一种回转能量回收再利用系统、控制方法及工程机械与流程

本发明涉及能量回收，更具体地说，涉及一种回转能量回收再利用系统。此外，本发明还涉及一种应用于上述回转能量回收再利用系统的控制方法以及包括上述回转能量回收再利用系统的工程机械。

背景技术：

1、液压挖掘机等工程机械广泛用于建筑、采矿、基建等领域，这些工程机械的回转运动惯量大、启动频繁、负载瞬变，因此，存在能耗大、能源利用率低、尾气排放差的问题。

2、常规液压挖掘机回转启、制动过程中溢流能量损失严重，具备回转能量回收再利用的理想工况，目前存在多种基于液压蓄能器的直接储能回收方案，这些方案中能量回收受蓄能器压力影响，使能量回收不彻底。另外，由于回转角度不恒定，利用增压缸增压进行能量回收等形式不适用于回转液压执行元件的能量回收，难以实现高效的回转制动能量回收再利用。

3、综上所述，如何提供一种可提高能量回收利用率的回转能量回收再利用系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种回转能量回收再利用系统，可有效减少回转过程中液压泵输出能量，借助双变量液压耦合器可进行制动能量回收以及变压调节，实现储能系统变压状态下的制动能量平稳、彻底回收，可有效提高瞬变大负载制动能量回收效率。

2、本发明的另一目的是提供一种应用于上述回转能量回收再利用系统的控制方法以及包括上述回转能量回收再利用系统的工程机械。

3、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种回转能量回收再利用系统，，包括：液压泵、第一换向阀、能量回收装置、换向装置以及回转装置；

5、所述回转装置包括回转马达；

6、所述能量回收装置包括双变量液压耦合器、换向装置、蓄能器、节能阀组以及回收单向阀；

7、所述双变量液压耦合器设置有同步转动的第一泵/马达和第二泵/马达，所述第一泵/马达连接于所述换向装置与所述第一换向阀的输出端之间；

8、所述换向装置的输入端连接于所述回转马达的两个油口，所述换向装置的输出端分别连接所述回收单向阀的输入端、所述双变量耦合器的输入端；

9、所述蓄能器用于暂存所述双变量液压耦合器回收的能量；

10、所述节能阀组用于连接所述双变量液压耦合器与所述蓄能器；

11、所述回收单向阀的输入端连接于所述换向装置的输出端，所述回收单向阀的输出端连接于所述第一泵/马达的输入端；

12、当所述回转装置制动时，液压油依次流经所述换向装置、所述回收单向阀，驱动所述第一泵/马达转动，所述第二泵/马达由所述第一泵/马达带动同步转动，将所述回转装置的制动能量储存至所述蓄能器；

13、当所述回转装置加速时，液压油依次流经所述第一换向阀、所述第一泵/马达、所述换向装置，所述蓄能器释放能量使所述第二泵/马达转动，所述第二泵/马达带动所述第一泵/马达转动，以协同所述液压泵驱动所述回转装置转动。

14、可选地，所述第一换向阀与所述第一泵/马达的输入端之间连接有梭阀和第一单向阀，所述梭阀的两个输入端分别与所述第一换向阀的两个输出端连接，所述第一单向阀的输入端与所述梭阀的输出端连接，所述第一单向阀的输出端与所述第一泵/马达连接。

15、可选地，还包括第一插装阀和第二插装阀，所述回转装置包括回转马达和由所述回转马达驱动转动的回转平台；

16、所述回转马达的一个输出端连接所述第一插装阀，所述回转马达的另一输出端连接于所述第二插装阀，所述第一插装阀的另一端连接所述第一换向阀的一个输出端，所述第二插装阀的另一端连接所述第一换向阀的另一输出端。

17、可选地，还包括第一溢流阀、第二溢流阀、第二单向阀、第三单向阀以及回流油箱；

18、所述第一溢流阀的输入端连接所述回转马达的一个输出端，所述第一溢流阀的输出端连接回流油箱；

19、所述第二溢流阀的输入端连接所述回转马达的另一输出端，所述第二溢流阀的输出端连接回流油箱；

20、所述第二单向阀的输入端连接所述回流油箱，所述第二单向阀的输出端连接所述回转马达的一个输出端；

21、所述第三单向阀的输入端连接所述回流油箱，所述第三单向阀的输出端连接所述回转马达的另一输出端。

22、可选地，还包括第一防逆转阀和第二防逆转阀，所述第一防逆转阀和所述第二防逆转阀均与所述回转马达并联连接，且所述第一防逆转阀和所述第二防逆转阀连接方向相反。

23、可选地，所述换向装置为第二换向阀或插装阀组。

24、可选地，还包括分别连接于所述回转装置的两端的第一压力传感器和第二压力传感器；所述第一压力传感器和所述第二压力传感器用于检测所述回转装置的输出端的出油压力；

25、和/或，还包括与所述蓄能器连接的第三压力传感器，所述第三压力传感器用于检测所述蓄能器的输出端压力。

26、可选地，所述第一泵/马达和所述第二泵/马达均为定量马达；

27、或，所述第一泵/马达和所述第二泵/马达均为变量马达；

28、或，所述第一泵/马达和所述第二泵/马达中的一者为定量马达，另一者为变量马达。

29、一种控制方法，应用于上述任一项所述的回转能量回收再利用系统，其特征在于，所述控制方法包括：

30、步骤s1，判断|δpj|≥α是否成立，其中δpj为第一换向阀的左侧控制端压力pjl与右侧控制端压力pjr的差值，δpj＝pjl-pjr，α为预设压力值；若是，则进入步骤s2；若否，则进入步骤s3；

31、步骤s2，判断δpj*ω＞0是否成立，其中ω为回转装置的实时转速；若是，则进入步骤s4，若否，则进入步骤s5；

32、步骤s3，判断所述回转装置的实时转速ω的绝对值是否大于预设转速值ωc，若是，则进入步骤s6，若否则进入步骤s7；

33、步骤s4，判断蓄能器实时储能状态soc_acc是否大于蓄能器放能下限值soc_accd；若是，则控制所述蓄能器输出能量；若否，则进入步骤s8；

34、步骤s5，判断所述蓄能器的实时储能状态soc_acc是否小于蓄能器充能上限值soc_accu，若是，则控制制动能量回收，以使所述蓄能器回收能量；若否则进入步骤s8；

35、步骤s6，判断蓄能器实时储能状态soc_acc是否大于或等于蓄能器充能上限值soc_accu，若否，则控制制动能量回收，若是，则进入步骤s8；

36、步骤s7，判定回转装置为静止状态；

37、步骤s8，控制所述能量回收装置关闭；

38、步骤s9，所述能量回收装置停止对能量回收或释放，回转能量回收再利用系统进入常规工作模式。

39、一种工程机械，包括上述任一项所述的回转能量回收再利用系统。

40、在使用本发明提供的回转能量回收再利用系统的过程中，当回转装置转动并且处于加速状态时，液压油依次流经第一换向阀、第一泵/马达、换向装置，并进入回转装置，驱动回转装置转动，蓄能器释放能量使第二泵/马达转动，第二泵/马达带动第一泵/马达转动，液压油流经第一泵/马达，第一泵/马达的动能转化为液压油的动能，以协同液压泵驱动回转装置转动，可有效减少回转过程中液压泵的输出能量，起到节能的效果。

41、当回转装置制动时，回转装置的转速降低，液压油回流过程中，依次流经换向装置、回收单向阀，并驱动第一泵/马达转动，第二泵/马达由第一泵/马达带动同步转动，第二泵/马达的转动动能经节能阀组储存至蓄能器，实现回转装置制动过程中的能量回收。

42、综上，本发明提供的回转能量回收再利用系统可有效减少回转过程中液压泵输出能量，并借助双变量液压耦合器进行制动能量回收和变压调节，可以实现储能系统变压状态下的制动能量平稳、彻底回收，提高瞬变大负载制动能量回收效率。此外，本发明中的双变量液压耦合器进行状态切换时，旋向始终保持一致，可以始终保持在稳定高效的旋转状态，而不需要制动反向加速旋转；解决了回转能量释放向能量回收状态转变瞬间双变量液压耦合器工作稳定性问题。

43、此外，本发明还提供了一种可提高能量回收利用率的回转能量回收再利用系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。