一种电驱混合动力传动起重机

技术领域

本发明涉及起重机控制领域，尤其涉及一种工作效率高、操控性好、控制精度高的电驱混合动力传动起重机。

背景技术

现有的起重机产品中液压系统的动力源主要为机械传动方式，通过发动机或变速箱的取力口输出动力，驱动液压泵，实现液压系统动作。下车液压系统作业时，动力传动路线为：发动机/或变速箱取力口→传动轴→液压泵→液压阀→液压管路→液压执行机构，实现下车转向液压助力、悬架油缸升降、支腿油缸伸缩等功能；上车起重作业时，动力传动路线为：发动机/或变速箱取力口→传动轴→液压泵→液压管路→中心回转体→液压管路→液压阀组→液压马达，驱动上车液压执行机构，实现起重作业功能。但是现有的液压系统动力源依靠发动机机械传动，液压作业功率需求小，发动机能量利用率低，油耗高，经济性差；发动机根据整车行驶需求匹配，而液压系统动力源通过发动机输出，无法控制、调节发动机的动力输出特性，液压系统动力响应速度慢，控制精度差；单发动机工作时间长，维护保养时间间隔短，影响发动机工作寿命。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种工作效率高、操控性好、控制精度高的电驱混合动力传动起重机。

技术方案：本发明包括车架、发动机、离合器、变速箱、传动轴、液压泵、液压油管、中心回转体、液压阀组、液压马达、车轴、下车分动箱，还包括ISG电机、高压电线以及高压电池，采用液压单发传动路线，具有纯电驱动模式、油电混合驱动模式和插电驱动模式，ISG电机通过高压电池提供液压系统的动力源，将电能转化为液压能，驱动液压执行机构实现上车、底盘液压系统动作，电池电量不足时，通过下车发动机传动系统驱动ISG电机发电，给高压电池充电，持续提供动力源。

进一步地，所述ISG电机通过高压电池供电，驱动液压泵，将液压油通过中心回转体输送到上车液压执行机构。

进一步地，所述纯电驱动模式上车起重作业时传动路线为高压电池、高压电线、ISG电机、液压泵、液压油管、液压阀组、液压油管以及液压马达。

进一步地，所述油电混合驱动模式上车起重作业时传动路线为发动机、变速箱、传动轴、分动箱、ISG电机、液压泵、液压油管、中心回转体、液压油管、液压阀组以及液压马达。

进一步地，所述ISG电机驱动液压泵，通过液压阀组的控制调节，实现下车转向液压助力、悬架油缸升降以及支腿油缸伸缩。

进一步地，所述纯电驱动模式下车起重作业时传动路线为高压电池、高压电线、ISG电机、液压泵、液压油管、液压阀组、液压油管以及液压执行机构。

进一步地，所述油电混合驱动模式下车起重作业时传动路线为发动机、变速箱、传动轴、分动箱、ISG电机、液压泵、液压油管、液压阀组液压油管以及液压执行机构。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：

(1)根据液压负载需求实时控制电机输出转速和扭矩，电机响应快，液压执行机构工作效率高，操控性好，液压系统控制精度高；

(2)发动机能量利用率高，通过ISG电机、高压电池进行电能储备，避免了能量损耗，根据高压电池电量及液压系统负载，使发动机运行在经济转速区间，作业油耗低，使用经济性好；

(3)具有纯电驱动、油电混合驱动、插电驱动三种工作模式，可以控制发动机启停，避免了发动机长时间低速、大负荷运转，发动机使用寿命延长。

附图说明

图1为电驱混动上车液压传动系统布置图；

图2为电驱混动底盘液压传动系统布置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明包括车架1、发动机2、离合器3、变速箱4、传动轴5、液压泵6、液压油管7、中心回转体8、液压阀组9、液压马达10、车轴11、下车分动箱12，还包括ISG电机13、高压电线14以及高压电池15，采用液压单发传动路线，液压系统的动力源来自ISG电机13，通过电能转化为液压能，驱动液压执行机构，实现上车、底盘液压系统动作。具有纯电驱动、油电混合驱动、插电驱动三种工作模式，ISG电机通过高压电池提供电能驱动，当电池电量不足时，可以通过下车发动机传动系统驱动ISG电机发电，给高压电池充电，持续提供电机工作的动力源。

如图1所示，ISG电机13驱动液压泵6，为上车液压系统提供动力源，根据负载需求实时控制调节电机输出转速和扭矩，保障液压执行机构运转，实现上车起重作业。

该起重机具有纯电驱动、油电混合驱动、插电驱动三种模式。ISG电机13通过高压电池15供电，驱动液压泵6，将液压油通过中心回转体8输送到上车液压执行机构，实现动力传递。当电池电量不足时，下车发动机启动，通过分动箱驱动ISG电机13运转，直接机械驱动液压泵6，为液压系统提供动力；同时进行发电，将富余的能量储存在高压电池15中，实现持续电能驱动。该电驱装置具备插电功能，可以通过外接电源实现动力驱动。

上车起重作业时，纯电驱动路线为：高压电池15、高压电线14、ISG电机13、液压泵6、液压油管7、液压阀组9、液压油管7以及液压马达10，驱动上车液压执行机构，实现起重作业功能。

油电混合驱动路线为：发动机、变速箱4、传动轴5、分动箱、ISG电机13、液压泵6、液压油管7、中心回转体8、液压油管7、液压阀组9以及液压马达10，同时ISG电机13与高压电池15之间进行电能传递。在轻载工况时，ISG电机13发电，将富余的能量储存在高压电池15中；在重载工况时，高压电池15放电，给ISG电机13提供电能，增加动力输出。

如图2所示，ISG电机13也可以给底盘液压系统提供动力源，ISG电机13驱动液压泵6，通过液压阀组9的控制调节，实现下车转向液压助力、悬架油缸升降、支腿油缸伸缩等功能。

在下车液压传动路线中，同样具有纯电驱动、油电混合驱动、插电驱动三种模式。ISG电机13通过高压电池15供电，驱动液压泵6，为下车液压系统提供动力。通过液压阀组9控制液压油流量和压力，将液压油能量传递到车桥转向助力油缸、悬架油缸、支腿油缸，实现下车液压执行机构动作，完成下车各项液压功能。

下车液压系统作业时，纯电驱动路线为：高压电池15、高压电线14、ISG电机13、液压泵6、液压油管7、液压阀组9、液压油管7以及液压执行机构，实现下车转向液压助力、悬架油缸升降、支腿油缸伸缩等功能。

油电混合驱动路线为：发动机、变速箱4、传动轴5、分动箱、ISG电机13、液压泵6、液压油管7、液压阀组9、液压油管7以及液压执行机构，同时ISG电机13与高压电池15之间进行电能传递。

ISG电机13可以连接在发动机后面，通过发动机直接驱动；或者可以从发动机、或变速箱取力，同样能实现电机运转、发电，为液压系统持续提供动力源。