CN104015610A - 一种电液耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明属于电液动力转换、传递、存储和输出技术领域，涉及一种电液耦合器，马达的上下两端分别制有马达出口和马达入口，马达出口与负载连接；高压管路与马达入口连接，为使用电液耦合器的整个液压系统提供液压动力；马达出口与负载相连；马达和发电机通过大齿轮和小齿轮的啮合串连，其中，大齿轮与马达连接，小齿轮与发电机连接，发电机和动力电池之间装有逆变整流器；动力电池上连接制有插头，动力电池能通过插头与外部电源连接进行充电；其结构简单，成本低，能有效减少液压系统工作过程中的压差损失，实现制动能高效回收，易于实现自动控制，能够有效利用外充电能，适用范围广。

Description

一种电液耦合器

技术领域:

本发明属于电液动力转换、传递、存储和输出技术领域，涉及一种电液耦合器，利用电液能量转化方式有效减少液压系统工作过程中的压差损失，实现制动能的高效回收。

背景技术：

液压传动技术以其重量轻、体积小、运动惯性小、响应速度快、能够自润滑以及易于与数字化信息网络相连接实现自动化等优点，已被广泛应用于工业生产、航空航天以及日常生活等领域，然而，如何有效解决液压技术中存在的功率损失大、效率低，能源浪费严重等问题也一直是人们无法规避的话题。液压系统上的能量损耗，不仅造成了能量浪费，产生的热量更是容易使元件老化，造成系统不稳定，缩短使用寿命。

目前主要通过能量回收、蓄能器应用、静液传动、二次调节和计算机智能化控制等手段来降低系统的能耗，恒压网络二次调节技术是其中的典型代表，它是一种比传统的负载传感系统和负载敏感系统更具优势的静液传动技术，恒压网络中的蓄能器能将负载和能量源有效分离，能量源的动态特性不影响负载，可实现多负载的不相关控制，提高系统柔性和效率，同时，液压变压器的出现更是弥补了其在驱动线性负载方面的缺陷。因此，采用液压变压器的恒压网络技术越来越受到人们的关注，然而，采用液压变压器的恒压网络调节系统由于纳入了液压变压器和蓄能器，成本高、体积大，目前依然基本无法实现自动控制，且不能很好地适应液电混合动力车辆或工程机械的工况,不能有效利用外冲电能，应用范围受到一定的限制。

发明内容：

本发明的目的在于克服目前采用液压变压器的恒压网络二次调节系统存在的的缺点，寻求设计提供一种低成本、结构紧凑的电液耦合器，易于实现自动控制，能够有效降低能量损耗，适用范围广。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括马达入口、马达、马达出口、负载、小齿轮、逆变整流器、动力电池、插头、发电机、大齿轮和高压管路；马达的上下两端分别制有马达出口和马达入口，马达出口与负载连接；高压管路与马达入口连接，为使用电液耦合器的整个液压系统提供液压动力；马达出口与负载相连；马达和发电机通过大齿轮和小齿轮的啮合串连，其中，大齿轮与马达连接，小齿轮与发电机连接，发电机和动力电池之间装有逆变整流器；动力电池上连接制有插头，动力电池能通过插头与外部电源连接进行充电；当负载对象惯性能量回收时，动力电池供电，发电机驱动马达，使液压油由负载流回高压管路进而到恒压网络；当高压油驱动负载对象时，压差通过马达驱动发电机发电并将电能存储到动力电池中。

本发明涉及的马达、发电机和逆变整流器在液压系统的不同工况下发挥不同的功用，驱动负载阶段，马达用作马达，发电机用作发电机，逆变整流器用作整流器，由于负载的压力比高压管路内的压力低，高压管路与负载之间存在的压降通过马达驱动发电机发电并将电能存储到动力电池中；在驱动负载过程中，大齿轮带动小齿轮转动，增大发电机的转速，提高发电效果；制动负载阶段，马达用作泵，发电机用作电动机，逆变整流器用作逆变器，制动过程中，负载的惯性能转换为液压能，由于液压能压力较低，无法回流到压力较高的高压管路，此时，发电机利用动力电池提供的能量驱动发电机，小齿轮带动大齿轮转动，驱动马达提高回油压力，使液压油流回到高压管路，达到制动能回收目的。

本发明能相互独立地并联于高压管路上，形成恒压网络控制系统实现多个负载对象的驱动和制动。

本发明与现有技术相比，其结构简单，成本低，能有效减少液压系统工作过程中的压差损失，实现制动能高效回收，易于实现自动控制，能够有效利用外充电能，适用范围广。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图作进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括马达入口1、马达2、马达出口3、负载4、小齿轮5、逆变整流器6、动力电池7、插头8、发电机9、大齿轮10和高压管路11；马达2的上下两端分别制有马达出口3和马达入口1，马达出口3与负载4连接；高压管路11与马达入口1连接，为使用电液耦合器的整个液压系统提供液压动力；马达出口3与负载4相连；马达2和发电机9通过大齿轮10和小齿轮5的啮合串连，其中，大齿轮10与马达2连接，小齿轮5与发电机9连接，发电机9和动力电池7之间装有逆变整流器6；动力电池7上连接制有插头8，动力电池7能通过插头8与外部电源连接进行充电；当负载对象惯性能量回收时，动力电池7供电，发电机9驱动马达2，使液压油由负载4流回高压管路11进而到恒压网络；当高压油驱动负载对象时，压差通过马达2驱动发电机9发电并将电能存储到动力电池7中；当多个负载对象时，本实施例可并联使用，相互独立地并联于高压管路11上，形成恒压网络控制系统。

本发明涉及的马达2、发电机9和逆变整流器6在液压系统的不同工况下发挥不同的功用，驱动负载阶段，马达2用作马达，发电机9用作发电机，逆变整流器6用作整流器，由于负载4的压力比高压管路11内的压力低，高压管路11与负载4之间存在的压降通过马达2驱动发电机9发电并将电能存储到动力电池7中；在驱动负载过程中，大齿轮10带动小齿轮5转动，增大发电机9的转速，提高发电效果；制动负载阶段，马达2用作泵，发电机9用作电动机，逆变整流器6用作逆变器，制动过程中，负载4的惯性能转换为液压能，由于液压能压力较低，无法回流到压力较高的高压管路11，此时，发电机9利用动力电池7提供的能量驱动发电机9，小齿轮5带动大齿轮10转动，驱动马达2提高回油压力，使液压油流回到高压管路11，达到制动能回收目的。

本发明能够有效减少液压驱动负载过程中的压差损失，实现制动过程中的能量回收，从而避免液压系统工作过程中液压能过多地转换为流质热能造成的能量耗散，且成本较低，易于实现自动控制，能够有效利用外部电源补充电能，节能减排，适用范围广；当液压系统中不采用该电液耦合器时,一方面负载惯性能量在制动过程中最终变为流质热能耗散掉，同时造成液压元件发热，降低系统寿命；另一方面液压驱动负载时形成压差损失,最终会变为流质的热能浪费掉。

Claims (2)

1.一种电液耦合器，其特征在于主体结构包括马达入口、马达、马达出口、负载、小齿轮、逆变整流器、动力电池、插头、发电机、大齿轮和高压管路；马达的上下两端分别制有马达出口和马达入口，马达出口与负载连接；高压管路与马达入口连接；马达出口与负载相连；马达和发电机通过大齿轮和小齿轮的啮合串连，其中，大齿轮与马达连接，小齿轮与发电机连接，发电机和动力电池之间装有逆变整流器；动力电池上连接制有插头，动力电池能通过插头与外部电源连接进行充电；当负载对象惯性能量回收时，动力电池供电，发电机驱动马达，使液压油由负载流回高压管路进而到恒压网络；当高压油驱动负载对象时，压差通过马达驱动发电机发电并将电能存储到动力电池中。

2.根据权利要求1所述的电液耦合器，其特征在于涉及的马达、发电机和逆变整流器在液压系统的不同工况下发挥不同的功用，驱动负载阶段，马达用作马达，发电机用作发电机，逆变整流器用作整流器，负载的压力比高压管路内的压力低，高压管路与负载之间存在的压降通过马达驱动发电机发电并将电能存储到动力电池中；在驱动负载过程中，大齿轮带动小齿轮转动，增大发电机的转速，提高发电效果；制动负载阶段，马达用作泵，发电机用作电动机，逆变整流器用作逆变器，制动过程中，负载的惯性能转换为液压能，由于液压能压力低，无法回流到压力较高的高压管路，此时，发电机利用动力电池提供的能量驱动发电机，小齿轮带动大齿轮转动，驱动马达提高回油压力，使液压油流回到高压管路，达到制动能回收目的。