2017 Fiscal Year Annual Research Report
New hydraulic control system regenerating energy in hydraulic circuit
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15K13900
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
井上 喜雄 高知工科大学, 総合研究所, 教授 (50299369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立花 邦彦 高知工科大学, 総合研究所, 助教 (10747794)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 省エネルギー / 油圧システム / エネルギー回生 / PWM制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気系のPWM制御の概念を油圧系に展開して油圧システムのエネルギー回生技術の基礎を確立し，大型の油圧システムの最重点課題の一つである省エネルギー化に大きく貢献することをねらって研究を行った結果，以下の成果が得られた．
建設機械などで使用されている典型的な油圧システムを弾性多自由度モデルで計算した結果では，条件によってはエネルギー回生ができることなどを確認していたが，見通しを持ってパラメータの影響を把握ができなかったため，剛体1自由度近似モデルを用いた理論解を導出して検討した結果，配管系の固有振動数の1/4以下の切換周波数では数値解析結果とよく一致し，その領域でのパラメータの影響が明確になった．しかし，それ以上高い周波数では油の弾性の影響で適用が困難であったため，弾性振動の考慮と見通しを両立できる方法としてモード解析を用いた応答計算法を開発するとともに，回生効率を平均回生率と振動回生率の積で表現する新しい評価法を提案し，典型的な油圧システムに適用した．その結果，等価質量，切換周波数の振動回生率への影響，圧損の平均回生率，振動回生率への影響について， 剛体と同様の挙動を示す2次モード以下と共振の影響を受ける3次以降にわけて検討することにより，現象の理解とパラメータの影響度把握が可能となった．また，最適な配管断面積が存在し，最適値はバルブや負荷の減衰の大きさによって大きく変わることがわかった．
実験による検討では，切換えバルブの応答遅れが予想以上に大きく，十分なエネルギー回生が確認できなかったが，バルブ遅れによる漏れを考慮した詳細な数値計算を行ったところ，高圧源から低圧源への漏れを抑制できれば回生できるという結果が得られた．
以上の検討により，PWM制御を用いた油圧システムのエネルギー回生の基本メカニズムおよびパラメータの回生率への影響が明らかになった．
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