泵流量，以达到最佳的综合效益。

（4）整机系统开发。进行氢燃料电池动力系统的升级开发及整机的集成开发。包括：1)温度控制系统。维持燃料电池最佳反应温度。2)电控通讯系统：温湿度、压力、电压电流信号采集、信号侦测点规划、信号转换与传递、编码与解码机制、操控速度提升、环境适应性算法、数据通讯、电路硬件设计。3)电力系统。高转换效率92-95%、宽范围300-600V兼容、高功率密度、电力界面高相容性，可并联扩容设计，高阻值隔离型回路、抗干扰开发。

3.主要技术参数（SC130型）电机、电池：

电动机功率（kw）：86

燃料电池功率（kw）：125

燃料电池发动机效率65%

锂电池组（kw）：140

锂电池额定电量（Ah）：50

连续工作时长（H）：4-8