專利名稱：混合動力作業(yè)機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及并用發(fā)動機動力和電力的混合動力作業(yè)機械。
技術(shù)背景以作為本發(fā)明的優(yōu)選例的挖掘機為例來說明背景技術(shù)。挖掘機如圖3所示，通過在履帶式的下部行進(jìn)體1上旋轉(zhuǎn)自如地搭 栽上部旋轉(zhuǎn)體2，并在該上部旋轉(zhuǎn)體2上安裝作業(yè)附屬裝置3而構(gòu)成。該作業(yè)附屬裝置3，包括俯仰自如的動臂4、安裝在該動臂4的末端 的斗桿5、安裝在該斗桿5的末端的伊斗6、和作為驅(qū)動它們的液壓致動 器的動臂、斗桿、鏟斗各壓力缸7、 8、 9。此外，作為使上部旋轉(zhuǎn)體2旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)用致動器，在液壓挖掘機的 情況下使用液壓馬達(dá)，在混合動力挖掘機的情況下使用作為電動致動器 的旋轉(zhuǎn)電動才幾。在該混合動力挖掘機中，公知有采用所謂的并聯(lián)方式的驅(qū)動形式的 挖掘機(參照特開2001-12274號公報)。在該方式中，將液壓泵以及發(fā)揮發(fā)電機作用和電動機作用的發(fā)電電 動機并聯(lián)到作為共同的動力源的發(fā)動機上， 一方面借助液壓泵驅(qū)動液壓 致動器， 一方面借助發(fā)電電動機的發(fā)電機作用或者蓄電裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電 動機。此外，蓄電裝置借助發(fā)電電動機的發(fā)電機作用而充電，在適當(dāng)時候， 發(fā)電電動機通過該蓄電裝置的放電而發(fā)揮電動機作用來輔助發(fā)動機。例如在進(jìn)行發(fā)動機速度傳感(ESS)控制的機械中，對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn) 速的降低，在泵的馬力降低控制之外，還進(jìn)行控制輔助力的輔助控制。此外，有時與該ESS控制無關(guān)，在高負(fù)荷時，即僅通過發(fā)動機無法 維持負(fù)荷時，通過輔助動作來彌補該不足的部分。在這樣通過發(fā)電電動機進(jìn)行發(fā)動機輔助動作的混合動力挖掘機中， 只要滿足發(fā)動機的轉(zhuǎn)速或負(fù)荷等輔助條件，則無條件地進(jìn)行輔助控制， 所以在不需要輔助動作(造成浪費)的情況下，即在由于超負(fù)荷等而導(dǎo) 致發(fā)動機停止了的情況或明顯將發(fā)生發(fā)動機停止的情況(包括燃料用盡) 下，也會繼續(xù)輔助動作。在該情況下，會發(fā)生蓄電力的浪費或過放電，不僅從節(jié)能的觀點出 發(fā)不優(yōu)選，而且會導(dǎo)致蓄電裝置的壽命降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種混合動力作業(yè)機械，在無需利用發(fā)電電 動機進(jìn)行發(fā)動機輔助的情況下可使輔助動作自動停止。首先，本發(fā)明的混合動力作業(yè)機械具有以下的基本構(gòu)成。 本發(fā)明是一種混合動力作業(yè)機械，驅(qū)動液壓致動器的液壓泵、與發(fā)驅(qū)動，蓄電裝置借助上述發(fā)電電動機的發(fā)電機作用而充電，并且借助該 蓄電裝置的電力而驅(qū)動發(fā)電電動機來發(fā)揮輔助發(fā)動機的電動機作用，其 中，機構(gòu)，控制機構(gòu)，在借助上述運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測機構(gòu)檢測到發(fā)動機停止或者 將直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時使上述發(fā)動機輔助動作停止。根據(jù)本發(fā)明，在檢測出發(fā)動機停止或者將直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的運 轉(zhuǎn)狀態(tài)時，借助控制機構(gòu)使利用發(fā)電電動機進(jìn)行的發(fā)動機輔助動作自動 停止，所以可防止蓄電力的浪費或過放電，從蓄電裝置的壽命或節(jié)能的 觀點出發(fā)優(yōu)選。此外，本發(fā)明，在上述基本的構(gòu)成中，優(yōu)選地，作為運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測 機構(gòu)，具有檢測發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速的發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測機構(gòu)，控制機構(gòu)求 出發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和檢測到的發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速的偏差，當(dāng)該偏差在被時，使發(fā)動機輔助動作停止。該構(gòu)成的情況下，發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實 際轉(zhuǎn)速的偏差為設(shè)定值以上的時候，相當(dāng)于上述檢測到發(fā)動機停止或者 將直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的時候。此外，本發(fā)明，在上述基本的構(gòu)成中，優(yōu)選地，作為運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢 測機構(gòu)而具有檢測燃料的剩余量的燃料檢測機構(gòu)，當(dāng)燃料剩余量在被 作為會使發(fā)動機停止或直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的燃料剩余量而預(yù)先設(shè)定 的值以下時，使發(fā)動機輔助動作停止。該構(gòu)成的情況下，燃料剩余量 為設(shè)定值以下從而由于燃料用盡導(dǎo)致的發(fā)動機停止變得很明顯的時
候，相當(dāng)于上述檢測到發(fā)動機停止或者將直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的運轉(zhuǎn) 狀態(tài)的時候。


圖l是表示本發(fā)明的實施方式的模塊構(gòu)成圖。圖2是用于說明實施方式的作用的流程圖。圖3是作為本發(fā)明的優(yōu)選例的挖掘機的概要側(cè)視圖。
具體實施方式
借助圖1、 2說明本發(fā)明的實施方式。圖l表示實施方式的混合動力挖掘機的模塊構(gòu)成。如該圖所示，經(jīng)由動力分配裝置(動力分配器)11而在發(fā)動機10 上并聯(lián)連接可變?nèi)萘啃偷囊簤罕?2、和發(fā)揮發(fā)電機作用和電動機作用的 發(fā)電電動機13，它們由發(fā)動機10驅(qū)動。在液壓泵12上連接液壓回路14，除圖3的動臂壓力缸7以外的液 壓致動器(統(tǒng)一標(biāo)注附圖標(biāo)記15)由來自液壓泵12的液壓油驅(qū)動。另 外，在圖1中，表示僅連接一臺液壓泵12的情況，但有時也并聯(lián)多臺。來自發(fā)電電動機13的電力經(jīng)由發(fā)電電動機控制器16以及電動機控 制器17而送到旋轉(zhuǎn)電動機18，該旋轉(zhuǎn)電動機18的回轉(zhuǎn)力經(jīng)由減速器19 而傳遞到圖3的上部旋轉(zhuǎn)體2，該旋轉(zhuǎn)體2旋轉(zhuǎn)。另一方面，在發(fā)電電動機13上，經(jīng)由發(fā)電電動機控制器16連接作 為蓄電裝置的蓄電池(例如鋰離子蓄電器)20，成為旋轉(zhuǎn)電動機18的第 2動力源。該蓄電池20借助發(fā)電電動機13的發(fā)電機作用而被充電，在適當(dāng)?shù)?時候，發(fā)電電動機13借助該蓄電池20的放電力而發(fā)揮電動機作用來輔 助發(fā)動才幾。例如，在進(jìn)行ESS控制的混合動力挖掘機的情況下，與發(fā)動機10的 轉(zhuǎn)速降低對應(yīng)地，在泵馬力降低控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行該發(fā)動機輔助動作。發(fā)電電動機控制器16，切換發(fā)電電動機13的發(fā)電機作用和電動機 作用，控制發(fā)電電力、以及作為電動機時的電流或者轉(zhuǎn)矩，并且根據(jù)發(fā) 電電動機13的發(fā)電機輸出的過量或不足而控制蓄電池20的充放電。此外，電動機控制器17控制旋轉(zhuǎn)電動機18的電流或者轉(zhuǎn)矩。
作為對利用蓄電池20以;SJi電電動機13實現(xiàn)的發(fā)動機輔助動作進(jìn) 行控制的控制機構(gòu)，設(shè)置發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定機構(gòu)21、發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測機構(gòu) 22、輔助動作實施/停止判斷機構(gòu)23、發(fā)電電動機控制機構(gòu)24。發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定機構(gòu)21，根據(jù)油門25的操作量而設(shè)定發(fā)動機目標(biāo) 轉(zhuǎn)速，并將其送到輔助動作實施/停止判斷機構(gòu)23。發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測機構(gòu)22，根據(jù)來自發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器26的信號而 檢測(計算)出發(fā)動機IOO的實際轉(zhuǎn)速，并將該值輸送到輔助動作實施/ 停止判斷機構(gòu)23中。輔助動作實施/停止判斷機構(gòu)23，求得輸入的發(fā)動機目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實 際轉(zhuǎn)速的偏差，并根據(jù)該偏差是否在被作為會使發(fā)動機停止或直接導(dǎo)致 發(fā)動機停止的值而預(yù)先設(shè)定的值以上，判斷輔助動作的實施/停止，并將 作為該判斷結(jié)果的信號輸送到發(fā)電電動機控制機構(gòu)24。發(fā)電電動機控制機構(gòu)24，若被輸入輔助動作實施的信號，則向發(fā)電 電動機控制器16輸出用于發(fā)動機輔助的發(fā)電電動機轉(zhuǎn)矩指令，而若被輸 入輔助動作停止的信號，則向發(fā)電電動機控制器16輸出轉(zhuǎn)矩指令0。此外，向輔助動作實施/停止判斷機構(gòu)23輸入來自檢測發(fā)動機燃料 的剩余量的燃料傳感器27的信號，當(dāng)燃料剩余量變成被作為直接導(dǎo)致發(fā) 動機停止的量而預(yù)先設(shè)定的值以下時，在該機構(gòu)23中進(jìn)行輔助動作停止 的判斷。借助圖2進(jìn)一步說明這一點的作用。在步驟S1中讀入發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速co2以及燃料剩余量Fv，在步驟S2 中計算發(fā)動機目標(biāo)轉(zhuǎn)速wl和發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速co2的偏差A(yù) (o。在步驟S3中，比較該偏差A(yù) co和設(shè)定值A(chǔ) cos，在"否"(Aco〈A cos )時，在步驟S4中進(jìn)一步進(jìn)行燃料剩余量的檢測值Fv和設(shè)定值Fvs 的比較。在此，在Fv〉Fvs時("否"時=燃料剩余量足夠時)，判斷為不是發(fā) 動機停止或者將直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的狀態(tài)，而在步驟S5中判斷為繼續(xù) 實施輔助動作，繼續(xù)向圖1的發(fā)電電動機控制機構(gòu)24送出輔助動作信號。與之相對，在步驟S3中為"是，，(△ co > △ cos )時，以及在步驟S4 中為"是"(FV<Fvs)時，判斷為處于發(fā)動機停止或者將直接導(dǎo)致發(fā)動 機停止的狀態(tài)而在步驟S6中判斷輔助動作停止，并向圖1的發(fā)電電動機 控制機構(gòu)24發(fā)送輔助動作停止信號作為轉(zhuǎn)矩指令0。
通過該控制，在發(fā)動機停止或?qū)⒅苯訉?dǎo)致發(fā)動機停止的情況下，使發(fā)電電動機13進(jìn)行的發(fā)動機輔助動作自動停止，所以可防止蓄電池蓄電 力的浪費或過放電，從蓄電池壽命以及節(jié)能的觀點出發(fā)優(yōu)選。另外，作為將直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化，也可檢測泵壓 力上升到設(shè)定值以上的情況或發(fā)動機的過熱(發(fā)動機溫度)。雖然參照附圖和優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但顯然可以在 不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行等同替換。
權(quán)利要求
1.一種混合動力作業(yè)機械，具有液壓泵，驅(qū)動液壓致動器；發(fā)電電動機，發(fā)揮發(fā)電機作用和電動機作用；發(fā)動機，驅(qū)動上述液壓泵以及上述發(fā)電電動機，作為它們共同的動力源；蓄電裝置，借助上述發(fā)電電動機的發(fā)電機作用而充電，借助該蓄電裝置的電力而驅(qū)動發(fā)電電動機來發(fā)揮對發(fā)動機進(jìn)行輔助的電動機作用；控制機構(gòu)，控制利用上述發(fā)電電動機進(jìn)行的發(fā)動機輔助動作；和運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測機構(gòu)，檢測發(fā)動機停止或?qū)⒅苯訉?dǎo)致發(fā)動機停止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)；其中，上述控制機構(gòu)，在借助上述運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測機構(gòu)檢測到發(fā)動機停止或者將直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，使上述發(fā)動機輔助動作停止。
2.如權(quán)利要求l所述的混合動力作業(yè)機械，其特征在于，作為上述 運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測機構(gòu)，具有檢測發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速的發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測機構(gòu)，M的勞勁杌戀際袪詿的偏差，當(dāng)?shù)闹狄陨蠒r，使發(fā)動機輔助動作停止。
3.如權(quán)利要求l所述的混合動力作業(yè)機械，其特征在于，作為上述 運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測機構(gòu)，具有檢測燃料的剩余量的燃料檢測機構(gòu)，當(dāng)該燃料 剩余量在被作為會使發(fā)動機停止或直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的燃料剩余量而 預(yù)先設(shè)定的值以下時，使發(fā)動機輔助動作停止。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混合動力作業(yè)機械，借助發(fā)動機驅(qū)動液壓泵和發(fā)電電動機，并借助發(fā)電電動機的發(fā)電機作用而對蓄電池進(jìn)行充電，并且借助蓄電池的電力驅(qū)動發(fā)電電動機而輔助發(fā)動機。作為該構(gòu)成的前提，在作為發(fā)動機停止或者將直接導(dǎo)致發(fā)動機停止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速的偏差為設(shè)定值以上時，以及燃料剩余量為設(shè)定值以下時，基于輔助動作實施/停止判斷機構(gòu)的判斷，使發(fā)動機輔助動作自動停止。
文檔編號E02F9/20GK101165282SQ20071016133
公開日2008年4月23日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者小見山昌之, 鹿兒島昌之 申請人:神鋼建設(shè)機械株式會社