工程机械用混合动力系统及混合动力旋挖钻机技术方案

本实用新型专利技术涉及工程机械用混合动力系统及混合动力旋挖钻机，工程机械用混合动力系统包括发动机、主发电电机、辅助负载泵、发动机离合器、辅助负载离合器、用于驱动主负载部件工作的主负载电机、用于存储电能的储能装置、电机控制器，电机控制器与主发电电机、负载电机、储能装置连接，电机控制器能够控制主发电电机向储能装置充电和/或主负载电机利用回收能量向储能装置充电，且能够控制储能装置向主发电电机和主负载电机供电、控制主发电电机发电的同时向主负载电机供电。提高了传动效率，减少了发动机为维持液压系统压力的待机消耗，解决了目前的工程机械用动力系统完全采用液压系统造成整体能耗高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
工程机械用混合动力系统及混合动力旋挖钻机
本技术涉及工程机械用混合动力系统及混合动力旋挖钻机。
技术介绍
目前旋挖钻机基本采用全液压控制驱动，即由柴油发动机向液压泵提供动力，使液压泵输出液压油通向液压控制阀，由液压控制阀向马达或油缸输入具有方向、压力和流量的液压油，马达或油缸驱动执行机构完成各项动作。发动机直接驱动泵组，泵组包括主泵、辅助泵、齿轮泵、先导泵等工作，在待机状态时，发动机持续工作以维持各作业路径管路的液压压力。一般主泵连接主控制阀控制动力头马达、主卷扬马达、回转马达、行走马达、副卷扬马达的工作，辅助泵连接辅助控制加压油缸、变幅油缸、展宽油缸、桅杆油缸等工作，实现打钻作业时，行走马达、副卷扬马达、变幅油缸、展宽油缸、桅杆油缸等辅助负载部件基本不工作，动力头和主卷扬为高频次作业部件，两者作业时间占总作业时间的70％以上，辅助泵加压随动力钻头同步动作，发动机负荷随着液压系统负荷变化而变化。目前的旋挖钻机存在以下缺点：发动机随作业部件负荷变化大，不断调整转速和扭矩，不能保持在能耗经济区工作；各作业部件均通过液压系统驱动，液压系统传递路径长，管路损失多，整体传动效率低，能耗高；并且在不作业或者不需要动力输出与情况下，发动机仍然需要运转以保持系统液压压力，动力头和主卷扬等主负载部件工作时需要的压力较高，发动机需要保持液压系统处于较高的压力状态，能耗较高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种工程机械用混合动力系统，用于解决目前的工程机械用动力系统完全采用液压系统造成整体能耗高的技术问题；另外，本技术的目的还在于提供一种混合动力旋挖钻机，用于解决目前的旋挖钻机完全采用液压系统作业造成整体能耗高的技术问题。本技术的工程机械用混合动力系统采用如下技术方案：工程机械用混合动力系统包括：发动机；主发电电机，与发动机传动连接；辅助负载泵，与主发电电机传动连接，用于驱动辅助负载部件动作；发动机离合器，用于控制发动机与主发电电机之间的动力通断，以在发动机与主发电电机动力断开后使主发电电机能够单独驱动辅助负载泵工作；辅助负载离合器，用于控制主发电电机与辅助负载泵之间动力通断；主负载电机，用于驱动主负载部件工作；储能装置，用于存储电能；电机控制器，与主发电电机、负载电机、储能装置连接，电机控制器能够控制主发电电机向储能装置充电和/或主负载电机利用回收能量向储能装置充电，且能够控制储能装置向主发电电机和主负载电机供电、控制主发电电机发电的同时向主负载电机供电。本技术的有益效果：本技术的混合动力系统通过主负载电机驱动主负载部件工作，电机控制器控制主发电电机和储能装置向主负载电机供电，减少了工程机械用混合动力系统中液压系统的液压元件，同时通过电机驱动也提高了传动效率，通过主负载电机驱动主负载部件工作，减少了发动机为维持液压系统压力的待机消耗，解决目前的工程机械用动力系统完全采用液压系统造成整体能耗高的技术问题。进一步的，所述发动机连接有行星排，所述行星排的太阳轮、行星架和齿圈中一个与发动机连接、一个与主发电电机连接、另一个与辅助负载泵连接，发动机离合器设置在行星排与发动机之间，辅助负载离合器设置在行星排与辅助负载泵之间。通过行星排不同的速比组合，配合电机控制器的控制，使不同工作模式下，发动机和主发电电机尽可能维持在高效区。进一步的，主发电电机与行星排之间设置有用于控制行星排与主发电电机之间动力通断的主发电电机离合器，主发电电机离合器在断开行星排与主发电电机之间动力后使发动机能够直接驱动辅助负载泵工作。进一步的，所述主发电电机串接在发动机与辅助负载泵之间。动力系统结构简单，成本低。本技术混合动力旋挖钻机的技术方案：混合动力旋挖钻机包括辅助负载部件、主负载部件和混合动力系统，所述混合动力系统包括：发动机；主发电电机，与发动机传动连接；辅助负载泵，与主发电电机传动连接，用于驱动辅助负载部件动作；发动机离合器，用于控制发动机与主发电电机之间的动力通断，以在发动机与主发电电机动力断开后使主发电电机能够单独驱动辅助负载泵工作；辅助负载离合器，用于控制主发电电机与辅助负载泵之间动力通断；主负载电机，用于驱动主负载部件工作；储能装置，用于存储电能；电机控制器，与主发电电机、负载电机、储能装置连接，电机控制器能够控制主发电电机向储能装置充电和/或主负载电机利用回收能量向储能装置充电，且能够控制储能装置向主发电电机和主负载电机供电、控制主发电电机发电的同时向主负载电机供电。本技术的有益效果：本技术旋挖钻机的混合动力系统通过主负载电机驱动主负载部件工作，电机控制器控制主发电电机和储能装置向主负载电机供电，减少了工程机械用混合动力系统中液压系统的液压元件，通过主负载电机驱动主负载部件工作，减少了发动机为维持液压系统压力的待机消耗，解决目前的旋挖钻机动力系统完全采用液压系统造成整体能耗高的技术问题。进一步的，所述发动机连接有行星排，所述行星排的太阳轮、行星架和齿圈中一个与发动机连接、一个与主发电电机连接、另一个与辅助负载泵连接，发动机离合器设置在行星排与发动机之间，辅助负载离合器设置在行星排与辅助负载泵之间。通过行星排不同的速比组合，配合电机控制器的控制，使不同工作模式下，发动机和主发电电机尽可能维持在高效区。进一步的，主发电电机与行星排之间设置有用于控制行星排与主发电电机之间动力通断的主发电电机离合器，主发电电机离合器在断开行星排与主发电电机之间动力后使发动机能够直接驱动辅助负载泵工作。进一步的，所述主发电电机串接在发动机与辅助负载泵之间。动力系统结构简单，成本低。进一步的，所述主负载电机设置至少两个，其中一个为用于驱动动力头工作的动力头电机，一个为用于驱动卷扬动作的卷扬电机。动力头和卷扬工作时间长，采用电机直驱，进一步提高系统整体效率。附图说明图1是本技术混合动力旋挖钻机的具体实施例1中混合动力系统的结构示意图；图2是本技术混合动力旋挖钻机的具体实施例2中混合动力系统的结构示意图；图3是本技术混合动力旋挖钻机的具体实施例3中混合动力系统的结构示意图；图中：1-发动机；2-串联减振器；3-发动机离合器；4-主发电电机；5-主发电电机离合器；6-太阳轮；7-行星架；8-齿圈；9-辅助负载泵离合器；10-辅助负载泵；11-控制阀组；12-电机控制器；13-储能装置；14-动力头电机；15-主卷扬电机；16-行星排；301-发动机；303-发动机离合器；304-主发电电机；309-辅助负载泵离合器；310-辅助负载泵；312-电机控制器；313-储能装置；314-动力头电机；315-主卷扬电机。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.工程机械用混合动力系统，其特征在于，包括：/n发动机；/n主发电电机，与发动机传动连接；/n辅助负载泵，与主发电电机传动连接，用于驱动辅助负载部件动作；/n发动机离合器，用于控制发动机与主发电电机之间的动力通断，以在发动机与主发电电机动力断开后使主发电电机能够单独驱动辅助负载泵工作；/n辅助负载离合器，用于控制主发电电机与辅助负载泵之间动力通断；/n主负载电机，用于驱动主负载部件工作；/n储能装置，用于存储电能；/n电机控制器，与主发电电机、负载电机、储能装置连接，电机控制器能够控制主发电电机向储能装置充电和/或主负载电机利用回收能量向储能装置充电，且能够控制储能装置向主发电电机和主负载电机供电、控制主发电电机发电的同时向主负载电机供电。/n

【技术特征摘要】
1.工程机械用混合动力系统，其特征在于，包括：
发动机；
主发电电机，与发动机传动连接；
辅助负载泵，与主发电电机传动连接，用于驱动辅助负载部件动作；
发动机离合器，用于控制发动机与主发电电机之间的动力通断，以在发动机与主发电电机动力断开后使主发电电机能够单独驱动辅助负载泵工作；
辅助负载离合器，用于控制主发电电机与辅助负载泵之间动力通断；
主负载电机，用于驱动主负载部件工作；
储能装置，用于存储电能；
电机控制器，与主发电电机、负载电机、储能装置连接，电机控制器能够控制主发电电机向储能装置充电和/或主负载电机利用回收能量向储能装置充电，且能够控制储能装置向主发电电机和主负载电机供电、控制主发电电机发电的同时向主负载电机供电。


2.根据权利要求1所述的工程机械用混合动力系统，其特征在于，所述发动机连接有行星排，所述行星排的太阳轮、行星架和齿圈中一个与发动机连接、一个与主发电电机连接、另一个与辅助负载泵连接，发动机离合器设置在行星排与发动机之间，辅助负载离合器设置在行星排与辅助负载泵之间。


3.根据权利要求2所述的工程机械用混合动力系统，其特征在于，主发电电机与行星排之间设置有用于控制行星排与主发电电机之间动力通断的主发电电机离合器，主发电电机离合器在断开行星排与主发电电机之间动力后使发动机能够直接驱动辅助负载泵工作。


4.根据权利要求1所述的工程机械用混合动力系统，其特征在于，所述主发电电机串接在发动机与辅助负载泵之间。


5.混合动力旋挖钻机，包括辅助负载部件、主负载部件和混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵兵，王印束，陈慧勇，王富生，刘小伟，李建锋，邓伟，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41