一種液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及其液壓挖掘的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及其挖掘機(jī)，所述挖掘機(jī)包含所述液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括：動(dòng)力單元，復(fù)合蓄能單元，以及控制單元；其中，所述動(dòng)力單元包含：與外部液壓系統(tǒng)連接的電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)連接的發(fā)動(dòng)機(jī)；所述復(fù)合蓄能單元包含：經(jīng)第一整流逆變器連接至所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的蓄電器，與所述蓄電器連接的第二整流逆變器，與所述第二整流逆變器連接的飛輪，與所述第二整流逆變器連接的電機(jī)，將所述飛輪和所述電機(jī)耦合后連接至外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)的減速機(jī)構(gòu)。本發(fā)明提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，復(fù)合蓄能單元采用蓄電器和飛輪復(fù)合儲(chǔ)能的方式，功率密度大﹑使用壽命長(zhǎng)，且具有安全、綠色、環(huán)保的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及其液壓挖掘機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械，具體是涉及一種液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及其液壓挖掘機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]具統(tǒng)計(jì)顯示，液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)的能量消耗約占25%?40%，回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30%?40%?；剞D(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)必然產(chǎn)生液壓沖擊和溢流發(fā)熱，給液壓元件的使用壽命和液壓系統(tǒng)的熱平衡帶來(lái)不利影響，如把這部分能量回收利用起來(lái)，即保護(hù)了系統(tǒng)和元件，又節(jié)約了能量。
[0003]目前液壓挖掘機(jī)涉及的能量回收通常采用油電混合動(dòng)力系統(tǒng)或油液混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行。在現(xiàn)有混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)中，通常由發(fā)動(dòng)機(jī)提供負(fù)載所需的平均功率，并由蓄電器或液壓系統(tǒng)用以平衡負(fù)載功率。
[0004]中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN201020232332公開(kāi)了一種挖掘機(jī)液壓混合動(dòng)力裝置，如圖1所示，該挖掘機(jī)液壓混合動(dòng)力裝置與挖掘機(jī)的液壓回轉(zhuǎn)馬達(dá)連接，其包括:相背聯(lián)結(jié)的變量泵101、變量泵102，以及單向閥103、換向閥104、換向閥107、蓄能器105、梭閥106、梭閥108，梭閥兩端連接回轉(zhuǎn)馬達(dá)的進(jìn)出油口，變量泵101、變量泵102分別通過(guò)換向閥與兩個(gè)梭閥連接，蓄能器105與換向閥104連接，變量泵102通過(guò)單向閥103與蓄能器105連接?？捎行胀诰驒C(jī)回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)的能量，并在挖掘機(jī)反向回轉(zhuǎn)時(shí)釋放出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)能量的回收利用。
[0005]但是，上述的挖掘機(jī)液壓混合動(dòng)力裝置受當(dāng)前制造工藝水平限制，普遍存在液壓油泄漏問(wèn)題，另外，利用電液二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為傳動(dòng)方式，存在的問(wèn)題是液壓泵/馬達(dá)出現(xiàn)振動(dòng)噪聲。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有復(fù)合蓄能單元的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及其液壓挖掘機(jī)。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0008]一種液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，具有這樣的特征，包括:驅(qū)動(dòng)外部液壓系統(tǒng)的動(dòng)力單元；與動(dòng)力單元連接的復(fù)合蓄能單元；以及控制動(dòng)力單元和復(fù)合蓄能單元運(yùn)行的控制單兀；其中，動(dòng)力單兀包含:與外部液壓系統(tǒng)連接的電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)連接的發(fā)動(dòng)機(jī)；復(fù)合蓄能單元包含:經(jīng)第一整流逆變器連接至電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的蓄電器，與蓄電器連接的第二整流逆變器，與第二整流逆變器連接的飛輪，與第二整流逆變器連接的電機(jī)，將飛輪和電機(jī)耦合后連接至外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)的減速機(jī)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:控制單元包含:與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，與蓄電器連接的蓄電器管理模塊，與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)連接的第一電機(jī)控制器，與電機(jī)連接的第二電機(jī)控制器，與飛輪連接的飛輪控制器，以及主控制器；主控制器分別與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、蓄電器管理模塊、第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器、以及飛輪控制器連接。
[0010]進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:動(dòng)力單元還包含:信號(hào)輸出端與主控制器連接的第一轉(zhuǎn)速傳感器，第一轉(zhuǎn)速傳感器用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端轉(zhuǎn)速。
[0011]進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:復(fù)合蓄能單元還包含:信號(hào)輸出端與主控制器連接的第二轉(zhuǎn)速傳感器，第二轉(zhuǎn)速傳感器用于檢測(cè)減速機(jī)構(gòu)的輸出端轉(zhuǎn)速。
[0012]進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:主控制器為單片機(jī)。
[0013]進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:飛輪由高強(qiáng)度的碳素纖維材料制成。
[0014]另外，在本發(fā)明還提供了一種液壓挖掘機(jī)，還可以具有這樣的特征:包括上述任意一項(xiàng)中的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0015]本發(fā)明在上述基礎(chǔ)上具有的積極效果是:
[0016]本發(fā)明提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及其液壓挖掘機(jī)，復(fù)合蓄能單元采用蓄電器和飛輪復(fù)合儲(chǔ)能的方式，具有功率密度大、制造成本低，壽命長(zhǎng)，控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，并且不存在液壓油泄漏和噪聲問(wèn)題，具有安全、綠色、環(huán)保的特點(diǎn)。
[0017]另外，由于飛輪具有響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)特性好的特點(diǎn)，在液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用飛輪回收制動(dòng)能，并將制動(dòng)能轉(zhuǎn)換為飛輪的動(dòng)能，在需要驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)，再將飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)平臺(tái)的動(dòng)能，從而往復(fù)循環(huán)，能量轉(zhuǎn)換效率高，同時(shí)，具有重量輕，體積小的優(yōu)點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1為【背景技術(shù)】中挖掘機(jī)液壓混合動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中，I為電動(dòng)/發(fā)電機(jī)、2為發(fā)動(dòng)機(jī)、3為第一整流逆變器、4為蓄電器、5為第二整流逆變器、6為飛輪、7為電機(jī)、8為減速機(jī)構(gòu)、9為發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、10為蓄電器管理模塊、11為第一電機(jī)控制器、12為第二電機(jī)控制器、13為飛輪控制器、14為主控制器、15為第一轉(zhuǎn)速傳感器、16為第二轉(zhuǎn)速傳感器、30為外部液壓系統(tǒng)、40為外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及其液壓挖掘機(jī)作具體闡述。
[0023]本實(shí)施例提供的液壓挖掘機(jī)包括如圖2所示液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0024]本實(shí)施例提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)包括:動(dòng)力單元,復(fù)合蓄能單元，以及控制單元。動(dòng)力單元用于驅(qū)動(dòng)外部液壓系統(tǒng)30，復(fù)合蓄能單元與動(dòng)力單元連接，控制單元控制動(dòng)力單元和復(fù)合蓄能單元運(yùn)行。
[0025]動(dòng)力單元包含:電動(dòng)/發(fā)電機(jī)1，發(fā)動(dòng)機(jī)2，以及第一轉(zhuǎn)速傳感器15。
[0026]電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I與外部液壓系統(tǒng)30連接,發(fā)動(dòng)機(jī)2與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I連接，第一轉(zhuǎn)速傳感器15用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)2的輸出端轉(zhuǎn)速。在液壓挖掘機(jī)的挖掘和行走過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)2為液壓挖掘機(jī)提供工作所述的平均功率，電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I通過(guò)電動(dòng)和發(fā)電兩種工作模式的切換平衡負(fù)載功率，起到“削峰填谷”的作用。
[0027]復(fù)合蓄能單元包含:蓄電器4，第二整流逆變器5，飛輪6，電機(jī)7，減速機(jī)構(gòu)8，以及第二轉(zhuǎn)速傳感器16。
[0028]蓄電器4經(jīng)第一整流逆變器3連接至電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I，第二整流逆變器5與蓄電器4連接。飛輪6也與第二整流逆變器5連接，同樣的，電機(jī)7與第二整流逆變器5連接，減速機(jī)構(gòu)8將飛輪6和電機(jī)7耦合后連接至外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)40，第二轉(zhuǎn)速傳感器16的信號(hào)輸出端與主控制器14連接,第二轉(zhuǎn)速傳感器16用于檢測(cè)減速機(jī)構(gòu)8的輸出端轉(zhuǎn)速。
[0029]控制單元包含:與發(fā)動(dòng)機(jī)2連接的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器9，與蓄電器4連接的蓄電器管理模塊10，與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I連接的第一電機(jī)控制器11，與電機(jī)7連接的第二電機(jī)控制器12，與飛輪6連接的飛輪控制器13，以及主控制器14。
[0030]主控制器14為單片機(jī)，并且，主控制器14分別與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器9、蓄電器管理模塊10、第一電機(jī)控制器11、第二電機(jī)控制器12、以及飛輪控制器13連接。
[0031]第一轉(zhuǎn)速傳感器15的信號(hào)輸出端與主控制器14連接,主控制器14根據(jù)第一轉(zhuǎn)速傳感器15輸出的信號(hào)判斷外部液壓系統(tǒng)30處的挖掘負(fù)載與發(fā)動(dòng)機(jī)2的輸出功率大小。
[0032]蓄電器4用于平衡液壓挖掘機(jī)的挖掘負(fù)載功率，即當(dāng)外部液壓系統(tǒng)30處的挖掘負(fù)載大于發(fā)動(dòng)機(jī)2的輸出功率時(shí)，電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I處于電動(dòng)模式，此時(shí)，第一整流逆變器3將蓄電器4的直流電轉(zhuǎn)換成交流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I，從而對(duì)外部液壓系統(tǒng)30進(jìn)行聯(lián)合驅(qū)動(dòng)；當(dāng)外部液壓系統(tǒng)30處的挖掘負(fù)載小于發(fā)動(dòng)機(jī)2的輸出功率時(shí)，電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I處于發(fā)電模式，此時(shí)，第一整流逆變器3將電動(dòng)/發(fā)電機(jī)I產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電并儲(chǔ)存在蓄電器4中。
[0033]第二轉(zhuǎn)速傳感器16的信號(hào)輸出端與主控制器14連接，主控制器14根據(jù)第二轉(zhuǎn)速傳感器16輸出的信號(hào)判斷飛輪6的能量?jī)?chǔ)備。
[0034]飛輪用于驅(qū)動(dòng)外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)40的回轉(zhuǎn)和外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)40的制動(dòng)能量回收，即當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)40回轉(zhuǎn)時(shí)，主控制器14根據(jù)外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)40的負(fù)載大小和飛輪6轉(zhuǎn)速情況分配電機(jī)7和飛輪6的功率，使電機(jī)7和飛輪6共同驅(qū)動(dòng)外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)40回轉(zhuǎn)；當(dāng)需要對(duì)外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)40進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)能經(jīng)減速機(jī)構(gòu)8驅(qū)動(dòng)飛輪6旋轉(zhuǎn)，將外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)40的制動(dòng)能以飛輪6的動(dòng)能形式儲(chǔ)存起來(lái)。
[0035]本實(shí)施例提供的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及其液壓挖掘機(jī)，復(fù)合蓄能單元采用蓄電器和飛輪復(fù)合儲(chǔ)能的方式，具有功率密度大、制造成本低，壽命長(zhǎng)，控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，并且不存在液壓油泄漏和噪聲問(wèn)題，具有安全、綠色、環(huán)保的特點(diǎn)。
[0036]另外，由于飛輪具有響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)特性好的特點(diǎn)，在液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用飛輪回收制動(dòng)能，并將制動(dòng)能轉(zhuǎn)換為飛輪的動(dòng)能，在需要驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)，再將飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)平臺(tái)的動(dòng)能，從而往復(fù)循環(huán)，能量轉(zhuǎn)換效率高，同時(shí)，具有重量輕、體積小、以及轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn)。
[0037]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括: 驅(qū)動(dòng)外部液壓系統(tǒng)(30)的動(dòng)力單元； 與所述動(dòng)力單元連接的復(fù)合蓄能單元； 控制所述動(dòng)力單元和所述復(fù)合蓄能單元運(yùn)行的控制單元； 其中，所述動(dòng)力單元包含:與所述外部液壓系統(tǒng)(30)連接的電動(dòng)/發(fā)電機(jī)(1)，與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)⑴連接的發(fā)動(dòng)機(jī)⑵； 所述復(fù)合蓄能單元包含:經(jīng)第一整流逆變器(3)連接至所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)(I)的蓄電器(4)，與所述蓄電器(4)連接的第二整流逆變器(5)，與所述第二整流逆變器(5)連接的飛輪出)，與所述第二整流逆變器(5)連接的電機(jī)(7)，將所述飛輪(6)和所述電機(jī)(7)耦合后連接至外部回轉(zhuǎn)平臺(tái)(40)的減速機(jī)構(gòu)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制單元包含:與所述發(fā)動(dòng)機(jī)(2)連接的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(9)，與所述蓄電器(4)連接的蓄電器管理模塊(10)，與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)⑴連接的第一電機(jī)控制器(11)，與所述電機(jī)(7)連接的第二電機(jī)控制器(12)，與所述飛輪(6)連接的飛輪控制器(13)，以及主控制器(14)； 所述主控制器(14)分別與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(9)、所述蓄電器管理模塊(10)、所述第一電機(jī)控制器(11)、所述第二電機(jī)控制器(12)、以及所述飛輪控制器(13)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于: 所述動(dòng)力單元還包含:信號(hào)輸出端與所述主控制器(14)連接的第一轉(zhuǎn)速傳感器(15)，所述第一轉(zhuǎn)速傳感器(15)用于檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的輸出端轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于: 所述復(fù)合蓄能單元還包含:信號(hào)輸出端與所述主控制器(14)連接的第二轉(zhuǎn)速傳感器(16)，所述第二轉(zhuǎn)速傳感器(16)用于檢測(cè)所述減速機(jī)構(gòu)(8)的輸出端轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于: 所述主控制器(14)為單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于: 所述飛輪￠)由高強(qiáng)度的碳素纖維材料制成。
7.一種液壓挖掘機(jī)，其特征在于: 包括權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)中所述的液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】E02F9/22GK104196079SQ201410359852
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】王建明, 薛運(yùn)鋒, 杜道佳 申請(qǐng)人:昆山三一數(shù)字科技有限公司