[发明专利]一种多模式液压能和电能双向能量转换装置及方法

说明书

本发明提出了一种多模式液压能和电能双向能量转换装置及方法，利用电容器和蓄能器的复合蓄能实现脉冲大功率驱动，降低液压主泵装机功率，减小发动机负载以及负载波动。转换装置包括:控制器、电气系统和液压系统；电气系统包括：电机和电容器，电容器用于储蓄或释放电能；液压系统包括：第一液压泵马达；第一液泵压马达的第一油口和第二油口分别对应连接于主液压回路的高压回路和低压回路；蓄能器，用于储蓄或释放液压能，与第一液压泵马达的第一油口以及高压回路相连；第一液压泵马达和蓄能器通过电液伺服阀与液压瞬时负载相连；控制器，用于控制电机、第一液压泵马达和电液伺服阀工作、以及控制主液压回路通断；电机与第一液压泵马达传动连接。

技术领域

本发明涉及电气液压能量转换技术，尤其涉及一种多模式液压能和电能双向能量转换装置

背景技术

目前航空飞行器液压作动系统的飞控作动器系统、起落架收放系统以及内埋式武器舱门启闭系统(只针对军机)是几大主要的脉冲负载。民机中的B787，飞控作动器系统功率需求约为120kW，起落架收放系统的功率需求为100kW，军机中的美国先进战机F-22的飞控作动系统高机动时功率需求峰值约为260kW，内埋式武器舱门瞬时开闭功率需求约为280kW(两门)。而起落架收放、武器舱门系统在飞行任务中都属于瞬时大负载，起落架只在飞机起飞与降落过程中才会收放，军用飞机武器舱门也只在战斗中投放武器的极短时间内启闭。目前大多数的飞行器采用集中液压系统驱动，液压系统的设计功率通常按照最大峰值叠加功率设计，造成液压系统装机功率设计大，在90％的时间里使用功率只占装机功率的25％以下，存在重量大、效率低、发动机提取功率大、波动也大等诸多缺点。我国目前正在研制新型宽体客机和新一代战斗机，在这些飞机的液压系统设计中都面临此问题。

发明内容

本发明提出了一种多模式液压能和电能双向能量转换装置及方法，利用电容器和蓄能器的复合蓄能实现脉冲大功率驱动，降低液压主泵装机功率，减小发动机负载以及负载波动。本发明具有重量轻，功率小，运行效率高等优点。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种多模式液压能和电能双向能量转换装置，包括:控制器、电气系统和液压系统；

所述电气系统包括：

电机，所述电机具有电动机模式和发电机模式两种工作模式；

电容器，用于储蓄或释放电能，与所述电机相连；

所述液压系统包括：

第一液压泵马达，所述第一液压泵马达具有泵模式和马达模式两种工作模式；所述第一液泵压马达的第一油口和第二油口分别对应连接于主液压回路的高压回路和低压回路；

蓄能器，用于储蓄或释放液压能，与所述第一液压泵马达的第一油口以及所述高压回路相连；

所述第一液压泵马达和所述蓄能器通过电液伺服阀与液压瞬时负载相连；

所述控制器，用于控制所述电机、第一液压泵马达和电液伺服阀工作、以及控制主液压回路通断；所述电机与所述第一液压泵马达传动连接。

进一步地，所述电容器依次通过DC/DC转换单元和电机控制单元与所述电机相连；所述DC/DC转换单元与所述控制器相连。

进一步地，所述电机和所述电容器分别与电气脉冲负载相连；所述电气脉冲负载通过所述电机控制单元与所述电机相连，所述电气脉冲负载与所述DC/DC转换单元相连。

进一步地，所述第一液压泵马达和所述蓄能器通过第一液压控制元件组与所述高压回路相连，同时与所述电液伺服阀的一端口相连；

所述第一液压泵马达的第二油口通过第二液压控制元件组与所述低压回路相连，同时与所述电液伺服阀的另一端口相连。