CN107082073B - 一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统，其利用比例阀(9)调节制动扭矩，实现车辆匀速下坡，利用蓄电池(1)和蓄能器(15)回收制动能量；下坡时，优先使用蓄能器(15)回收制动能量，若蓄能器(15)充满油液后，轨道车仍处于下坡状态，可通过系统中的液压阀切换油路，利用液压马达(10)驱动液压泵(4)工作，从而反驱电机(3)发电，利用双向逆变器(2)的整流作用将三相交流电转化为直流电，存储在蓄电池(1)中。本发明实现了电液轨道车下坡时的恒速节能控制，具有无摩擦制动、节能和安全可靠的特点。

Description

一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统

技术领域

本发明涉及电液轨道车领域，具体是一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统。

背景技术

轨道车是轨道交通线路在建设和运营维护过程中必不可少的设备，它可用于车辆牵引和人员、物资运输等。目前，市场上应用较为广泛的轨道车主要有两种：第一种是采用内燃机驱动的内燃轨道车，其传动系统简单、技术成熟，但低速稳定性差、效率低，且排放的有害气体会污染作业环境。第二种是利用蓄电池电机组驱动的电力轨道车，虽然解决了内燃轨道车的污染排放和噪音问题，但仍存在装机功率高、续航里程短等缺点。

现有轨道车多采用摩擦行车制动系统，在地铁隧道下坡(特别是长大坡道)重载牵引时容易发生刹车片过热失效从而导致行车事故，且操纵困难、速度不易控制。对于道路运输车辆，为了解决下坡过程的调速与制动，目前的研究成果主要有液力辅助制动、发动机制动和缓速制动等制动方法。液力辅助制动主要运用于重载货车和大客车；发动机制动只能提供有限的制动能力且制动力不可控；有学者提出采用比例溢流阀的缓速制动系统，但该系统不能进行能量回收，能量浪费严重。以上方法均不能很好地解决电液轨道车的下坡速度操控问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统，采用闭式液压系统，利用蓄电池电机组驱动，利用静液传动技术实现调速与控制，实现轨道车的恒速节能制动，具有无摩擦制动、节能和安全可靠的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统，蓄电池、双向逆变器、电机和液压泵依次相连；所述液压泵的出油口分别与第一电磁换向阀的A口和第六电磁换向阀的B口相连，进油口分别与第一电磁换向阀的A₁口、第二电磁换向阀的E₁口和第三电磁换向阀的D₁口相连；

所述第六电磁换向阀的B₁口和第五电磁换向阀的F₁口都连接到液压马达的A口，第二电磁换向阀的E口和比例阀的C口都连接到液压马达的B口；所述液压马达、减速机构和车轮依次相连；

所述第五电磁换向阀的F口连接到比例阀的C₁口，所述比例阀的C₁口连接到第三电磁换向阀的D口；所述比例阀的C₁口还连接到第四电磁换向阀，所述第四电磁换向阀、手动截止阀和蓄能器依次相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：当轨道车正常运行时，通过系统中的液压阀切换为驱动回路，液压源驱动轨道车走行；当轨道车下坡制动时，通过系统中的液压阀切换为制动回路，利用比例阀产生制动扭矩控制轨道车恒速运行，利用蓄电池和蓄能器回收和储存下坡制动能量；蓄电池中的能量可用于电机供电，蓄能器中的能量可用于辅助启动电机或辅助驱动液压马达，实现了轨道车下坡时的恒速节能控制，具有无摩擦制动、节能和安全可靠的特点。

附图说明

图1是一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统结构示意图。

图中：1-蓄电池，2-双向逆变器，3-电机，4-液压泵，5-第一电磁换向阀，6-第二电磁换向阀，7-第三电磁换向阀，8-第四电磁换向阀，9-比例阀，10-液压马达，11-减速机构，12-车轮，13-第五电磁换向阀，14-手动截止阀，15-蓄能器，16-第六电磁换向阀，17-控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，该系统分为驱动回路和制动回路两个部分，在正常驱动状态，通过系统中的液压阀切换为驱动回路；在下坡制动状态，通过系统中的液压阀切换为制动回路。

正常驱动状态：

在正常驱动状态，控制器17通过控制电磁铁使第二电磁换向阀6工作于上位，第六电磁换向阀16工作于下位，其余阀均处于常闭闭状态，蓄电池1经双向逆变器2给电机3供电，电机3驱动液压泵4产生高压油，顺次通过第六电磁换向阀16的B口、B₁口经液压马达10的A口进入液压马达10，产生扭矩经减速机构11驱动车轮12走行，低压油通过液压马达10的B口，顺次通过第二电磁换向阀6的E口、E₁口，流回液压泵4的入口。

下坡制动状态：

在下坡制动状态，关闭电机3，液压泵4和电机3自由停机。控制器17通过控制电磁铁使第六电磁换向阀16工作于下位，比例阀9工作于左位，第四电磁换向阀8工作于右位，其余液压阀均处于常闭状态。车轮12带动减速机构11驱动液压马达10旋转，此时液压马达10为泵工况，产生的高压油经液压马达10的B口流出，进入比例阀9的C口，通过控制器17控制比例阀9的阀口开度可在驱动回路中产生一定压力，从而在双向液压马达的B口产生一定压力，从而通过液压马达10产生一定的制动扭矩平衡轨道车因坡度而受到的加速扭矩，让车辆保持恒速运行。

流过比例阀9的油液经过第四电磁换向阀8和手动截止阀14进入蓄能器15中存储起来，当蓄能器15中储存满了油液，若轨道车仍处于下坡状态，通过控制器17控制电磁铁使第四电磁换向阀8切换为左位，第三电磁换向阀7切换为下位，此时液压泵4为马达工况，拖动电机3发电，产生的电能经双向逆变器2转化后，由蓄电池1回收。此时高压油液经液压泵4的进油口进入，从液压泵4的出油口流出，回到液压马达10的A口。当蓄能器充液完成后，蓄电池也充满电或充电条件不足时，可通过控制器17使第一电磁换向阀5工作于右位，比例阀9工作于左位，第五电磁换向阀13工作于左位，其余阀均处于常闭状态。液压泵和第一电磁换向阀5形成一个闭路，比例阀9、第五电磁换向阀13和液压马达10形成一个闭路，可通过控制器17控制比例阀9阀口开度调节系统压力，通过液压马达10建立一个平衡扭矩维持车辆匀速运行。

坡度不同时，轨道车受到的加速扭矩不同，均可通过改变比例阀9的阀口开度而产生不同的制动扭矩来平衡轨道车受到的加速扭矩，让轨道车保持恒速运行。

回收能量利用：

蓄电池1储存的电能利用方式主要为：蓄电池1可以通过双向逆变器2的逆变作用将直流电转化为交流电输出，供给电机3维持其正常运行。

蓄能器15储存的高压油利用方式有两种，第一种，辅助启动电机3。电机3在从静止状态直接启动时会产生很大的冲击电流和功耗，对电机自身和蓄电池造成很大冲击，缩短轨道车的续航里程。因此，可以利用储存的高压油辅助启动电机3。方法如下：通过控制器17将第四电磁换向阀8切换为右位，第三电磁换向阀7切换为下位，第六电磁换向阀16切换于下位，其余阀门全关。蓄能器15中的高压油依次经过第四电磁换向阀8、第三电磁换向阀7进入液压泵的进油口，驱动液压泵4旋转，从而带动电机3加速到额定转速，然后启动电机3。辅助电机3启动完成后，控制器17控制第三电磁换向阀7切换于下位，第四电磁换向阀8切换于左位，并将第二电磁换向阀6切换为上位，将油路切换为驱动回路。第二种，辅助启动车辆。当轨道车在运行中，需要爬坡或者快速启动时，控制器17将第四电磁换向阀8切换为右位，第五电磁换向阀13切换为左位，第二电磁换向阀6工作于上位，第六电磁换向阀16工作于下位，其余阀处于常闭状态。气囊式蓄能器15中的高压油依次经过第四电磁换向阀8、第五电磁换向阀13和流经第六电磁换向阀16的液压泵4产生的高压油联合驱动液压马达10，达到增大驱动扭矩或快速启动的目的。

蓄能器15入口的手动截止阀14主要用于系统检修的卸荷操作。比例阀9可根据不同的工况需求利用控制器对阀口开度进行调节。蓄电池1、双向逆变器2、蓄能器15和控制器17的工作参数可结合不同工况需求进行选择。

Claims (1)

1.一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统，其特征在于，

蓄电池(1)、双向逆变器(2)、电机(3)和液压泵(4)依次相连；所述液压泵(4)的出油口分别与第一电磁换向阀(5)的A口和第六电磁换向阀(16)的B口相连，进油口分别与第一电磁换向阀(5)的A₁口、第二电磁换向阀(6)的E₁口和第三电磁换向阀(7)的D₁口相连；

所述第六电磁换向阀(16)的B₁口和第五电磁换向阀(13)的F₁口都连接到液压马达(10)的A口，第二电磁换向阀(6)的E口和比例阀(9)的C口都连接到液压马达(10)的B口；所述液压马达(10)、减速机构(11)和车轮(12)依次相连；

所述第五电磁换向阀(13)的F口连接到比例阀(9)的C₁口，所述比例阀(9)的C₁口连接到第三电磁换向阀(7)的D口；所述比例阀(9)的C₁口还连接到第四电磁换向阀(8)，所述第四电磁换向阀(8)、手动截止阀(14)和蓄能器(15)依次相连。