動(dòng)力控制裝置及具備該裝置的混合動(dòng)力工程機(jī)械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及混合動(dòng)力工程機(jī)械的動(dòng)力控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，有例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所揭示的混合動(dòng)力工程機(jī)械，這種工程機(jī)械具備:發(fā)動(dòng)機(jī)、蓄電裝置、利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來(lái)發(fā)電的發(fā)電機(jī)、利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力(來(lái)自發(fā)電機(jī)的電力)以及來(lái)自蓄電裝置的電力來(lái)工作的致動(dòng)器、以及決定在致動(dòng)器與蓄電裝置及發(fā)電機(jī)之間的電力分配的電力控制裝置。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的電力控制裝置以使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出在預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的控制范圍的上限值與下限值之間(發(fā)電機(jī)上限電力與發(fā)電機(jī)下限電力之間)變化的方式來(lái)決定電力分配。
[0004]具體而言，當(dāng)向發(fā)動(dòng)機(jī)要求的要求動(dòng)力(電力)低于下限值(發(fā)電電力下限值)時(shí)，將用發(fā)電機(jī)發(fā)出的多余電力向蓄電裝置充電，而當(dāng)所述要求動(dòng)力高于上限值(發(fā)電電力上限值)時(shí)，則除了用發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力之外還將來(lái)自蓄電裝置的電力向致動(dòng)器供給(為了補(bǔ)充致動(dòng)器的動(dòng)力而輔助發(fā)動(dòng)機(jī))。
[0005]此處，在用混合動(dòng)力工程機(jī)械進(jìn)行的作業(yè)中，有作業(yè)期間較短的作業(yè)(例如利用作業(yè)附屬裝置進(jìn)行的傾倒作業(yè))，以及作業(yè)期間較長(zhǎng)的作業(yè)(例如連續(xù)(爬坡)行走或使用作業(yè)附屬裝置進(jìn)行的壓緊作業(yè))。
[0006]用較長(zhǎng)期間進(jìn)行的作業(yè)往往可能長(zhǎng)時(shí)間地持續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求動(dòng)力超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出上限值的狀態(tài)(以下稱(chēng)為高負(fù)荷狀態(tài))。
[0007]然而，若采用專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的電力控制裝置，每當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間地持續(xù)高負(fù)荷狀態(tài)，就會(huì)長(zhǎng)時(shí)間地持續(xù)用蓄電裝置的電力來(lái)進(jìn)行輔助，會(huì)導(dǎo)致蓄電裝置的充電率下降。
[0008]若蓄電裝置的充電率下降，在高負(fù)荷狀態(tài)解除后的通常控制時(shí)，就可能出現(xiàn)必要的電力不足的情況。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利發(fā)明公報(bào)第3859982號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)力控制裝置及具備該裝置的混合動(dòng)力工程機(jī)械，能夠在高負(fù)荷狀態(tài)下利用蓄電裝置的電力來(lái)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)當(dāng)高負(fù)荷狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)時(shí)能夠避免蓄電裝置的充電率過(guò)度下降。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種混合動(dòng)力工程機(jī)械的動(dòng)力控制裝置，所述混合動(dòng)力工程機(jī)械包括:控制器，為了使所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出在使所述發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率處于預(yù)先設(shè)定的效率范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的控制范圍的上限值與下限值之間變化，該控制器執(zhí)行控制所述蓄電裝置的充放電的通?？刂疲谒霭l(fā)動(dòng)機(jī)所要求的必要?jiǎng)恿Τ^(guò)所述上限值時(shí)，利用所述蓄電裝置的電力來(lái)輔助所述發(fā)動(dòng)機(jī)，在所述必要?jiǎng)恿Φ陀谒鱿孪拗禃r(shí)，驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)以對(duì)所述蓄電裝置進(jìn)行充電，其中，在所述必要?jiǎng)恿Τ^(guò)所述上限值并且在所述蓄電裝置的輔助持續(xù)進(jìn)行的期間內(nèi)所述蓄電裝置的輔助動(dòng)力的積分量或持續(xù)時(shí)間超過(guò)預(yù)先設(shè)定的第一閾值時(shí)，所述控制器執(zhí)行將所述蓄電裝置的輔助動(dòng)力減小為小于所述通?？刂茣r(shí)的輔助動(dòng)力且大于0的輔助動(dòng)力的第一控制，在所述必要?jiǎng)恿Τ^(guò)所述上限值并且所述積分量或所述持續(xù)時(shí)間超過(guò)預(yù)先設(shè)定的比所述第一閾值大的第二閾值時(shí)，所述控制器執(zhí)行將所述輔助動(dòng)力設(shè)定為0的第二控制。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠在高負(fù)荷狀態(tài)下利用蓄電裝置的電力來(lái)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)當(dāng)高負(fù)荷狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)時(shí)能夠避免蓄電裝置的充電率過(guò)度下降。
【附圖說(shuō)明】
[0013][圖1]圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的混合動(dòng)力挖掘機(jī)整體結(jié)構(gòu)的左側(cè)視圖。
[0014][圖2]圖2是圖1所示的混合動(dòng)力挖掘機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
[0015][圖3]圖3是表示圖2所示的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)的方框圖。
[0016][圖4]圖4是表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出與發(fā)動(dòng)機(jī)效率間的關(guān)系的曲線圖。
[0017][圖5]圖5是表示對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的必要?jiǎng)恿Φ膭?dòng)力分擔(dān)的曲線圖。
[0018][圖6]圖6是表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出與充電狀態(tài)間的關(guān)系的曲線圖。
[00?9 ][圖7 ]圖7是表示必要?jiǎng)恿ο鄬?duì)于時(shí)間的變化的曲線圖。
[0020][圖8]圖8是表示通?？刂?、第一控制以及第二控制中發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的上限值變化的曲線圖。
[0021][圖9]圖9是表示第一閾值及第二閾值與S0C間關(guān)系的曲線圖。
[0022][圖10]圖10是表示用圖3的控制器進(jìn)行的處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參照以下附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施方式。另外，以下的實(shí)施方式是將本發(fā)明具體化的一例，并無(wú)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍的性質(zhì)。
[0024]參照?qǐng)D1，混合動(dòng)力挖掘機(jī)1具備:具有履帶2a的自動(dòng)式下部行走體2、能夠在下部行走體2上回轉(zhuǎn)的上部回轉(zhuǎn)體3、能夠相對(duì)于上部回轉(zhuǎn)體3而變位的作業(yè)附屬裝置4、驅(qū)使下部行走體2行走的行走馬達(dá)14(見(jiàn)圖2)、對(duì)上部回轉(zhuǎn)體3進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以使之相對(duì)于下部行走體2回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)15(見(jiàn)圖2)、以及混合動(dòng)力挖掘機(jī)1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6(見(jiàn)圖2)。
[0025]作業(yè)附屬裝置4具備:安裝在上部回轉(zhuǎn)體3上而能夠起伏的動(dòng)臂5、安裝在動(dòng)臂5的前端部而能夠相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)的斗桿6、以及安裝在斗桿6的前端部而能夠相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)的鏟斗7。
[0026]作業(yè)附屬裝置4還具備:使動(dòng)臂5相對(duì)于上部回轉(zhuǎn)體3而起伏的動(dòng)臂氣缸8、使斗桿6相對(duì)于動(dòng)臂5而轉(zhuǎn)動(dòng)的斗桿氣缸9、以及使鏟斗7相對(duì)于斗桿6而轉(zhuǎn)動(dòng)的鏟斗氣缸10。
[0027]如圖2所示，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16具備:發(fā)動(dòng)機(jī)17、蓄電裝置18、與發(fā)動(dòng)機(jī)17的輸出軸連接的發(fā)電電動(dòng)機(jī)19、設(shè)在發(fā)電電動(dòng)機(jī)19與蓄電裝置18之間的發(fā)動(dòng)機(jī)用變換器20、設(shè)在回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)15與蓄電裝置18之間的回轉(zhuǎn)用變換器21、與發(fā)動(dòng)機(jī)17的輸出軸連接的第一液壓栗22A及第二液壓栗22B、對(duì)各液壓栗22A、22B向液壓致動(dòng)器的液壓油給排進(jìn)行控制的控制閥23、使操作控制閥23所需的控制壓力產(chǎn)生的遙控閥24、對(duì)各液壓栗22A、22B的排出壓力分別加以檢測(cè)的栗壓傳感器25、對(duì)由遙控閥24產(chǎn)生的控制壓力加以檢測(cè)的操作壓傳感器26、將針對(duì)回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)15的回轉(zhuǎn)指令加以輸出的回轉(zhuǎn)指令輸出單元37、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)17的轉(zhuǎn)速加以控制的E⑶(Engine Control Unit，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)27、用于將蓄電裝置18的蓄電狀態(tài)加以檢測(cè)的蓄電狀態(tài)檢測(cè)單元28、以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)17的動(dòng)力及蓄電裝置18的充放電狀態(tài)(State OfCharge:以下也稱(chēng)為S0C)加以控制的控制器30(見(jiàn)圖3)。
[0028]發(fā)電電動(dòng)機(jī)19能夠利用發(fā)動(dòng)機(jī)17的動(dòng)力而作為發(fā)電機(jī)工作，并且能夠利用蓄電裝置18的電力而作為電動(dòng)機(jī)工作。
[0029]發(fā)動(dòng)機(jī)用變換器20對(duì)從蓄電裝置18向發(fā)電電動(dòng)機(jī)19及回轉(zhuǎn)用變換器21中至少一方供給的電力、以及從發(fā)電電動(dòng)機(jī)19向蓄電裝置18及回轉(zhuǎn)用變換器21中至少一方供給的電力進(jìn)行控制。
[0030]回轉(zhuǎn)用變換器21對(duì)從蓄電裝置18及發(fā)動(dòng)機(jī)用變換器20中至少一方向回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)15供給的電力、以及從回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)15向蓄電裝置18及發(fā)動(dòng)機(jī)用變換器20中至少一方供給的電力進(jìn)行控制。
[0031]S卩，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)用變換器20及回轉(zhuǎn)用變換器21進(jìn)行控制，使蓄電裝置18的充放電、發(fā)電電動(dòng)機(jī)19及回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)15的驅(qū)動(dòng)得到控制。
[0032]這里，回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)15能夠利用蓄電裝置18的電力而作為電動(dòng)機(jī)工作，從而使上部回轉(zhuǎn)體3回轉(zhuǎn)，并且能夠在回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)利用上部回轉(zhuǎn)體3的慣性能量而作為發(fā)電機(jī)工作。
[0033]各液壓栗22A、22B利用發(fā)動(dòng)機(jī)17的動(dòng)力來(lái)工作，從而分別排出液壓油。而且各液壓栗22A、22B是可變?nèi)萘坷?，能夠通過(guò)分別對(duì)調(diào)節(jié)器22a、22b輸入控制指令(電氣信號(hào))來(lái)調(diào)節(jié)液壓油的排出流量。
[0034]從各液壓栗22A、22B排出的液壓油向多個(gè)液壓致動(dòng)器(動(dòng)臂氣缸8、斗桿氣缸9、鏟斗氣缸10、以及行走馬達(dá)14)供給。各液壓栗22A、22B的排出壓力被各栗壓傳感器25檢測(cè)。
[0035]另外，來(lái)自各液壓栗22A、22B的液壓油分別以合流狀態(tài)向液壓致動(dòng)器供給。而當(dāng)將多個(gè)致動(dòng)器分成兩個(gè)以上的組時(shí)，各液壓栗22A、22B也可以分別將液壓油向其中的一組供給。不過(guò)，圖2中的液壓致動(dòng)器省略了鏟斗氣缸10。
[0036]控制閥23將針對(duì)多個(gè)液壓致動(dòng)器的液壓油的給排分別加以控制。具體而言，控制閥23根據(jù)因操作桿24a的操作而經(jīng)過(guò)遙控閥24供給的控制壓力來(lái)進(jìn)行切換操作，從而將針對(duì)各液壓致動(dòng)器的液壓油的給排加以控制。向控制閥23供給的控制壓力被操作壓傳感器26檢測(cè)。
[0037]為了便于說(shuō)明，圖2中示出了一個(gè)