[发明专利]混合动力回转驱动系统和工程机械

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种混合动力回转驱动系统和设置有该混合动力回转驱动系统的工程机械。

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。液压挖掘机的主控制阀与回转马达连通，工作过程中，通过操作主控制阀，向回转马达供油，回转马达带动回转平台做回转运动；回转平台的回转运动比较频繁，而且惯性大，在减速制动时会释放出大量的热量。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，研发生产出采用混合动力系统的挖掘机，以实现能量回收成为液压挖掘机节能降耗的一项有效措施。

然而，目前挖掘机的混合动力系统通常采用蓄电池储能和蓄能器储能的方式。对于蓄电池储能方式来说，由于限于现有的电池技术，蓄电池的功率密度小，使得蓄电池瞬间充放大电流困难，造成电源系统效率低、能量回收率不高，而超级电容和燃料电池又存在着明显的成本和技术安全性等问题。对于蓄能器储能方式来说，其借助于液压连接、机械连接和电控连接，导致混合动力系统结构复杂，故障率高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种混合动力回转驱动系统和设置有该混合动力回转驱动系统的工程机械，该混合动力回转驱动系统包括能够将回转平台制动时的回转惯性势能转换成电能，再进一步转换成液压能储存在蓄能器中，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，并且结构简单，可靠性高。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种混合动力回转系统，包括主控制阀和回转马达，所述主控制阀与所述回转马达连通，所述回转马达用于与所述回转平台机械连接，还包括：

将所述回转平台的机械能转换为电能并输出的第一电能转换单元，其与所述回转平台机械连接；

将所述第一电能转换单元输出的电能转换为机械能输出的第二电能转换单元，其与所述第一电能转换单元电连接；

将第二电能转换单元输出的机械能转换为液压能并输出的液压能转换单元，其与所述第二电能转换单元机械连接；

与所述液压能转换单元选择性连通的蓄能器。

进一步地，该混合动力回转驱动系统还包括中央控制器；

所述第一电能转换单元为第一发电机/电动机单元，所述第二电能转换单元为第二发电机/电动机单元，所述液压能转换单元为液压泵/马达单元；

所述中央控制器与所述主控制阀、所述第一发电机/电动机单元、所述第二发电机/电动机单元、所述液压泵/马达单元电连接。

进一步地，该混合动力回转驱动系统还包括逆变/整流器，所述第一发电机/电动机单元通过所述逆变/整流器与所述第二发电机/电动机单元电连接，且所述中央控制器还与所述逆变/整流器电连接。

进一步地，该混合动力回转驱动系统还包括换向阀，所述液压泵/马达单元通过所述换向阀选择性连通所述蓄能器。

进一步地，所述换向阀为电磁换向阀，所述中央控制器与所述电磁换向阀的控制端电连接。

进一步地，该混合动力回转驱动系统还包括与所述蓄能器连接并检测所述蓄能器内部压力的压力传感器，所述压力传感器与所述中央控制器电连接。

进一步地，该混合动力回转驱动系统还包括减速机，所述第一发电机/电动机单元和所述回转马达均通过所述减速机与所述回转平台连接。

进一步地，所述减速机、所述第一发电机/电动机单元和所述回转马达同轴设置。

本发明的混合动力回转驱动系统可以用于挖掘机中，例如用于动臂回转驱动系统，主控制阀可以与挖掘机的液压系统的主液压油泵连接，向回转马达供油，进而驱动回转平台回转运动；在回转平台制动时，第一电能转换单元、第二电能转换单元和液压能转换单元能够将回转惯性势能转换为电能，并再进一步转换成液压能储存，实现了回转平台的能量回收；同时采用蓄能器进行储存能量，其功率密度大，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；并且采用电能作为能量的转换媒介，摒弃了采用复杂的机械和液压连接关系，结构简单，可靠性高。

另一方面，本发明还提供一种工程机械，设置有回转平台和驱动所述回转平台回转的驱动系统，所述驱动系统为上所述的混合动力回转系统。

进一步地，所述工程机械包括挖掘机和起重机。