本實用新型涉及一種回收能量利用系統，具體是一種挖掘機回收能量利用系統，屬于挖掘機回收能量技術領域。

背景技術：

隨著社會經濟的迅速發展，能源短缺和環境污染問題日趨嚴重，各國都已將降低能源損耗、保護環境提上日程。而能效比是液壓挖掘機市場競爭的關鍵參數之一，故液壓挖掘機的節能技術研究及應用尤為必要。

目前，油液混合動力技術研究已列入國家十三五科技支撐計劃，如基于挖掘機能量回收的液壓混合動力節能技術研究及應用，主要是對挖掘機動臂勢能、回轉制動能進行回收，回收的能量通過蓄能器進行存儲。回收的能量再利用通常有直接和間接兩種。直接利用是指將其直接用于驅動工作油缸或馬達，其傳動效率高，但影響了整機操控性能。間接利用是指將回收的能量通過輔助馬達進行釋放，與發動機共同驅動液壓主泵，這種能量釋放的方式對整機操控性無影響，但傳遞環節多，能量利用效率低。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種挖掘機回收能量利用系統，不僅可以消除蓄能器中已回收能量利用的中間傳動環節，提高能量利用效率，而且與工作油缸和馬達不發生耦合，不影響整機的操控性能。

為了實現上述目的，本實用新型采用的一種挖掘機回收能量利用系統，包括油箱、第一變量液壓泵、第一變量液壓馬達、第二變量液壓泵、第一電控方向閥、第一單向閥、第二單向閥、第二電控方向閥、第三電控方向閥、第一風扇、第二變量液壓馬達、第二風扇、第三變量液壓馬達、第三單向閥、第四電控方向閥、液壓油缸、蓄能器、液壓馬達、溢流閥及安全閥，分為泵控風扇馬達回路、蓄能器控風扇馬達回路及蓄能器控驅動馬達回路，三個回路可獨立控制啟動、停止及馬達轉速，也可以任意兩個回路同時啟動，或三個回路同時啟動；所述泵控風扇馬達回路由第二變量液壓泵、第一單向閥、第二單向閥、第三電控方向閥、第二變量液壓馬達、第三變量液壓馬達、第二電控方向閥及安全閥構成，所述蓄能器控風扇馬達回路由第二變量液壓馬達、第三單向閥、第四電控方向閥、蓄能器及溢流閥構成，所述蓄能器控驅動馬達回路由第一變量液壓馬達、第一電控方向閥、第三單向閥、第四電控方向閥、蓄能器及溢流閥構成，第二變量液壓泵的出油口與第一單向閥、第二單向閥的進口相連，旁路與安全閥相連；第一單向閥的出口與第三電控方向閥進口相連，第二單向閥的出口與第二電控方向閥供油進口相連，第三電控方向閥供油出口與第二變量液壓馬達的進油A口相連，第二變量液壓馬達的回油B口與第三電控方向閥回油進口相連；第三電控方向閥供油出口與第三變量液壓馬達的供油進口A口相連，第三變量液壓馬達的回油B口與第二電控方向閥回油進口相連，第三電控方向閥回油出口和第二電控方向閥回油出口均與油箱相連，第二變量液壓馬達輸出軸與第一風扇相連，第三變量液壓馬達輸出軸與第二風扇相連；蓄能器進油口與液壓油缸和液壓馬達油口相連，蓄能器出油口與第四電控方向閥進油口相連，蓄能器出油旁路油口與溢流閥相連，第四電控方向閥出油口與第三單向閥進油口相連，第三單向閥出油口同時與第二變量液壓馬達供油A口、第三變量液壓馬達供油A口、第一電控方向閥進油口相連，第一電控方向閥出油口與第一變量液壓馬達進油口相連，第一變量液壓馬達出油口與油箱相連；油箱與第一變量液壓泵、第二變量液壓泵相連。

優選地，所述第二變量液壓泵通過第三電控方向閥驅動第二變量液壓馬達和第三變量液壓馬達，第二變量液壓馬達和第三變量液壓馬達為容積調速，通過檢測負載壓力、蓄能器壓力、水溫、油溫控制自身的排量，第二變量液壓泵為兩點式變量泵，最小排量為零，第二變量液壓馬達和第三變量液壓馬達為連續變量電控液壓馬達，第二電控方向閥、第三電控方向閥為開關閥，控制油路的開關，實際選型中根據需要設計，第二電控方向閥、第三電控方向閥用于控制第二變量液壓馬達和第三變量液壓馬達的啟動和停止，安全閥控制第二變量液壓泵的輸出壓力。

優選地，所述第四電控方向閥為開關閥，用于控制蓄能器的能量釋放啟閉控制；蓄能器驅動第二變量液壓馬達和第三變量液壓馬達工作，通過調整第二變量液壓馬達和第三變量液壓馬達的排量來控制第一風扇和第二風扇的轉動；溢流閥控制蓄能器充液和釋放壓力。

優選地，所述第一電控方向閥為開關閥，用于控制第一變量液壓馬達的啟動和停止。

優選地，所述第一變量液壓馬達與第一變量液壓泵集成通過串聯或取力口并聯，或分動箱形式集成在一起。

優選地，預設發動機水溫、液壓油溫、蓄能器壓力及發動機負荷率工作目標值，當發動機水溫和液壓油溫高于設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，啟動蓄能器控風扇馬達回路，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路；當發動機水溫和液壓油溫在設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，啟動蓄能器控風扇馬達回路，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路；當發動機水溫和液壓油溫低于設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控風扇馬達回路，啟動蓄能器控驅動馬達回路；若蓄能器儲存能量不具備釋放條件，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路。

與現有技術相比，本實用新型主要由泵控風扇馬達回路、蓄能器控風扇馬達回路、蓄能器控驅動馬達回路構成；將存儲于蓄能器中的回收能量直接驅動用于獨立散熱的液壓馬達，中間無其他環節，傳動效率高，同時，與工作油缸和馬達不發生耦合，不影響整機操控性能，此外，設計蓄能器控驅動馬達回路和泵控風扇馬達回路，當環境溫度較低，挖掘機液壓油和發動機冷卻水系統不需要獨立散熱，或蓄能器能量不能滿足獨立散熱系統能量需求時，本實用新型系統可以關閉蓄能器控風扇馬達回路，切換到蓄能器控驅動馬達回路，或關閉蓄能器控驅動馬達回路，切換到泵控風扇馬達回路，這樣，可以使回收的能量高效利用，又確保了獨立散熱系統可靠工作。本實用新型系統具有集成簡單、可靠、成本低、傳動效率高等特征。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的原理框圖。

圖中：1、油箱，2、第一變量液壓泵，3、第一變量液壓馬達，4、第二變量液壓泵，5、第一電控方向閥，6、第一單向閥，7、第二單向閥，8、第二電控方向閥，9、第三電控方向閥，10、第一風扇，11、第二變量液壓馬達，12、第二風扇，13、第三變量液壓馬達，14、第三單向閥，15、第四電控方向閥，16、液壓油缸，17、蓄能器，18、液壓馬達，19、溢流閥，20、安全閥。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1至圖2所示，一種挖掘機回收能量利用系統，主要由泵控風扇馬達回路、蓄能器控風扇馬達回路及蓄能器控驅動馬達回路構成，三個回路可獨立控制啟動、停止及馬達轉速，也可以任意兩個回路同時啟動，或三個回路同時啟動；包括油箱1、第一變量液壓泵2、第一變量液壓馬達3、第二變量液壓泵4、第一電控方向閥5、第一單向閥6、第二單向閥7、第二電控方向閥8、第三電控方向閥9、第一風扇10、第二變量液壓馬達11、第二風扇12、第三變量液壓馬達13、第三單向閥14、第四電控方向閥15、液壓油缸16、蓄能器17、液壓馬達18、溢流閥19及安全閥20，所述泵控風扇馬達回路由第二變量液壓泵4、第一單向閥6、第二單向閥7、第三電控方向閥9、第二變量液壓馬達11、第三變量液壓馬達13、第二電控方向閥8及安全閥20構成，所述蓄能器控風扇馬達回路由第二變量液壓馬達11、第三單向閥14、第四電控方向閥15、蓄能器17及溢流閥19構成，所述蓄能器控驅動馬達回路由第一變量液壓馬達3、第一電控方向閥5、第三單向閥14、第四電控方向閥15、蓄能器17及溢流閥19構成，第二變量液壓泵4的出油口與第一單向閥6、第二單向閥7的進口相連，旁路與安全閥20相連；第一單向閥6的出口與第三電控方向閥9進口相連，第二單向閥7的出口與第二電控方向閥8供油進口相連，第三電控方向閥9供油出口與第二變量液壓馬達11的進油A口相連，第二變量液壓馬達11的回油B口與第三電控方向閥9回油進口相連；第三電控方向閥8供油出口與第三變量液壓馬達13的供油進口A口相連，第三變量液壓馬達13的回油B口與第二電控方向閥8回油進口相連，第三電控方向閥9回油出口和第二電控方向閥8回油出口均與油箱1相連，第二變量液壓馬達11輸出軸與第一風扇10相連，第三變量液壓馬達13輸出軸與第二風扇12相連；蓄能器17進油口與液壓油缸16和液壓馬達18油口相連，蓄能器17出油口與第四電控方向閥15進油口相連，蓄能器17出油旁路油口與溢流閥19相連，第四電控方向閥15出油口與第三單向閥14進油口相連，第三單向閥14出油口同時與第二變量液壓馬達11供油A口、第三變量液壓馬達13供油A口、第一電控方向閥5進油口相連，第一電控方向閥5出油口與第一變量液壓馬達3進油口相連，第一變量液壓馬達3出油口與油箱1相連；油箱1與第一變量液壓泵2、第二變量液壓泵4相連。

優選地，所述第二變量液壓泵4通過第三電控方向閥9驅動第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13，第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13為容積調速，通過檢測負載壓力、蓄能器壓力、水溫、油溫控制自身的排量；第二變量液壓泵4為兩點式變量泵，最小排量為零，第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13為連續變量電控液壓馬達；第二電控方向閥8、第三電控方向閥9為開關閥，控制油路的開關，實際選型中根據需要設計，其壓力損耗越小越好，如可選二通插裝閥；第二電控方向閥8、第三電控方向閥9用于控制第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13的啟動和停止，安全閥20控制第二變量液壓泵4的輸出壓力。

優選地，所述第四電控方向閥15為開關閥，控制油路的開關，實際選型中根據需要設計，其壓力損耗越小越好，如可選二通插裝閥，用于控制蓄能器17的能量釋放啟閉控制；蓄能器17驅動第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13工作，通過調整第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13的排量來控制第一風扇10和第二風扇12的轉動；溢流閥19控制蓄能器17充液和釋放壓力。

優選地，所述第一電控方向閥5為開關閥，控制油路的開關，實際選型中根據需要設計，其壓力損耗越小越好，可選二通插裝閥等，主要用于控制第一變量液壓馬達3的啟動和停止。

優選地，所述第一變量液壓馬達3與第一變量液壓泵2集成通過串聯或取力口并聯，或分動箱形式集成在一起。

優選地，可通過中央控制器預設發動機水溫、液壓油溫、蓄能器壓力及發動機負荷率工作目標值，并通過發動機水溫傳感器、液壓油溫度傳感器、蓄能器壓力傳感器及電控發動機的CAN總線，獲取發動機水溫、液壓油溫、蓄能器壓力及發動機負荷率等信號，通過蓄能器壓力可以計算判定蓄能器儲能量；當發動機水溫和液壓油溫高于設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，啟動蓄能器控風扇馬達回路，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路；當發動機水溫和液壓油溫在設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，啟動蓄能器控風扇馬達回路，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路；當發動機水溫和液壓油溫低于設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控風扇馬達回路，啟動蓄能器控驅動馬達回路；若蓄能器儲存能量不具備釋放條件，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路。

工作過程：

通過中央控制器預設發動機水溫、液壓油溫、蓄能器壓力及發動機負荷率工作目標值，并通過發動機水溫傳感器、液壓油溫度傳感器、蓄能器壓力傳感器及電控發動機的CAN總線，獲取發動機水溫、液壓油溫、蓄能器壓力及發動機負荷率等信號，通過蓄能器壓力可以計算判定蓄能器儲能量。

當發動機水溫和液壓油溫高于設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，啟動蓄能器控風扇馬達回路，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路，則第四電控方向閥15給電工作，蓄能器17能量釋放，驅動第二變量液壓馬達11、第三變量液壓馬達13，中央控制器檢測發動機水溫和液壓油溫，計算與預設目標值偏差，從而控制第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13的排量，以控制第一風扇10和第二風扇12的轉速，此時，中央控制器控制第二變量液壓泵4為最小排量，第二電控方向閥8和第三電控方向閥9給電使油路斷開，第一電控方向閥5斷電，第一變量液壓馬達3排量調整到最小；若蓄能器17儲存能量不具備釋放條件，則第四電控方向閥15不給電，蓄能器17停止工作，中央控制器控制第二變量液壓泵4為最大排量，第二電控方向閥8和第三電控方向閥9斷電使油路打通，同時，根據發動機水溫和液壓油溫與預設目標值偏差，控制第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13的排量，從而控制第一風扇10和第二風扇12的轉速；此時，中央控制器控制第一電控方向閥5斷電，第一變量液壓馬達3排量調整到最小；

當發動機水溫和液壓油溫在設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，啟動蓄能器控風扇馬達回路，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路，則第四電控方向閥15給電工作，蓄能器17能量釋放，驅動第二變量液壓馬達11、第三變量液壓馬達13，中央控制器檢測發動機水溫和液壓油溫，計算與預設目標值偏差，從而控制第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13的排量，以控制第一風扇10和第二風扇12的轉速，此時，中央控制器控制第二變量液壓泵4為最小排量，第二電控方向閥8和第三電控方向閥9給電使油路斷開，第一電控方向閥5斷電，第一變量液壓馬達3排量調整到最小，若蓄能器17能量有盈余，則同時給第一電控方向閥5供電，調整第一變量液壓馬達3排量，以輔助發動機驅動第一變量液壓泵2；若蓄能器17儲存能量不具備釋放條件，則第四電控方向閥15不給電，蓄能器17停止工作，中央控制器控制第二變量液壓泵4為最大排量，第二電控方向閥8和第三電控方向閥9斷電使油路打通，同時，根據發動機水溫和液壓油溫與預設目標值偏差，控制第二變量液壓馬達11和第三變量液壓馬達13的排量，從而控制第一風扇10和第二風扇12的轉速，此時，中央控制器控制第一電控方向閥5斷電，第一變量液壓馬達3排量調整到最小；

當發動機水溫和液壓油溫低于設定目標范圍內時，若蓄能器儲存能量具備釋放條件，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控風扇馬達回路，啟動蓄能器控驅動馬達回路，則中央控制器控制第二變量液壓泵4為最小排量，第二電控方向閥8和第三電控方向閥9給電使油路斷開，同時，第四電控方向閥15給電工作，第一電控方向閥5給電工作，蓄能器17能量釋放，驅動第一變量液壓馬達3，從而與發動機共同驅動第一變量液壓泵2，中央控制器控制根據發動機負荷率、第一變量液壓泵2的功率設定以及蓄能器17能量狀態，控制第一變量液壓泵功率，充分利用蓄能器17回收的能量；若蓄能器儲存能量不具備釋放條件，關閉泵控風扇馬達回路，關閉蓄能器控風扇馬達回路，關閉蓄能器控驅動馬達回路，則中央控制器控制第二變量液壓泵4為最小排量，第二電控方向閥8和第三電控方向閥9給電使油路斷開，同時，第四電控方向閥15斷電，第一電控方向閥5斷電，蓄能器17停止能量釋放，第一變量液壓馬達3排量調整到最小。

由上述結構可見，本實用新型泵控風扇馬達回路和蓄能器控風扇馬達回路均為容積調速，相比閥控馬達回路傳動效率高，同時，蓄能器直接驅動風扇馬達進行能量釋放，傳動環節最少，結構簡單。蓄能器所儲存的能量管理高效，不僅可以通過蓄能器控風扇馬達回路高效釋放能量，同時，為充分利用已回收能量和吸收新的能量，可同時通過蓄能器控驅動馬達回路釋放能量。采用泵控風扇馬達回路、蓄能器控風扇馬達回路及蓄能器控驅動馬達回路分別獨立控制方式，不但充分利用已回收能量和吸收新的能量，同時確保系統發動機水溫和液壓油溫始終工作在最佳狀態，同時，不影響整機操控性。最終，蓄能器所儲存的能量可直接利用于發動機水溫和液壓油溫散熱系統，傳動效率高，新增成本低。此外，依據此系統可以采用常規液壓元件研制具有高可靠性、結構簡單、成本低、節油顯著等特征的裝置。使利用本實用新型所研制的裝置性價比高，回收周期短，具有較高市場推廣價值。