[发明专利]基于泵/马达的混联式液压挖掘机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及驱动系统领域技术，尤其是指一种基于泵/马达的混联式液压挖掘机的节能驱动系统。

背景技术

随着世界范围内能源短缺和环境污染问题的日趋严重，研究液压挖掘机的节能问题具有重要的现实意义。液压挖掘机的节能问题已受到业界的广泛关注。液压挖掘机在工作过程中，动臂的上下摆动以及上车机构的回转运动比较频繁，又由于各运动部件惯性都比较大，所以减速制动时会释放出大量的势能和能量，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，能量回收成为液压挖掘机节能降耗的一项有效措施。在传统液压挖掘机中，这部分能量难以进行回收、存储和再利用。在液压挖掘机中引入混合动力系统，由于动力系统中具备电池或电容等储能装置，能量的回收和存储都易于实现。

目前，混合动力液压挖掘机的常规的能量回收方案主要包括两种。一种为动臂势能能量回收方案：动臂驱动液压缸的回油腔与液压马达相联，该液压马达与发电机同轴相联。动臂驱动油缸回油腔的液压油驱动液压马达回转，将液压能转化为机械能输出，并带动发电机发电，三相交流电能经变频器整流为直流电能并储存在储能元件当中。当系统需要时，直流电能通过整流器逆变成目标频率的三相交流电能驱动电动机，与发动机共同驱动负载(液压泵)工作。另外一种为上车机构回转制动能量回收系统：系统主要采用电动机驱动替代传统液压马达驱动上车机构，利用电动机的二、四象限工作把回转制动时释放出来的大量动能转化成电能储存在电池或电容中。系统中的电量储存单元既为回收能量的储能元件，同时也是混合动力驱动系统中电动机的直流电源。

此种技术方案中动臂势能回收方案中的发电机和回转制动能量回收方案中的电动机为两个不同的电机，成本较高、结构复杂，体积庞大，同时所有势能和制动动能的回收再利用都经过从可回收能量-液压能-机械能-电能-机械能的多次能量转化，系统中能量流动非常复杂，影响了系统的能量回收效率。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种基于泵/马达的混联式液压挖掘机驱动系统，其能降低动力系统的能量损失，提高能量回收效率，不影响发动机的稳定工作，提高发动机工作效率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于泵/马达的混联式液压挖掘机驱动系统，包括动臂驱动油缸和上车机构，还包括电量储存单元、液压控制元件、一组由铲斗油缸、斗杆油缸和行走液压马达组成的其他执行机构，以及同轴机械传动连接的发动机、第一电动机和变量泵，该变量泵通过液压主控阀连接到其他执行机构上；和与上车机构同轴机械传动连接的第二电动机、泵/马达、电磁离合器、减速器；

所述第一电动机通过第一变频器与电量储存单元电性相连，第二电动机通过第二变频器也与电量储存单元电性相连；

所述液压控制元件包括液压主控阀、比例方向阀、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀，该变量泵的出油口分两路：第一路接液压主控阀的输入端，第二路接比例方向阀的油口P；液压主控阀的出口接其他执行机构的驱动油缸或液压马达；比例方向阀的油口T接第一电磁换向阀的油口B，第一电磁换向阀的油口A接油箱；比例方向阀的油口A接第四电磁换向阀的油口T；比例方向阀的油口B分两路，第一路接泵/马达的油口B，第二路接第三电磁换向阀的油口A；

泵/马达的油口A分三路：第一路接第二电磁换向阀的油口A，第二电磁换向阀的油口B接油箱；第二路接第四电磁换向阀的油口P；第三路接第三电磁换向阀的油口B；所述第四电磁换向阀的油口A和油口B分别和动臂驱动油缸的无杆腔和有杆腔相连。

作为一种优先方案，所述第一变频器(6)内设有电量储存单元(8)的电压传感器以及判断第一变频器(6)和第一电动机(2)故障的各传感器。

作为一种优先方案，所述第二变频器(9)内设有电量储存单元(8)的电压传感器以及判断第二变频器(9)和第二电动机(11)故障的各传感器。

作为一种优先方案，所述电量储存单元(8)为电池或电容。

作为一种优先方案，所述变频器和第二电动机为永磁同步电动机及电机控制器。

作为一种优选方案，所述电量储存单元为电池或电容。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：