CN103255800B - 工程机械液电混合低能耗回转驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种工程机械液电混合低能耗回转驱动系统是在回转机构一侧设有第Ⅱ减速器连接有能量回收液压泵/马达，所述能量回收液压泵/马达的进出油口分别与液压控制阀连通，并通过能量回收液压泵/马达的输出轴与第Ⅱ减速器的输入轴连接，第Ⅱ减速器的输出轴与回转机构连接，驱动上车回转体相对于下车体旋转；另一侧通过回转驱动减速器连接有主驱动液压马达及其主驱动液压泵构成回转驱动动力源，驱动上车回转体相对于下车体旋转。本发明将上车回转体开始制动之前具有的动能、上车回转体加速启动时再生利用这部分能量和上车回转体的制动能量存储在液压蓄能器中，提高了机器的工作效率、降低了运行成本，减少了发动机的污染排放。

Description

工程机械液电混合低能耗回转驱动系统

技术领域

本发明涉及一种液电混合低能耗回转驱动装置，特别是一种用于降低大型机械式矿山挖掘机和液压挖掘机上车回转运行中能耗的回转驱动系统，应用于具有回转驱动系统的矿山及工程机械。

背景技术

回转运动是多种类型的工程机械，如挖掘机等最频繁的工作过程，由于这类机械上车质量较大，在回转过程要不断的加速和减速制动，所以要求具有大的启动扭矩，而制动开始前机器又具有非常大的动能，如果控制方法不当，一方面会加大回转驱动的装机功率，还会产生冲击振动和大的能耗。现有采用电动机经过减速器的回转驱动方式，制动过程要通过制动电阻产生制动扭矩，回转体的动能转化为电阻的发热损失掉；采用液压马达的驱动方式，在减速制动时需要通过反向背压获得制动阻力，回转体的动能转化为液压油的热能白白损失掉，还引起液压系统发热，产生气穴等各种液压系统的缺陷，降低液压系统的寿命。由于非常频繁的回转运动，现有驱动方式会造成非常大的能量损失，还要污染环境，所以降低这部分的能耗，具有十分可观的经济和社会效益，是提升挖掘机械市场竞争力的重要措施。

现有一些降低挖掘机回转过程能耗的措施是，对电动机驱动方式，采用有源整流器，向电网馈电来存储和再利用回转体的动能，已授权的发明专利，大型矿用挖掘机交流变频调速装置及其控制系统，授权公告号CN 101457537B，就提出了这样的回转运动节能方案，存在的问题是会引起电网电压的冲击和波动，用户也不能直接得到节电的效益，这种方式必须按启动过程的峰值功率配置回转驱动装置的装机功率。对液压驱动方式，为降低能耗，可采用的方法有在原有驱动回路的基础上，增加蓄能器，吸收减速制动能量并释放再利用，如发明名称为液压挖掘机回转减速制动能量回收系统，申请公布号 CN IO1736771A的申请，就提出这样一种控制方案，存在的问题是，由于蓄能器自身油液压力按非线性变化，制动开始前蓄能器腔内压力存在不确定性，使回转台启动与减速制动时的周期不稳定，影响操作人员的操作习惯和工作效率。

目前国际上一种新的节能方式是采用混合动力供能，发明名称为混合动力挖掘机驱动及能量回收系统，申请公布号CN IO1973271A的专利申请，就提出一种混合动力挖掘机驱动及能量回收系统，为了回收再利用回转动能，在驱动回转电机变频器的直流母线上设置储能元件超级电容，将平台机械能直接转换为电能储存在储能元件中，在后一循环中实现再利用。这种方式存在的问题是，虽然相对传统的蓄电池或普通电容，超级电容具有充放电速度快、寿命长的优势，但目前这一技术仍处于发展阶段，单个储能单元耐压很低，需要多个超级电容串并联组合才能满足使用要求，体积也非常庞大，费用特别高，而其它的充放电方法又不能满足挖掘机快速加减速的性能要求。

发明内容

本发明通过对现有技术进行改进，以克服现有技术中回转系统采用能耗制动，能量效率低，向电网馈电，对电网冲击大、超级电容储能体积大、费用高、液压蓄能器直接储能影响回转制动性能等不足，并提供一种工程机械液电混合低能耗回转驱动系统。

为解决现有技术不足，本发明所提供的一种工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，包括有下车体，上车回转体，回转机构和回转驱动动力源；其特征在于：在回转机构一侧设置有第Ⅱ减速器，并由第Ⅱ减速器连接有能量回收液压泵/马达，所述能量回收液压泵/马达的进出油口分别与液压控制阀的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通；液压控制阀在中位时，第Ⅰ工作油口A、第Ⅱ工作油口B分别与油箱口T连通，压力油口P与蓄能器组的进口连通，当液压控制阀处在左边位置时，第Ⅰ工作油口A和油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组的进口连通；当控制阀处于右边位置时，第Ⅰ工作油口A与蓄能器组的进口连通，第Ⅱ工作油口B与油箱口T连通；安全阀的进油口与压力油口P和蓄能器组的进油口连通，压力传感器安装在与压力油口P和蓄能器组进口连通的液压管路上；能量回收液压泵/马达的输出轴与第Ⅱ减速器的输入轴连接，第Ⅱ减速器的输出轴与回转机构连接，驱动上车回转体相对于下车体旋转；

在回转机构另一侧通过回转驱动减速器连接有主驱动液压马达及其主驱动液压泵构成回转驱动动力源，驱动上车回转体相对于下车体旋转；

其中，在上车回转体制动时，第Ⅰ二位二通插装阀得电导通第Ⅰ工作油口A与压力油口P，第Ⅲ二位二通插装阀得电断开第Ⅰ工作油口A的油箱口，上车回转体的动能驱动能量回收液压泵/马达处于液压泵工况，通过第Ⅳ二位二通插装阀从液压油箱吸油并排入到液压蓄能器组产生反向制动力矩；然后使第Ⅰ二位二通插装阀和第Ⅲ二位二通插装阀断电复位存储能量，将上车回转体的动能转化为蓄能器组中高压液体的压力能；当上车回转体再次加速运行时，控制第Ⅰ二位二通插装阀和第Ⅲ二位二通插装阀得电，或控制第Ⅱ二位二通插装阀和第Ⅳ二位二通插装阀得电，使第Ⅰ工作油口A或第Ⅱ工作油口B与压力油口P连通，蓄能器组中的压力油将使能量回收液压泵/马达处于液压马达工况，与主驱动液压马达一并驱动上车回转体运行，降低主驱动液压马达的装机功率。

本发明上述的工程机械液电混合低能耗回转驱动系统中，主驱动液压马达是定排量的液马达，或是电子比例控制的变排量液压马达；是单个液马达，或是两个以上液压马达的组合；主驱动液压马达的液压回路是闭式液压回路，或是开式液压回路。

回转驱动动力源是由主驱动电动机、回转驱动减速器和变频器构成，变频器控制主驱动电动机的转速，主驱动电动机的输出轴与回转驱动减速器的输入轴连接，回转驱动减速器的输出轴连接到回转机构，驱动上车回转体相对于下车体旋转，主驱动电动机、回转驱动减速器和变频器是一组，或是两组以上的组合。

    回转驱动动力源是包含有主驱动液压马达和回转驱动减速器构成液压驱动单元，或是包含有主驱动电动机、回转驱动减速器和变频器构成电气驱动单元。

液压控制阀是电磁换向阀、电液换向阀、电液比例阀、或者是用二位二通插装阀构成的功能模块。

能量回收液压泵/马达是定排量的液压泵/马达、或是电子比例控制的变排量液压泵/马达；是单个的液压泵/马达、或是两个以上液压泵/马达的组合。

蓄能器组是二个以上液压蓄能器的组合，或是单个的液压蓄能器。

本发明所描述的一种工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，与现有技术相比所具有的优点是：通过储能液压泵/马达能够将大型工程机械上车回转体开始制动之前具有的动能存储在液压蓄能器中，并通过储能液压泵/马达在上车回转体加速启动时再生利用这部分能量，通过回收再利用上车回转体的制动能量，在相同装机功率的情况下，可以提高机器的工作效率、降低油液的温升，减少发动机的排放。本发明给出的制动能量存储再利用结构，即可以用于液压马达驱动的回转系统，也适用于采用电动机驱动的回转系统，相对于混合动力中用液压马达和发电机将回转体制动能量转换为电能存储在超级电容或蓄电池中的结构特征，具有高的利用效率。

附图说明

图1是本发明第1实施例的用于驱动矿用正铲式液压挖掘机上车回转的液电混合控制系统原理结构图。

图2是采用图1所示回转驱动系统的矿用正铲式液压挖掘机的整体结构示意图。

图3是本发明第2实施例的用于驱动机械式正铲矿用挖掘机上车回转机构的液电混合控制系统原理结构图。

图4是采用图3所示回转驱动系统的机械式矿用正铲挖掘机的整体结构示意图。

图5是本发明第3实施例的用于驱动反铲式液压挖掘机上车回转的液电混合控制系统原理结构图。

图6是采用图5所示回转驱动系统的反铲式液压挖掘机的整体结构示意图。

图7是本发明第4实施例的用于驱动混合动力的反铲式液压挖掘机上车回转的液电混合控制系统原理结构图。

图中： 1：下车体，2：行走履带，3：驱动轮，4：上车回转体，5：铲斗，6：斗杆，7：铲斗液压缸，8：斗杆液压缸，9：大臂，10：大臂液压缸，11：驾驶室，12：回转驱动动力源，15：回转机构，16：回转轴，17：提升钢丝绳， 18：提升臂，19：推压杆，21：第Ⅰ二位二通插装阀，22：第Ⅱ二位二通插装阀，23：第Ⅲ二位二通插装阀，24：第Ⅳ二位二通插装阀，28：主回转驱动液压阀，29：变频器，30：主驱动液压马达，31：回转驱动减速器，32：主驱动液压泵，33：主驱动电动机，34：第Ⅱ减速器，35：能量回收液压泵/马达，36：液压控制阀，37：蓄能器组，38：安全阀，39：压力传感器，40：液压油箱。

 A：第Ⅰ工作油口，B：第Ⅱ工作油口，P：压力油口，T：油箱口。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

本发明在现有技术的基础上，通过对现有技术进行改进，解决了现有技术中回转系统采用能耗制动，能量效率低；为了节约能量，在向电网馈电时，对电网冲击较大，而且超级电容储能体积较大、费用较高、液压蓄能器直接储能影响回转制动性能等问题，实施这种工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，包括有下车体1，上车回转体4，回转机构15，回转驱动动力源12，其结构特征是进一步增设有第Ⅱ减速器34，能量回收液压泵/马达35，液压控制阀36，蓄能器组37，安全阀38，压力传感器39和液压油箱40。

    下车体1包含有行走履带2、驱动轮3；上车回转体4包含有铲斗5、斗杆6、铲斗液压缸7、斗杆液压缸8，大臂9，大臂液压缸10，驾驶室11，提升钢丝绳17，提升臂18和推压杆19。回转机构15安装在下车体1和上车回转体4之间，通过驱动回转机构15，上车回转体4可以相对于下车体1旋转。

能量回收液压泵/马达35的进出油口经过管路分别与液压控制阀36的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通，液压控制阀36在中位时，第Ⅰ工作油口A、第Ⅱ工作油口B以及油箱口T相互连通，压力油口P与蓄能器组37的进口连通，当液压控制阀36处在左边位置时，第Ⅰ工作油口A和油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组37的进口连通；当液压控制阀36处于右边位置时，第Ⅰ工作油口A与蓄能器组37的进口连通，第Ⅱ工作油口B与油箱口T连通。安全阀38的进油口与压力油口P和蓄能器组37的进油口连通；压力传感器39安装在与压力油口P和蓄能器组37进口连通的液压管路上；能量回收液压泵/马达35的输出轴与第Ⅱ减速器34的输入轴连接，第Ⅱ减速器34的输出轴与回转机构15连接，驱动上车回转体4相对于下车体1旋转。

    回转驱动动力源12是由主驱动液压马达30和回转驱动减速器31组成，主驱动液压马达30的输出轴与回转驱动减速器31的输入轴连接，回转驱动减速器31的输出轴连接到回转机构15，驱动上车回转体4相对于下车体1旋转。

主驱动液压马达30采用定排量的液马达，也可以采用电子比例控制的变排量液压马达，也可以采用单个的液马达，还可以采用两个以上液压马达的组合。驱动主驱动液压马达的液压回路可以采用闭式液压回路，也可以采用开式液压回路均可。

    回转驱动动力源12是由主驱动电动机33、回转驱动减速器31和变频器29构成，其中，变频器29控制主驱动电动机33的转速，主驱动电动机33的输出轴与回转驱动减速器31的输入轴连接，回转驱动减速器31的输出轴连接有回转机构15上，驱动上车回转体4相对于下车体1旋转，它们可以是一组，也可以是一组以上的组合。

   回转驱动动力源12可以同时既包含有主驱动液压马达30和回转驱动减速器31构成的液压驱动单元，又包含有主驱动电动机33、回转驱动减速器31和变频器29构成的电气驱动单元。

液压控制阀36可以采用电磁换向阀、电液换向阀，也可以采用电液比例阀，或者是采用二位二通插装阀组成的功能模块。能量回收液压泵/马达35可以采用定排量的液压泵/马达，也可以采用电子比例控制的变排量液压泵/马达，还可以采用单个的液压泵/马达，或者还可以采用两个以上液压泵/马达的组合。蓄能器组37可以是二个以上液压蓄能器的组合，也可以是单个的液压蓄能器均可。

本发明上述工程机械液电混合低能耗回转结构驱动系统，无论采用何种现有技术，均可解决本发明所提出的问题，实现本发明的所述目的，也能够由此带来本发明的所述的积极效果。所述积极效果主要是通过储能液压泵/马达能够将大型工程机械上车回转体开始制动之前具有的动能存储在液压蓄能器中，并通过储能液压泵/马达在上车回转体加速启动时再生利用这部分能量，并通过回收再利用上车回转体的制动能量，在相同装机功率的情况下，可以有效地提高机器的工作效率和降低油液的温升，同时减少了发动机的排放。

在本发明上述所给出的制动能量存储再利用结构中，即可以用于液压马达驱动的回转系统，也适用于采用电动机驱动的回转系统，相对于现有混合动力中所采用的液压马达和发电机将回转体制动能量转换为电能存储在超级电容或蓄电池中的结构特征，具有极高的利用效率。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步的详细说明。

实施例1

如附图1和附图2，对本发明的第1实施例进行说明。例如，该实施例是将本发明应用于机重400吨级的矿用正铲式液压挖掘机。

附图1给出的是本实施例用于驱动矿用正铲式液压挖掘机上车回转的液电混合控制系统的原理结构图。在附图1中，该驱动系统包括有回转机构15，回转驱动动力源12，第Ⅱ减速器34，能量回收液压泵/马达35，液压控制阀36，蓄能器组37，安全阀38，压力传感器39，液压油箱40；液压控制阀36是用4个二位二通插装阀组成的功能模块，能量回收液压泵/马达35是电子比例控制的变排量液压泵/马达，蓄能器组37是用二个以上液压蓄能器构成的组合，安全阀38采用直动式结构，压力传感器39采用耐振动的结构。

能量回收液压泵/马达35的进出油口经过管路分别与液压控制阀36的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通，液压控制阀36在中位时，第Ⅰ工作油口A、第Ⅱ工作油口B以及油箱口T相互连通，压力油口P与蓄能器组37的进口连同，当液压控制阀36处在左边位置时，第Ⅰ工作油口A和油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组37的进口连通，当控制阀36处于右边位置时，第Ⅰ工作油口A与蓄能器组37的进口连通，第Ⅱ工作油口B与油箱口T连通。安全阀38的进油口与压力油口P和蓄能器组37的进油口连通，压力传感器39安装在与压力油口P和蓄能器组37进口连通的液压管路上；能量回收液压泵/马达35的输出轴与第Ⅱ减速器34的输入轴连接，第Ⅱ减速器34的输出轴与回转机构15连接。

    回转驱动动力源12是由主驱动液压马达30和回转驱动减速器31组成，主驱动液压马达30的输出轴与回转驱动减速器31的输入轴连接，回转驱动减速器31的输出轴连接到回转机构15，驱动上车回转体4相对于下车体1旋转。

主驱动液压马达30采用定排量的液马达，驱动主驱动液压马达30的液压回路采用闭式液压回路，控制主驱动液压马达30转速的是主驱动液压泵32。

附图2所示是采用图1回转驱动系统的矿用正铲式液压挖掘机的整体结构侧视图。在附图2中，该液压挖掘机是所谓的用于露天矿山开采的正铲型，其主要包括有下车体1，上车回转体4，下车体1包括有行走履带2和驱动轮3；矿用液压挖掘机的上车回转体4经过可旋转的回转机构15安装在具有行走履带2的下车体1上，通过驱动回转机构15，上车回转体4可以相对于下车体1旋转；上车回转体4上包括有铲斗5，斗杆6，铲斗液压缸7，斗杆液压缸8，大臂9，大臂液压缸10，驾驶室11；铲斗5由铲斗液压缸7驱动，斗杆6由斗杆液压缸8驱动，大臂9由大臂液压缸10驱动。

系统的工作过程是，当上车回转体4开始制动时，第Ⅰ二位二通插装阀得电导通第Ⅰ工作油口与压力油口，第Ⅲ二位二通插装阀得电断开第Ⅰ工作油口油箱口，上车回转体具有的动能将驱动能量回收液压泵/马达35处于液压泵工况，通过第Ⅳ二位二通插装阀从液压油箱吸油并排入到液压蓄能器组，这将给上车回转体一个与运动方向相反的纸动力矩，使其减速，直到其停止运动，然后使第Ⅰ二位二通插装阀和第Ⅲ二位二通插装阀断电复位，这一过程将实现对制动能量的存储，将上车回转体的动能转化为蓄能器组37中高压液体的压力能。当需要上车回转体4再次加速运行时，视旋转方向，控制第Ⅰ二位二通插装阀和第Ⅲ二位二通插装阀得电，或控制第Ⅱ二位二通插装阀和第Ⅳ二位二通插装阀得电，使第Ⅰ工作油口A或第Ⅱ工作油口B与压力油口P连通，蓄能器组37中的压力油将使能量回收液压泵/马达35处于液压马达工况，与主驱动液压马达30一起驱动上车回转体4加速运行，实现对制动能量的再利用，同时也降低了主驱动液压马达的装机功率。

实施例2

根据附图3和附图4，对本发明的第2实施例进行说明。例如，该实施例是将本发明应用于斗容量25 m³的机械式矿用正铲挖掘机，也常常被称为电铲。

附图3给出的是本发明第2实施例用于驱动机械式矿用正铲挖掘机上车回转机构的液电混合控制系统结构原理图。在附图3中，该驱动系统包括有回转机构15，回转驱动动力源12，第Ⅱ减速器34，能量回收液压泵/马达35，液压控制阀36，蓄能器组37，安全阀38，压力传感器39，液压油箱40；液压控制阀36是用4个二位二通插装阀组成的功能模块，能量回收液压泵/马达35是恒定排量的液压泵/马达，蓄能器组37是用二个以上液压蓄能器构成的组合，安全阀38采用直动式结构，压力传感器39采用耐振动的结构。

能量回收液压泵/马达35的进出油口经过管路分别与液压控制阀36的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通，液压控制阀36在中位时，第Ⅰ工作油口A、第Ⅱ工作油口B以及油箱口T相互连通，压力油口P与蓄能器组37的进口连同，当液压控制阀36处在左边位置时，第Ⅰ工作油口A和油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组37的进口连通，当控制阀36处于右边位置时，第Ⅰ工作油口A与蓄能器组37的进口连通，第Ⅱ工作油口B与油箱口T连通。安全阀38的进油口与压力油口P和蓄能器组37的进油口连通，压力传感器39安装在与压力油口P和蓄能器组37进口连通的液压管路上；能量回收液压泵/马达35的输出轴与第Ⅱ减速器34的输入轴连接，第Ⅱ减速器34的输出轴与回转机构15连接。

    回转驱动动力源12是由2个主驱动电动机33、2个回转驱动减速器31和2个变频器29组成，变频器29控制主驱动电动机33的转速，主驱动电动机33的输出轴与回转驱动减速器31的输入轴连接，回转驱动减速器31的输出轴连接到回转机构15，驱动上车回转体4相对于下车体1旋转。

附图4所示是采用附图3回转机构液电混合驱动系统的大型机械式矿用挖掘机的整体结构侧视图。在该附图4中，该机械式挖掘机是所谓的用于露天矿山开采的电铲型，其主要包括有下车体1，上车回转体4，下车体1包括有履带2和驱动轮3；机械式矿用挖掘机的上车回转部分4通过回转驱动机构15，可旋转地安装在具有行走履带2的下车体1上，通过驱动回转机构15，上车回转体4可以相对于下车体1旋转；上车回转体4上包括有有铲斗5，驾驶室11，回转机构15，回转轴16，提升钢丝绳17，提升臂18，推压杆19。提升电动机通过提升钢丝绳17，带动提升臂18采用绞接方式绕回转轴16上下自由活动，推压杆19通过齿轮齿条机构完成对铲斗5的推压。

系统的工作过程与实施例1基本相同，能量存储和再利用的方法也一样，区别主要是采用可连续变转速电动机作为主驱动动力源，而不是液压马达，这样就不需要控制液压马达转速的相应液压系统。

实施例3

根据附图5和附图6，对本发明的第3实施例进行说明。例如，该实施例是将本发明应用于机重20吨的反铲式液压挖掘机。

附图5所示是本发明第3实施例的用于大型反铲式液压挖掘机上车回转的液电混合控制系统原理。在附图5中，该驱动系统包括有回转机构15，回转驱动动力源12，第Ⅱ减速器34，能量回收液压泵/马达35，液压控制阀36，蓄能器组37，安全阀38，压力传感器39，液压油箱40；能量回收液压泵/马达35采用电子比例控制的变排量液压泵/马达，液压控制阀36采用先导型的比例方向阀，蓄能器组37采用单个的液压蓄能器，安全阀38采用直动式结构，压力传感器39采用耐振动的结构。

能量回收液压泵/马达35的进出油口经过管路分别与液压控制阀36的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通，液压控制阀36在中位时，第Ⅰ工作油口A、第Ⅱ工作油口B以及油箱口T相互连通，压力油口P与蓄能器组37的进口连同，当液压控制阀36处在左边位置时，第Ⅰ工作油口A和油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组37的进口连通，当控制阀36处于右边位置时，第Ⅰ工作油口A与蓄能器组37的进口连通，第Ⅱ工作油口B与油箱口T连通。安全阀38的进油口与压力油口P和蓄能器组37的进油口连通，压力传感器39安装在与压力油口P和蓄能器组37进口连通的液压管路上；能量回收液压泵/马达35的输出轴与第Ⅱ减速器34的输入轴连接，第Ⅱ减速器34的输出轴与回转机构15连接。

    回转驱动动力源12是由主驱动液压马达30和回转驱动减速器31组成，主驱动液压马达30的输出轴与回转驱动减速器31的输入轴连接，回转驱动减速器31的输出轴连接到回转机构15，驱动上车回转体4相对于下车体1旋转。

主驱动液压马达30采用定排量的液马达，驱动主驱动液压马达30的液压回路采用开式液压回路，控制主驱动液压马达30转速的是主回转驱动液压阀28。

附图6所示是采用附图5回转机构液电混合驱动系统的大型反铲式液压挖掘机的整体结构侧视图。在附图6中，该液压挖掘机是所谓的用量非常广泛的反铲型，其主要包括有下车体1，上车回转体4，下车体1包括有行走履带2和驱动轮3；反铲液压挖掘机的上车回转体4经过可旋转的回转机构15安装在具有行走履带2的下车体1上，通过驱动回转机构15，上车回转体4可以相对于下车体1旋转；上车回转体4上包括有铲斗5，斗杆6，铲斗液压缸7，斗杆液压缸8，大臂9，大臂液压缸10，驾驶室11；铲斗5由铲斗液压缸7驱动，斗杆6由斗杆液压缸8驱动，大臂9由大臂液压缸10驱动。

系统的工作过程是，当上车回转体4开始制动时，通过控制信号使液压控制阀36处在右边位置，第Ⅰ工作油口A与油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组37的进口连通，上车回转体具有的动能将驱动能量回收液压泵/马达35处于液压泵工况，将低压液压油从液压油箱泵入到液压蓄能器组37，这将给上车回转体4一个与运动方向相反的纸动力矩，使其减速，直到其停止运动，然后使液压控制阀36回到中位，这一过程将实现对制动能量的存储，将上车回转体的动能转化为蓄能器中高压液体的压力能。当需要上车回转体再次加速运行时，视旋转方向，控制液压控制阀处于左卫或右位，使第Ⅰ工作油口或第Ⅱ工作油口与压力油口P连通，蓄能器组37中的压力油将使能量回收液压泵/马达35处于液压马达工况，与主驱动液压马达30一起驱动上车回转体4加速运行，实现对制动能量的再利用，同时也降低了主驱动液压马达的装机功率。

实施例4

根据附图7和附图6，对本发明的第4实施例进行说明。例如，该实施例是将本发明应用于混合动力的反铲式液压挖掘机。

附图7所示是本发明第4实施例的用于驱动混合动力的反铲式液压挖掘机上车回转的液电混合控制系统原理。在附图7中，该驱动系统包括有回转机构15，回转驱动动力源12，第Ⅱ减速器34，能量回收液压泵/马达35，液压控制阀36，蓄能器组37，安全阀38，压力传感器39，液压油箱40；能量回收液压泵/马达35采用电子比例控制的变排量液压泵/马达，液压控制阀36采用先导型的比例方向阀，蓄能器组37采用单个的液压蓄能器，安全阀38采用直动式结构，压力传感器39采用耐振动的结构。

能量回收液压泵/马达35的进出油口经过管路分别与液压控制阀36的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通，液压控制阀36在中位时，第Ⅰ工作油口A、第Ⅱ工作油口B以及油箱口T相互连通，压力油口P与蓄能器组37的进口连同，当液压控制阀36处在左边位置时，第Ⅰ工作油口A和油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组37的进口连通，当控制阀36处于右边位置时，第Ⅰ工作油口A与蓄能器组37的进口连通，第Ⅱ工作油口B与油箱口T连通。安全阀38的进油口与压力油口P和蓄能器组37的进油口连通，压力传感器39安装在与压力油口P和蓄能器组37进口连通的液压管路上；能量回收液压泵/马达35的输出轴与第Ⅱ减速器34的输入轴连接，第Ⅱ减速器34的输出轴与回转机构15连接。

    回转驱动动力源12是由主驱动电动机33、回转驱动减速器31和变频器29组成，变频器29控制主驱动电动机33的转速，主驱动电动机33的输出轴与回转驱动减速器31的输入轴连接，回转驱动减速器31的输出轴连接到回转机构15，驱动上车回转体4相对于下车体1旋转。

附图6所示是采用附图5回转机构液电混合驱动系统的反铲式液压挖掘机的整体结构侧视图。在附图6中，该液压挖掘机是所谓的用量非常广泛的反铲型，其主要包括有下车体1，上车回转体4，下车体1包括有行走履带2和驱动轮3；反铲液压挖掘机的上车回转体4经过可旋转的回转机构15安装在具有行走履带2的下车体1上，通过驱动回转机构15，上车回转体4可以相对于下车体1旋转；上车回转体4上包括有铲斗5，斗杆6，铲斗液压缸7，斗杆液压缸8，大臂9，大臂液压缸10，驾驶室11；铲斗5由铲斗液压缸7驱动，斗杆6由斗杆液压缸8驱动，大臂9由大臂液压缸10驱动。

系统的工作过程是，当上车回转体4开始制动时，通过控制信号使液压控制阀36处在右边位置，第Ⅰ工作油口A与油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组37的进口连通，上车回转体具有的动能将驱动能量回收液压泵/马达35处于液压泵工况，将低压液压油从液压油箱泵入到液压蓄能器组37，这将给上车回转体4一个与运动方向相反的纸动力矩，使其减速，直到其停止运动，然后使液压控制阀36回到中位，这一过程将实现对制动能量的存储，将上车回转体的动能转化为蓄能器中高压液体的压力能。当需要上车回转体再次加速运行时，视旋转方向，控制液压控制阀处于左卫或右位，使第Ⅰ工作油口或第Ⅱ工作油口与压力油口P连通，蓄能器组37中的压力油将使能量回收液压泵/马达35处于液压马达工况，与主驱动电动机33一起驱动上车回转体4加速运行，实现对制动能量的再利用，同时也降低了主驱动电动机33的装机功率。

本发明上述实施例并不仅仅局限于大型的工程机械，所给出的回转驱动系统同样适合于中型和小型液压挖掘机，以及混合动力的其它液压挖掘机，也适用于其它的具有机械电液混合回转驱动装置，这里不再一一举例说明。

Claims (8)

1.一种工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，包括有下车体，上车回转体，回转机构和回转驱动动力源；其特征在于：在回转机构[15]一侧设置有第Ⅱ减速器[34]，并由第Ⅱ减速器[34]连接有能量回收液压泵/马达[35]，所述能量回收液压泵/马达[35]的进出油口分别与液压控制阀[36]的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通；液压控制阀[36]在中位时，第Ⅰ工作油口A、第Ⅱ工作油口B分别与油箱口T连通，压力油口P与蓄能器组[37]的进口连通，当液压控制阀[36]处在左边位置时，第Ⅰ工作油口A和油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组[37]的进口连通；当控制阀[36]处于右边位置时，第Ⅰ工作油口A与蓄能器组[37]的进口连通，第Ⅱ工作油口B与油箱口T连通；安全阀[38]的进油口与压力油口P和蓄能器组[37]的进油口连通，压力传感器[39]安装在与压力油口P和蓄能器组[37]进口连通的液压管路上；能量回收液压泵/马达[35]的输出轴与第Ⅱ减速器[34]的输入轴连接，第Ⅱ减速器[34]的输出轴与回转机构[15]连接，驱动上车回转体[4]相对于下车体[1]旋转；

在回转机构[15]另一侧通过回转驱动减速器[31]连接有主驱动液压马达[30]及其主驱动液压泵[32]构成回转驱动动力源[12]，驱动上车回转体[4]相对于下车体[1]旋转；

其中，在上车回转体[4]制动时，第Ⅰ二位二通插装阀[21]得电导通第Ⅰ工作油口A与压力油口P，第Ⅲ二位二通插装阀[23]得电断开第Ⅰ工作油口A的油箱口，上车回转体[4]的动能驱动能量回收液压泵/马达[35]处于液压泵工况，通过第Ⅳ二位二通插装阀[24]从液压油箱吸油并排入到液压蓄能器组[37]产生反向制动力矩；然后使第Ⅰ二位二通插装阀[21]和第Ⅲ二位二通插装阀[23]断电复位存储能量，将上车回转体[4]的动能转化为蓄能器组[37]中高压液体的压力能；当上车回转体[4]再次加速运行时，控制第Ⅰ二位二通插装阀[21]和第Ⅲ二位二通插装阀[23]得电，或控制第Ⅱ二位二通插装阀[22]和第Ⅳ二位二通插装阀[24]得电，使第Ⅰ工作油口A或第Ⅱ工作油口B与压力油口P连通，蓄能器组[37]中的压力油将使能量回收液压泵/马达[35]处于液压马达工况，与主驱动液压马达[30]一并驱动上车回转体[4]运行，降低主驱动液压马达[30]的装机功率。

2.据权利要求1所述的工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，其特征在于：主驱动液压马达[30]是定排量的液马达，或是电子比例控制的变排量液压马达；是单个液马达，或是两个以上液压马达的组合。

3.据权利要求1或2所述的工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，其特征在于：主驱动液压马达[30]的液压回路是闭式液压回路，或是开式液压回路。

4.根据权利要求1所述的工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，其特征在于：回转驱动动力源[12]是由主驱动电动机[33]、回转驱动减速器[31]和变频器[29]构成，变频器[29]控制主驱动电动机[33]的转速，主驱动电动机[33]的输出轴与回转驱动减速器[31]的输入轴连接，回转驱动减速器[31]的输出轴连接到回转机构[15]，驱动上车回转体[4]相对于下车体[1]旋转，主驱动电动机[33]、回转驱动减速器[31]和变频器[29]是一组，或是两组以上的组合。

5.根据权利要求1所述的工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，其特征在于：回转驱动动力源[12]是包含有主驱动液压马达[30]和回转驱动减速器[31]构成液压驱动单元，或是包含有主驱动电动机[33]、回转驱动减速器[31]和变频器[29]构成电气驱动单元。

6.根据权利要求1所述的工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，其特征在于：液压控制阀[36]是电磁换向阀、电液换向阀、电液比例阀、或者是用二位二通插装阀构成的功能模块。

7.根据权利要求1所述的工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，其特征在于：能量回收液压泵/马达[35]是定排量的液压泵/马达、或是电子比例控制的变排量液压泵/马达；是单个的液压泵/马达、或是两个以上液压泵/马达的组合。

8.根据权利要求1所述的工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，其特征在于：蓄能器组[37]是两个以上液压蓄能器的组合，或是单个的液压蓄能器。