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