專利名稱：混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法
混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)課題本發(fā)明是為了解決上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而研究出的，提供一種利用電動(dòng)機(jī)卻使進(jìn)行挖掘機(jī)的主要使用用途即挖掘作業(yè)時(shí)的能量損失最小化，確保動(dòng)臂的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，并能夠回收動(dòng)臂的可再生能量的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法。課題解決手段根據(jù)本發(fā)明的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)；存儲(chǔ)在上述電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電的蓄電裝置；由上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而向動(dòng)臂供給工作油的液壓泵馬達(dá)；構(gòu)成將上述液壓泵馬達(dá)的排出管路和流入管路選擇性地與動(dòng)臂的缸蓋或活塞桿側(cè)連接或斷開的閉合管路的動(dòng)臂控制閥；由與上述電動(dòng)機(jī)另行設(shè)置的驅(qū)動(dòng)源而驅(qū)動(dòng)，并向鏟斗、行駛馬達(dá)或小臂供給工作油的主泵；使上述主泵的排出管路與上述液壓泵馬達(dá)的排出管路連接，從而使分別從上述主泵和上述液壓泵馬達(dá)排出的工作油能夠合流的動(dòng)臂輔助閥；以及控制上述電動(dòng)機(jī)、上述液壓泵馬達(dá)、上述動(dòng)臂控制閥的控制部。這里，上述第一控制閥在動(dòng)臂上升中選擇性地切換并在動(dòng)臂下降時(shí)斷開，上述第二控制閥在動(dòng)臂上升時(shí)斷開并在動(dòng)臂下降時(shí)選擇性地切換。而且，在動(dòng)臂下降時(shí)從動(dòng)臂液壓缸向上述液壓泵馬達(dá)側(cè)流入的流量超過上述液壓泵馬達(dá)的容許流量或超過上述電動(dòng)機(jī)的發(fā)電容量的情況下上述第一控制閥被連接而使從動(dòng)臂液壓缸向上述液壓泵馬達(dá)流入的流量向儲(chǔ)油箱排出。根據(jù)上述本發(fā)明的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法包括檢測出動(dòng)臂操縱桿的操作量的步驟；判斷基于上述動(dòng)臂操縱桿的操作的動(dòng)臂的上升或下降的步驟；若上述動(dòng)臂是上升，則敞開第一控制閥的步驟；若上述動(dòng)臂是上升，則比較根據(jù)上述動(dòng)臂操縱桿的操作量的動(dòng)臂的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力與上述電動(dòng)機(jī)的能夠供給的最大動(dòng)力，若動(dòng)臂的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力小于上述電動(dòng)機(jī)的能夠供給的最大動(dòng)力，則比較動(dòng)臂液壓缸的所需流量與上述液壓泵馬達(dá)的最大流量的步驟；若上述動(dòng)臂液壓缸的所需流量小于上述液壓泵馬達(dá)的最大流量則斷開上述動(dòng)臂輔助閥的步驟；若上述動(dòng)臂的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力大于上述電動(dòng)機(jī)的能夠供給的最大動(dòng)力，則連接上述動(dòng)臂輔助閥的步驟；若上述動(dòng)臂是下降則敞開上述第二控制閥，并比較動(dòng)臂再生動(dòng)力與上述電動(dòng)機(jī)的能夠再生的最大動(dòng)力，若動(dòng)臂再生動(dòng)力小于上述電動(dòng)機(jī)的能夠再生的最大動(dòng)力，則比較動(dòng)臂液壓缸再生流量與上述液壓泵馬達(dá)的容許流量的步驟；若上述動(dòng)臂液壓缸的再生流量小于上述液壓泵馬達(dá)的容許流量，則斷開上述第一控制閥的步驟；若上述動(dòng)臂液壓缸再生流量大于上述液壓泵馬達(dá)的容許流量，則連接上述第一控制閥的步驟；以及若上述動(dòng)臂再生動(dòng)力大于上述電動(dòng)機(jī)的能夠再生的最大動(dòng)力，則連接上述第一控制閥的步驟。發(fā)明效果根據(jù)如上所述的本發(fā)明的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法可得到利用電動(dòng)機(jī)卻使進(jìn)行挖掘機(jī)的主要使用用途即挖掘作業(yè)時(shí)的能量損失最小化，確保動(dòng)臂的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，并能夠回收動(dòng)臂的可再生能量的效果。
S卩、動(dòng)臂上升時(shí)利用電動(dòng)機(jī)和動(dòng)臂液壓泵馬達(dá)而驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂，從而消除進(jìn)行低流量細(xì)微操作時(shí)在液壓系統(tǒng)中所產(chǎn)生的損失，由此，可提高單位油量的行駛公里數(shù)。而且，從電動(dòng)機(jī)和液壓泵馬達(dá)供給動(dòng)臂單獨(dú)動(dòng)作時(shí)初期在細(xì)微操作區(qū)間所需的流量，大體上利用現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)能夠供給超過動(dòng)臂最大供給流量和動(dòng)力的水準(zhǔn)相應(yīng)部分的部分。而且，利用小容量的電動(dòng)機(jī)和泵馬達(dá)卻可確保與現(xiàn)有的挖掘機(jī)同等水準(zhǔn)的動(dòng)臂作 業(yè)性能，且可再生動(dòng)臂能量，在瞬間性地需要較高的動(dòng)力以及大流量的情況下在現(xiàn)有液壓系統(tǒng)予以輔助，從而可確保與現(xiàn)有挖掘機(jī)同等水準(zhǔn)的性能。而且，在瞬間性地存在較多的再生能量的情況下超過容量部分分流，僅憑動(dòng)臂最大供給流量和發(fā)動(dòng)機(jī)最大動(dòng)力程度的液壓泵和電動(dòng)機(jī)容量就能供給驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂所需的大部分的能量，并可回收動(dòng)臂可再生能量的大部分的能量。而且，從現(xiàn)有液壓系統(tǒng)分離出動(dòng)臂，從而可消除現(xiàn)有液壓系統(tǒng)中的損失，并使主控制閥的構(gòu)造變得簡單。而且，兩個(gè)主泵分別擔(dān)負(fù)小臂和鏟斗，從而可提高小臂和鏟斗的作業(yè)性能。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖2是圖示了圖I的動(dòng)臂上升狀態(tài)的構(gòu)成圖。圖3是圖示了圖I的動(dòng)臂下降狀態(tài)的構(gòu)成圖。圖4是對于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法的順序圖。符號說明100—?jiǎng)颖郏?05—?jiǎng)颖垡簤焊祝?06—缸蓋，107—活塞桿，110—電動(dòng)機(jī)，115—電容器，116—電能存儲(chǔ)裝置，120—液壓泵馬達(dá)，121—排出管路，122—流入管路，125—?jiǎng)颖劭刂崎y，126—順向連接部位，127—交叉連接部位，128—斷開部位，129—單向閥，140—主泵，141 一發(fā)動(dòng)機(jī)，144 一動(dòng)臂輔助閥，145—?jiǎng)颖圯o助管路，151—第一控制閥，152—第二控制閥，160—控制部，170—斜盤角控制裝置。
具體實(shí)施例方式下面參照

根據(jù)本發(fā)明的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法的優(yōu)選實(shí)施例。在這過程中，為了說明的明了性和便利起見，附圖中所圖示的線條的厚度或構(gòu)成要素的大小等有可能夸張地示出。另外，將在后面敘述的術(shù)語是考慮了在本發(fā)明的功能而定義的術(shù)語，這隨使用者、運(yùn)用者的意圖或慣例而有可能相異。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成圖，圖2是圖示了圖I的動(dòng)臂上升狀態(tài)的構(gòu)成圖，圖3是圖示了圖I的動(dòng)臂下降狀態(tài)的構(gòu)成圖，圖4是對于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法的順序圖。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)110、存儲(chǔ)由電動(dòng)機(jī)110產(chǎn)生的電的蓄電裝置115、由電動(dòng)機(jī)110驅(qū)動(dòng)而向動(dòng)臂100供給工作油的液壓泵馬達(dá)120、將液壓泵馬達(dá)120的排出管路121和流入管路122與動(dòng)臂100的缸蓋106或活塞桿107側(cè)選擇性地連接或斷開的動(dòng)臂控制閥125。在本實(shí)施例中蓄電裝置由與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的未圖示的馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)可被供給大部分的電力。
動(dòng)臂控制閥125通過供給工作油的動(dòng)臂輔助管路145與主泵140連接。主泵140由兩個(gè)構(gòu)成，并由發(fā)動(dòng)機(jī)141驅(qū)動(dòng)而向鏟斗、行駛馬達(dá)或小臂提供工作油。液壓泵馬達(dá)120上連接有排出工作油的排出管路121和流入工作油的流入管路122。排出管路121和流入管路122通過動(dòng)臂控制閥125與動(dòng)臂液壓缸105的缸蓋106或活塞桿107側(cè)連接。S卩、排出管路121和流入管路122的液壓回路接點(diǎn)通過動(dòng)臂控制閥125連接或斷開。動(dòng)臂控制閥125由順向連接排出管路121和流入管路122而使動(dòng)臂100上升的順向連接部位126、相反地連接排出管路121和流入管路122的交叉連接部位127以及斷開排出管路121和流入管路122的連接的斷開部位128構(gòu)成。動(dòng)臂控制閥125由電子比例控制閥或另設(shè)的先導(dǎo)液壓管路而運(yùn)轉(zhuǎn)，且排出管路121和流入管路122的連接狀態(tài)被切換。在液壓泵馬達(dá)120的排出管路121具備防止逆向流動(dòng)的單向閥129，從液壓泵馬達(dá)120側(cè)靠近單向閥129連接有動(dòng)臂輔助管路145。在液壓泵馬達(dá)120與動(dòng)臂控制閥125的排出管路121之間連接有與儲(chǔ)油箱連接的第一控制閥151。在動(dòng)臂輔助管路145的連接部位與液壓泵馬達(dá)120之間連接有與儲(chǔ)油箱連接的第二控制閥152。電動(dòng)機(jī)110、由控制部160控制液壓泵馬達(dá)120、動(dòng)臂控制閥125、第一控制閥151、以及第二控制閥152的運(yùn)轉(zhuǎn)。參照圖2，若動(dòng)臂100上升信號從動(dòng)臂操縱桿161輸入到控制部160，則由控制部160使電動(dòng)機(jī)110作為馬達(dá)動(dòng)作，并以泵來驅(qū)動(dòng)液壓泵馬達(dá)120。而且，通過動(dòng)臂控制閥125的切換，液壓泵馬達(dá)120的出口側(cè)通過排出管路121與動(dòng)臂100的缸蓋106側(cè)連接，動(dòng)臂100活塞桿107側(cè)通過液壓泵馬達(dá)120的流入管路122與液壓泵馬達(dá)120的吸入側(cè)連接。此時(shí)，動(dòng)臂100由從液壓泵馬達(dá)120排出的流量而開始上升，通過對電動(dòng)機(jī)110的旋轉(zhuǎn)速度和由斜盤角控制裝置170而形成的斜盤角的控制來實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂100的速度控制。這里，液壓泵馬達(dá)120與動(dòng)臂液壓缸105之間構(gòu)成閉合管路，由于液壓缸面積之差，從動(dòng)臂液壓缸105供給到液壓泵馬達(dá)120的流量少于從液壓泵馬達(dá)120供給到動(dòng)臂液壓缸105的流量。此時(shí)，通過所連接的第一控制閥151而從儲(chǔ)油箱被供給不足的流量。而且，控制部160從電動(dòng)機(jī)110的轉(zhuǎn)矩、旋轉(zhuǎn)速度算出電動(dòng)機(jī)110的動(dòng)力，通過從斜盤角控制裝置170輸出的斜盤角和旋轉(zhuǎn)速度而監(jiān)控液壓泵馬達(dá)120的流量。另一方面，若動(dòng)臂操縱桿161的控制信號上升而超過液壓泵馬達(dá)120的供給流量或超過電動(dòng)機(jī)110的容量的情況下，控制部160控制動(dòng)臂輔助閥144而將主泵140的流量向動(dòng)臂液壓缸105供給。控制部160控制動(dòng)臂輔助閥144的開閉以使動(dòng)臂液壓缸105能夠跟蹤動(dòng)臂操縱桿161信號。動(dòng)臂輔助閥144在連接被斷開的狀態(tài)下由控制部160而切換到右側(cè)，動(dòng)臂輔助管路145與通過發(fā)動(dòng)機(jī)141驅(qū)動(dòng)的主泵140連接。參照圖3，若動(dòng)臂100下降信號從動(dòng)臂操縱桿161輸入到控制部160，則液壓泵馬達(dá)120通過控制部160由從動(dòng)臂液壓缸105返回的流量動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)110通過液壓泵馬達(dá)120的驅(qū)動(dòng)力作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所發(fā)電的電力存儲(chǔ)到具有蓄電裝置115的電能存儲(chǔ)裝置116中。此時(shí)，在動(dòng)臂100下降時(shí)，動(dòng)臂100的缸蓋106側(cè)通過動(dòng)臂控制閥125的切換由流入管路122而與液壓泵馬達(dá)120的吸入側(cè)連接，動(dòng)臂100活塞桿107側(cè)由排出管路121而與液壓泵馬達(dá)120的排出側(cè)連接。通過斜盤角控制裝置170控制斜盤角而控制液壓泵馬達(dá)120的旋轉(zhuǎn)速度從而控制動(dòng)臂100的下降速度，并且一并控制電動(dòng)機(jī)110的發(fā)電量。另外，在液壓泵馬達(dá)120與液壓缸之間構(gòu)成有閉合管路，由于有無活塞桿107所導(dǎo)致的動(dòng)臂液壓缸105面積之差，使得從動(dòng)臂液壓缸105供給到液壓泵馬達(dá)120的流量多于從液壓泵馬達(dá)120供給到動(dòng)臂液壓缸105的流量。此時(shí)，與排出管路121連接的第二控制閥152由控制部160的信號而處于連接狀態(tài)使得將從液壓泵馬達(dá)120供給到動(dòng)臂液壓缸105的剩余流量向儲(chǔ)油箱排出。而且，在超過液壓泵馬達(dá)120的容許流量或超過電動(dòng)機(jī)110的發(fā)電容量的流量從動(dòng)臂液壓缸105排出而供給到液壓泵馬達(dá)120的情況下，控制部160使第一控制閥151運(yùn)轉(zhuǎn)成連接狀態(tài)從而能夠向儲(chǔ)油箱排出超過液壓泵馬達(dá)120和電動(dòng)機(jī)110的容量的剩余流量。 此時(shí)，第一控制閥151發(fā)揮向儲(chǔ)油箱排出從動(dòng)臂液壓缸105通過流入管路122向液壓泵馬達(dá)120流動(dòng)的工作油的剩余流量的功能。參照圖2和圖3整理如下。就第一控制閥151而言，動(dòng)臂100上升時(shí)與儲(chǔ)油箱連接從而能夠向動(dòng)臂液壓缸105供給不足的工作油，與此相反，動(dòng)臂100下降時(shí)除了從動(dòng)臂液壓缸105向液壓泵馬達(dá)120側(cè)產(chǎn)生剩余流量時(shí)之外被斷開。而且，第二控制閥152在動(dòng)臂100上升時(shí)處于被斷開的狀態(tài)而在動(dòng)臂100下降時(shí)被連接從而發(fā)揮向儲(chǔ)油箱排出從液壓泵馬達(dá)120向動(dòng)臂液壓缸105供給的過多的流量的功能。如上所述，這種第二控制閥152可控制成動(dòng)臂下降時(shí)總是處于打開著的狀態(tài)，但可追加如下的控制。S卩、第二控制閥152可控制成動(dòng)臂100下降時(shí)以關(guān)閉狀態(tài)待機(jī)而僅在經(jīng)液壓泵馬達(dá)120供給的流量多于動(dòng)臂缸蓋側(cè)106所需的流量時(shí)打開。并且，在液壓泵馬達(dá)120因多種問題而過多地供給所需量以上的工作油量的情況下，為了防止安全事故和系統(tǒng)損傷可以排泄所循環(huán)的流量的方式進(jìn)行控制，在該情況下最為理想的是第一控制閥151以如下方式運(yùn)轉(zhuǎn)即與第二控制閥152聯(lián)動(dòng)而打開以使工作油排泄。另外，在動(dòng)臂操縱桿161的控制信號上升而超過液壓泵馬達(dá)120的供給流量或超過電動(dòng)機(jī)110的容量的情況下，動(dòng)臂輔助閥144由控制部160而連接以便主泵140的流量供給到動(dòng)臂液壓缸105偵U。參照圖2至圖4，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法包括檢測出動(dòng)臂操縱桿161的操作量的步驟(a);判斷基于上述動(dòng)臂操縱桿161的操作的動(dòng)臂100的上升或下降的步驟(b);若上述動(dòng)臂100是上升，則敞開第一控制閥151的步驟(c);以及若上述動(dòng)臂100上升，則比較根據(jù)上述動(dòng)臂操縱桿161的操作量的動(dòng)臂100的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力與上述電動(dòng)機(jī)110的能夠供給的最大動(dòng)力(d)，若動(dòng)臂100的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力小于上述電動(dòng)機(jī)110的能夠供給的最大動(dòng)力，則比較動(dòng)臂液壓缸105的所需流量與上述液壓泵馬達(dá)120的最大流量的步驟(e)。這里，在上述動(dòng)臂液壓缸105的所需流量小于上述液壓泵馬達(dá)120的最大流量的情況下執(zhí)行斷開上述動(dòng)臂輔助閥144的步驟(f)。而且，包括在動(dòng)臂100的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力大于上述電動(dòng)機(jī)110的能夠供給的最大動(dòng)力的情況下，敞開上述動(dòng)臂輔助閥144而連接主泵140從而供給不足的工作油的步驟(g)。另一方面，包括在上述動(dòng)臂100下降的情況下，敞開上述第二控制閥152(h)，并比較動(dòng)臂100再生動(dòng)力與上述電動(dòng)機(jī)110的能夠再生的最大動(dòng)力的步驟(i)。而且，包括若動(dòng)臂100再生動(dòng)力小于上述電動(dòng)機(jī)110的能夠再生的最大動(dòng)力，則比較動(dòng)臂液壓缸105再生流量與上述液壓泵馬達(dá)120的容許流量的步驟(j)。此時(shí)，包括若上述動(dòng)臂液壓缸105的再生流量小于上述液壓泵馬達(dá)120的容許流量，則斷開上述第一控制閥151的步驟(k)。與此相反，包括在上述動(dòng)臂液壓缸105再生流量大于上述液壓泵馬達(dá)120的容許流量的情況下，連接上述第一控制閥151而向儲(chǔ)油箱排出剩余流量的步驟(I)。另外，包括在上述動(dòng)臂100再生動(dòng)力大于上述電動(dòng)機(jī)110的能夠再生的最大動(dòng)力的情況下，連接上述第一控制閥151而向儲(chǔ)油箱排出剩余流量的步驟(m )。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法在動(dòng)臂100上升時(shí)利用電動(dòng)機(jī)110和液壓泵馬達(dá)120而驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂100從而消除進(jìn)行低流量細(xì)微操作時(shí)在液壓系統(tǒng)中所產(chǎn)生的損失，由此，可提高單位油量的行駛公里數(shù)。而且，從電動(dòng)機(jī)110和液壓泵馬達(dá)120供給動(dòng)臂100單獨(dú)動(dòng)作時(shí)初期在細(xì)微操作區(qū)間所需的流量，大體上利用現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)能夠供給超過動(dòng)臂100最大供給流量和動(dòng)力的水準(zhǔn)相應(yīng)部分的部分。而且，利用小容量的電動(dòng)機(jī)110和泵馬達(dá)卻可確保與現(xiàn)有的挖掘機(jī)同等水準(zhǔn)的動(dòng)臂100作業(yè)性能，且可再生動(dòng)臂100能量。另外，利用了電動(dòng)機(jī)110和液壓泵馬達(dá)120的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可擔(dān)負(fù)挖掘作業(yè)時(shí)大部分的能量供給和能量再生。而且，在瞬間性地需要較高的動(dòng)力以及大流量的情況下在現(xiàn)有液壓系統(tǒng)予以輔助，從而可確保與現(xiàn)有挖掘機(jī)同等水準(zhǔn)的性能。而且，在瞬間性地存在較多的再生能量的情況下超過容量部分分流，且僅憑動(dòng)臂100最大供給流量和發(fā)動(dòng)機(jī)141最大動(dòng)力程度的液壓泵和電動(dòng)機(jī)110容量就能供給驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂100所需的大部分的能量，并可回收動(dòng)臂100可再生能量的大部分的能量。產(chǎn)業(yè)上利用可能性本發(fā)明能夠適用于工程設(shè)備中的混合動(dòng)力挖掘機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.ー種混合動(dòng)カ挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括 作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)(110)； 存儲(chǔ)由上述電動(dòng)機(jī)(110)產(chǎn)生的電的蓄電裝置(115); 由上述電動(dòng)機(jī)(110)驅(qū)動(dòng)而向動(dòng)臂(100)供給工作油的液壓泵馬達(dá)(120)； 構(gòu)成將上述液壓泵馬達(dá)(120)的排出管路(121)和流入管路(122)選擇性地與動(dòng)臂(100)的缸蓋(106)或活塞桿(107)側(cè)連接或斷開的閉合管路的動(dòng)臂控制閥(125)； 由與上述電動(dòng)機(jī)(110)另行設(shè)置的驅(qū)動(dòng)源(141)而驅(qū)動(dòng)，井向鏟斗、行駛馬達(dá)或小臂供給工作油的主泵(140)； 使上述主泵(140)的排出管路與上述液壓泵馬達(dá)(120)的排出管路(121)連接，從而使分別從上述主泵(140)和上述液壓泵馬達(dá)(120)排出的工作油能夠合流的動(dòng)臂輔助閥(144);以及 控制上述電動(dòng)機(jī)(110)、上述液壓泵馬達(dá)(120)、上述動(dòng)臂控制閥(125)的控制部(160)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)カ挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在干， 進(jìn)ー步包括將連接上述液壓泵馬達(dá)(120 )和上述動(dòng)臂控制閥(125 )的流入管路(122 )與工作油的儲(chǔ)油箱連接的第一控制閥(151);以及將連接上述液壓泵馬達(dá)(120)和上述動(dòng)臂控制閥(125)的排出管路(121)與工作油的儲(chǔ)油箱連接的第二控制閥(152)， 上述控制部控制上述第一控制閥(151)和第二控制閥(152 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)カ挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在干， 上述第一控制閥(151)在動(dòng)臂(100)上升中選擇性地切換并在動(dòng)臂(100)下降時(shí)斷開，上述第二控制閥(152)在動(dòng)臂(100)上升時(shí)斷開并在動(dòng)臂(100)下降時(shí)選擇性地切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)カ挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在干， 上述動(dòng)臂輔助閥(144)在動(dòng)臂操縱桿(161)的控制信號上升而需要超過上述液壓泵馬達(dá)(120)的供給流量或上述電動(dòng)機(jī)(110)的容量的流量的情況下切換成向動(dòng)臂液壓缸(105)側(cè)供給上述主泵(140)的流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)カ挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在干， 上述第一控制閥(151)在動(dòng)臂(100)下降時(shí)從動(dòng)臂液壓缸(105)向上述液壓泵馬達(dá)(120)側(cè)流入的流量超過上述液壓泵馬達(dá)(120)的容許流量或超過上述電動(dòng)機(jī)(110)的發(fā)電容量的情況下被連接而使從動(dòng)臂液壓缸(105)向上述液壓泵馬達(dá)(120)流入的流量向儲(chǔ)油箱排出。
6.ー種混合動(dòng)カ挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括 檢測動(dòng)臂操縱桿(161)的操作量的步驟(a)； 判斷基于上述動(dòng)臂操縱桿(161)的操作的動(dòng)臂(100)的上升或下降的步驟(b)； 若上述動(dòng)臂(100)上升，則敞開第一控制閥(151)的步驟(c)； 若上述動(dòng)臂(100)上升，則比較根據(jù)上述動(dòng)臂操縱桿(161)的操作量的動(dòng)臂(100)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)カ與上述電動(dòng)機(jī)(110)的能夠供給的最大動(dòng)カ(d)，若動(dòng)臂(100)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)カ小于上述電動(dòng)機(jī)(110)的能夠供給的最大動(dòng)力，則比較動(dòng)臂液壓缸(105)的所需流量與上述液壓泵馬達(dá)(120)的最大流量的步驟(e)； 若上述動(dòng)臂液壓缸(105)的所需流量小于上述液壓泵馬達(dá)(120)的最大流量，則斷開上述動(dòng)臂輔助閥(144)的步驟(f)； 若上述動(dòng)臂(100)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)カ大于上述電動(dòng)機(jī)(110)的能夠供給的最大動(dòng)力，則連接上述動(dòng)臂輔助閥(144)的步驟(g)； 若上述動(dòng)臂(100)下降，則敞開上述第二控制閥(152) (h)，井比較動(dòng)臂(100)再生動(dòng)力與上述電動(dòng)機(jī)(110 )的能夠再生的最大動(dòng)カ(i),若動(dòng)臂(100)再生動(dòng)カ小于上述電動(dòng)機(jī)(110)的能夠再生的最大動(dòng)カ，則比較動(dòng)臂液壓缸(105)再生流量與上述液壓泵馬達(dá)(120)的容許流量的步驟(j); 若上述動(dòng)臂液壓缸(105)的再生流量小于上述液壓泵馬達(dá)(120)的容許流量，則斷開上述第一控制閥(151)的步驟(k)； 若上述動(dòng)臂液壓缸(105)再生流量大于上述液壓泵馬達(dá)(120)的容許流量，則連接上述第一控制閥(151)的步驟(I);以及 若上述動(dòng)臂(100)再生動(dòng)カ大于上述電動(dòng)機(jī)(110)的能夠再生的最大動(dòng)力，則連接上述第一控制閥(151)的步驟U)。
全文摘要
本發(fā)明公開混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法。所公開的發(fā)明包括作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)(110)；存儲(chǔ)由上述電動(dòng)機(jī)(110)產(chǎn)生的電的蓄電裝置(115)；由上述電動(dòng)機(jī)(110)驅(qū)動(dòng)而向動(dòng)臂(100)供給工作油的液壓泵馬達(dá)(120)；構(gòu)成將上述液壓泵馬達(dá)(120)的排出管路(121)和流入管路(122)選擇性地與動(dòng)臂(100)的缸蓋(106)或活塞桿(107)側(cè)連接或斷開的閉合管路的動(dòng)臂控制閥(125)；由與上述電動(dòng)機(jī)(110)另行設(shè)置的驅(qū)動(dòng)源(141)而驅(qū)動(dòng)，并向鏟斗、行駛馬達(dá)或小臂供給工作油的主泵(140)；使上述主泵(140)的排出管路與上述液壓泵馬達(dá)(120)的排出管路(121)連接，從而使分別從上述主泵(140)和上述液壓泵馬達(dá)(120)排出的工作油能夠合流的動(dòng)臂輔助閥(144)；以及控制上述電動(dòng)機(jī)(110)、上述液壓泵馬達(dá)(120)、上述動(dòng)臂控制閥(125)的控制部(160)。這種本發(fā)明利用電動(dòng)機(jī)卻使進(jìn)行挖掘機(jī)的主要使用用途即挖掘作業(yè)時(shí)的能量損失最小化，確保動(dòng)臂的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，并能夠回收動(dòng)臂的可再生能量。
文檔編號E02F9/22GK102686807SQ201080058028
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者姜秉一 申請人:斗山英維高株式會(huì)社