[0034] 图1为现有工程机械中动臂100和动臂液压缸4的装配图，其中动臂100的端部铰接在转台200上，动臂液压缸4的缸筒铰接在转台200上，动臂液压缸4的活塞杆端铰接在动臂100的中部。
[0035] 下面对本发明作进一步说明。
[0036] 实施例1：
[0037] 如图2所示，一种用于挖掘机的混联式混合动力系统，包括原动机1、液压泵/马达2、动臂液压缸4、第二换向阀702、转速传感器19、压力传感器17、飞轮12和控制器15，原动机
1通过分动箱6与液压泵/马达2连接，原动机1一般是柴油机等发动机，也可以是电动机等。
液压泵/马达2的吸油口S与油箱5连接；
[0038] 在分动箱6与液压泵/马达2之间串接有第三离合器3；
[0039] 液压泵/马达2的出油口P分别与第一换向阀701的P口和第三换向阀703的P口连接；第一换向阀701的A口、第三换向阀703的A口分别与动臂液压缸4的无杆腔、有杆腔连接；第三换向阀703的T口与油箱5连接；
[0040] 所述第二换向阀702的P口和T口分别与第一换向阀701的A口和油箱5连接；
[0041] 作为一种优选，第一换向阀701和第二换向阀702为两位两通电磁换向阀，第三换向阀703均为两位三通电磁换向阀；在需要的情况下，比如当系统流量较大时，所述的第一、第二、第三换向阀可以选用电液换向阀。
[0042] 所述分动箱6的另一个动力输出口连接有无级变速器8，无级变速器8通过第一离合器9与齿轮箱10的一个动力口连接；所述飞轮12的一端通过第二离合器11与液压泵/马达2连接，飞轮12的另一端与齿轮箱10的另一个动力口连接；
[0043] 所述动臂液压缸4上设置有用于检测其活塞杆伸缩长度的位移传感器18，此伸缩长度值即是动臂的位移；
[0044] 所述转速传感器19设置于飞轮壳体上，用于监测飞轮12的转速；
[0045] 所述压力传感器17设置在动臂液压缸4的无杆腔，用于检测动臂液压缸4无杆腔的压力；
[0046] 所述控制器15的输入端分别与位移传感器18、转速传感器19、压力传感器17和操纵手柄16连接，控制器15的输出端分别与第一换向阀701、第二换向阀702、第三换向阀703、液压泵/马达2、无级变速器8、第一离合器9、第三离合器3和第二离合器11连接。控制器15接收信号，经过其内部逻辑运算后，输出控制信号。对于离合器，当通电时，离合器吸合；断电时，离合器断开。
[0047] 液压泵/马达2的出油口P还与补油单向阀13的B口连接，补油单向阀13的A口与油箱5连接。
[0048] 液压泵/马达2的出油口P还通过主溢流阀14与油箱5连接。
[0049] 工作原理如下：
[0050] 一、动臂下放(动臂重力势能回收)：
[0051] 此时液压缸4的活塞杆已经伸出。当操作人员通过操纵手柄16控制动臂下放时，控制器15接收到操纵手柄16的控制信号，控制第一换向阀701的电磁铁Y1得电，第二换向阀702的电磁铁Y2不得电,第三换向阀703的电磁铁Y3得电，控制第一离合器9断电，控制第二离合器11得电。在动臂100的重力作用下，动臂液压缸4无杆腔内的一部分油液经第一换向阀701的A口至P口，再经第三换向阀703的P口至A口，流入动臂液压缸4的有杆腔，防止出现吸空和气蚀。因为无杆腔的面积大于有杆腔的面积，动臂液压缸4无杆腔流出的流量大于流入有杆腔的流量。多余的流量流入液压泵/马达2。此时液压泵/马达2工作在马达模式下，驱动飞轮12加速旋转。因此，动臂100的重力势能转化成飞轮12的动能。此时通过控制液压泵/马达2的排量，可以控制动臂液压缸4的下放的运动速度。
[0052] 二、主动储能
[0053] 在挖掘机的设计时，原动机1的功率选取往往需要考虑多个执行元件同时工作时的最大功率需求。但是，工作中的挖掘机很多时候需求的功率远小于原动机1的实际输出功率，这时会造成原动机效率的降低。当原动机1的输出功率大于系统的需求，同时动臂100不需要动作时，控制器15使第一离合器9和第二离合器11得电吸合，同时，根据原动机1输出功率超过系统需求功率的多少情况，控制器15调整无级变速器8的传动比，故原动机1通过分动箱6、无级变速器8、第一离合器9、齿轮箱10驱动飞轮12加速转动，原动机1的机械能转化为飞轮12的动能。此时，相当于主动增加了原动机1的负载，可以使原动机1工作在高效区域，避免浪费。
[0054] 控制器15可以实时调整无级变速器8的传动比，使飞轮12的转速不断变快。同时根据转速传感器19的信号，判断飞轮12的充能情况。通过转速传感器19能检测飞轮12是否达到极限转速，在达到后断开第二离合器11。
[0055] 三、储存能量辅助原动机工作(能量再利用)：
[0056] 1、在动臂提升时，当操作人员通过操纵手柄16控制动臂提升时，控制器15使第一换向阀701电磁铁Y1得电；飞轮12储存的能量可以辅助原动机1一起驱动液压泵/马达2工作。在飞轮12的转速符合一定要求的情况下，控制器15控制第一离合器9和第三离合器3吸合，飞轮12通过齿轮箱10、第一离合器9、无级变速器8、分动箱6，与原动机1一起驱动液压泵/马达2旋转。原动机1本身的动力通过第三离合器3驱动液压泵/马达2旋转。液压泵/马达2工作在泵模式下，排出的高压油液经第一换向阀701的P口至A口流入动臂液压缸4的无杆腔。动臂液压缸4的有杆腔的油液经第三换向阀703的A口至T口流回油箱5。因此，飞轮12可以在原动机1小输出功率的情况下使整个系统提供较高功率的输出，因此可以减少能量消耗。
[0057] 因为飞轮12可以在原动机1功率不足的情况下提供一定的功率输出，因此可以在设计阶段减小原动机1的型号。这样，既降低了成本，也减小了体积，减少了能量消耗。
[0058] 2、挖掘工况：当动臂100下降到接触地面时，动臂100仅靠自身重力不能继续向下运动，需要动臂液压缸4带动动臂100向下挖掘。此时，操作人员按下操纵手柄16上的功能按钮，控制器15使第一换向阀701断电，第二换向阀702和第三换向阀703得电。控制器15通过飞轮12的转速信号可以得知其剩余动能的多少。如果飞轮12转速大于某个值，控制器15控制第一离合器9吸合，并使第二离合器11保持断开状态，飞轮12通过齿轮箱10、第一离合器9、无级变速器8和分动箱6，来辅助原动机1驱动液压泵/马达2工作。此时液压泵/马达2工作在泵模式下。液压泵/马达2输出的高压油液经第三换向阀703的P口至A口进入动臂液压缸4的有杆腔。动臂液压缸4无杆腔的油液经第二换向阀702流回油箱。因此，动臂液压缸4的活塞杆缩回，动臂100在动臂液压缸4的带动下产生向下的挖掘力。
[0059] 综上所述，飞轮12作为一个储能元件，可以从原动机1吸取能量，以动能的形式储存起来；在需要的时候，可以直接以机械能的形式辅助原动机1工作。飞轮12的动能也是机械能的一种，所以，本系统是一种机械能与发动机相结合的混合动力系统。
[0060] 实施例2：
[0061] 如图3所示，一种用于挖掘机的混联式混合动力系统，包括原动机1、液压泵/马达2、动臂液压缸4、第二换向阀702、转速传感器19、压力传感器17和控制器15；原动机1与液压泵/马达2传动连接，原动机1一般是柴油机等发动机，也可以是电动机等。液压泵/马达2的吸油口S与油箱5连接；
[0062] 原动机1通过第一离合器9与液压泵/马达2。对于离合器，当通电时，离合器吸合；断电时，离合器断开。
[0063] 液压泵/马达2的出油口P分别与第一换向阀701的P口、第三换向阀703的P口连接；第一换向阀701的A口、第三换向阀703的A口分别与动臂液压缸4的无杆腔、有杆腔连接；第三换向阀703的T口与油箱5连接；
[0064] 所述第二换向阀702的P口和T口分别与第一换向阀701的A口和油箱5连接；
[0065] 作为一种优选，第一换向阀701和第二换向阀702均为两位两通电磁换向阀；第三换向阀703为两位三通电磁换向阀；
[0066] 所述液压泵/马达2连接有无级变速器8，无级变速器8通过第二离合器11与液飞轮12串联；
[0067] 所述动臂液压缸4上设置有用于检测其活塞杆伸缩长度的位移传感器18，此伸缩长度值即是动臂的位移；
[0068] 所述转速传感器19设置于飞轮壳体上，用于监测飞轮12的转速；
[0069] 所述压力传感器17设置在动臂液压缸4的无杆腔，用于检测动臂液压缸4无杆腔的压力；
[0070] 所述控制器15的输入端分别与位移传感器18、转速传感器19、压力传感器17和操纵手柄16连接，控制器15的输出端分别与第一换向阀701、第二换向阀702、第三换向阀703、液压泵/马达2、无级变速器8、第一离合器9和第二离合器11连接。控制器15接收信号，经过其内部逻辑运算后，输出控制信号。
[0071] 液压泵/马达2的出油口P还与补油单向阀13的B口连接，补油单向阀13的A口与油箱5连接。
[0072] 液压泵/马达2的P口还通过主溢流阀14与油箱5连接。
[0073] 在需要的情况下，比如当系统流量较大时，所述的第一、第二、第三换向阀可以选用电液换向阀。
[0074] 工作原理如下：
[0075] 一、动臂下放(动臂重力势能回收)：
[0076] 此时液压缸4的活塞缸已经伸出。当操作人员通过操纵手柄16控制动臂下放时，控制器15接收到操纵手柄16的控制信号，控制第一换向阀701的电磁铁Y1得电，第二换向阀702的电磁铁Y2不得电,第三换向阀703的电磁铁Y3得电，且第一离合器9断电，第二离合器
11得电吸合。动臂液压缸4无杆腔内的一部分油液经第一换向阀701的A口至P口，再经第三换向阀703的P口至A口，流入动臂液压缸4的有杆腔，防止出现吸空和气蚀。同时，多余的油液经液压泵/马达2流回油箱。动臂100的重力很大，故动臂液压缸4的无杆腔内的油液具有很高的压力。此时液压泵/马达2工作在马达模式下，通过无级变速器8和第二离合器11驱动飞轮12加速旋转。因此，动臂100的重力势能转化成飞轮12的动能。此时通过控制液压泵/马达2的排量和无级变速器8的传动比，可以控制动臂液压缸4的下放的运动速度。
[0077] 二、主动储能：
[0078] 在挖掘机的设计时，原动机1的功率选取往往需要考虑多个执行元件同时工作时的功率需求。但是，挖掘机很多时候需求的功率远小于原动机1的实际输出功率。当原动机1的输出功率大于系统的需求时，且转速传感器19测得飞轮转速小于其最高极限转速时，控制器15使第一离合器9、第二离合器11得电吸合，同时，根据原动机1输出功率超过系统需求功率的多少情况，调整无级变速器8的传动比。如果此时动臂100不需要动作，可以通过控制器15使液压泵/马达2的排量为零，此时，液压泵/马达2理论上不消耗原动机1的功率。故原动机1通过第一离合器9、液压泵/马达2、无级变速器8、第二离合器11驱动飞轮12加速，原动机1的机械能转化为飞轮12的动能。控制器15控制无级变速器8的传动比，维持原动机1输出功率和总负载基本平衡。此时，相当于主动增加了原动机1的负载，避免了原动机1多余的功率浪费，可以使原动机1工作在高效区域。
[0079] 三、能量再利用：
[0080] 1、在动臂提升时：
[0081] 通过转速传感器19测得飞轮12的速度，在飞轮12的转速符合一定要求(高于最小转速)的情况下，控制器15能够判断出储存在飞轮12中的能量是否能够单独驱动动臂提升作业时。当能够单独驱动时，在操作人员通过操纵手柄16控制动臂提升时，控制器15使第一换向阀701电磁铁Y1得电，并控制第二离合器11得电吸合，使第一离合器9断电分离，并调整无级变速器8的传动比，进而飞轮12通过第二离合器11、无级变速器8驱动液压泵/马达2工作，以完成动臂的提升作业。此时液压泵/马达2工作在泵模式。
[0082] 当飞轮12储存的能量不足以单独完成动臂提升作业时，控制器15控制第一离合器9吸合，并控制原动机1的输出功率，该输出功率小于正常的输出功率，进而飞轮12储存的能量可以和原动机1一起驱动液压泵/马达2工作，飞轮12和原动机1共同来完成动臂的提升作业。因此，飞轮12可以在原动机1小输出功率的情况下提供较高功率的输出，因此可以减少能量消耗，也可以在设计阶段减小原动机1的型号。这样，既降低了成本，也减小了体积，减少了能量消耗。
[0083] 液压泵/马达2输出的高压油液经第一换向阀701的P口至A口流入动臂液压缸4的无杆腔；其有杆腔内的油液经第三换向阀703的A口至T口流回油箱。因此，动臂液压缸4单活塞杆伸出，动臂100在动臂液压缸4的驱动作用下提升。
[0084] 2、有动臂以外的系统需求功率时：
[0085] 当除动臂以外的系统功率需求较小时，通过转速传感器19测得飞轮12的速度，在飞轮12的转速符合一定要求的情况下，控制器15能够判断出储存在飞轮12中的能量是否能够单独驱动动臂以外的系统，当能够单独驱动时，控制器15使第一换向阀701电磁铁Y1得电，并控制第二离合器11吸合，使第一离合器9断电，并可以调整无级变速器8的传动比，进而飞轮12通过第二离合器11、无级变速器8驱动液压泵/马达2工作，以完成对动臂以外系统的驱动。
[0086] 当除动臂以外的系统功率需求较大时，且大于飞轮12储存的能量时，飞轮12储存的能量不足以单独完成对动臂以外系统的驱动，控制器15控制第一离合器9吸合，并控制原动机1的输出功率，该输出功率小于正常的输出功率，进而飞轮12储存的能量可以和原动机1一起驱动液压泵/马达2工作，飞轮12和原动机1共同来完成对动臂以外系统的驱动。因此，飞轮12可以在原动机1小输出功率的情况下提供较高功率的输出，因此可以减少能量消耗，因此可以在设计阶段减小原动机1的型号。这样，既降低了成本，也减小了体积，减少了能量消耗。
[0087] 3、挖掘工况：当动臂100下降到接触地面或硬岩时，动臂100仅靠自身重力不能继续向下运动，需要动臂液压缸4带动动臂100向下挖掘。此时，操作人员按下操纵手柄16上的功能按钮，控制器15使第一换向阀701断电，第二换向阀702和第三换向阀703得电。控制器15通过飞轮12的转速信号可以得知其剩余动能的多少。如果飞轮12转速大于最低转速值，控制器15控制第二离合器11吸合，飞轮12通过第二离合器11、无级变速器8来与原动机1一起驱动液压泵/马达2工作。此时液压泵/马达2工作在泵模式下。液压泵/马达2输出的高压油液经第三换向阀703的P口至A口进入动臂液压缸4的有杆腔。动臂液压缸4无杆腔的油液经第二换向阀702流回油箱。因此，动臂液压缸4的活塞杆缩回，动臂100在动臂液压缸4的带动下产生向下的挖掘力。
[0088] 综上所述，飞轮12作为一个储能元件，可以从原动机1吸取能量，以动能的形式储存起来；在动臂下放时，液压泵/马达2和飞轮12可以将动臂的重力势能回收，转化成飞轮12的动能；在需要的时候，飞轮12可以直接以机械能的形式辅助原动机1工作。飞轮的动能是机械能的一种，所以，本系统是一种机械能与发动机相结合的混合动力系统。
