一种装载机的能量回收系统及控制方法与流程

本发明涉及工程机械，具体是一种装载机的能量回收系统及控制方法。

背景技术：

1、目前装载机的制动系统是通过高压油顶制动器活塞，制动器活塞顶摩擦片，摩擦片压制动盘，靠摩擦力将制动盘抱住，从而使车辆减速或停止，虽然简单易实现，但缺点是制动过程会将车辆动能转化为摩擦片的热能，摩擦片处由于结构紧凑会导致散热不良，当制动频繁或者长距离制动时，或导致制动器温度急剧升高，当温度超过液压油或者制动液的沸点时，制动将会失效，严重情况可能会发生车毁人亡等重大损失，同时在制动不失效的情况下，随着制动盘温度升高，也会导致摩擦系数下降，制动距离增大，引发其他安全事故。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、效果良好的一种装载机的能量回收系统及控制方法。

2、本发明是以如下技术方案实现的：一种装载机的能量回收系统，包括传动轴，所述传动轴连接有用于收集能量的第一传动模块和用于制动的第二传动模块，所述传动轴一侧还设有制动系统；

3、第一传动模块，包括传动液压泵和第一传动装置，所述第一传动装置与传动轴机械连接并为传动液压泵提供动力，所述传动液压泵的一侧通过电磁换向阀ⅰ连接液压油箱，所述传动液压泵的另一侧依次连接有电磁换向阀ⅱ和电磁换向阀ⅳ，所述电磁换向阀ⅱ连接有液压能储存装置，所述电磁换向阀ⅳ连接有电能储存装置；

4、第二传动模块，包括传动液压马达和第二传动装置，所述第二传动装置与传动轴机械连接，所述传动液压马达通过电磁换向阀ⅳ和电磁换向阀ⅱ与液压能储存装置连接在一起，所述传动液压马达为第二传动装置提供制动动力；

5、所述制动系统通过电磁换向阀ⅲ连接液压油箱；

6、还包括控制系统，所述控制系统包括整车控制器，所述整车控制器的输入端连接有霍尔踏板和压力传感器，所述霍尔踏板与制动踏板连接在一起，所述压力传感器与液压能储存装置连接在一起，所述整车控制器的输出端连接有电磁换向阀ⅰ、电磁换向阀ⅱ、电磁换向阀ⅲ和电磁换向阀ⅳ。

7、其进一步是：所述制动系统包括制动液压泵、液压油缸、制动卡钳和驱动桥卡盘。

8、所述液压能储存装置包括气囊式蓄能器。

9、所述电能储存装置包括发电液压马达、发电机和蓄电池。

10、所述电磁换向阀ⅱ设有四个油口分别为油口a、油口b、油口c和油口d，所述油口a与第一传动模块连接在一起，所述油口d与电磁换向阀ⅳ连接在一起，所述油口b和油口c与液压能储存装置连接在一起。

11、所述电磁换向阀ⅳ设有四个油口分别为油口h、油口i、油口j和油口k，所述油口h与电磁换向阀ⅱ连接在一起，所述油口k与第二传动模块连接在一起，所述油口i和油口j与电能储存装置连接在一起。

12、一种装载机的能量回收系统控制方法，包括装载机的制动和非制动两种工况；

13、当油门踏板踩下时为非制动工况，系统为回收能量状态，此时，传动轴与第一传动模块连接，为能量回收做准备，整车控制器采集压力传感器信号和蓄电池电量状态，若气囊式蓄能器的压力小于蓄能器满载时的压力，或者蓄电池未充满，则对气囊式蓄能器和蓄电池进行蓄能，气囊式蓄能器蓄能的优先级大于蓄电池蓄能的优先级；

14、当油门未踏板踩下且制动踏板被踩下时为制动工况，系统为释放存储的能量参与制动状态，整车控制器采集霍尔踏板信息，若霍尔元件输出角度值小于刹车阈值，则系统根据蓄能器压力大小，采用第二传动模块制动或制动系统制动，若霍尔元件输出角度值大于刹车阈值，则系统根据蓄能器压力大小，采用制动系统制动或第二传动模块和制动系统同时制动。

15、在非制动工况时，若气囊式蓄能器的压力小于蓄能器满载时的压力，气囊式蓄能器进行储能，电磁换向阀ⅱ更换工作位打开与气囊式蓄能器的连接，并关闭与电磁换向阀ⅳ的连接；若气囊式蓄能器的压力大于蓄能器满载时的压力，气囊式蓄能器不需要进行储能，电磁换向阀ⅱ更换工作位关闭与气囊式蓄能器的连接，并导通与电磁换向阀ⅳ的连接。

16、在非制动工况时，若蓄电池未充满，电磁换向阀ⅳ更换工作位打开与发电液压马达的连接，发电液压马达转动带动发电机为蓄电池充电；若蓄电池已充满，电磁换向阀ⅳ更换工作位断开与发电液压马达的连接。

17、在制动工况时，若蓄能器压力大于空载压力，则传动轴与第二传动装置连接，电磁换向阀ⅱ和电磁换向阀ⅳ更换工作位，使气囊式蓄能器通过电磁换向阀ⅱ和电磁换向阀ⅳ与第二传动装置连接，气囊式蓄能器中的液压油进入传动液压马达带动传动液压马达转动，液压马达输出反向扭矩对传动轴进行制动。

18、本发明具有以下优点：本发明的一种装载机的能量回收系统及控制方法，根据装载机工况的不同，具有不同的能量回收和使用方式，在非制动情况下，利用装载机行进中的机械运动，将机械能转换为液压能和电能存储在气囊式蓄能器与蓄电池中，进行能量回收，在制动情况下，结合制动实际情况和蓄能器的压力大小，释放蓄能器的能量，参与制动，实现能量的回收再利用，大大提高燃料的使用效率，有效的节省燃料，降低使用成本。

技术特征：

1.一种装载机的能量回收系统，其特征在于：包括传动轴，所述传动轴连接有用于收集能量的第一传动模块和用于制动的第二传动模块，所述传动轴一侧还设有制动系统；

2.如权利要求1所述的一种装载机的能量回收系统，其特征在于：所述制动系统包括制动液压泵、液压油缸、制动卡钳和驱动桥卡盘。

3.如权利要求1所述的一种装载机的能量回收系统，其特征在于：所述液压能储存装置包括气囊式蓄能器。

4.如权利要求1所述的一种装载机的能量回收系统，其特征在于：所述电能储存装置包括发电液压马达、发电机和蓄电池。

5.如权利要求1所述的一种装载机的能量回收系统，其特征在于：所述电磁换向阀ⅱ设有四个油口分别为油口a、油口b、油口c和油口d，所述油口a与第一传动模块连接在一起，所述油口d与电磁换向阀ⅳ连接在一起，所述油口b和油口c与液压能储存装置连接在一起。

6.如权利要求1所述的一种装载机的能量回收系统，其特征在于：所述电磁换向阀ⅳ设有四个油口分别为油口h、油口i、油口j和油口k，所述油口h与电磁换向阀ⅱ连接在一起，所述油口k与第二传动模块连接在一起，所述油口i和油口j与电能储存装置连接在一起。

7.一种使用权利要求1所述的装载机的能量回收系统的控制方法，其特征在于：包括装载机的制动和非制动两种工况；

8.如权利要求7述的装载机的能量回收系统的控制方法，其特征在于：在非制动工况时，若气囊式蓄能器的压力小于蓄能器满载时的压力，气囊式蓄能器进行储能，电磁换向阀ⅱ更换工作位打开与气囊式蓄能器的连接，并关闭与电磁换向阀ⅳ的连接；若气囊式蓄能器的压力大于蓄能器满载时的压力，气囊式蓄能器不需要进行储能，电磁换向阀ⅱ更换工作位关闭与气囊式蓄能器的连接，并导通与电磁换向阀ⅳ的连接。

9.如权利要求7述的装载机的能量回收系统的控制方法，其特征在于：在非制动工况时，若蓄电池未充满，电磁换向阀ⅳ更换工作位打开与发电液压马达的连接，发电液压马达转动带动发电机为蓄电池充电；若蓄电池已充满，电磁换向阀ⅳ更换工作位断开与发电液压马达的连接。

10.如权利要求7述的装载机的能量回收系统的控制方法，其特征在于：在制动工况时，若蓄能器压力大于空载压力，则传动轴与第二传动装置连接，电磁换向阀ⅱ和电磁换向阀ⅳ更换工作位，使气囊式蓄能器通过电磁换向阀ⅱ和电磁换向阀ⅳ与第二传动装置连接，气囊式蓄能器中的液压油进入传动液压马达带动传动液压马达转动，液压马达输出反向扭矩对传动轴进行制动。

技术总结
一种装载机的能量回收系统和控制方法，包括传动轴，所述传动轴连接有用于收集能量的第一传动模块和用于制动的第二传动模块，所述传动轴一侧还设有制动系统；还包括控制系统，所述控制系统包括整车控制器，所述整车控制器的输入端连接有霍尔踏板和压力传感器，所述整车控制器的输出端连接有系统中的电磁换向阀。本发明根据装载机工况的不同，具有不同的能量回收和使用方式，在非制动情况下，利用装载机行进中的机械运动，将机械能转换为液压能和电能存储在气囊式蓄能器与蓄电池中，进行能量回收，在制动情况下，结合制动实际情况和蓄能器的压力大小，释放蓄能器的能量，参与制动，实现能量的回收再利用，大大提高燃料的使用效率，降低使用成本。

技术研发人员：刘睿琳,刘保金,杨毅,张静,翟跟利
受保护的技术使用者：徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/10