CN103898933B - 混合动力挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力挖掘机，包括发动机、齿轮泵、第一发电/电动机、第二发电/电动机、泵马达、第一单向控制换向阀、第二单向控制换向阀、压力传感器、蓄能器、油箱、发电机、回转马达，泵马达、第一单向控制换向阀、压力传感器、蓄能器和第二单向控制换向阀依次相连，第二单向控制换向阀连接泵马达并组成液压回路，所述泵马达从油箱驱动液压油经由泵马达、第一单向控制换向阀、压力传感器至蓄能器，升压后的蓄能器中的液压油直接经由第二单向控制换向阀、泵马达排放至油箱并驱动泵马达旋转，本发明的混合动力挖掘机将可供回收的能量通过电能转换成液压能保存并加以利用，减低了成本和整机油耗。

Description

混合动力挖掘机

技术领域

本发明涉及一种具有控制系统的工程机械，具体涉及一种能够回收能量的混合动力挖掘机。

背景技术

液压挖掘机的使用范围广，能量损失多，研究液压挖掘机的节能具有很大的经济价值和十分重要的现实意义。传统的液压挖掘机在制动或轻载时往往通过反向背压达到制动效果，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；挖掘机在轻载工作时，发动机输出功率不能完全被齿轮泵吸收，导致能量浪费。

目前，混合动力挖掘机是一种较为先进的技术，其采用油电混合的动力方式，其中有些还同时带有回转机构能量回收系统，对回转机构的惯性势能进行回收，并转换为电能储存在储能元件中。但是，由于其能量回收方式单一，能量利用率不高，造成了一定的浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明将可供回收的能量通过电能转换成液压能保存并加以利用，能较大范围地回收能量，防止了浪费，进而减低了成本和整机油耗。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一种混合动力挖掘机，其包括发动机、齿轮泵、第一发电/电动机、第二发电/电动机、泵马达、第一单向控制换向阀、第二单向控制换向阀、压力传感器、蓄能器、油箱、发电机、回转马达，所述发动机、齿轮泵、第一发电/电动机、第二发电/电动机和泵马达依次相连，所述回转马达、发电机和第二发电/电动机依次相连，所述泵马达、所述第一单向控制换向阀、压力传感器、蓄能器和第二单向控制换向阀依次相连，第二单向控制换向阀连接泵马达并组成液压回路，所述泵马达连接所述油箱，所述泵马达从所述油箱驱动液压油经由所述泵马达、第一单向控制换向阀、压力传感器至所述蓄能器，升压后的所述蓄能器中的液压油直接经由第二单向控制换向阀、所述泵马达排放至所述油箱并驱动所述泵马达旋转。

进一步地，所述第一发电/电动机和第二发电/电动机以及发电机和第二发电/电动机之间还设有逆变/整流器。

进一步地，还包括控制器，所述控制器分别与所述发电机、第一发电/电动机、逆变/整流器、第二发电/电动机、泵马达、第一单向控制换向阀、第二单向控制换向阀和压力传感器相连。

进一步地，所述第二发电/电动机和所述泵马达之间还设有传动装置。

本发明的有益效果是：

1、蓄能器的高压油液和齿轮泵提供的油液这两种油液来源在某种意义上也是一种混合动力的体现。液压蓄能器功率密度大，解决了电动混合动力能量回收率低的问题，降低了采用超级电容回收能量的成本过高难题。

2、回转机构惯性势能的回收利用通过电能的转换，能较大范围地回收回转机构的惯性势能。

3、当蓄能器存储了制动或轻载所回收的能量后，又可以在挖掘机重载时，向系统补充蓄能器中的高压油液，减轻发动机的负载压力，使发动机提供的能量减少，达到节能的效果，进而减低整机油耗。

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。

图1是本发明实施例的结构示意图。图中：

1-发动机、2-齿轮泵、3-第一发电/电动机、4-逆变/整流器、5-发电机、6-回转马达、8-第二发电/电动机、9-传动装置、10-泵马达、11-油箱、12-第一单向控制换向阀、13-第二单向控制换向阀、14-压力传感器、15-蓄能器、16-控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参照图1，本发明的混合动力挖掘机包括发动机1、齿轮泵2、第一发电/电动机3、第二发电/电动机8、泵马达10、第一单向控制换向阀12、第二单向控制换向阀13、压力传感器14、蓄能器15、油箱11、发电机5、回转马达6。所述发动机1、齿轮泵2、第一发电/电动机3、第二发电/电动机8和泵马达10依次相连。所述回转马达6、发电机5和第二发电/电动机8依次相连。所述泵马达10、所述第一单向控制换向阀12、压力传感器14、蓄能器15和第二单向控制换向阀13依次相连，所述第二单向控制换向阀13连接所述泵马达10并组成液压回路，液压回路中设有液压油，泵马达10还连接油箱11。

泵马达10从所述油箱11驱动液压油经由所述泵马达10、第一单向控制换向阀12、压力传感器14至所述蓄能器15，升压后的所述蓄能器15中的液压油直接经由第二单向控制换向阀13、所述泵马达10排放至所述油箱11并驱动所述泵马达10旋转。

本发明的混合动力挖掘机还包括：

第一能量回收方式：

控制器16通过压力传感器14检测到蓄能器15没有储存能量，或者储存的能量很少；当回转马达6制动时，回转的惯性势能带动发电机5。控制器16控制发电机5发电，电能通过逆变/整流器4逆变成稳定电压的电能带动第二发电/电动机8，第二发电/电动机8通过传动装置9带动泵马达10。控制器16打开第一单向控制换向阀12，泵马达10把电能转化成液压能储存在蓄能器15。以上过程完成了回转马达6的惯性势能的回收；

第二能量回收方式：

控制器16通过压力传感器14检测到蓄能器15没有储存能量，或者储存的能量很少；挖掘机在轻载工况工作时，控制器16控制第一发电/电动机3发电，电能通过逆变/整流器4逆变成稳定电压的电能带动第二发电/电动机8，第二发电/电动机8通过传动装置9带动泵马达10。控制器16打开第一单向控制换向阀12，泵马达10把电能转化成液压能储存在蓄能器15。以上过程完成了发动机1多余能量的回收；

能量释放方式：

当挖掘机在重载工况工作时，如果控制器16通过压力传感器14检测到蓄能器15储存有较多能量；控制器16打开第二单向控制换向阀13，蓄能器15储存的液压能通过泵马达10，泵马达10带动第二发电/电动机8发电，电能通过逆变/整流器4逆变成稳定电压的电能驱动第一发电/电动机3，第一发电/电动机3与发动机1共同驱动齿轮泵2。以上过程完成了蓄能器15能量的释放；

在能量回收时，第一发电机/电动机3作为发电机使用，第二发电机/电动机8作为电动机使用，泵马达10作为液压泵使用。

在能量释放时，第一发电机/电动机3作为电动机使用，第二发电机/电动机8作为发电机使用，泵马达10作为液压马达使用。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (1)

1.一种混合动力挖掘机，其包括发动机（1）、齿轮泵（2）、第一发电/电动机（3）、第二发电/电动机（8）、泵马达（10）、第一单向控制换向阀（12）、第二单向控制换向阀（13）、压力传感器（14）、蓄能器（15）、油箱（11）、发电机（5）、回转马达（6），其特征在于：所述发动机（1）、所述齿轮泵（2）、所述第一发电/电动机（3）、所述第二发电/电动机（8）和所述泵马达（10）依次相连，所述回转马达（6）、所述发电机（5）和所述第二发电/电动机（8）依次相连，所述泵马达（10）、所述第一单向控制换向阀（12）、所述压力传感器（14）、所述蓄能器（15）和所述第二单向控制换向阀（13）依次相连，所述第二单向控制换向阀（13）连接所述泵马达（10）并组成液压回路，所述泵马达（10）还连接所述油箱（11）；

所述泵马达（10）从所述油箱（11）驱动液压油经由所述泵马达（10）、第一单向控制换向阀（12）、压力传感器（14）至所述蓄能器（15），升压后的所述蓄能器（15）中的液压油直接经由第二单向控制换向阀（13）、所述泵马达（10）排放至所述油箱（11）并驱动所述泵马达（10）旋转；

所述第一发电/电动机（3）和第二发电/电动机（8）以及发电机（5）和第二发电/电动机（8）之间还设有逆变/整流器（4）；

所述混合动力挖掘机，还包括控制器（16），所述控制器（16）分别与所述发电机（5）、第一发电/电动机（3）、逆变/整流器（4）、第二发电/电动机（8）、泵马达（10）、第一单向控制换向阀（12）、第二单向控制换向阀（13）和压力传感器（14）相连；

所述第二发电/电动机（8）和所述泵马达（10）之间还设有传动装置（9）；

在能量回收时，第一发电机/电动机（3）作为发电机使用，第二发电机/电动机（8）作为电动机使用，泵马达（10）作为液压泵使用；

在能量释放时，第一发电机/电动机（3）作为电动机使用，第二发电机/电动机（8）作为发电机使用，泵马达（10）作为液压马达使用。