一种电动工程机械电静液作动器系统

本发明涉及液压系统领域，具体涉及一种电动工程机械电静液作动器系统。

背景技术：

1、电静液作动器是一种将液压系统与电动机系统一体化结合的装置，通过电机带动液压系统产生直线运动，最早被应用于航空航天领域通过电静液作动器与功率电传技术代替了传统庞大的液压系统，有效降低了能耗。近些年来随着技术的逐渐发展，电静液作动器也逐渐应用到电动挖掘机上，通过多个电静液作动器独立驱动，组成分布式驱动系统，有效降低多个执行器联动所造成的压力耦合损耗与节流损耗。

2、但是在应用于电动挖掘机的作业过程中，由于工程机械复杂工况和较高的作业强度，导致了电静液作动器的发热量较大，同时由于高功率元器件的引入和高度集成化后液压油散热困难，使得执行器的发热问题更加严重，降低系统的能效，并缩短系统的寿命，危害系统正常运行。

技术实现思路

1、本发明是为了改善现有分布式驱动电动工程机械所用电静液作动器散热难度大，系统寿命短，作业效率低的问题。

2、本发明采用了如下技术方案：一种电动工程机械电静液作动器系统，包括整车控制器、电机控制器、驱动电机以及液压系统；所述整车控制器通过接收外部输入指令转化为控制信号传输至电机控制器，电机控制器接收整车控制器的控制信号并发送给所述驱动电机以控制驱动电机的转速以及转矩；所述液压系统包括液压泵以及散热单元，所述驱动电机通过法兰与所述液压泵相连接，并通过花键驱动液压泵工作；所述散热单元包括冲洗单元、板式换热器、通气滤芯以及冲洗油箱，所述冲洗单元包括冲洗阀和溢流阀，通过推动冲洗阀使低压侧液压油进行冲洗，经过板式换热器为液压油进行散热，散热完成的液压油流向冲洗油箱后，再通过液压泵的补油泵补充到液压系统当中。

3、优选地，所述驱动电机上设置有测量转速与转矩的传感器；同时整车控制器与电机控制器实时接收与处理所述传感器的反馈信号以提高所述电动工程机械电静液作动器系统的控制精度。

4、优选地，所述液压泵还包括与所述补油泵同轴一体化设置的四象限泵，所述电机控制器通过控制驱动电机正反转，从而控制四象限泵进出油口的压力与流量；所述补油泵通过冲洗油箱进行吸油，所述液压泵自主判断所述电动工程机械电静液作动器系统的高压侧以及低压侧，将补油泵输出切换为低压侧，防止在作业过程中产生吸空现象。

5、优选地，还包括电池，所述电池与所述电机控制器电连接；所述驱动电机、补油泵、四象限泵以及电池共同组成动力单元，为系统提供动力来源。

6、优选地，所述动力单元通过四象限泵的进出油口将机械能转化为液压能输入所述液压系统。

7、优选地，所述液压系统还包括执行单元，所述执行单元包括：平衡阀、三腔液压缸以及蓄能器，所述三腔液压缸连接蓄能器，对进行作业过程中的势能回收与利用，所述平衡阀由液控单向阀和溢流阀相连接构成，所述平衡阀设置在所述三腔液压缸上，以实现三腔液压缸长时间的负载保持，且在遇到负载冲击时释放压力，起到过载保护作用。

8、优选地，所述平衡阀具体用于：通过溢流阀保压来实现关闭动力输入的长时间系统悬停，如若液压系统再次启动，液控单向阀开启，实现悬停与作业的无极切换；若悬停过程中，出现负载冲击，压力超过溢流阀设定压力，溢流阀将会溢流泄压以实现液压系统的过载保护。

9、优选地，所述三腔液压缸的伸出杆上设有位移传感器，实时采集位置信号并向所述整车控制器进行反馈。

10、优选地，还包括外部水冷循环系统，所述外部水冷循环系统连接板式换热器、驱动电机与电机控制器，所述外部水冷循环系统驱动冷却液从电机控制器的冷却管道，流经驱动电机的液冷管道再到板式换热器，最后回到该外部水冷循环系统形成闭环。

11、本发明具有如下有益效果：

12、本发明相比于未设计散热措施与在管道中直接进行油夜散热的电静液作动器系统相比，具有更高的作业效率与更长的作业时间，以及更长的系统寿命，同时保证了系统的压力并提高了系统的稳定性。

13、通过平衡阀与三腔液压缸及蓄能器，可实现作业过程中系统无动力输入的动臂长时间悬停，并且带有过载保护功能。同时可将外部负载的势能进行回收与再利用，相较于传统的电静液作动器，能效更高。

技术特征：

1.一种电动工程机械电静液作动器系统，其特征在于，包括整车控制器、电机控制器、驱动电机以及液压系统；所述整车控制器通过接收外部输入指令转化为控制信号传输至电机控制器，电机控制器接收整车控制器的控制信号并发送给所述驱动电机以控制驱动电机的转速以及转矩；所述液压系统包括液压泵以及散热单元，所述驱动电机通过法兰与所述液压泵相连接，并通过花键驱动液压泵工作；所述散热单元包括冲洗单元、板式换热器、通气滤芯以及冲洗油箱，所述冲洗单元包括冲洗阀和溢流阀，通过推动冲洗阀使低压侧液压油进行冲洗，经过板式换热器为液压油进行散热，散热完成的液压油流向冲洗油箱后，再通过液压泵的补油泵补充到液压系统当中；所述液压泵还包括与所述补油泵同轴一体化设置的四象限泵，所述电机控制器通过控制驱动电机正反转，从而控制四象限泵进出油口的压力与流量；所述补油泵通过冲洗油箱进行吸油，所述液压泵自主判断所述电动工程机械电静液作动器系统的高压侧以及低压侧，将补油泵输出切换为低压侧，防止在作业过程中产生吸空现象。

2.根据权利要求1所述的电动工程机械电静液作动器系统，其特征在于，所述驱动电机上设置有测量转速与转矩的传感器；同时整车控制器与电机控制器实时接收与处理所述传感器的反馈信号以提高所述电动工程机械电静液作动器系统的控制精度。

3.根据权利要求1所述的电动工程机械电静液作动器系统，其特征在于，还包括电池，所述电池与所述电机控制器电连接；所述驱动电机、补油泵、四象限泵以及电池共同组成动力单元，为系统提供动力来源。

4.根据权利要求1所述的电动工程机械电静液作动器系统，其特征在于，所述动力单元通过四象限泵的进出油口将机械能转化为液压能输入所述液压系统。

5.根据权利要求1所述的电动工程机械电静液作动器系统，其特征在于，所述液压系统还包括执行单元，所述执行单元包括：平衡阀、三腔液压缸以及蓄能器，所述三腔液压缸连接蓄能器，对进行作业过程中的势能回收与利用，所述平衡阀由液控单向阀和溢流阀相连接构成，所述平衡阀设置在所述三腔液压缸上，以实现三腔液压缸长时间的负载保持，且在遇到负载冲击时释放压力，起到过载保护作用。

6.根据权利要求5所述的所述的电动工程机械电静液作动器系统，其特征在于，所述平衡阀具体用于：通过溢流阀保压来实现关闭动力输入的长时间系统悬停，如若液压系统再次启动，液控单向阀开启，实现悬停与作业的无极切换；若悬停过程中，出现负载冲击，压力超过溢流阀设定压力，溢流阀将会溢流泄压以实现液压系统的过载保护。

7.根据权利要求5所述的所述的电动工程机械电静液作动器系统，其特征在于，所述三腔液压缸的伸出杆上设有位移传感器，实时采集位置信号并向所述整车控制器进行反馈。

8.根据权利要求1所述的电动工程机械电静液作动器系统，其特征在于，还包括外部水冷循环系统，所述外部水冷循环系统连接板式换热器、驱动电机与电机控制器，所述外部水冷循环系统驱动冷却液从电机控制器的冷却管道，流经驱动电机的液冷管道再到板式换热器，最后回到该外部水冷循环系统形成闭环。

技术总结
本发明涉及液压系统领域，具体公开一种电动工程机械电静液作动器系统，包括整车控制器、电机控制器、驱动电机以及电池；所述整车控制器通过接收外部输入指令转化为控制信号传输至电机控制器，电机控制器接收整车控制器控制信号进而通过电池输入以控制驱动电机转速以及转矩，所述驱动电机上设置有测量转速与转矩的传感器；同时整车控制器与电机控制器实时接收与处理所述测量转速与转矩的传感器的反馈信号来提高所述电动工程机械电静液作动器系统控制精度；所述驱动电机通过法兰与液压泵相连接，所述液压泵为补油泵与四象限泵同轴一体化设置，所述驱动电机通过花键驱动液压泵工作。

技术研发人员：林添良,庄榕榕,陈其怀,缪骋,林元正,石家榕,任好玲,付胜杰,姚兆源
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9