混合动力式高空作业系统、装置及方法与流程

1.本发明涉及高空作业系统，具体地，涉及一种混合动力式高空作业系统。此外，本发明还涉及一种具有上述混合动力式高空作业系统的装置以及使用上时混合动力式高空作业系统的方法。


背景技术：

2.近几年，国内高空作业机械行业得到了飞速的发展，许多主机厂家投入了大量的人力物力开发高空作业机械设备，并推出了自己的产品。就目前市面上的产品来看，大多数都存在噪音大、油耗高、污染重、续航能力差等问题。随着国家排放法规要求和人们对生活环境舒适度追求的不断提高，如何解决噪音大、油耗高、污染重、续航能力差等问题已成为高空作业机械设备研发的重要课题。
3.传统高空作业机械动力一般来源于发动机或者电池，以发动机作为动力源的高空作业机械设备续航时间长，工作高度高，但噪音较大，燃油消耗高，一般用于室外作业，在商场等一些人群比较集中的地方并不适用；以电池作为动力源的高空作业机械设备噪音小，但因电池需外接电源充电，且电池容量有限，续航能力较差，工作高度也比较低，更多在室内应用。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的第一方面的技术问题是提供一种混合动力式高空作业系统，该系统能够极大的降低油耗，减少尾气排放，降低噪音。
5.本发明所要解决的第二方面的技术问题是提供一种混合动力式高空作业装置，该装置的系统能够极大的降低油耗，减少尾气排放，降低噪音。
6.本发明所要解决的第三方面的技术问题是提供一种混合动力式高空作业方法，该方法能够极大的降低油耗，减少尾气排放，降低噪音，同时能够提高电池的续航能力。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供一种混合动力式高空作业系统，包括控制模块、混合动力模块、液压模块、压力传感器和臂架模块，其中，所述混合动力模块包括发动机驱动单元和电源驱动单元；所述液压模块用于驱动所述臂架模块的工作；所述压力传感器用于检测所述液压模块和所述臂架模块之间的压力值；所述控制模块用于根据所述压力值判断采用发动机驱动单元和/或电源驱动单元驱动所述液压模块。
8.优选地，所述压力值低于预设低压力值，所述电源驱动单元驱动所述液压模块；
9.所述压力值高于预设低压力值，且低于预设高压力值，所述发动机驱动单元驱动所述液压模块；
10.所述压力值高于预设高压力值，所述发动机驱动单元和电源驱动单元驱动所述液压模块。
11.优选地，所述混合动力模块包括发动机、发电机、电源和电动机，其中，
12.所述发电机和所述电源均与所述电动机相连以给所述电动机供电；
13.所述发动机与所述发电机相连，以驱动所述发电机工作；
14.所述电源为电池组。
15.进一步优选地，所述控制模块用于判断所述电源电量是否在预设值内，若是，则通过发动机驱动单元对电源充电，若否，则不充电。
16.进一步优选地，所述发电机与所述电源相连，以给所述电源充电。
17.优选地，所述发动机和所述发电机之间均连接有离合器；
18.所述发电机和所述电源之间以及所述电动机和所述电源之间连接有逆变器。
19.第二方面，本发明提供一种混合动力式高空作业装置，包括上述第一方面任一技术方案所述的混合动力式高空作业系统。
20.第三方面，本发明提供一种混合动力式高空作业方法，包括如下步骤：
21.(1)检测液压模块和臂架模块之间的压力值以及电源电量；
22.(2)根据检测的压力值判断采用发动机驱动单元和/或电源驱动单元驱动所述液压模块；以及根据检测到的电源电量确定是否给电源充电。
23.优选地，所述步骤(2)中，当所述压力值低于预设低压力值时，所述电源驱动单元驱动所述液压模块；当所述压力值高于预设低压力值，且低于预设高压力值时，所述发动机驱动单元驱动所述液压模块；当所述压力值高于预设高压力值时，所述发动机驱动单元和所述电源驱动单元驱动所述液压模块。
24.优选地，所述步骤(2)中，当所述电源电量低于预设值时，控制发动机驱动单元给所述电源充电。
25.通过上述技术方案，本发明的混合动力高空作业系统能够通过电源驱动单元驱动臂架模块工作，在该情况下的待机工作不需要发动机怠速运行，大幅减少了燃油消耗；减少了尾气产生，间接减小了对环境的污染；且噪音较小。同时，该系统能够通过发动机驱动单元驱动臂架模块工作，能够在室外工作或者崎岖路面行走，能够在较大坡度的路面上行走或较高的速度行驶。
26.此外，在使用过程中，可以随时随地的通过发动机以及发电机对电源充电，大大提高了该设备的续航能力。
27.同时，本发明通过对控制逻辑的优化，实现电源驱动单元和发动机驱动单元的更好耦合，达到无冲击效，并且使得发动机、离合器、发电机和电动机协同控制，同时能达到更好地的充电效果。
28.有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
29.图1是本发明一个具体实施方式的原理框图；
30.图2是本发明另一个具体实施方式的原理框图；
31.图3是本发明一个具体实施方式的流程图；
32.图4是本发明另一个具体实施方式的流程图；
33.图5是本发明一个具体实施方式的连接示意图。
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.本发明的基本实施方式中，提供一种混合动力式高空作业系统，如图1、图2和图3所示，包括控制模块、混合动力模块、液压模块、压力传感器和臂架模块，其中，所述混合动力模块包括发动机驱动单元和电源驱动单元；所述液压模块用于驱动所述臂架模块的工作；所述压力传感器用于检测所述液压模块和所述臂架模块之间的压力值；所述控制模块用于根据所述压力值判断采用发动机驱动单元和/或电源驱动单元驱动所述液压模块。
37.发动机驱动单元和电源驱动单元均与液压模块相连以通过发动机驱动单元和/或电源驱动单元驱动液压模块形成液压，然后通过该液压模块形成的液压驱动臂架模块的工作，压力传感器可以设置在液压模块和臂架模块之间，以检测液压模块和臂架模块之间的压力值。控制模块分别与发动机驱动单元、电源驱动单元和压力传感器连接，以将接收到的压力值与控制模块中的预设压力值作对比，从而决定是通过发动机驱动单元驱动液压模块，还是电源驱动单元驱动液压模块，或者是发动机驱动单元和电源驱动单元共同驱动液压模块。
38.本发明的上述基本方案提供的混合动力式高空作业系统，能够通过电源驱动单元驱动臂架模块工作，在该情况下的待机工作不需要发动机怠速运行，大幅减少了燃油消耗；减少了尾气产生，间接减小了对环境的污染；且噪音较小。同时，该系统能够通过发动机驱动单元驱动臂架模块工作，能够在室外工作或者崎岖路面行走，能够在较大坡度的路面上行走或较高的速度行驶。
39.为了能够使电源驱动单元和发动机驱动单元的利用最大化，在本发明的一个具体实施方式中，所述压力值低于预设低压力值，所述电源驱动单元驱动所述液压模块；所述压力值高于预设低压力值，且低于预设高压力值，所述发动机驱动单元驱动所述液压模块；所述压力值高于预设高压力值，所述发动机驱动单元和电源驱动单元驱动所述液压模块。
40.这里的预设低压力值和预设高压力值可以预先设定，具体地，预设高压力值和预设低压力值可以根据外界条件或自身条件自行设定。例如：我们可以预先设定预设低压力值为a mpa、预设低压力值为b mpa，当压力传感器检测到的压力值低于a mpa时，控制模块控制电源驱动单元驱动液压模块形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作；当压力传感器检测到的压力值高于a mpa并低于b mpa时，控制模块控制发动机驱动单元驱动液压模块形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作；当压力传感器检测到的压力值高于b mpa时，控制模块控制发动机驱动单元和电源驱动单元驱动液压模块形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作。
41.所述混合动力模块中的电源驱动单元和发动机驱动单元可以是单独的两个单元，也可以是相互关联的两个单元，在本发明的一个具体实施方案中，如图5所示，电源驱动单
元和发动机驱动单元是相互关联的两个单元，所述混合动力模块包括发动机、发电机、电源和电动机，其中，所述发电机和所述电源均与所述电动机相连以给所述电动机供电；所述发动机与所述发电机相连，以驱动所述发电机工作；所述电源为电池组。具体地，所述控制模块分别与所述发动机、发电机和电源连接，以控制所述发动机驱动所述发电机给所述电动机供电，控制所述电源给所述电动机供电。
42.在本发明的一个实施例中，如图4所示，所述电源为电池组，所述控制模块与所述电源电连接，以判断所述电源电量是否在预设值内，若是，则通过发动机驱动单元对电源充电，若否，则不充电。具体地，所述发电机与所述电源相连，以给所述电源充电。可以设定预设值为电源电量的30％，当电源电量低于30％时，通过发动机驱动发电机对电源充电，当电源电量高于30％，不需要对电源充电。当然电源电量的预设值可以根据实际情况进行操作。一般该充电模式是在电动机未工作的情况下；当然，当电源和/或发电机给电动机供电的情况下，发电机也可以给电源供电。
43.为了方便控制所述发动机是否给所述发电机提供动力，在本发明的一个实施例中，所述发动机和所述发电机之间连接有离合器。
44.由于电动机需要使用交流电，发电机发出的电也是交流电，在本发明的一个实施例中，所述发电机和所述电源之间以及所述电动机和所述电源之间均连接有逆变器。
45.在本发明的具体实施方式中，所述发动机外部连接有动力源，所述动力源可以是机油、汽油或者能够提供动力的其他燃料，这些燃料可以通过输油管输入到发动机中。所述液压模块包括液压泵和液压油箱，所述电动机和所述液压泵相连以驱动所述液压泵的工作，所述液压油箱向液压泵内供油以形成液压。
46.在本发明的一个相对优选地具体实施方式中，如图1-图5所示，所述混合动力式高空作业系统包括控制模块、发动机、发电机、电源、电动机、液压泵、液压油箱和臂架模块，发动机与发电机通过离合器相连，发电机和电源均与电动机相连，以给电动机供电，发电机与电源相连，以能够给电源充电，且发电机与电源之间以及电动机与电源之间设有逆变器；电动机与液压泵相连，以驱动液压泵工作，液压油箱与液压泵相连，以通过液压泵形成液压；液压泵与臂架模块相连通过液压泵形成液压驱动臂架模块的工作，且液压泵和臂架模块之间设有压力传感器；控制模块分别与压力传感器、发动机、离合器和电源连接，以接收所述压力传感器检测到的压力数值以及电源的电量，并通过检测到的压力数值控制电源以及发动机、离合器的工作，通过电源的电量控制发电机给电源充电。
47.具体地，我们可以预先设定预设低压力值为a mpa、预设低压力值为bmpa，当压力传感器检测到的压力值低于a mpa时，控制模块控制电源驱动电动机工作，使液压泵形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作；当压力传感器检测到的压力值高于a mpa并低于b mpa时，控制模块控制发电机驱动电动机工作，使液压模块形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作；当压力传感器检测到的压力值高于b mpa时，控制模块控制发电机和电源共同驱动电动机工作，使液压模块形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作。当电源电量低于预设电量c时，通过发动机驱动发电机对电源充电，当电源电量高于c，不需要对电源充电。
48.本发明部分实施例提供的混合动力式高空作业系统通过对控制逻辑的优化，实现电源驱动单元和发动机驱动单元的更好耦合，达到无冲击效，并且使得发动机、离合器、发电机和电动机协同控制，同时能达到更好地的充电效果。
49.此外，本发明的实施例还提供一种混合动力式高空作业装置，包括上述各实施例所述的混合动力式高空作业系统。
50.此外，本发明的实施例台提供一种混合动力式高空作业方法，包括如下步骤：
51.(1)检测液压模块和臂架模块之间的压力值以及电源电量；
52.(2)根据检测的压力值判断采用发动机驱动单元和/或电源驱动单元驱动所述液压模块；以及根据检测到的电源电量确定是否给电源充电。
53.优选地，所述步骤(2)中，当所述压力值低于预设低压力值时，所述电源驱动单元驱动所述液压模块；当所述压力值高于预设低压力值，且低于预设高压力值时，所述发动机驱动单元驱动所述液压模块；当所述压力值高于预设高压力值时，所述发动机驱动单元和所述电源驱动单元驱动所述液压模块。
54.具体地，当预先设定预设低压力值为a mpa、预设低压力值为b mpa，当压力传感器检测到的压力值低于a mpa时，控制模块控制电源驱动单元驱动液压模块形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作；当压力传感器检测到的压力值高于a mpa并低于b mpa时，控制模块控制发动机驱动单元驱动液压模块形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作；当压力传感器检测到的压力值高于b mpa时，控制模块控制发动机驱动单元和电源驱动单元驱动液压模块形成液压，并通过该液压驱动臂架模块工作。
55.在本发明的一个实施例中，所述步骤(2)中，当所述电源电量低于预设值时，控制发动机驱动单元给所述电源充电。例如：设定预设值为电源电量的c，当电源电量低于c时，通过发动机驱动发电机对电源充电，当电源电量高于c，不需要对电源充电。
56.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
57.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
58.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。