一种工程机械混合动力供电系统的制作方法

本实用新型涉及电动工程机械续航技术领域，尤其涉及一种工程机械混合动力供电系统。

背景技术：

电动工程机械包括挖掘机、起重机、推土机、压路机、摊铺机、平路机、叉车、桩工机械、推高机、牵引车、摆渡车、场内车辆等机械，这些机械在工作过程中，由于载荷非常大，所需功率也非常大，通常情况下，只有柴油发动机能够满足其工作需要，但柴油发动机燃油消耗大，浪费能源，污染环境，尤其是近几年，环保要求越来越高，柴油发动机的有害气体排放不达标，使大批量的挖掘机使用受限，不能大范围的推广使用，为生产厂家带来损失；同时，柴油发动机在工作过程中，噪音非常大，不利于工作人员的长时间工作；另外，以柴油发动机驱动液压管路工作系统是机械传动，机械传动过程中能量损耗非常大。

电动挖掘机以电力驱动，节约能源，环境污染程度低。但是，由于电动挖掘机一般都是在野外作业，充电非常不方便，尤其是中大吨位电动挖掘机，耗电量非常快，而现有技术中的纯电动挖掘机，续航时间短，不能满足电动挖掘机长时间、持续性的野外作业。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种工程机械混合动力供电系统，其以混合供电的方式驱动工程机械工作，节能、减排、降噪，续航时间长，符合国家环保要求，适应于多种电动工程机械的野外作业，能够大范围推广使用。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种工程机械混合动力供电系统，包括依次连接的发动机、发动机变速箱和发电机，所述发电机连接动力电池，所述动力电池通过转换器连接其他电动元件；所述发电机还通过泵电机控制器连接泵电机，所述泵电机连接若干个齿轮泵，所述齿轮泵的入口端连接油箱，所述齿轮泵的出口端通过控制阀连接第一动作电动元件和第二动作电动元件；所述动力电池还连接所述泵电机控制器。

根据本实用新型的工程机械混合动力供电系统，所述第一动作电动元件包括若干个油缸。

根据本实用新型的工程机械混合动力供电系统，所述第二动作电动元件包括若干个马达。

根据本实用新型的工程机械混合动力供电系统，所述第一动作电动元件包括转向油缸、翻斗油缸、举升油缸。

根据本实用新型的工程机械混合动力供电系统，所述第二动作电动元件包括行走马达和旋转马达。

根据本实用新型的工程机械混合动力供电系统，所述齿轮泵包括主油泵和先导油泵，所述主油泵连接所述控制阀。

根据本实用新型的工程机械混合动力供电系统，所述动力电池中电能的消耗量的预设值为总电量的60％～70％。

根据本实用新型的工程机械混合动力供电系统，所述电动工程机械包括挖掘机、摊铺机和平路机。

本实用新型的目的在于提供一种工程机械混合动力供电系统，通过发动机驱动发电机，再以发电机驱动泵电机进行后续工作，同时，发电机还为动力电池充电，动力电池也连接泵电机；当工程机械工作时，先使用动力电池中储存的电，然后再通过发动机驱动发电机进行发电；在本实用新型的混合动力供电系统中，发动机仅用于驱动发电机，输出的功率低，发动机可选用汽油、柴油或者新能源发动机，使电动工程机械尾气中的有害气体排放量降低，达到国家环保要求，同时够节约能量，降低生产成本；使用混合动力供电系统，能够保证电动工程机械的长时间续航，满足其长时间的野外作业；以电力驱动电动工程机械，噪音低，提高工作环境的舒适性。综上所述，本实用新型的有益效果是：以混合供电的方式驱动工程机械工作，节能、减排、降噪，续航时间长，符合国家环保要求，适应于多种电动工程机械的野外作业，能够大范围推广使用。

附图说明

图1是本实用新型混合动力供电系统结构示意图；

在图中：1-发动机，11-发动机变速箱；2-发电机，3-动力电池，31-转换器，32-其他电动元件；4-泵电机，41-泵电机控制器；5-齿轮泵，6-控制阀，61-第一动作电动元件，62-第二动作电动元件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，本实用新型提供了一种工程机械混合动力供电系统，包括依次连接的发动机1、发动机变速箱11和发电机2，发电机2连接动力电池3，动力电池3通过转换器31连接其他电动元件32；发电机2还通过泵电机控制器41连接泵电机4，泵电机4连接若干个齿轮泵5，齿轮泵5的入口端连接油箱，齿轮泵5的出口端通过控制阀6连接第一动作电动元件61和第二动作电动元件62；动力电池3还连接泵电机控制器41。

本实用新型中，第一动作电动元件61包括若干个油缸，第二动作电动元件62包括若干个马达，例如，本实用新型中的电动工程机械为挖掘机，则第一动作电动元件61包括转向油缸、翻斗油缸和举升油缸，第二动作电动元件62包括行走马达和旋转马达。且齿轮泵5包括主油泵和先导油泵，其中，主油泵连接控制阀6，当然，电动工程机械的种类不同时，齿轮泵5也可能包含其他油泵。

本实用新型的工作原理是：

电动工程机械在开始工作的时候，主要由动力电池3来提供电量，工作一段时间后，动力电池3中电能的消耗量达到预设值之后，发动机1开始启动，带动发电机2开始发电，发电机2发出的电量根据电动工程机械的使用情况分为三种：

a电动工程机械高负荷工作时，发电机2发出的电量全部通过控制器41输送到泵电机4用于工作；此时，动力电池3中的电量也通过控制器41输送到泵电机4用于工作；因此，电动工程机械高负荷工作时，发电机2和动力电池3同时放电。

b电动工程机械处于中等工作强度时，发电机2发出的电量刚好满足电动工程机械的工作需要，动力电池3不需要放电。

c电动工程机械处于轻度工作状态时，发电机2发出的电量首先保证电动工程机械的正常工作，剩余的电量补充到动力电池3中，此时，动力电池3处于充电状态。

动力电池3和发电机2的混合供电系统为泵电机4供电，泵电机4通过泵电机控制器41发出的指令信号和电流，提供合适的转速，带动齿轮泵5进行工作，使齿轮泵5能够从油箱中取油，并为第一动作电动元件61和第二动作电动元件62提供液压动力，使电动工程机械工作。

在电动工程机械的工作过程中，动力电池3还提供电量到转换器31，将高压电转换成低压电，用于向其他电动元件32提供动力及信号，其他电动元件32包括灯光、喇叭、风扇、信号控制器以及循环水泵；当然，也包括其他需要电能的工作元件，本实用新型不再一一赘述。

本实用新型中，动力电池3中电能的消耗量的预设值为总电量的60％～70％；由于动力电池3中的电能还需要提供给其他电动元件32，因此，动力电池3中的电能最少要剩余30～40％，以满足其他电动元件32的正常运转。

本实用新型中的电动工程机械包括挖掘机、摊铺机和平路机等机械。

由于本实用新型是以发动机1驱动泵电机4，通过泵电机4驱动后续的工作系统，而发动机1仅仅是为泵电机4提供电能；相较于现有技术中直接以发动机1驱动整个工作系统，本实用新型中的发动机1输出功率大大降低，因此，发动机1可以为柴油机或者汽油机，也可以为乙醇、甲醇或者氢燃料等新能源发动机；如果使用柴油机或者汽油机，由于驱动泵电机4所消耗的汽油或者柴油量大大降低，能够使电动工程机械尾气中的有害气体排放量达标；如果发动机1选用新能源发动机，那么电动工程机械尾气中基本没有有害气体，能够使环境污染程度降到最低。

本实用新型以发动机1驱动泵电机4并结合动力电池3，使泵电机4能够持续供电，解决了现有技术中纯电动工程机械续航时间短的问题，能够使工程机械长时间、持续性、大载荷的工作，提高了工程机械的工作效率。

本实用新型以混合供电的方式驱动工程机械工作，发动机1的输出功率大大降低，噪音也减少，提高了工作环境的舒适性。

本实用新型中，发动机1发电有两种发电模式可供选择，分别是高效模式和动力模式，高效模式是指发动机1始终是在的某恒定转速下进行运转，此时油电的转化效率最高，电动工程机械正常工作的情况下均采用该种模式；动力模式是发电机1满负荷发电，此时主要是针对动力电池3进行充电或者是电动工程机械高强度工作下使用。

本实用新型先以发动机1驱动泵电机4，再以泵电机4驱动后续的工作系统，虽然能量传递过程分成了两步，但是，电器元件之间的电能转化效率高于机械方式的能量传递，因此，本实用新型更节能，更经济。

为了验证本实用新型的经济性和节能性，发明人进行了对比试验，对比例中，选用国三排放标准的20吨级各厂家普通柴油挖掘机；实施例中，按照本实用新型的混合动力供电系统，在电动挖掘机上安装国六排放标准的汽油发动机，并将电动挖掘机的电池容量减小至1～2h的电量。

对比例一：使该柴油挖掘机进行高负荷工作，每小时耗油为25l，使该柴油挖掘机进行中等强度的工作，每小时耗油为20l；使该柴油挖掘机进行轻度工作，每小时耗油为16l。

对比例二：使该柴油挖掘机进行高负荷工作，每小时耗油为24l；使该柴油挖掘机进行中等强度的工作，每小时耗油为20l；使该柴油挖掘机进行轻度工作，每小时耗油为15l。

对比例三：使该柴油挖掘机进行高负荷工作，每小时耗油为27l；使该柴油挖掘机进行中等强度的工作，每小时耗油为24l；使该柴油挖掘机进行轻度工作，每小时耗油为18l。

本实用新型还进行了其他数十次的试验，使柴油挖掘机在不同的工况条件下进行工作，将数十次的试验进行统计并计算平均值，柴油挖掘机每小时耗油为22l。本实用新型对于其它对比例的执行过程不再赘述，而选取其中效果较好的六组对比例，各对比例其它未示出部分的数据见表一。

实施例一：使该电动挖掘机进行高负荷工作，每小时耗电为度15度，每小时耗油为7l；使该电动挖掘机进行中等强度的工作，每小时耗电为12度，每小时耗油为6l；使该电动挖掘机进行轻度工作，每小时耗电为10度，每小时耗油为5l。

实施例二：使该电动挖掘机进行高负荷工作，每小时耗电为17度，每小时耗油为7l；使该电动挖掘机进行中等强度的工作，每小时耗电为14度，每小时耗油为6l；使该电动挖掘机进行轻度工作，每小时耗电为12度，每小时耗油为5l。

实施例三：使该电动挖掘机进行高负荷工作，每小时耗电为15度，每小时耗油为7l；使该电动挖掘机进行中等强度的工作，每小时耗电为12度，每小时耗油为7l；使该电动挖掘机进行轻度工作，每小时耗电为11度，每小时耗油为6l。

本实用新型还进行了其他数十次的试验，使电动挖掘机在不同的工况条件下进行工作，将数十次的试验进行统计并计算平均值，电动挖掘机每小时耗电为14度，每小时耗油为6l。本实用新型对于其它实施例的执行过程不再赘述，而选取其中效果较好的六组实施例，各实施例其它未示出部分的数据见表一。

按照现阶段汽油和柴油的市价为6.2～6.8元/l计算，本实用新型中的电动挖掘机每小时可节省费用70～80元，因此，本实用新型的混合动力供电式系统能够节约能量，降低生产成本。

当然，本实用新型还对其他多种电动工程机械(如：摊铺机、平路机等)进行了对比试验，试验结果均为混合动力供电系统的工程机械更经济、更节能，在本实用新型中，对其他多种电动工程机械的对比试验不再一一列举。

表一对比试验其他数据

综上所述，本实用新型以发动机驱动发电机，再以发电机驱动泵电机进行后续工作，同时，发电机还为动力电池充电，动力电池也连接泵电机；当工程机械工作时，先使用动力电池中储存的电，然后再通过发动机驱动发电机进行发电；在本实用新型的混合动力供电系统中，发动机仅用于驱动发电机，输出的功率低，发动机可选用汽油、柴油或者新能源发动机，使电动工程机械尾气中的有害气体排放量降低，达到国家环保要求，同时够节约能量，降低生产成本；使用混合动力供电系统，能够保证电动工程机械的长时间续航，满足其长时间的野外作业；以电力驱动电动工程机械，噪音低，提高工作环境的舒适性。综上所述，本实用新型的有益效果是：以混合供电的方式驱动工程机械工作，节能、减排、降噪，续航时间长，符合国家环保要求，适应于多种电动工程机械的野外作业，能够大范围推广使用。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。