全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，包括液壓執(zhí)行元件、雙向定量泵、伺服電機(jī)、變頻器、控制器、離合控制器，所述離合控制器接收插電模式或電池模式供電信號，所述控制器接收駕駛員通過手柄輸入的控制各個液壓執(zhí)行元件速度的信號，并計(jì)算出各個液壓執(zhí)行元件的控制信號，再傳輸?shù)阶冾l器，變頻器通過離合控制器從插電模式或電池模式取電，轉(zhuǎn)化成與其連接的各個伺服電機(jī)的電壓，來控制各個伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小和轉(zhuǎn)速方向，從而來控制與其連接的雙向定量泵的輸出流量的大小和方向，最終完成對各個液壓執(zhí)行元件的速度控制。本發(fā)明去除現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)，延續(xù)液壓系統(tǒng)的高功率優(yōu)勢，并采用容積控制方式，達(dá)到了節(jié)能和減排的有效融合。
【專利說明】
全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，具體涉及一種全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)的動力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在能源短缺以及環(huán)境污染問題持續(xù)加劇的背景下，對普遍存在著效率低、排放差缺點(diǎn)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能減排研究已成為熱點(diǎn)。雖然現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)節(jié)能方法在提高效率方面起到了重要的作用，但仍然具有比較明顯的缺點(diǎn)，例如采用內(nèi)燃機(jī)作為主動力源仍是廣泛的配置方式，這也就決定了無論采用何種節(jié)能減排方法都無法根本的解決“零污染”的問題。與此同時，隨著發(fā)電方法的多樣性和發(fā)電效率的高效性，以及電力系統(tǒng)具備的零污染優(yōu)勢，使得如果將電動技術(shù)融入挖掘機(jī)系統(tǒng)將能夠根本性的解決污染問題。但是由于挖掘機(jī)的特殊工況決定了需要高功率密度的液壓元件進(jìn)行驅(qū)動，所以本發(fā)明結(jié)合了電力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢，提出了一種全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，從而去除了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)，而且延續(xù)了液壓系統(tǒng)的高功率優(yōu)勢，并采用容積控制方式，理論上消除了節(jié)流損失，達(dá)到了節(jié)能和減排的有效融合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要提供一種全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，去除現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)，延續(xù)液壓系統(tǒng)的高功率優(yōu)勢，并采用容積控制方式，達(dá)到了節(jié)能和減排的有效融合。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，包括液壓執(zhí)行元件、雙向定量栗、伺服電機(jī)、變頻器、控制器、離合控制器，其特征在于:所述離合控制器接收插電模式或電池模式供電信號，所述控制器接收駕駛員通過手柄輸入的控制各個液壓執(zhí)行元件速度的信號，并計(jì)算出各個液壓執(zhí)行元件的控制信號，再傳輸?shù)阶冾l器，變頻器通過離合控制器從插電模式或電池模式取電，轉(zhuǎn)化成與其連接的各個伺服電機(jī)的電壓，來控制各個伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小和轉(zhuǎn)速方向，從而來控制與其連接的雙向定量栗的輸出流量的大小和方向，最終完成對各個液壓執(zhí)行元件的速度控制。
[0005]所述液壓執(zhí)行元件包括行走馬達(dá)、斗桿油缸、伊^斗油缸，所述行走馬達(dá)和斗桿油缸、或者行走馬達(dá)和鏟斗油缸通過切換閥組連接同一套雙向定量栗及伺服電機(jī)，通過切換閥組進(jìn)行行走馬達(dá)與斗桿油缸之間、或者行走馬達(dá)與鏟斗油缸之間的切換控制。
[0006]多個所述伺服電機(jī)通軸連在一起，或分別布置在各個液壓執(zhí)行元件附近。
[0007]所述控制器輸入給變頻器的控制信號為控制電壓，變頻器分別控制各個模塊中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，來實(shí)現(xiàn)對液壓執(zhí)行元件的控制。
[0008]所述斗桿油缸和鏟斗油缸為單出桿對稱液壓缸，實(shí)現(xiàn)液壓缸兩腔流量的平衡。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
1.采用電能作為動力系統(tǒng)的主能源，從而去除了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，達(dá)到“零排放、零污染”的目標(biāo)。
[0010]2.發(fā)明中設(shè)置離合控制器可以切換電能的來源為直接插電或者由挖掘機(jī)攜帶的電池短期供電。從而擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
[0011]3.每個液壓執(zhí)行元件都做成模塊化的結(jié)構(gòu)，使得各個執(zhí)行元件都可以單獨(dú)操作，互不影響。由于去除了發(fā)動機(jī)，使得整機(jī)布置更加靈活，多個伺服電機(jī)可以通軸連在一起，也可以分別布置在各個執(zhí)行元件附近。
[0012]4。控制量為輸入給變頻器的控制電壓，變頻器分別控制各個模塊的電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，來實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行元件的控制。從而保留了液壓系統(tǒng)高功率密度的優(yōu)勢。
[0013]5.采用單出桿對稱液壓缸替代單出桿非對稱液壓缸，解決了兩腔流量不平衡的問題。傳統(tǒng)方法采用并聯(lián)一對液控單向閥的方法來解決流量不平衡的問題，但是由于液控單向閥的響應(yīng)較慢，造成控制效果不好，本發(fā)明中提出采用對稱液壓缸彌補(bǔ)了這個缺點(diǎn)，可極大的減少原理圖中用于補(bǔ)油的液控單向閥的開啟次數(shù)。使得控制更加方便、準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1所示，一種全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，包括液壓執(zhí)行元件、雙向定量栗2、伺服電機(jī)1、低壓蓄能器4、變頻器、控制器、離合控制器。
[0017]液壓執(zhí)行元件包括第一、二組切換閥組7，8、液壓單向閥3、第一、二行走馬達(dá)9，10、斗桿對稱油缸11、鏟斗對稱油缸12、動臂對稱油缸6、回轉(zhuǎn)馬達(dá)5等。
[0018]離合控制器接收插電模式或電池模式供電信號，所述控制器接收駕駛員通過手柄輸入的控制各個液壓執(zhí)行元件速度的信號，并計(jì)算出各個液壓執(zhí)行元件的控制信號，再傳輸?shù)阶冾l器，變頻器通過離合控制器從插電模式或電池模式取電，轉(zhuǎn)化成與其連接的各個伺服電機(jī)的電壓，來控制各個伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小和轉(zhuǎn)速方向，從而來控制與其連接的雙向定量栗的輸出流量的大小和方向，最終完成對各個液壓執(zhí)行元件的速度控制。多個所述伺服電機(jī)通軸連在一起，或分別布置在各個液壓執(zhí)行元件附近。
[0019]控制器輸入給變頻器的控制信號為控制電壓，變頻器分別控制各個模塊中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，來實(shí)現(xiàn)對液壓執(zhí)行元件的控制。
[0020]多個伺服電機(jī)通軸連在一起，或分別布置在各個液壓執(zhí)行元件附近。
[0021]本發(fā)明的基本工作過程為，駕駛員首先根據(jù)實(shí)際情況選擇插電模式或者電池模式(其中插電模式指通過電源線直接供給，電池模式指通過電源線給電池充電后由電池供電)，并給離合控制信號確定供電模式;然后駕駛員通過手柄輸入控制各個執(zhí)行元件速度的信號，控制器計(jì)算出各個執(zhí)行元件的控制信號，再傳輸?shù)阶冾l器，變頻器通過離合控制器從插電或電池模式取電，轉(zhuǎn)化成與其連接的各個伺服電機(jī)的電壓，來控制各個伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小和轉(zhuǎn)速方向，從而來控制與其連接的定量栗的輸出流量的大小和方向，最終完成對各個液壓執(zhí)行元件的速度控制。
[0022]考慮到行走馬達(dá)和斗桿以及鏟斗不同時運(yùn)動，為了節(jié)省成本，采用了與中國專利CN201310322449.5相同的切換閥組進(jìn)行切換控制，即采用同一套伺服電機(jī)結(jié)合定量栗的方式對第一行走馬達(dá)9和斗桿對稱油缸11(或者第二行走馬達(dá)10和鏟斗對稱油缸12)進(jìn)行切換控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，包括液壓執(zhí)行元件、雙向定量栗、伺服電機(jī)、變頻器、控制器、離合控制器，其特征在于:所述離合控制器接收插電模式或電池模式供電信號，所述控制器接收駕駛員通過手柄輸入的控制各個液壓執(zhí)行元件速度的信號，并計(jì)算出各個液壓執(zhí)行元件的控制信號，再傳輸?shù)阶冾l器，變頻器通過離合控制器從插電模式或電池模式取電，轉(zhuǎn)化成與其連接的各個伺服電機(jī)的電壓，來控制各個伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小和轉(zhuǎn)速方向，從而來控制與其連接的雙向定量栗的輸出流量的大小和方向，最終完成對各個液壓執(zhí)行元件的速度控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓執(zhí)行元件包括行走馬達(dá)、斗桿油缸、鏟斗油缸，所述行走馬達(dá)和斗桿油缸、或者行走馬達(dá)和鏟斗油缸通過切換閥組連接同一套雙向定量栗及伺服電機(jī)，通過切換閥組進(jìn)行行走馬達(dá)與斗桿油缸之間、或者行走馬達(dá)與鏟斗油缸之間的切換控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，其特征在于:多個所述伺服電機(jī)通軸連在一起，或分別布置在各個液壓執(zhí)行元件附近。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器輸入給變頻器的控制信號為控制電壓，變頻器分別控制各個模塊中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，來實(shí)現(xiàn)對液壓執(zhí)行元件的控制。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全電驅(qū)動的液壓挖掘機(jī)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述斗桿油缸和鏟斗油缸為單出桿對稱液壓缸，實(shí)現(xiàn)液壓缸兩腔流量的平衡。
【文檔編號】E02F9/20GK106013312SQ201610406357
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】沈偉, 龐宇, 麥云飛
【申請人】上海理工大學(xué)