[发明专利]基于超级电容的液压汽车起重机能量回收系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种基于超级电容的液压汽车起重机能量回收系统及控制方法。该基于超级电容的液压汽车起重机能量回收系统包括超级电容、DC/DC直流变换模块、直流电机、电机转矩传感器、减速器A、起升卷筒、负载泵、三位四通换向阀、平衡阀、马达、马达转矩传感器、马达转速传感器、减速器B和控制器；通过引入DC/DC直流变换模块对超级电容进行充、放电电流管理并控制直流电机输出转矩，从而实现负载势能的回收与利用，并完成液压系统与直流电机在负载起升和下降过程中的协调控制。

技术领域

本发明涉及一种起升机构能量回收系统，具体是一种适用于液压汽车起重机起升机构能量回收系统及液电混合控制方法。

背景技术

能源和环境问题一直是全球各国关注的焦点问题，处在发展动力转型期的我国更是注重节能减排效果，并制定了一系列方针政策以改善能源消耗和环境污染问题。作为一种流动式的起重设备，液压汽车起重机凭借行走快速、操作简单灵活、机动性能好、适应性较强以及效率高等诸多优点在基础设施建设和物流行业迅速发展。在世界范围内，起重机中汽车起重机保有量最大。液压汽车起重机是汽车起重机的主力军。然而，液压汽车起重机在满足性能和可靠性的同时，其耗油量和污染也相当严重，有必要对液压汽车起重机进行节能减排的研究。液压汽车起重机的各个机构中起升机构动作最频繁，能量浪费最严重；负载在起升过程中，发动机通过液压系统带动卷扬使负载提升，在此过程中化石燃料的能量通过起升系统转变为负载的势能；在负载下降过程中，重物的势能通过平衡阀转变为热能白白消耗掉并对液压系统产生不利影响。因此，如果把这部分能量及时存储起来并在下次重物起升时释放出来利用，将极大地达到节能减排的目的。

发明内容

为解决上述问题，实现负载势能的回收和利用，对储能系统进行能量管理并使能量回收系统更好地和液压系统协同工作，从而实现液压汽车起重机的节能减排，本发明提出一种基于超级电容的液压汽车起重机能量回收系统及利用该系统进行负载势能回收与利用的控制方法。

本发明的技术方案：

一种基于超级电容的液压汽车起重机能量回收系统，该系统位于液压汽车起重机的配重位置并取代配重，液压汽车起重机能量回收系统的总质量不超过配重质量；该系统包括超级电容1、DC/DC直流变换模块、直流电机2、电机转矩传感器3、减速器A4、起升卷筒5、负载泵6、三位四通换向阀7、平衡阀8、马达9、马达转矩传感器10、马达转速传感器11、减速器B12和控制器；

所述超级电容1包括均压模块和监管模块，其一端连接DC/DC直流变换模块，用于对超级电容1进行充、放电；所述DC/DC直流变换模块另一端通过两条直流母线与直流电机2连接，以控制直流电机2转矩；DC/DC直流变换模块与直流电机2连接的两条直流母线之间并联一个电容；直流电机2另一端连接电机转矩传感器3的一端，电机转矩传感器3用于监测直流电机2转矩；电机转矩传感器3的另一端连接减速器A4，减速器A4和减速器B12之间连接起升卷筒5；减速器B12另一端连接马达转矩传感器10和马达转速传感器11；所述马达转矩传感器10和马达转速传感器11的另一端均与马达9连接，分别用于检测马达9的转矩和转速；所述马达9与平衡阀8连接；平衡阀8通过三位四通换向阀7与负载泵6连接；

所述超级电容1、DC/DC直流变换模块、电机转矩传感器3、马达转矩传感器10和马达转速传感器11均通过导线与控制器连接，控制器根据输入信号判断并控制信号的输出。

一种利用基于超级电容的液压汽车起重机能量回收系统进行负载势能回收与利用的控制方法，包括以下步骤：

1)马达转矩传感器10和马达转速传感器11检测到负载匀速下降

开始时，马达9工作、直流电机2未运行；马达转速传感器11和马达转矩传感器10检测到马达9稳定运行的转速n和转矩T，设定n0时负载处于匀速下降状态，n0时负载处于匀速起升状态；

2)监测超级电容1的电压