混合動力式作業機械的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠在抑制發動機的加載減速或超速運轉的產生的同時基于充放電進行蓄電裝置的預熱運轉的混合動力式作業機械。該混合動力式作業機械具有：發動機；輔助馬達，其與上述發動機機械地連接，通過產生驅動轉矩來放電，并通過產生制動轉矩來發電；液壓泵，其通過發動機和輔助馬達的合計轉矩而被驅動；蓄電裝置，其蓄存輔助馬達發電所得的電力，并在輔助馬達放電時供給電力；和控制器，其為了控制輔助馬達的驅動轉矩或制動轉矩，而輸出轉矩指令信號，在上述混合動力式作業機械中，具有轉矩指令值運算部，該轉矩指令值運算部計算出為了驅動液壓泵而需要的液壓泵轉矩，并計算出從液壓泵轉矩減去發動機的預先設定的最小轉矩所得的值以下的轉矩指令信號。
【專利說明】
混合動力式作業機械
技術領域
[0001]本發明涉及混合動力式作業機械，更詳細地說，涉及具有能夠基于充放電進行預熱運轉的蓄電裝置的混合動力式作業機械。【背景技術】
[0002]近年來，公知一種從節能的觀點考慮將發動機小型化并且通過基于蓄電裝置和電動發電機產生的輸出來輔助(支援)隨著發動機的小型化而導致的輸出不足的混合動力式作業機械。在這樣的混合動力式作業機械中，在需要發動機的預熱運轉那樣的低溫環境中， 蓄電裝置的內部電阻增大，放電電流減小，因此有可能無法將用于進行發動機輔助的足夠的電力向電動發電機供給。
[0003]對于這樣的問題，具有如下的混合動力式工程機械的預熱方法:在蓄電裝置的溫度比預先設定的溫度低時，使發動機動作來進行預熱運轉，并且使蓄電裝置的目標充電率變化，使電動發電機動作來使蓄電裝置充放電，由此使蓄電裝置發熱(預熱)(例如參照專利文獻1)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2010-127271號公報
【發明內容】
[0007]根據上述的現有技術，能夠不單獨使用加熱裝置地有效且迅速地加熱蓄電裝置。
[0008]但是，若如該預熱方法那樣不考慮搭載在作業機械上的液壓栗和/或輔機的運轉狀態地通過電動發電機來進行充放電，則可能會產生發動機加載減速(lug-down)(過載荷減速)、或超速運轉(over rev)(超轉速)的情況。
[0009]具體地說，在驅動液壓栗和/或輔機所需的轉矩(載荷轉矩)大時，若為了以大電力對蓄電裝置進行充電而使電動發電機產生大的制動轉矩，則發動機成為過載荷，而有可能產生加載減速或根據情況產生發動機熄火。另外，在液壓栗和/或輔機的載荷轉矩小時，若為了以大電力對蓄電裝置進行放電而使電動發電機產生大的驅動轉矩，則發動機超速運轉，根據情況而有可能因超轉速發生故障。
[0010]本發明是基于上述情況而研發的，其目的在于提供一種能夠在抑制發動機的加載減速和/或超速運轉的產生的同時，基于充放電進行蓄電裝置的預熱運轉的混合動力式作業機械。
[0011]為了實現上述目的，第1發明為一種混合動力式作業機械，具有:發動機;輔助馬達，其與上述發動機機械地連接，通過產生驅動轉矩來進行放電，并通過產生制動轉矩來進行發電；液壓栗，其通過上述發動機和上述輔助馬達的合計轉矩而被驅動；蓄電裝置，其蓄存上述輔助馬達發電所得的電力，并在上述輔助馬達進行放電時供給電力；逆變器 (inverter)，其進行上述蓄電裝置與上述輔助馬達之間的電力授受;和控制器，其為了控制上述輔助馬達的驅動轉矩或制動轉矩而向上述逆變器輸出轉矩指令信號，在上述混合動力式作業機械中，上述控制器具有轉矩指令值運算部，該轉矩指令值運算部計算出為了驅動上述液壓栗而需要的液壓栗轉矩，并計算出從上述液壓栗轉矩減去上述發動機的預先設定的最小轉矩所得的值以下的轉矩指令信號。[〇〇12]發明效果
[0013]根據本發明，能夠在抑制發動機的加載減速或超速運轉的產生的同時，基于充放電進行蓄電裝置的預熱運轉。【附圖說明】
[0014]圖1是表示本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的側視圖。
[0015]圖2是構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的電動/液壓設備的系統結構圖。
[0016]圖3是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的鋰離子電池的電池輸出相對于S0C和電池溫度的特性的特性圖。
[0017]圖4是構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器的與輔助馬達轉矩指令相關的框線圖。
[0018]圖5是用于說明構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器的模式切換部的舉動的特性圖。
[0019]圖6是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器的通常運轉模式中的處理的流程圖。
[0020]圖7是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器中的決定 S0C調整用轉矩的圖表的一個例子的特性圖。
[0021]圖8是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器的預熱運轉模式中的處理的流程圖。
[0022]圖9是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器中的決定預熱運轉用轉矩的圖表的一個例子的特性圖。【具體實施方式】
[0023]以下，作為混合動力式作業機械以液壓挖掘機為例，使用附圖來說明本發明的實施方式。此外，本發明能夠適用于具有蓄電裝置的所有混合動力式作業機械，本發明的適用并不限定于液壓挖掘機。另外，在本實施方式中，以對蓄電裝置適用了鋰離子電池的情況為例進行說明，并不限于此。也同樣能夠適用于電容器、鎳氫電池等低溫時輸出降低的其他蓄電裝置。
[0024]圖1是表示本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的側視圖。在圖1中，液壓挖掘機具有:行駛體10、能夠旋轉地設在行駛體10上的旋轉體20及安裝在旋轉體20上的挖掘機構30。[0〇25] 行駛體10由一對履帶11a、lib及履帶架12a、12b (在圖1中僅示出單側)、獨立地驅動控制各履帶11a、lib的一對行駛用液壓馬達13a、13b及其減速機構等構成。[〇〇26]旋轉體20由旋轉架21、設在旋轉架21上的作為原動機的發動機22、通過發動機22而被驅動的輔助馬達23、旋轉電動馬達25、與輔助馬達23及旋轉電動馬達25連接的蓄電裝置24、使旋轉電動馬達25的旋轉減速的減速機構26等構成，旋轉電動馬達25的驅動力經由減速機構26被傳遞，并通過該驅動力來使旋轉體20(旋轉架21)相對于行駛體10旋轉驅動。 [〇〇27]另外，在旋轉體20上搭載有挖掘機構(前裝置)30。挖掘機構30由動臂31、用于驅動動臂31的動臂液壓缸32、旋轉自如地軸支承在動臂31的前端部附近的斗桿33、用于驅動斗桿33的斗桿液壓缸34、能夠旋轉地軸支承在斗桿33的前端的鏟斗35、和用于驅動鏟斗35的鏟斗液壓缸36等構成。[〇〇28]而且，在旋轉體20的旋轉架21上搭載有用于驅動上述的行駛用液壓馬達13a、13b、 動臂液壓缸32、斗桿液壓缸34、鏟斗液壓缸36等液壓執行機構的液壓系統40。
[0029]接下來，使用圖2來說明液壓挖掘機的電動/液壓設備的系統結構。圖2是構成混合動力式作業機械的一個實施方式的電動/液壓設備的系統結構圖。
[0030]液壓系統40具有:可變容量型的液壓栗41，其通過發動機22而被旋轉驅動；調節器 (regulator) 42，其通過改變傾轉角來改變液壓栗41的容量;控制閥43，其根據來自旋轉以外的操作桿裝置(未圖示)的操作指令(液壓先導信號)，使各種滑閥動作，來控制向動臂液壓缸32、斗桿液壓缸34、鏟斗液壓缸36、行駛用液壓馬達13a、13b供給的液壓油的流量和方向；和開口面積控制機構(電磁閥)44,其能夠使液壓栗41與控制閥43之間的油路的一部分的開口面積暫時地變小。液壓栗41排出與轉速和容量之積成正比的工作油。[〇〇31]此外，輸入到控制閥43的操作指令(液壓先導信號)能夠通過未圖示的門鎖桿裝置而被截斷。當使門鎖桿為鎖定狀態時，操作指令(液壓先導信號)被截斷，即使移動操作桿裝置，各種滑閥也保持中立狀態，動臂液壓缸32、斗桿液壓缸34、鏟斗液壓缸36、行駛用液壓馬達13a、13b不會動作。[〇〇32]電動系統具有:與液壓栗41機械地結合的輔助馬達23;作為電源的鋰離子電池24; 旋轉電動馬達25;用于驅動旋轉電動馬達25的旋轉電動馬達用逆變器52;和用于驅動輔助馬達23的輔助馬達用逆變器53。[〇〇33]來自鋰離子電池24的直流電力被輸入到旋轉電動馬達用逆變器52和輔助馬達用逆變器53。旋轉電動馬達25經由減速機構26來驅動旋轉體20。在輔助馬達23或旋轉電動馬達25產生驅動轉矩時鋰離子電池24進行放電，在輔助馬達23或旋轉電動馬達25產生制動轉矩時鋰離子電池24進行充電。[〇〇34] 在鋰離子電池24上設有檢測鋰離子電池24的溫度的溫度傳感器24a、檢測鋰離子電池24的電壓的電壓傳感器24b、和檢測鋰離子電池24的電流的電流傳感器24c，將由各傳感器檢測出的鋰離子電池24的溫度信號、電壓信號、電流信號輸入到控制器80。[〇〇35]控制器80使用各種操作指令信號、液壓栗41的排出壓信號、鋰離子電池24的溫度、 電壓、電流信號、發動機22的轉速信號、旋轉電動馬達25的轉速信號等，來對旋轉電動馬達 25的轉矩指令值、輔助馬達23的轉矩指令值和液壓栗41的容量指令值進行運算。將針對旋轉電動馬達25的轉矩指令向旋轉電動馬達用逆變器52輸出，將針對輔助發電馬達23的轉矩指令向輔助馬達用逆變器53輸出。由此，旋轉電動馬達用逆變器52控制旋轉電動馬達25的轉矩，輔助馬達用逆變器53控制輔助馬達23的轉矩。將針對液壓栗41的容量指令經由電氣/ 液壓信號轉換設備70向調節器42輸出，由調節器42控制液壓栗41的容量。電氣/液壓信號轉換設備70將來自控制器80的電氣信號向液壓先導信號轉換，例如相當于電磁比例閥。[0〇36] 接下來，使用圖3來說明鋰離子電池24的與SOC(State Of Charge;表示充電率等蓄電池的充電狀態)和電池溫度相應的輸出。圖3是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的鋰離子電池的電池輸出相對于S0C和電池溫度的特性的特性圖。在圖3 中，實線所示的特性示出鋰離子電池24的溫度高的情況，單點劃線所示的特性示出鋰離子電池24的溫度低的情況，虛線所示的特性示出鋰離子電池24的溫度為中等程度的情況。如圖3所示，在鋰離子電池24的溫度低的低溫環境下，電池輸出大幅減少。因此，需要進行預熱運轉直至能夠供給足夠的電池輸出的電池溫度。[〇〇37]使用圖4及圖5來說明控制器80中的包含鋰離子電池24的預熱運轉在內的輔助馬達23的轉矩指令值的計算。圖4是構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器的與輔助馬達轉矩指令相關的框線圖，圖5是用于說明構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器的模式切換部的舉動的特性圖。[〇〇38]如圖4所示，控制器80具有:模式切換判斷部81、通常運轉模式用轉矩指令值運算部82、預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83和切換器84。在此，在通常運轉模式用轉矩指令值運算部82和預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83中，以即使在液壓栗41的轉矩和/或輔機類的轉矩發生了變動的情況下也會在能夠維持發動機22的轉速的范圍內，控制輔助馬達 23所產生的轉矩(輔助馬達轉矩)的方式計算出指令值，在這方面是一致的，但在能夠維持發動機旋轉的輔助馬達轉矩的范圍內具有余裕的情況下的輔助馬達轉矩指令值的計算方法不同。[〇〇39]模式切換判斷部81輸入由溫度傳感器24a檢測出的鋰離子電池24的溫度信號，將該溫度信號與預先確定的閾值進行比較來判斷使針對輔助馬達23的轉矩指令值為通常運轉模式用還是為預熱運轉模式用，并向切換器84輸出切換信號。
[0040]如圖5所示，模式切換判斷部81具有第1閾值T1和設定成比該第1閾值T1高的溫度的第2閾值T2。在此，在鋰離子電池24的溫度比第1閾值T1低的情況下，判斷成預熱運轉模式，在溫度上升而成為第2閾值T2以上時，判斷成通常運轉模式。另一方面，模式切換判斷部 81在鋰離子電池24的溫度比第2閾值T2高的情況下，判斷成通常運轉模式，在溫度下降而變為小于第1閾值T1時，判斷成預熱運轉模式。通過像這樣具有第1閾值T1和第2閾值T2,而能夠防止在一個閾值的情況下可能發生的不必要的頻繁的模式切換。[〇〇41]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82輸入由溫度傳感器24a檢測出的鋰離子電池 24的溫度信號、由電壓傳感器24b檢測出的鋰離子電池24的電壓信號、由電流傳感器24c檢測出的鋰離子電池24的電流信號、液壓栗41的容量信號、液壓栗的排出壓信號和發動機22 的轉速信號，并基于這些信號來計算出通常運轉模式中的輔助馬達23的轉矩指令值。將通常運轉模式用轉矩指令值向切換器84的一個輸入端輸出。[〇〇42]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83輸入由溫度傳感器24a檢測出的鋰離子電池 24的溫度信號、由電壓傳感器24b檢測出的鋰離子電池24的電壓信號、由電流傳感器24c檢測出的鋰離子電池24的電流信號、液壓栗41的容量信號、液壓栗的排出壓信號和發動機22 的轉速信號，并基于這些信號來計算出預熱運轉模式中的輔助馬達23的轉矩指令值。將預熱運轉模式用轉矩指令值向切換器84的另一輸入端輸出。[〇〇43]切換器84將來自通常運轉模式用轉矩指令值運算部82的轉矩指令值輸入到一個輸入端，將來自預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83的轉矩指令值輸入到另一輸入端，并根據來自模式切換判斷部81的切換信號來切換輸出信號。將來自切換器84的輸出信號作為輔助馬達轉矩指令值向輔助馬達用逆變器53輸出。[〇〇44]接下來，使用圖6及圖7來說明通常運轉模式用轉矩指令值運算部82的處理內容。 圖6是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器的通常運轉模式中的處理的流程圖，圖7是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器中的決定S0C調整用轉矩的圖表的一個例子的特性圖。此外，在以后的說明中，將輔助馬達 23產生的轉矩(輔助馬達轉矩)表示成Ta，將驅動時的轉矩以正表示，將制動時的轉矩以負表不。[〇〇45]如圖6所示，通常運轉模式用轉矩指令值運算部82推定當前的S0C(步驟S1)。具體地說，根據下式來計算出當前的S0C。
[0046]當前的SOC = S0C(0 ) + (挖掘機運轉中的充放電電流累計值/電池的滿充電容量)? ? ?(1)
[0047]在式(1)中，S0C(0)是挖掘機運轉前的S0C，根據挖掘機起動時的電池電壓和電池溫度并基于預先設定的圖表來計算。根據挖掘機運轉中的充放電電流累計值與鋰離子電池 24的滿充電容量的比率來計算出變化量，并將挖掘機運轉前的S0C和變化量相加，由此計算出當前的S0C。[〇〇48]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82計算出S0C調整用輔助馬達轉矩Ta_S0C(步驟S2)。具體地說，基于圖7所示的圖表的一個例子，并根據鋰離子電池24的當前的S0C來計算出Ta_S0C。如圖7所示，在當前的S0C的值接近目標S0C的值的情況下，為了盡可能地抑制鋰離子電池24和/或輔助馬達23的發熱，而以Ta_S0C的絕對值變小的方式進行設定。在當前的S0C的值比目標S0C大的情況下，使輔助馬達23進行驅動(放電)，在當前的S0C的值比目標 S0C小的情況下，使輔助馬達23進行制動(充電)，由此以向目標S0C接近的方式進行控制。 [〇〇49]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82計算出為了驅動液壓栗41而需要的轉矩(液壓栗轉矩)Tp (步驟S3)。具體地說，根據下式來計算。
[0050] Tp = PXq/(2JiXn) ? ? ? (2)[〇〇511 在式(2)中，P是液壓栗41的排出壓，q是液壓栗41的容量。n是液壓栗41的栗效率， 該n可以是預先設定的固定值，也可以是根據液壓栗41的轉速、容量、排出壓等并基于預先設定的圖表來計算出的。[〇〇52]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82計算出為了驅動輔機類而需要的轉矩(輔機轉矩)Tc(步驟S4)。在此，輔機轉矩Tc可以是預先設定的固定值，也可以是通過空調的起動/ 停止來進行切換的值。[〇〇53]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82計算出發動機最大轉矩Te_max和發動機最小轉矩Tejnin(步驟S5)。具體地說，根據發動機22的轉速并基于預先設定的圖表來計算。 [〇〇54]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82判斷液壓栗轉矩Tp和輔機轉矩Tc的合計值 (Tp+Tc)是否超過發動機最大轉矩Te_max(步驟S6)。在(Tp+Tc)超過了Te_max的情況下，為了維持發動機轉速(抑制加載減速)，輔助馬達23需要產生((Tp+TC)-Te_maX)以上的驅動轉矩。在(Tp+Tc)超過了Te_max的情況下，判斷成是，進入(步驟S7)，在除此以外的情況下，判斷成否，進入(步驟S8)。[〇〇55]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82對((Tp+TC)-Te_maX)的值和S0C調整用輔助馬達轉矩Ta_SOC的值進行比較，將較大一方的值設定成輔助馬達轉矩Ta(步驟S7)。
[0056]在(步驟S6)中，在(Tp+Tc)小于等于Tejnax的情況下，通常運轉模式用轉矩指令值運算部82判斷液壓栗轉矩Tp和輔機轉矩Tc的合計值(Tp+Tc)是否小于發動機最小轉矩Te_ min(步驟S8)。在(Tp+Tc)小于Te_min的情況下，為了維持發動機轉速(抑制超速運轉)，輔助馬達23需要產生由((Tp+Tc)-Te_min)計算出的數值以下的制動轉矩。即，若(Tp+Tc)比Te_ min大，則有可能產生驅動轉矩，但在(Tp+Tc)比Te_min小的情況下，需要產生制動轉矩。在 (Tp+Tc)小于Te_min的情況下，判斷成是，進入(步驟S9)，在除此以外的情況下，判斷成否， 進入(步驟S10)。[〇〇57]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82對((Tp+TC)-Te_min)的值和S0C調整用輔助馬達轉矩Ta_S0C的值進行比較，將較小一方的值設定成輔助馬達轉矩Ta(步驟S9)。
[0058]在(步驟S8)中，在(Tp+Tc)小于Te_min的以外的情況下，通常運轉模式用轉矩指令值運算部82對((Tp+Tc)-Te_min)的值和S0C調整用輔助馬達轉矩Ta_S0C的值進行比較，選擇較小一方的值，將該選擇的值和((Tp+Tc) -Te_max)的值進行比較，將較大一方的值設定成輔助馬達轉矩Ta(步驟S10)。在經由(步驟S6)和(步驟S8)而進入(步驟S10)的情況下，輔助馬達23在維持發動機轉速的目的下而不需要進行驅動或制動。但是，若輔助馬達轉矩Ta 過大，則有可能超速運轉，若輔助馬達轉矩過小(在負側大)則有可能加載減速。因此，將輔助馬達轉矩Ta設定成如上述那樣進行了限制后的值。[〇〇59]通常運轉模式用轉矩指令值運算部82將輔助馬達轉矩Ta作為指令值向輔助馬達用逆變器53輸出(步驟S11)。在(步驟S11)的處理執行后，返回到(步驟S1)。
[0060]如以上那樣，在通常運轉模式中，能夠以即使液壓栗轉矩和/或輔機轉矩發生變動也會在能維持發動機22的轉速的范圍內，使S0C接近目標S0C且防止鋰離子電池24和輔助馬達23過度發熱的方式控制輔助馬達23。
[0061]接下來，使用圖8及圖9來說明預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83的處理內容。 圖8是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器的預熱運轉模式中的處理的流程圖，圖9是表示構成本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式的控制器中的決定預熱運轉用轉矩的圖表的一個例子的特性圖。與上述的通常運轉模式不同的是， 代替S0C調整用輔助馬達轉矩Ta_S0C而使用預熱運轉用輔助馬達轉矩Ta_warm。以下，說明與圖7不同的部分。[〇〇62]如圖8所示，預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83對預熱運轉驅動標志設置“1” (步驟S12)。預熱運轉驅動標志為“1”或“0”的值，“1”表示驅動，“0”表示制動。[〇〇63]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83推定當前的S0C(步驟S1)。處理內容與通常運轉模式用轉矩指令值運算部82相同，因此省略說明。[〇〇64]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83計算出預熱運轉用輔助馬達轉矩Ta_warm (步驟S13)。具體地說，基于圖9所示的圖表的一個例子，并根據鋰離子電池24的當前的S0C 的值和預熱運轉驅動標志的值來計算出Ta_warm。在此，圖9的圖表的一個例子具有第1閾值 S0C1、和設定成比該第1閾值S0C1高的S0C的值的第2閾值S0C2。[〇〇65]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83在當前的S0C的值為預先設定的第1閾值 S0C1以下時使輔助馬達23進行制動(發電)，在當前的S0C的值為第2閾值S0C2以上時使輔助馬達23進行驅動(放電)。在當前的S0C為第1閾值S0C1與第2閾值S0C2之間時，根據預熱運轉驅動標志的值，在驅動的情況下持續驅動直至SOC成為第1閾值S0C1，在制動的情況下，持續制動直至當前的S0C成為第2閾值S0C2。其結果為，將S0C的值被控制在第1閾值S0C1與第2閾值S0C2之間。[〇〇66]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83對預熱運轉驅動標志進行更新(步驟S14)。 具體地說，在(步驟S13)中計算出的預熱運轉用輔助馬達轉矩Ta_warm>0時，對預熱運轉驅動標志設置“1”，在Ta_warm〈0時，對預熱運轉驅動標志設置“0”。[〇〇67]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83對于(步驟S3?5、6、8)進行與通常運轉模式用轉矩指令值運算部82相同的處理。處理內容與通常運轉模式用轉矩指令值運算部82相同，因此省略說明。[〇〇68]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83對((Tp+TC)-Te_maX)的值和預熱運轉用輔助馬達轉矩Ta_warm的值進行比較，將較大一方的值設定成輔助馬達轉矩Ta(步驟S15)。 [〇〇69]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83對((Tp+TC)-Te_min)的值和預熱運轉用輔助馬達轉矩Ta_warm的值進行比較，將較小一方的值設定成輔助馬達轉矩Ta(步驟S16)。
[0070]在(步驟S8)中，在(Tp+Tc)小于Te_min的以外的情況下，預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83對((1?+1'〇)-16_111；[11)的值和預熱運轉用輔助馬達轉矩13_￥31'1]1的值進行比較， 選擇較小一方的值，對該選擇的值和((Tp+Tc) -Te_max)的值進行比較，將較大一方的值設定成輔助馬達轉矩Ta(步驟S17)。[〇〇71]預熱運轉模式用轉矩指令值運算部83將輔助馬達轉矩Ta作為指令值向輔助馬達用逆變器53輸出(步驟S11)。在(步驟S11)的處理執行后，返回到(步驟S1)。
[0072]如以上那樣，在預熱運轉模式中，能夠以即使液壓栗轉矩和/或輔機轉矩發生變動也會在能維持發動機22的轉速的范圍內，將鋰離子電池24的充放電量設定得大來使鋰離子電池24的溫度迅速地上升的方式控制輔助馬達23。[〇〇73]此外，在預熱運轉用輔助馬達轉矩Ta_warm>0且液壓栗轉矩Tp和輔機轉矩Tc的合計值(Tp+Tc)較小的情況下，從圖8所示的(步驟S15)和(步驟S17)可以明確，通過使(Tp+Tc) 增加而能夠使輔助馬達轉矩Ta增加。因此，在這樣的情況下，也可以通過控制器80以使液壓栗轉矩Tp增大的方式控制液壓栗轉矩增加機構。[〇〇74]作為液壓栗轉矩增加機構，從上述的式(2)可以明確，例如可以為增大液壓栗41的容積q來使排出流量增加的機構，通過使排出流量增加來使液壓栗轉矩Tp增加。[〇〇75]另外，液壓栗轉矩增加機構可以為通過設在從液壓栗41到油箱的油路上的開口面積控制機構44的電磁閥來使油路的一部分的開口面積暫時地變小來增加液壓栗41的排出壓P的機構，在該情況下，也能夠使液壓栗轉矩Tp增加(參照式(2))。[〇〇76]此外，在對執行機構進行操作的過程中，若增加排出流量或增加排出壓，則操作性會惡化，因此也可以是以僅在沒有對執行機構進行操作時增加液壓栗轉矩Tp的方式進行控制。另外，為了避免在增加排出流量或增加排出壓的過程中對執行機構進行操作，也可以是以僅在門鎖桿為鎖定狀態時增加液壓栗轉矩Tp的方式進行控制。
[0077]根據上述的本發明的混合動力式作業機械的一個實施方式，能夠在抑制發動機22 的加載減速或超速運轉的產生的同時，基于充放電進行作為蓄電裝置的鋰離子電池24的預熱運轉。
[0078]此外，在本發明的實施方式中，在計算輔助馬達轉矩Ta時，以使用了液壓栗轉矩Tp和輔機轉矩Tc的合計的情況為例進行了說明，但并不限于此。例如，也可以僅使用液壓栗轉矩Tp來計算。
[0079]此外，本發明并不限定于上述的實施例，包含各種各樣的變形例。例如，上述的實施例為了易于理解地說明本發明，而詳細地進行了說明，并不必限定于具有所說明的全部結構。
[0080]附圖標記說明
[0081]10:行駛體，11:履帶，12:履帶架，13:右行駛用液壓馬達，14:左行駛用液壓馬達， 20:旋轉體，21:旋轉架，22:發動機，23:輔助發電馬達，24:鋰離子電池，24a:溫度傳感器， 25:旋轉電動馬達，26:減速機，30:挖掘機構，31:動臂，32:動臂液壓缸，33:斗桿，34:斗桿液壓缸，35:鏟斗，36:鏟斗液壓缸，40:液壓系統，41:液壓栗，42:調節器，43:控制閥，44:開口面積控制機構，52:旋轉電動馬達用逆變器，53:輔助發電馬達用逆變器，70:電氣/液壓信號轉換設備，80:控制器，81:模式切換判斷部，82:通常運轉模式用轉矩指令值運算部，83:預熱運轉模式用轉矩指令值運算部，Ta:輔助馬達轉矩，Tp:液壓栗轉矩，Tc:輔機轉矩。
【主權項】
1.一種混合動力式作業機械，具有:發動機;輔助馬達，其與所述發動機機械地連接，通 過產生驅動轉矩來進行放電，并通過產生制動轉矩來進行發電;液壓栗，其通過所述發動機 和所述輔助馬達的合計轉矩而被驅動;蓄電裝置，其蓄存所述輔助馬達發電所得的電力，并 在所述輔助馬達進行放電時供給電力;逆變器，其進行所述蓄電裝置與所述輔助馬達之間 的電力授受;和控制器，其為了控制所述輔助馬達的驅動轉矩或制動轉矩而向所述逆變器 輸出轉矩指令信號，所述混合動力式作業機械的特征在于，所述控制器具有轉矩指令值運算部，該轉矩指令值運算部計算出為了驅動所述液壓栗 而需要的液壓栗轉矩，并計算出從所述液壓栗轉矩減去所述發動機的預先設定的最小轉矩 所得的值以下的轉矩指令信號。2.如權利要求1所述的混合動力式作業機械，其特征在于，還具有與所述發動機機械地連接的輔機，所述轉矩指令值運算部計算出為了驅動所述輔機而需要的輔機轉矩，并計算出從所述 液壓栗轉矩和所述輔機轉矩的合計值減去所述發動機的預先設定的最小轉矩所得的值以 下的轉矩指令信號。3.如權利要求1所述的混合動力式作業機械，其特征在于，還具有檢測所述蓄電裝置的溫度的溫度傳感器，所述控制器具有通常運轉模式用轉矩指令值運算部、預熱運轉模式用轉矩指令值運算 部和模式切換判斷部，所述切換判斷部取入由所述溫度傳感器檢測出的所述蓄電裝置的溫度信號，在所述蓄 電裝置的溫度比預先設定的第1溫度閾值低時，輸出所述預熱運轉模式用轉矩指令值運算 部計算出的轉矩指令信號，在所述蓄電裝置的溫度比預先設定成所述第1溫度閾值以上的 值的第2溫度閾值高時，輸出所述通常運轉模式用轉矩指令值運算部計算出的轉矩指令信號。4.如權利要求2所述的混合動力式作業機械，其特征在于，還具有檢測所述蓄電裝置的溫度的溫度傳感器，所述控制器具有通常運轉模式用轉矩指令值運算部、預熱運轉模式用轉矩指令值運算 部和模式切換判斷部，所述切換判斷部取入由所述溫度傳感器檢測出的所述蓄電裝置的溫度信號，在所述蓄 電裝置的溫度比預先設定的第1溫度閾值低時，輸出所述預熱運轉模式用轉矩指令值運算 部計算出的轉矩指令信號，在所述蓄電裝置的溫度比預先設定成所述第1溫度閾值以上的 值的第2溫度閾值高時，輸出所述通常運轉模式用轉矩指令值運算部計算出的轉矩指令信號。5.如權利要求3所述的混合動力式作業機械，其特征在于，所述預熱運轉模式用轉矩指令值運算部在所述蓄電裝置的充電率為預先設定的第1充 電率閾值以上且所述液壓栗轉矩比所述發動機的預先設定的最小轉矩大時，以使所述輔助 馬達產生驅動轉矩的方式輸出轉矩指令信號。6.如權利要求4所述的混合動力式作業機械，其特征在于，所述預熱運轉模式用轉矩指令值運算部在所述蓄電裝置的充電率為預先設定的第1充 電率閾值以上且所述液壓栗轉矩和所述輔機轉矩的合計值比所述發動機的預先設定的最小轉矩大時，以使所述輔助馬達產生驅動轉矩的方式輸出轉矩指令信號。7.如權利要求5或6所述的混合動力式作業機械，其特征在于，還具有使所述液壓栗的轉矩增加的液壓栗轉矩增加機構，所述控制器在所述蓄電裝置的充電率為所述第1充電率閾值以上且所述液壓栗轉矩比 預先設定的轉矩閾值小時，以使所述液壓栗的轉矩增加的方式控制所述液壓栗轉矩增加機 構。8.如權利要求7所述的混合動力式作業機械，其特征在于，具有可變容量型的液壓栗、和通過改變傾轉角來改變所述液壓栗的容量的調節器， 所述液壓栗轉矩增加機構控制所述調節器來使所述液壓栗的排出流量增加。9.如權利要求7所述的混合動力式作業機械，其特征在于，在從所述液壓栗到油箱的油路上還具有開口面積控制機構，所述液壓栗轉矩增加機構控制開口面積控制機構來使所述液壓栗的排出壓增加。
【文檔編號】B60L11/14GK105980227SQ201580008661
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月3日
【發明人】井村進也, 日田真史, 天野裕昭, 石田誠司, 竹內健, 納谷到, 高橋智晃
【申請人】日立建機株式會社