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)明涉及一種利用電動機(jī)輔助引擎的混合式挖土機(jī)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]挖土機(jī)中，通常將引擎控制成維持恒定轉(zhuǎn)速。液壓泵的負(fù)載施加在引擎上時，為增大引擎的轉(zhuǎn)矩而進(jìn)行燃料噴射，并進(jìn)行用于維持引擎的轉(zhuǎn)速的控制。然而，當(dāng)液壓泵的負(fù)載急劇增大時，有時無法追蹤引擎的轉(zhuǎn)矩上升，且使引擎的轉(zhuǎn)速暫時下降。此時，導(dǎo)致為了使引擎轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)速而需要噴射燃料。其結(jié)果，不僅導(dǎo)致油耗的惡化，還導(dǎo)致引擎轉(zhuǎn)速下降，由此導(dǎo)致驅(qū)動用缸動作也變差，且產(chǎn)生遲緩現(xiàn)象。
[0003]為了抑制這種不良情況的發(fā)生而提出通過控制輔助馬達(dá)來輔助引擎的挖土機(jī)。這種挖土機(jī)上通常設(shè)有將驅(qū)動液壓泵的動力輸出且輔助引擎的電動機(jī)(輔助馬達(dá))。并且，提出一種如下挖土機(jī)，即，即便在液壓泵的負(fù)載急劇增大時，也可通過驅(qū)動輔助馬達(dá)來輔助引擎，由此抑制引擎轉(zhuǎn)速下降并恢復(fù)至恒定的轉(zhuǎn)速(例如，參考專利文獻(xiàn)I)。
[0004]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011 — 012426號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)課題
[0008]然而，通過利用輔助馬達(dá)來輔助引擎以恢復(fù)引擎的轉(zhuǎn)速，但若導(dǎo)致由輔助馬達(dá)提供用于恢復(fù)引擎轉(zhuǎn)速的所有轉(zhuǎn)矩，則導(dǎo)致引擎本身失去要恢復(fù)到原來的恒定轉(zhuǎn)速的力量。因此，引擎的轉(zhuǎn)矩通常成為減去輔助馬達(dá)的輔助量的轉(zhuǎn)矩，輔助馬達(dá)一旦停止輔助，則可能會陷入再次使轉(zhuǎn)速下降的狀況。
[0009]S卩，當(dāng)引擎有能力提升自身的轉(zhuǎn)速時得到輔助馬達(dá)的輔助，則導(dǎo)致無法進(jìn)行通過增大引擎的燃料噴射量來恢復(fù)轉(zhuǎn)速的控制。
[0010]因此，希望開發(fā)出即便在因引擎的轉(zhuǎn)速下降而由輔助馬達(dá)進(jìn)行輔助時，也能夠由引擎自主將轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來的恒定轉(zhuǎn)速的技術(shù)。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供混合式挖土機(jī)，其中，該混合式挖土機(jī)具有:引擎，以恒定轉(zhuǎn)速被旋轉(zhuǎn)控制；電動發(fā)電機(jī)，輔助該引擎；控制部，控制所述電動發(fā)電機(jī)的驅(qū)動；及液壓泵，由所述引擎驅(qū)動，當(dāng)所述引擎的轉(zhuǎn)速因所述液壓泵的負(fù)載而低于所述恒定轉(zhuǎn)速時，所述控制部利用所述電動發(fā)電機(jī)輔助所述引擎，且當(dāng)所述引擎的轉(zhuǎn)速恢復(fù)至所述恒定轉(zhuǎn)速之前，所述控制部減少所述電動發(fā)電機(jī)對所述引擎的輔助輸出。
[0013]并且，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供混合式挖土機(jī)的控制方法，其中，所述混合式挖土機(jī)具有:引擎，以恒定轉(zhuǎn)速被旋轉(zhuǎn)控制；電動發(fā)電機(jī)，輔助該引擎；控制部，控制所述電動發(fā)電機(jī)的驅(qū)動；及液壓泵，由所述引擎驅(qū)動，該方法中，當(dāng)所述引擎的轉(zhuǎn)速因所述液壓泵的負(fù)載而低于所述恒定轉(zhuǎn)速時利用所述電動發(fā)電機(jī)輔助所述引擎，所述引擎的轉(zhuǎn)速恢復(fù)所述恒定轉(zhuǎn)速之前，減少所述電動發(fā)電機(jī)對所述引擎的輔助輸出。
[0014]發(fā)明效果
[0015]根據(jù)上述實(shí)施方式，即便在因引擎的轉(zhuǎn)速下降而利用電動發(fā)電機(jī)進(jìn)行輔助時，也能夠通過引擎的自主努力將轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來的恒定轉(zhuǎn)速。
【附圖說明】
[0016]圖1為挖土機(jī)的側(cè)視圖。
[0017]圖2為表示基于一實(shí)施方式的挖土機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0018]圖3為蓄電系統(tǒng)的電路框圖。
[0019]圖4為表示當(dāng)引擎的轉(zhuǎn)速下降時由電動發(fā)電機(jī)進(jìn)行輔助而使引擎的轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來的恒定轉(zhuǎn)速為止的、引擎的轉(zhuǎn)速、電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩及引擎的轉(zhuǎn)矩的變化的一例的時序圖。
[0020]圖5為表示當(dāng)引擎的轉(zhuǎn)速下降時由電動發(fā)電機(jī)進(jìn)行輔助而使引擎的轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來的恒定轉(zhuǎn)速為止的、引擎的轉(zhuǎn)速、電動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩及引擎的轉(zhuǎn)矩的變化的另一例的時序圖。
[0021]圖6為表示利用回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的挖土機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]接著，參考附圖對實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0023]圖1為使用本發(fā)明的挖土機(jī)的側(cè)視圖。
[0024]圖1所示的挖土機(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上安裝有動臂4。動臂4的前端安裝有斗桿5，斗桿5的前端安裝有鏟斗6。動臂
4、斗桿5及鏟斗6分別通過動臂缸7、斗桿缸8及鏟斗缸9而被液壓驅(qū)動。上部回轉(zhuǎn)體3上設(shè)有駕駛室10且搭載有引擎等動力源。
[0025]圖2是表示圖1所示的挖土機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2中，以雙重線表示機(jī)械動力系統(tǒng)，以粗實(shí)線表示高壓液壓管路，以虛線表示先導(dǎo)管路，以細(xì)實(shí)線表示電力驅(qū)動、控制系統(tǒng)。
[0026]作為機(jī)械式驅(qū)動部的引擎11及作為輔助驅(qū)動部的電動發(fā)電機(jī)12分別連接于變速器13的2個輸入軸。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。主泵14為可變?nèi)萘渴揭簤罕茫軌蛲ㄟ^控制斜板的角度(偏轉(zhuǎn)角)來調(diào)整活塞的沖程長度，且控制吐出流量。
[0027]控制閥17為進(jìn)行挖土機(jī)中的液壓系統(tǒng)的控制的控制裝置。用于下部行走體I的液壓馬達(dá)IA(右用)及IB(左用)、動臂缸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。
[0028]電動發(fā)電機(jī)12上經(jīng)由逆變器18A連接有包括蓄電器的蓄電系統(tǒng)120。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。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分別與控制閥17及壓力傳感器29連接。壓力傳感器29與進(jìn)行電力系統(tǒng)的驅(qū)動控制的控制器30連接。
[0029]圖2所示的挖土機(jī)將回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2設(shè)為電動式，因此設(shè)有用于驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21。作為電動工作要件的回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21經(jīng)由逆變器20與蓄電系統(tǒng)120連接?；剞D(zhuǎn)用電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸21A上連接有分解器22、機(jī)械制動器23及回轉(zhuǎn)變速器24。由回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21、逆變器20、分解器22、機(jī)械制動器23及回轉(zhuǎn)變速器24構(gòu)成負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)。
[0030]控制器30為作為進(jìn)行挖土機(jī)的驅(qū)動控制的主控制部的控制裝置?？刂破?0由包含CPU(Central Processing Unit)及內(nèi)部存儲器的運(yùn)算處理裝置構(gòu)成，為通過由CPU執(zhí)行存儲于內(nèi)部存儲器中的驅(qū)動控制用程序來實(shí)現(xiàn)的裝置。
[0031]控制器30將從壓力傳感器29供給到的信號轉(zhuǎn)換成速度指令，進(jìn)行回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的驅(qū)動控制。從壓力傳感器29供給到的信號相當(dāng)于表示為了使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2回轉(zhuǎn)而操作了操作裝置26時的操作量的信號。
[0032]控制器30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)，并且通過驅(qū)動控制作為升降壓控制部的升降壓轉(zhuǎn)換器100(參考圖3)來進(jìn)行電容器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)及回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21的運(yùn)行狀態(tài)(動力運(yùn)行或再生運(yùn)行)，進(jìn)行升降壓轉(zhuǎn)換器100的升壓動作與降壓動作的切換控制，由此進(jìn)行電容器19的充放電控制。并且，控制器30根據(jù)由蓄電器電壓檢測部檢測的蓄電器電壓值計(jì)算蓄電器(電容器)的充電率SOC。
[0033]引擎11上設(shè)有檢測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)Ila，轉(zhuǎn)速計(jì)I Ia的檢測值(轉(zhuǎn)速值)被供給至控制器30?？刂破?0連續(xù)監(jiān)視轉(zhuǎn)速計(jì)Ila的檢測值，并如后述的那樣根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)Ila的檢測值控制電動發(fā)電機(jī)12的驅(qū)動。另外，本實(shí)施方式中示出通過一個控制部來控制引擎和電動發(fā)電機(jī)的事例，但即便由分別不同的控制器來構(gòu)成引擎用控制部和電動發(fā)電機(jī)用控制部，引擎用的控制部和電動發(fā)電機(jī)用控制部也屬于本申請發(fā)明的控制部。
[0034]圖3為蓄電系統(tǒng)120的電路框圖。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100及DC母線110。DC母線110對電容器19、電動發(fā)電機(jī)12及回轉(zhuǎn)用電動機(jī)21之間的電力授受進(jìn)行控制。電容器19中設(shè)有用于檢測電容器電壓值的電容器電壓檢測部112和用于檢測電容器電流值的