CN103758173B - 一种挖掘机用电液混合动力结构及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机用电液混合动力方式及挖掘机，包括1、回转马达的制动能量通过发电机转化为电能，此电能经逆变器转化为电动机可直接使用的电能，并驱动电动机，电动机经传动装置驱动液压泵，液压泵经第二油箱吸入低压液压油并输出高压液压油，将电能再转化为液压能，高压液压油经第三单向阀以液压能形式储存于蓄能器中；2、动臂下降形成的重力势能以液压能形式经换向阀和第二单向阀储存于蓄能器；3、蓄能器储存的势能以液压能形式通过切换阀直接提供给执行机构。通过本发明的使用，合理利用挖掘机动臂下降和回转制动时产生的能量，有效的减小了发动机的燃油消耗率，有效降低了挖掘机液压系统的发热问题。

Description

一种挖掘机用电液混合动力结构及挖掘机

技术领域

本发明涉及一种挖掘机动力技术领域，尤其涉及一种挖掘机用电液混合动力方式及挖掘机。

背景技术

随着世界范围内工业技术的迅速发展，能源短缺和环境污染问题日趋严重。工程机械中的液压挖掘机由于作业量大、耗油高、排放差，已逐渐成为人们普遍关注的主要对象。液压挖掘机在工作过程中，回转机构的回转运动惯性大，在减速制动时会释放出大量的热量；动臂下降时重力势能和动能都比较大。这部分能量通常都消耗在液压阀的阀口上，不仅浪费了能量，还会导致系统发热和元件寿命的降低。为了减少能量损耗和系统发热量，提高元件的寿命，能量回收成为液压挖掘机节能降耗的一项有效措施。目前的混合动力挖掘机通常采用的能量回收方式各异，但在能量利用率上不够充分。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种挖掘机用电液混合动力方式及挖掘机，以解决上述浪费能量，系统发热，元件寿命降低，能量利用率不充分的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种挖掘机用电液混合动力方式，包括动臂，第一单向阀，换向阀，发电机，回转马达，主控制阀，中央控制器，逆变器，电动机，传动装置，第二单向阀，第一油箱，溢流阀，切换阀，蓄能器，压力传感器，第三单向阀，液压泵，第二油箱，其中，所述回转马达的制动能量通过所述发电机转化为电能，电能经所述逆变器转化为所述电动机可直接使用的电能，并驱动所述电动机运转，所述电动机经所述传动装置驱动所述液压泵，所述液压泵吸收电动机产生的电能，并从第二油箱内吸入低压液压油再输出高压液压油，将电动机产生的电能再转化为液压能，高压液压油经所述第三单向阀以液压能形式储存于所述蓄能器中；所述动臂下降形成的重力势能以液压能形式经所述换向阀和所述第二单向阀储存于所述蓄能器；所述蓄能器储存的势能以液压能形式通过所述切换阀直接提供给执行机构。

上述一种挖掘机用电液混合动力方式，其中，所述中央控制器电气连接所述主控制阀、所述换向阀、所述发电机、所述逆变器、所述电动机、所述液压泵、所述压力传感器和所述切换阀。

上述一种挖掘机用电液混合动力方式，其中，所述主控制阀连接所述动臂、所述回转马达、所述换向阀和所述切换阀。

上述一种挖掘机用电液混合动力方式，其中，所述蓄能器连接所述压力传感器。

上述一种挖掘机用电液混合动力方式，其中，所述溢流阀连接所述第一油箱。

上述一种挖掘机用电液混合动力方式，其中，所述动臂连接所述第一单向阀。

一种挖掘机，其中，所述挖掘机包括上述任意一项挖掘机用电液混合动力方式。

本发明由于采用了上述技术，产生的积极效果是：

(1)通过本发明的使用，合理利用挖掘机动臂下降和回转制动时产生的能量，有效的减小了发动机的燃油消耗率。

(2)通过本发明的使用，有效降低了挖掘机液压系统的发热问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一种挖掘机用电液混合动力方式及挖掘机的线路布置图。

1动臂，2第一单向阀，3换向阀，4发电机，5回转马达，6主控制阀，7中央控制器，8逆变器，9电动机，10传动装置，11第二单向阀，12第一油箱，13溢流阀，14切换阀，15蓄能器，16压力传感器，17第三单向阀，18液压泵，19第二油箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例：

请参见图1所示，一种挖掘机用电液混合动力方式，包括动臂1，第一单向阀2，换向阀3，发电机4，回转马达5，主控制阀6，中央控制器7，逆变器8，电动机9，传动装置10，第二单向阀11，第一油箱12，溢流阀13，切换阀14，蓄能器15，压力传感器16，第三单向阀17，液压泵18，第二油箱19，其特征在于，回转马达5的制动能量通过发电机4转化为电能，电能经逆变器8转化为电动机9可直接使用的电能，并驱动电动机9运转，电动机9经传动装置10驱动液压泵18，液压泵18吸收电动机9产生的电能，并从第二油箱19内吸入低压液压油再输出高压液压油，将电动机9产生的电能再转化为液压能，高压液压油经第三单向阀17以液压能形式储存于蓄能器15中；动臂1下降形成的重力势能以液压能形式经换向阀3和第二单向阀11储存于蓄能器15；蓄能器15储存的势能以液压能形式通过切换阀14直接提供给执行机构。

本发明在上述基础上还具有以下实施方式，请继续参见图1所示，

在本发明的进一步实施例中，中央控制器7电气连接主控制阀6、换向阀3、发电机4、逆变器8、电动机9、液压泵18、压力传感器16和切换阀14。

在本发明的进一步实施例中，主控制阀6连接动臂1、回转马达5、换向阀3和切换阀14，以便主控制阀6控制动臂1、回转马达5、换向阀3和切换阀14。

在本发明的进一步实施例中，蓄能器15连接压力传感器16，压力传感器16检测蓄能器15中的能量。

在本发明的进一步实施例中，溢流阀13连接第一油箱12，溢流阀13可将多余的能量进行释放。

在本发明的进一步实施例中，动臂1连接第一单向阀2。

如图1所示，当蓄能器15储存能量较少时，挖掘机在工作过程中,回转马达5制动时，在中央控制器7控制下，回转的惯性势能驱动发电机3，将惯性势能转化为电能。此电能经逆变器8转化为电动机9可直接使用的电能，并驱动电动机9，电动机9经传动装置10驱动液压泵18，液压泵18从液压油箱19吸入低压液压油，输出高压的液压油，由此将电能再转化为液压能。此高压液压油以液压能的形势经单向阀17储存于蓄能器15。当动臂1下降时，中央控制器7通过换向阀3将动臂下降的能量以液压能形式经单向阀11直接储存于蓄能器15。完成动臂和回转能量的回收。

当中央控制器7经压力传感器16检测至蓄能器有可提供能量时，切换阀14打开，将蓄能器15的液压能经主控制阀6将液压能传递到执行机构，辅助液压主泵完成执行机构的操纵。

当蓄能器已储存足够能量时，中央控制器7不启动换向阀3，不作动臂能量回收。中央控制器7也控制发电机4不作回转马达5能量的吸收。当蓄能器15能量过高时可通过溢流阀13释放多余能量。

以上过程完成能量回收和再利用，此方式减少液压主泵能量的输出，达到省油效果。

本发明的实施例中还包括一种挖掘机，设有如上述的挖掘机用电液混合动力方式。由于上述挖掘机用电液混合动力方式具有上述技术效果，因此，设有该挖掘机用电液混合动力方式的挖掘机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

综上所述，通过本发明的使用，合理利用挖掘机动臂下降和回转制动时产生的能量，有效的减小了发动机的燃油消耗率；有效降低了挖掘机液压系统的发热问题。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种挖掘机用电液混合动力结构，包括：动臂(1)，第一单向阀(2)，换向阀(3)，发电机(4)，回转马达(5)，主控制阀(6)，中央控制器(7)，逆变器(8)，电动机(9)，传动装置(10)，第二单向阀(11)，第一油箱(12)，溢流阀(13)，切换阀(14)，蓄能器(15)，压力传感器(16)，第三单向阀(17)，液压泵(18)，第二油箱(19)，其特征在于，所述回转马达(5)的制动能量通过所述发电机(4)转化为电能，电能经所述逆变器(8)转化为所述电动机(9)可直接使用的电能，并驱动所述电动机(9)运转，所述电动机(9)经所述传动装置(10)驱动所述液压泵(18)，所述液压泵(18)吸收电动机(9)产生的电能，并从第二油箱(19)内吸入低压液压油再输出高压液压油，将电动机(9)产生的电能再转化为液压能，高压液压油经所述第三单向阀(17)以液压能形式储存于所述蓄能器(15)中；所述动臂(1)下降形成的重力势能以液压能形式经所述换向阀(3)和所述第二单向阀(11)储存于所述蓄能器(15)；所述蓄能器(15)储存的势能以液压能形式通过所述切换阀(14)直接提供给执行机构。

2.根据权利要求1所述的挖掘机用电液混合动力结构，其特征在于，所述中央控制器(7)电气连接所述主控制阀(6)、所述换向阀(3)、所述发电机(4)、所述逆变器(8)、所述电动机(9)、所述液压泵(18)、所述压力传感器(16)和所述切换阀(14)。

3.根据权利要求1所述的挖掘机用电液混合动力结构，其特征在于，所述主控制阀(6)连接所述动臂(1)、所述回转马达(5)、所述换向阀(3)和所述切换阀(14)。

4.根据权利要求1所述的挖掘机用电液混合动力结构，其特征在于，所述蓄能器(15)连接所述压力传感器(16)。

5.根据权利要求1所述的挖掘机用电液混合动力结构，其特征在于，所述溢流阀(13)连接所述第一油箱(12)。

6.根据权利要求1所述的挖掘机用电液混合动力结构，其特征在于，所述动臂(1)连接所述第一单向阀(2)。

7.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的挖掘机用电液混合动力结构。