回收能量的再利用技术优化方案

图6-5 动臂下放时和非下放时无杆腔的压力曲线

如图6-5所示，当蓄能器能量回收系统配置在液压挖掘机上时，就动臂单执行机构来说，其上升时，动臂液压缸无杆腔压力大约在15MPa以上，而在动臂下放时，为了保证动臂下放的快速性，其无杆腔压力即蓄能器压力不可能太高，大约在4～13MPa之间，因此，蓄能器的液压油无法直接释放出来驱动动臂上升。因此，液压蓄能器回收能量后，如何释放出来利用是一个较为关键的问题，通常一般可以充分利用工程机械多执行元件且不同执行元件所需压力不等的特点来释放，或者需要增加额外的元件，如液压泵/马达、平衡液压缸、液压变压器等。

同理，以液压挖掘机的回转制动能量回收系统为例，如图6-6所示，根据液压蓄能器释放能量的利用点（A、B、C、D、E），可回收能量的再利用主要分为以下5种。

1）A方案。以液压蓄能器为动力油源的能量回收和再利用，蓄能器回收的液压油通过直接释放到液压泵的进油口，降低了发动机的输出转矩，从而降低了发动机的消耗能量，该方案在保证节能的同时不影响转台的操作性能，但所选择的液压泵必须允许进油侧可以承受高压液压油。具体参考本章6.3.2节。

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图6-6 液压挖掘机的回转制动能量回收系统

2）B方案。液压蓄能器的高压油释放到比例方向阀的进油口，和液压泵的液压油共同驱动液压马达起动；该方案中主要存在液压蓄能器释放到液压泵出油口存在压差导致的能量损耗和压力冲击，但执行元件的速度控制基本不受液压蓄能器能量释放的影响。

3）C方案。液压蓄能器的高压油直接释放到液压马达的一腔驱动负载，该方案的能量转换环节最少，再利用率高，但由于液压蓄能器的流量释放不可控，会影响执行元件的速度控制性能。该方案特别适用于执行元件的保压场合或者执行元件需要输出力，但基本无位移的场合，比如液压挖掘机工作在侧壁掘削工况，为了保证铲斗挖掘的垂直性，要求转台产生一个反抗转矩，但并没有实际旋转角度。

4）D方案。当液压挖掘机配置液压混合动力系统时，液压蓄能器回收的液压油通过直接释放出来驱动液压泵/马达（工作在马达模式）辅助发动机驱动变量泵，降低了发动机的消耗能量。

5）E方案。液压挖掘机是一种具有多执行元件的工程机械，各个执行元件往往是同时运作的，因此将液压挖掘机中的多个执行元件中的能量通过油路有效地进行分配，将蓄能器高压的富余能量由油路导向其他正在工作的低压执行机构中，从而达到合理利用液压挖掘机中的能量，以达到节能的目的。