[发明专利]一种用于挖掘机的混联式混合动力系统

说明书

一种用于挖掘机的混联式混合动力系统，液压泵/马达的出油口P分别与第一换向阀的P口、第三换向阀的P口连接；第一、第三换向阀的A口分别与动臂液压缸的无杆腔、有杆腔连接；第三换向阀的T口与油箱连接；第二换向阀的P口和T口分别与第一换向阀的A口和油箱连接；原动机通过分动箱与液压泵/马达连接，分动箱的另一个动力输出口连接有无级变速器，无级变速器通过第一离合器与齿轮箱的一个动力口连接；所述飞轮的一端通过第二离合器与液压泵/马达连接，飞轮的另一端与齿轮箱的另一个动力口连接；转速传感器设置于飞轮壳体上；压力传感器设置在动臂液压缸的无杆腔。该系统能实现对原动机功率的回收和再利用，可以提高系统的能量利用效率。

技术领域

本发明属于液压传动技术领域，具体涉及一种用于挖掘机的混联式混合动力系统。

背景技术

液压挖掘机在各类施工领域广泛应用，液压挖掘机具有油耗高、效率低等缺点，其节能研究迫在眉睫。

挖掘机工作过程中，经常会出现原动机的输出功率大于系统需求的时候。这会造成一定的功率浪费，导致原动机工作在低效区域。挖掘机在工作过程中，动臂升降动作频繁，又由于工作装置和负载质量大，在下降过程中会释放出大量的势能。该能量绝大部分消耗在主液压阀节流口并转换为热能，这造成了能量的浪费和系统的发热，同时，也降低了液压元件的寿命。因此，研究原动机的功率平衡问题以及动臂势能回收与再利用问题，对延长设备使用寿命，提高能量利用率具有重要意义。在传动技术领域，混合动力技术成为现阶段提高能量利用效率的重要技术之一。所谓混合动力系统是指整机具备两种或者两种以上类型的动力源，并可以进行能量的回收和再利用的系统。在这些动力源中，一种作为主动力源，其余作为辅助动力源，且至少一种动力源的能量是可逆的。当前，对于混合动力系统辅助动力源的研究主要集中在电力式(蓄电储能)和液压式(液压储能)两方面。

电力式主要采用液压马达、发电机为能量转化元件，蓄电池和超级电容为储能元件，以实现能量的转换和回收。在系统需要能量时，发动机工作在电动机模式下，驱动液压马达工作在泵模式下，对系统输出液压能。但是动臂下降过程的时间非常短(3～6s)，能量值大，所以功率很大。现有技术的蓄电池难以承受如此大的充电/放电功率。而超级电容价格极为昂贵，且其占用空间大，因此电力式回收的实用性不强。液压式能量回收系统以蓄能器为储能元件。其基本工作原理为，当回收系统重力势能时，以高压油液的压力能的形式储存于液压蓄能器中，当系统中需要用能时，储存的油液释放出来进入液压系统工作。液压式回收方案利用了蓄能器功率密度大，能吸收压力冲击等优点，但因蓄能器储存能量的密度低，如果需要储存较多能量时会需要较大体积的蓄能器，进而会占用较大的空间，且蓄能器的安装也非常不方便。此外，蓄能器的压力会随着存储油液的增多而上升，对臂架的下落速度造成影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于挖掘机的混联式混合动力系统，该系统能在原动机的输出功率大于系统的需求时，实现对原动机的机械能转化为飞轮的动能进行存储，调整发动机的工作点，使之工作在高效区域，还能对动臂下放时的重力势能进行回收，转化成飞轮的动能，该系统能在系统需要时将存储在飞轮中的能量进行再利用，驱动动臂的提升。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于挖掘机的混联式混合动力系统，包括原动机、液压泵/马达、动臂液压缸、第二换向阀、转速传感器、压力传感器、飞轮和控制器，原动机通过分动箱与液压泵/马达连接，液压泵/马达的吸油口S与油箱连接；

在分动箱与液压泵/马达之间串接有第三离合器；

液压泵/马达的出油口P分别与第一换向阀的P口和第三换向阀的P口连接；第一换向阀的A口、第三换向阀的A口分别与动臂液压缸的无杆腔、有杆腔连接；第三换向阀的T口与油箱连接；

所述第二换向阀的P口和T口分别与第一换向阀的A口和油箱连接；