本發(fā)明涉及液壓挖掘機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種以電能為動(dòng)力，采用雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的新型電動(dòng)型液壓挖掘機(jī)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的液壓挖掘機(jī)一般采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源來(lái)驅(qū)動(dòng)主液壓泵帶動(dòng)整機(jī)液壓系統(tǒng)工作。挖掘機(jī)采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)方便，可靠性高。但柴油發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本較高，工作噪音大，對(duì)周?chē)h(huán)境污染嚴(yán)重。相反，在電力資源豐富的場(chǎng)合和某些密閉空間，電動(dòng)型挖掘機(jī)則具有明顯的優(yōu)勢(shì)。以電能代替燃油作為動(dòng)力，采用電動(dòng)機(jī)代替柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的挖掘機(jī)具有工作效率高，工作噪音低，成本低，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。而且現(xiàn)在電網(wǎng)供電和電池供電技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，供電方便。因此，電動(dòng)型挖掘機(jī)可以取得很高的可靠性，并且能夠很好地適用于工作環(huán)境。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110442961.4的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種電動(dòng)液壓挖掘機(jī)，通過(guò)控制器控制兩個(gè)獨(dú)立的變頻器，其中一個(gè)變頻器控制回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)控制車(chē)身回轉(zhuǎn)；另一個(gè)變頻器控制主電動(dòng)機(jī)，主電動(dòng)機(jī)通軸驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)變量泵和先導(dǎo)泵工作。采用一臺(tái)主電動(dòng)機(jī)通軸驅(qū)動(dòng)三臺(tái)液壓泵，相應(yīng)地，主電動(dòng)機(jī)和變頻器都需要滿(mǎn)足機(jī)器作業(yè)的最大功率要求，造成單臺(tái)電動(dòng)機(jī)體積大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。主電動(dòng)機(jī)和回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)都采用稀土永磁同步電機(jī)，電動(dòng)機(jī)成本非常高。且該發(fā)明專(zhuān)利僅僅公開(kāi)了電動(dòng)挖掘機(jī)的動(dòng)力源部分，并沒(méi)有給出具體挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的回路原理和控制方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了減少能源損耗，降低電動(dòng)機(jī)的功率、體積和運(yùn)行成本，本發(fā)明提供一種雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)。它采用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)主液壓泵，兩臺(tái)主液壓泵控制挖掘機(jī)的全部動(dòng)作，包括上車(chē)回轉(zhuǎn)。同時(shí)在兩臺(tái)變頻器之間布置公共直流母線(xiàn)，在公共直流母線(xiàn)上連接超級(jí)電容，通過(guò)超級(jí)電容對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能進(jìn)行回收；采用蓄能器輔助回路對(duì)挖掘機(jī)工作時(shí)的對(duì)產(chǎn)生的動(dòng)能和勢(shì)能進(jìn)行回收利，用回收的能量輔助液壓泵的啟動(dòng)，提高電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。一種雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)，其中，包括：控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)由第一變頻器、第二變頻器、第一電動(dòng)機(jī)、第二電動(dòng)機(jī)，第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器、第一液壓泵、第二液壓泵、離合器、公共直流母線(xiàn)、DC-DC變換器、超級(jí)電容、低壓蓄能器、高壓蓄能器及蓄能器輔助回路組成；

第一變頻器輸出信號(hào)與第一電動(dòng)機(jī)連接，第二變頻器輸出信號(hào)與第一電動(dòng)機(jī)連接，第一電動(dòng)機(jī)通過(guò)第一聯(lián)軸器與第一液壓泵通軸機(jī)械連接，第二電動(dòng)機(jī)通過(guò)第二聯(lián)軸器與第二液壓泵通軸機(jī)械連接；第一液壓泵與第二液壓泵之間通過(guò)離合器機(jī)械連接；第一變頻器與第二變頻器通過(guò)共用直流母線(xiàn)電氣連接，超級(jí)電容通過(guò)DC-DC變換器連接公共直流母線(xiàn)；低壓蓄能器和高壓蓄能器則分別對(duì)挖掘機(jī)工作過(guò)程中的能量損失進(jìn)行回收，并通過(guò)蓄能器輔助回路向第一、第二液壓泵供油，輔助液壓泵啟動(dòng)；所述蓄能器輔助回路可以是高壓蓄能器和低壓蓄能器分別輔助一臺(tái)液壓泵，或者是一臺(tái)液壓泵或兩臺(tái)液壓泵同時(shí)由一個(gè)蓄能器輔助。

所述蓄能器輔助回路是高壓蓄能器和低壓蓄能器分別輔助一臺(tái)液壓泵，低壓蓄能器的出油口經(jīng)第一電磁換向閥與一個(gè)液壓泵的吸油口連通，高壓蓄能器的出油口經(jīng)第二電磁換向閥與另一個(gè)液壓泵的吸油口連通，通過(guò)第一、第二電磁換向閥控制蓄能器的啟閉。

所述蓄能器輔助回路是一臺(tái)液壓泵或兩臺(tái)液壓泵同時(shí)由一個(gè)蓄能器輔助，高壓蓄能器和低壓蓄能器出油口分別連接第二三位三通電磁換向閥兩個(gè)進(jìn)油口，第二三位三通電磁換向閥的出油口則同時(shí)與第一、第二液壓泵的吸油口和第一、第二單向閥的出油口連通，或者只與其中一個(gè)液壓泵的吸油口和單向閥的出油口連通。

優(yōu)選地，所述第一電磁換向閥和第二電磁換向閥為常開(kāi)式兩位兩通電磁換向閥。

所述第一液壓泵和第二液壓泵可以同時(shí)為雙排量泵或者電子比例變量柱塞泵，或者第一液壓泵為雙排量泵，第二液壓泵電子比例變量柱塞泵，或者第一液壓泵為電子比例變量柱塞泵，第二液壓泵為雙排量泵。

所述第一液壓泵和第二液壓泵之間通過(guò)離合器連接，也可以不連接離合器。

所述第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)可以分別是三相異步電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)和變頻電動(dòng)機(jī)的一種。

所述低壓蓄能器和高壓蓄能器可以是一個(gè)蓄能器，或是兩個(gè)以上蓄能器構(gòu)成的蓄能器組。

優(yōu)選地，所述第一聯(lián)軸器和第二聯(lián)軸器為高彈性聯(lián)軸器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下述有益效果：

1.本挖掘機(jī)采用電池供電或者電網(wǎng)供電，供電方便，技術(shù)成熟；采用電能代替柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行能量輸出，可大大減小工作噪音，節(jié)能環(huán)保，提高工作效率，降低成本；

2.采用雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式可以降低單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率、體積和成本，方便在挖掘機(jī)上布置和安裝，節(jié)省空間；

3.本挖掘機(jī)的兩臺(tái)變頻器共用公共直流母線(xiàn)，通過(guò)連接在公共直流母線(xiàn)上的超級(jí)電容組，對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能進(jìn)行合理利用和回收，提高設(shè)備運(yùn)行的能效；

4.本挖掘機(jī)可以采用三相異步電機(jī)和伺服電機(jī)組合、雙排量泵和變量式柱塞泵組合等多種控制方案，降低成本；

5.增加了能量回收和輔助功能，采用蓄能器對(duì)挖掘機(jī)工作時(shí)動(dòng)臂產(chǎn)生的勢(shì)能和回轉(zhuǎn)制動(dòng)動(dòng)能進(jìn)行回收，利用回收的能量輔助液壓泵的啟動(dòng)，提高電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，方便電動(dòng)機(jī)的啟停并提高能效。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例1中控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的主控制閥和控制油路中關(guān)于動(dòng)臂液壓缸和回轉(zhuǎn)馬達(dá)的液壓控制回路的簡(jiǎn)圖；

圖4是表示本發(fā)明實(shí)施例2中控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖5是表示本發(fā)明實(shí)施例3中控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖中：1、行駛體，2、旋轉(zhuǎn)體，3、動(dòng)臂，4、斗桿，5、鏟斗，6、動(dòng)臂液壓缸，7、斗桿液壓缸，8、鏟斗液壓缸，9、第一電動(dòng)機(jī)，10、第一變頻器，11、第一聯(lián)軸器，12、第一液壓泵，13、第一單向閥，14、離合器，15、DC-DC變換器，16、超級(jí)電容，17、公共直流母線(xiàn)，18、第二單向閥，19、第二液壓泵，20、第二聯(lián)軸器，21、第二電動(dòng)機(jī)，22、第二變頻器，23、先導(dǎo)溢流閥，24、先導(dǎo)液壓泵，25、先導(dǎo)電動(dòng)機(jī)，26、先導(dǎo)蓄能器，27、主控制閥和控制油路，28、右行走液壓馬達(dá)，29、左行走液壓馬達(dá)，30、第三單向閥，31、第一溢流閥，32、回轉(zhuǎn)馬達(dá)，33、第一三位三通電磁換向閥，34、低壓蓄能器，35、第四單向閥，36、高壓蓄能器，37、第五單向閥，38、第二溢流閥，39、第一電磁換向閥，40、第二電磁換向閥，41、第一三位三通比例方向閥，42、回油背壓閥，43、第二三位三通電磁換向閥。P：進(jìn)油口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明一種雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)的具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1：圖1所示，一種雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)，包括行駛體1、配置于行駛體1上的旋轉(zhuǎn)體2、與該旋轉(zhuǎn)體連接進(jìn)行上下方向轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)臂3、安裝在動(dòng)臂前端的斗桿4、安裝在斗桿4前端的鏟斗5、驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂3的一對(duì)動(dòng)臂液壓缸6、驅(qū)動(dòng)斗桿4的斗桿液壓缸7、驅(qū)動(dòng)鏟斗的鏟斗液壓缸8。駕駛員操縱室設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體2上，旋轉(zhuǎn)體2裝置在行駛體1上，駕駛員通過(guò)操縱行駛體1、旋轉(zhuǎn)體2、動(dòng)臂3、斗桿4、鏟斗5分別進(jìn)行動(dòng)作或者進(jìn)行組合動(dòng)作來(lái)實(shí)施土砂的挖掘作業(yè)、推平作業(yè)或?qū)⒌孛婢o固的碾壓作業(yè)等。

圖2所示，控制系統(tǒng)、動(dòng)臂液壓缸6、斗桿液壓缸7、鏟斗液壓缸8、回轉(zhuǎn)馬達(dá)32、右行走液壓馬達(dá)28、左行走液壓馬達(dá)29和先導(dǎo)控制系統(tǒng)均與主控制閥和控制油路27連接。

控制系統(tǒng)包括第一變頻器10、第二變頻器22、第一電動(dòng)機(jī)9、第二電動(dòng)機(jī)21，第一聯(lián)軸器11、第二聯(lián)軸器20、第一液壓泵12、第二液壓泵19、離合器14、公共直流母線(xiàn)17、DC-DC變換器15、超級(jí)電容16、低壓蓄能器34、高壓蓄能器36；

第一變頻器10、第二變頻器22輸出信號(hào)分別經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)與第一電動(dòng)機(jī)9、第二電動(dòng)機(jī)21連接，第一電動(dòng)機(jī)通過(guò)第一聯(lián)軸器11與第一液壓泵12連接，第二電動(dòng)機(jī)通過(guò)第二聯(lián)軸器20與第二液壓泵19連接，第一壓泵12的吸油口與第一單向閥13的出油口相連，第二壓泵19的吸油口與第二單向閥18的出油口相連。

挖掘機(jī)工作時(shí)，駕駛員通過(guò)控制第一變頻器10改變第一電動(dòng)機(jī)9的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)與第一液壓泵12的排量的匹配，以滿(mǎn)足不同負(fù)載和不同工況的要求；

通過(guò)控制第二變頻器22改變第二電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)與第二液壓泵的排量的匹配，以滿(mǎn)足不同負(fù)載和不同工況的要求；

第一液壓泵12與第二液壓泵19之間通過(guò)離合器14進(jìn)行連接，當(dāng)離合器14分離時(shí)，第一液壓泵12由第一電動(dòng)機(jī)9控制；第二液壓泵19由第第二電動(dòng)機(jī)21控制；

當(dāng)離合器14接合時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)9進(jìn)行轉(zhuǎn)速同步和功率疊加；第二電動(dòng)機(jī)21進(jìn)行轉(zhuǎn)速同步和功率疊加。

在第一變頻器10與第二變頻器22之間布置公共直流母線(xiàn)17，公共直流母線(xiàn)17通過(guò)DC-DC變換器15連接超級(jí)電容16，通過(guò)公共直流母線(xiàn)17對(duì)第一電動(dòng)機(jī)9、第二電動(dòng)機(jī)21制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能進(jìn)行合理利用和回收。

本實(shí)施例采用低壓蓄能器34輔助第一液壓泵12，高壓蓄能器36輔助第二液壓泵19。低壓蓄能器34的進(jìn)油口通過(guò)第四單向閥35連接到動(dòng)臂液壓缸6的無(wú)桿腔，對(duì)動(dòng)臂液壓缸6下降時(shí)的勢(shì)能進(jìn)行能量回收，第四單向閥35用來(lái)防止油液倒流；低壓蓄能器34的出油口、第二溢流閥38的進(jìn)油口與第一單向閥13的出油口、第一液壓泵12的進(jìn)油口通過(guò)油路連通，在低壓蓄能器34的出油路上還連接第一電磁換向閥39，通過(guò)控制第一電磁換向閥39的啟閉來(lái)控制低壓蓄能器34向第一液壓泵12供油，第二溢流閥38則在這里作安全閥用；

高壓蓄能器36的進(jìn)油口通過(guò)第五單向閥37連接第一三位三通電磁換向閥33的出油口，用來(lái)對(duì)回轉(zhuǎn)馬達(dá)32制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性負(fù)載進(jìn)行能量回收，第五單向閥37用來(lái)防止油液倒流；通過(guò)控制第一三位三通電磁換向閥33來(lái)對(duì)回轉(zhuǎn)馬達(dá)32進(jìn)行能量回收，第一溢流閥31防止回轉(zhuǎn)馬達(dá)32壓力過(guò)高，第一單向閥30則用來(lái)對(duì)回轉(zhuǎn)馬達(dá)32補(bǔ)油；高壓蓄能器36的出油口與第二單向閥18的出油口、第一液壓泵19的進(jìn)油口通過(guò)油路連通，在高壓蓄能器36的出油路上還連接第二電磁換向閥40，通過(guò)控制第二電磁換向閥40的啟閉來(lái)控制高壓蓄能器36向第二液壓泵19供油。

所述先導(dǎo)系統(tǒng)由先導(dǎo)液壓泵24、先導(dǎo)電機(jī)25、先導(dǎo)蓄能器26和先導(dǎo)溢流閥23組成；先導(dǎo)電機(jī)25與先導(dǎo)液壓泵24連接，通過(guò)先導(dǎo)電機(jī)25控制先導(dǎo)液壓泵24，先導(dǎo)液壓泵24的出油口同時(shí)與先導(dǎo)蓄能器26的進(jìn)出油口和先導(dǎo)溢流閥23的進(jìn)油口相連，先導(dǎo)蓄能器26用來(lái)輔助先導(dǎo)液壓泵24工作，先導(dǎo)溢流閥21作安全閥使用。

圖3所示，回轉(zhuǎn)馬達(dá)32和動(dòng)臂液壓缸6均采用兩個(gè)三位三通比例方向閥41按進(jìn)出口獨(dú)立方式控制。

優(yōu)選地，所述第一電動(dòng)機(jī)9、第二電動(dòng)機(jī)21均是三相異步電動(dòng)機(jī)。

優(yōu)選地，所述第一液壓泵12、第二液壓泵19均是雙排量泵或電子比例變量柱塞泵。

優(yōu)選地，所述第一電磁換向閥、第二電磁換向閥均為常開(kāi)式兩位兩通電磁換向閥。

優(yōu)選地，所述第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器均為彈性聯(lián)軸器。

實(shí)施例2：如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于蓄能器輔助回路：第一液壓泵12、第二液壓泵19同時(shí)由低壓蓄能器34或高壓蓄能器36輔助。高壓蓄能器36和低壓蓄能器34的出油口接第二三位三通電磁換向閥43的兩個(gè)進(jìn)油口，第二三位三通電磁換向閥43的出油口與第一液壓泵12吸油口、第一單向閥13出油口和第二液壓泵19吸油口、第二單向閥18出油口接通，通過(guò)控制第二三位三通電磁換向閥43的換位來(lái)決定是由高壓蓄能器36還是低壓蓄能器34輔助第一液壓泵12、第二液壓泵19。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

蓄能器輔助回路是第一液壓泵、第二液壓泵由低壓蓄能器與高壓蓄能器其中之一輔助；高壓蓄能器和低壓蓄能器的出油口接三位三通電磁換向閥的兩個(gè)進(jìn)油口，三位三通電磁換向閥的出油口與第一液壓泵吸油口、第一單向閥出油口和第二液壓泵吸油口、第二單向閥出油口接通，通過(guò)控制三位三通電磁換向閥的換位來(lái)決定是由高壓蓄能器或低壓蓄能器輔助第一液壓泵和第二液壓泵。

實(shí)施例3：圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于：第二液壓泵19為雙排量泵，第二電動(dòng)機(jī)21選用伺服電動(dòng)機(jī)。第二電動(dòng)機(jī)21通過(guò)第二聯(lián)軸器20與第二液壓泵19連接，通過(guò)第二變頻器22控制第二電動(dòng)機(jī)21的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)第二液壓泵19的排量。由于伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，低壓蓄能器34、高壓蓄能器36可以只輔助第一液壓泵12。第二三位三通電磁換向閥43的出油口與第一液壓泵12吸油口、第一單向閥13出油口接通，通過(guò)控制第二三位三通電磁換向閥43的換位來(lái)決定是由高壓蓄能器36還是低壓蓄能器34輔助第一液壓泵。同時(shí)，第一液壓泵12、第二液壓泵19之間則不在需要通過(guò)離合器14連接來(lái)進(jìn)行功率疊加。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相同。

蓄能器輔助回路是高壓蓄能器與低壓蓄能器其中之一輔助第一液壓泵與第二液壓泵其中之一；高壓蓄能器和低壓蓄能器的出油口接三位三通電磁換向閥的兩個(gè)進(jìn)油口，三位三通電磁換向閥的出油口與被輔助液壓泵吸油口接通，通過(guò)控制三位三通電磁換向閥的換位來(lái)決定是由高壓蓄能器或低壓蓄能器輔助液壓泵。

以上所述僅表明了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并非是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。