[发明专利]用于工程机械的液电混合驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程机械驱动系统，具体涉及一种用于工程机械的液 电混合驱动系统，运用液压马达与电机混合动力驱动工程机械。

背景技术

近年来，鉴于在汽车上的成功应用，混合动力系统受到了各工程机械 企业的高度重视，成为工程机械节能降耗，降低排放的重要研究课题之一。 为了提高下一代产品的竞争力和市场占有率，日立建机、神钢、小松、卡 特彼勒等世界上各大工程机械制造商，纷纷开展了混合动力系统在工程机 械领域的应用研究工作。

现有工程机械的驱动方式中，用液压油驱动液压马达来实现机械执行 机构运动的占到很大比例，其固有的缺点是：工程机械执行机构运行的惯 性非常大，其制动一般通过液压马达的溢流实现，在此过程中机构运动的 动能以热能的方式损失掉，损失的这部分能量转化为液压油的热能，在完 成相同工作量的条件下燃油消耗多，同时增大了散热系统的散热负担。

目前运用于汽车上的混合动力系统，通常是通过一动力合成装置，将 扭矩转化为的动能与发动机输出的动能合并后为车辆提供动力，是由机械 能(扭矩)-电能-机械能的转化过程。虽然混合动力系统在汽车上得到 了成功使用，但若直接将该套系统套用于工程机械上，是无法实现正常运 作的，区别就在于：(1)汽车的传动方式为齿轮、轴等之间的机械能传递， 而工程机械是通过液压马达提供动力的，非纯机械传动，存在液压回油等 问题；(2)目前是采用电动/发电机联接减速箱驱动，回收制动时的部分能量， 但由于电动/发电机的装机容量限制，现有混合动力系统很难达到用液压马 达驱动执行机构所拥有的性能。因而，现有的混合动力系统不适合工程机 械的使用，需要针对工程机械的动力特点与要求，研究出一种新的混合动 力系统。

发明内容

本发明目的是提供一种用于工程机械的液电混合驱动系统，使用该系 统可降低整机的能耗，提高动能的提供，减少对液压能的争抢，有助于稳 定整机的工作性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于工程机械的液 电混合驱动系统，包括先导控制阀、主阀、动力装置及控制器，所述动力 装置输出端与执行机构连接，所述动力装置为混合动力装置，由液压马达、 电动发电机及减速机同轴联接组成，所述液压马达的高压油输出端上分别 并联一电磁溢流阀，其流量控制端与所述控制器连接；所述电动发电机的 控制端与所述控制器连接，电动发电机的发电输出与一蓄能装置连接，该 蓄能装置的输出端与电动发电机的电动输入端连接；所述先导控制阀与主 阀之间设有一电磁阀块，位于该电磁阀块的输入输出端上及所述液压马达 高压入油口上分别设置一压力传感器，各传感器输出的压力信号分别输入 至所述控制器。

上述技术方案中，所述执行机构如液压挖掘机的回转平台，起重机绞 盘等，当执行机构接受动力装置的驱动后，便进行额定的操作，而当制动 时，动力装置的驱动力撤离，执行机构在其惯性下继续运动一段时间，本 发明将在该段时间内产生的动能回收后带动电动发电机的发电，并将该部 分电能充入蓄能装置中，待下次驱动执行机构时，蓄能装置中的电能便输 出驱动电动发电机转动，与液压马达一同驱动执行机构，实现混合动力驱 动。其中，电能与液压能的分配由控制器控制，该控制信息需要出厂前检 测得出，其过程为通过设置电磁阀块及多个传感器，分别在不同的工况下 检测电磁阀前后的压力信号与液压马达高压油入口的压力信号，而后改变 压力，降低主阀的输出，降低的部分由电能补充，测试得出各种工况下最 低的液压输出，制成工况对比表，预存于控制器，因而在日后使用时，只 需按照工况的不同读取工况对比表中的相应数据，由控制器直接分配液压 与电能之间的输出比例即可，实现液电的混合驱动，降低能耗的损失，充 分利用回收能量，同时由于是利用内部回收能量，而非外接电能，因而电 路较为简单，且真正做到节省能源消耗。

上述技术方案中，所述控制器内设有变频模块，制动状态下，电动发 电机产生的交流电经所述变频模块转换为直流电后输入所述蓄能装置，驱 动状态下，蓄能装置内的直流电经所述变频模块转换为交流电后输入电动 发电机。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：