[发明专利]用于液压系统的混合动力系统和工程机械

说明书

技术领域

本发明涉及动力系统技术领域，具体而言，涉及用于液压系统的混合动力系统和具有该用于液压系统的混合动力系统的工程机械。

背景技术

目前，小吨位全液压起重机(100吨以下)主要由下车行走发动机经由变速箱连接至液压泵，为上车液压系统提供动力源；而大吨位全液压起重机在上车单独配置了一个发动机，由该发动机直接连接液压泵，为上车液压系统提供动力源。

在相关技术中公开的变频式全液压起重机混合动力装置，如图1所示，它包含发动机1、发动机联轴器2、液压泵3、液压管路4、液压系统5、频率调整踏板6、电动机启动开关7、动力电源8、变频器9、电缆10、变频电机11、电机联轴器12，发动机1经发动机连轴器2与液压泵3串联连接，两个液压泵3经液压管路4并联后与液压系统5串联连接；频率调整踏板6经电缆10使变频器9、变频电机11串联连接后再经电机联轴器12使变频电机11与液压泵3串联连接。

上述技术方案存在以下缺陷：

1)当没有地面动力电源时，只能使用发动机动力源，不能实现变频调速和节能；

2)将两个液压泵进行并联设计，使液压系统管路和油路控制更为复杂，同时也增加了生产成本；

3)电气部分设计过于简单，存在电气安全隐患；

4)控制方式单一，依赖人为操作的过程太多，因此，存在人为操作隐患。

发明内容

考虑到上述背景技术，本发明所要解决的一个技术问题是提供一种用于液压系统的混合动力系统，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种具有上述混合动力系统的工程机械，仅由交流变频电机驱动液压泵，使得操作控制更方便，并提高了系统的安全性。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于液压系统的混合动力系统，包括：发动机、变速箱、耦合装置、交流发电机、变频器、交流变频电机和液压泵，其中，所述发动机连接至所述变速箱，输出转速和扭矩，用于驱动所述交流发电机；所述变速箱连接至所述发动机，调节所述发动机的转速和扭矩，并通过所述耦合装置将调节后的所述转速和扭矩传送至所述交流发电机，使所述交流发电机工作在额定转速；所述交流发电机连接至所述变频器，生成电能并传送至所述变频器；所述变频器用以调节输出频率，并根据调节后的输出频率控制输出至所述交流变频电机的电压和电流；所述交流变频电机连接至所述液压泵，根据输入的所述电压和电流调节其转速和扭矩；所述液压泵接收来自所述交流变频电机的转速和扭矩，以调节液压油的输出流量。

因此，避免了如相关技术中出现的两个液压泵并联设计所造成的液压系统管路和油路控制复杂的问题。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：第一操作装置，将所述交流变频电机所需转速信号经控制器发送至所述变频器，以调节所述变频器的输出频率；所述控制器，连接至所述发动机、所述第一操作装置和所述变速箱，采集所述发动机的状态信号和采集所述变速箱的当前档位信号，并根据选择的供电模式判断是否需要启动所述发动机，在判断出需要启动所述发动机时，进而判断所述当前档位信号是否满足所述交流变频电机在工作状态时的档位信号，若判断结果为满足，则根据所述交流变频电机的额定功率和发动机万有特性曲线计算出所述发动机的最佳转速，以保证所述发动机工作在最佳油耗区域，并将所述最佳转速的信号传送至所述发动机，启动所述发动机，若判断结果为不满足，则关闭所述发动机。

该控制器如果发现变速箱的档位为上车正在工作的档位，则可以启动发动机，为了防止上车正在工作时，出现下车行走或执行其他动作的安全问题，并且使用交流变频电机驱动液压泵，可以实现变频调速和节能。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：第一电控柜和导电环，所述第一电控柜连接至所述交流发电机和所述控制器，所述第一电控柜采集外接电源的电源状态和交流发电机的发电状态，并将所述电源状态和所述发电状态反馈给所述控制器，以便控制器进行所述供电模式的选择，所述交流发电机的电能通过所述电控柜和所述导电环传送至所述变频器；所述外接电源，连接至所述电控柜，通过所述电控柜将电能提供至所述交流变频电机；所述控制器还用于如果所述电源状态为检测不到所述外接电源，则选择由所述交流发电机提供电能给所述变频器的供电模式，如果所述发电状态为不正常时，则选择由所述外接电源提供电能给所述变频器的供电模式，并将切换指令给所述第一电控柜；所述第一电控柜还用于在接收到所述控制器的切换指令时，进行切换动作，以控制将所述交流发电机提供的电能提供给所述变频器，或控制将所述外接电源提供的电能提供至所述变频器。