[发明专利]混合驱动的机械式矿用挖掘机

摘要

本发明公开了一种混合驱动的机械式矿用挖掘机，包括三个动势能储运回路与电动机复合驱动系统、超级电容器组及控制器，通过回收利用工作装置下降过程的势能、行走制动的动能来混合驱动机械式矿用挖掘机。本发明公开的混合驱动的机械式矿用挖掘机具有工作效率高、节流损失少、能量损耗低等优点。

主权项

1.混合驱动的机械式矿用挖掘机，包括提升减速器(2)、轴承(3)、机座(4)、卷筒(5)、推压减速器(23)、推压齿轮(24)、动臂(30)、斗杆(31)、铲斗(32)、钢丝绳(33)、天轮(34)、A型架(35)、履带式行走机构(36)，其特征在于：还包括第Ⅰ动势能储运回路与电动机复合驱动系统(37)、第Ⅱ动势能储运回路与电动机复合驱动系统(38)、第Ⅲ动势能储运回路与电动机复合驱动系统(39)、超级电容器组(25)及控制器(26)，其中：第Ⅰ动势能储运回路与电动机复合驱动系统包括：第Ⅰ动势能储运回路(40)、提升电动机(1)、提升变频器(7.1)、第Ⅰ转速传感器(8.1)及第Ⅰ双向DC‑DC变换器(6.1)；提升电动机的第一、第二输出轴分别与提升减速器的输入轴和第Ⅰ动势能储运回路中的第Ⅰ电比例四象限液压泵或马达的驱动轴连接，提升减速器的输出轴与卷筒连接，提升变频器的输入端和输出端分别与控制器和提升电动机连接，提升变频器的直流母线与第Ⅰ双向DC‑DC变换器的一端连接，第Ⅰ双向DC‑DC变换器的另一端连接到超级电容器组，第Ⅰ双向DC‑DC变换器的控制端与控制器连接；第Ⅰ转速传感器与提升电动机的第二输出轴连接，其输出信号输入控制器；所述的第Ⅱ动势能储运回路与电动机复合驱动系统包括：第Ⅱ动势能储运回路(41)、推压电动机(22)、第Ⅱ转速传感器(8.2)、推压变频器(7.2)及第Ⅱ双向DC‑DC变换器(6.2)；推压电动机的第一、第二输出轴分别与推压减速器的输入轴和第Ⅱ动势能储运回路双向液压泵或马达的输出轴连接，推压减速器的输出轴与推压齿轮的驱动轴连接，推压变频器的输入端和输出端分别与控制器和推压电动机连接，推压变频器的直流母线与第Ⅱ双向DC‑DC变换器的一端连接，第Ⅱ双向DC‑DC变换器的另一端连接到超级电容器组，第Ⅱ双向DC‑DC变换器的控制端与控制器连接；第Ⅱ转速传感器与推压电动机的第二输出轴连接，其输出信号输入控制器；所述的第Ⅲ动势能储运回路与电动机复合驱动系统包括：第Ⅰ动势能储运回路、行走电动机(27)、行走变频器(7.3)、第Ⅲ转速传感器(8.3)及第Ⅲ双向DC‑DC变换器(6.3)；行走电动机的第一、第二输出轴分别与行走减速器的输入轴和第Ⅰ动势能储运回路中第Ⅰ电比例四象限液压泵或马达的驱动轴连接，行走减速器的输出轴与履带主动轮连接，行走变频器的输入端和输出端分别与控制器和行走电动机连接，行走变频器的直流母线与第Ⅲ双向DC‑DC变换器的一端连接，第Ⅲ双向DC‑DC变换器的另一端连接到超级电容器组，第Ⅲ双向DC‑DC变换器的控制端与控制器连接；第Ⅲ转速传感器与行走电动机的第二输出轴连接，其输出信号输入控制器；所述的第Ⅰ动势能储运回路(40)包括：第Ⅰ电比例四象限液压泵或马达(9.1)、恒压变量液压泵(11)、液压泵驱动电动机(10)、第Ⅰ变频器(42)、第Ⅰ溢流阀(12.1)、油箱(44)、二位二通电磁阀(13)、液压蓄能器(15)、压力传感器(14)及第Ⅰ位移传感器(20.1)；第Ⅰ电比例四象限液压泵或马达的第一油口P₁、恒压变量液压泵的出油口、第Ⅰ溢流阀的进油口与二位二通电磁阀的A油口通过液压管路连通；二位二通电磁阀的B油口、压力传感器与液压蓄能器连接，压力传感器的输出信号输入控制器；第Ⅰ电比例四象限液压泵或马达的第二油口P₂、恒压变量液压泵的进油口、第Ⅰ溢流阀的出油口均与油箱连通；第Ⅰ位移传感器与第Ⅰ电比例四象限液压泵或马达的变量活塞连接以检测其摆角变化，第Ⅰ位移传感器的输出信号输入控制器；第Ⅰ变频器的输入端和输出端分别与控制器和液压泵驱动电动机连接，液压泵驱动电动机的输出轴与恒压变量液压泵的驱动轴连接；第Ⅰ电比例四象限液压泵或马达的摆角控制器、二位二通电磁阀的控制端均与控制器连接；所述的第Ⅱ动势能储运回路(41)包括：第Ⅱ电比例四象限液压泵或马达(9.2)、第Ⅱ溢流阀(12.2)、第Ⅲ溢流阀(12.3)、第Ⅰ单向阀(17.1)、第Ⅱ单向阀(17.2)、补油泵(18)、补油溢流阀(19)、双向液压泵或马达(21)、第Ⅱ位移传感器(20.2)、电动或发电机(16)、第Ⅱ变频器(43)、第Ⅳ双向DC‑DC变换器(6.4)及油箱；双向液压泵或马达的第一油口、第II溢流阀的进油口、第Ⅰ单向阀的出油口与第Ⅱ电比例四象限液压泵或马达的第一油口连通，双向液压泵马达的第二油口、第Ⅲ溢流阀的进油口、第Ⅱ单向阀的出油口均与第Ⅱ电比例四象限液压泵或马达的第二油口连通，第Ⅱ溢流阀的出油口、第Ⅲ溢流阀的出油口、第Ⅰ单向阀的进油口、第Ⅱ单向阀的进油口、补油溢流阀的进油口均与补油泵的出油口连通，补油泵的进油口、补油溢流阀的出油口均与油箱连通，第Ⅱ位移传感器与第Ⅱ电比例四象限液压泵或马达的变量活塞连接以检测其摆角变化，第Ⅱ位移传感器的输出信号输入控制器，第Ⅱ电比例四象限液压泵或马达的输入轴与电动或发电机的驱动轴连接，电动或发电机与第Ⅱ变频器的一端连接，第Ⅱ变频器的直流母线与第Ⅳ双向DC‑DC变换器的一端，第Ⅳ双向DC‑DC的另一端连接超级电容器组，第Ⅱ变频器和第Ⅳ双向DC‑DC变换器的控制端均与控制器连接；所述的控制器包括协调控制器(26.1)、提升系统控制器(26.2)、推压系统控制器(26.3)和行走系统控制器(26.4)，协调控制器与提升系统控制器、推压系统控制器和行走系统控制器连接，协调控制器接收第I、第II、第Ⅲ转速传感器的输出信号、第Ⅰ、第Ⅱ位移传感器的输出信号以及压力传感器的输出信号，提升系统控制器、推压系统控制器和行走系统控制器分别向提升系统、推压系统和行走系统发送控制指令。