混合式挖土機(jī)及混合式挖土機(jī)的控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種混合式挖土機(jī)及混合式挖土機(jī)的控制方法。所述混合式挖土機(jī)中，使升降壓轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定，從而在高效率的范圍內(nèi)進(jìn)行控制?；旌鲜酵谕翙C(jī)的控制裝置（30）設(shè)置于上部回轉(zhuǎn)體（3），對(duì)電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部及充放電控制部中的至少一個(gè)賦予控制信號(hào)?？刂蒲b置（30）在馬達(dá)（21）再生動(dòng)作期間，將第2蓄電部（110）的蓄電目標(biāo)值設(shè)定為高于第1蓄電器（19）的蓄電目標(biāo)值的值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】混合式挖土機(jī)及混合式挖土機(jī)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種混合式挖土機(jī)，尤其涉及一種將通過(guò)電負(fù)載產(chǎn)生的再生電力充電于蓄電器的混合式挖土機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，在混合式挖土機(jī)中，在作為電力源的蓄電器與電負(fù)載之間設(shè)置DC母線(xiàn)(直流母線(xiàn))，電力經(jīng)由該DC母線(xiàn)供給至電負(fù)載。通過(guò)升降壓轉(zhuǎn)換器控制DC母線(xiàn)的電壓，由此控制來(lái)自蓄電器的電力供給(放電)與向蓄電器的電力供給(充電)。
[0003]DC母線(xiàn)的電壓根據(jù)電負(fù)載的運(yùn)行狀況而發(fā)生變動(dòng)。若考慮升降壓轉(zhuǎn)換器的效率，則優(yōu)選將DC母線(xiàn)的電壓限制在一定范圍內(nèi)。因此，提出有具備維持一定范圍內(nèi)的電壓值的恒定電壓蓄電部及容許基于電負(fù)載的動(dòng)力再生運(yùn)行的電壓變動(dòng)的變動(dòng)電壓蓄電部的蓄電裝置(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0004]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)公報(bào)W02009/082010號(hào)
[0007]發(fā)明的概要
[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]通常，升降壓轉(zhuǎn)換器中，升壓率(蓄電器電壓/DC母線(xiàn)電壓)越接近I電壓轉(zhuǎn)換效率越高。因此，優(yōu)選將DC母線(xiàn)電壓控制為高于蓄電器電壓且接近蓄電器電壓的值。另一方面，蓄電器電壓根據(jù)放電狀態(tài)、充電狀態(tài)而發(fā)生變動(dòng)，因此需要考慮蓄電器電壓的變動(dòng)幅度來(lái)控制DC母線(xiàn)電壓。
[0010]若考慮蓄電器的制造成本及設(shè)置空間，則優(yōu)選將蓄電器設(shè)為小容量。但是，若將蓄電器設(shè)為小容量則蓄電量減少，因此在放電時(shí)蓄電器電壓在短時(shí)間內(nèi)下降至下限值，而在充電時(shí)蓄電器電壓在短時(shí)間內(nèi)上升至上限值。因此導(dǎo)致蓄電器的電壓變動(dòng)幅度變大。
[0011]并且，若將蓄電器設(shè)為小容量，則與蓄電容量的降低成反比例而其內(nèi)部電阻增大。由于該內(nèi)部電阻的增大，蓄電器的內(nèi)部電阻損失增大而導(dǎo)致充放電效率下降。而且，由于蓄電器的內(nèi)部電阻引起的電壓下降，控制有可能變得不穩(wěn)定。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發(fā)明的總括目的在于提供一種解決上述問(wèn)題的新穎且有用的混合式挖土機(jī)及其控制方法。
[0014]本發(fā)明的更具體的目的在于提供一種能夠?qū)⑿铍娖髟O(shè)為小容量的同時(shí)使升降壓轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定，從而在高效率的范圍內(nèi)進(jìn)行控制的混合式挖土機(jī)及其控制方法。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種混合式挖土機(jī)，所述混合式挖土機(jī)具備:下部行走體；上部回轉(zhuǎn)體，在該下部行走體上進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作；及動(dòng)臂，其一端轉(zhuǎn)動(dòng)自如地安裝于該上部回轉(zhuǎn)體，所述混合式挖土機(jī)中，具有:引擎，設(shè)置于該上部回轉(zhuǎn)體并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力；電動(dòng)發(fā)電機(jī)，設(shè)置于該上部回轉(zhuǎn)體，進(jìn)行向該引擎的輔助動(dòng)作及通過(guò)從該引擎?zhèn)鬟f的驅(qū)動(dòng)力的發(fā)電動(dòng)作；電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部，設(shè)置于該上部回轉(zhuǎn)體，通過(guò)來(lái)自控制裝置的切換控制信號(hào)控制該電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輔助動(dòng)作與發(fā)電動(dòng)作的切換；第I蓄電器，設(shè)置于該上部回轉(zhuǎn)體，并能夠蓄電；第2蓄電器，設(shè)置于該上部回轉(zhuǎn)體，與該電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部電連接，并能夠蓄電；充放電控制部，設(shè)置于該上部回轉(zhuǎn)體，對(duì)該第I蓄電器與該第2蓄電器之間進(jìn)行電連接，根據(jù)來(lái)自外部的控制指令信號(hào)控制該第I蓄電器與該第2蓄電器之間的充放電動(dòng)作；及馬達(dá)，設(shè)置于該上部回轉(zhuǎn)體，并構(gòu)成為如下，即與該第2蓄電器電連接，至少能夠進(jìn)行從機(jī)械能產(chǎn)生電能的再生動(dòng)作，將通過(guò)該再生動(dòng)作產(chǎn)生的電能蓄電于所述第2蓄電器，該控制裝置被設(shè)置于該上部回轉(zhuǎn)體，對(duì)該電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部及該充放電控制部中的至少一個(gè)賦予驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并且，該控制裝置在該馬達(dá)的再生動(dòng)作期間，將該第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值設(shè)定為高于該第I蓄電器的蓄電目標(biāo)值的值。
[0016]并且，提供一種混合式挖土機(jī)的控制方法，所述混合式挖土機(jī)具有:下部行走體；上部回轉(zhuǎn)體，在該下部行走體之上進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作；動(dòng)臂，其一端轉(zhuǎn)動(dòng)自如地安裝于該上部回轉(zhuǎn)體；引擎，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力；電動(dòng)發(fā)電機(jī)，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，進(jìn)行向所述引擎的輔助動(dòng)作及通過(guò)從所述引擎?zhèn)鬟f的驅(qū)動(dòng)力的發(fā)電動(dòng)作；電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，根據(jù)來(lái)自控制裝置的切換控制信號(hào)控制所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輔助動(dòng)作與發(fā)電動(dòng)作的切換；第I蓄電器，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，并能夠蓄電；第2蓄電器，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，與所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部電連接，并能夠蓄電；充放電控制部，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，對(duì)所述第I蓄電器與所述第2蓄電器之間進(jìn)行電連接，根據(jù)來(lái)自外部的控制指令信號(hào)控制所述第I蓄電器與所述第2蓄電器之間的充放電動(dòng)作；及馬達(dá)，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，并構(gòu)成為如下，即與所述第2蓄電器電連接，至少能夠進(jìn)行從機(jī)械能產(chǎn)生電能的再生動(dòng)作，將通過(guò)該再生動(dòng)作產(chǎn)生的電能蓄電于所述第2蓄電器，所述混合式挖土機(jī)的控制方法中，對(duì)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部及所述充放電控制部中的至少一個(gè)賦予驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并且，在所述馬達(dá)的再生動(dòng)作期間，將所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值設(shè)定為高于所述第I蓄電器的蓄電目標(biāo)值的值。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)上述發(fā)明，能夠?qū)⑿铍娖髟O(shè)為小容量的同時(shí)使升壓轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定，從而在高效率的范圍內(nèi)進(jìn)行控制。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是適用本發(fā)明的混合式挖土機(jī)的側(cè)視圖。
[0020]圖2是表示一實(shí)施方式的混合式挖土機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0021]圖3是表示蓄電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0022]圖4是蓄電系統(tǒng)的電路圖。
[0023]圖5是DC母線(xiàn)電壓可變控制處理的流程圖。
[0024]圖6是表示DC母線(xiàn)電壓可變控制處理中的各要件的變化的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0026]圖1是表示作為適用本發(fā)明的混合式施工機(jī)械的一例的混合式挖土機(jī)的側(cè)視圖。[0027]混合式挖土機(jī)的下部行走體I上經(jīng)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2搭載有上部回轉(zhuǎn)體3。上部回轉(zhuǎn)體3上安裝有動(dòng)臂4。動(dòng)臂4的前端安裝有斗桿5，斗桿5的前端安裝有鏟斗6。動(dòng)臂4、斗桿5及鏟斗6分別通過(guò)動(dòng)臂缸7、斗桿缸8及鏟斗缸9液壓驅(qū)動(dòng)。上部回轉(zhuǎn)體3上設(shè)置駕駛室10且搭載引擎等動(dòng)力源。
[0028]圖2是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的混合式挖土機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2中，以雙重線(xiàn)表示機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)，以實(shí)線(xiàn)表示高壓液壓管路，以虛線(xiàn)表示先導(dǎo)管路，以實(shí)線(xiàn)表示電力驅(qū)動(dòng)、控制系統(tǒng)。
[0029]作為機(jī)械驅(qū)動(dòng)部的引擎11及作為輔助驅(qū)動(dòng)部的電動(dòng)發(fā)電機(jī)12分別連接于變速器13的2個(gè)輸入軸。變速器13的輸出軸上連接有作為液壓泵的主泵14及先導(dǎo)泵15。主泵14上經(jīng)由高壓液壓管路16連接有控制閥17。
[0030]控制閥17為進(jìn)行混合式挖土機(jī)中的液壓系統(tǒng)的控制的控制裝置。下部行走體I用的液壓馬達(dá)IA (右用)及IB (左用)、動(dòng)臂缸7、斗桿缸8及鏟斗缸9經(jīng)由高壓液壓管路連接于控制閥17。
[0031]電動(dòng)發(fā)電機(jī)12上經(jīng)由逆變器18A連接有包括作為蓄電器的電容器的蓄電系統(tǒng)120。蓄電系統(tǒng)120上經(jīng)由逆變器20連接有作為電動(dòng)工作要件的回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21。S卩，回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21為回轉(zhuǎn)用馬達(dá)?；剞D(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸21A上連接有分解器22、機(jī)械制動(dòng)器23及回轉(zhuǎn)變速器24。并且，先導(dǎo)泵15上經(jīng)由先導(dǎo)管路25連接有操作裝置26。由回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21、逆變器20、分解器22、機(jī)械制動(dòng)器23及回轉(zhuǎn)變速器24構(gòu)成負(fù)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0032]操作裝置26包括操縱桿26A、操縱桿26B及踏板26C。操縱桿26A、操縱桿26B及踏板26C經(jīng)由液壓管路27及28分別連接于控制閥17及壓力傳感器29。壓力傳感器29連接于進(jìn)行電力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制的控制器30。
[0033]本實(shí)施方式中，用于獲得動(dòng)臂再生電力的動(dòng)臂再生用馬達(dá)300(還稱(chēng)為發(fā)電機(jī)300)經(jīng)由逆變器18C連接于蓄電系統(tǒng)120。發(fā)電機(jī)300通過(guò)由從動(dòng)臂缸7吐出的工作油驅(qū)動(dòng)的液壓馬達(dá)310驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)300利用動(dòng)臂4隨著重力而下降時(shí)從動(dòng)臂缸7吐出的工作油的壓力，將動(dòng)臂4的位能轉(zhuǎn)換為電能。另外，圖2中，為了便于說(shuō)明，將液壓馬達(dá)310及發(fā)電機(jī)300示于分開(kāi)的位置，但實(shí)際上發(fā)電機(jī)300的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)械性地連接于液壓馬達(dá)310的旋轉(zhuǎn)軸。
[0034]S卩，液壓馬達(dá)310構(gòu)成為通過(guò)動(dòng)臂4下降時(shí)從動(dòng)臂缸7吐出的工作油旋轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)310將動(dòng)臂4隨著重力而下降時(shí)的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力。液壓馬達(dá)310設(shè)置于控制閥17與動(dòng)臂缸7之間的液壓配管7A上，能夠安裝于上部回轉(zhuǎn)體3內(nèi)的適當(dāng)?shù)牟课弧?br> [0035]由發(fā)電機(jī)300發(fā)電的電力作為再生電力經(jīng)過(guò)逆變器18C供給至蓄電系統(tǒng)120。由發(fā)電機(jī)300及逆變器18C構(gòu)成負(fù)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0036]另外，本實(shí)施方式中，用于檢測(cè)動(dòng)臂4的角度的動(dòng)臂角度傳感器7B安裝于動(dòng)臂4的支撐軸上。動(dòng)臂角度傳感器7B將檢測(cè)出的動(dòng)臂角度Θ B供給至控制器30。
[0037]圖3是表不蓄電系統(tǒng)120的結(jié)構(gòu)的框圖。蓄電系統(tǒng)120包括作為蓄電器的電容器19、升降壓轉(zhuǎn)換器及DC母線(xiàn)110。作為第2蓄電器的DC母線(xiàn)110控制作為第I蓄電器的電容器19、電動(dòng)發(fā)電機(jī)12及回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21之間的電力授受。電容器19上設(shè)置有用于檢測(cè)電容器電壓值的電容器電壓檢測(cè)部112及用于檢測(cè)電容器電流值的電容器電流檢測(cè)部
113。通過(guò)電容器電壓檢測(cè)部112及電容器電流檢測(cè)部113檢測(cè)出的電容器電壓值及電容器電流值被供給至控制器30。
[0038]升降壓轉(zhuǎn)換器100根據(jù)電動(dòng)發(fā)電機(jī)12、發(fā)電機(jī)300及回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行切換升壓動(dòng)作與降壓動(dòng)作的控制，以便將DC母線(xiàn)電壓值限制在一定范圍內(nèi)。DC母線(xiàn)110配設(shè)于逆變器18A、18C及20與升降壓轉(zhuǎn)換器100之間，進(jìn)行電容器19、電動(dòng)發(fā)電機(jī)
12、發(fā)電機(jī)300及回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21之間的電力授受。
[0039]回到圖2，控制器30是作為進(jìn)行混合式挖土機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的主控制部的控制裝置。控制器30由包括CPU (Central Processing Unit)及內(nèi)部存儲(chǔ)器的運(yùn)算處理裝置構(gòu)成，是通過(guò)CPU執(zhí)行存儲(chǔ)于內(nèi)部存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)控制用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的裝置。
[0040]控制器30將從壓力傳感器29供給的信號(hào)轉(zhuǎn)換為速度指令，進(jìn)行回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的驅(qū)動(dòng)控制。從壓力傳感器29供給的信號(hào)相當(dāng)于表示為了使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2回轉(zhuǎn)而對(duì)操作裝置26進(jìn)行操作時(shí)的操作量的信號(hào)。
[0041]控制器30進(jìn)行電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行控制(電動(dòng)(輔助)運(yùn)行或發(fā)電運(yùn)行的切換)，并且進(jìn)行通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制作為升降壓控制部的升降壓轉(zhuǎn)換器100來(lái)進(jìn)行的電容器19的充放電控制?？刂破?0根據(jù)電容器19的充電狀態(tài)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行狀態(tài)(電動(dòng)(輔助)運(yùn)行或發(fā)電運(yùn)行)及回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)(動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作或再生運(yùn)行)進(jìn)行升降壓轉(zhuǎn)換器100的升壓動(dòng)作與降壓動(dòng)作的切換控制，由此進(jìn)行電容器19的充放電控制。
[0042]升降壓轉(zhuǎn)換器100的升壓動(dòng)作與降壓動(dòng)作的切換控制根據(jù)通過(guò)DC母線(xiàn)電壓檢測(cè)部111檢測(cè)的DC母線(xiàn)電壓值、通過(guò)電容器電壓檢測(cè)部112檢測(cè)的電容器電壓值及通過(guò)電容器電流檢測(cè)部113檢測(cè)的電容器電流值進(jìn)行。
[0043]在如上結(jié)構(gòu)中，將作為輔助馬達(dá)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)12發(fā)電的電力經(jīng)由逆變器18A供給至蓄電系統(tǒng)120的DC母線(xiàn)110，并經(jīng)由升降壓轉(zhuǎn)換器100供給至電容器19。將回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21進(jìn)行再生運(yùn)行而生成的再生電力經(jīng)由逆變器20供給至蓄電系統(tǒng)120的DC母線(xiàn)110，并經(jīng)由升降壓轉(zhuǎn)換器100供給至電容器19。并且，將動(dòng)臂再生用發(fā)電機(jī)300發(fā)電的電力經(jīng)由逆變器18C供給至蓄電系統(tǒng)120的DC母線(xiàn)110，并經(jīng)由升降壓轉(zhuǎn)換器100供給至電容器19。
[0044]回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的轉(zhuǎn)速(角速度ω)通過(guò)分解器22檢測(cè)。并且，動(dòng)臂4的角度(動(dòng)臂角度Θ B)通過(guò)設(shè)置在動(dòng)臂4的支撐軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器等動(dòng)臂角度傳感器7Β檢測(cè)?？刂破?0根據(jù)回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的角速度ω通過(guò)運(yùn)算求出推斷回轉(zhuǎn)再生電力(能量)，并且根據(jù)動(dòng)臂角度Θ B通過(guò)運(yùn)算求出推斷動(dòng)臂再生電力(能量)。并且，控制器30根據(jù)通過(guò)運(yùn)算求出的推斷回轉(zhuǎn)再生電力及推斷動(dòng)臂再生電力，通過(guò)運(yùn)算求出SOC的再生估計(jì)目標(biāo)值?？刂破?0控制混合式挖土機(jī)的各部分，以使電容器19的SOC接近所求出的再生估計(jì)目標(biāo)值。
[0045]圖4是蓄電系統(tǒng)120的電路圖。圖4中，電容器19作為內(nèi)部電阻成分及靜電容量成分的等效電路來(lái)示意地示出。升降壓轉(zhuǎn)換器100具備電抗器101、升壓用IGBT (InsulatedGate Bipolar Transistor) 102A、降壓用IGBT102B、用于連接電容器19的電源連接端子104、用于連接逆變器105的輸出端子106及并列插入于一對(duì)輸出端子106的平滑用電容器107。升降壓轉(zhuǎn)換器100的輸出端子106與逆變器18A、18C、20之間通過(guò)DC母線(xiàn)110連接。
[0046]電抗器101的一端連接于升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B的中間點(diǎn)，另一端連接于電源連接端子104。電抗器101為了將隨著升壓用IGBT102A的開(kāi)、關(guān)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)供給至DC母線(xiàn)110而設(shè)置。[0047]升壓用IGBT102A 及降壓用 IGBT102B 由將 MOSFET (Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)組裝于柵極部的雙極晶體管構(gòu)成,是能夠進(jìn)行大功率的高速轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體元件。升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B通過(guò)由控制器30對(duì)柵極端子施加PWM電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B上并聯(lián)連接有作為整流元件的二極管 102a 及 102b。
[0048]電容器19是能夠進(jìn)行充放電的蓄電器即可，以便經(jīng)由升降壓轉(zhuǎn)換器100在與DC母線(xiàn)110之間進(jìn)行電力授受。電容器19包括靜電容量Vc及內(nèi)部電阻Re。另外，圖4中作為蓄電器示出了電容器19，但是可代替電容器19使用鋰離子電池等能夠進(jìn)行充放電的二次電池、鋰離子電容器或能夠進(jìn)行電力授受的其他形態(tài)的電源來(lái)作為蓄電器。
[0049]電源連接端子104及輸出端子106是能夠連接電容器19及逆變器18A、18B及20的端子即可。一對(duì)電源連接端子104之間連接有檢測(cè)電容器電壓的電容器電壓檢測(cè)部112。一對(duì)輸出端子106之間連接有檢測(cè)DC母線(xiàn)電壓的DC母線(xiàn)電壓檢測(cè)部111。
[0050]電容器電壓檢測(cè)部112檢測(cè)電容器19的電容器電壓Vcap。DC母線(xiàn)電壓檢測(cè)部111檢測(cè)DC母線(xiàn)110的電壓(以下，DC母線(xiàn)電壓:Vdc)。平滑電容器107為插入于輸出端子106的正極端子與負(fù)極端子之間、用于使DC母線(xiàn)電壓平滑化的蓄電元件。通過(guò)平滑電容器107，DC母線(xiàn)110的電壓被維持為預(yù)先設(shè)定的電壓。電容器電流檢測(cè)部113為檢測(cè)在電容器19中流動(dòng)的電流的值的檢測(cè)器，包括電流檢測(cè)用電阻器。即，電容器電流檢測(cè)部113檢測(cè)在電容器19中流動(dòng)的電流值Ic。
[0051]升降壓轉(zhuǎn)換器100中，升壓DC母線(xiàn)110時(shí)，對(duì)升壓用IGBT102A的柵極端子施加PWM電壓，隨著升壓用IGBT102A的開(kāi)、關(guān)而在電抗器101中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)由并聯(lián)連接于降壓用IGBT102B的二極管102b供給至DC母線(xiàn)110。由此，DC母線(xiàn)110升壓。
[0052]降壓DC母線(xiàn)110時(shí)，對(duì)降壓用IGBT102B的柵極端子施加PWM電壓，經(jīng)由降壓用IGBT102B、逆變器105供給的再生電力被從DC母線(xiàn)110供給至電容器19。由此，蓄積在DC母線(xiàn)110的電力被充電至電容器19，DC母線(xiàn)110降壓。
[0053]另外，實(shí)際上，在控制器30與升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B之間存在生成驅(qū)動(dòng)升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B的PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)部，但是在圖4中省略圖示。這種驅(qū)動(dòng)部通過(guò)電子電路或運(yùn)算處理裝置的任一個(gè)均能實(shí)現(xiàn)。
[0054]如上述結(jié)構(gòu)的混合式挖土機(jī)中，通過(guò)將電容器19的充電率SOC始終維持在較高狀態(tài)，能夠通過(guò)來(lái)自蓄電器的電力在能量效率較佳的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)電負(fù)載。
[0055]并且，為了小型化蓄電器來(lái)縮減花費(fèi)在蓄電系統(tǒng)的費(fèi)用而使用蓄電容量較小的蓄電器時(shí)，通過(guò)較高地設(shè)定蓄電器的目標(biāo)S0C，能夠在蓄電器中保持盡可能多的電力。例如，作為蓄電器使用電容器時(shí)，通過(guò)在使用小型電容器的同時(shí)較高地設(shè)定目標(biāo)S0C，不會(huì)減少現(xiàn)有的蓄電量就能夠縮小蓄電器。
[0056]在此，了解到，若考慮混合式挖土機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)部的通常時(shí)的運(yùn)行狀況或蓄電器的充電量及充電率，則只要將蓄電器SOC設(shè)為90%以下，在通常的使用中不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。由此，通過(guò)將蓄電器的目標(biāo)SOC設(shè)定為90%，能夠以高電壓有效地驅(qū)動(dòng)電負(fù)載，并且能夠?qū)⑿铍娖餍⌒突瘉?lái)降低成本。
[0057]但是，縮小電容器19的容量時(shí)，電容器19的內(nèi)部電阻Re與容量的減少成反比例而增大，充放電時(shí)的電壓下降(Re.Ic)變大。充放電時(shí)的電容器電壓Vcap成為在與當(dāng)時(shí)的充電率對(duì)應(yīng)的電容器19的靜電容量所具有的電壓Vc上加上上述電壓下降(Re.Ic)的值(Vcap=Vc+Rc.Ic)。因此，縮小電容器19的容量時(shí)，若充電電流或者放電電流流向電容器，則電容器電壓Vcap大幅變動(dòng)(上升)，有可能超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc。
[0058]DC母線(xiàn)電壓Vdc通過(guò)升降壓轉(zhuǎn)換器100升壓電容器電壓Vcap來(lái)產(chǎn)生。因此，在控制上，DC母線(xiàn)電壓Vdc必須始終高于電容器電壓Vcap。換言之，電容器電壓Vcap必須低于DC母線(xiàn)電壓Vdc。但是，若如上述，充放電電流流向電容器19而電容器電壓Vcap大幅上升并超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc，則升降壓轉(zhuǎn)換器100變得無(wú)法控制，導(dǎo)致無(wú)法正常動(dòng)作。尤其，在回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21或動(dòng)臂再生用發(fā)電機(jī)300等中產(chǎn)生再生電力時(shí)，較大的充電電流流向電容器19，有可能導(dǎo)致電容器電壓Vcap超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc。
[0059]因此，本實(shí)施方式中，在產(chǎn)生較大的再生電力之前預(yù)先使DC母線(xiàn)電壓的目標(biāo)值Vdct上升，從而使得即使基于再生電力的充電電流流向電容器19，電容器電壓Vcap也不會(huì)超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc。圖2所示的結(jié)構(gòu)圖中，作為再生發(fā)電機(jī)構(gòu)，記載有回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21及動(dòng)臂再生用馬達(dá)300，但是未必一定要配置兩個(gè)馬達(dá)。即，通過(guò)根據(jù)電容器電壓或電容器電流將DC母線(xiàn)電壓的目標(biāo)值Vdct設(shè)為可變，使電容器電壓Vcap不超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc。
[0060]以下，參考圖5及圖6，對(duì)本實(shí)施方式中的DC母線(xiàn)電壓可變控制進(jìn)行說(shuō)明。圖5是本實(shí)施方式的DC母線(xiàn)電壓可變控制處理的流程圖。圖6是表示DC母線(xiàn)電壓可變控制處理中的各要件的變化的時(shí)序圖。
[0061]圖5所示的DC母線(xiàn)電壓可變控制處理例如通過(guò)作為控制裝置的控制器30進(jìn)行。控制裝置不限于控制器30，可設(shè)置具有與控制器30相同的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用控制裝置，以便與控制器30協(xié)同作用。本實(shí)施方式中，如圖2所示，控制器30中設(shè)置有推斷再生能量運(yùn)算部、蓄電目標(biāo)值決定部及蓄電目標(biāo)值控制部，推斷再生能量運(yùn)算部、蓄電目標(biāo)值決定部及蓄電目標(biāo)值控制部協(xié)同作用，控制器30執(zhí)行以下的處理。
[0062]若引擎等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制裝置的啟動(dòng)動(dòng)作完成而開(kāi)始混合式挖土機(jī)的運(yùn)行，則在步驟SI中，控制器30判定有無(wú)進(jìn)行上部回轉(zhuǎn)體3的回轉(zhuǎn)動(dòng)作。上部回轉(zhuǎn)體3通過(guò)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)21來(lái)進(jìn)行。本實(shí)施方式中，回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21還作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮功能，使上部回轉(zhuǎn)體3的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)減速時(shí)，回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21進(jìn)行再生動(dòng)作來(lái)進(jìn)行發(fā)電。通過(guò)回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的發(fā)電得到的電力經(jīng)由DC母線(xiàn)110及升降壓轉(zhuǎn)換器100供給至電容器19而充電。
[0063]步驟SI中判定為上部回轉(zhuǎn)體3處于回轉(zhuǎn)中時(shí)(SI的是)，處理進(jìn)入步驟S2。步驟S2中，控制器30的推斷再生能量運(yùn)算部通過(guò)運(yùn)算求出在上部回轉(zhuǎn)體3回轉(zhuǎn)期間將回轉(zhuǎn)能量作為電力回收時(shí)得到的回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt。即，在上部回轉(zhuǎn)體3被回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的某個(gè)時(shí)亥IJ，回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)停止而切換為發(fā)電運(yùn)行時(shí)，通過(guò)回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21可能會(huì)得到的再生電力成為回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt。如此，控制器30的推斷再生能量運(yùn)算部根據(jù)回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的速度運(yùn)算回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt。
[0064]其中，若設(shè)為再生輸出僅從回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21產(chǎn)生，則在回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt上加上輔助馬達(dá)輸出指令Qa的值成為蓄電器設(shè)想輸出Qc來(lái)作為輸出至電容器19的電力。即，如圖6 Cd)所示，蓄電器設(shè)想輸出Qc成為合計(jì)回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt與輔助馬達(dá)的指令輸出Qa的輸出。
[0065]另外，圖5所示的例子中，設(shè)為再生輸出僅為從回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21得到的再生電力，但是在例如驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂4時(shí)，還可設(shè)想動(dòng)臂再生用馬達(dá)300進(jìn)行再生動(dòng)作(發(fā)電)。將動(dòng)臂再生用馬達(dá)300進(jìn)行再生動(dòng)作而有可能得到的電力設(shè)為動(dòng)臂設(shè)想再生輸出Qb。設(shè)想為動(dòng)臂再生產(chǎn)生時(shí)，控制器30的推斷再生能量運(yùn)算部合計(jì)回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt與動(dòng)臂設(shè)想再生輸出Qb并通過(guò)運(yùn)算求出蓄電器設(shè)想輸出Qc即可。
[0066]若步驟S2的處理結(jié)束，則處理繼續(xù)進(jìn)入步驟S3。步驟S3中，控制器30的蓄電目標(biāo)值決定部由電容器電壓Vc、電容器19的內(nèi)部電阻Re (當(dāng)前值)、通過(guò)運(yùn)算求出的回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt求出所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr。所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr作為可進(jìn)行DC母線(xiàn)電壓Vdc不會(huì)低于電容器19的電壓的通常控制的電壓來(lái)計(jì)算。
[0067]若將回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt考慮為全部供給至電容器19而被充電，則電容器19中流動(dòng)有與回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt對(duì)應(yīng)的電容器電流Ic。電容器電流Ic由Ic=Qt/(Vc-Rc -1c)的關(guān)系求出。其中，該公式中的Re *Ic相當(dāng)于電容器19的內(nèi)部電阻Re引起的電壓下降量。并且，電容器電流Ic為充電電流，成為負(fù)值。由此，充電時(shí)的電容器電壓Vcap為回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt除以作為充電電流的電容器電流Ic的值，因此成為(Vc-Rc.Ic)，其成為所需DC 母線(xiàn)電壓 Vdcr (Vdcr=Vc-Rc.Ic)。
[0068]若步驟S3中計(jì)算出所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr，則接著在步驟S4中，控制器30的蓄電目標(biāo)值控制部判定所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr是否高于當(dāng)前的DC母線(xiàn)電壓Vdc。
[0069]所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr不高于當(dāng)前的DC母線(xiàn)電壓Vdc時(shí)，S卩，當(dāng)前的DC母線(xiàn)電壓Vdc高于所需DC母線(xiàn)電壓Vdc時(shí)(步驟S4的否)，即使與回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt相應(yīng)的充電電流Ic流向電容器19而電容器電壓Vc上升，也不會(huì)超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc，DC母線(xiàn)電壓Vdc維持為高于電容器電壓Vc的值。由此，此時(shí)，升降壓轉(zhuǎn)換器100能夠正常地控制DC母線(xiàn)電壓Vdc，因此控制器30的蓄電目標(biāo)值控制部不會(huì)改變DC母線(xiàn)電壓的目標(biāo)值Vdct就結(jié)束處理。
[0070]另一方面，步驟S4中，判定為所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr高于當(dāng)前的DC母線(xiàn)電壓Vdc時(shí)(步驟S4的是)，若與回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt相應(yīng)的電容器電流Ic流向電容器19而電容器電壓Vc上升，則電容器電壓Vc有可能變得高于DC母線(xiàn)電壓Vdc。此時(shí)，升降壓轉(zhuǎn)換器100無(wú)法正常地控制DC母線(xiàn)電壓Vdc，因此需要使DC母線(xiàn)電壓Vdc上升。由此，處理進(jìn)入步驟S5，控制器30的蓄電目標(biāo)值控制部將DC母線(xiàn)電壓Vdc的目標(biāo)值Vdct設(shè)定為與所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr相等。
[0071]步驟SI中，若判定為上部回轉(zhuǎn)體3并非為回轉(zhuǎn)中(步驟SI的否)，則處理進(jìn)入步驟S6。步驟S6中，判定電動(dòng)發(fā)電機(jī)12 (輔助馬達(dá))的指令輸出Qa是否為向電容器19的充電電力。如圖6 (c)所示，電動(dòng)發(fā)電機(jī)12 (輔助馬達(dá))的指令輸出Qa為向電容器19的充電電力時(shí)(步驟S6的是)，處理進(jìn)入步驟S7。
[0072]步驟S7中，控制器30的蓄電目標(biāo)值決定部將蓄電器設(shè)想輸出Qc作為與輔助馬達(dá)指令輸出Qa相等的值來(lái)求出。若在步驟S7中由蓄電目標(biāo)值控制部計(jì)算出蓄電器設(shè)想輸出Qc,則處理進(jìn)入步驟S3，如上述那樣進(jìn)行步驟S3以后的處理。
[0073]另一方面，步驟S6中，若判定為電動(dòng)發(fā)電機(jī)12 (輔助馬達(dá))的指令輸出Qa并非為向電容器19的充電電力(步驟S6的否)，則處理進(jìn)入步驟S8。
[0074]步驟SI中判定為上部回轉(zhuǎn)體3并非為回轉(zhuǎn)中，且在步驟S6中判定為電動(dòng)發(fā)電機(jī)12 (輔助馬達(dá))的指令輸出Qa并非為向電容器19的充電電力時(shí)，能夠判定為未產(chǎn)生向電容器19的充電電力。因此，步驟S8中，控制器30的蓄電目標(biāo)值控制部不改變DC母線(xiàn)電壓Vdc,而是維持通常的目標(biāo)值。即，由于未進(jìn)行向電容器19的充電，因此電容器19中沒(méi)有充電電流的流動(dòng)，由此預(yù)測(cè)電容器電壓Vcap不會(huì)超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc，控制器30的蓄電目標(biāo)值控制部判定為可以不使DC母線(xiàn)電壓Vdc上升。
[0075]接著，參考圖6，對(duì)進(jìn)行上述的DC母線(xiàn)電壓可變控制處理時(shí)的DC母線(xiàn)電壓Vdc的變化進(jìn)行說(shuō)明。圖6- (a)是表示回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的速度的曲線(xiàn)圖?；剞D(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt為對(duì)回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的當(dāng)前時(shí)刻的速度(回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)與再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(設(shè)定值)進(jìn)行乘法運(yùn)算而得到的值，如圖6- (b)所示，成為與回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的速度成比例的值。另外，圖6-(b)中，輸出成為負(fù)值，這是因?yàn)閷⒊潆娭岭娙萜?9的電力設(shè)為負(fù)，將從電容器放電的電力設(shè)為正。圖6- (e)是表示進(jìn)行DC母線(xiàn)電壓可變控制處理時(shí)的DC母線(xiàn)電壓Vdc的時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。另外，圖6- (f)是作為參考示出未進(jìn)行本實(shí)施方式的DC母線(xiàn)電壓可變控制處理時(shí)的DC母線(xiàn)電壓Vdc的變化的曲線(xiàn)圖。
[0076]如圖6- (a)所示，回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的速度(轉(zhuǎn)速)從時(shí)刻t=0開(kāi)始上升，經(jīng)過(guò)時(shí)刻tl在時(shí)刻t2成為最大，之后經(jīng)過(guò)時(shí)刻t3在時(shí)刻t4成為零。在該時(shí)刻t=0至t4為止的期間，回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt與回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的速度成比例地增減?；剞D(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt為充電電力，以負(fù)值表示。
[0077]如圖6- (C)所示，圖6所示的例子中，作為輔助馬達(dá)指令發(fā)出充電指令，圖5所示的DC母線(xiàn)電壓可變控制處理中，從步驟SI經(jīng)過(guò)步驟S6進(jìn)入步驟S7。而且，如圖6- (d)所示，在步驟S7中，蓄電器設(shè)想輸出Qc作為合計(jì)回轉(zhuǎn)設(shè)想再生輸出Qt與輔助馬達(dá)指令輸出Qa的輸出來(lái)計(jì)算。
[0078]圖6- (e)中，示出流動(dòng)有充電電流Ic時(shí)的電容器電壓Vcap的變化，即所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr的變化。另外，圖6-( e)中，將通常DC母線(xiàn)電壓作為VdcO并以虛線(xiàn)表示，將DC母線(xiàn)電壓作為Vdc并以單點(diǎn)劃線(xiàn)表示。時(shí)刻t=0以后，通過(guò)輔助馬達(dá)的發(fā)電開(kāi)始充電，另一方面由于回轉(zhuǎn)馬達(dá)的加速而消耗電力，因此電容器的靜電容量所具有的電壓Vc逐漸下降。然而，隨著蓄電器設(shè)想輸出Qc的增大，向電容器19的充電電流Ic也上升，其結(jié)果，所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr在時(shí)刻tl達(dá)到通常DC母線(xiàn)電壓VdcO。通常DC母線(xiàn)電壓VdcO為在未進(jìn)行DC母線(xiàn)電壓可變控制處理時(shí)設(shè)定的DC母線(xiàn)電壓值。時(shí)刻tl之前，電容器電壓Vcap低于DC母線(xiàn)電壓Vdc，因此升降壓轉(zhuǎn)換器100能夠正常動(dòng)作。由此，時(shí)刻tl之前，DC母線(xiàn)電壓Vdc的目標(biāo)值Vdct被設(shè)定為通常的目標(biāo)值。
[0079]時(shí)刻tl以后，電容器電壓Vcap變得高于通常DC母線(xiàn)電壓VdcO，因此，若在此充電電流流向電容器19，則升降壓轉(zhuǎn)換器100變得無(wú)法正常動(dòng)作。因此，在圖5的步驟S5中，將DC母線(xiàn)電壓的目標(biāo)值Vdct變更設(shè)定為與電容器電壓Vcap相等的所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr。由此，通過(guò)升降壓轉(zhuǎn)換器100的控制，放電控制電容器19，DC母線(xiàn)電壓Vdc上升。由此，即使充電電流Ic流向電容器19而電容器電壓Vcap上升，也不會(huì)超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc。作為使DC母線(xiàn)電壓Vdc上升的方法，示出了升降壓轉(zhuǎn)換器100的放電控制，但是也可設(shè)為使用基于逆變器18A的控制的電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的發(fā)電電力。
[0080]在時(shí)刻t2，若開(kāi)始回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的減速，則回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21切換為發(fā)電運(yùn)行，產(chǎn)生再生電力。由此，較大的充電電流流向電容器19，電容器電壓Vcap上升，但是在時(shí)刻11，DC母線(xiàn)電壓的目標(biāo)值Vdct設(shè)定為所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr，因此DC母線(xiàn)電壓Vdc成為較高值，電容器電壓Vcap不會(huì)超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc而上升，升降壓轉(zhuǎn)換器100能夠正常作動(dòng)。而且，在時(shí)刻t2以后，輔助馬達(dá)的輸出也有可能發(fā)生變化，因此持續(xù)進(jìn)行求出所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr的運(yùn)算。
[0081]其中，不進(jìn)行本實(shí)施方式的DC母線(xiàn)電壓可變控制處理時(shí)，如圖6- (f)所示，若經(jīng)過(guò)時(shí)刻t2，則電容器電壓Vcap通過(guò)回轉(zhuǎn)馬達(dá)的再生電力而上升，相對(duì)于此，DC母線(xiàn)電壓Vdc被維持為恒定。另外，圖6-(f)中，將通常DC母線(xiàn)電壓作為VdcO并以虛線(xiàn)表示，將DC母線(xiàn)電壓作為Vdc并以單點(diǎn)劃線(xiàn)表示。因此，在時(shí)刻t3，由于回轉(zhuǎn)馬達(dá)的再生電力，電容器電壓Vcap超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc。若如此，則升降壓轉(zhuǎn)換器100變得無(wú)法控制DC母線(xiàn)電壓Vdc。
[0082]但是，通過(guò)進(jìn)行本實(shí)施方式的DC母線(xiàn)電壓可變控制處理，如上述，能夠事先將DC母線(xiàn)電壓Vdc設(shè)為較高值，電容器電壓Vcap不會(huì)超過(guò)DC母線(xiàn)電壓Vdc而上升，升降壓轉(zhuǎn)換器100能夠正常地控制DC母線(xiàn)電壓。
[0083]在時(shí)刻t4，回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的驅(qū)動(dòng)停止，蓄電器設(shè)想輸出Qc變成零，所需DC母線(xiàn)電壓Vdcr變得低于通常DC母線(xiàn)電壓VdcO。由此，在時(shí)刻t4以后，回到通常的控制，DC母線(xiàn)電壓Vdc被控制成成為通常DC母線(xiàn)電壓VdcO。
[0084]如以上，根據(jù)本實(shí)施方式，若產(chǎn)生比較大的再生電力，則在可預(yù)測(cè)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)期間或動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)期間將DC母線(xiàn)電壓的目標(biāo)值變更為較高值，由此使實(shí)際DC母線(xiàn)電壓上升。即，由電容器電壓的當(dāng)前值、電容器的內(nèi)部電阻及設(shè)想再生輸出求出能夠安全再生的DC母線(xiàn)電壓與電容器電壓的電壓差，根據(jù)該電壓差改變DC母線(xiàn)電壓。
[0085]并且，電動(dòng)發(fā)電機(jī)(輔助馬達(dá))進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行時(shí)，計(jì)算充電至電容器的電力，并由電容器電壓的當(dāng)前值、電容器的內(nèi)部電阻及充電電力求出能夠安全再生的DC母線(xiàn)電壓與電容器電壓的電壓差。而且，根據(jù)該電壓差決定DC母線(xiàn)電壓的目標(biāo)值，改變實(shí)際DC母線(xiàn)電壓。
[0086]在不產(chǎn)生再生電力且輔助馬達(dá)不進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行的條件下，即使通過(guò)來(lái)自電容器的放電來(lái)驅(qū)動(dòng)電負(fù)載，也在電容器電壓不超過(guò)DC母線(xiàn)電壓的范圍內(nèi)控制DC母線(xiàn)電壓的目標(biāo)值，以便電容器電壓與DC母線(xiàn)電壓的電壓差盡可能變小，由此能夠提高升降壓轉(zhuǎn)換器的升壓率。
[0087]本發(fā)明不限于具體公開(kāi)的上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)各種變形例及改良例。
[0088]本申請(qǐng)主張基于2011年10月26日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2011-235189號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于本申請(qǐng)。
[0089]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0090]本發(fā)明能夠適用于將通過(guò)電負(fù)載而產(chǎn)生的再生電力充電至蓄電器的混合式挖土機(jī)。
[0091]符號(hào)說(shuō)明
[0092]1-下部行走體，1A、IB-液壓馬達(dá)，2-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，3-上部回轉(zhuǎn)體，4_動(dòng)臂，5-斗桿，6-鏟斗，7-動(dòng)臂缸，7A-液壓配管，7B-動(dòng)臂角度傳感器，8-斗桿缸，9-鏟斗缸，10-駕駛室，11-引擎，12-電動(dòng)發(fā)電機(jī)，13-變速器，14-主泵，15-先導(dǎo)泵，16-高壓液壓管路，17-控制閥，18、18A、18B.20-逆變器，19-電容器，21-回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)，22-分解器，23-機(jī)械制動(dòng)器，24-回轉(zhuǎn)變速器，25-先導(dǎo)管路，26-操作裝置，26A、26B-操縱桿，26C-踏板，26D-按鈕開(kāi)關(guān)，27-液壓管路，28-液壓管路，29-壓力傳感器，30-控制器，100-升降壓轉(zhuǎn)換器，101-電抗器，102A-升壓用IGBT，102B-降壓用IGBT，104-電源連接端子，106-輸出端子，107-平滑電容器，IIO-DC母線(xiàn)，111-DC母線(xiàn)電壓檢測(cè)部，112-電容器電壓檢測(cè)部，113-電容器電流檢測(cè)部，120-蓄電系統(tǒng)，300-動(dòng)臂再生用馬達(dá)(發(fā)電機(jī))，310-動(dòng)臂再生用液壓馬達(dá)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合式挖土機(jī),其具備: 下部行走體； 上部回轉(zhuǎn)體，在該下部行走體之上進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作 '及 動(dòng)臂，其一端轉(zhuǎn)動(dòng)自如地安裝于該上部回轉(zhuǎn)體， 所述混合式挖土機(jī)中，具有: 引擎，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力； 電動(dòng)發(fā)電機(jī)，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，進(jìn)行向所述引擎的輔助動(dòng)作及通過(guò)從所述引擎?zhèn)鬟f的驅(qū)動(dòng)力的發(fā)電動(dòng)作； 電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，通過(guò)來(lái)自控制裝置的切換控制信號(hào)控制所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輔助動(dòng)作與發(fā)電動(dòng)作的切換； 第I蓄電器，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，并能夠蓄電； 第2蓄電器，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，與所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部電連接，并能夠蓄電；充放電控制部，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，對(duì)所述第I蓄電器與所述第2蓄電器之間進(jìn)行電連接，根據(jù)來(lái)自外部的控制指令信號(hào)控制所述第I蓄電器與所述第2蓄電器之間的充放電動(dòng)作；及 馬達(dá)，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，并構(gòu)成為如下，即與所述第2蓄電器電連接，至少能夠進(jìn)行從機(jī)械能產(chǎn)生電能的再生動(dòng)作，將通過(guò)該再生動(dòng)作產(chǎn)生的電能蓄電于所述第2蓄電器， 所述控制裝置設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，對(duì)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部及所述充放電控制部中的至少一個(gè)賦予驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并且， 所述控制裝置在所述馬達(dá)再生動(dòng)作期間，將所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值設(shè)定為高于所述第I蓄電器的蓄電目標(biāo)值的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式挖土機(jī),其中， 所述控制裝置根據(jù)預(yù)測(cè)的再生時(shí)的電壓下降值運(yùn)算所述第2蓄電器的蓄電目標(biāo)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式挖土機(jī)，其中， 所述控制裝置在所述馬達(dá)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作的期間運(yùn)算所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合式挖土機(jī)，其中， 所述控制裝置在所述馬達(dá)進(jìn)行再生運(yùn)行的期間，仍持續(xù)所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值的運(yùn)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合式挖土機(jī)，其中， 在所述馬達(dá)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作的期間，所述控制裝置將所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值設(shè)定為高于進(jìn)行該動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作以前的所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的混合式挖土機(jī)，其中， 所述控制裝置通過(guò)所述第I蓄電器的放電動(dòng)作使所述第2蓄電器的電壓上升。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~4中 任一項(xiàng)所述的混合式挖土機(jī)，其中， 所述控制裝置通過(guò)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電動(dòng)作使所述第2蓄電器的電壓上升。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的混合式挖土機(jī)，其中， 所述馬達(dá)為動(dòng)臂再生用馬達(dá)，該混合式挖土機(jī)進(jìn)一步具有檢測(cè)動(dòng)臂角度的角度檢測(cè)部， 所述控制裝置具備根據(jù)該角度檢測(cè)部檢測(cè)出的動(dòng)臂的角度運(yùn)算推斷再生能量的推斷再生能量運(yùn)算部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的混合式挖土機(jī)，其中， 所述馬達(dá)為回轉(zhuǎn)用馬達(dá)， 該混合式挖土機(jī)進(jìn)一步具有檢測(cè)所述上部回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度的回轉(zhuǎn)速度檢測(cè)部，所述控制裝置具備根據(jù)該回轉(zhuǎn)速度檢測(cè)部檢測(cè)出的回轉(zhuǎn)速度運(yùn)算推斷再生能量的推斷再生能量運(yùn)算部。
10.一種混合式挖土機(jī)的控制方法,所述混合式挖土機(jī)具有: 下部行走體； 上部回轉(zhuǎn)體，在該下部行走體之上進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作； 動(dòng)臂，其一端轉(zhuǎn)動(dòng)自如地安裝于該上部回轉(zhuǎn)體； 引擎，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力； 電動(dòng)發(fā)電機(jī)，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，進(jìn)行向所述引擎的輔助動(dòng)作及通過(guò)從所述引擎?zhèn)鬟f的驅(qū)動(dòng)力的發(fā)電動(dòng)作； 電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制 部，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，根據(jù)來(lái)自控制裝置的切換控制信號(hào)控制所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輔助動(dòng)作與發(fā)電動(dòng)作的切換； 第I蓄電器，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，并能夠蓄電； 第2蓄電器，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，與所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部電連接，并能夠蓄電；充放電控制部，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，對(duì)所述第I蓄電器與所述第2蓄電器之間進(jìn)行電連接，根據(jù)來(lái)自外部的控制指令信號(hào)控制所述第I蓄電器與所述第2蓄電器之間的充放電動(dòng)作；及 馬達(dá)，設(shè)置于所述上部回轉(zhuǎn)體，并構(gòu)成為如下，即與所述第2蓄電器電連接，至少能夠進(jìn)行從機(jī)械能產(chǎn)生電能的再生動(dòng)作，將通過(guò)該再生動(dòng)作產(chǎn)生的電能蓄電于所述第2蓄電器， 所述混合式挖土機(jī)的控制方法中， 對(duì)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制部及所述充放電控制部中的至少一個(gè)賦予驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并且， 在所述馬達(dá)再生動(dòng)作期間，將所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值設(shè)定為高于所述第I蓄電器的蓄電目標(biāo)值的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的混合式挖土機(jī)的控制方法，其中， 根據(jù)預(yù)測(cè)的再生時(shí)的電壓下降值運(yùn)算所述第2蓄電器的蓄電目標(biāo)值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式挖土機(jī)的控制方法，其中， 所述馬達(dá)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作的期間，運(yùn)算所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合式挖土機(jī)的控制方法，其中， 所述馬達(dá)進(jìn)行再生運(yùn)行期間，仍持續(xù)所述第2蓄電部的蓄電目標(biāo)值的運(yùn)算。
【文檔編號(hào)】E02F9/22GK103890279SQ201280050845
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月26日
【發(fā)明者】杉山祐太 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社