[發明專利]混合動力回轉驅動系統和工程機械

有效

• 申請號: 201310131844.5
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103215982A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 陳克雷;王新富
• 申請（專利權）人: 三一重機有限公司
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20;E02F9/22;B66C13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及工程機械領域，特別涉及一種混合動力回轉驅動系統和設置有該混合動力回轉驅動系統的工程機械。

背景技術

隨著世界范圍內工業技術的迅速發展，能源短缺和環境污染問題日趨嚴重。工程機械中的液壓挖掘機由于作業量大、耗油高、排放差，已逐漸成為人們普遍關注的主要對象。液壓挖掘機的主控制閥與回轉馬達連通，工作過程中，通過操作主控制閥，向回轉馬達供油，回轉馬達帶動回轉平臺做回轉運動；回轉平臺的回轉運動比較頻繁，而且慣性大，在減速制動時會釋放出大量的熱量。這部分能量通常都消耗在液壓閥的閥口上，不僅浪費了能量，還會導致系統發熱和元件壽命的降低。為了減少能量損耗和系統發熱量，提高元件的壽命，研發生產出采用混合動力系統的挖掘機，以實現能量回收成為液壓挖掘機節能降耗的一項有效措施。

然而，目前挖掘機的混合動力系統通常采用蓄電池儲能和蓄能器儲能的方式。對于蓄電池儲能方式來說，由于限于現有的電池技術，蓄電池的功率密度小，使得蓄電池瞬間充放大電流困難，造成電源系統效率低、能量回收率不高，而超級電容和燃料電池又存在著明顯的成本和技術安全性等問題。對于蓄能器儲能方式來說，其借助于液壓連接、機械連接和電控連接，導致混合動力系統結構復雜，故障率高。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種混合動力回轉驅動系統和設置有該混合動力回轉驅動系統的工程機械，該混合動力回轉驅動系統包括能夠將回轉平臺制動時的回轉慣性勢能轉換成電能，再進一步轉換成液壓能儲存在蓄能器中，液壓蓄能器功率密度大，解決了電動混合動力能量回收率低的問題，降低了采用超級電容回收能量的成本過高難題，并且結構簡單，可靠性高。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種混合動力回轉系統，包括主控制閥和回轉馬達，所述主控制閥與所述回轉馬達連通，所述回轉馬達用于與所述回轉平臺機械連接，還包括：

將所述回轉平臺的機械能轉換為電能并輸出的第一電能轉換單元，其與所述回轉平臺機械連接；

將所述第一電能轉換單元輸出的電能轉換為機械能輸出的第二電能轉換單元，其與所述第一電能轉換單元電連接；

將第二電能轉換單元輸出的機械能轉換為液壓能并輸出的液壓能轉換單元，其與所述第二電能轉換單元機械連接；

與所述液壓能轉換單元選擇性連通的蓄能器。

進一步地，該混合動力回轉驅動系統還包括中央控制器；

所述第一電能轉換單元為第一發電機/電動機單元，所述第二電能轉換單元為第二發電機/電動機單元，所述液壓能轉換單元為液壓泵/馬達單元；

所述中央控制器與所述主控制閥、所述第一發電機/電動機單元、所述第二發電機/電動機單元、所述液壓泵/馬達單元電連接。

進一步地，該混合動力回轉驅動系統還包括逆變/整流器，所述第一發電機/電動機單元通過所述逆變/整流器與所述第二發電機/電動機單元電連接，且所述中央控制器還與所述逆變/整流器電連接。

進一步地，該混合動力回轉驅動系統還包括換向閥，所述液壓泵/馬達單元通過所述換向閥選擇性連通所述蓄能器。

進一步地，所述換向閥為電磁換向閥，所述中央控制器與所述電磁換向閥的控制端電連接。

進一步地，該混合動力回轉驅動系統還包括與所述蓄能器連接并檢測所述蓄能器內部壓力的壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述中央控制器電連接。

進一步地，該混合動力回轉驅動系統還包括減速機，所述第一發電機/電動機單元和所述回轉馬達均通過所述減速機與所述回轉平臺連接。

進一步地，所述減速機、所述第一發電機/電動機單元和所述回轉馬達同軸設置。

本發明的混合動力回轉驅動系統可以用于挖掘機中，例如用于動臂回轉驅動系統，主控制閥可以與挖掘機的液壓系統的主液壓油泵連接，向回轉馬達供油，進而驅動回轉平臺回轉運動；在回轉平臺制動時，第一電能轉換單元、第二電能轉換單元和液壓能轉換單元能夠將回轉慣性勢能轉換為電能，并再進一步轉換成液壓能儲存，實現了回轉平臺的能量回收；同時采用蓄能器進行儲存能量，其功率密度大，解決了電動混合動力能量回收率低的問題，降低了采用超級電容回收能量的成本過高難題；并且采用電能作為能量的轉換媒介，摒棄了采用復雜的機械和液壓連接關系，結構簡單，可靠性高。

另一方面，本發明還提供一種工程機械，設置有回轉平臺和驅動所述回轉平臺回轉的驅動系統，所述驅動系統為上所述的混合動力回轉系統。

進一步地，所述工程機械包括挖掘機和起重機。