一种挖掘机的混合动力系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种挖掘机的混合动力系统及控制方法，包括动力总成、工作系统、行走系统、操控系统和整车控制器，操控系统通过整车控制器控制动力总成分别给工作系统和行走系统提供动力，动力总成包括燃料电池总成、蓄电池总成、超级电容总成、DC/DC转换器、变频器、行走系统驱动电机、工作系统驱动电机和发电机，整车控制器控制燃料电池总成、蓄电池总成和超级电容总成输出功率的分配方案和回收能量的分配方案。有益效果：本发明专利技术可以满足挖掘机工况的频繁变化，燃料电池总成保持在高效率工作区间工作，达到保护燃料电池总成效果，减少排放；可以提高能量利用效率，延长蓄电池总成使用寿命；实现挖掘机动能的合理配置，提高了整体运行效率。体运行效率。体运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机的混合动力系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种工程车辆的动力系统及控制方法，特别提供了一种挖掘机的混合动力系统及控制方法，属于工程机械


技术介绍

[0002]工程机械作为我国装备工业的重要组成部分，被广泛应用于矿山挖掘、交通运输、道路建设等机械化施工中。在国家一系列基建政策的刺激下，工程机械产销量处于稳步上升的趋势。
[0003]随着社会对环境保护问题的重视，国家环保政策、法规日益增加，种类繁多、应用广泛的工程机械也面对着节能减排的压力。挖掘机就是工程机械中最主要设备之一，传统挖掘机作业时，工况会随时发生变化，低中高负荷甚至过载负荷频繁交替转换，发动机转速时常偏离经济油耗区，处于低效率区，且在能量传递过程中损耗大，导致挖掘机整机油耗上升，能效降低，排放增加等问题。
[0004]为了缓解节能减排政策与行业发展的矛盾，混合动力挖掘机快速发展。传统柴油机加储能装置的油电混动虽然能在一定程度上减排节能，但是由于其动力源依旧使用内燃机，对环境还是会产生一定的污染，不能从根源上解决问题。伴随着近些年新能源行业的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机的混合动力系统，包括动力总成（1）、工作系统（2）、行走系统（3）、操控系统（4）和整车控制器（5），操控系统（4）通过整车控制器（5）控制动力总成（1）分别给工作系统（2）和行走系统（3）提供动力，其特征在于：所述动力总成（1）包括燃料电池总成（11）、蓄电池总成（12）、超级电容总成（13）、DC/DC转换器（14）、变频器（15）、行走系统驱动电机（16）、工作系统驱动电机（17）和发电机（18），所述燃料电池总成（11）、蓄电池总成（12）和超级电容总成（13）相互并联后通过变频器（15）分别与行走系统驱动电机（16）和工作系统驱动电机（17）连接，所述燃料电池总成（11）通过DC/DC转换器（14）分别与蓄电池总成（12）和超级电容总成（13）连接，所述发电机（18）通过变频器（15）分别与蓄电池总成（12）和超级电容总成（13）连接；所述整车控制器（5）根据操控系统（4）输入的操控信号分别控制行走系统驱动电机（16）、工作系统驱动电机（17）和发电机（18），所述整车控制器（5）分别采集工作系统（2）和行走系统（3）的运行参数以及燃料电池总成（11）、蓄电池总成（12）和超级电容总成（13）状态参数，所述整车控制器（5）控制燃料电池总成（11）、蓄电池总成（12）和超级电容总成（13）输出功率的分配方案和回收能量的分配方案。2.根据权利要求1所述的挖掘机的混合动力系统，其特征在于：所述工作系统（2）包括变量泵（21）、单向马达（22）、液压油箱（23）、多路阀（24）、双向马达（25）、回转机构（26）和执行机构（27）；所述变量泵（21）由工作系统驱动电机（17）驱动，所述单向马达（22）驱动发电机（18），所述变量泵（21）通过多路阀（24）分别将高压油液输送至双向马达（25）和执行机构（27），双向马达（25）驱动回转机构（26）运动；回转机构（26）制动时，双向马达（25）通过多路阀（24）与单向马达（22）连接；所述执行机构（27）回收时，执行机构（27）通过多路阀（24）与单向马达（22）连接。3.根据权利要求1或2所述的挖掘机的混合动力系统，其特征在于：所述行走系统（3）包括左右对称的行走液压传动机构（31）、减速机构（32）和履带装置（33），所述行走系统驱动电机（16）驱动行走液压传动机构（31），所述行走液压传动机构（31）通过减速机构（32）驱动履带装置（33）运动。4.根据权利要求3所述的挖掘机的混合动力系统，其特征在于：所述行走液压传动机构（31）包括两路结构相同相互并联的液压油路，所述液压油路包括行走液压泵（311）、行走马达（312）、换向阀（313）和溢流阀（314），所述行走液压泵（311）由行走系统驱动电机（16）驱动，所述行走液压泵（311）通过换向阀（313）与行走马达（312）连接，所述溢流阀（314）设置在行走液压泵（311）与行走马达（312）之间的油路上。5.根据权利要求4所述的挖掘机的混合动力系统，其特征在于：所述液压油路上设有蓄能器（315）。6.根据权利要求3所述的挖掘机的混合动力系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、燃料电池参数录入，录入燃料电池高效工作区域的参数；步骤二、启动检测，操控系统（4）向整车控制器（5）发出启动信号，启动前整车控制器（5）检测超级电容总成（13）和蓄电池总成（12）的电量；当超级电容总成（13）的电量值高于启动阈值时，由超级电容总成（13）启动整机；当超级电容总成（13）的电量值达到或者低于启动阈值时，超级电容
总成（13）不供电，进一步检测蓄电池总成（12）的电量；当蓄电池总成（12）的电量值高于启动阈值时，由蓄电池总成（12）启动整机；当超级电容总成（13）和蓄电池总成（12）的电量均低于启动阈值时，启动燃料电池总成（11）同时给蓄电池总成（12）和超级电容总成（13）充电，待超级电容总成（13）电量高于启动阈值时，由超级电容总成（13）启动整机；步骤三、获取实际功率,检测超级电容总成（13）和蓄电池总成（12）的电量，计算当前工况下实际需求功率,获取当前超级电容总成（13）的电量值和当蓄电池总成（12）的电量值；步骤四、功率匹配，将整机实际需求功率以及燃料电池总成（11）高效工作区域能够提供的功率进行比较，并结合蓄电池总成（12）和超级电容总成（13）电量进行功率分配；步骤五、停机检测，操控系统（4）向整车控制器（5）发出启动信号，整车控制器（5）检测蓄电池总成（12）和超级电容总成（13）的电量，若蓄电池总成（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，谭志强，尹必峰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：