FAQ

Hydraulic hybrid vehicle with energy
recuperation

Publication date: 19.12.2016

Technical Transactions, 2016, Mechanics Issue 5-M (15) 2016, pp. 13 - 20

https://doi.org/10.4467/2353737XCT.16.282.6114

Authors

,
Artur Gawlik
Institute of Machine Design, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology
All publications →
,
Andrzej Sobczyk
Institute of Machine Design, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology
All publications →
Paweł Walczak
Institute of Machine Design, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology
All publications →

Titles

Hydraulic hybrid vehicle with energy
recuperation

Abstract

Współczesne pojazdy transportowe i maszyny mobilne charakteryzują się wysoko zaawansowaną funkcjonalnością i jakością pracy. Jest to jednak często związane z dużym zużyciem energii. Zrozumiałe jest zatem prowadzenie prac ukierunkowanych na ograniczenie kosztów eksploatacyjnych. Możliwość znaczącego obniżenia zużycia paliwa przez silniki spalinowe, będące zazwyczaj źródłem pierwotnym energii w pojazdach użytkowych, wydaje się być wyczerpana. Wynika to zarówno z ograniczeń konstrukcyjnych silnika spalinowego, jak i zaostrzających się norm dotyczących czystości spalin. Stąd też zainteresowanie systemami odzysku energii wspomagającej jednostkę napędową przy zwiększonym obciążeniu. Zwykle są to układy bazujące na akumulatorach elektrycznych, w których jest gromadzona energia przechwytywana w procesie hamowania pojazdu i przekazywana następnie do silnika elektrycznego łączonego okresowo z układem napędowym, nazywane popularnie hybrydowymi układami napędowymi. W artykule opisano rozwiązanie i wyniki testów symulacyjnych systemu odzysku energii kinematycznej dla małego pojazdu transportowego z przekładnią hydrostatyczną. Układ napędowy pojazdu złożony z elementów mechanicznych i hydraulicznych zamodelowano z wykorzystaniem bibliotek programu SimulationX firmy ITI GmbH. W celu porównania energochłonności standardowego układu napędowego i układu wspomaganego przez system rekuperacji energii przeprowadzono testy symulacyjne dla przyjętego cyklu roboczego oraz dla kilku konfiguracji parametrów eksploatacyjnych. Osiągnięta ponad 10% oszczędność energii w cyklu testowym potwierdza słuszność założeń zaprojektowanej struktury proponowanego systemu odzysku energii. 
 

Modern transport vehicles and mobile machines have a high advanced functionality and quality of work. However, it is often associated with high power consumption. That is why research focused on reducing vehicle operating costs is so important. The possibilities of reduction of fuel consumption in combustion engines, which are usually the primary source of energy in many vehicles, seem to be exhausted. It came from design constraints of the combustion engine and increasingly stricter emission’s standards. That is way very popular become energy recovery system. Usually, these systems are based on an electric storage battery. Energy is capturing during braking of the vehicle and transferred to the electric motor periodically connected with the drive system. While, in the vehicles driven by hydrostatic system hydraulic energy in a similar way can be captured and stored in the hydro-pneumatic accumulator. This paper presents such solution of energy saving system based on an additional pump and hydro pneumatic accumulator build into vehicle hydrostatic drive system. Mechanical and hydraulic elements of vehicle drive system were modelled using SimulationX software. The standard drive system is comparing with the energy recuperation drive system. Tests have been conducted for assumed working cycle and several operating parameters by the use of SimulationX. Reached than 10% energy saving in one cycle, confirms the correctness of designed structure of the hydraulic energy recovery system.

References

[1] Chojnacki M., Sobczyk A., Walczak P., Symulacja możliwości odzysku energii w układzie hydraulicznym koparki, Inżynieria Maszyn, No. 2, 2014, 28–37. 
[2] Gawlik A., Energy Recovery System for Excavators With Movable Counterweight, 39th International Scientific Congress on Powertrain and Transport Means, No. 2, Jurata 2013, 113–120. 
[3] Gawlik A., Sobczyk A., Walczak P., System odzysku energii w pojazdach z napędem hydrostatycznym, Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze, No. 2 (24), 2014, 47–50. 
[4] Kucybała P., Pobędza J., Energy Recuperation in Hydrostatic Transmission System, Hydraulika i Pneumatyka, No. 6, 2008, 31–33.
[5] Lin C-C., Wu B., Filipi Z., Peng H., Assanis D., Optimal Power Management for a Hydraulic Hybrid Delivery Truck and Wheel Loaders, Journal of Vehicle System Dynamics, vol. 42, 2004, 23–40. 
[6] Liang X., Virvalo T., Energy Reutilization and Balance Analysis in a Hydraulic Crane, Iha, Tampere University of Technology, 2003. 
[7] Sobczyk A., Improvement of Hydraulic System Efficiency by Means of Energy Recuperation, Cracow University of Technology Press, Krakow 2011. 
[8] Stecki J., Matheson P., Advances in Automotive Hydraulic Hybrid Drives, Proc. of the 6th International Conference on Fluid Power Transmission and Control, China, Hangzhou 2005.
[9] Śliwiński P., The basics of design and experimental tests of the commutation unit of a hydraulic satellite motor, Archives of Civil and Mechanical Engineering, nr 16/2016. DOI: 10.1016/j.acme.2016.04.03. 
[10] Kędzia K., Wyznacznik zmienności cyklu obciążenia wieloźródłowego hydrostatycznego układu napędowego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2014.

Information

Information: Technical Transactions, 2016, Mechanics Issue 5-M (15) 2016, pp. 13 - 20

Article type: Original article

Titles:

Polish:

Hydraulic hybrid vehicle with energy
recuperation

English:

Hydraulic hybrid vehicle with energy
recuperation

Authors

Institute of Machine Design, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Institute of Machine Design, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Institute of Machine Design, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Published at: 19.12.2016

Article status: Open

Licence: None

Percentage share of authors:

Artur Gawlik (Author) - 33%
Andrzej Sobczyk (Author) - 33%
Paweł Walczak (Author) - 34%

Article corrections:

-

Publication languages:

English

View count: 1584

Number of downloads: 1498

<p> Hydraulic hybrid vehicle with energy<br /> recuperation</p>