一种液压挖掘机油电液混合驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属驱动系统技术领域，具体涉及一种液压挖掘机油电液混合驱动系 统。
【背景技术】
[0002] 液压挖掘机作为国家基础建设的最重要的工程机械机种之一，已经广泛应用于建 筑，交通，水利，矿山以及军事领域中。液压挖掘机的节能减排已引起了人们的广泛关注与 重视。因此混合动力技术和能量回收技术一直是液压挖掘机的研宄重点。
[0003] 液压挖掘机的工况复杂，负载变化剧烈，混合动力技术是提高动力系统节能效果 的最佳方案之一。混合动力一般分为以电量储存单元（蓄电池或电容）作为储能元件的油 电混合技术和以液压蓄能器作为储能元件的液压混合技术。蓄电池的能量密度高，但是它 的功率密度较低，充放电频率小，不能瞬间提供系统大功率。超级电容具有寿命长、释放电 流功率大等特点，但目前超级电容的能量密度较低且成本较高；此外，液压蓄能器具有成 本低、寿命长的特点，但蓄能器的能量密度很低，蓄能器与相同大小的蓄电池相比存储的能 量有限。因此，当前单一的油电混合与液压混合两者之间各有所长，很难同时高功率密度和 高能量密度的要求。
[0004] 目前，常规的动臂势能回收方案主要基于油电混合动力液压挖掘机展开。动臂驱 动液压缸的回油腔与液压马达相连，该液压马达与发电机同轴相连。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工作。该技术方案中所有 动臂势能回收再利用都经过从势能-液压能-机械能-电能-电容-驱动变量泵的机械能 的多次能量转化，系统中能量转换环节较多，影响了系统的能量回收效率。基于液压混合动 力展开的动臂势能回收技术一般直接通过某个控制阀块将驱动油缸的无杆腔和液压蓄能 器相连，动臂下放时，蓄能器的压力也会逐渐升高，使得动臂下放的速度逐渐减慢，影响了 驾驶员的操作习惯。
[0005] 同理，常规的上车机构回转制动能量回收方案也主要基于油电混合动力和液压混 合动力展开。由于蓄电池不能瞬间储存大功率的可回收能量，所以基于油电混合动力系统 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容中，但超级电容价格昂贵且技术不成 熟；而基于液压混合动力技术，一般采用一个二次的变量液压泵/马达驱动转台，转台制动 时主要通过液压蓄能器回收，由于液压系统自身为一个强非线性的系统，难以精确控制转 台的速度，在转台制动和启动瞬间存在一个较大的冲击。
[0006] 鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研宄，遂有本案产生。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的在于提供一种液压挖掘机油电液混合驱动系统，其既能提高发 动机工作效率，减低成本、又可回收动臂势能和转台制动动能，同时不影响动臂和转台的操 作性。
[0008] 为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案：
[0009] 一种液压挖掘机油电液混合驱动系统，包括混合驱动系统、动臂电液控制单元、转 台电液控制单元、先导手柄、单向阀、液压蓄能器、两位两通电磁换向阀、定量泵/马达、第 二电动/发电机、蓄电池，第一电机控制器、第二电机控制器、第三电机控制器；
[0010] 所述的混合驱动系统包括同轴机械传动连接的发动机、第一电动/发电机、先导 泵、变量泵/马达以及变量泵；
[0011] 所述的动臂电液控制单元包括动臂多路阀、梭阀、第一液控两位三通换向阀、第二 液控两位三通换向阀、第三液控两位三通换向阀、第四液控两位三通换向阀、液控三位四通 换向阀、驱动油缸以及平衡油缸；
[0012] 所述的转台电液控制单元包括三位四通电磁换向阀、定量液压马达、第三电动/ 发电机、减速器以及转台；
[0013] 先导泵的出油口与先导手柄的进油口相连，先导手柄的动臂控制油口 bcl与动臂 多路阀的控制油口 K1、梭阀的进油口、第三液控两位三通换向阀的控制油口 K1以及第四液 控两位三通换向阀的控制油口 K1均相连；先导手柄的动臂控制油口 bc2分别与动臂多路阀 的控制油口 K2、梭阀的另一进油口以及第四液控两位三通换向阀的控制油口 K2均相连；
[0014] 动臂多路阀的A 口分三路：第一路接驱动油缸的无杆腔；第二路接第一液控两位 三通换向阀的控制油口 K2 ;第三路接第二液控两位三通换向阀的控制油口 K1 ;动臂多路阀 的B 口分三路：第一路接驱动油缸的有杆腔；第二路接第一液控两位三通换向阀的控制油 口 K1 ;第三路接第二液控两位三通换向阀的控制油口 K2 ;动臂多路阀的D 口与油箱相连；
[0015] 梭阀的出油口分三路：第一路接第一液控两位三通换向阀的P 口，第一液控两位 三通换向阀的A 口接三位四通换向阀的控制油口 K2,第一液控两位三通换向阀的T 口接油 箱；第二路接第二液控两位三通换向阀的P 口，第二液控两位三通换向阀的T 口接油箱，第 二液控两位三通换向阀的A 口接第四液控两位三通换向阀的T 口；第三路接第三液控两位 三通换向阀的P 口，第三液控两位三通换向阀的T 口接油箱，第三液控两位三通换向阀的A 口接第四液控两位三通换向阀的P 口，第四液控两位三通换向阀的A 口接液控三位四通换 向阀的控制油口 K1 ;液控三位四通换向阀的T 口接油箱，三位四通换向阀的A 口接平衡油 缸的无杆腔，液控三位四通换向阀的B 口接平衡油缸的有杆腔，驱动油缸的活塞杆、平衡油 缸的活塞杆与动臂刚性相连；
[0016] 三位四通电磁换向阀的A 口和液压蓄能器相连，三位四通电磁换向阀的B 口和油 箱相连，三位四通电磁换向阀的P 口和T 口分别和定量液压马达的两腔相连，定量液压马 达、第三电动/发电机、减速器和转台机械相连；
[0017] 变量液压泵/马达的出口接单向阀的进油口，单向阀的出油口与动臂多路阀的P 口和P1 口相连；第一电动/发电机与第一电机控制器电性相连，第二电动/发电机与第二 电机控制器电性相连，第三电动/发电机与第三电机控制器电性相连，第一电机控制器、第 二电机控制器、第三电机控制器与蓄电池电性相连；
[0018] 两位两通电磁换向阀（21)的B 口与定量泵/马达（22)相连，定量泵/马达（22) 与第二电动/发电机（23)相连，两位两通电磁换向阀（21)的A 口与液压蓄能器（18)、液 控三位四通换向阀（14)的P 口、压力传感器（19)、安全阀（20)以及三位四通电磁换向阀 (27)的A 口相连。
[0019] 在上述方案中，还包括其它液压系统，其他液压系统包括斗杆驱动系统、铲斗驱动 系统以及行走驱动系统，所述变量液压泵的出口与其它液压系统相连。
[0020] 较佳地，所述的第一电动/发电机、第二电动/发电机以及第三电动/发电机均安 装有测量转速的传感器，所述传感器为旋转变压器或光电编码器。
[0021] 本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果：
[0022] 1、本实用新型同时采用了蓄电池和液压蓄能器，蓄电池发挥能量密度大的优点， 主要负责平衡波动较为平缓的工况，又可为转台的驱动电机提供电能，实现转台的转速控 制，液压蓄能器能提供或吸收瞬时大功率，实现动臂势能和转台制动动能的回收，实现了超 级电容的功能但成本又较超级电容低；
[0023] 2、在动臂势能回收方面，本实用新型通过驱动油缸