[發明專利]一種液壓挖掘節能系統

有效

• 申請號: 201210128661.3
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102912821A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 林添良
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20;E02F9/22;E02F3/42
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 車世偉

技術領域

本發明涉及驅動系統領域技術，尤其是指一種基于油電液混合動力和能量回收技術的液壓挖掘節能系統。

背景技術

液壓挖掘機作為國家基礎建設的最重要的工程機械機種之一，已經廣泛應用于建筑，交通，水利，礦山以及軍事領域中。液壓挖掘機的節能減排已引起了人們的廣泛關注與重視。發動機和液壓系統效率低下是液壓挖掘機的能量利用率不高的主要原因，因此動力系統和液壓系統的節能研究一直是液壓挖掘機的研究重點。

液壓挖掘機的工況復雜，負載變化劇烈，混合動力技術是提高動力系統節能效果的最佳方案之一。混合動力一般分為以電量儲存單元(蓄電池或電容)作為儲能元件的油電混合技術和以液壓蓄能器作為儲能元件的液壓混合技術。蓄電池的能量密度高，但是它的功率密度較低，充放電頻率小，不能迅速轉化吸收大量功率。超級電容具有壽命長、釋放電流功率大等特點，此外，液壓蓄能器具有成本低、壽命長的特點，但蓄能器的能量密度很低，蓄能器與相同大小的蓄電池相比存儲的能量有限。因此，當前單一的油電混合與液壓混合兩者之間各有所長，很難同時高功率密度和高能量密度的要求。

目前，常規的動臂勢能回收方案主要基于油電混合動力液壓挖掘機展開。動臂驅動液壓缸的回油腔與液壓馬達相連，該液壓馬達與發電機同軸相連。動臂驅動油缸回油腔的液壓油驅動液壓馬達回轉，將液壓能轉化為機械能輸出，并帶動發電機發電，三相交流電能經變頻器整流為直流電能并儲存在儲能元件當中。當系統需要時，直流電能通過整流器逆變成目標頻率的三相交流電能驅動電動機，與發動機共同驅動負載工作。該技術方案中所有動臂勢能回收再利用都經過從勢能-液壓能-機械能-電能-電容-驅動變量泵的機械能的多次能量轉化，系統中能量轉換環節較多，影響了系統的能量回收效率。

同理，常規的上車機構回轉制動能量回收方案也主要基于油電混合動力液壓挖掘機展開。系統主要采用電動機驅動替代傳統液壓馬達驅動上車機構，利用電動機的二、四象限工作把回轉制動時釋放出來的大量動能轉化成電能儲存在蓄電池或電容中。系統中的電量儲存單元既為回收能量的儲能元件，同時也是混合動力驅動系統中電動機的直流電源。該技術方案中所有制動動能回收再利用經過能量多次轉化，系統中能量轉換環節較多，影響了系統的能量回收效率。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種液壓挖掘節能系統，既能提高發動機工作效率，又可降低能量回收系統中的能耗損耗，同時不影響發動機的穩定工作。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種液壓挖掘節能系統，其包括動臂驅動油缸(17)和上車機構(34)，還包括油電液混合驅動系統(100)、液壓蓄能器控制單元(200)、動臂驅動油缸液壓控制單元(300)、上車機構液壓控制單元(400)、第一單向閥(11)、第二單向閥(13)、第三單向閥(14)、第一液壓蓄能器(24)以及第二液壓蓄能器(26)；

所述的油電液混合驅動系統100包括同軸機械傳動連接的發動機(3)、電動/發電機(4)和變量馬達(5)、第一變量泵(6)和第二變量泵(7)；

所述的液壓蓄能器控制單元200包括第一電磁換向閥(15)、第二電磁換向閥(22)、第三電磁換向閥(23)、第四電磁換向閥(25)；前述第一液壓蓄能器(24)接第三電磁換向閥(23)油口B，第三電磁換向閥(23)的油口A分為三路：第一路接第一電磁換向閥(15)的油口A，第二路接第三單向閥(14)的油口B，第三路接第二電磁換向閥(22)的油口B；第二液壓蓄能器(26)接第四電磁換向閥(25)的油口B；該第二電磁換向閥(22)的油口A接第二單向閥(13)的油口B；第四電磁換向閥(25)的油口A分兩路：第一路接第一電磁換向閥(15)的油口B，第二路接變量馬達(5)的進油口；

所述的動臂驅動油缸液壓控制單元300包括第一比例節流閥(18)、第二比例節流閥(19)、第三比例節流閥(20)、第四比例節流閥(21)，所述動臂驅動油缸(17)的有桿腔的油口分為兩路：第一路接第三比例節流閥(20)的油口B，第二路接第四比例閥(21)的油口A；并且該動臂驅動油缸(17)的無桿腔的油口分為三路：第一路接第一比例節流閥(18)的油口B，第二路接第二比例節流閥(19)的油口A，第三路接第三單向閥(14)的油口A；該第二比例節流閥(19)的油口B和第四比例節流閥(21)的油口B接油箱；該第一比例節流閥(18)的油口A和第三比例節流閥(20)的油口A接第二電磁換向閥(22)的油口A；