專利名稱：混合式施工機(jī)械及混合式施工機(jī)械的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合式施工機(jī)械及混合式施工機(jī)械的控制方法，使用了升降壓轉(zhuǎn) 換器，該升降壓轉(zhuǎn)換器具有升壓用開關(guān)元件及降壓用開關(guān)元件，且進(jìn)行對負(fù)荷的電力供給 的控制與由負(fù)荷獲得的再生電力的對蓄電器的供給的控制。
背景技術(shù)：
以往，提出了將驅(qū)動機(jī)構(gòu)的一部分電動化了的混合式施工機(jī)械。這種施工機(jī)械具 備對吊桿(boom)、搖臂(arm)及鏟斗(bucket)等操作要素進(jìn)行液壓驅(qū)動的液壓泵，通過增 速器將電動發(fā)電機(jī)連接于用于驅(qū)動該液壓泵的發(fā)動機(jī)，由電動發(fā)電機(jī)輔助發(fā)動機(jī)的驅(qū)動并 將由發(fā)電得到的電力充電到電池上。并且，作為使上部回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)用的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動力源，除了液壓馬達(dá)，還具備電動 機(jī)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)加速時，由電動機(jī)輔助液壓馬達(dá)的驅(qū)動，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)減速時，由電動機(jī)進(jìn)行再生 運(yùn)行，并將發(fā)電的電力充電到電池上(例如參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平10-103112號公報。但是，在這種混合式施工機(jī)械中，由于重復(fù)進(jìn)行如電動發(fā)電機(jī)等的由負(fù)荷引起的 電力消耗和再生電力的生成，因此蓄電機(jī)構(gòu)的電壓值變動大。存在如下課題蓄電機(jī)構(gòu)的電壓值的變動會帶來負(fù)荷的控制性的偏差及由過電流 引起的負(fù)荷的驅(qū)動器的損傷等情況。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種抑制蓄電機(jī)構(gòu)的電壓值的變動，并且抑制負(fù)荷 的控制性的偏差及由過電流引起的負(fù)荷的驅(qū)動器的損傷等的發(fā)生的混合式施工機(jī)械及混 合式施工機(jī)械的控制方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面的混合式施工機(jī)械，包含內(nèi)燃機(jī)、電動發(fā)電機(jī)、由液壓驅(qū)動的 操作要素、用回轉(zhuǎn)用電動機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征在于， 具備配設(shè)在所述電動發(fā)電機(jī)和所述回轉(zhuǎn)用電動機(jī)之間的蓄電機(jī)構(gòu)，該蓄電機(jī)構(gòu)具備維持固定范圍內(nèi)的電壓值的固定電壓蓄電部、允許基于所述電動 發(fā)電機(jī)的電動發(fā)電運(yùn)行或基于所述回轉(zhuǎn)用電動機(jī)的電力再生運(yùn)行的電壓值的變動的變動 電壓蓄電部。并且，也可以具有升降壓轉(zhuǎn)換器，一側(cè)連接在所述固定電壓蓄電部，另一側(cè)連接 在所述變動電壓蓄電部，使所述變動電壓蓄電部的電壓值變動來使所述固定電壓蓄電部的 電壓值升壓或降壓；以及升降壓驅(qū)動控制部，進(jìn)行所述升降壓轉(zhuǎn)換器的升壓動作和降壓動作的切換控制。并且，也可以還具備檢測所述固定電壓蓄電部的電壓值的電壓值檢測部，所述升降壓驅(qū)動控制部根據(jù)所述電壓值檢測部所檢測出的電壓值，進(jìn)行升壓動作 和降壓動作的切換控制。并且，也可以所述升降壓驅(qū)動控制部根據(jù)所述回轉(zhuǎn)用電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行所 述升降壓轉(zhuǎn)換器的升壓動作和降壓動作的切換控制，以使所述固定電壓蓄電部的電壓值容 納在固定的范圍內(nèi)。并且，也可以所述升降壓驅(qū)動控制部將所述升降壓轉(zhuǎn)換器的升壓動作或降壓動 作中的某一個切換到另一個時，設(shè)置無動作時間。并且，也可以如下所述升降壓轉(zhuǎn)換器具有升壓用開關(guān)元件，用于控制從所述變動電壓蓄電部向所述固定電壓蓄電部的電力 的供給；降壓用開關(guān)元件，用于控制從所述固定電壓蓄電部向所述變動電壓蓄電部的電力 的供給；以及電抗器，連接于所述升壓用開關(guān)元件和所述降壓用開關(guān)元件；所述升降壓驅(qū)動控制部具有電壓控制機(jī)構(gòu)，驅(qū)動控制所述升壓用開關(guān)元件或所述降壓用開關(guān)元件，以使所述 第1電壓檢測部的電壓值成為電壓目標(biāo)值；電流控制機(jī)構(gòu)，驅(qū)動控制所述升壓用開關(guān)元件或所述降壓用開關(guān)元件，以使流通 過所述電抗器的電流值成為規(guī)定的電流閾值，并且具備控制切換機(jī)構(gòu)，選擇性地切換所述電壓控制機(jī)構(gòu)或所述電流控制機(jī)構(gòu)中的任 意一個，以使所述升降壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)荷成為規(guī)定的負(fù)荷以下。并且，也可為如下當(dāng)進(jìn)行基于所述電壓控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動控制時，若流通過所述電 抗器的電流的絕對值大于所述電流閾值，則所述控制切換機(jī)構(gòu)切換為基于所述電流控制機(jī) 構(gòu)的驅(qū)動控制。并且，也可為如下當(dāng)進(jìn)行基于所述電流控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動控制時，若所述第1電壓 檢測部的電壓值恢復(fù)到電壓目標(biāo)值，則所述控制切換機(jī)構(gòu)切換為基于所述電壓控制機(jī)構(gòu)的 驅(qū)動控制。并且，也可為如下當(dāng)將所述電壓控制機(jī)構(gòu)或所述電流控制機(jī)構(gòu)中的某一個向另 一個切換時，所述升降壓驅(qū)動控制部校正切換后的控制目標(biāo)值的初始值。并且，也可以所述升降壓驅(qū)動控制部在所述升降壓轉(zhuǎn)換器的死區(qū)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行促 進(jìn)充放電電流的控制。并且，所述升降壓驅(qū)動控制部也可以包含如下主控制部，運(yùn)算用于驅(qū)動所述升降 壓轉(zhuǎn)換器的PWM負(fù)載值，以使所述DC總線的電壓值(以下稱為DC總線電壓值)追隨目標(biāo) 電壓值；補(bǔ)償負(fù)載值運(yùn)算部，在相對于所述升降壓轉(zhuǎn)換器的PWM負(fù)載值的電流值特性中的 規(guī)定的低電流區(qū)域，運(yùn)算用于補(bǔ)償所述PWM負(fù)載值的補(bǔ)償負(fù)載值；合計部，進(jìn)行將所述補(bǔ)償負(fù)載值合計到由所述主控制部所運(yùn)算的PWM負(fù)載值的合 計處理。
并且，也可以所述主控制部構(gòu)成為，通過基于所述DC總線電壓值和所述目標(biāo)電 壓值的偏差的PI控制，運(yùn)算所述PWM負(fù)載值，還具備置換部，在所述合計處理的啟動開始時，將包含于所述PWM負(fù)載值的積分 成分值置換成比例成分值的相反數(shù)。并且，也可以所述補(bǔ)償負(fù)載值運(yùn)算部，運(yùn)算相當(dāng)于相對于所述升降壓轉(zhuǎn)換器的 PWM負(fù)載值的電流值的特性中的升壓側(cè)或降壓側(cè)的拐點(diǎn)處的PWM負(fù)載值的負(fù)載值，作為所 述補(bǔ)償負(fù)載值。本發(fā)明的一方面的混合式施工機(jī)械的控制方法，該混合式施工機(jī)械包含內(nèi)燃機(jī)、 電動發(fā)電機(jī)、由液壓驅(qū)動的操作要素、由回轉(zhuǎn)用電動機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、配設(shè)在該電動 發(fā)電機(jī)和該回轉(zhuǎn)用電動機(jī)之間且具備固定電壓蓄電部和變動電壓蓄電部的蓄電機(jī)構(gòu)，其特征在于，該固定電壓蓄電部維持固定范圍內(nèi)的電壓值，并且通過該變動電壓蓄電部，允許基于所述電動發(fā)電機(jī)的電動發(fā)電運(yùn)行或基于所述回 轉(zhuǎn)用電動機(jī)的電力再生運(yùn)行的電壓值的變動。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能得到如下特有效果可提供一種抑制蓄電機(jī)構(gòu)的電壓值的變動，抑 制負(fù)荷的控制性的偏差及由過電流引起的負(fù)荷的驅(qū)動器的損傷等的發(fā)生的混合式施工機(jī) 械及混合式施工機(jī)械的控制方法。


圖1是表示實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械的側(cè)視圖。圖2是表示實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是簡要地表示使用于實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的電路結(jié) 構(gòu)的圖。圖4是用控制塊表示使用于實(shí)施方式2的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器100的 控制裝置的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖5是概念化表示由升降壓切換部切換升降壓動作時的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的圖。圖6是時序地表示圖5表示的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的動作說明圖。圖7是概念化表示電壓控制和電流控制的切換條件的圖。圖8是表示用于說明升壓動作中電壓控制和電流控制的切換動作的動作例的圖。圖9是表示用于說明降壓動作中的電壓控制和電流控制的切換動作的動作例的 圖。圖10是表示實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置的電 路結(jié)構(gòu)的控制框圖。圖11是表示由實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置的 補(bǔ)償值切換部導(dǎo)出的標(biāo)志和升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動區(qū)域之間的關(guān)系的圖。圖12是用于說明實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置 中的、降壓時的基于死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理的原理圖，是分別以時間經(jīng)過表示(a)死區(qū) 補(bǔ)償功能的啟動開始時的處理、(b)死區(qū)補(bǔ)償功能的啟動結(jié)束時的處理、(C)死區(qū)補(bǔ)償功能的啟動中的處理的圖。 圖13是用于說明實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置 中的、升壓時的基于死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理的原理圖，是分別以時間經(jīng)過表示(a)死區(qū) 補(bǔ)償功能的啟動開始時的處理、(b)死區(qū)補(bǔ)償功能的啟動結(jié)束時的處理、(C)死區(qū)補(bǔ)償功能 的啟動中的處理的圖。
圖14是表示基于實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的基于驅(qū)動控制 裝置的動作特性的一例的特性圖。
圖15是表示以往的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置中對PWM負(fù)載(duty)的電流的
變化量的圖.
圖16是表示實(shí)施方式4的混合式施工機(jī)械的結(jié)構(gòu)的框圖。 符號說明
1下部移動體 IAUB移動機(jī)構(gòu)
2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
3上部回轉(zhuǎn)體
4吊桿
5搖臂
6鏟斗
7吊桿液壓缸
8搖臂液壓缸
9鏟斗液壓缸
10駕駛室
11發(fā)動機(jī)
12電動發(fā)電機(jī)
13減速機(jī)
14主泵
15先導(dǎo)泵
16高壓液壓管路
17控制閥 18AU8B變換器 19電池
21回轉(zhuǎn)用電動機(jī)
22分解器
23機(jī)械制動器
24回轉(zhuǎn)減速機(jī)
25先導(dǎo)管路
26操作裝置 26A、26B杠桿
26C踏板
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
105變換器
106輸出端子
107電容器
110DC總線
IllDC總線電壓檢測部
112電池電壓檢測部
113電池電流檢測部
120驅(qū)動控制部
121電壓控制部
122電流控制部
123控制切換部
124升降壓切換部
125升壓用PM
126降壓用PM
201電壓控制指令生成部
202電壓控制部
203PWM指令計算部
204PWM指令合計部
205升降壓切換控制部
206補(bǔ)償值計算部
207補(bǔ)償值切換部
具體實(shí)施例方式以下，對于本發(fā)明的混合式施工機(jī)械及混合式施工機(jī)械及應(yīng)用混合式施工機(jī)械的 控制方法的實(shí)施方式進(jìn)行說明。[實(shí)施方式1]圖1是表示包含實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械的施工機(jī)械的側(cè)視圖。在該混合式施工機(jī)械的下部移動體1通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2搭載有上部回轉(zhuǎn)體3。并且， 上部回轉(zhuǎn)體3除了吊桿4、搖臂5及鏟斗6和用于液壓驅(qū)動這些的吊桿液壓缸7、搖臂液壓 缸8及鏟斗液壓缸9以外，還搭載有駕駛室10及動力源。
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[整體結(jié)構(gòu)]圖2是表示實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械的結(jié)構(gòu)的框圖。在該圖2中分別用雙重 線表示機(jī)械性動力系統(tǒng)、用粗實(shí)線表示高壓液壓管路、用虛線表示先導(dǎo)管路、用實(shí)線表示電 驅(qū)動/控制系統(tǒng)。作為機(jī)械式驅(qū)動部的發(fā)動機(jī)11和作為輔助驅(qū)動部的電動發(fā)電機(jī)12均連接在作為 增力器的減速機(jī)13的輸入軸。并且在該減速機(jī)13的輸出軸連接有主泵14及先導(dǎo)泵15。 主泵14通過高壓液壓管路16連接有控制閥17?？刂崎y17是實(shí)施方式1的施工機(jī)械中的進(jìn)行液壓系統(tǒng)的控制的控制裝置，在該控 制閥17通過高壓液壓管路連接下部移動體1用的液壓馬達(dá)IA (右用)及IB (左用)、吊桿 液壓缸7、搖臂液壓缸8及鏟斗液壓缸9。并且，在電動發(fā)電機(jī)12通過變換器18連接蓄電機(jī)構(gòu)。該蓄電機(jī)構(gòu)通過變換器18 在與電動發(fā)電機(jī)12之間進(jìn)行電力的交接。并且，在該蓄電機(jī)構(gòu)通過變換器20連接有作為電動操作要素的回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21。 蓄電機(jī)構(gòu)通過變換器20在與回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21之間進(jìn)行電力的交接。即，蓄電機(jī)構(gòu)為了在電動發(fā)電機(jī)12及回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21之間進(jìn)行電力的交接而配設(shè)。在回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸21A上連接分解器22、機(jī)械制動器23及回轉(zhuǎn)減速機(jī) 24。并且，先導(dǎo)泵15通過先導(dǎo)管路25連接操作裝置26。回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21、變換器20、分解 器22及回轉(zhuǎn)減速機(jī)24構(gòu)成負(fù)荷驅(qū)動系統(tǒng)。操作裝置26包含杠桿26A、杠桿26B、踏板26C，在杠桿26A、杠桿26B及踏板26C 通過液壓管路27及28分別連接控制閥17及壓力傳感器29。在該壓力傳感器29連接有進(jìn) 行實(shí)施方式1的施工機(jī)械的電系統(tǒng)的驅(qū)動控制的控制器30。這種實(shí)施方式1的施工機(jī)械是以發(fā)動機(jī)11、電動發(fā)電機(jī)12及回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21為 動力源的混合式施工機(jī)械。這些動力源搭載于如圖1所示的上部回轉(zhuǎn)體3。以下，對各部進(jìn) 行說明。[各部分的結(jié)構(gòu)]發(fā)動機(jī)11例如為由柴油發(fā)動機(jī)構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)，其輸出軸連接于減速機(jī)13的一個 輸入軸。該發(fā)動機(jī)11在施工機(jī)械的運(yùn)行中總是運(yùn)行。電動發(fā)電機(jī)12是可進(jìn)行電動(輔助)運(yùn)行及發(fā)電運(yùn)行雙方的電動機(jī)即可。在此， 作為電動發(fā)電機(jī)12，表示由變換器20交流驅(qū)動的電動發(fā)電機(jī)。該電動發(fā)電機(jī)12可由例如 磁鐵內(nèi)嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的IPM(內(nèi)部永磁InteriorPermanent Magnetic)馬達(dá)構(gòu)成。電動發(fā) 電機(jī)12的旋轉(zhuǎn)軸連接到減速機(jī)13的另一個輸入軸。減速機(jī)13具有2個輸入軸和1個輸出軸。在2個輸入軸各自連接發(fā)動機(jī)11的驅(qū) 動軸和發(fā)動發(fā)電機(jī)12的驅(qū)動軸。并且，在輸出軸連接主泵14的驅(qū)動軸。當(dāng)發(fā)動機(jī)11的負(fù) 荷大時，電動發(fā)電機(jī)12進(jìn)行電動(輔助)運(yùn)行，電動發(fā)電機(jī)12的驅(qū)動力經(jīng)過減速機(jī)13的 輸出軸傳遞到主泵14。由此，輔助發(fā)動機(jī)11的驅(qū)動。另一方面，當(dāng)發(fā)動機(jī)11的負(fù)荷小時， 發(fā)動機(jī)11的驅(qū)動力經(jīng)過減速機(jī)13傳遞到電動發(fā)電機(jī)12，由此電動發(fā)電機(jī)12進(jìn)行基于發(fā)電 運(yùn)行的發(fā)電。電動發(fā)電機(jī)12的電力運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行的切換，通過控制器30而根據(jù)發(fā)動機(jī) 11的負(fù)荷等進(jìn)行。
主泵14是產(chǎn)生用于供給到控制閥17的液壓的泵。該液壓用于通過控制閥17分 別驅(qū)動液壓馬達(dá)ΙΑ、1B、吊桿液壓缸7、搖臂液壓缸8及鏟斗液壓缸9而被供給。先導(dǎo)泵15是發(fā)生液壓操作系統(tǒng)所需的先導(dǎo)壓力的泵。關(guān)于該液壓操作系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)在之后進(jìn)行敘述?？刂崎y17是根據(jù)操作者的操作輸入，控制分別向通過高壓液壓管道連接的下部 移動體1用的液壓馬達(dá)1A、1B、吊桿液壓缸7、搖臂液壓缸8及鏟斗液壓缸9供給的液壓，從 而對這些進(jìn)行液壓驅(qū)動控制的液壓控制裝置。變換器18如上述那樣設(shè)置在電動發(fā)電機(jī)12和蓄電機(jī)構(gòu)之間，根據(jù)來自控制器30 的指令進(jìn)行電動發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行控制。由此，當(dāng)變換器18運(yùn)行控制電動發(fā)電機(jī)12的電力 時，將需要的電力從蓄電機(jī)構(gòu)供給到電動發(fā)電機(jī)12。并且，當(dāng)運(yùn)行控制電動發(fā)電機(jī)12的再 生時，將由電動發(fā)電機(jī)12發(fā)電的電力充電到蓄電機(jī)構(gòu)。另外，由電動發(fā)電機(jī)12和變換器18 構(gòu)成電動發(fā)電系統(tǒng)。回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21是可進(jìn)行電力運(yùn)行或再生運(yùn)行雙方的電動機(jī)即可，用于驅(qū)動上 部回轉(zhuǎn)體3的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2而設(shè)置。電力運(yùn)行時，回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的旋轉(zhuǎn)力 通過減速機(jī)24而被放大、上部回轉(zhuǎn)體3被加減速控制而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。并且，通過上部回 轉(zhuǎn)體3的慣性旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速通過減速機(jī)24增加而傳遞到回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21，從而可發(fā)生再生電 力。在此，作為回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21，表示通過PWM(脈寬調(diào)制Pulse Width Modulation)控制 信號由變換器20交流驅(qū)動的電動機(jī)。該回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21例如，可由磁鐵內(nèi)嵌型IPM馬達(dá) 構(gòu)成。由此，可以產(chǎn)生更大的感應(yīng)電動勢，所以可以使再生時由回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21發(fā)電的電 力增大。分解器(resolver) 22是檢測回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸21A的旋轉(zhuǎn)位置及旋轉(zhuǎn)角 度的傳感器，構(gòu)成為，通過與回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21機(jī)械地連結(jié)來檢測回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)前 的旋轉(zhuǎn)軸21A的旋轉(zhuǎn)位置與進(jìn)行左旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)或右旋轉(zhuǎn)后的旋轉(zhuǎn)位置之間的差，由此，檢測旋 轉(zhuǎn)軸21A的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)方向。通過檢測回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸21A的旋轉(zhuǎn)角度，導(dǎo) 出回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)方向。并且，圖2表示安裝了分解器22的方式，但也可以 使用不具有電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)傳感器的變換器控制方式。機(jī)械制動器23是使機(jī)械性制動力產(chǎn)生的制動裝置，使回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸 21A機(jī)械地停止。該機(jī)械制動器23由電磁式開關(guān)來切換制動或解除。該切換通過控制器 30進(jìn)行?；剞D(zhuǎn)減速機(jī)24是減速回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸21A的轉(zhuǎn)速并機(jī)械地將其傳遞到 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的減速機(jī)。由此，在進(jìn)行電力運(yùn)行時，使回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)力增力而使其 能夠作為更大的旋轉(zhuǎn)力傳遞到回轉(zhuǎn)體。與此相反，進(jìn)行再生運(yùn)行時，使回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速增 加，從而可使回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21產(chǎn)生更多的旋轉(zhuǎn)動作?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2能夠在回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的機(jī)械制動器23已解除的狀態(tài)下進(jìn)行回轉(zhuǎn)， 由此上部回轉(zhuǎn)體3向左方向或右方向回轉(zhuǎn)。操作裝置26是用于操作回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21、下部移動體1、吊桿4、搖臂5及鏟斗6 的操作裝置，通過混合式施工機(jī)械的操作者來操作。該操作裝置26將經(jīng)過先導(dǎo)管路25而被供給的液壓(1次側(cè)的液壓)轉(zhuǎn)換成符合 操作者的操作量的液壓(2次側(cè)的液壓)而輸出。從操作裝置26輸出的2次側(cè)的液壓經(jīng)過
10液壓管路27供給到控制閥17，并且通過壓力傳感器29而被檢測。若操作操作裝置26，則控制閥17經(jīng)過液壓管路27而被驅(qū)動，由此控制液壓馬達(dá) ΙΑ、1B、吊桿液壓缸7、搖臂液壓缸8及鏟斗液壓缸9內(nèi)的液壓，從而驅(qū)動下部移動體1、吊桿 4、搖臂5及鏟斗6。另外，液壓管路27將液壓馬達(dá)IA及1B、吊桿液壓缸7、搖臂液壓缸8及鏟斗液壓 缸的驅(qū)動所需要的液壓供給到控制閥。在作為回轉(zhuǎn)用操作檢測部的壓力傳感器29中，若對操作裝置26輸入用于使回轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)2回轉(zhuǎn)的操作，則將該操作量作為液壓管路28內(nèi)的液壓的變化來檢測。壓力傳感器29 輸出表示液壓管路28內(nèi)的液壓的電信號。由此，能準(zhǔn)確掌握輸入到操作裝置26的用于使 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2回轉(zhuǎn)的操作量。該電信號被輸入到控制器30并用于回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的驅(qū)動控 制。并且，實(shí)施方式1中對于使用作為杠桿操作檢測部的壓力傳感器的方式進(jìn)行了說明，但 也可以使用直接以電信號讀取輸入到操作裝置26的用于使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2回轉(zhuǎn)的操作量的傳 感器。蓄電機(jī)構(gòu)連接于變換器18及變換器20。由此，該機(jī)構(gòu)是如下用途的電源，即，當(dāng) 進(jìn)行電動發(fā)電機(jī)12的電動(輔助)運(yùn)行和回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的電力運(yùn)行中的至少任意一方 時，供給電動(輔助)運(yùn)行或電力運(yùn)行所需的電力，并且，當(dāng)進(jìn)行電動發(fā)電機(jī)12的發(fā)電運(yùn)行 和回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的再生運(yùn)行中的至少任意一方時，將通過發(fā)電運(yùn)行或再生運(yùn)行產(chǎn)生的 電力作為電能積蓄。根據(jù)蓄電機(jī)構(gòu)的充電狀態(tài)、電動發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行狀態(tài)(電動(輔助)運(yùn)行或發(fā)電 運(yùn)行)、回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)、(電力運(yùn)行或再生運(yùn)行)，通過控制器30進(jìn)行該蓄電 機(jī)構(gòu)的充放電控制。變換器20如上述那樣設(shè)置在回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21和蓄電機(jī)構(gòu)之間，根據(jù)來自控制器 30的指令對回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21進(jìn)行運(yùn)行控制。由此，當(dāng)變換器運(yùn)行控制回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的 電力運(yùn)行時，將需要的電力從蓄電機(jī)構(gòu)供給到回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21。并且，當(dāng)回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21 進(jìn)行再生運(yùn)行時，將由回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21發(fā)電的電力向蓄電機(jī)構(gòu)充電。在圖2表示包含回轉(zhuǎn) 電動機(jī)(1臺)及變換器(1臺)的實(shí)施方式，但是，除此之外，還可以通過具備磁體機(jī)構(gòu)及 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部以外的驅(qū)動部，使多個電動機(jī)及多個變換器連接于蓄電機(jī)構(gòu)。但是，在這種混合式施工機(jī)械中，由于反復(fù)進(jìn)行如電動發(fā)電機(jī)12等的基于負(fù)荷的 電力消耗和再生電力的生成，所以蓄電機(jī)構(gòu)的電壓值變動大。而且，蓄電機(jī)構(gòu)的電壓值的 變動會產(chǎn)生負(fù)荷的控制性的偏差，因此回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的輸出有偏差，由此導(dǎo)致作業(yè)性降 低。并且，會有帶來由過電流引起的負(fù)荷的驅(qū)動器的損傷等從而給運(yùn)行持續(xù)性帶來影響的 情況。因此，在本實(shí)施方式中如圖3所示，蓄電機(jī)構(gòu)由作為固定電壓蓄電部的DC總線110 和作為變動電壓蓄電部的電池19構(gòu)成，將變換器18、20與DC總線110連接。由此，可以將 供給到變換器18、20的電壓保持為容納在預(yù)先規(guī)定的固定范圍內(nèi)。其結(jié)果，能抑制負(fù)荷的 控制性的偏差，并能防止電動發(fā)電機(jī)12、回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的輸出的偏差。另外，通過變動電 池19的蓄電電壓，能允許基于電動發(fā)電機(jī)12的電動發(fā)電運(yùn)行或回轉(zhuǎn)用電動機(jī)31的電力再 生運(yùn)行的電壓值的變動。由此，可防止由過電流引起的負(fù)荷的變換器18、20中的損傷等，能 提高運(yùn)行持續(xù)性。
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[控制器30]控制器30是進(jìn)行實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械的驅(qū)動控制的控制裝置，包含 作為進(jìn)行升降壓控制的升降壓控制部的升降壓驅(qū)動控制部120，由包含CPU(中央處理器 Central Processing Unit)及內(nèi)部存儲器的運(yùn)算處理裝置構(gòu)成，是通過CPU執(zhí)行存儲于內(nèi) 部存儲器的驅(qū)動控制用的程序來實(shí)現(xiàn)的裝置。升降壓驅(qū)動控制部120是用于進(jìn)行電動發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行控制(電動(輔助)運(yùn) 行或發(fā)電運(yùn)行的切換)及蓄電機(jī)構(gòu)的充放電控制的控制裝置。升降壓驅(qū)動控制部120根據(jù) 蓄電機(jī)構(gòu)的充電狀態(tài)、電動發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行狀態(tài)(電動(輔助)運(yùn)行或電動運(yùn)行)及回轉(zhuǎn) 用電動機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)(電力運(yùn)行或再生運(yùn)行)進(jìn)行蓄電機(jī)構(gòu)的充放電控制。圖3是使用于實(shí)施形態(tài)1的混合式施工機(jī)械的蓄電機(jī)構(gòu)的詳細(xì)圖。該蓄電機(jī)構(gòu)包含電池19、升降壓轉(zhuǎn)換器100及DC總線110。在DC總線110上連 接有變換器105。作為固定電壓蓄電部的電池19和作為變動電壓蓄電部的DC總線110構(gòu) 成蓄電機(jī)構(gòu)。升降壓轉(zhuǎn)換器100具備電抗器101、用于連接升壓用IGBT(絕緣柵雙極型晶體管 Insulated Gate Bipolar Transistor) 102A、降壓用 IGBT102B、電池 19 的電源連接端子 104 及用于連接變換器105的輸出端子106。升降壓轉(zhuǎn)換器100的輸出端子106和變換器105 之間由DC總線110連接。變換器105相當(dāng)于變換器18、20。電抗器101的一端連接于升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B的中間點(diǎn)，并且，另 一端連接于電源連接端子104，用于將伴隨升壓用IGBT102A的開/關(guān)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢供 給到DC總線9而設(shè)置。升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B由將MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體 管 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)組裝在柵部的雙極晶體管構(gòu) 成，是能夠?qū)崿F(xiàn)大電力的高速開關(guān)的半導(dǎo)體元件。升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B通 過升降壓驅(qū)動控制部120對柵極端子施加PWM電壓來驅(qū)動。在升壓用IGBT102A及降壓用 IGBT102B上并聯(lián)連接作為整流元件的二極管102a及102b。電池19是能夠通過升降壓轉(zhuǎn)換器100在其與DC總線110之間進(jìn)行電力的交接的、 可充放電的蓄電器即可。電源連接端子104及輸出端子106是能連接電池19及變換器105的端子即可。檢 測電池電壓的電池電壓檢測部112與一對電源連接端子104并聯(lián)連接。檢測DC總線電壓 的DC總線電壓檢測部111與一對輸出端子106并聯(lián)連接。電池電壓檢測部112檢測電池19的電壓值(Vbat_det)、DC總線電壓檢測部111 檢測DC總線110的電壓(以下，DC總線電壓:vdc_det)。電池電流檢測部113是能檢測流通至電池19的電流的值的檢測機(jī)構(gòu)即可，包含電 流檢測用的電阻器。該電抗器電流檢測部108檢測流通至電池19的電流值(ibat_det)。[升降壓動作]在這種升降壓轉(zhuǎn)換器100中，當(dāng)升壓DC總線110時，對升壓用IGBT102A的柵極端 子施加PWM電壓，通過并聯(lián)連接在降壓用IGBT102B的二極管102b對DC總線110供給隨著 升壓用IGBT102A的開/關(guān)而在電抗器101產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。由此，DC總線110被升壓。并且，當(dāng)將DC總線110降壓時，對降壓用IGBT102B的柵極端子施加PWM電壓，通過降壓用IGBT102B、變換器105將供給的再生電力從DC總線110供給到電池19。由此，蓄 積在DC總線110的電力被充電到電池19，DC總線110被降壓。另外，實(shí)際上，在升降壓驅(qū)動控制部120和升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B之 間，存在生成驅(qū)動升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B的PWM信號的驅(qū)動部，但是在圖3中 省略。這種驅(qū)動部能由電子電路或運(yùn)算處理裝置的任意一個實(shí)現(xiàn)。其次，用與圖2的關(guān)系說明圖3表示的結(jié)構(gòu)。電池19通過升降壓轉(zhuǎn)換器100及DC總線110連接于變換器105 (變換器18及變 換器20)。由此成為如下用途的電源，即，當(dāng)進(jìn)行電動發(fā)電機(jī)12的電動(輔助)運(yùn)行和回轉(zhuǎn) 用電動機(jī)21的電力運(yùn)行中的至少任意一個時，供給電動(輔助)運(yùn)行或電力運(yùn)行所需要的 電力，并且，當(dāng)進(jìn)行電動發(fā)電機(jī)12的發(fā)電運(yùn)行和回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的再生運(yùn)行中的至少任意 一個時，將通過發(fā)電運(yùn)行或再生運(yùn)行而發(fā)生的電力作為電能來蓄積。DC總線110配設(shè)在變換器105 (變換器18及變換器20)和升降壓轉(zhuǎn)換器100之間， 構(gòu)成為可在電池19、電動發(fā)電機(jī)12及回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21之間進(jìn)行電力的交接。而且，在DC 總線110具備并聯(lián)地插入于升降壓轉(zhuǎn)換器100的一對輸出端子106的、平滑用電容器107。 該平滑用電容器107是插入在輸出端子106的正極端子和負(fù)極端子之間且能使DC總線電 壓平滑化的蓄電元件即可。DC總線電壓檢測部111是用于檢測DC總線電壓值的電壓檢測部。檢測出的DC總 線電壓值被輸入到控制器30，并用于進(jìn)行將該DC總線電壓值容納于一定范圍內(nèi)的升壓動 作和降壓動作的切換控制。由該DC總線電壓檢測部111檢測出的DC總線電壓值被輸入到 升降壓驅(qū)動控制部120。電池電壓檢測部112是用于檢測電池19的電壓值的電壓檢測部，用于檢測電池的 充電狀態(tài)。檢測出的電池電壓值被輸入到控制器30并，并用于進(jìn)行升降壓轉(zhuǎn)換器100的升 壓動作和降壓動作的切換控制而。由該電池電壓檢測部112檢測出的電池電壓值被輸入到 升降壓驅(qū)動控制部120。電池電流檢測部113是用于檢測電池19的電流值的電流檢測部。電池電流值將 從電池19流到升降壓轉(zhuǎn)換器100的電流作為正值檢測。檢測出的電池電流值被輸入到控 制器30，并用于進(jìn)行升降壓轉(zhuǎn)換器100的升壓動作和降壓動作的切換控制。由該電池電流 檢測部113檢測出的電池電流值被輸入到升降壓驅(qū)動控制部120。該電池19的充放電控制根據(jù)電池19的充電狀態(tài)、電動發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行狀態(tài)(電 動(輔助)運(yùn)行或發(fā)電運(yùn)行)、回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)(電力運(yùn)行或再生運(yùn)行)而由 升降壓轉(zhuǎn)換器100進(jìn)行。該升降壓轉(zhuǎn)換器100的升壓動作和降壓動作的切換控制根據(jù)由DC 總線電壓檢測部111檢測的DC總線電壓值、由電池電壓檢測部112檢測的電池電壓值及由 電池電流檢測部113檢測的電池電流值而由升降壓驅(qū)動控制部120進(jìn)行。升降壓轉(zhuǎn)換器100的一側(cè)通過DC總線110連接到變換器105 (變換器18及變換 器20)，并且其另一側(cè)連接到電池19，切換升壓或降壓以使DC總線電壓值容納在一定范圍 內(nèi)。具體而言，在升降壓驅(qū)動控制部120中，對比基于DC總線電壓檢測部111的DC總線 電壓檢測值和DC總線的目標(biāo)電壓值而計算控制指令值，并進(jìn)行升壓用IGBT102A及降壓用 IGBT102B的開關(guān)控制。當(dāng)電動發(fā)電機(jī)12進(jìn)行電動(輔助)運(yùn)行時，需要通過變換器18對 電動發(fā)電機(jī)12供給電力，因此，需要升壓DC總線電壓值。另一方面，當(dāng)電動發(fā)電機(jī)12進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行時，需要將發(fā)電的電力通過變換器18充電到電池19，所以需要降壓DC總線電壓 值。這在回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的電力運(yùn)行和再生運(yùn)行中也同樣，此外，電動發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行狀 態(tài)根據(jù)發(fā)動機(jī)11的負(fù)荷狀態(tài)被切換，回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)上部回轉(zhuǎn)體3的回 轉(zhuǎn)動作被切換，因此產(chǎn)生如下情況，在電動發(fā)電機(jī)12和回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21中，某一方進(jìn)行電 動(輔助)運(yùn)行或電力運(yùn)行，而另一方進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行或再生運(yùn)行。因此，升降壓轉(zhuǎn)換器100根據(jù)電動發(fā)電機(jī)12和回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行 切換升壓動作和降壓動作的控制而使DC總線電壓值容納在一定的范圍內(nèi)。這樣，通過在作為固定電壓蓄電部的DC總線110和作為變動電壓蓄電部的電池19 之間配置升降壓轉(zhuǎn)換器110，能夠保持為，使DC總線110的電壓值容納在預(yù)先規(guī)定的一定范 圍內(nèi)。由此，通過使供給到變換器18、20的電壓穩(wěn)定，從而能使電動發(fā)電機(jī)12、回轉(zhuǎn)用電動 機(jī)21的輸出穩(wěn)定。另外，在圖3中作為蓄電器示出了電池19，但是代替電池19，也可以將電容器、能 夠充放電的二次電池或可進(jìn)行電力的交接的其他形態(tài)的電源作為蓄電器使用。但是，在通常的升降壓轉(zhuǎn)換器中存在進(jìn)行電壓控制的方面的課題。例如，在升降壓 轉(zhuǎn)換器中，在其結(jié)構(gòu)上若將升壓用開關(guān)元件和降壓用開關(guān)元件同時設(shè)為開的狀態(tài)，則流過 大電流而危險。另外，在進(jìn)行基于電壓控制的升壓動作或降壓動作的情況下，當(dāng)電動發(fā)電 機(jī)等的負(fù)荷需要極大的電力時，或當(dāng)極大的電力通過負(fù)荷的再生運(yùn)行而被供給作為充電用 時，升降壓轉(zhuǎn)換器100會成為過負(fù)荷狀態(tài)，在開關(guān)元件上流過過大的電流而存在開關(guān)元件 受損的憂慮。因此，在實(shí)施方式2中，通過在升降壓驅(qū)動控制部120具備電壓控制部12、電流控 制部122，來切換電壓控制和電流控制，從而使升降壓轉(zhuǎn)換器100的負(fù)荷成為預(yù)先規(guī)定的負(fù) 荷以下地進(jìn)行切換控制。[實(shí)施方式2]圖4是用控制塊表示使用于實(shí)施方式2的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器100的 控制裝置的電路結(jié)構(gòu)的圖。如該圖所示，升降壓轉(zhuǎn)換器100的升降壓驅(qū)動控制部120具備 電壓控制部121、電流控制部122、控制切換部123及升降壓切換部124。在該升降壓驅(qū)動控制部120連接電源連接端子104、輸出端子106、升壓用PM(功 率模塊Power Module) 125及降壓用PM126。這些以能實(shí)現(xiàn)圖3所示的硬件結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行 連接。即包含于升壓用PM125及降壓用PM126的升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B通過 升降壓驅(qū)動控制部120而被進(jìn)行PWM驅(qū)動，其結(jié)果，連接成，電池電壓Vbat ( = vbat_det) 及電池電流Ibat ( = ibat_det)從電源連接端子104輸出，DC總線電壓Vout ( = vdc_det) 從輸出端子106輸出。電壓控制部121根據(jù)目標(biāo)電壓值Vout_ref和從輸出端子106輸出的DC總線電 壓Vout之間的差來進(jìn)行PI (比例積分Proportional Integral)控制，由此運(yùn)算用于驅(qū)動 控制升壓用IBGT2及降壓用IGBT102B的第1開關(guān)負(fù)載(duty) duty_v。在該第1開關(guān)負(fù)載 duty_v的運(yùn)算過程中，在控制部13校正電壓積分值Vout_I。對該校正的手法進(jìn)行后述。電流控制部122根據(jù)電流閾值Ibat_ref和從電源連接端子104輸出的電池電流 Ibat之間的差來進(jìn)行PI控制，由此運(yùn)算用于驅(qū)動控制升壓用IBGT2及降壓用IGBT102B的 第2開關(guān)負(fù)載duty_i。在該第2開關(guān)負(fù)載duty_i的運(yùn)算過程中，在控制部13校正電流積
14分值Ibat_I。對該校正的手法進(jìn)行后述。在此，對用于驅(qū)動升壓用IGBT102A的開關(guān)負(fù)載和用于驅(qū)動降壓用IGBT102B的開 關(guān)負(fù)載使用互不相同的符號以示區(qū)別。由此，分別對上述第1開關(guān)負(fù)載及上述第2開關(guān)負(fù) 載，驅(qū)動升壓用IGBT102A時附加正的符號，驅(qū)動降壓用IGBT102B時附加負(fù)的符號。控制切換部123選擇性地切換電壓控制部121或電流控制部122的任一個，以使 電抗器101或變換器105的負(fù)荷成為規(guī)定的負(fù)荷以下。具體而言，當(dāng)進(jìn)行基于電壓控制部 121的驅(qū)動控制時，若在電抗器101中流通的電流的絕對值成為大于電流閾值，則切換為基 于電流控制部122的驅(qū)動控制。另外，當(dāng)進(jìn)行基于電流控制部122驅(qū)動控制時，若輸出端子 106的端子電壓值成為大于目標(biāo)電壓值，則切換成基于電壓控制部121的驅(qū)動控制。這種電壓控制和電流控制之間的切換由控制切換部123的切換部123A進(jìn)行。若 切換部123A連接成正(+)，則進(jìn)行電壓控制，若連接成負(fù)(_)則進(jìn)行電流控制。并且，如上述，控制切換部123使用第2開關(guān)負(fù)載校正電壓控制部121運(yùn)算的電壓 積分值，并且使用第1開關(guān)負(fù)載校正電流控制部122運(yùn)算的電流積分值。另外，關(guān)于校正手法在以下論述，但是電壓控制時，控制切換部123的切換部123B 及123C連接到正(+)側(cè)，電流控制時切換部123B及123C連接到負(fù)(-)側(cè)。在此，對電壓積分值Vout_I及電流積分值Ibat_I的校正進(jìn)行說明。當(dāng)通過電壓 控制部121和電流制御部122運(yùn)算電壓控制用的第1開關(guān)負(fù)載和電流控制用的第2開關(guān) 負(fù)載時，通常電壓指令和電流指令不一致，因此切換電壓控制和電流控制時，供給到升壓用 IGBT102A或降壓用IGBT102B負(fù)載變得不連續(xù)，在實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn) 換器100中，切換電壓控制部121和電流控制部122時，使用下述條件(1)及(2)校正開關(guān) 負(fù)載的初始值。(1)將 Vout_I 設(shè)定為(duty_i_Vout_P)。(2)將 Ibat_I 設(shè)定為(duty_v_Ibat_P)。其中，Vout_I是由電壓控制部121運(yùn)算的電壓積分值，duty_i是由電流控制部122 運(yùn)算的第2開關(guān)負(fù)載，Vout_P是由電壓控制部121運(yùn)算的電壓比例值。并且，Ibat_I是由電流控制部122運(yùn)算的電流積分值，duty_v是由電壓控制部121 運(yùn)算的第1開關(guān)負(fù)載，Ibat_P是由電流控制部122運(yùn)算的電流比例值。如條件(1)所示，控制切換部123使用第2開關(guān)負(fù)載duty_i及電壓比例值Vout_P 校正由電壓控制部121運(yùn)算的電壓積分值Vout_I。并且，如條件(2)所示，控制切換部123 使用第1開關(guān)負(fù)載duty_v及電流比例值Ibat_P校正由電流控制部122運(yùn)算的電流積分值 Ibat_Iο在電流控制狀態(tài)下，控制切換部123的切換部123A至123C都成為連接在負(fù)(_) 側(cè)的狀態(tài)。在此狀態(tài)中，在切換部123A的負(fù)(-)側(cè)輸入由電流控制部122通過PI控制而 生成的電流控制指令值(duty」)，從而執(zhí)行電流控制。另一方面，在切換部123A的正(+) 側(cè)，在切換部123B中成為連接到負(fù)㈠側(cè)的狀態(tài)，所以(duty_i-V0ut_P)成為作為電壓積 分值的校正值輸入的狀態(tài)。在此，若從電流控制切換到電壓控制，則控制切換部123的切換部123A至123C都 從負(fù)(“)側(cè)切換到正(+)側(cè)。由此，在切換部123B中，剛剛從負(fù)(-)側(cè)切換到正(+)側(cè)之后 的電壓積分值Vout_I被設(shè)定為(duty_i_Vout_P)。該電壓積分值Vout_I ( = duty_i_Vout_
15P)與電壓比例值Vout_P進(jìn)行加法運(yùn)算，因此第1開關(guān)負(fù)載duty_v成為與在電流控制的最 后得到的第2開關(guān)負(fù)載duty_i相等的值。這樣，將控制切換部123從負(fù)(_)側(cè)切換到正 ⑴側(cè)時，校正切換后的電壓目標(biāo)值的初始值，以使切換前的電流控制指令值(第2開關(guān)負(fù) 載)的最后值與切換后的電壓控制指令值(第1開關(guān)負(fù)載)的初始值相等。由此，從電流控制向電壓控制切換時，即使切換部123A從負(fù)㈠側(cè)切換到正⑴ 側(cè)，切換部123A的正(+)側(cè)和負(fù)(-)側(cè)的負(fù)載還是在電流控制的最后得到的第2開關(guān)負(fù)載 duty」，所以能解除向電壓控制切換時的不連續(xù)性。并且，同樣地，若從電壓控制切換到電流控制，則在切換部123C中，剛剛從正⑴ 側(cè)切換到負(fù)(_)側(cè)之后的電流積分值Ibat_I設(shè)定為(duty_V-Ibat_P)。該電流積分值 Ibat_I ( = duty_v-Ibat_P)與電流比例值Ibat_P進(jìn)行加法運(yùn)算，因此第2開關(guān)負(fù)載duty_i 成為與在電壓控制的最后得到的第1開關(guān)負(fù)載duty_v相等的值。這樣，將控制切換部123 從正⑴側(cè)切換到負(fù)㈠側(cè)時，校正切換后的電壓目標(biāo)值的初始值，以使切換前的電流控制 指令值(第1開關(guān)負(fù)載)的最后值與切換后的電壓控制指令值(第2開關(guān)負(fù)載)的初始值 相等。由此，從電壓控制向電流控制切換時，即使切換部123A從正⑴側(cè)切換到負(fù)㈠ 側(cè)，切換部123A的正(+)側(cè)和負(fù)(-)側(cè)的負(fù)載還是在電壓控制的最后得到的第1開關(guān)負(fù)載 duty_v，所以能消除向電流控制切換時的不連續(xù)性。如上所述，控制切換部123通過對切換部123A進(jìn)行切換，將從電壓控制部121得 到的第1開關(guān)負(fù)載和從電流控制部122得到的第2開關(guān)負(fù)載中的任一項作為用于驅(qū)動升壓 用PM125及降壓用PM126的驅(qū)動用負(fù)載duty_ref來選擇。該選擇通過如下實(shí)現(xiàn)若電池電 流Ibat超過電源供給電流閾值Ibat_ref，則切換成基于電流控制部122 (即，第2開關(guān)負(fù) 載)的驅(qū)動控制，若DC總線電壓Vout恢復(fù)到輸出目標(biāo)電壓值Vout_ref，則使之恢復(fù)到基于 電壓控制部121 (即，第1開關(guān)負(fù)載)的驅(qū)動控制部。被選擇的驅(qū)動用負(fù)載duty_ref傳遞到升降壓切換部124。另外，由于該驅(qū)動用負(fù) 載duty_ref是第1開關(guān)負(fù)載或第2開關(guān)負(fù)載中的任一個，所以對升壓驅(qū)動用的驅(qū)動用負(fù)載 附加正的符號，對降壓驅(qū)動用的驅(qū)動用負(fù)載附加負(fù)的符號。升降壓切換部124根據(jù)從控制切換部123傳遞的驅(qū)動用負(fù)載dUty_ref的符號，將 通過該驅(qū)動用負(fù)載duty_ref驅(qū)動的功率模塊決定為升壓用PM125或降壓用PM126中的任一個。升壓用PM (Power Module) 125是含有上述升壓用IGBT102A和用于驅(qū)動該升壓用 IGBT102A的驅(qū)動電路及自我保護(hù)功能的功率模塊。同樣地，降壓用PM126是含有上述降壓用IGBT102B和用于驅(qū)動該降壓用IGBT102B 用的驅(qū)動電路及自我保護(hù)功能的功率模塊。另外，圖4中雖然未圖示電抗器，但是從電源連接端子104輸出的電池電流Ibat 是在電抗器中流通的電流。另外，如上所述，在包含于降壓用PM126的降壓用IGBT102B，從升降壓切換部124 傳遞負(fù)的驅(qū)動用負(fù)載duty_ref，因此以反轉(zhuǎn)(-1倍)符號的方式而構(gòu)成。圖5是概念化表示由升降壓切換部124切換升降壓動作時的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的圖。表1 表示圖5表示的狀態(tài)轉(zhuǎn)變和驅(qū)動用負(fù)載的關(guān)系。在此，為了方便說明，將模式0 (Mode = 0)設(shè)為運(yùn)行開始之前的停止中、將模式l(Mode = 1)設(shè)為升壓中、將模式2 (Mode = 2)設(shè)為降 壓中、將模式3(Mode = 3)設(shè)為無動作(升降壓切換之間的停止中)。[表1] 如圖5及表1所示，升降壓轉(zhuǎn)換器100的運(yùn)行開始時(模式0)，在驅(qū)動用負(fù)載為0 以上的情況下，升降壓切換部124使升壓用PM125的驅(qū)動控制執(zhí)行。另一方面，在驅(qū)動用負(fù) 載為負(fù)值的情況下，升降壓切換部124使電壓控制部121執(zhí)行降壓用PM126的驅(qū)動控制。并且，進(jìn)行升壓用PM125的驅(qū)動控制時(模式1)，在驅(qū)動用負(fù)載為0以上的情況 下，升降壓切換部124使升壓用PM125的驅(qū)動控制繼續(xù)進(jìn)行。另一方面，在驅(qū)動用負(fù)載為負(fù) 值的情況下，升降壓切換部124使升壓用PM125的驅(qū)動控制停止。并且，進(jìn)行降壓用PM126的驅(qū)動控制時(模式2)，在驅(qū)動用負(fù)載為0以上的情況 下，升降壓切換部124使降壓用PM126的驅(qū)動控制停止。另一方面，在驅(qū)動用負(fù)載為負(fù)值的 情況下，升降壓切換部124使降壓用PM126的驅(qū)動控制繼續(xù)進(jìn)行。另外，基于電壓控制部121及電流控制部122的驅(qū)動控制在升降壓的切換之間 都為停止?fàn)顟B(tài)時(模式3)，在驅(qū)動用負(fù)載為0以上的情況下，升降壓切換部124使升壓用 PM125的驅(qū)動控制進(jìn)行。另一方面，在驅(qū)動用負(fù)載為負(fù)值的情況下，升降壓切換部124使降 壓用PM126的驅(qū)動控制執(zhí)行。另外，升降壓切換部124在模式3的停止期間，關(guān)閉驅(qū)動用負(fù)載。圖6是時序地表示圖5所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的動作說明圖。圖6(a)表示從升壓動作經(jīng)過無動作轉(zhuǎn)變到降壓動作時的動作例。這樣，在升壓動 作和降壓動作之間設(shè)置關(guān)閉驅(qū)動用負(fù)載的無動作(上述的模式3)的時間。例如，當(dāng)每200μ 秒進(jìn)行升降壓控制時，僅設(shè)置從升壓動作轉(zhuǎn)變到降壓動作期間的200μ秒的無動作的停止 期間。由此，能夠在升降壓切換時實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的動作。同樣地，圖6(b)表示從降壓動作經(jīng)過無動作轉(zhuǎn)變到升壓動作時的動作例。圖6 (c) 表示從升壓動作經(jīng)過無動作轉(zhuǎn)變到降壓動作，并再次經(jīng)過無動作轉(zhuǎn)變到升壓動作時的例 子。這些與圖6(a)表示的情況相同，表示從升壓動作轉(zhuǎn)變到降壓動作時經(jīng)過無動作狀態(tài)的 各種情況。
圖6 (d)表示頻繁進(jìn)行升壓動作和降壓動作的切換時的動作例。這樣，當(dāng)頻繁進(jìn)行 升降壓的切換時，除了升壓動作和降壓動作之間的切換動作之外，還包含從升壓動作經(jīng)過 無動作并再次成為升壓動作的情況。如此，即使在恢復(fù)到同一動作的情況下，也由于無動作 的時間為較短的控制周期的1周期(200μ秒)，所以能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地升降壓控制。圖7是概念化表示電壓控制和電流控制的切換條件的圖。圖8是表示用于說明升 壓動作中的電壓控制和電流控制的切換動作的動作例的圖。圖9是表示用于說明降壓動作 中的電壓控制和電流控制的切換動作的動作例的圖。這種電壓控制和電流控制的切換動作 通過切換控制部13實(shí)行。如圖7(a)所示，在升降壓動作中，當(dāng)進(jìn)行基于電壓控制部121的電壓控制時，若電 池電流Ibat的電流值大于電源供給電流閾值Ibat_ref，則為了防止朝向輸出端子106的方 向的過大電路向電抗器101流通，切換控制部13切換為基于電流控制部122的驅(qū)動控制。 這與在圖8所示的時間序列中從最初的電壓控制轉(zhuǎn)變到電流控制的情況對應(yīng)。例如，變換器105的電力消耗量較多時，也就是說，電動發(fā)電機(jī)12的電動量或回轉(zhuǎn) 電動機(jī)21的電力量較多時，比允許電流值還要大的過電流向以電抗器101為代表的電路元 件流通，從而存在電路元件受損的情況。由此，當(dāng)流通至電抗器101的電池電流Ibat的電 流值增大到電源供給電流閾值Ibat_ref以上時，切換成基于電流控制部122的驅(qū)動控制。并且，若切換為基于電流控制部122的驅(qū)動控制，則無法在電動發(fā)電機(jī)12或回轉(zhuǎn) 用電動機(jī)21的需求量以上地使電流流通，所以消耗蓄存在DC總線110的電力而繼續(xù)運(yùn)行。 因此，如圖8所示，DC總線電壓Vout開始從輸出目標(biāo)電壓值Vout_ref較大地降低。只要 變換器105的負(fù)荷的狀態(tài)不變就不進(jìn)行變化。而且，進(jìn)行基于電流控制部122的驅(qū)動控制時，若DC總線電壓Vout通過電動發(fā)電 機(jī)12的電動量或回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的電力量變小而恢復(fù)到輸出目標(biāo)電壓值Vout_ref，也就 是說，若DC總線電壓Vout在輸出目標(biāo)電壓值Vout_ref以上，則切換控制部13切換成基于 電壓控制部121的驅(qū)動控制。這與圖8所示的在時間序列中從電流控制轉(zhuǎn)變到最后的電壓 控制的情況對應(yīng)。由此，能防止DC總線110的電壓值過于變大。其結(jié)果能使DC總線110 的電壓值穩(wěn)定，并能使變換器18、20的控制性穩(wěn)定。相反，如圖7(b)所示，在降壓動作中，當(dāng)進(jìn)行基于電壓控制部121的電壓控制時， 例如電動發(fā)電機(jī)12的發(fā)電量或回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的再生量較多時，同樣地，比允許電流值還 要大的過電流向以電抗器101為代表的電路元件流通，由此存在電路元件受損的情況。因 此，若電池電流Ibat成為電源供給電流閾值Ibat_ref以下，則為了防止朝向電源連接端子 104的方向的過大電流向電抗器101流通，切換控制部13切換成基于電流控制部122的驅(qū) 動控制。這與圖9表示的時間序列中的從最初的電壓控制轉(zhuǎn)變到電流控制的情況對應(yīng)。其 中，降壓中的電池電流Ibat_和電源供給電流閾值Ibat_ref具有負(fù)值。并且，進(jìn)行基于電流控制部122驅(qū)動控制時，若DC總線電壓Vout恢復(fù)到輸出目標(biāo) 電壓值Vout_ref，即，若DC總線電壓Vout在輸出目標(biāo)電壓值Vout_ref以下時，則切換控制 部13切換到基于電壓控制部121的驅(qū)動控制。這與圖9表示的時間序列中從電流控制轉(zhuǎn) 變到最后的電壓控制的情況對應(yīng)。其結(jié)果，能夠穩(wěn)定DC總線110的電壓值，能夠穩(wěn)定變換 器18、20的控制性。如上所述，跟據(jù)實(shí)施方式2的混合式施工機(jī)械，使用由電流控制部122運(yùn)算的第2
18開關(guān)負(fù)載，通過電壓控制部121運(yùn)算電壓積分值，并且，使用由電壓控制部121運(yùn)算的第1 開關(guān)負(fù)載，通過電流控制部122運(yùn)算電流積分值。在此基礎(chǔ)上，若電池電流Ibat的絕對值 超過電源供給電流閾值Ibat_ref，則切換成基于電流控制部122的驅(qū)動控制，若DC總線電 壓Vout恢復(fù)到輸出目標(biāo)電壓值Vout_ref，則使其恢復(fù)到基于電壓控制部121的驅(qū)動控制部。這樣，若以電壓控制作為基本，并且電池電流Ibat變得過大，則為了保護(hù)電路而 切換為電流控制。而且，進(jìn)行該切換時，設(shè)置了使升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B雙方 停止的停止期間(無動作)，因此能提供不使升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B受損而能 穩(wěn)定地進(jìn)行升壓動作和降壓動作的切換的混合式施工機(jī)械。以上，對于在輸出端子106上直接連接變換器105的方式進(jìn)行了說明，但是取而代 之地，也可以在輸出端子106通過變換器連接被交流驅(qū)動的馬達(dá)。但是，反饋控制升降壓轉(zhuǎn)換器100時，在接近于升壓動作和降壓動作的切換點(diǎn)的 電流值微小的區(qū)域(低電流區(qū)域)中，由于電流的上升緩慢，所以存在對于負(fù)載指令，電流 的響應(yīng)緩慢的課題。這種電流響應(yīng)的緩慢，在對于負(fù)載指令的電流的特性上作為如圖15所示的死區(qū) 區(qū)域顯現(xiàn)。在該死區(qū)醫(yī)療域內(nèi)中，因電流值小，所以升壓動作或降壓動作無法適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行， 處于升降壓轉(zhuǎn)換器和電動發(fā)電機(jī)等的負(fù)荷之間的DC總線的電壓值容易變動。因此，若在死 區(qū)區(qū)域中DC總線電壓值變動，則從DC總線供給到負(fù)荷的電壓也變動，所以存在難以正確控 制電動發(fā)電機(jī)等的負(fù)荷的課題。并且，進(jìn)行降壓動作時，若由電流響應(yīng)的遲緩而導(dǎo)致DC總線電壓過于上升，則存 在電動發(fā)電機(jī)等的負(fù)荷的驅(qū)動器因過電壓而受損的憂慮。與此相反，進(jìn)行升壓動作時，若DC 總線電壓過于降低而成為與蓄電器的電壓相等，則電流總是從蓄電器向負(fù)荷流動，從而存 在難以控制電動發(fā)電機(jī)等的負(fù)荷的課題。因此，在實(shí)施方式3中提供可以不損傷開關(guān)元件而進(jìn)行升壓動作和降壓動作，并 且使升壓動作和降壓動作的切換點(diǎn)附近的響應(yīng)性提高的、使用了升降壓轉(zhuǎn)換器的混合式施 工機(jī)械。[實(shí)施方式3]實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械使用與實(shí)施方式1相同的升降壓轉(zhuǎn)換器100。因此， 在實(shí)施方式3中引用圖3。實(shí)施方式3與實(shí)施方式1的不同之處在于，代替圖2所示的實(shí)施 方式1的升降壓驅(qū)動控制部120而使用驅(qū)動控制部200。在升降壓轉(zhuǎn)換器100中，升壓DC總線110時，對升壓用IGBT102A的柵極端子施加 PWM電壓，通過與降壓用IGBT102B并聯(lián)連接的二極管102b，將隨著升壓用IGBT102A的開/ 關(guān)在電抗器101產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢供給到DC總線110。由此，DC總線110被升壓。并且，將DC總線110降壓時，在降壓用IGBT102B的柵極端子上施加PWM電壓，通 過降壓用IGBT102B，將從變換器105供給的再生電力從DC總線110供給到電池19。由此， 蓄積在DC總線110的電力充電到電池19，DC總線110被降壓。但是，在馬達(dá)19的電力運(yùn)行及再生運(yùn)行時，電力運(yùn)行所需的電力通過變換器105 從DC總線110供給到馬達(dá)19，并且，通過再生運(yùn)行得到的電力通過變換器105從馬達(dá)19供 給到DC總線110，所以DC總線110的電壓值發(fā)生變動。
但是，根據(jù)實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械，通過以下說明的控制手法，使升壓動作 和降壓動作的切換點(diǎn)附近的電流的響應(yīng)性提高，由此將DC總線110的電壓值保持在一定范 圍內(nèi)。圖10是表示實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置的電 路結(jié)構(gòu)的控制框圖。如該圖所示，實(shí)施方式3的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制部200是代替圖 2所示的實(shí)施方式1中的升降壓驅(qū)動控制部120的驅(qū)動控制部，包含電壓控制指令生成部 201、電壓控制部202、PWM指令計算部203、PWM指令合計部204、升降壓切換控制部205、補(bǔ) 償值計算部206及補(bǔ)償值切換部207。在這些中，電壓控制指令生成部201、電壓控制部202、PWM指令計算部203、PWM指 令合計部204及升降壓切換控制部205通過基于DC總線電壓值(Vdc_det)和DC總線目標(biāo) 電壓值(vdc_ref)之間的偏差的PI控制，形成生成用于驅(qū)動升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動指令 的反饋回路。該反饋回路作為用于生成驅(qū)動指令的主控制部而發(fā)揮作用。并且，PWM指令合計部204、補(bǔ)償值計算部206及補(bǔ)償值切換部207使用DC總線電 壓值(Vdc_det)、電池電壓值(Vbat_det)及電池電流值(ibat_det)來運(yùn)算用于補(bǔ)償升降壓 轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動指令的補(bǔ)償值，形成用于將該補(bǔ)償值合計為驅(qū)動指令的前饋回路。另外，電池電流值(ibat_det)將從電池19向DC總線110流動的方向設(shè)為正。[各部的說明]電壓控制指令生成部201輸出成為DC總線110的目標(biāo)電壓的DC總線目標(biāo)電壓值 (vdc_ref)。因?yàn)樵隈R達(dá)19的驅(qū)動開始前的DC總線電壓是0 (V)，所以該DC總線目標(biāo)電壓 值(vdc_ref)通過馬達(dá)19的驅(qū)動開始，從O(V)緩慢上升，若啟動馬達(dá)19的驅(qū)動而DC總線 電壓超過規(guī)定值，則設(shè)定為使之保持固定值。DC總線目標(biāo)電壓值(vdc_ref)輸入到電壓控 制部202和補(bǔ)償值切換部207。電壓控制部202進(jìn)行PI控制以接近DC總線電壓值(Vdc_det)和DC總線目標(biāo)電 壓值(vdc_ref)(即，減小該偏差)，并運(yùn)算為此所需的電壓控制指令(datl)。將生成的電 壓控制指令(datl)輸入到PWM指令計算部203。PWM指令計算部203進(jìn)行用于將電壓控制指令(datl)轉(zhuǎn)換成表示PWM控制所需的 負(fù)載值的PWM電壓指令值(pwm_v)的計算處理。計算的PWM電壓指令值(pwm_v)被輸入到 PWM指令合計部204。PWM指令合計部204根據(jù)從補(bǔ)償值切換部207輸入的標(biāo)志(duty, fig) 值，合計從PWM指令計算部203輸入的PWM電壓指令值(pwrn_V)和從補(bǔ)償值計算部206輸 入的補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)，并進(jìn)行輸出合計負(fù)載值(pwm_SUm)的合計處理(作為合計部 的功能)。該合計處理通過PWM指令合計部204的死區(qū)補(bǔ)償功能，并根據(jù)標(biāo)志(duty, fig) 的值變更PWM電壓指令值(pwm_v)和補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)之間的合計的手法。對基于 該死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理進(jìn)行后述。另外，由PWM指令合計部204輸出的合計負(fù)載值(pwm_Sum)是變換為PWM負(fù)載值 之前的控制量(％)。升降壓切換控制部205將合計負(fù)載值(pwm_SUm)變換為作為PWM負(fù)載值的負(fù)載 指令值(pWm_ref)。該負(fù)載指令值(pWm_ref)是表示用于驅(qū)動升降壓轉(zhuǎn)換器100的升壓用 IGBT102A和降壓用IGBT102B的PWM負(fù)載的值(% ) 在此，負(fù)載指令值(pWm_ref)對升壓用的值附加正的符號，對降壓用的值附加負(fù)的符號來區(qū)別升降壓用的值。因此，升降壓切換控制部205當(dāng)負(fù)載指令值(pwm_ref)為正 的值時，將負(fù)載指令值(pWm_ref)送到升壓用IGBT102A，當(dāng)負(fù)載指令值(pWm_ref)為負(fù)的值 時，將負(fù)載指令值(pwm_ref)送到降壓用IGBT102B。補(bǔ)償值計算部206根據(jù)DC總線電壓值(Vdc_det)、電池電壓值(Vbat_det)及電池 電流值(ibat_det)計算用于補(bǔ)償PWM電壓指令值(pwm_v)的基于死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處 理所需的補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)。該補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)是相當(dāng)于對于升降壓轉(zhuǎn)換器 100的PWM負(fù)載的電流的特性(參照圖15)中的表示升壓側(cè)或降壓側(cè)的拐點(diǎn)的PWM負(fù)載值 的控制量。相當(dāng)于表示拐點(diǎn)的PWM負(fù)載值的控制量，由電池電壓值(Vbat_det)相對于DC 總線電壓值(vdc_det)的比(vbat_det)/(vdc_det)賦予降壓側(cè)的值，由{1-(vbat_det)/ (Vdc_det)}賦予升壓側(cè)的值。補(bǔ)償值計算部206將表示電池電壓值(Vbat_det)相對于DC 總線電壓值(vdc_det)的比(vbat_det)/(vdc_det)的控制量作為補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty) 來計算，并將其輸入到補(bǔ)償值切換部207。補(bǔ)償值切換部207根據(jù)DC總線目標(biāo)電壓值(vdC_ref)、DC總線電壓值(Vdc_det) 及電池電流值(ibat_det)導(dǎo)出標(biāo)志(duty, fig)，并進(jìn)行將該標(biāo)志(duty, fig)和補(bǔ)償負(fù)載 值(pwm_duty)輸入到PWM指令合計部204的處理。標(biāo)志(duty, fig)取“_1 ”、“0”或“ 1 ” 中的任一個值。該標(biāo)志(duty, fig)用于后述的基于死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理。圖11是表示由實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置的 補(bǔ)償值切換部207導(dǎo)出的標(biāo)志(duty, fig)和升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動區(qū)域之間的關(guān)系的 圖。在圖11中，橫軸是電池電流值(ibat_det)，縱軸是DC總線電壓偏差{DC總線目標(biāo) 電壓值(vdc_ref)_DC總線電壓值(vdc_det)}。在此，電池電流值(ibat_det)將從電池19向DC總線110流動的方向設(shè)為正，因此 橫軸為正的區(qū)域是升壓(從電抗器101向DC總線110供給電力)DC總線110的區(qū)域。若 持續(xù)該動作，則蓄積在電池19的電力向DC總線110供給(進(jìn)行從電池19向DC總線110 的放電)。與此相反，橫軸為負(fù)的區(qū)域是降壓DC總線110的(充電電池19的)區(qū)域。并且，縱軸的DC總線電壓偏差由{DC總線目標(biāo)電壓值(Vdc_ref)-DC總線電壓值 (vdc_det)}表示，所以縱軸為正的區(qū)域是DC總線電壓值(Vdc_det)低于DC總線目標(biāo)電壓 值(Vdc_ref)，DC總線110的電壓降低的區(qū)域。在該區(qū)域中，DC總線電壓值(Vdc_det)通 過馬達(dá)等的負(fù)荷的變動而降低，所以升降壓轉(zhuǎn)換器100進(jìn)行用于升壓DC總線電壓值(vdc_ det)的控制。其結(jié)果，進(jìn)行從電池19向DC總線110的放電。與此相反，縱軸為負(fù)的區(qū)域 是DC總線電壓值(Vdc_det)高于DC總線目標(biāo)電壓值(Vdc_ref)且DC總線100的電壓上 升的區(qū)域。在該區(qū)域中，通過馬達(dá)等的負(fù)荷的變動，DC總線電壓值(Vdc_det)上升，所以升 降壓轉(zhuǎn)換器100為了使DC總線電壓值(Vdc_det)降低而進(jìn)行用于充電電池19的控制。在橫軸，其中央夾著電池電流值(ibat_det) = 0的軸，并設(shè)定有_bat_I和+bat_ I的2個閾值。由此，升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動區(qū)域在橫軸方向上根據(jù)電池電流值(ibat_ det)，分為 _bat_I 電池電流值(ibat_det)、_bat_I < 電池電流值(ibat_det) < +bat_ I、+bat_I彡電池電流值(ibat_det)的3個區(qū)域。另外，作為預(yù)先規(guī)定的閾值的_bat_I和 +bat_I之間，如果是以往的升降壓轉(zhuǎn)換器，則是產(chǎn)生死區(qū)區(qū)域(參照圖15)的電流值微小的 區(qū)域。
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并且，縱軸設(shè)定有DC總線電壓偏差{DC總線目標(biāo)電壓值(Vdc_ref) -DC總線電壓 值(Vdc_det)} = -dc_V、0、+dc_V的3個預(yù)先規(guī)定的閾值。由此，升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動 區(qū)域在縱軸方向上根據(jù)DC總線電壓偏差，分為DC總線電壓偏差彡-dc_V、-dc_V < DC總線 電壓偏差< 0、0彡DC總線電壓偏差< +dc_V、+dc_V彡DC總線電壓偏差的4個區(qū)域。在此，縱軸的預(yù)先規(guī)定的閾值對應(yīng)于基于DC總線110的特性的控制精度而決定。 若增大閾值+dc_V，則不易發(fā)生切換而導(dǎo)致DC總線110成為過電壓的狀態(tài)。另一方面，若減 小閾值+dc_V，則頻繁進(jìn)行切換而導(dǎo)致電流補(bǔ)償過剩，其結(jié)果，導(dǎo)致流過DC總線110的電流 的損耗變大。這對閾值絕對值也是同樣的。通過這樣地在橫軸及縱軸設(shè)定閾值，升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動區(qū)域如圖11所示地 區(qū)分為配置成矩陣狀的12個區(qū)域(1) (12)。當(dāng)升降壓轉(zhuǎn)換器100進(jìn)行驅(qū)動時，由于電 池電流值(ibat_det)和DC總線電壓偏差{DC總線目標(biāo)電壓值(Vdc_ref)-DC總線電壓值 (Vdc_det)}變動，所以驅(qū)動區(qū)域在(1) (12)中轉(zhuǎn)變。由此，不僅可以簡單地進(jìn)行向不同 處理方式的切換判斷，而且能迅速啟動死區(qū)補(bǔ)償功能。另外，如上所述，標(biāo)志(duty, fig)是用于后述的基于死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理的 標(biāo)志(duty, flg)，標(biāo)志(duty, fig)為“+1”表示在升壓動作中死區(qū)補(bǔ)償功能為啟動狀態(tài)， 標(biāo)志(duty, fig)為“_1”表示在降壓動作中死區(qū)補(bǔ)償功能為啟動狀態(tài)。并且，標(biāo)志(duty, fig)為“0 “表示死區(qū)補(bǔ)償功能為解除狀態(tài)。另外，死區(qū)功能開始啟動則成為啟動狀態(tài)，結(jié) 束啟動則成為解除狀態(tài)。[驅(qū)動區(qū)域(1) (12)的說明]區(qū)域(1)為“電池電流值(ibat_det) ( _bat_I、并且+dc_V ( DC總線電壓偏差” 的驅(qū)動區(qū)域。是即使驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(1)也從充放電切換偏離的區(qū)域，即，為從DC總 線110的電流死區(qū)偏離的區(qū)域，所以能直接使用標(biāo)志。具體地，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為 與轉(zhuǎn)變前的(上次的)標(biāo)志(duty, fig)相同值(duty, fig =上次的duty, fig)。區(qū)域⑵是“_bat_I <電池電流值(ibat_det) <+bat_I，并且+dc_V彡DC總線電 壓偏差”的驅(qū)動區(qū)域。當(dāng)驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(2)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)為“+l”(duty. fig = +1)。在此，當(dāng)轉(zhuǎn)變到區(qū)域(2)時，把標(biāo)志(duty, fig)設(shè)為“+1”的原因如下在升壓 動作中電池電流值(ibat_det)的絕對值小于閾值，并且DC總線電壓偏差大于閾值(+dc_ V)時，雖然DC總線電壓值(Vdc_det)比較低而成為需要升壓DC總線110的狀態(tài)，但是由 于電流處于不充分流動的狀態(tài)，所以通過開始啟動死區(qū)補(bǔ)償功能使電池電流值(ibat_det) 增大，來促進(jìn)升壓動作。在此，標(biāo)志(duty, fig)向“+1”的切換，例如在區(qū)域(5)中從標(biāo)志 (duty, fg)為“0”的狀態(tài)成為DC總線電壓偏差變大并超過+dc_V而進(jìn)入?yún)^(qū)域(2)時執(zhí)行。 由此，進(jìn)行基于DC總線電壓偏差的充放電控制時，在DC總線110的死區(qū)中會強(qiáng)行流過電 流，后述的補(bǔ)償PWM電壓指令值(pwm_v)的操作被啟動。區(qū)域(3)是“+bat_I (電池電流值(ibat_det)，并且+dc_V ( DC總線電壓偏差” 的驅(qū)動區(qū)域。當(dāng)驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(3)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為與轉(zhuǎn)變前的(上次 的)標(biāo)志(duty, fig)相同的值(duty, fig =上次的 duty, fig)。區(qū)域⑷是“電池電流值(ibat_det) ( _bat_I)，并且0彡DC總線電壓偏差 <+dc_V”的驅(qū)動區(qū)域。當(dāng)驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(4)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為與轉(zhuǎn)變 前的(上次的)標(biāo)志(duty, fig)相同的值(duty, fig =上次的duty, fig)。
區(qū)域(5)是“_bat_I <電池電流值(ibat_det) < +bat_I)，并且0彡DC總線電壓 偏差<+dc_V”的驅(qū)動區(qū)域。即相當(dāng)于DC總線電壓偏差小且電池電流值(ibat_det)也切 換充放電的轉(zhuǎn)變區(qū)域。在驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(5)的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)變前的(上次的)標(biāo)志 (duty, fig)為“_1”或“0”時，將(本次的)標(biāo)志(duty, fig)設(shè)為“0”，當(dāng)轉(zhuǎn)變前的(上次 的)標(biāo)志(duty, fig)為“+1”時，將(本次的)標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為與(上次的)標(biāo)志 (duty, fig)相同的值“+1”。在此，在轉(zhuǎn)變到區(qū)域(5)的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)變前的(上次的)標(biāo)志(duty, fig)為“_1” 時將(本次的)標(biāo)志(duty, fig)設(shè)為“0”是由于如下考慮標(biāo)志(duty, fig)為“_1”且為 降壓動作時，在從死區(qū)補(bǔ)償功能啟動的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到電池電流值(ibat_det)的絕對值小于 閾值，并且DC總線電壓偏差未達(dá)到閾值(+dc_V)的狀態(tài)(區(qū)域(5))的情況下，通過轉(zhuǎn)變前 的降壓動作時的死區(qū)補(bǔ)償功能，DC總線電壓值(Vdc_det)被充分地降壓，轉(zhuǎn)變到區(qū)域(5)以 后無需基于死區(qū)補(bǔ)償功能的電池電流值(ibat_det)的增大。由此，在基于DC總線電壓偏 差的充放電控制中，解除后述的補(bǔ)償PWM電壓指令值(pwm_v)的操作。區(qū)域(6)是“+bat_I彡電池電流值(ibat_det)，并且0彡DC總線電壓偏差<+dc_ V”的驅(qū)動區(qū)域。驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(6)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定成與轉(zhuǎn)變前的(上次 的)標(biāo)志(duty, fig)相同的值(duty, fig =上次的 duty, fig)。區(qū)域(7)是“電池電流值(ibat_det)彡_bat_I，并且_dc_V < DC總線電壓偏差 <0”的驅(qū)動區(qū)域。驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(7)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定成與轉(zhuǎn)變前的(上 次的)標(biāo)志(duty, fig)相同的值(duty, fig =上次的duty, fig)。區(qū)域⑶是“_bat_I <電池電流值(ibat_det) <+bat_I，并且-dc_V < DC總線電 壓偏差<0”的驅(qū)動區(qū)域。在驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域⑶的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)變前的(上次的)標(biāo) 志(duty, fig)為“_1”時，將(本次的)標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定成與(上次的)標(biāo)志(duty, fig)相同的值“_1”，當(dāng)轉(zhuǎn)變前的(上次的)標(biāo)志(duty, fig)為“0”或“+1”時，將(本次 的)標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為“0”。在此，當(dāng)轉(zhuǎn)變到區(qū)域(8)時，轉(zhuǎn)變前的(上次的)標(biāo)志(duty, fig)為“+1”時，將 (本次的)標(biāo)志(duty, fig)設(shè)為“0”是由于如下考慮當(dāng)標(biāo)志(duty, fig)為“ + 1”且在升 壓動作時從死區(qū)補(bǔ)償功能處于啟動的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到電池電流值(ibat_det)的絕對值比閾值 小并且DC總線電壓偏差高于閾值(_dc_V)的狀態(tài)(區(qū)域(8))時，通過轉(zhuǎn)變前的升壓動作 時的死區(qū)補(bǔ)償功能，DC總線電壓值(Vdc_det)被充分地升壓，轉(zhuǎn)變到區(qū)域(8)以后無需基 于死區(qū)補(bǔ)償功能的電池電流值(ibat_det)的增大。由此，在基于DC總線電壓偏差的充放 電控制中，解除后述的補(bǔ)償PWM電壓指令值(pwm_v)的操作。區(qū)域(9)是“+bat_I彡電池電流值(ibat_det)，并且_dc_V < DC總線電壓偏差 <0”的驅(qū)動區(qū)域。驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(9)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為與轉(zhuǎn)變前的(上 次的)標(biāo)志(duty, fig)相同的值(duty, fig =上次的duty, fig)。區(qū)域(10)是“電池電流值(ibat_det) ( _bat_I，并且DC總線電壓偏差彡-dc_V" 的驅(qū)動區(qū)域。驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(10)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為與轉(zhuǎn)變前的(上次 的)標(biāo)志(duty, fig)相同的值(duty, fig =上次的 duty, fig)。區(qū)域(11)是“-bat_I <電池電流值(ibat_det) <+bat_I，并且DC總線電壓 偏差彡-dc_V”的驅(qū)動區(qū)域。驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(11)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為“-1”(duty, fig = +1)。在此，轉(zhuǎn)變到區(qū)域(11)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)為“_1”其原因如 下當(dāng)在降壓動作中電池電流值(ibat_det)的絕對值小于閾值，并且DC總線電壓偏差小于 閾值(_dc_V)時，雖然DC總線電壓值(Vdc_det)比較有所上升而成為需要DC總線110的 降壓的狀態(tài)，但是由于從DC總線110向電池19的電流為流動不充分的狀態(tài)，因此通過開始 啟動死區(qū)補(bǔ)償功能，通過使作為從DC總線110向電池19的方向流動的電流而由負(fù)的值表 示的電池電流值(ibat_det)的絕對值增大，來促進(jìn)降壓動作。區(qū)域(12)是“+bat_I彡電池電流值(ibat_det)，并且DC總線電壓偏差彡-dc_V" 的驅(qū)動區(qū)域。驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(12)時，將標(biāo)志(duty, fig)設(shè)定為與轉(zhuǎn)變前的(上次 的)標(biāo)志(duty, fig)相同的值(duty, fig =上次的 duty, fig)。在此，升降壓轉(zhuǎn)換器100啟動時，“電池電流值(ibat_det) = 0，并且DC總線電壓 偏差{DC總線目標(biāo)電壓值(Vdc_ref)-DC總線電壓值(Vdc_det)} =0”，此驅(qū)動狀態(tài)包含于 區(qū)域(5)。因此，當(dāng)升降壓轉(zhuǎn)換器100啟動時，圖11所示的驅(qū)動區(qū)域從區(qū)域(5)開始，通過 電池電流值(ibat_det)和DC總線電壓偏差{DC總線目標(biāo)電壓值(Vdc_ref)-DC總線電壓 值(Vdc_det)}的變化而轉(zhuǎn)變到其他區(qū)域。由此，開始啟動死區(qū)補(bǔ)償功能是在從標(biāo)志(duty, fig)為“0”的狀態(tài)起，驅(qū)動區(qū)域 轉(zhuǎn)變到區(qū)域(2)而標(biāo)志(duty, fig)變化為“+1”時、或從標(biāo)志(duty, fig)為“0”的狀態(tài)起， 驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(11)而標(biāo)志(duty, fig)變化為“_1”時。即，若DC總線電壓偏差的 絕對值大于規(guī)定電壓值(dc_V)并且電池電流值(ibat_det)的絕對值小于規(guī)定的低電流值 (bat_I)，則開始啟動死區(qū)補(bǔ)償功能。并且，死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動是在從標(biāo)志(duty, fig)為“_1”的狀態(tài)起，驅(qū)動區(qū)域 轉(zhuǎn)變到區(qū)域(5)而標(biāo)志(duty, fig)變化為“0”時、或從標(biāo)志(duty, fig)為“1”的狀態(tài)起， 驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(8)而標(biāo)志(duty, fig)變化為“0”時。即，當(dāng)電池電流值(ibat_det) 的絕對值未達(dá)到規(guī)定的低電流值(bat_I)，并且DC總線電壓偏差成為零時或DC總線電壓偏 差的符號反轉(zhuǎn)時，結(jié)束啟動死區(qū)補(bǔ)償功能。在其他情況下，當(dāng)即使驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變而標(biāo)志(duty, fig)仍舊為“0”時，死區(qū)補(bǔ)償 功能保持解除狀態(tài)，當(dāng)即使驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變而標(biāo)志(duty, fig)仍舊為“_1”或“+1”時，死區(qū) 補(bǔ)償功能保持為啟動狀態(tài)。另外，如上所述，橫軸為負(fù)的區(qū)域是降壓DC總線110(充電電池19)的區(qū)域，縱軸 為正的區(qū)域是DC總線110的電壓降低的區(qū)域，所以區(qū)域⑴和區(qū)域⑷是通常不經(jīng)過的驅(qū) 動區(qū)域。同樣，橫軸為正的區(qū)域是升壓DC總線110(從電抗器101向DC總線110提供電 力)的區(qū)域，縱軸為負(fù)的區(qū)域是DC總線110的電壓上升的區(qū)域，所以區(qū)域(9)和區(qū)域(12) 是通常不經(jīng)過的驅(qū)動區(qū)域。[基于死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理]接著，對PWM指令合計部204的處理內(nèi)容(基于死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理)進(jìn)行說 明。在此，死區(qū)補(bǔ)償功能當(dāng)標(biāo)志(duty, fig)為“-1”或“+1”時成為啟動狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)志(duty, fig)為“0”時成為解除狀態(tài)。PWM指令合計部204，根據(jù)標(biāo)志(duty, fig)的值將合計的手法切換如下。標(biāo)志(duty, fig)為“0”時，不合計補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)(將補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)作為0合計)，作為合計負(fù)載值(pwm_Sum)輸出PWM電壓指令值(pwm_v)。即，合計負(fù) 載值(pwm_sum) = P麗電壓指令值(pwm_v)。標(biāo)志(duty, fig)為“ 1 ”時，將升壓用的補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)合計到PWM電壓 指令值(pwm_v)。即，合計負(fù)載值(pwm_Sum) = PWM電壓指令值(pwm_v) +升壓用的補(bǔ)償負(fù) 載值(pwm_duty)。標(biāo)志(duty, fig)為“_1”時，將升壓用的補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)合計到PWM電壓 指令值(pwm_v)。即，合計負(fù)載值(pwm_Sum) = PWM電壓指令值(pwm_v)-升壓用的補(bǔ)償負(fù) 載值(pwm_duty)。這樣，補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)在標(biāo)志(duty, fig)為“ 1 ”或“_1 ”時被合計。并且，PWM指令合計部204在標(biāo)志(duty, fig)從“0”變成“ 1 ”或“_1 ”時(死區(qū) 補(bǔ)償功能開始啟動時)，將相當(dāng)于表示拐點(diǎn)的PWM負(fù)載值的控制量作為補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_ duty)而加入。而且，對從PWM指令計算部203輸出的PWM電壓指令值(pwm_v)所包含的積 分成分值(I成分值)和比例成分值(P成分值)進(jìn)行將積分成分值(I成分值)置換成比 例成分值(P成分值)的相反數(shù)的處理。由此，PWM電壓指令值(pwm_v)的值成為零(作為 置換部的功能)。并且，與此相反，PWM指令合計部204在標(biāo)志(duty, fig)從“ 1 ”或“_1 ”變成“0” 時(死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動時)，將從PWM指令計算部203輸出的PWM電壓指令值(pwm_v) 所包含的積分成分值(I成分值)的值置換成即將結(jié)束啟動死區(qū)補(bǔ)償功能之前的積分成分 值(I成分值)和補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_dUty)的合計值(作為置換部的功能)。接著，利用圖12及圖13對基于上述的死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理進(jìn)行說明。[基于降壓時的死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理]圖12是用于說明在實(shí)施方式3的升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動控制裝置中、基于降 壓時的死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理的原理圖，分別用時間經(jīng)過來表示(a)死區(qū)補(bǔ)償功能的開 始啟動時的處理、(b)死區(qū)補(bǔ)償功能的結(jié)束啟動時的處理、(c)死區(qū)補(bǔ)償功能的啟動中的處 理?；谠撍绤^(qū)補(bǔ)償功能的合計處理通過PWM指令合計部204執(zhí)行。另外，圖中在PWM電壓指令值(pwm_v)的棒狀圖中所示的P及I表示比例成分值 (P成分值)與積分成分值(I成分值)的比例。在此，在降壓時死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動是從標(biāo)志(duty, fig)為“0”的狀態(tài)起，驅(qū) 動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(11)而標(biāo)志(duty, fig)變化為“_1”的情況。并且，該死區(qū)補(bǔ)償功能 結(jié)束啟動是從標(biāo)志(duty, fig)為“_1”的狀態(tài)起，驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(5)而標(biāo)志(duty, fig)變化為“0”時的情況。如圖12(a)所示，在死區(qū)補(bǔ)償功能的開始啟動之前(標(biāo)志(duty, fig) =“0”時)， 從補(bǔ)償切換部207輸入的補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)為零，所以合計負(fù)載值(pwm_SUm) =PffM 電壓指令值(pwm_v)。接著，若通過驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(11)而標(biāo)志(duty, fig)變成“_1”且死區(qū)補(bǔ) 償功能開始啟動，則補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)合計到PWM電壓指令值(pwm_v)，合計負(fù)載值 (pwm_sum) = P麗電壓指令值(pwm_v) +補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)。此時，如圖12(a)所示，包含于PWM電壓指令值(pwm_v)的比例成分值(P成分值) 在死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動的前后具有相同的值，但是在死區(qū)補(bǔ)償功能剛剛開始啟動之后的積分成分值(I成分值)被置換成比例成分值(P成分值)的相反數(shù)。這樣，剛剛開始啟動 死區(qū)補(bǔ)償功能之后，使PWM電壓指令值(pwm_v)成為零。因此，實(shí)際成為合計負(fù)載值(pwm_SUm)=補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)。在此，補(bǔ)償負(fù) 載值(pWm_duty)的值是補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)是，相當(dāng)于表示相對于升降壓轉(zhuǎn)換器100 的PWM負(fù)載值的電流值特性的、降壓側(cè)的拐點(diǎn)的PWM負(fù)載值的控制量。之后，根據(jù)將補(bǔ)償負(fù) 載值(pWm_duty)和PWM負(fù)載值進(jìn)行合計后的值，求出負(fù)載指令值(pwm_ref)，進(jìn)行充放電控 制。由此，根據(jù)實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械，升降壓轉(zhuǎn)換器100的電池電流值(ibat_ det)的絕對值未達(dá)到規(guī)定值，并且DC總線電壓偏差的絕對值大于規(guī)定值，DC總線電壓值 (vdc_det)上升而需要降壓動作時，當(dāng)判定為不能得到足夠的電池電流值(ibat_det)時， 通過開始啟動死區(qū)補(bǔ)償功能，在PWM指令合計部204中將補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)合計到 PWM電壓指令值(pwm_v)，所以，如圖12(c)所示，合計負(fù)載值(pwm_SUm)的絕對值被增大， 由此，用于驅(qū)動升降壓轉(zhuǎn)換器100的最終的負(fù)載指令值(pwm_ref)的絕對值被增大。因此， 能提供如下升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動控制裝置從DC總線110向電池19的方向流過的電 流增加，不發(fā)生如過去那樣的在低電流區(qū)域中電流的響應(yīng)相對于PWM負(fù)載緩慢的情況，電 流響應(yīng)性良好且可以在固定范圍內(nèi)保持DC總線110的電壓值。接著，利用圖12(b)說明降壓時的結(jié)束啟動死區(qū)補(bǔ)償功能時的動作。在死區(qū)補(bǔ)償 功能的啟動狀態(tài)(標(biāo)志(duty, fig) =“-1”的情況)下，對從補(bǔ)償值切換部207輸入的補(bǔ) 償負(fù)載值(pwm_duty)進(jìn)行了合計，所以，合計負(fù)載值(pwm_SUm) = PWM電壓指令值(pwm_ ν) +補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)。接著，若標(biāo)志(duty, fig)變?yōu)椤?”而死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動，則補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_ duty)被設(shè)為0而成為合計負(fù)載值(pwm_Sum) = PWM電壓指令值(pwm_v)。此時，如圖12 (b) 所示，包含于PWM電壓指令值(pwm_v)的比例成分值(P成分值)在死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動 的前后具有相同的值，但是死區(qū)補(bǔ)償功能剛剛結(jié)束啟動之后的積分成分值(I成分值)進(jìn) 行置換成死區(qū)補(bǔ)償功能即將結(jié)束啟動之前的積分成分值(I成分值)和補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_ duty)的合計值的操作。由此，在死區(qū)補(bǔ)償功能的結(jié)束啟動的前后，合計負(fù)載值(pwm_SUm)的值相同且保 持連續(xù)性，所以即使結(jié)束啟動死區(qū)補(bǔ)償功能，也能抑制升降壓轉(zhuǎn)換器100的控制性降低。另外，死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動以后，標(biāo)志(duty, fig)成為“0”且補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_ duty)不合計到合計負(fù)載值(pwm_sum)，合計負(fù)載值(pwm_sum) = P麗電壓指令值(pwm_v)， 所以升降壓轉(zhuǎn)換器100成為由通過PWM指令計算部203的PI控制而生成的PWM電壓指令 值(pwm_v)來驅(qū)動的情況。[基于升壓時的死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理]圖13是用于說明在實(shí)施方式3的升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動控制裝置中，基于升 壓時的死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理的原理圖，分別用時間經(jīng)過來表示(a)死區(qū)補(bǔ)償功能的啟 動開始時的處理、(b)死區(qū)補(bǔ)償功能的啟動結(jié)束時的處理、(c)死區(qū)補(bǔ)償功能的啟動中的處 理?；谠撋龎簳r的死區(qū)補(bǔ)償功能的合計處理與降壓時的處理相同，通過PWM指令合計部 204執(zhí)行。另外，圖中，PWM電壓指令值(pwm_v)的棒狀圖中所示的P及I表示比例成分值 (P成分值)和積分成分值(I成分值)的比例。
在此，在升壓時死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動，是通過DC總線電壓偏差的變動，從標(biāo)志 (duty, fig)為“0”的狀態(tài)起，驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(2)而標(biāo)志(duty, fig)變化為“+1”的 情況。并且，該死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動時，是從標(biāo)志(duty, fig)為“+1”的狀態(tài)起，驅(qū)動區(qū) 域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(8)而標(biāo)志(duty, fig)變化為“0”的情況。如圖13(a)所示，在死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動前(標(biāo)志(duty, fig) =“0”時)，從補(bǔ) 償值切換部207輸入的補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)成為零，所以合計負(fù)載值(pwm_SUm) =PffM 電壓指令值(pwm_v)。接著，若通過驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(2)，標(biāo)志(duty.flg)變成“+1”而死區(qū)補(bǔ)償 功能開始啟動，則將補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)合計到PWM電壓指令值(pwm_v)，合計負(fù)載值 (pwm_sum) = P麗電壓指令值(pwm_v) +補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)。此時，如圖13(a)所示，包含于PWM電壓指令值(pwm_v)的比例成分值(P成分值) 在死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動的前后具有相同的值，但是死區(qū)補(bǔ)償功能剛剛開始啟動之后的積 分成分值(I成分值)被置換成比例成分值(P成分值)的相反數(shù)。由此，死區(qū)補(bǔ)償功能剛 剛開始啟動之后，PWM電壓指令值(pwm_v)的值成為零。因此，實(shí)際成為合計負(fù)載值(pwm_SUm)=補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)。在此，補(bǔ)償負(fù) 載值(pWm_duty)的值是，補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)是相當(dāng)于表示相對于升降壓轉(zhuǎn)換器100 的PWM負(fù)載值的電流值特性的、升壓側(cè)的拐點(diǎn)的PWM負(fù)載值的控制量。由此，根據(jù)實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械，升降壓轉(zhuǎn)換器100的電池電流值(ibat_ det)的絕對值未達(dá)到規(guī)定值，并且DC總線電壓偏差的絕對值大于規(guī)定值，當(dāng)DC總線電壓值 (vdc_det)下降而需要升壓動作時，當(dāng)判斷為不能得到足夠的電池電流值(ibat_det)時， 則通過開始啟動死區(qū)補(bǔ)償功能，在PWM指令合計部204中，將補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)合計 到PWM電壓指令值(pwm_v)，所以，如圖13(c)所示，合計負(fù)載值(pwm_Sum)的絕對值被增 大，由此，用于驅(qū)動升降壓轉(zhuǎn)換器100的最終的負(fù)載指令值(pwm_ref)的絕對值被增大。因 此，能提供如下的電流響應(yīng)性良好的升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動控制裝置從電池19向DC 總線110的方向流過的電流增加，不發(fā)生如過去那樣的在低電流區(qū)域中電流的響應(yīng)相對于 PWM負(fù)載緩慢的情況。接著，利用圖13(b)說明升壓時的結(jié)束啟動死區(qū)補(bǔ)償功能時的動作。在死區(qū)補(bǔ)償 功能處于啟動狀態(tài)(標(biāo)志(duty.flg) =“+1”時)下，對從補(bǔ)償值切換部207輸入的補(bǔ)償 負(fù)載值(pwm_duty)進(jìn)行合計，所以，合計負(fù)載值(pwm_Sum) = PWM電壓指令值(pwm_v) +補(bǔ) 償負(fù)載值(pwm_duty)接著，若標(biāo)志(duty, fig)變?yōu)椤?”而死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動，則補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_ duty)成為0，合計負(fù)載值(pwm_sum) = PWM電壓指令值(pwm_v)。此時，如圖13(b)所示，包含于PWM電壓指令值(pwm_v)的比例成分值(P成分值) 在死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動的前后具有相同的值，但是死區(qū)補(bǔ)償功能剛剛啟動結(jié)束之后的積 分成分值(I成分值)被置換成死區(qū)補(bǔ)償功能即將結(jié)束啟動之前的積分成分值(I成分值) 和補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)的合計值。由此，在死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動的前后，合計負(fù)載值(pwm_SUm)的值相同且保持 連續(xù)性，所以即使結(jié)束啟動死區(qū)補(bǔ)償功能，也能抑制升降壓轉(zhuǎn)換器100的控制性的降低。另外，死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動以后，標(biāo)志(duty, fig)成為“0”且補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)不合計到合計負(fù)載值(pwm_Sum)而成為，合計負(fù)載值(pwm_Sum) = PWM電壓指令值 (pwm_v)，所以升降壓轉(zhuǎn)換器100成為由通過PWM指令計算部203的PI控制而生成的PWM 電壓指令值(pwm_v)來驅(qū)動的情況。圖14是表示基于實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置 的動作特性的一例的特性圖。在剛剛開始升降壓轉(zhuǎn)換器100的驅(qū)動之后，驅(qū)動區(qū)域是區(qū)域(5)，所以標(biāo)志(duty, fig)保持“0”，因此，合計負(fù)載值(pwm_Sum) = PWM電壓指令值(pwm_v)，升降壓轉(zhuǎn)換器100 通過由PWM指令計算部203生成的PWM電壓指令值(pwm_v)而被進(jìn)行PI控制。從驅(qū)動剛剛開始之后到A時刻，為了加速回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21 (電力運(yùn)行)而流過大 致固定的電池電流值(ibat_det)，DC總線電壓值(Vdc_det)在_dc_V +dc_V之間推移。 此狀態(tài)相當(dāng)于通過DC總線電壓偏差的微小的變動而在圖11所示的區(qū)域(5)和區(qū)域(8)中 往來的狀態(tài)。這樣，在驅(qū)動區(qū)域處于區(qū)域(5)或區(qū)域⑶的狀態(tài)下，標(biāo)志(duty, fig)保持為 “0”，因此，合計負(fù)載值(pwm_sum) = PWM電壓指令值(pwm_v)，升降壓轉(zhuǎn)換器100通過由PWM 指令計算部203生成的PWM電壓指令值(pwm_v)而被進(jìn)行PI控制。接著，若超過A時刻，則回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21開始減速(進(jìn)行再生運(yùn)行)。由此，從電 池19供給到回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的電池電流值(ibat_det)減少，DC總線電壓值(Vdc_det) 變大，其結(jié)果，DC總線電壓偏差{DC總線目標(biāo)電壓值(vdc_ref)-DC總線電壓值(Vdc_det)} 小于零。此時，驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(8)，但是標(biāo)志(duty, fig)繼續(xù)保持為“0”的狀態(tài)。并且，若馬達(dá)等的電負(fù)荷進(jìn)行再生運(yùn)行，則產(chǎn)生再生電流，所以DC總線電壓值 (vdc_det)上升，電池電壓值(Vbat_det)/DC總線電壓值(vdc_det)的比也變小。這是因 為，由于DC總線電壓檢測值的上升而導(dǎo)致DC總線9的降壓(電池19的充電)成為必要， 因此從電池19流向DC總線110的電流值減小。而且，圖14中雖未示出，但當(dāng)馬達(dá)等電負(fù)荷進(jìn)行電力運(yùn)行時，電負(fù)荷要求電力供 給，DC總線電壓值(Vdc_det)降低。此時，DC總線電壓值(Vdc_det)的降低導(dǎo)致DC總線 110的升壓(電池19的放電)成為必要。接著，若超過B時刻，則由回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21產(chǎn)生再生電力，由此，電池電流值 (ibat_det)的方向成為相反，基于再生電力的電流開始流向電池19。由此，若DC總線電壓 值(Vdc_det)進(jìn)一步變大，則DC總線電壓偏差{DC總線目標(biāo)電壓值(Vdc_ref)-DC總線電 壓值(Vdc_det)}變得小于閾值“-dc_V”。若不進(jìn)行該補(bǔ)償，則存在如下問題若這樣持續(xù)DC總線電壓偏差的絕對值不斷變 大的狀態(tài)，則在DC總線的特性上，在升壓動作和降壓動作的切換點(diǎn)附近的低電流區(qū)域中受 到死區(qū)的影響，因此電流的降低速度變慢，DC總線電壓值(Vdc_det)過于上升而導(dǎo)致過電 壓，從而馬達(dá)19的驅(qū)動器等的設(shè)備損壞。但是，根據(jù)實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械，在低電流區(qū)域中DC總線電壓偏差較大 的狀態(tài)下，通過死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動，使DC總線電壓值(Vdc_det)降低，所以積極地流過 電流。此狀態(tài)在圖11所示的驅(qū)動區(qū)域中從區(qū)域(8)轉(zhuǎn)變到區(qū)域(11)且標(biāo)志(duty, fig) 設(shè)定為“-1”。
由此，導(dǎo)致在PWM指令合計部204中，將補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)合計到PWM電壓指 令值(pwm_v)，合計負(fù)載值(pwm_sum) = P麗電壓指令值(pwm_v) +補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty) 的合計負(fù)載值(pwm_Sum)被輸出。此時，包含于PWM電壓指令值(pwm_v)的比例成分值(P成分值)在死區(qū)補(bǔ)償功能 開始啟動的前后具有相同的值，但是死區(qū)補(bǔ)償功能剛剛開始啟動之后的積分成分值(I成 分值)被置換成比例成分值(P成分值)的相反數(shù)。由此，由于死區(qū)補(bǔ)償功能剛剛開始啟動 之后，PWM電壓指令值(pwm_v)的值成為零(P+I = 0)，所以實(shí)際成為合計負(fù)載值(pwm_ sum)=補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)。由此，如圖14所示的電池電流值(ibat_det)，使DC總線9降壓，因此從DC總線9 向電池19的電流增大(即電池電流值(ibat_det)的絕對值增大)，由此，能使DC總線電壓 值(vdc_det)降低。其結(jié)果，能提高升壓動作和降壓動作的切換點(diǎn)附近的低電流區(qū)域中電流的響應(yīng) 性，由此，可以不使DC總線電壓值(Vdc_det)較大地變動而使之在一定范圍內(nèi)保持。之后，在PWM指令合計部204中，持續(xù)將補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)合計到PWM電壓 指令值(pwm_v)的狀態(tài)，其中的PWM電壓指令值(pwm_v)是由PWM指令計算部203的PI控 制而生成的值，所以繼續(xù)降壓動作，DC總線電壓值(Vdc_det)被降壓。通過DC總線電壓值 (vdc_det)的降低，從而DC總線電壓偏差的絕對值變小，超過閾值“_dc_V”而驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變 (返回)到區(qū)域⑶。這相當(dāng)于時刻C。即使超過C時刻且驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(8)，標(biāo)志(duty, fig)也保持為“_1”。之 后，在PWM指令合計部204中持續(xù)將補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_duty)合計到PWM電壓指令值(pwm_ ν)狀態(tài)，其中的PWM電壓指令值(pwm_v)是通過PWM指令計算部203的PI控制而生成的 值，所以繼續(xù)降壓動作，DC總線電壓偏差穩(wěn)定。此時，若DC總線電壓偏差為O(V)以上，則 驅(qū)動區(qū)域轉(zhuǎn)變到區(qū)域(5)。這相當(dāng)于時刻D。在時刻D中，若驅(qū)動區(qū)域從區(qū)域⑶轉(zhuǎn)變到區(qū)域(5)，則成為以標(biāo)志(duty, fig)為 “_1”的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到區(qū)域(5)，所以標(biāo)志(duty, fig)切換為“0”，死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動。由此，結(jié)束啟動死區(qū)補(bǔ)償功能是由于如下考慮通過降壓動作時的死區(qū)補(bǔ)償功能， DC總線電壓值(Vdc_det)被充分地降壓，無需增大基于死區(qū)補(bǔ)償功能的電池電流值(ibat_ det) ο若死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動，則補(bǔ)償負(fù)載值(pWm_duty)為零且合計負(fù)載值(pwm_ sum) = P麗電壓指令值(pwm_v)。此時，如圖12(b)所示，包含于PWM電壓指令值(pwm_v) 的比例成分值(P成分值)在死區(qū)補(bǔ)償功能開始啟動的前后具有相同的值，但是死區(qū)補(bǔ)償功 能剛剛結(jié)束啟動之后的積分成分值(I成分值)被置換成死區(qū)補(bǔ)償功能即將結(jié)束啟動之前 的積分成分值(I成分值)和補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_dUty)的合計值。由此，在死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動的前后，如圖12(c)所示，合計負(fù)載值(pwm_SUm) 的值相同且保持連續(xù)性，所以即使結(jié)束啟動死區(qū)補(bǔ)償功能，如圖14所示，也能將升降壓轉(zhuǎn) 換器100的DC總線電壓值(Vdc_det)穩(wěn)定到大致固定值。另外，死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動以后，標(biāo)志(duty, fig)成為“0”且補(bǔ)償負(fù)載值(pwm_ duty)不合計到合計負(fù)載值(pwm_sum)，從而合計負(fù)載值(pWm_sum) = PWM電壓指令值 (pwm_v)，所以升降壓轉(zhuǎn)換器100由通過PWM指令計算部203的PI控制而生成的PWM電壓
29指令值(pwm_v)來驅(qū)動。并且，死區(qū)補(bǔ)償功能結(jié)束啟動以后，標(biāo)志(duty, fig)成為“0”并在區(qū)域(5)驅(qū)動 時，若DC總線電壓偏差通過微小變化而低于O(V)，則驅(qū)動區(qū)域再次轉(zhuǎn)變到區(qū)域(8)，但從區(qū) 域(5)轉(zhuǎn)變到區(qū)域(8)時標(biāo)志(duty, fig)保持為“0”，所以之后升降壓轉(zhuǎn)換器100仍然通 過由PWM指令計算部203的PI控制而生成的PWM電壓指令值(pwm_v)來驅(qū)動。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械，改善在升壓動作和降壓動作的切 換點(diǎn)附近的低電流區(qū)域的電流響應(yīng)性，由此將DC總線110的電壓值保持在固定的范圍內(nèi)， 能夠抑制由過電壓引起的、負(fù)荷的驅(qū)動器的損壞，能將負(fù)荷的控制性保持為良好的狀態(tài)。另外，在圖14的動作例中，通過在區(qū)域(5)、⑶及(11)中轉(zhuǎn)變而開始啟動降壓時 的死區(qū)補(bǔ)償功能，之后，表示結(jié)束啟動的情況，但是升壓時的死區(qū)補(bǔ)償功能的開始啟動/結(jié) 束啟動通過在區(qū)域(2)、(5)及(8)中轉(zhuǎn)變而相同地進(jìn)行，所以省略其說明。并且，在圖14的動作例中，表示_bat_I <電池電流值(ibat_det) < +bat_I 的情況，但是電池電流值(ibat_v)det) ^ -bat_I時(區(qū)域(1)、(4)、(7)及(10)的情 況)，標(biāo)志(duty.flg)的值保持為轉(zhuǎn)變前的值(上次的值)，所以即使電池電流值(ibat_ det) <_bat_I，也不過是保持死區(qū)補(bǔ)償功能的啟動狀態(tài)或解除狀態(tài)。因此，省略電池電流 值(ibat_det)彡-bat_I時的動作說明。另外，同樣，這在+bat_I彡電池電流值(ibat_det) 的情況時(區(qū)域(3)、(6)、(9)及(12)時)也相同。另外，實(shí)施方式3的混合式施工機(jī)械所使用的升降壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動控制裝置的控 制部能通過電子電路或運(yùn)算處理裝置中的任一個實(shí)現(xiàn)。[實(shí)施方式4]圖16是表示實(shí)施方式4的混合式施工機(jī)械的結(jié)構(gòu)的框圖。實(shí)施方式4的混合式施工機(jī)械與實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械的不同之處在于 主泵14的驅(qū)動由泵用電動機(jī)400進(jìn)行，電動發(fā)電機(jī)12進(jìn)行發(fā)動機(jī)11的輔助(電動運(yùn)行) 或基于由發(fā)動機(jī)11驅(qū)動的這一情況的電力的回收(發(fā)電運(yùn)行)。其他的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1 的混合式施工機(jī)械相同，所以對相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同符號，省略其說明。泵用電動機(jī)400構(gòu)成為，只進(jìn)行用于驅(qū)動主泵14的電力運(yùn)行，并通過變換器410 連接到DC總線110。該泵用電動機(jī)400構(gòu)成為，由升降壓驅(qū)動控制部120驅(qū)動。若操作杠桿26A 26C 中的任一個，則從DC總線110通過變換器410向泵用電動機(jī)400供給電力，由此進(jìn)行電力 運(yùn)行，驅(qū)動泵14而排出壓力液體。因此，能發(fā)生通過DC總線110對電動發(fā)電機(jī)12、泵用電動機(jī)400及回轉(zhuǎn)用電動機(jī) 21中的任一個進(jìn)行供給電力的狀況。并且能發(fā)生從電動發(fā)電機(jī)12及回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21中的 任一個向DC總線110供給電力的狀況。在實(shí)施方式4中，升降壓轉(zhuǎn)換器100根據(jù)電動發(fā)電機(jī)12、泵用電動機(jī)400及回轉(zhuǎn)用 電動機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)來進(jìn)行升壓動作和降壓動作的切換的控制，以使DC總線電壓值容納 在固定的范圍內(nèi)。DC總線110配設(shè)在變換器18、410及20與升降壓轉(zhuǎn)換器100之間，在電池19、泵 用電動機(jī)400及回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21之間進(jìn)行電力的交接。在這樣的實(shí)施方式4的混合式施工機(jī)械中，與實(shí)施方式1的混合式施工機(jī)械相同，也能抑制負(fù)荷的控制性的偏差。另外，能防止由過電流引起的負(fù)荷的變換器18、20的損壞 等，能提高運(yùn)行持續(xù)性。另外，與實(shí)施方式2及3相同，能夠提供如下混合式施工機(jī)械不使 升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B損壞，且能穩(wěn)定地進(jìn)行升壓動作和降壓動作之間的切 換，能抑制由過電壓引起的負(fù)荷的驅(qū)動器的損壞，將負(fù)荷的控制性保持為良好的狀態(tài)。并且，在以上對使用PI控制的方式進(jìn)行了說明，但是控制方式不僅限于PI控制方 式，也可以是滯環(huán)控制、魯棒控制、適應(yīng)控制、比例控制、積分控制、增益調(diào)度控制或滑動方 式控制。以上，對本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的混合式施工機(jī)械進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不 限于具體公開的實(shí)施方式，可以在不脫離權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行種種的變形或變更。
權(quán)利要求
一種混合式施工機(jī)械，包含內(nèi)燃機(jī)、電動發(fā)電機(jī)、由液壓驅(qū)動的操作要素、用回轉(zhuǎn)用電動機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征在于，具備配設(shè)在所述電動發(fā)電機(jī)和所述回轉(zhuǎn)用電動機(jī)之間的蓄電機(jī)構(gòu)，該蓄電機(jī)構(gòu)具備維持固定范圍內(nèi)的電壓值的固定電壓蓄電部、允許基于所述電動發(fā)電機(jī)的電動發(fā)電運(yùn)行或基于所述回轉(zhuǎn)用電動機(jī)的電力再生運(yùn)行的電壓值的變動的變動電壓蓄電部。
2.如權(quán)利要求1所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，具有升降壓轉(zhuǎn)換器，一側(cè)連接在所述固定電壓蓄電部，另一側(cè)連接在所述變動電壓蓄電部， 使所述變動電壓蓄電部的電壓值變動來使所述固定電壓蓄電部的電壓值升壓或降壓；以及升降壓驅(qū)動控制部，進(jìn)行所述升降壓轉(zhuǎn)換器的升壓動作和降壓動作的切換控制。
3.如權(quán)利要求2所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，還具備檢測所述固定電壓蓄電部的電壓值的電壓值檢測部，所述升降壓驅(qū)動控制部根據(jù)所述電壓值檢測部所檢測出的電壓值，進(jìn)行升壓動作和降 壓動作的切換控制。
4.如權(quán)利要求2或3所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，所述升降壓驅(qū)動控制部根據(jù)所述回轉(zhuǎn)用電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行所述升降壓轉(zhuǎn)換器 的升壓動作和降壓動作的切換控制，以使所述固定電壓蓄電部的電壓值容納在固定的范圍 內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，所述升降壓驅(qū)動控制部將所述升降壓轉(zhuǎn)換器的升壓動作或降壓動作中的某一個切換 到另一個時，設(shè)置無動作時間。
6.如權(quán)利要求2至5中的任一項所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，所述升降壓轉(zhuǎn)換器具有升壓用開關(guān)元件，用于控制從所述變動電壓蓄電部向所述固定電壓蓄電部的電力的供降壓用開關(guān)元件，用于控制從所述固定電壓蓄電部向所述變動電壓蓄電部的電力的供 給；以及電抗器，連接于所述升壓用開關(guān)元件和所述降壓用開關(guān)元件； 所述升降壓驅(qū)動控制部具有電壓控制機(jī)構(gòu)，驅(qū)動控制所述升壓用開關(guān)元件或所述降壓用開關(guān)元件，以使所述第1 電壓檢測部的電壓值成為電壓目標(biāo)值；電流控制機(jī)構(gòu)，驅(qū)動控制所述升壓用開關(guān)元件或所述降壓用開關(guān)元件，以使流通過所 述電抗器的電流值成為規(guī)定的電流閾值，并且具備控制切換機(jī)構(gòu)，選擇性地切換所述電壓控制機(jī)構(gòu)或所述電流控制機(jī)構(gòu)中的任意一 個，以使所述升降壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)荷成為規(guī)定的負(fù)荷以下。
7.如權(quán)利要求6所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行基于所述電壓控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動控制時，若流通過所述電抗器的電流的絕對值大 于所述電流閾值，則所述控制切換機(jī)構(gòu)切換為基于所述電流控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動控制。
8.如權(quán)利要求6所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行基于所述電流控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動控制時，若所述第1電壓檢測部的電壓值恢復(fù)到 電壓目標(biāo)值，則所述控制切換機(jī)構(gòu)切換為基于所述電壓控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動控制。
9.如權(quán)利要求6至8中的任一項所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，當(dāng)將所述電壓控制機(jī)構(gòu)或所述電流控制機(jī)構(gòu)中的某一個向另一個切換時，所述升降壓 驅(qū)動控制部校正切換后的控制目標(biāo)值的初始值。
10.如權(quán)利要求2至9中的任一項所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，所述升降壓驅(qū)動控制部在所述升降壓轉(zhuǎn)換器的死區(qū)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行促進(jìn)充放電電流的控制。
11.如權(quán)利要求2至5中的任一項所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于， 所述升降壓驅(qū)動控制部包含主控制部，運(yùn)算用于驅(qū)動所述升降壓轉(zhuǎn)換器的PWM負(fù)載值，以使所述DC總線的電壓值 (以下稱為DC總線電壓值)追隨目標(biāo)電壓值；補(bǔ)償負(fù)載值運(yùn)算部，在相對于所述升降壓轉(zhuǎn)換器的PWM負(fù)載值的電流值特性中的規(guī)定 的低電流區(qū)域，運(yùn)算用于補(bǔ)償所述PWM負(fù)載值的補(bǔ)償負(fù)載值；合計部，進(jìn)行將所述補(bǔ)償負(fù)載值合計到由所述主控制部所運(yùn)算的PWM負(fù)載值的合計處理。
12.如權(quán)利要求11所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于所述主控制部構(gòu)成為，通過基于所述DC總線電壓值和所述目標(biāo)電壓值的偏差的PI控 制，運(yùn)算所述PWM負(fù)載值，還具備置換部，在所述合計處理的啟動開始時，將包含于所述PWM負(fù)載值的積分成分 值置換成比例成分值的相反數(shù)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的混合式施工機(jī)械，其特征在于，所述補(bǔ)償負(fù)載值運(yùn)算部，運(yùn)算相當(dāng)于相對于所述升降壓轉(zhuǎn)換器的PWM負(fù)載值的電流值 的特性中的升壓側(cè)或降壓側(cè)的拐點(diǎn)處的PWM負(fù)載值的負(fù)載值，作為所述補(bǔ)償負(fù)載值。
14.一種混合式施工機(jī)械的控制方法，該混合式施工機(jī)械包含內(nèi)燃機(jī)、電動發(fā)電機(jī)、由 液壓驅(qū)動的操作要素、由回轉(zhuǎn)用電動機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、配設(shè)在該電動發(fā)電機(jī)和該回 轉(zhuǎn)用電動機(jī)之間且具備固定電壓蓄電部和變動電壓蓄電部的蓄電機(jī)構(gòu)，其特征在于，該固定電壓蓄電部維持固定范圍內(nèi)的電壓值，并且通過該變動電壓蓄電部，允許基于所述電動發(fā)電機(jī)的電動發(fā)電運(yùn)行或基于所述回轉(zhuǎn)用 電動機(jī)的電力再生運(yùn)行的電壓值的變動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混合式施工機(jī)械及混合式施工機(jī)械的控制方法，該混合式施工機(jī)械包含內(nèi)燃機(jī)、電動發(fā)電機(jī)、由液壓驅(qū)動的操作要素、由回轉(zhuǎn)用電動機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，具備配設(shè)在所述電動發(fā)電機(jī)和所述回轉(zhuǎn)用電動機(jī)之間配設(shè)的蓄電機(jī)構(gòu)，并且，該蓄電機(jī)構(gòu)具備維持一定范圍內(nèi)的電壓值的固定電壓蓄電部、允許基于所述電動發(fā)電機(jī)的電動發(fā)電運(yùn)行或所述回轉(zhuǎn)用電動機(jī)的電力再生運(yùn)行的電壓值的變動的變動電壓蓄電部。
文檔編號B60K6/28GK101910524SQ20088012295
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者莊野博三, 神林英明 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會社