全电驱动的液压挖掘机动力系统技术方案

本发明专利技术涉及一种全电驱动的液压挖掘机动力系统，包括液压执行元件、双向定量泵、伺服电机、变频器、控制器、离合控制器，所述离合控制器接收插电模式或电池模式供电信号，所述控制器接收驾驶员通过手柄输入的控制各个液压执行元件速度的信号，并计算出各个液压执行元件的控制信号，再传输到变频器，变频器通过离合控制器从插电模式或电池模式取电，转化成与其连接的各个伺服电机的电压，来控制各个伺服电机的转速大小和转速方向，从而来控制与其连接的双向定量泵的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压执行元件的速度控制。本发明专利技术去除现在广泛应用的内燃机，延续液压系统的高功率优势，并采用容积控制方式，达到了节能和减排的有效融合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种挖掘机动力系统，具体涉及一种全电驱动的液压挖掘机的动力系统。
技术介绍
近年来，在能源短缺以及环境污染问题持续加剧的背景下，对普遍存在着效率低、排放差缺点的液压系统进行节能减排研究已成为热点。虽然现有的液压系统节能方法在提高效率方面起到了重要的作用，但仍然具有比较明显的缺点，例如采用内燃机作为主动力源仍是广泛的配置方式，这也就决定了无论采用何种节能减排方法都无法根本的解决“零污染”的问题。与此同时，随着发电方法的多样性和发电效率的高效性，以及电力系统具备的零污染优势，使得如果将电动技术融入挖掘机系统将能够根本性的解决污染问题。但是由于挖掘机的特殊工况决定了需要高功率密度的液压元件进行驱动，所以本专利技术结合了电力系统和液压系统的优势，提出了一种全电驱动的液压挖掘机动力系统，从而去除了现在广泛应用的内燃机，而且延续了液压系统的高功率优势，并采用容积控制方式，理论上消除了节流损失，达到了节能和减排的有效融合。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种全电驱动的液压挖掘机动力系统，去除现在广泛应用的内燃机，延续液压系统的高功率优势，并采用容积控制方式，达到了节能和减排的有效融合。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种全电驱动的液压挖掘机动力系统，包括液压执行元件、双向定量泵、伺服电机、变频器、控制器、离合控制器，其特征在于：所述离合控制器接收插电模式或电池模式供电信号，所述控制器接收驾驶员通过手柄输入的控制各个液压执行元件速度的信号，并计算出各个液压执行元件的控制信号，再传输到变频器，变频器通过离合控制器从插电模式或电池模式取电，转化成与其连接的各个伺服电机的电压，来控制各个伺服电机的转速大小和转速方向，从而来控制与其连接的双向定量泵的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压执行元件的速度控制。所述液压执行元件包括行走马达、斗杆油缸、铲斗油缸，所述行走马达和斗杆油缸、或者行走马达和铲斗油缸通过切换阀组连接同一套双向定量泵及伺服电机，通过切换阀组进行行走马达与斗杆油缸之间、或者行走马达与铲斗油缸之间的切换控制。多个所述伺服电机通轴连在一起，或分别布置在各个液压执行元件附近。所述控制器输入给变频器的控制信号为控制电压，变频器分别控制各个模块中的伺服电机的转速和方向，来实现对液压执行元件的控制。所述斗杆油缸和铲斗油缸为单出杆对称液压缸，实现液压缸两腔流量的平衡。本专利技术的有益效果是：1．采用电能作为动力系统的主能源，从而去除了传统的内燃机，达到“零排放、零污染”的目标。2． 专利技术中设置离合控制器可以切换电能的来源为直接插电或者由挖掘机携带的电池短期供电。从而扩大了应用范围。3．每个液压执行元件都做成模块化的结构，使得各个执行元件都可以单独操作，互不影响。由于去除了发动机，使得整机布置更加灵活，多个伺服电机可以通轴连在一起，也可以分别布置在各个执行元件附近。4 。控制量为输入给变频器的控制电压，变频器分别控制各个模块的电机的转速和方向，来实现对执行元件的控制。从而保留了液压系统高功率密度的优势。5．采用单出杆对称液压缸替代单出杆非对称液压缸，解决了两腔流量不平衡的问题。传统方法采用并联一对液控单向阀的方法来解决流量不平衡的问题，但是由于液控单向阀的响应较慢，造成控制效果不好，本专利技术中提出采用对称液压缸弥补了这个缺点，可极大的减少原理图中用于补油的液控单向阀的开启次数。使得控制更加方便、准确。附图说明图1为本专利技术的全电驱动的液压挖掘机动力系统图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种全电驱动的液压挖掘机动力系统，包括液压执行元件、双向定量泵2、伺服电机1、低压蓄能器4、变频器、控制器、离合控制器。液压执行元件包括第一、二组切换阀组7，8、液压单向阀3、第一、二行走马达9，10、斗杆对称油缸11、铲斗对称油缸12、动臂对称油缸6、回转马达5等。离合控制器接收插电模式或电池模式供电信号，所述控制器接收驾驶员通过手柄输入的控制各个液压执行元件速度的信号，并计算出各个液压执行元件的控制信号，再传输到变频器，变频器通过离合控制器从插电模式或电池模式取电，转化成与其连接的各个伺服电机的电压，来控制各个伺服电机的转速大小和转速方向，从而来控制与其连接的双向定量泵的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压执行元件的速度控制。多个所述伺服电机通轴连在一起，或分别布置在各个液压执行元件附近。控制器输入给变频器的控制信号为控制电压，变频器分别控制各个模块中的伺服电机的转速和方向，来实现对液压执行元件的控制。多个伺服电机通轴连在一起，或分别布置在各个液压执行元件附近。本专利技术的基本工作过程为，驾驶员首先根据实际情况选择插电模式或者电池模式(其中插电模式指通过电源线直接供给，电池模式指通过电源线给电池充电后由电池供电)，并给离合控制信号确定供电模式；然后驾驶员通过手柄输入控制各个执行元件速度的信号，控制器计算出各个执行元件的控制信号，再传输到变频器，变频器通过离合控制器从插电或电池模式取电，转化成与其连接的各个伺服电机的电压，来控制各个伺服电机的转速大小和转速方向，从而来控制与其连接的定量泵的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压执行元件的速度控制。考虑到行走马达和斗杆以及铲斗不同时运动，为了节省成本，采用了与中国专利CN201310322449.5相同的切换阀组进行切换控制，即采用同一套伺服电机结合定量泵的方式对第一行走马达9和斗杆对称油缸11（或者第二行走马达10和铲斗对称油缸12）进行切换控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全电驱动的液压挖掘机动力系统，包括液压执行元件、双向定量泵、伺服电机、变频器、控制器、离合控制器，其特征在于：所述离合控制器接收插电模式或电池模式供电信号，所述控制器接收驾驶员通过手柄输入的控制各个液压执行元件速度的信号，并计算出各个液压执行元件的控制信号，再传输到变频器，变频器通过离合控制器从插电模式或电池模式取电，转化成与其连接的各个伺服电机的电压，来控制各个伺服电机的转速大小和转速方向，从而来控制与其连接的双向定量泵的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压执行元件的速度控制。

【技术特征摘要】
1.一种全电驱动的液压挖掘机动力系统，包括液压执行元件、双向定量泵、伺服电机、变频器、控制器、离合控制器，其特征在于：所述离合控制器接收插电模式或电池模式供电信号，所述控制器接收驾驶员通过手柄输入的控制各个液压执行元件速度的信号，并计算出各个液压执行元件的控制信号，再传输到变频器，变频器通过离合控制器从插电模式或电池模式取电，转化成与其连接的各个伺服电机的电压，来控制各个伺服电机的转速大小和转速方向，从而来控制与其连接的双向定量泵的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压执行元件的速度控制。2.根据权利要求1所述的全电驱动的液压挖掘机动力系统，其特征在于：所述液压执行元件包括行走马达、斗杆油缸、铲斗油缸，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟，庞宇，麦云飞，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31