混合動力作業機械的動力機械控制裝置、混合動力作業機械及混合動力作業機械的動力 ...的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及控制混合動力作業機械所具有的動力機械的技術。
【背景技術】
[0002]作業機械例如具有內燃機作為動力源，該動力源產生用于行走的動力或用于使作業機動作的動力。近年來，例如有如專利文獻1中記載的作業機械:組合內燃機和發電電動機，將內燃機產生的動力作為作業機械的動力，并且通過由內燃機驅動發電電動機來產生電力。
[0003]專利文獻:日本特開2012-241585號公報
【發明內容】
[0004]在作用于內燃機的負載暫時增加的情況下，內燃機的轉速可能大幅下降或內燃機可能停止工作(engine stall，發動機失速)。
[0005]本發明的目的在于提供一種抑制在內燃機的負載暫時增加的情況下內燃機的轉速大幅下降的技術。
[0006]本發明涉及一種混合動力作業機械的動力機械控制裝置，在控制產生動力且在用于獲取所產生的動力的輸出軸上安裝有發電電動機的內燃機時，在第一條件和第二條件雙方都成立的情況下使上述發電電動機產生動力，其中，該第一條件的成立和不成立基于上述內燃機的實際轉速與根據第一關系和第二關系得到的轉速的比較來決定，該第二條件的成立和不成立基于上述實際轉速時的上述內燃機的轉矩與在上述實際轉速時使用上述第一關系求出的轉矩的比較來決定。上述第一關系是上述內燃機的轉速與在各轉速下上述內燃機能夠產生的轉矩的關系，上述第二關系是為了規定上述內燃機產生的動力的大小而使用的、上述內燃機的轉矩與轉速的關系。
[0007]優選的是，上述第一條件在上述內燃機的實際轉速為根據上述第一關系和上述第二關系得到的轉速以下時成立，上述第二條件在上述實際轉速時的上述內燃機的轉矩為下述值以上的情況下成立，該值是比在上述實際轉速時根據上述第一關系求出的轉矩小了規定的大小。
[0008]優選的是，上述混合動力作業機械的動力機械控制裝置基于在上述實際轉速時根據上述第二關系求取的轉矩和在上述實際轉速時根據上述第一關系求取的轉矩，來決定由上述發電電動機產生的轉矩。
[0009]優選的是，在從上述發電電動機產生動力的狀態切換成上述發電電動機產生電力的狀態的情況下，上述混合動力作業機械的動力機械控制裝置使指令值從比上述指令值的目標值小的值起隨著時間的經過而增加，該指令值用于使上述發電電動機產生電力。
[0010]優選的是，上述混合動力作業機械的動力機械控制裝置在上述內燃機的實際轉速為上述第一關系的最大轉矩處的轉速以下時使上述發電電動機產生動力。
[0011]本發明涉及一種混合動力作業機械，其包括:上述混合動力作業機械的動力機械控制裝置；內燃機;發電電動機，其由該內燃機驅動；以及蓄電裝置，其積蓄由該發電電動機產生的電力。
[0012]本發明涉及一種混合動力作業機械的動力機械控制方法，在控制產生動力且在用于獲取所產生的動力的輸出軸上安裝有發電電動機的內燃機時，判斷第一條件及第二條件是否成立，其中，該第一條件的成立和不成立基于上述內燃機的實際轉速與根據第一關系和第二關系得到的轉速的比較來決定，該第二條件的成立和不成立基于上述實際轉速時的上述內燃機的轉矩和在上述實際轉速時根據上述第一關系求出的轉矩的比較來決定，在上述第一條件和上述第二條件雙方都成立的情況下輸出用于驅動上述發電電動機的驅動指令。上述第一關系是上述內燃機的轉速與在各轉速下上述內燃機能夠產生的轉矩的關系，上述第二關系是為了規定上述內燃機產生的動力的大小而使用的、上述內燃機的轉矩與轉速的關系。
[0013]優選的是，上述第一條件在上述內燃機的實際轉速為根據下述第一關系和第二關系得到的轉速以下時成立，其中，該第一關系表示上述內燃機的轉速與在各轉速下上述內燃機能夠產生的轉矩的關系，該第二關系表示為了規定上述內燃機產生的動力的大小而使用的、上述內燃機的轉矩與轉速的關系，上述第二條件在上述實際轉速時的上述內燃機的轉矩為下述值以上的情況下成立，該值是比在上述實際轉速時根據上述第一關系求出的轉矩小了規定的大小。
[0014]本發明能夠抑制在內燃機的負載暫時增加的情況下內燃機的轉速大幅下降。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示實施方式涉及的作業機械即液壓挖掘機的立體圖。
[0016]圖2是表示實施方式涉及的液壓挖掘機的驅動系統的概略圖。
[0017]圖3是表示實施方式涉及的動力機械控制所使用的轉矩線圖的一個示例的圖。
[0018]圖4是用于說明內燃機的運轉狀態的圖。
[0019]圖5是用于說明內燃機的負載增加的狀態的圖。
[0020]圖6是用于說明實施方式涉及的動力機械控制裝置的控制的圖。
[0021]圖7是用于說明實施方式涉及的動力機械控制裝置的控制的圖。
[0022]圖8是用于說明實施方式涉及的動力機械控制裝置的控制的圖。
[0023]圖9是用于說明第一條件不再成立而使發電電動機進行發電的情況下動力機械動作的圖。
[0024]圖10是表示發電電動機進行發電時轉矩相對于時間變化的示例的圖。
[0025]圖11是用于說明在實施方式涉及的動力機械控制中第一條件不再成立而使發電電動機進行發電的情況下動力機械動作的圖。
[0026]圖12是用于說明實施方式涉及的輸出指示線的變形示例的圖。
[0027]圖13是表示執行實施方式涉及的動力機械控制的混合動力控制器的結構示例的圖。
[0028]圖14是執行實施方式涉及的動力機械控制的混合動力控制器的控制框圖。
[0029]圖15是執行實施方式涉及的動力機械控制的混合動力控制器的控制框圖。
[0030]圖16是執行實施方式涉及的動力機械控制的混合動力控制器的控制框圖。
[0031 ]圖17是執行實施方式涉及的動力機械控制的混合動力控制器的控制框圖。
[0032]圖18是執行實施方式涉及的動力機械控制的混合動力控制器的控制框圖。
[0033]圖19是執行實施方式涉及的動力機械控制的混合動力控制器的控制框圖。
[0034]圖20是執行實施方式涉及的動力機械控制的混合動力控制器的控制框圖。
[0035]圖21是表示實施方式涉及的動力機械控制方法的一個示例的流程圖。符號說明
[0036]1液壓挖掘機
[0037]IPS驅動系統
[0038]2車輛主體
[0039]3作業機
[0040]17內燃機
[0041 ] 17η轉速檢測傳感器
[0042]18液壓栗
[0043]19發電電動機
[0044]191發電電動機控制裝置
[0045]22蓄電裝置
[0046]23混合動力控制器
[0047]23Μ存儲部
[0048]23Ρ處理部
[0049]2310輸入輸出部
[0050]28燃料調整撥盤(節流撥盤)
[0051 ] 30發動機控制器
[0052]33栗控制器
[0053]35 車內 LAN
[0054]36動力機械
[0055]50內燃機輔助部
[0056]51控制目標值運算部
[0057]51A轉矩獲取部
[0058]51B最小值選擇部
[0059]51C目標轉矩運算部
[0060]51D控制判斷轉速運算部
[0061]51DT 變換表
[0062]52發電電動機輸出轉矩指令值運算部
[0063]52A加減法部
[0064]52B最大值選擇部
[0065]53控制許可標志位生成部
[0066]53A控制許可判斷部
[0067]53B控制不許可判斷部
[0068]60正常發電處理部
[0069]61目標發電量運算部
[0070]61A加減法部
[0071]61B增益賦予部
[0072]61C最小值選擇部
[0073]62目標發電轉矩運算部
[0074]63發電轉矩限制部
[0075]63A切換部
[0076]63B調制部
[0077]64A、64D 加減法器
[0078]64B最小值選擇部
[0079]64C最大值選擇部[°08°]64C最大值選擇部[0081 ]64E切換部
[0082]64C選擇部
[0083]70運轉模式切換部
[0084]IL輸出指示線
[0085]LD 負載
[0086]ML匹配軌跡
[0087]PL栗吸收轉矩線
[0088]TL最大轉矩線
[0089]TP匹配點
【具體實施方式】
[0090]參照附圖來詳細說明用于實施本發明的方式(實施方式)。
[0091]作業機械的整體結構
[0092]圖1是表示實施方式涉及的作業機械即液壓挖掘機1的立體圖。液壓挖掘機1具有車輛主體2和作業機3。車輛主體2具有下部行走體4和上部回轉體5。下部行走體4具有一對行走裝置4a、4a。各行走裝置4a、4a分別具有履帶4b、4b。各行走裝置4a、4a具有行走馬達21。圖1所示的行走馬達21驅動左側的履帶4b。圖1中沒有記載，不過液壓挖掘機1還具有驅動右側履帶4b的行走馬達。將驅動左側履帶4b的行走馬達稱為左行走馬達，將驅動右側履帶4b的行走馬達稱為右行走馬達。右行走馬達和左行走馬達分別驅動履帶4b、4b，由此使液壓挖掘機1行走或回轉。
[0093]上部回轉體5可回轉地設置在下部行走體4上。液壓挖掘機1通過用于使上部回轉體5回轉的回轉馬達而使其回轉。回轉馬達可以是將電力變換成旋轉力的電動馬達，可以是將液壓油的壓力(液壓)變換成旋轉力的液壓馬達，也可以是液壓馬達和電動馬達的組合。在實施方式中，回轉馬達是電動馬達。
[0094]上部回轉體5具有駕駛室6。上部回轉體5還具有燃料箱7、液壓油箱8、動力機械室9和配重10。燃料箱7貯存用于驅動發動機的燃料。液壓油箱8貯存從液壓栗向動臂缸14、斗桿缸15和鏟斗缸16等液壓缸、以及行走馬達21等液壓設備排出的液壓油。動力機械室9收納作為液壓挖掘機的動力源的動力機械和向液壓設備供給液壓油的液壓栗等設備。配重10配置在動力機械室9的后方。在上部回轉體5的上部安裝有扶手5T。
[0095]作業機3安裝在上部回轉體5的前部中央位置。作業機3具有動臂11、斗桿12、鏟斗
13、動臂缸14、斗桿缸15、以及鏟斗缸16。動臂11的基端部用銷結合于上部回轉體5。通過這樣的結構，動臂11相對于上部回轉體5轉動。
[0096]動臂11與斗桿12用銷結合。具體而言，動臂11的前端部與斗桿12的基端部用銷結合。斗桿12的前端部與鏟斗13用銷結合。通過這樣的結構，斗桿12相對于動臂11轉動。此外，鏟斗13相對于斗桿12轉動。
[0097]動臂缸14、斗桿缸15和鏟斗缸16是由從液壓栗排出的液壓油驅動的液壓缸。動臂缸14使動臂11動作。斗桿缸15使斗桿12動作。鏟斗缸16使鏟斗13動作。
[0098]液壓挖掘機1的驅動系統IPS
[0099]圖2是表示實施方式涉及的液壓挖掘機1的驅動系統的概略圖。在實施方式中，液壓挖掘機1是混合動力作業機械，其組合有:內燃機17、由內燃機17驅動進行發電的發電電動機19、積蓄電力的蓄電裝置22、供給由發電電動機19產生的電力或從蓄電裝置22釋放的電力來進行驅動的電動機。具體而言，液壓挖掘機1通過電動機24(以下可稱為“回轉馬達24”)使上部回轉