用于能量回收和利用的液压系统及工程机械车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种用于能量回收和利用的液压系统及工程机械车辆。
【背景技术】
[0002]工程机械车辆为汽车起重机、垃圾运输车、泵车等轮式行走类工程机械。一直以来，工程机械车辆由于其产品数量大、耗油高、排放差，其节能问题己受到业界的广泛关注。例如，汽车起重机作为工程机械的主要机型之一，与公路机动设备一样，穿梭于不同的城市与郊野，由于其质量重，行驶过程中制动、启停频繁，具有短暂、重复、周期性循环的工作特点。
[0003]目前，液压混合动力技术被公认为是解决能源危机和环境污染的有效措施之一。针对混合动力系统在工程机械上的应用，目前做了大量的研宄工作。2009年，推出了采用HRB系统的液压混合动力垃圾车，系统节能效果高达25%。2010年，推出了采用HFW系统的液压混合动力挖掘机。工程机械车辆在路面行驶过程中遇特殊情况需紧急制动，由于车辆质量大惯性也大，导致制动时能量耗费也大，通过设计适当的装置可以将这部分制动能量进行回收利用。
[0004]尽管液压混合动力技术上的先进性给产品竞争带来一定的优势，但是，现有技术的混合动力系统具有下述缺点:1、控制系统复杂，为实现发动机最优动力匹配，需针对不同工况设定相应控制参数；2、成本高，相比非能量回收系统增加很多购置成本。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种用于能量回收和利用的液压系统，将制动能、惯性能利用液压蓄能器回收储存和车辆启动时辅助提供动力。
[0006]一种用于能量回收和利用的液压系统，包括:二次元件、液压蓄能器和控制装置；所述二次元件和所述液压蓄能器连接；当车辆起动时，所述控制装置控制所述二次元件工作于马达工况，所述液压蓄能器为所述二次元件提供高压油源，所述二次元件将所述液压能转换为机械能；当车辆制动或下坡时，所述控制装置控制所述二次元件工作于泵工况，所述二次元件将机械能转换为液压能，液压能存储于液压蓄能器中。
[0007]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述取力器与所述二次元件连接；当车辆制动或下坡时，通过所述取力器将机械能输送给所述二次元件。
[0008]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述二次元件包括:斜盘式变量柱塞泵、工况控制液压组件；所述斜盘式柱塞泵包括:泵或马达、第一柱塞变量缸、第二柱塞变量缸；通过所述工况控制液压组件控制进入所述第一柱塞变量缸和所述第二柱塞变量缸的液压油的压力，调整斜盘式变量柱塞泵的斜盘的角度，使所述斜盘式变量柱塞泵工作在泵工况或马达工况。
[0009]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述第一柱塞变量缸的大腔中设置复位弹簧；所述第一柱塞变量泵的大腔与所述泵或马达的出油口相连通；所述泵或马达的出油口通过所述工况控制液压组件与所述第二柱塞变量缸的大腔相连通，其中，所述第一柱塞变量缸的活塞直径小于所述第二柱塞变量缸的活塞直径。
[0010]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述工况控制液压组件包括:第一换向阀、第一溢流阀所述第一换向阀为二位三通换向阀；所述泵或马达的出油口与所述第一换向阀的进油口相连通，所述第一换向阀的第一出油口与所述第二柱塞变量缸的大腔相连通；所述第一换向阀的第二出油口与油箱连通；所述第一溢流阀的进油口与出油口分别与所述第一换向阀的第一出油口和油箱相连通。
[0011]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述第一溢流阀为电比例溢流阀；所述泵或马达的出油口输出的压力油经过所述第一换向阀的进油口、第一出油口进入所述第二柱塞变量缸的大腔；所述控制装置通过调节所述电比例溢流阀的电流值，调节所述电比例溢流阀泄油的油压阈值，控制进入所述第二柱塞变量缸的大腔的液压油油压，调整斜盘式变量柱塞泵的斜盘角度。
[0012]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述控制装置调节所述电比例溢流阀的电流值，使所述电比例溢流阀泄油的油压阈值始终大于所述泵马达的出油口输出的油压，则所述斜盘式变量柱塞泵工作在泵的最大排量状态；所述控制装置(13)通过调节电比例溢流阀的电流值，使所述电比例溢流阀泄油的油压阈值小于所述泵马达(4)的出口油压，并小于所述第一换向阀(8)的预调压力，所述第一换向阀(8)的第一出油口闭合，斜盘摆角向反方向运动，则所述斜盘式变量柱塞泵工作在马达最大排量状态。
[0013]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述第一换向阀的控制油口与所述泵或马达的出油口与反馈油口之间的连接油路相连通；当所述泵或马达的出油口输出的压力油压力与所述反馈油口的压力差超过所述第一换向阀设定的弹簧预紧力后，所述第一换向阀的第一出油口开通，压力油进入所述第二柱塞变量缸的大缸。
[0014]根据本发明的一个实施例，进一步的，在所述第一换向阀的第一出油口与所述第二柱塞变量缸的连接管路中设置阻尼。
[0015]根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括:电液换向阀和第二溢流阀；在所述二次元件与所述蓄能器的连接通路中设置电液换向阀；所述控制装置控制所述电液换向阀的操作。所述第二溢流阀的进油口与出油口分别与所述二次元件与所述蓄能器的连接通路和油箱相连通。
[0016]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述控制装置根据传感器采集的信息控制所述二次元件工作于马达工况或泵状态；所述传感器采集的信息包括:脚制动踏板位置、变速箱档位、传动轴转速、蓄能器压力。
[0017]一种工程机械车辆，包括如上所述的用于能量回收和利用的液压系统。
[0018]本发明的用于能量回收和利用的液压系统及工程机械车辆，能够应用该二次元件进行车辆制动能量或惯性能量的回收及利用，能够降低燃油消耗、达到节能的目的。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1、2为轴向柱塞泵的在泵工作状态的工作原理图；其中，图2为图1的A-A视图，01 —斜盘、02 —柱塞、03 —壳体、04 —配油盘、05 —传动轴；
[0021]图3、4、5为轴向柱塞泵在马达状态的工作原理图；其中，图4为图3的A-A视图，图5为图3的B-B视图；
[0022]图6为现有的轴向柱塞泵的结构图；
[0023]图7为根据本发明的用于能量回收和利用的液压系统的一个实施例的系统原理图。
【具体实施方式】
[0024]下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]在液压系统中，一般的将机械能转化为液压能的元件，比如液压泵等称为一次元件，而将液压能与机械能互相转换的执行元件、液压泵/马达(也称为泵或马达)为二次元件。
[0026]