本發(fā)明涉及液壓技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)液復(fù)合能量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)及節(jié)能電液系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

液壓傳動(dòng)技術(shù)因其具有功率密度大、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、工程機(jī)械等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。但是，與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)的效率較低，這也限制了其應(yīng)用場(chǎng)所的進(jìn)一步擴(kuò)大。如何提高液壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)，如何提高系統(tǒng)的能量利用效率，是現(xiàn)有技術(shù)有待攻克的難題。

在現(xiàn)有技術(shù)中，有一些利用蓄能器來(lái)提高系統(tǒng)的能量利用效率的液壓系統(tǒng)。蓄能器是一種液壓技術(shù)中廣泛應(yīng)用的元件，其主要作用是用來(lái)吸收、存儲(chǔ)系統(tǒng)中多余的流量，在系統(tǒng)中泵源的流量不足的情況下，能將存儲(chǔ)在其內(nèi)部的能量提供給系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。利用蓄能器的這個(gè)特點(diǎn)，可以減小液壓系統(tǒng)的裝機(jī)功率，并可以提高的能量的利用率。液壓蓄能器以液壓能的形式來(lái)存儲(chǔ)能量，具有高功率密度、高循環(huán)效率、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能以及全充全放能力強(qiáng)等特點(diǎn)。目前，蓄能器一般都是直接安裝在液壓泵的出口處，當(dāng)系統(tǒng)的壓力高于蓄能器內(nèi)部的壓力時(shí)，系統(tǒng)中的部分油液進(jìn)入并存儲(chǔ)到蓄能器中；當(dāng)蓄能器中的壓力高于液壓系統(tǒng)的壓力時(shí)，蓄能器內(nèi)的油液流出向系統(tǒng)補(bǔ)充能量?？梢?jiàn)，蓄能器的存儲(chǔ)和釋放能量?jī)H受自身充氣壓力和系統(tǒng)壓力的控制，存儲(chǔ)和釋放能量的過(guò)程難于控制，故利用蓄能器提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度較難進(jìn)行控制。

在現(xiàn)有技術(shù)中，還有一些利用液壓泵的排量的可調(diào)節(jié)的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的。通過(guò)調(diào)整液壓泵的排量，可以實(shí)時(shí)供給系統(tǒng)合適的流量，消除了常規(guī)液壓系統(tǒng)的溢流損失，提高了系統(tǒng)的效率。但是，在較大功率的液壓系統(tǒng)中，液壓泵的變量速度調(diào)節(jié)較慢，并不能滿足系統(tǒng)對(duì)高速響應(yīng)的要求。還有一些利用變頻電機(jī)配定量泵的方案，其能實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。但是，變頻電機(jī)調(diào)速的響應(yīng)速度較變量泵的響應(yīng)速度更慢，故仍然存在響應(yīng)速度慢的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)液復(fù)合能量補(bǔ)償裝置，該裝置能有效提高響應(yīng)速度，能使系統(tǒng)在負(fù)載工況變化幅度大時(shí)做出及時(shí)的響應(yīng)，能使液壓系統(tǒng)的通用更強(qiáng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，包括主供油管路、蓄能器、輔助液壓馬達(dá)和飛輪儲(chǔ)能裝置；所述主供油管路具有進(jìn)液端和出液端，所述蓄能器與主供油管路靠近進(jìn)液端的一側(cè)相連接，所述輔助液壓馬達(dá)為小排量變量馬達(dá)，輔助液壓馬達(dá)以a口連通進(jìn)液端、b口連通出液端的方式串接在主供油管路靠近出液端的一側(cè)，輔助液壓馬達(dá)的輸出軸通過(guò)第一離合器與所述飛輪儲(chǔ)能裝置中的下飛輪軸相連接。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)使主供油管路由進(jìn)液端到出液端依次連接有蓄能器和輔助液壓馬達(dá)，并使小排量的輔助液壓馬達(dá)通過(guò)第一離合器與飛輪儲(chǔ)能裝置連接，能在負(fù)載對(duì)輸出油量和油壓的需求突然增加的情況下，通過(guò)提高輔助液壓馬達(dá)的排量的方式降低其轉(zhuǎn)速，而在儲(chǔ)能過(guò)程中脫離的飛輪儲(chǔ)能裝置轉(zhuǎn)速高于輔助馬達(dá)此時(shí)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而能通過(guò)結(jié)合第一離合器的方式使飛輪儲(chǔ)能裝置拖動(dòng)輔助液壓馬達(dá)快速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)變量液壓泵不能及時(shí)提供足夠多的油液流量滿足系統(tǒng)的需要時(shí)，主供油管路進(jìn)油側(cè)的油壓會(huì)低于蓄能器內(nèi)部的壓力，蓄能器中儲(chǔ)存的油液能自動(dòng)快速地補(bǔ)充到主供油管路中并供給負(fù)載，從而能達(dá)到快速響應(yīng)的目的，從而能有助于提高液壓系統(tǒng)的通用性。該裝置能同時(shí)利用飛輪儲(chǔ)能裝置和蓄能器兩個(gè)元件存儲(chǔ)和釋放能量，并且蓄能器能量的釋放過(guò)程由飛輪儲(chǔ)能裝置的接入進(jìn)行控制，進(jìn)而能有效保證快速響應(yīng)能力。

進(jìn)一步，為了便于對(duì)蓄能器接入的控制，還包括切換閥，所述蓄能器通過(guò)切換閥與主供油管路連接，所述切換閥為電磁換向閥或?yàn)殡姶疟壤y。這樣，可以通過(guò)通斷電的方式控制蓄能器的接入或斷開(kāi)。

進(jìn)一步，還包括補(bǔ)油單向閥和第一溢流閥；所述補(bǔ)油單向閥的進(jìn)油口和出油口分別通過(guò)管路與油箱和輔助液壓馬達(dá)的a口連接，這樣能在輔助馬達(dá)的a口壓力低于油箱的壓力情況下能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)油；所述第一溢流閥的進(jìn)油口和出油口分別通過(guò)管路與輔助液壓馬達(dá)的b口和油箱連接，這樣能保證系統(tǒng)內(nèi)的壓力不超過(guò)設(shè)定值。

進(jìn)一步，為了能進(jìn)一步提高負(fù)載響應(yīng)速度和響應(yīng)能力，還包括輔助電機(jī)，所述輔助電機(jī)的輸出軸通過(guò)第二離合器與所述飛輪儲(chǔ)能裝置中的上飛輪軸相連接。

本發(fā)明的另一目的是提供一種節(jié)能電液系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能快速響應(yīng)負(fù)載的變化，還能在主液壓馬達(dá)減速或制動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量的回收，能有效減少在減速或制動(dòng)過(guò)程中不必要的溢流或節(jié)流損失。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種節(jié)能電液系統(tǒng)，包括液壓動(dòng)力源、液壓執(zhí)行單元和如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，所述液壓動(dòng)力源通過(guò)所述機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與液壓執(zhí)行單元連接。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的運(yùn)用，在油源提供的能量大于系統(tǒng)的需要時(shí)，飛輪儲(chǔ)能裝置和蓄能器能分別以機(jī)械能和液壓能的形式同時(shí)吸收能量，儲(chǔ)存的能量能保證后續(xù)工作過(guò)程中負(fù)載突然變化工況的快速響應(yīng)。在系統(tǒng)需要的能量大于液壓泵提供的能量時(shí)，飛輪儲(chǔ)能裝置和蓄能器能同時(shí)釋放能量，因此，在不增大液壓動(dòng)力源功率的前提下，能使系統(tǒng)更好地應(yīng)對(duì)負(fù)載工況突變的情況，能有效提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

作為一種優(yōu)選，所述液壓動(dòng)力源由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接的變量液壓泵組成，其中所述變量液壓泵的進(jìn)油口通過(guò)管路與油箱連接；所述液壓執(zhí)行單元包括電磁換向閥、主液壓馬達(dá)，電磁換向閥的第一工作油口、第二工作油口分別與主液壓馬達(dá)的兩個(gè)工作油口通過(guò)管路連接。

進(jìn)一步，為了便于自動(dòng)化地控制，還包括控制器、設(shè)置在主液壓馬達(dá)上的第一轉(zhuǎn)速傳感器、設(shè)置在輔助電機(jī)上的第二轉(zhuǎn)速傳感器、設(shè)置在飛輪儲(chǔ)能裝置上的第三轉(zhuǎn)速傳感器、設(shè)置在液壓動(dòng)力源輸出端的第一壓力傳感器和設(shè)置在主供油管路的出液端上的第二壓力傳感器；所述變量液壓泵、切換閥、電磁換向閥、第一離合器、第二離合器、輔助液壓馬達(dá)、第一轉(zhuǎn)速傳感器、第二轉(zhuǎn)速傳感器、第三轉(zhuǎn)速傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均與所述控制器連接。

進(jìn)一步，為了使保證液壓動(dòng)力源輸出的穩(wěn)定性，同時(shí)也為了保證液壓動(dòng)力源的壓力不會(huì)超過(guò)設(shè)定值，所述液壓動(dòng)力源還包括連接在變量液壓泵出油管路上的第一單向閥和第二溢流閥，其中第一單向閥的出油口作為液壓動(dòng)力源的輸出端，第二溢流閥的出油口通過(guò)管路與油箱連接。

進(jìn)一步，為了提高液壓執(zhí)行單元的可靠性和穩(wěn)定性，所述液壓執(zhí)行單元還包括安全閥組和補(bǔ)油閥組，所述安全閥組由第三溢流閥和第四溢流閥組成，第三溢流閥和第四溢流閥的進(jìn)油口分別與主液壓馬達(dá)的兩個(gè)進(jìn)油口所在的油路連接，第三溢流閥和第四溢流閥的出油口通過(guò)管路連通后再與油箱連接；所述補(bǔ)油閥組由第二單向閥和第三單向閥組成，第二單向閥和第三單向閥的出油口分別與主液壓馬達(dá)的兩個(gè)進(jìn)油口所在的油路連接，第二單向閥和第三單向閥的進(jìn)油口通過(guò)管路連通后再與油箱連接。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的液壓原理圖；

圖2是本發(fā)明中節(jié)能電液系統(tǒng)的液壓原理圖。

圖中：1、蓄能器，2、切換閥，3、飛輪儲(chǔ)能裝置，4、第一離合器，5、輔助液壓馬達(dá)，6、補(bǔ)液?jiǎn)蜗蜷y，7、第一溢流閥，8、油箱，9、主供油管路，10、進(jìn)液端，11、出液端，12、下飛輪軸，13、輔助電機(jī)，14、第二離合器，15、上飛輪軸，16、控制器，17、液壓動(dòng)力源，18、液壓執(zhí)行單元，19、機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，20、控制器，21、變量液壓泵，22、電磁換向閥，23、主液壓馬達(dá)，24、第一轉(zhuǎn)速傳感器，25、第二轉(zhuǎn)速傳感器，26、第三轉(zhuǎn)速傳感器，27、第一壓力傳感器，28、第二壓力傳感器，29、第一單向閥，30、第二溢流閥，31、第三溢流閥，32、第四溢流閥，33、第二單向閥，34、第三單向閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，包括主供油管路9、蓄能器1、輔助液壓馬達(dá)5和飛輪儲(chǔ)能裝置3；所述主供油管路9具有進(jìn)液端10和出液端11，所述蓄能器1與主供油管路9靠近進(jìn)液端10的一側(cè)相連接，所述輔助液壓馬達(dá)5為小排量變量馬達(dá)，輔助液壓馬達(dá)5優(yōu)選為電比例變量馬達(dá)，可以根據(jù)控制信號(hào)成比例地調(diào)整自身排量大小，輔助液壓馬達(dá)5以a口連通進(jìn)液端10、b口連通出液端11的方式串接在主供油管路9靠近出液端11的一側(cè)，輔助液壓馬達(dá)5的輸出軸通過(guò)第一離合器4與所述飛輪儲(chǔ)能裝置3中的下飛輪軸12相連接，當(dāng)然也可在輔助液壓馬達(dá)5的輸出軸與第一離合器4之間和/或第一離合器4與飛輪儲(chǔ)能裝置3之間串接減速器。所述的蓄能器1可以是彈簧式、重力式或充氣式等任意形式。飛輪儲(chǔ)能裝置3采用金屬材質(zhì)制成的盤形零件，例如可以采用鋼材或復(fù)合金屬材料等制成的具有較大慣量的部件。飛輪儲(chǔ)能裝置3自身的摩擦阻力要盡可能小，以保證在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能量損失較小，速度降低也較小。

為了便于對(duì)蓄能器接入的控制，還包括切換閥2，所述蓄能器1通過(guò)切換閥2與主供油管路9連接。切換閥2優(yōu)選為兩位兩通電磁換向閥，其工作在左位時(shí)進(jìn)油口p和出油口a之間的油路接通，其工作在右位時(shí)，進(jìn)油口p和出油口a之間的油路斷開(kāi)，當(dāng)然也可以采用電磁比例閥。這樣，可以通過(guò)通斷電的方式控制蓄能器的接入或斷開(kāi)。

還包括補(bǔ)油單向閥6和第一溢流閥7；所述補(bǔ)油單向閥6的進(jìn)油口和出油口分別通過(guò)管路與油箱8和輔助液壓馬達(dá)5的a口連接；所述第一溢流閥7的進(jìn)油口和出油口分別通過(guò)管路與輔助液壓馬達(dá)5的b口和油箱連接，以用于保護(hù)輔助液壓馬達(dá)5的b口壓力不超過(guò)其設(shè)定值。當(dāng)輔助液壓馬達(dá)5的a口壓力低于油箱8的壓力時(shí)，補(bǔ)油單向閥6允許油箱8的油液流向輔助液壓馬達(dá)5；在任何情況下，補(bǔ)油單向閥6阻止輔助液壓馬達(dá)5的a口油液流向油箱8。

為了能進(jìn)一步提高負(fù)載響應(yīng)速度和響應(yīng)能力，還包括輔助電機(jī)13，所述輔助電機(jī)13的輸出軸通過(guò)第二離合器14與所述飛輪儲(chǔ)能裝置3中的上飛輪軸15相連接。

第一離合器4和第二離合器14均為電磁離合器，可以根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行接合或斷開(kāi)。當(dāng)通電時(shí)，離合器吸合；斷電時(shí)，離合器斷開(kāi)。

如圖2所示，本發(fā)明還提供一種節(jié)能電液系統(tǒng)，包括液壓動(dòng)力源17、液壓執(zhí)行單元18和如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)19，所述液壓動(dòng)力源17通過(guò)所述機(jī)液復(fù)合能量快速補(bǔ)償機(jī)構(gòu)19與液壓執(zhí)行單元18連接。

作為一種優(yōu)選，所述液壓動(dòng)力源17由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接的變量液壓泵21組成，其中所述變量液壓泵21的進(jìn)油口通過(guò)管路與油箱8連接；所述液壓執(zhí)行單元18包括電磁換向閥22、主液壓馬達(dá)23，電磁換向閥22的第一工作油口、第二工作油口分別與主液壓馬達(dá)23的兩個(gè)工作油口通過(guò)管路連接。

為了便于自動(dòng)化地控制，還包括控制器20、設(shè)置在主液壓馬達(dá)23上的第一轉(zhuǎn)速傳感器24、設(shè)置在輔助電機(jī)13上的第二轉(zhuǎn)速傳感器25、設(shè)置在飛輪儲(chǔ)能裝置3上的第三轉(zhuǎn)速傳感器26、設(shè)置在液壓動(dòng)力源17輸出端的第一壓力傳感器27和設(shè)置在主供油管路9的出液端11上的第二壓力傳感器28；所述變量液壓泵21、切換閥2、電磁換向閥22、第一離合器4、第二離合器14、輔助液壓馬達(dá)5、第一轉(zhuǎn)速傳感器24、第二轉(zhuǎn)速傳感器25、第三轉(zhuǎn)速傳感器26、第一壓力傳感器27和第二壓力傳感器28均與所述控制器20連接。當(dāng)然也可以使輔助電機(jī)13與控制器20連接，以便于控制器20可以自動(dòng)地控制輔助電機(jī)13的啟停及轉(zhuǎn)速。

為了使保證液壓動(dòng)力源輸出的穩(wěn)定性，同時(shí)也為了保證液壓動(dòng)力源的壓力不會(huì)超過(guò)設(shè)定值，所述液壓動(dòng)力源17還包括連接在變量液壓泵21出油管路上的第一單向閥29和第二溢流閥30，其中第一單向閥29的出油口作為液壓動(dòng)力源17的輸出端，第二溢流閥30的出油口通過(guò)管路與油箱8連接。

為了提高液壓執(zhí)行單元的可靠性和穩(wěn)定性，所述液壓執(zhí)行單元19還包括安全閥組和補(bǔ)油閥組，所述安全閥組由第三溢流閥31和第四溢流閥32組成，第三溢流閥31和第四溢流閥32的進(jìn)油口分別與主液壓馬達(dá)23的兩個(gè)進(jìn)油口所在的油路連接，第三溢流閥31和第四溢流閥32的出油口通過(guò)管路連通后再與油箱8連接；所述補(bǔ)油閥組由第二單向閥33和第三單向閥34組成，第二單向閥33和第三單向閥34的出油口分別與主液壓馬達(dá)23的兩個(gè)進(jìn)油口所在的油路連接，第二單向閥33和第三單向閥34的進(jìn)油口通過(guò)管路連通后再與油箱8連接。

工作基本原理：當(dāng)變量液壓泵21提供的能量多于主液壓馬達(dá)23的需要時(shí)，將部分能量存儲(chǔ)在蓄能器1和飛輪儲(chǔ)能裝置3中。當(dāng)變量液壓泵21提供給系統(tǒng)的能量少于主液壓馬達(dá)23的需要時(shí)，利用輔助液壓馬達(dá)5將其取出，供給主液壓馬達(dá)23使用。輔助液壓馬達(dá)5的排量相對(duì)較小，慣性小，故變量速度比變量液壓泵21快。飛輪儲(chǔ)能裝置3的慣性很大，速度變化較慢。

具體工作過(guò)程如下：在系統(tǒng)的初始啟動(dòng)階段，控制器20使第一離合器4吸合，則變量液壓泵21輸出的壓力能主要分成三個(gè)部分，一部分供給主液壓馬達(dá)23以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，一部分驅(qū)動(dòng)飛輪儲(chǔ)能裝置3轉(zhuǎn)化成飛輪的動(dòng)能，還有一部分進(jìn)入蓄能器1中進(jìn)行儲(chǔ)存。在蓄能器1工作過(guò)程中，切換閥2始終工作在右位。

經(jīng)歷了初始階段后，假設(shè)主液壓馬達(dá)23和輔助液壓馬達(dá)5均穩(wěn)定在某個(gè)工作轉(zhuǎn)速，飛輪儲(chǔ)能裝置3也穩(wěn)定在一個(gè)理想轉(zhuǎn)速nf下轉(zhuǎn)動(dòng)。在這個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行階段內(nèi)，控制第一離合器4斷開(kāi)輔助液壓馬達(dá)5與飛輪儲(chǔ)能裝置3的連接。

當(dāng)需要主液壓馬達(dá)23轉(zhuǎn)速提高至某個(gè)值nm時(shí)，則控制器20發(fā)出對(duì)應(yīng)控制信號(hào)，變量液壓泵21的排量變大，同時(shí)將輔助液壓馬達(dá)5的排量變大。變量液壓泵21因自身變量速度慢，無(wú)法立刻調(diào)整到控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的排量。而輔助液壓馬達(dá)5的排量小，變量速度快，故輔助液壓馬達(dá)5的排量會(huì)立刻變大，相應(yīng)轉(zhuǎn)速降低。此時(shí)，控制器20控制第一離合器4接合，因?yàn)轱w輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速高于輔助液壓馬達(dá)5此時(shí)的轉(zhuǎn)速，在第一離合器4接合后，輔助液壓馬達(dá)5會(huì)在飛輪儲(chǔ)能裝置3的作用下加速轉(zhuǎn)動(dòng)，以使輔助液壓馬達(dá)5的b口排出更多的油液，進(jìn)而使主液壓馬達(dá)23的轉(zhuǎn)速提高。如果需要進(jìn)一步提升響應(yīng)速度，控制器20啟動(dòng)輔助電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)第二轉(zhuǎn)速傳感器25實(shí)時(shí)檢測(cè)輔助電機(jī)13的轉(zhuǎn)速，通過(guò)第三轉(zhuǎn)速傳感器26實(shí)時(shí)檢測(cè)飛輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輔助電機(jī)13的轉(zhuǎn)速大于飛輪儲(chǔ)能裝置3時(shí)，控制器20控制第二離合器14接合，通過(guò)輔助電機(jī)13對(duì)飛輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速進(jìn)行快速提升。當(dāng)檢測(cè)到飛輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速提升到設(shè)定值時(shí)，控制器20控制第二離合器14斷開(kāi)，同時(shí)控制第一離合器4接合，使高速轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪儲(chǔ)能裝置3迅速帶動(dòng)輔助液壓馬達(dá)5加速轉(zhuǎn)動(dòng)，以使輔助液壓馬達(dá)5的b口排出更多的油液。當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)速傳感器24測(cè)得主液壓馬達(dá)23的轉(zhuǎn)速達(dá)到nm時(shí)，控制器20將第一離合器4斷開(kāi)，飛輪儲(chǔ)能裝置3與輔助液壓馬達(dá)5分開(kāi)。變量液壓泵21的排量繼續(xù)增大，直到控制信號(hào)對(duì)應(yīng)合適的排量值(假設(shè)為v0)，加速過(guò)程結(jié)束。在主液壓馬達(dá)23加速的過(guò)程中，因?yàn)樽兞恳簤罕?1為大排量液壓泵，其變量速度較慢，因此，變量液壓泵21的輸出流量與輔助液壓馬達(dá)5之間存在一定的流量差，這部分流量差由蓄能器1中的油液排出進(jìn)行補(bǔ)足，即在主液壓馬達(dá)23加速過(guò)程中，在飛輪儲(chǔ)能裝置3的加速帶動(dòng)下，變量液壓泵21排出的油液和蓄能器1補(bǔ)充到主供油管路9中的油液共同作用于負(fù)載，以滿足快速響應(yīng)的目的。蓄能器1是否對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行能量的補(bǔ)充，由飛輪儲(chǔ)能裝置3的接入轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，當(dāng)飛輪儲(chǔ)能裝置3接入時(shí)，帶動(dòng)輔助液壓馬達(dá)5快速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)變量液壓泵21不能及時(shí)提供足夠多的油液流量以滿足系統(tǒng)的需要時(shí)，主供油管路9進(jìn)油側(cè)的油壓會(huì)低于蓄能器1內(nèi)部的壓力，進(jìn)而蓄能器1中儲(chǔ)存的油液在飛輪儲(chǔ)能裝置3的介入下能自動(dòng)快速地補(bǔ)充到主供油管路9中并供給負(fù)載，以實(shí)現(xiàn)快速匹配負(fù)載的目的。

加速過(guò)程結(jié)束后，變量液壓泵21需要重新給蓄能器1和飛輪儲(chǔ)能裝置3補(bǔ)充能量。根據(jù)變量液壓泵21出口的第一壓力傳感器27可以測(cè)得該處壓力。該壓力值等于蓄能器1入口的壓力值。根據(jù)該壓力值，可以計(jì)算出蓄能器1的充液狀態(tài)?？刂破?0再結(jié)合輔助液壓馬達(dá)5出口的壓力值，該壓力值由第二壓力傳感器28測(cè)得，由此，可以計(jì)算出蓄能器1理想的充液狀態(tài)。進(jìn)一步可以計(jì)算出變量液壓泵21排量的理論值v1，進(jìn)而調(diào)整變量液壓泵21的排量，使之對(duì)蓄能器1充液。與此同時(shí)，根據(jù)測(cè)得的飛輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速，調(diào)整輔助液壓馬達(dá)5的排量，使其轉(zhuǎn)速與飛輪儲(chǔ)能裝置3相等。然后，接合第一離合器4。以緩慢的速度調(diào)節(jié)輔助液壓馬達(dá)5的排量，同時(shí)因?yàn)樽兞恳簤罕?1的排量v1稍大于理想排量v0，故其出口壓力高于輔助液壓馬達(dá)5出口壓力，這樣，輔助液壓馬達(dá)5就對(duì)飛輪儲(chǔ)能裝置3進(jìn)行加速。當(dāng)飛輪儲(chǔ)能裝置3速度上升到理想的轉(zhuǎn)速時(shí)，控制第一離合器4分離輔助液壓馬達(dá)5和飛輪儲(chǔ)能裝置3的連接。同時(shí)，將變量液壓泵21的排量調(diào)整到理想值v0。當(dāng)然，也可以通過(guò)輔助電機(jī)13來(lái)對(duì)飛輪儲(chǔ)能裝置3進(jìn)行能量的補(bǔ)充，具體通過(guò)控制第二離合器14的接合來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)輔助電機(jī)13帶動(dòng)飛輪儲(chǔ)能裝置3轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)飛輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速上升到理想的轉(zhuǎn)速時(shí)，控制第二離合器14斷開(kāi)，并停止輔助電機(jī)13。

如果主液壓馬達(dá)23需要減速，控制器20輸出給變量液壓泵21的相應(yīng)理想排量(假設(shè)為v2)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，同時(shí)將輔助液壓馬達(dá)5的排量減小，故輔助液壓馬達(dá)5的轉(zhuǎn)速提高。合上第一離合器4，因?yàn)轱w輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速低于輔助液壓馬達(dá)5此時(shí)的轉(zhuǎn)速，輔助液壓馬達(dá)5在飛輪儲(chǔ)能裝置3的拖動(dòng)下減速，造成輔助液壓馬達(dá)5排出的油液減少，使主液壓馬達(dá)23的轉(zhuǎn)速降低。還可以通過(guò)先控制第二離合器14接合，使輔助電機(jī)13以小于飛輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)輔助電機(jī)13拖動(dòng)飛輪儲(chǔ)能裝置3迅速減速，通過(guò)第三轉(zhuǎn)速傳感器26檢測(cè)到飛輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定值時(shí)，控制器20控制第二離合器14斷開(kāi)，同時(shí)控制第一離合器4接合，以實(shí)現(xiàn)飛輪儲(chǔ)能裝置3拖動(dòng)輔助液壓馬達(dá)5的轉(zhuǎn)速快速降低的目的。當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)速傳感器24測(cè)得主液壓馬達(dá)23的轉(zhuǎn)速達(dá)到要求時(shí)，控制器20將第一離合器4斷開(kāi)，飛輪儲(chǔ)能裝置3與輔助液壓馬達(dá)5分開(kāi)。變量液壓泵21的排量繼續(xù)減小，直到控制信號(hào)理想值v2，減速過(guò)程結(jié)束。在主液壓馬達(dá)23減速的過(guò)程中，因?yàn)樽兞恳簤罕?1的變量速度較慢，變量液壓泵21的流量大于輔助液壓馬達(dá)5的流量，多余的這部分流量由蓄能器1吸收。

減速過(guò)程結(jié)束后，變量液壓泵21需要重新平衡蓄能器1和飛輪儲(chǔ)能裝置3的能量。具體來(lái)說(shuō)，蓄能器1的液壓能和飛輪儲(chǔ)能裝置3的機(jī)械能均超過(guò)了自身的理想值，需要釋放出一部分。根據(jù)變量液壓泵21出口的第一壓力傳感器27，可以測(cè)得該處壓力。該壓力值等于蓄能器1入口的壓力值。根據(jù)該壓力值，可以計(jì)算出蓄能器1的充液狀態(tài)?？刂破?0再結(jié)合輔助液壓馬達(dá)5出口的壓力值，可以計(jì)算出蓄能器1理想充液狀態(tài)。由此，可以計(jì)算出變量液壓泵21的排量的理論值v3，進(jìn)而調(diào)整變量液壓泵21的排量，使之流量適當(dāng)減小，蓄能器1排油，即實(shí)現(xiàn)變量液壓泵21與蓄能器1合流向輔助液壓馬達(dá)5的a口供油。與此同時(shí)，根據(jù)測(cè)得的飛輪儲(chǔ)能裝置3轉(zhuǎn)速，調(diào)整輔助液壓馬達(dá)5的排量，使其轉(zhuǎn)速與飛輪儲(chǔ)能裝置3相等。然后，接合第一離合器4，以緩慢的速度調(diào)節(jié)輔助液壓馬達(dá)5的排量，同時(shí)因?yàn)樽兞恳簤罕?1的排量v3稍小于理想排量v2，故其出口壓力低于輔助液壓馬達(dá)5出口壓力，這樣，飛輪儲(chǔ)能裝置3就對(duì)輔助液壓馬達(dá)1進(jìn)行加速，換句話說(shuō)，輔助液壓馬達(dá)5就對(duì)飛輪儲(chǔ)能裝置3進(jìn)行減速。此時(shí)的輔助液壓馬達(dá)5相當(dāng)于工作在泵工況，即，排出的油液壓力高于入口的壓力。當(dāng)飛輪儲(chǔ)能裝置3速度下降到理想的待命轉(zhuǎn)速時(shí)，控制第一離合器4分離輔助液壓馬達(dá)5和飛輪儲(chǔ)能裝置3的連接。同時(shí)，將變量液壓泵21的排量調(diào)整到理想值v2。另外，還可以使第二離合器13接合，同時(shí)，使輔助電機(jī)13工作在發(fā)電工作模式，以通過(guò)飛輪儲(chǔ)能裝置3的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)拖動(dòng)輔助電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將飛輪儲(chǔ)能裝置3的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，可以將這部分電能通過(guò)蓄電池組進(jìn)行儲(chǔ)存。當(dāng)飛輪儲(chǔ)能裝置3速度下降到理想的待命轉(zhuǎn)速時(shí)，控制第二離合器14斷開(kāi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及的節(jié)能電液系統(tǒng)，可以將能量同時(shí)存儲(chǔ)在蓄能器1和飛輪儲(chǔ)能裝置3中。在需要的時(shí)候，通過(guò)調(diào)整輔助液壓馬達(dá)5的排量，經(jīng)兩處的能量同時(shí)取出，供給系統(tǒng)使用。排出的油液的壓力可以高于變量液壓泵21的壓力，同時(shí)短時(shí)間的流量也可以作為變量液壓泵21流量的補(bǔ)充。對(duì)于一個(gè)工作周期內(nèi)僅有很短時(shí)間需要高壓大流量的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及的節(jié)能電液系統(tǒng)，可以選用較小排量，較低工作壓力的液壓泵，相應(yīng)對(duì)應(yīng)原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)等)有可以適當(dāng)減小，具有明顯的降低設(shè)計(jì)成本的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也減小系統(tǒng)的裝機(jī)功率，起到節(jié)能作用。在主液壓馬達(dá)23需要減速或制動(dòng)時(shí)，可以利用蓄能器1和飛輪儲(chǔ)能裝置3吸收能量，以備后續(xù)工作過(guò)程中加速使用，減少了制動(dòng)過(guò)程中不必要的溢流或節(jié)流損失，這也是本系統(tǒng)節(jié)能的重要原因。同時(shí)，因?yàn)檫x用的輔助液壓馬達(dá)5的排量較小，比變量液壓泵或變頻電機(jī)的響應(yīng)速度快，又綜合利用了蓄能器1儲(chǔ)能方式的功率密度大、飛輪儲(chǔ)能裝置3能量密度大的特點(diǎn)，故本發(fā)明涉及的節(jié)能電液系統(tǒng)可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。