CN103547745A - 工程机械的电动驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工程机械的电动驱动装置,通过基于电动及发电机的发电作用使受到搭载于工程机械上的蓄电装置限制的运转时间比以往增长。具有:蓄电装置(7);通过电动及发电机(29)驱动的可变容量型的液压泵(30);对从液压泵(30)向多个液压执行机构供给的压力油的流动分别进行控制的多个方向切换阀(33、34)等;对液压泵(30)的排油容积进行可变控制的调节器(31);对电动及发电机(29)的转速进行可变控制的双向换流器(28);以LS差压Pls成为目标值Pgr的方式对调节器(31)及双向换流器(28)进行控制的LS控制装置(45)。双向换流器(28),在LS差压Pls超过目标值Pgr且使电动及发电机(29)的转速减少时,进行将电动及发电机(29)的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置(7)进行充电的再生控制。
Description
技术领域
本发明涉及电动式液压挖掘机等的工程机械,尤其涉及搭载了对向多个液压执行机构供给压力油的液压泵进行驱动的电动及发电机和与该电动及发电机之间进行电力的交接的蓄电装置的工程机械的电动驱动装置。
背景技术
作为工程机械的一例的小型挖掘机(即,运转质量不足六吨的液压挖掘机),通常具有:下部行驶体、能够旋转地设于该下部行驶体上的上部旋转体;能够俯仰地设于该上部旋转体的包含动臂、斗杆及铲斗的多关节型的作业机。该小型挖掘机具有:例如,液压泵;多个液压执行机构(详细地说,为例如动臂用液压缸、斗杆用液压缸及铲斗用液压缸等);分别对从液压泵向多个液压执行机构的压力油的流动进行控制的多个方向切换阀;分别对多个方向切换阀进行操作的操作机构(详细地说,为例如输出与操作杆的操作位置对应的先导压的多个操作装置)。
近年,提倡一种电动式小型挖掘机,因具有不排出排气气体、且大幅降低噪音、振动的优点,所以作为上述液压泵的驱动源,代替发动机而搭载电动马达(电动及发电机)(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-121328号公报
发明的概要
发明欲解决的课题
在上述的电动式小型挖掘机中,存在作为电动马达的电力源搭载由多个电池构成的蓄电装置的情况。在该蓄电装置搭载型的电动式小型挖掘机中,通常不需要使用电缆与外部电源连接。而且,例如在小型挖掘机的作业时,在不利用电缆与外部电源连接的情况下,具有移动、旋转动作不受限制的优点。但是,能够搭载于小型挖掘机的电池的数量进而蓄电装置的蓄电容量存在极限。详细地说,例如在被称作后方超小旋转型或超小旋转型的小型挖掘机中,上部旋转体的后端或上部旋转体的整体的旋转半径尺寸受到限制。而且,在上部旋转体上设有搭乘驾驶员的驾驶室等,而且,搭载有包含多个方向切换阀、液压泵及工作油油箱的液压设备。因此,为了不妨碍驾驶员的视觉辨认性,能够搭载于上部旋转体的电池的空间受到限制,能够搭载于上部旋转体的电池的数量存在极限。因此,搭载于小型挖掘机上的蓄电装置的蓄电容量存在极限,在不利用电缆连接于外部电源的情况下,小型挖掘机的运转时间受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程机械的电动驱动装置,其能够通过基于电动及发电机的发电作用使受到搭载于工程机械的蓄电装置限制的运转时间比以往增长。
用于解决课题的手段
(1)为了实现上述目的,本发明的工程机械的电动驱动装置,具有:蓄电装置;与所述蓄电装置之间进行电力的交接的电动及发电机;通过所述电动及发电机驱动的可变容量型的液压泵;多个液压执行机构;对所述多个液压执行机构的动作进行指示的多个操作机构;根据所述多个操作机构的操作方向及操作量,对从所述液压泵向所述多个液压执行机构供给的压力油的方向及流量分别进行控制的多个方向切换阀,具有:对所述液压泵的排油容积进行可变控制的泵控制机构;对所述电动及发电机的转速进行可变控制的电动及发电机控制机构;根据请求流量的变化对向所述泵控制机构及所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算的指令控制机构,其中,所述请求流量基于分别来自所述多个操作机构的操作指令量,所述电动及发电机控制机构,在根据所述请求流量的减少使所述电动及发电机的转速减少时,进行将所述电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对所述蓄电装置进行充电的再生控制。
在这样的本发明中,在根据请求流量的减少使电动及发电机的转速减少时进行将电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置进行充电的再生控制,由此能够延长工程机械的运转时间。
(2)上述(1)中,优选地,具有:多个压力补偿阀,以所述多个方向切换阀的各自的前后差压成为所述液压泵的排出压和所述多个液压执行机构的最高负载压的差压即负载传感差压的方式进行控制;检测所述负载传感差压的差压检测机构,所述指令控制机构以由所述差压检测机构检测的负载传感差压成为预先设定的目标值的方式,根据它们的差分对向所述泵控制机构及所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算,所述电动及发电机控制机构,在所述负载传感差压超过所述目标值且使所述电动及发电机的转速减少时,进行将所述电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对所述蓄电装置进行充电的再生控制。
在这样的本发明中,在负载传感差压超过目标值(即,请求流量减少)且使电动及发电机的转速减少时进行将电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置进行充电的再生控制,由此能够延长工程机械的运转时间。
(3)上述(2)中,优选地,所述指令控制机构具有:对由所述差压检测机构检测的负载传感差压和预先设定的目标值的差分进行运算的减法机构;对由所述减法机构算出的差分进行除去预先设定的第一频率数以上的变化成分的处理的第一低通滤波器机构;根据由所述第一低通滤波器机构处理的差分对向所述泵控制机构的指令值进行运算的第一指令运算机构;对由所述减法机构算出的差分,进行除去以比所述第一频率数小的方式预先设定的第二频率数以上的变化成分的处理的第二低通滤波器机构;根据所述第二低通滤波器机构处理的差分对向所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算的第二指令运算机构。
例如为了提高通过电动及发电机控制机构的再生控制得到的电力,考虑增大电动及发电机的转子的质量从而提高其惯性力的方法。但是,该情况下,电动及发电机的转速的可变控制的响应性降低。因此,本发明中,在第二指令运算机构对负载传感差压和目标值的差分进行运算前,进行第二低通滤波器机构对差分除去第二频率数以上的变化成分的处理。而且,由于使该第二频率数较小,所以,能够降低电动及发电机的转速的可变控制相对于负载传感差压的变动的感度。因此,能够抑制振荡。另外,本发明中,在第一指令运算机构对负载传感差压和目标值的差分进行运算前,进行第一低通滤波器机构对差分除去第一频率数以上的变化成分的处理。而且,由于使该第一频率数比较大,所以,能够提高液压泵的排油容积的可变控制相对于负载传感差压的变动的感度。因此,能够敏感地应对负载传感差压的变动(即,请求流量的变动),并使液压泵的排出流量增减。
(4)上述(1)中,优选地,具有:以使所述多个方向切换阀的各自的前后差压成为所述液压泵的排出压和所述多个液压执行机构的最高负载压的差压即负载传感差压的方式进行控制的多个压力补偿阀;检测所述液压泵的排出压的排出压检测机构;检测所述多个液压执行机构的最高负载压的最高负载压检测机构,所述指令控制机构基于由所述最高负载压检测机构检测的所述多个液压执行机构的最高负载压设定相对于所述液压泵的排出压的目标值,并以由所述排出压检测机构检测的所述液压泵的排出压成为所述目标值的方式,根据它们的差分对向所述泵控制机构及所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算,所述电动及发电机控制机构,在所述液压泵的排出压超过所述目标值且使所述电动及发电机的转速减少时,进行将所述电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对所述蓄电装置进行充电的再生控制。
在这样的本发明中,在液压泵的排出压超过目标值(即,请求流量减少)且使电动及发电机的转速减少时进行将电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置进行充电的再生控制,由此能够延长工程机械的运转时间。
(5)上述(4)中,优选地,所述指令控制机构具有:基于由所述最高负载压检测机构检测的所述多个液压执行机构的最高负载压设定相对于所述液压泵的排出压的目标值的目标值设定机构;对由所述排出压检测机构检测的所述液压泵的排出压和由所述目标值设定机构设定的目标值的差分进行运算的减法机构;对由所述减法机构算出的差分,进行除去预先设定的第一频率数以上的变化成分的处理的第一低通滤波器机构;根据由所述第一低通滤波器机构处理的差分对向所述泵控制机构的指令值进行运算的第一指令运算机构;对由所述减法机构算出的差分,进行除去以比所述第一频率数小的方式预先设定的第二频率数以上的变化成分的处理的第二低通滤波器机构;根据由所述第二低通滤波器机构处理的差分对向所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算的第二指令运算机构。
由此,能够降低电动及发电机的转速的可变控制相对于液压泵的排出压的变动(即,负载传感差压的变动)的感度。因此,能够抑制振荡。另外,能够提高液压泵的排油容积的可变控制相对于液压泵的排出压的变动(即,负载传感差压的变动)的感度。因此,能够敏感地应对负载传感差压的变动(即,请求流量的变动),并使液压泵的排出流量增减。
(6)上述(1)中,优选地,所述多个方向切换阀为开中心型,具有:设在所述多个方向切换阀的中央旁通流路的下游侧的节流阀;将基于在所述节流阀的上游侧切换的多个方向切换阀中的至少一个切换量的变化而变化的、所述节流阀的上游侧压力作为控制压进行检测的控制压检测机构;检测所述液压泵的倾转角的倾转角检测机构;取得所述电动及发电机的转速的转速取得机构;基于由所述倾转角检测机构检测的所述液压泵的倾转角及由所述转速取得机构取得的所述电动及发电机的转速运算所述液压泵的排出流量的排出流量运算机构,所述指令控制机构基于由所述排出流量运算机构算出的所述液压泵的排出流量设定相对于所述控制压的目标值,并根据由所述控制压检测机构检测的控制压和所述目标值的差分对向所述泵控制机构及所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算,所述电动及发电机控制机构,在所述控制压超过所述目标值且使所述电动及发电机的转速减少时,进行将所述电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对所述蓄电装置进行充电的再生控制。
在这样的本发明中,在控制压超过目标值(即,请求流量减少)且使电动及发电机的转速减少时进行将电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置进行充电的再生控制,由此能够延长工程机械的运转时间。
(7)上述(6)中,优选地,所述指令控制机构具有:基于由所述排出流量运算机构算出的所述液压泵的排出流量设定相对于控制压的目标值的目标值设定机构;对由所述控制压检测机构检测的控制压和由所述目标值设定机构设定的目标值的差分进行运算的减法机构;对于由所述减法机构算出的差分,进行除去预先设定的第一频率数以上的变化成分的处理的第一低通滤波器机构;根据由所述第一低通滤波器机构处理的差分对向所述泵控制机构的指令值进行运算的第一指令运算机构;对于由所述减法机构算出的差分,进行除去以比所述第一频率数小的方式预先设定的第二频率数以上的变化成分的处理的第二低通滤波器机构;根据由所述第二低通滤波器机构处理的差分对向所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算的第二指令运算机构。
由此,能够降低电动及发电机的转速的可变控制的感度,能够提高液压泵的排油容积的可变控制的感度。
(8)上述(1)中,优选地,具有:检测所述多个操作机构的最大操作量的最大操作量检测机构;检测所述液压泵的倾转角的倾转角检测机构;检测所述电动及发电机的转速的转速取得机构;基于由所述倾转角检测机构检测的所述液压泵的倾转角及由所述转速取得机构检测的所述电动及发电机的转速运算所述液压泵的排出流量的排出流量运算机构,所述指令控制机构基于由所述最大操作量检测机构检测的所述多个操作机构的最大操作量设定请求流量,并以使由所述排出流量运算机构算出的所述液压泵的排出流量成为所述请求流量的方式,根据它们的差分对向所述泵控制机构及所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算,所述电动及发电机控制机构,在所述液压泵的排出流量超过所述请求流量且使所述电动及发电机的转速减少时,进行将所述电动及发电机的转子的惯性力转换成电力且对所述蓄电装置进行充电的再生控制。
在这样的本发明中,在液压泵的排出流量超过请求流量(即,请求流量减少)且使电动及发电机的转速减少时,进行将电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置进行充电的再生控制,由此能够延长工程机械的运转时间。
(9)上述(8)中,优选地,所述指令控制机构具有:基于由所述最大操作量检测机构检测的所述多个操作机构的最大操作量设定请求流量的请求流量设定机构;对由所述排出流量运算机构算出的所述液压泵的排出流量和由所述请求流量设定机构设定的请求流量的差分进行运算的减法机构;对于由所述减法机构算出的差分,进行除去预先设定的第一频率数以上的变化成分的处理的第一低通滤波器机构;根据由所述第一低通滤波器机构处理的差分对向所述泵控制机构的指令值进行运算的第一指令运算机构;对于由所述减法机构算出的差分,进行除去以比所述第一频率数小的方式预先设定的第二频率数以上的变化成分的处理的第二低通滤波器机构;根据由所述第二低通滤波器机构处理的差分对向所述电动及发电机控制机构的指令值进行运算的第二指令运算机构。
由此,能够降低电动及发电机的转速的可变控制的感度,能够提高液压泵的排油容积的可变控制的感度。
发明的效果
根据本发明,在根据请求流量的减少使电动及发电机的转速减少时,进行将电动及发电机的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置进行充电的再生控制,由此能够延长工程机械的运转时间。
附图说明
图1是表示本发明的适用对象的电动式小型挖掘机的整体构造的侧视图。
图2是表示本发明的第一实施方式的电动驱动装置的构成的概要图。
图3是表示图2所示的电动驱动装置的构成中的、作为代表例与动臂用液压缸及斗杆用液压缸的驱动相关的构成、且表示LS差压检测装置的构成的图。
图4是与关联设备一起表示图2所示的LS控制装置的功能的构成的框图。
图5A是用于说明图4所示的低通滤波器部的处理的图,作为具体例之一,表示处理前的差分ΔPls的经时变化。
图5B是用于说明图4所示的低通滤波器部的处理的图,作为具体例之一,表示处理后的ΔPls’的经时变化。
图5C是用于说明图4所示的低通滤波器部的处理的图,作为具体例之一,表示处理后的ΔPls”的经时变化。
图6是与关联设备一起表示图2所示的双向换流器的功能的构成的框图。
图7是表示本发明的第一变形例的LS差压检测装置的构成的图。
图8是表示本发明的第二变形例的LS差压检测装置的构成的图。
图9是表示本发明的第三变形例的LS差压检测装置的构成的图。
图10是表示本发明的第二实施方式的电动驱动装置的构成的概要图。
图11是与关联设备一起表示图10所示的LS控制装置的功能的构成的框图。
图12是表示本发明的第三实施方式的电动驱动装置的构成的概要图。
图13是与关联设备一起表示图12所示的负向控制装置的功能的构成的框图。
图14是用于说明图13所示的目标值设定部的处理的图。
图15是表示本发明的第四实施方式的电动驱动装置的构成的概要图。
图16是与关联设备一起表示图15所示的正向控制装置的功能的构成的框图。
图17是用于说明图16所示的目标值设定部的处理的图。
具体实施方式
通过图1~图5说明本发明的第一实施方式。
图1是表示本发明的适用对象即电动式小型挖掘机的整体构造的侧视图。此外,以后将电动式小型挖掘机处于图1所示的状态且驾驶员在驾驶席落座的情况下的驾驶员的前侧(图1中左侧)、后侧(图1中右侧)、左侧(图1中朝向纸面的近前侧)、右侧(图1中朝向纸面的内侧)简单称作前侧、后侧、左侧、右侧。
在该图1中,电动式小型挖掘机具有:履带式的下部行驶体1;能够旋转地设于该下部行驶体1上的上部旋转体2;成为上部旋转体2的基础下部构造的旋转车架3;能够在左右方向转动地设于该旋转车架3的前侧的摆柱4;能够在上下方向转动(能够俯仰)地连结于该摆柱4的多关节型的作业机5;设于旋转车架3上的顶篷型的驾驶室6;设于旋转车架3上的后侧、收纳由多个电池(例如锂电池)构成的蓄电装置7(参照后述的图2)的电池搭载部8。此外,本实施方式中,在上部旋转体2的侧方设有能够连接外部电源的线缆的供电插座(未图示)。
下部行驶体1具有:从上方观察为大致H字形状的转向架构架9;能够旋转地支承在该转向架构架9的左右两侧的后端附近的左右的驱动轮10;能够旋转地支承在转向架构架9的左右两侧的前端附近的左右的从动轮(惰轮)11;通过左右各驱动轮10和从动轮11被张挂的左右的履带(履带)12。而且,通过左侧的行驶用液压马达13A的驱动,左侧的驱动轮10(即,左侧的履带12)旋转,通过右侧的行驶用液压马达13B(参照后述的图2)的驱动,右侧的驱动轮10(即,右侧的履带12)旋转。
在转向架构架9的前侧能够上下运动地设有排土用的刮板14,该刮板14通过刮板用液压缸15(参照后述的图2)的伸缩驱动而上下运动。
在转向架构架9的中央部设有旋转轮16,经由该旋转轮16,旋转车架3能够旋转地设置,旋转车架3(即,上部旋转体2)通过旋转用液压马达17(参照后述的图2)的驱动而旋转。
摆柱4能够在左右方向转动地设于旋转车架3的前侧,通过摆柱用液压缸18(参照后述的图2)的伸缩驱动而在左右方向转动。由此,作业机5在左右摆动。
作业机5具有:能够在上下方向转动地连结于摆柱4的动臂19;能够在上下方向转动地连结于该动臂19的斗杆20;能够在上下方向转动地连结于该斗杆20的铲斗21。动臂19、斗杆20及铲斗21通过动臂用液压缸22、斗杆用液压缸23及铲斗用液压缸24在上下方向转动。
驾驶室6中设有供驾驶员落座的驾驶席(座席)25。在驾驶席25的前方设有能够通过手或脚操作且通过沿前后方向操作而分别能够对左右的行驶用液压马达13A、13B的动作进行指示的左右的行驶用操作杆26A、26B(但仅示出图1中26A)。而且在右侧的行驶用操作杆26B的更右侧的脚下部分设有通过在左右方向进行操作而对摆柱用液压缸18的动作进行指示的摆柱用操作踏板(未图示)。
在驾驶席25的左侧设有通过在前后方向上进行操作而对斗杆用液压缸23的动作进行指示、且通过在左右方向上进行操作而对旋转用液压马达17的动作进行指示的十字操作式的斗杆、旋转用操作杆27A。在驾驶席25的右侧设有通过在前后方向进行操作而对动臂用液压缸22的动作进行指示、且通过在左右方向上进行操作而对铲斗用液压缸24的动作进行指示的十字操作式的动臂、铲斗用操作杆27B(参照后述的图2)。另外,在驾驶席25的右侧设有通过在前后方向上进行操作而对刮板用液压缸15的动作进行指示的刮板用操作杆(未图示)。
图2是表示上述的电动式小型挖掘机具有的本实施方式的电动驱动装置的构成的概要图。图3是图2所示的电动驱动装置的构成中的、作为代表例表示与动臂用液压缸22及斗杆用液压缸23的驱动相关的构成、且表示LS差压检测装置的构成的液压回路图。
在这些图2及图3中,电动驱动装置具有:由多个(图2中为了方便仅示出两个,但实际上更多)电池构成的蓄电装置7;经由双向换流器28与蓄电装置7之间进行电力的交接的电动及发电机29;通过该电动及发电机29驱动的可变容量型的液压泵30及固定容量型的先导泵(未图示);对液压泵30的排油容积(换言之,每旋转一周的排出容量)进行可变控制的调节器31;多个液压执行机构(详细来说,上述的左右的行驶用液压马达13A、13B;刮板用液压缸15;旋转用液压马达17;摆柱用液压缸18;动臂用液压缸22;斗杆用液压缸23及铲斗用液压缸24。以后,将这些称作液压执行机构22、23等);对从液压泵30向多个液压执行机构22、23等供给的压力油的流动进行控制的阀单元32。
阀单元32具有对从液压泵30向多个液压执行机构22、23等供给的压力油的方向及流量分别进行控制的多个中立全闭型的方向切换阀(详细地说,为图3所示的动臂用方向切换阀33及斗杆用方向切换阀34以及未图示的左右的行驶用方向切换阀、刮板用方向切换阀、旋转用方向切换阀、摆柱用方向切换阀及铲斗用方向切换阀。以后,将这些称作方向切换阀33、34等)。另外,阀单元32具有分别设在方向切换阀33、34等的上游侧的多个压力补偿阀(详细地说,为图3所示的动臂用压力补偿阀35及斗杆用压力补偿阀36以及未图示的左右的行驶用压力补偿阀、刮板用压力补偿阀、旋转用压力补偿阀、摆柱用压力补偿阀及铲斗用压力补偿阀。以后,将这些称作压力补偿阀35、36等)。
斗杆用方向切换阀34通过来自操作装置37A的先导压被遥控操作。详细地说明,操作装置37A具有:上述的斗杆、旋转用操作杆27A;根据该操作杆27A的前后方向的操作将先导泵的排出压作为初压而生成先导压的一对减压阀38A、38B;根据操作杆27A的左右方向的操作将先导泵的排出压作为初压而生成先导压的一对减压阀(未图示)。而且,在例如将操作杆27A从中立位置向前侧操作后,根据该操作量由减压阀38A生成的先导压向斗杆用方向切换阀34的图3中上侧的受压部输出,由此,斗杆用方向切换阀34被切换到图3中上侧的切换位置。由此,来自液压泵30的压力油被向斗杆用液压缸23的杆侧供给从而斗杆用液压缸23缩短,斗杆20向下侧转动。另一方面,在例如将操作杆27A从中立位置向后侧操作后,根据该操作量而由减压阀38B生成的先导压被向斗杆用方向切换阀34的图3中下侧的受压部输出,由此斗杆用方向切换阀34向图3中下侧的切换位置被切换。由此,来自液压泵30的压力油被向斗杆用液压缸23的底侧供给从而斗杆用液压缸23伸长,斗杆20向上侧转动。
动臂用方向切换阀33通过来自操作装置37B的先导压被遥控操作。详细地说,操作装置37B具有:上述的动臂、铲斗用操作杆27B;根据该操作杆27B的前后方向的操作将先导泵的排出压作为初压而生成先导压的一对减压阀38C、38D;根据操作杆27B的左右方向的操作将先导泵的排出压作为初压而生成先导压的一对减压阀(未图示)。而且,在例如将操作杆27B从中立位置向前侧操作后,根据该操作量由减压阀38C生成的先导压被向动臂用方向切换阀33的图3中上侧的受压部输出,由此,动臂用方向切换阀33被切换至图3中上侧的切换位置。由此,来自液压泵30的压力油被向动臂用液压缸22的杆侧供给从而动臂用液压缸22缩短,动臂19向下侧转动。另一方面,在例如将操作杆27B从中立位置向后侧操作后,根据该操作量由减压阀38D生成的先导压被向动臂用方向切换阀33的图3中下侧的受压部输出,由此,动臂用方向切换阀33被向图3中下侧的切换位置切换。由此,来自液压泵30的压力油被向动臂用液压缸22的底侧供给从而动臂用液压缸22伸长,动臂19向上侧转动。
此外,本实施方式中,与左右的行驶用液压马达13A、13B;刮板用液压缸15;旋转用液压马达17;摆柱用液压缸18及铲斗用液压缸24相关的构成也与上述关于动臂用液压缸22及斗杆用液压缸23的驱动的构成大致相同。即,左右的行驶用方向切换阀、刮板用方向切换阀、旋转用方向切换阀、摆柱用方向切换阀及铲斗用方向切换阀分别通过来自对应的操作装置(未图示)的先导压被遥控操作。
方向切换阀33、34等具有用于取出与阀切换时对应的液压执行机构的负载压的(但在阀中立时成为油箱压)负载端口33a、34a等,并设有用于对从这些负载端口33a、34a等输出的负载压中的最高的负载压Plmax(以后称作多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax)进行选择并取出的多个(本实施方式中为七个,图3中仅示出两个)负载压用梭阀39。而且,设有对液压泵30的排出压Ps和多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax的差压即负载传感差压Pls(以后称作LS差压Pls)进行检测的LS差压检测装置40。
本实施方式中,LS差压检测装置40构成为包括:将液压泵30的排出压Ps作为初压并生成与LS差压Pls相当的压力的差压检测阀41;对该差压检测阀41的输出压(即,LS差压Pls)进行测定的压力传感器42。差压检测阀41具有:导入液压泵30的排出压Ps并使其作用于升压侧的受压部;将多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax从梭阀39导入并使其作用于减压侧的受压部;导入差压检测阀41自身的输出压并使其作用于减压侧的受压部。通过这样的构造,生成与LS差压Pls相当的压力并输出。而且,压力传感器42对差压检测阀41的输出压进行测定,并将其作为电信号输出。
压力补偿阀35、36等分别具有:导入对应的方向切换阀的上游侧压力并使其作用于闭阀侧的受压部;导入对应的方向切换阀的下游侧压力(详细地说,负载端口的输出压)并使其作用于开阀侧的受压部;将LS差压Pls从差压检测阀41导入并使其作用于开阀侧的受压部。由此,以全部的方向切换阀33、34等的前后差压成为LS差压Pls的方式受到控制。其结果,例如在同时驱动两个以上的液压执行机构的复合操作的情况下,无论液压执行机构的负载压的大小,都能够以与方向切换阀的开口面积相应的比率分配压力油。
调节器31具有:控制液压泵30的斜板的倾转角(即,液压泵30的排油容积)的倾转执行机构43;将液压泵30的排出压作为初压并生成倾转执行机构43的控制压的电磁比例阀44。
而且,设有控制调节器31的电磁比例阀44及双向换流器28的负载传感控制装置45(以后称作LS控制装置45)。该LS控制装置45以由LS差压检测装置40检测的LS差压Pls成为预先设定的目标值Pgr的方式,经由调节器31对油压泵30的排油容积进行可变控制,并且经由双向换流器28对电动及发电机29的转速进行可变控制。此外,在本实施方式中,设有能够变更LS差压的目标值Pgr的输入装置46,通过LS差压的目标值Pgr的变更能够对液压执行机构的动作速度进行变更。
通过图4说明LS控制装置45的详细。图4是与关联设备一起表示LS控制装置45的功能的构成的框图。
LS控制装置45具有:对从输入装置46输入的LS差压的目标值Pgr进行设定的目标值设定部47;对从LS差压检测装置40的压力传感器42输入的LS差压Pls和由目标值设定部47设定的目标值Pgr的差分ΔPls进行运算的减法部48;对由该减法部48算出的差分ΔPls实施截止频率数f1的低通滤波器处理的第一低通滤波器部49;对由该第一低通滤波器部49处理的差分ΔPls’进行规定的运算处理、并将生成的控制信号向调节器31的电磁比例阀44输出的泵指令运算部50;对由减法部48算出的差分ΔPls实施截止频率数f2(但是,f2<f1)的低通滤波器处理的第二低通滤波器部51;对由该第二低通滤波器部51处理的差分ΔPls”进行规定的运算处理,并将生成的控制信号向双向换流器28输出的电动及发电机指令运算部52。
利用图5A~图5C具体说明低通滤波器部49、51的处理。由减法部48算出的差分ΔPls的经时变化,如图5A所示,假定两个频率数fa、fb(但是,f1>fa>f2>fb)为支配的合成波形的情况。第一低通滤波器部49对由减法部48算出的差分ΔPls进行除去频率数f1以上的变化成分的处理,所以,处理后的差分ΔPls’的经时变化,如图5B所示,两个频率数fa、fb成为支配的合成波形。另一方面,第二低通滤波器部51对由减法部48算出的差分ΔPls进行除去频率数f2以上的变化成分的处理,因此,处理后的差分ΔPls”的经时变化,如图5C所示,频率数fb成为支配的波形。
泵指令运算部50预先存储有以下运算表,即例如图示那样,随着LS差压的差分ΔPls’从零变大,液压泵30的排油容积的差分Δq从零变小,随着LS差压的差分ΔPls’从零变小,液压泵30的排油容积的差分Δq从零变大。而且,基于该运算表,从由第一低通滤波器部49处理的LS差压的差分ΔPls’对液压泵30的排油容积的差分Δq进行运算,并将该差分Δq加算到前回的排油容积的指令值(或还可以为例如基于由倾转角传感器检测的液压泵30的斜板的倾转角算出的排油容积的实值)而成为本次的排油容积的指令值,生成与此对应的控制信号并向调节器31的电磁比例阀44输出。
而且,电磁比例阀44通过来自泵指令运算部50的控制信号进行驱动,并生成倾转执行机构43的控制压并输出。由此,在例如LS差压的差分ΔPls’>0的情况下,使液压泵30的排油容积减少,并使液压泵30的排出流量减少。另一方面,在例如LS差压的差分ΔPls’<0的情况下,使液压泵30的排油容积增加,使液压泵30的排出流量增加。
电动及发电机指令运算部52预先存储有以下运算表,即例如图示那样,随着LS差压的差分ΔPls”从零增大,电动及发电机29的转速的差分ΔN从零减小,随着LS差压的差分ΔPls”从零减小,电动及发电机29的转速的差分Δq从零增大。而且,基于该运算表,从由第二低通滤波器部51处理的LS差压的差分ΔPls”对电动及发电机29的转速的差分ΔN进行运算,并将该差分ΔN加算到前回的转速的指令值(或者还可以为例如双向换流器28从电动及发电机29的驱动电流的大小、相位算出的转速的实值)而作为本次的转速的指令值,生成与此对应的控制信号并向双向换流器28输出。
此外,本实施方式中,电动及发电机指令运算部52预先存储有电动及发电机29的转速的上限值及下限值,通过上限值及下限值限制前述的转速的指令值。由此,确保先导泵的排出压,即操作装置37A、37B等中的先导压的初压。
通过图6说明双向换流器28的详细。图6是与关联设备一起表示双向换流器28的功能的构成的框图。
双向换流器28具有:升降压斩波器53、交直转换器54、控制器55。升降压斩波器53虽未图示详细情况,但具有:升压回路、降压回路、整流回路及设在这些回路之间的开闭器。控制器55输入来自LS控制装置45的控制信号(即,转速的指令值)等,并根据该转速的指令值控制升降压斩波器53及交直转换器54。详细地说明,控制器55在使电动及发电机29的转速增加时或维持时(换言之,在LS差压的差分ΔPls”≦0时),将使电动及发电机29作为电动机工作的驱动指令向升降压斩波器53及交直转换器54输出。与之相应地,升降压斩波器53将来自蓄电装置7的直流电力的电压升压并向交直转换器54供给,交直转换器54基于来自升降压斩波器53的直流电力而生成交流电力并向电动及发电机29施加,使电动及发电机29驱动。另一方面,控制器55在使电动及发电机29的转速减少时(换言之,在LS差压的差分ΔPls”>0时),将使电动及发电机29作为发电机(再生制动)工作的再生指令向升降压斩波器53及交直转换器54输出。与此相应地,交直转换器54将电动及发电机29的转子的惯性力转换成交流电力,并将该交流电力转换成直流电力,升降压斩波器53对来自交直转换器54的直流电力的电压进行升压并向蓄电装置7供给,使蓄电装置7充电。
另外,双向换流器28,在例如来自商用电源56(外部电源)的线缆被连接于供电口的情况下,介于商用电源56和蓄电装置7之间。而且,设有在电动及发电机29的停止中能够指示基于外部电源的充电的开始、结束的充电开关(未图示),控制器55根据来自该充电开关的充电开始指示信号向升降压斩波器53输出充电指令。与此相应地,升降压斩波器53将来自商用电源56的交流电力转换成直流电力,并对其电压进行降压从而向蓄电装置7供给,并使蓄电装置7充电。
此外,上述中,操作装置37A、37B等构成权利要求记载的指示多个液压执行机构的动作的多个操作机构。另外,调节器31构成对液压泵的排油容积进行可变控制的泵控制机构。另外,双向换流器28构成对电动及发电机的转速进行可变控制的电动及发电机控制机构。另外,LS差压检测装置40构成检测负载传感差压的差压检测机构。另外,LS控制装置45构成根据基于分别来自多个操作机构的操作指令量的请求流量的变化对向泵控制机构及电动及发电机控制机构的指令值进行运算的指令控制机构,且以由差压检测机构检测的负载传感差压成为预先设定的目标值的方式,构成根据它们的差分对向泵控制机构及电动及发电机控制机构的指令值进行运算的指令控制机构。
接下来,说明本实施方式的动作及作用效果。
例如在驾驶员使单独操作中的操作杆回到中立位置后,对应的方向切换阀回到中立位置,请求流量减少。由此,液压泵30的排出压Ps增加,且多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax减少,所以,LS差压Pls超过目标值Pgr。而且,LS控制装置45以LS差压Pls成为目标值Pgr的方式(换言之,以成为与请求流量相称的液压泵30的排出流量的方式),经由调节器31使液压泵30的排油容积减少,且经由双向换流器28使电动及发电机29的转速减少。此时,双向换流器28将电动及发电机29的转子的惯性力转换成电力并进行对蓄电装置7充电的再生控制。因此,能够对蓄电装置7进行充电,能够延长小型挖掘机的运转时间。
这里,为了提高例如通过双向换流器28的再生控制得到的电力,考虑增大电动及发电机29的转子的质量从而提高其惯性力的方法,但该情况下,电动及发电机29的转速的可变控制的响应性会降低。因此,本实施方式中,LS控制装置45在电动及发电机指令运算部52对LS差压Pls和目标值Pgr的差分ΔPls进行运算前,进行第二低通滤波器部51对差分ΔPls除去频率数f2以上的变化成分的处理。而且,由于使该频率数f2比较小,所以,能够降低电动及发电机29的转速的可变控制相对于LS差压Pls的变动的感度。因此,能够抑制振荡。另外,本实施方式中,LS控制装置45在泵指令运算部50对LS差压Pls和目标值Pgr的差分ΔPls进行运算前,进行第一低通滤波器部49对差分ΔPls除去频率数f1以上的变化成分的处理。而且,由于使该频率数f1较大,所以,能够提高液压泵30的排油容积的可变控制相对于LS差压Pls的变动的感度。因此,能够敏感地应对LS差压Pls的变动(即,请求流量的变动),并使液压泵30的排出流量增减。
此外,在上述第一实施方式中,以具有由差压检测阀41及压力传感器42构成的LS差压检测装置40的情况为例进行了说明,但不限于此。即,例如图7所示的第一变形例,还可以具有由差压传感器57构成的LS差压检测装置40A。差压传感器57导入液压泵30的排出压Ps,并从梭阀39导入多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax,对它们的差压即LS差压ΔPls进行测定,并将其作为电信号向LS控制装置40输出。在这样的变形例中,也能够得到与上述第一实施方式同样的效果。
另外,例如图8所示的第二变形例那样,还可以具有由排出压传感器58、最高负载压传感器59及减法器60构成的LS差压检测装置40B。排出压传感器58导入液压泵30的排出压Ps并进行测定,将其作为电信号输出。最高负载压传感器59将多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax从梭阀39导入并测定,将其作为电信号输出。减法器56对从排出压传感器58输入的液压泵30的排出压Ps和从最高负载压传感器59输入的最高负载压Plmax的差压即LS差压Pls进行运算,并将其作为电信号向LS控制装置40输出。此外,减法器56还可以不是LS差压检测装置的一部分,而以成为LS控制装置的一部分的方式构成。在这样的变形例中,能够得到与上述第一实施方式同样的效果。
另外,例如图9所示的第三变形例那样,LS差压检测装置40C为与上述LS差压检测装置40B同样的构成,且在排出压传感器58及最高负载压传感器59的液压导入侧还可以设置节流阀61。即,通过设置节流阀61,还可以抑制传感器的检测值的变动。在这样的变形例中,也能够得到与上述第一实施方式同样的效果。
此外,上述第一~第三变形例中,由于不具有输出相当于LS差压Pls的压力的差压检测阀41,所以,压力补偿阀35A、36A等具有:导入对应的方向切换阀的上游侧压力并使其作用于闭阀侧的受压部;导入对应的方向切换阀的下游侧压力(详细地说,负载端口的输出压)并使其作用于开阀侧的受压部;导入液压泵30的排出压Ps并使其作用于开阀侧的受压部;从梭阀39导入多个液压执行机构的最高负载压Plmax并使其作用于闭阀侧的受压部。
通过图10及图11说明本发明的第二实施方式。本实施方式是进行控制顺序与上述第一实施方式不同的负载传感控制的实施方式。此外,本实施方式中,对与上述第一实施方式及变形例同等的部分标注相同的标记,适当省略说明。
图10是表示本实施方式的电动驱动装置的构成的概要图。
本实施方式的电动驱动装置与上述第二或第三变形例同样,具有排出压传感器58及最高负载压传感器59。LS控制装置45A对由最高负载压传感器59检测的多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax加算预先设定的LS差压的目标值Pgr,并将其作为液压泵30的排出压的目标值Ps0进行设定。另外,以由排出压传感器58检测的液压泵30的排出压Ps成为目标值Ps0的方式,经由调节器31对液压泵30的排油容积进行可变控制,并经由双向换流器28对电动及发电机29的转速进行可变控制。
通过图11说明LS控制装置45A的详细。图11是与关联设备一起表示LS控制装置45A的功能的构成的框图。
LS控制装置45A具有:设定液压泵30的排出压的目标值Ps0的目标值设定部47A;对从排出压传感器58输入的液压泵30的排出压Ps和由目标值设定部47A设定的目标值Ps0的差分ΔPs进行运算的减法部48A;对由该减法部48A算出的差分ΔPs实施截止频率数f1的低通滤波器处理的第一低通滤波器部49A;对由该第一低通滤波器部49A处理的差分ΔPs’进行规定的运算处理,并将生成的控制信号向调节器31的电磁比例阀44输出的泵指令运算部50A;对由减法部48A算出的差分ΔPs实施截止频率数f2(但是,f2<f1)的低通滤波器处理的第二低通滤波器部51A;对由该第二低通滤波器部51A处理的差分ΔPs”进行规定的运算处理,将生成的控制信号向双向换流器28输出的电动及发电机指令运算部52A。
目标值设定部47A对从输入装置46输入的LS差压的目标值Pgr进行设定。另外,在从最高负载压传感器59输入的多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax上加算LS差压的目标值Pgr,并将其作为液压泵30的排出压的目标值Ps0进行设定。
泵指令运算部50A预先存储有以下运算表,即例如图示那样,随着液压泵30的排出压的差分ΔPs’从零增大,液压泵30的排油容积的差分Δq从零减小,随着液压泵30的排出压的差分ΔPs’从零减小,液压泵30的排油容积的差分Δq从零增大。而且,基于该运算表,根据由第一低通滤波器部49A处理的液压泵30的排出压的差分ΔPs’运算排油容积的差分Δq,并将该差分Δq加算到前回的排油容积的指令值(或者还可以为基于由例如倾转角传感器检测的液压泵30的斜板的倾转角算出的排油容积的实值)而作为本次的排油容积的指令值,并生成与其对应的控制信号并向调节器31的电磁比例阀44输出。
而且,电磁比例阀44根据来自泵指令运算部50A的控制信号进行驱动,并生成倾转执行机构43的控制压进行输出。由此,在例如液压泵30的排出压的差分ΔPs’>0的情况下,使排油容积减少,并使排出流量减少。另一方面,在例如液压泵30的排出压的差分ΔPs’<0的情况下,使排油容积增加,使排出流量增加。
电动及发电机指令运算部52A预先存储有以下运算表,即例如图示那样,随着液压泵30的排出压的差分ΔPs”从零增大,电动及发电机29的转速的差分ΔN从零减小,随着液压泵30的排出压的差分ΔPs”从零减小,电动及发电机29的转速的差分Δq从零增大。而且,基于该运算表,根据由第二低通滤波器部51A处理的液压泵30的排出压的差分ΔPs”运算电动及发电机29的转速的差分ΔN,并将该差分ΔN加算到前回的转速的指令值(或者还可以为例如双向换流器28根据电动及发电机29的驱动电流的大小、相位算出的转速的实值)而作为本次的转速的指令值,生成与其对应的控制信号并向双向换流器28输出。
此外,与上述第一实施方式同样地,电动及发电机指令运算部52A预先存储电动及发电机29的转速的上限值及下限值,通过上限值及下限值限制前述的转速的指令值。由此,能够确保先导泵的排出压,即操作装置37A、37B等的先导压的初压。
而且,与上述第一实施方式同样,双向换流器28在使电动及发电机29的转速增加时或在进行维持时(详细地说,在液压泵30的排出压的差分ΔPs”≦0时),使电动及发电机29作为电动机工作。另一方面,在使电动及发电机29的转速减少时(详细地说,在液压泵30的排出压的差分ΔPs”>0时),使电动及发电机29作为发电机(再生制动)工作。
此外,上述中,排出压传感器58构成权利要求记载的检测液压泵的排出压的排出压检测机构。另外,最高负载压传感器59构成检测多个液压执行机构的最高负载压的最高负载压检测机构。另外,LS控制装置45A构成根据基于分别来自多个操作机构的操作指令量的请求流量的变化对向泵控制机构及电动及发电机控制机构的指令值进行运算的指令控制机构、且构成基于由最高负载压检测机构检测的多个液压执行机构的最高负载压设定相对于液压泵的排出压的目标值、且以由排出压检测机构检测的液压泵的排出压成为目标值的方式,分别根据它们的差分对向泵控制机构及电动及发电机控制机构的指令值进行运算的指令控制机构。
接下来,说明本实施方式的动作及作用效果。
例如在驾驶员使单独操作中的操作杆回到中立位置后,对应的方向切换阀回到中立位置,请求流量减少。由此,液压泵30的排出压Ps增加,且多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax减少从而排出压的目标值Ps0也减少,所以,排出压Ps超过目标值Ps0。而且,LS控制装置45A以液压泵30的排出压Ps成为目标值Ps0的方式(换言之,成为与请求流量相称的液压泵30的排出流量的方式),经由调节器31使液压泵30的排油容积减少,且经由双向换流器28使电动及发电机29的转速减少。此时,双向换流器28进行使电动及发电机29的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置7进行充电的再生控制。因此,能够对蓄电装置7进行充电,延长小型挖掘机的运转时间。
另外,本实施方式中,LS控制装置45A在电动及发电机指令运算部52A对液压泵30的排出压Ps和目标值Ps0的差分ΔPs进行运算前,进行第二低通滤波器部51A对差分ΔPs除去频率数f2以上的变化成分的处理。而且,由于使该频率数f2比较小,所以,能够降低电动及发电机29的转速的可变控制相对于液压泵30的排出压Ps的变动(即,LS差压Pls的变动)的感度。因此,能够抑制振荡。另外,本实施方式中,LS控制装置45A在泵指令运算部50A对液压泵30的排出压Ps和目标值Ps0的差分ΔPs进行运算前,进行第一低通滤波器部49A对差分ΔPs除去频率数f1以上的变化成分的处理。而且,由于该频率数f1较大,所以,能够提高液压泵30的排油容积的可变控制相对于液压泵30的排出压Ps的变动(即,LS差压Pls的变动)的感度。因此,能够敏感地应对LS差压Pls的变动(即,请求流量的变动),从而能够使液压泵30的排出流量增减。
此外,上述第二实施方式中,虽无特别说明,但LS控制装置45A还可以具有对从最高负载压传感器59输入的多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax进行除去例如频率数f1以上的变化成分的处理的第三低通滤波器部。而且,目标值设定部47A在由第3低通滤波器部处理的多个液压执行机构22、23等的最高负载压Plmax上加上LS差压的目标值Pgr,并将其作为液压泵30的排出压的目标值Ps0进行设定。在这样的情况下,能够得到与上述同样的效果。
另外,在上述第一及第二实施方式中,以通过输入装置46能够变更LS差压的目标值Pgr的情况为例进行了说明,但不限于此。即,例如,LS差压的目标值Pgr,作为预先设定的固定值,还可以存储于LS控制装置45。该情况下也能够得到与上述同样的效果。
通过图12~图14说明本发明的第三实施方式。本实施方式是进行负向控制的实施方式。此外,在本实施方式中,对与上述实施方式同等的部分标注相同的标记,适当省略说明。
图12是表示本实施方式的电动驱动装置的构成的概要图。
本实施方式中,具有对从液压泵30向多个液压执行机构22、23等供给的压力油的方向及流量分别进行控制的多个开中心型(opencenter valve)的方向切换阀(详细地说,为图12所示的动臂用方向切换阀33A及斗杆用方向切换阀34A,以及未图示的左右的行驶用方向切换阀、刮板用方向切换阀、旋转用方向切换阀、摆柱用方向切换阀及铲斗用方向切换阀。以后将这些称作方向切换阀33A、34A等),这些方向切换阀33A、34A等经由中央旁通流路62串联地连接。
在中央旁通流路62的下游侧设有控制压发生用节流阀63,设有将该节流阀63的上游侧压力作为控制压Pn进行检测的控制压传感器64。而且,例如在全部的操作杆27A、27B等位于中立位置的情况下(即,全部的方向切换阀33A、34A等位于中立位置的情况下),由于中央旁通流路62的流量比较多,所以,控制压Pn变得比较大。另一方面,在例如操作杆27A、27B等中的某一个位于最大操作位置的情况下(即,方向切换阀33A、34A等中的某一个位于切换位置的情况下),由于中央旁通流路62的流量比较少,所以,控制压Pn变得比较小。
另外,设有检测液压泵30的斜板的倾转角θ的倾转角传感器65。另外,双向换流器28的控制器55根据电动及发电机29的驱动电流的大小、相位对电动及发电机29的转速(实值)N进行运算。
另外,设有对调节器31的电磁比例阀44及双向换流器28进行控制的负向控制装置66。该负向控制装置66基于由倾转角传感器65检测的液压泵30的斜板的倾转角θ及由双向换流器28取得的电动及发电机29的转速N对液压泵30的排出流量Q进行运算,并设定与该排出流量Q对应的控制压的目标值Pn0。而且,根据由控制压传感器64检测的控制压Pn和目标值Pn0的差分ΔPn,经由调节器31对液压泵30的排油容积进行可变控制,并经由双向换流器28对电动及发电机29的转速进行可变控制。
通过图13说明负向控制装置66的详细。图13是与关联设备一起表示负向控制装置66的功能的构成的框图。
负向控制装置66具有:对液压泵30的排出流量Q进行运算的排出流量运算部67;对与由该排出流量运算部67算出的排出流量Q对应的控制压的目标值Pn0进行设定的目标值设定部47B;对从控制压传感器64输入的控制压Pn和由目标值设定部47B设定的目标值Pn0的差分ΔPn进行运算的减法部48B;对由该减法部48B算出的差分ΔPn实施截止频率数f1的低通滤波器处理的第一低通滤波器部49B;对由该第一低通滤波器部49B处理的差分ΔPn’进行规定的运算处理,并将生成的控制信号向调节器31的电磁比例阀44输出的泵指令运算部50B;对由减法部48B算出的差分ΔPn实施截止频率数f2(但是,f2<f1)的低通滤波器处理的第二低通滤波器部51B;对由该第二低通滤波器部51B处理的差分ΔPn”实施规定的运算处理,并将生成的控制信号向双向换流器28输出的电动及发电机指令运算部52B。
排出流量运算部67根据由倾转角传感器65检测的液压泵30的斜板的倾转角θ对液压泵30的排油容积进行运算,并对该液压泵30的排油容积和由双向换流器28取得的电动及发电机29的转速N进行求积,算出液压泵30的排出流量Q。
目标值设定部47B基于例如图14中实线所示的运算表,与由排出流量运算部67算出的液压泵30的排出流量Q对应地设定控制压的目标值Pn0。该控制压的目标值Pn0以相同的排出流量Q的条件比全部的操作杆27A、27B等位于中立位置的情况下(换言之,全部方向切换阀33A、34A等位于中立位置的情况下)的控制压Pn(图14中点划线所示)小规定值a(详细地说,考虑到控制的响应性等而预先设定的规定值),且比操作杆27A、27B等中的某一个位于最大操作位置的情况下(换言之,方向切换阀33A、34A等中的某一个位于切换位置的情况下)的控制压Pn(图14中双点划线所示)大。
因此,例如若全部的操作杆27A、27B等位于中立位置,则与液压泵30的排出流量Q无关地,成为控制压Pn>目标值Pn0(即,ΔPn>0),使后述的液压泵30的排油容积的可变控制及电动及发电机29的转速的可变控制向液压泵30的排出流量Q的减少方向推进。即,在维持控制压Pn>目标值Pn0的关系的同时,控制压Pn及目标值Pn0减少,最后,液压泵30的排出流量Q成为最小值(详细地说,液压泵30的排油容积成为最小值,电动及发电机29的转速N成为最小值)。另一方面,若例如操作杆27A、27B等中的某一个位于最大操作位置,则无论液压泵30的排出流量Q如何,都成为控制压Pn<目标值Pn0(即,ΔPn<0),使后述的液压泵30的排油容积的可变控制及电动及发电机29的转速的可变控制向液压泵30的排出流量Q的增加方向推进。即,在维持控制压Pn<目标值Pn0的关系的同时,控制压的目标值Pn0增加,最后,液压泵30的排出流量成为最大值Q_max(详细地说,液压泵30的排油容积成为最大值q_max,电动及发电机29的转速成为最大值N_max)。
泵指令运算部50B中预先存储有以下运算表,即例如图示那样,随着控制压的差分ΔPn’从零增大,液压泵30的排油容积的差分Δq从零减小,随着控制压的差分ΔPn’从零减小,液压泵30的排油容积的差分Δq从零增大。而且,基于该运算表,根据由第一低通滤波器部49B处理的控制压的差分ΔPn’对液压泵30的排油容积的差分Δq进行运算,将该差分Δq加算到前回的排油容积的指令值(或者,还可以是由排出流量运算部67算出的液压泵的排油容积)而作为本次的排油容积的指令值,并生成与其对应的控制信号向调节器31的电磁比例阀44输出。
而且,电磁比例阀44通过来自泵指令运算部50B的控制信号进行驱动,并生成倾转执行机构43的控制压并输出。由此,例如在控制压的差分ΔPn’>0的情况下,使液压泵30的排油容积减少,并使液压泵30的排出流量减少。另一方面,例如在控制压的差分ΔPn’<0的情况下,使液压泵30的排油容积增加,并使液压泵30的排出流量增加。
电动及发电机指令运算部52B预先存储有如下的运算表,即如图所示,随着控制压的差分ΔPn”从零增大,电动及发电机29的转速的差分ΔN从零减小,随着控制压的差分ΔPn”从零减小,电动及发电机29的转速的差分Δq从零增大。而且,基于该运算表,根据由第二低通滤波器部51B处理的控制压的差分ΔPn”对电动及发电机29的转速的差分ΔN进行运算,将该差分ΔN加算到前回的转速的指令值(或者还可以为通过双向换流器28取得的转速的实值)而作为本次的转速的指令值,并生成与其对应的控制信号并向双向换流器28输出。
此外,与上述实施方式同样地,电动及发电机指令运算部52B预先存储有电动及发电机29的转速的上限值及下限值,通过上限值及下限值限制前述的转速的指令值。由此,确保先导泵的排出压,即确保操作装置37A、37B等中的先导压的初压。
而且,与上述实施方式同样地,双向换流器28在使电动及发电机29的转速增加时或进行维持时(详细地说,在控制压的差分ΔPn”≦0时),使电动及发电机29作为电动机工作。另一方面,在使电动及发电机29的转速减少时(详细地说,在控制压的差分ΔPn”>0时),使电动及发电机29作为发电机(再生制动)工作。
此外,上述中,控制压传感器64构成控制压检测机构,该控制压检测机构将基于权利要求记载的在节流阀的上游侧切换的多个方向切换阀中的至少一个的切换量的变化而变化的、节流阀的上游侧压力作为控制压进行检测。另外,倾转角传感器65构成检测液压泵的倾转角的倾转角检测机构。另外,双向换流器28构成取得电动及发电机的转速的转速取得机构。
另外,负向控制装置66构成指令控制机构,该指令控制机构根据基于分别来自多个操作机构的操作指令量的请求流量的变化对向泵控制机构及电动及发电机控制机构的指令值进行运算。另外,负向控制装置66构成排出流量运算机构和指令控制机构,其中,排出流量运算机构基于由倾转角检测机构检测的液压泵的倾转角及由转速取得机构取得的电动及发电机的转速对液压泵的排出流量进行运算;指令控制机构基于由排出流量运算机构算出的液压泵的排出流量对相对于控制压的目标值进行设定,并根据由控制压检测机构检测的控制压和目标值的差分对向泵控制机构及电动及发电机控制机构的指令值进行运算。
接下来,说明本实施方式的动作及作用效果。
例如在驾驶员使单独操作中的操作杆回到中立位置后,对应的方向切换阀从切换位置回到中立位置,请求流量减少。由此,控制压Pn增加,超过与液压泵的排出流量Q对应的目标值Pn0。而且,负向控制装置66根据控制压Pn和目标值Pn0的差分,经由调节器31使液压泵30的排油容积最终减少至最小值q_min,且经由双向换流器28使电动及发电机29的转速最终减少到最小值N_min(换言之,成为与请求流量相称的液压泵30的排出流量)。此时,双向换流器28进行将电动及发电机29的转子的惯性力转换为电力并对蓄电装置7进行充电的再生控制。因此,能够对蓄电装置7进行充电,能够延长小型挖掘机的运转时间。
另外,本实施方式中,负向控制装置66在电动及发电机指令运算部52B对控制压Pn和目标值Pn0的差分ΔPn进行运算前,进行第二低通滤波器部51B对差分ΔPn除去频率数f2以上的变化成分的处理。而且,由于该频率数f2比较小,所以,能够降低电动及发电机29的转速的可变控制相对于控制压Pn的变动的感度。另外,本实施方式中,负向控制装置66在泵指令运算部50B对控制压Pn和目标值Pn0的差分ΔPn进行运算前,进行第一低通滤波器部49B对差分ΔPn除去频率数f1以上的变化成分的处理。而且,由于使该频率数f1比较大,所以,能够提高液压泵30的排油容积的可变控制相对于控制压Pn的变动的感度。
利用图15~图17说明本发明的第四实施方式。本实施方式是进行正向控制的实施方式。此外,本实施方式中,与上述实施方式同等的部分标注相同的标记,适当省略说明。
图15是表示本实施方式的电动驱动装置的构成的概要图。
本实施方式中,与上述第三实施方式同样地,设有检测液压泵30的斜板的倾转角θ的倾转角传感器65。另外,双向换流器28的控制器55根据电动及发电机29的驱动电流的大小、相位对电动及发电机29的转速(实值)N进行运算。
另外,设有多个用于对从操作装置37A、37B等输出的先导压中的最大的先导压Pp(以后称作最大先导压Pp)进行选择并取出的(本实施方式中为七个,图15中仅示出四个)先导压用梭阀68,并设有对最后段的梭阀68的输出压(即,最大先导压Pp)进行检测的先导压传感器69。
而且,设有对调节器31的电磁比例阀44及双向换流器28进行控制的正向控制装置70。该正向控制装置70基于由倾转角传感器65检测的液压泵30的斜板的倾转角θ及由双向换流器28取得的电动及发电机29的转速N对液压泵30的排出流量Q进行运算。另外,基于由先导压传感器69检测的最大先导压Pp设定请求流量Qref,以液压泵30的排出流量Q成为请求流量Qref的方式,经由调节器31对液压泵30的排油容积进行可变控制,并经由双向换流器28对电动及发电机29的转速进行可变控制。
通过图16说明正向控制装置70的详细。图16是与关联设备一起表示正向控制装置70的功能的构成的框图。
正向控制装置70具有:基于由先导压传感器69检测的最大先导压Pp设定请求流量(换言之,排出流量的目标值)Qref的目标值设定部47C;运算液压泵30的排出流量Q的排出流量运算部67;对由该排出流量运算部67算出的排出流量Q和由目标值设定部47C设定的请求流量Qref的差分ΔQ进行运算的减法部48C;对由该减法部48C算出的差分ΔQ实施截止频率数f1的低通滤波器处理的第一低通滤波器部49C;对由该第一低通滤波器部49C处理的差分ΔQ’进行规定的运算处理、并将生成的控制信号向调节器31的电磁比例阀44输出的泵指令运算部50C;对由减法部48C算出的差分ΔQ实施截止频率数f2(但是,f2<f1)的低通滤波器处理的第二低通滤波器部51C;对由该第二低通滤波器部51C处理的差分ΔQ”进行规定的运算处理,并将生成的控制信号向双向换流器28输出的电动及发电机指令运算部52C。
目标值设定部47C基于例如图17所示的运算表,设定与最大先导压Pp对应的请求流量Qref。该请求流量Qref与假定在全部的操作杆位于最大操作位置的情况下(即,由先导压传感器69检测的最大先导压向全部的方向切换阀33A、34A等输出的情况下)对方向切换阀33A、34A等的开口面积和其前后差压进行求积后的值相当。
泵指令运算部50C预先存储有以下运算表,即例如图示那样,随着液压泵30的排出流量的差分ΔQ’从零增大,液压泵30的排油容积的差分Δq从零减小,随着液压泵30的排出流量的差分ΔQ’从零减小,液压泵30的排油容积的差分Δq从零增大。而且,基于该运算表,根据由第一低通滤波器部49C处理的液压泵30的排出流量的差分ΔQ’对排油容积的差分Δq进行运算,将该差分Δq加算到前回的排油容积的指令值(或者,还可以为由排出流量运算部67算出的液压泵30的排油容积)而作为本次的排油容积的指令值,生成与其对应的控制信号并向调节器31的电磁比例阀44输出。
而且,电磁比例阀44通过来自泵指令运算部50C的控制信号驱动,并生成倾转执行机构43的控制压并输出。由此,在例如液压泵30的排出流量的差分ΔQ’>0的情况下,使排油容积减少,使排出流量减少。另一方面,在例如液压泵30的排出流量的差分ΔQ’<0的情况下,使排油容积增加,使排出流量增加。
电动及发电机指令运算部52C预先存储有以下运算表,即例如图示那样,随着液压泵30的排出流量的差分ΔQ”从零增大,电动及发电机29的转速的差分ΔN从零减小,随着液压泵30的排出流量的差分ΔQ”从零减小,电动及发电机29的转速的差分Δq从零增大。而且,基于该运算表,根据由第二低通滤波器部51C处理的液压泵30的排出流量的差分ΔQ”运算电动及发电机29的转速的差分ΔN,并将该差分ΔN加算到前回的转速的指令值(或者,还可以为由双向换流器28取得的转速的实值)而作为本次的转速的指令值,生成与其对应的控制信号并向双向换流器28输出。
此外,与上述实施方式同样地,电动及发电机指令运算部52C预先存储电动及发电机29的转速的上限值及下限值,通过上限值及下限值限制前述的转速的指令值。由此,确保先导泵的排出压,即操作装置37A、37B等中的先导压的初压。
而且,与上述实施方式同样,双向换流器28,在使电动及发电机29的转速增加时或维持时(详细地说,在液压泵30的排出流量的差分ΔQ”≦0时),使电动及发电机29作为电动机工作。另一方面,在使电动及发电机29的转速减少时(详细地说,在液压泵30的排出流量的差分ΔQ”>0时),使电动及发电机29作为发电机(再生制动)工作。
此外,上述中,先导压传感器69构成权利要求记载的检测多个操作机构的最大操作量的最大操作量检测机构。另外,正向控制装置70构成根据基于分别来自多个操作机构的操作指令量的请求流量的变化对向泵控制机构及电动及发电机控制机构的指令值进行运算的指令控制机构。另外,正向控制装置70构成排出流量运算机构和指令控制机构,其中,排出流量运算机构基于由倾转角检测机构检测的液压泵的倾转角及由转速取得机构取得的电动及发电机的转速对液压泵的排出流量进行运算;指令控制机构,基于由最大操作量检测机构检测的多个操作机构的最大操作量设定请求流量,并以由排出流量运算机构算出的液压泵的排出流量成为请求流量的方式,根据它们的差分对向泵控制机构及电动及发电机控制机构的指令值进行运算。
接下来,说明本实施方式的动作及效果。
例如若驾驶员使单独操作中的操作杆回到中立位置,则最大先导压Pp减少,对应的方向切换阀从切换位置回到中立位置,请求流量Qref减少。而且,正向控制装置70以液压泵30的排出流量Q成为请求流量Qref的方式,经由调节器31使液压泵30的排油容积减少,且经由双向换流器28使电动及发电机29的转速减少。此时,双向换流器28进行使电动及发电机29的转子的惯性力转换成电力并对蓄电装置7进行充电的再生控制。因此,能够对蓄电装置7进行充电,延长小型挖掘机的运转时间。
另外,本实施方式中,正向控制装置70,在电动及发电机指令运算部52C对液压泵30的排出流量Q和请求流量Qref的差分ΔQ进行运算前,进行第二低通滤波器部51C对差分ΔQ除去频率数f2以上的变化成分的处理。而且,由于使该频率数f2比较小,所以,能够降低电动及发电机29的转速的可变控制相对于请求流量Qref的变动的感度。因此,能够抑制振荡。另外,本实施方式中,正向控制装置70,在泵指令运算部50C对液压泵30的排出流量Q和请求流量Qref的差分ΔQ进行运算前,进行第一低通滤波器部49C对差分ΔQ除去频率数f1以上的变化成分的处理。而且,由于使该频率数f1比较大,所以,能够提高液压泵30的排油容积的可变控制相对于请求流量Qref的变动的感度。因此,能够敏感地应对请求流量Qref的变动,并使液压泵30的排出流量Q增减。
此外,在上述第四实施方式中,虽无说明,但设置能够输入用于变更液压执行机构的动作速度的比例系数的输入装置(未图示),正向控制装置的目标值设定部还可以将从输入装置输入的比例系数对请求流量Qref求积而进行修正。在这样的情况下也能够得到上述同样的效果。
另外,在上述第一~第四实施方式中,作为多个操作机构,以采用输出与操作杆的操作位置对应的先导压的液压先导式的操作装置37A、37B等的情况为例进行了说明,但不限于此。即,例如,还可以采用输出与操作杆的操作位置对应的电操作信号的电杆式的操作装置。而且,在上述第四实施方式中,在采用电杆式的操作装置的情况下,作为最大操作量检测机构,还可以设置对从操作装置输出的电操作信号中的最大操作量的信号进行选择并取出的运算部。在这样的情况下,也能够得到上述同样的效果。
另外,在上述第一~第四实施方式中,双向换流器28以能够选择地进行将来自蓄电装置7的电力向电动及发电机29供给并驱动电动及发电机29的第一控制模式及将来自外部电源的电力向蓄电装置7供给并对蓄电装置7进行充电的第二控制模式的方式构成,在第一控制模式中,以使电动及发电机29的转速减少时进行再生控制的情况为例进行了说明,但不限于此。即,还可以以如下方式构成,即根据模式选择开关(未图示)的操作选择性地进行前述的第一控制模式及第二控制模式、将来自外部电源的电力向电动及发电机29供给并驱动电动及发电机29的第三控制模式以及将来自外部电源的电力向电动及发电机29及蓄电装置7供给并驱动电动及发电机29、同时对蓄电装置7进行充电的第四控制模式。而且,第三控制模式或第四控制模式中,在使电动及发电机29的转速减少时,还可以临时中断来自外部电源的电力供给,进行再生控制。在这样的情况下,也能够得到上述同样的效果。
此外,以上中,作为本发明的适用对象,以小型挖掘机为例进行了说明,但不限于此,还可以适用于中型或大型的液压挖掘机(运转质量6吨以上的液压挖掘机)。另外,不限于液压挖掘机,还可以适用于液压起重机等其他的工程机械。
附图标记的说明
7蓄电装置
13A行驶用液压马达
13B行驶用液压马达
15刮板用液压缸
17旋转用液压马达
18摆柱用液压缸
22动臂用液压缸
23斗杆用液压缸
24铲斗用液压缸
28双向换流器(电动及发电机控制机构,转速取得机构)
29电动及发电机
30液压泵
31调节器(泵控制机构)
33、33A动臂用方向切换阀
34、34A斗杆用方向切换阀
35、35A动臂用压力补偿阀
36、36A斗杆用压力补偿阀
37A操作装置(操作机构)
37B操作装置(操作机构)
40、40A、40B、40C LS差压检测装置(差压检测机构)
45、45A负载传感控制装置(指令控制机构)
48、48A、48B、48C减法部(减法机构)
49、49A、49B、49C第一低通滤波器部(第一低通滤波器机构)
50、50A、50B、50C泵指令运算部(第一指令运算机构)
51、51A、51B、51C第二低通滤波器部(第二低通滤波器机构)
52、52A、52B、52C电动及发电机指令运算部(第二指令运算机构)
58排出压传感器(排出压检测机构)
59最高负载压传感器(最高负载压检测机构)
62中央旁通流路
63节流阀
64控制压传感器(控制压检测机构)
65倾转角传感器(倾转角检测机构)
66负向控制装置(指令控制机构)
67排出流量运算部(排出流量运算机构)
69先导压传感器(最大操作量检测机构)
70正向控制装置(指令控制机构)
Claims (9)
1.一种工程机械的电动驱动装置,具有:
蓄电装置(7);
与所述蓄电装置(7)之间进行电力的交接的电动及发电机(29);
通过所述电动及发电机(29)驱动的可变容量型的液压泵(30);
多个液压执行机构(22、23);
对所述多个液压执行机构(22、23)的动作进行指示的多个操作机构(37A、37B);
根据所述多个操作机构(37A、37B)的操作方向及操作量,对从所述液压泵(30)向所述多个液压执行机构(22、23)供给的压力油的方向及流量分别进行控制的多个方向切换阀(33、34;33A、34A),其特征在于,
具有:
对所述液压泵(30)的排油容积进行可变控制的泵控制机构(31);
对所述电动及发电机(29)的转速进行可变控制的电动及发电机控制机构(28);
根据请求流量的变化对向所述泵控制机构(31)及所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算的指令控制机构(45;45A;66;70),其中,所述请求流量基于分别来自所述多个操作机构(37A、37B)的操作指令量,
所述电动及发电机控制机构(28),在根据所述请求流量的减少使所述电动及发电机(29)的转速减少时,进行将所述电动及发电机(29)的转子的惯性力转换成电力并对所述蓄电装置(7)进行充电的再生控制。
2.如权利要求1所述的工程机械的电动驱动装置,其特征在于,
具有:
多个压力补偿阀(35、36;35A、36A),以所述多个方向切换阀(33、34)的各自的前后差压成为所述液压泵(30)的排出压和所述多个液压执行机构(22、23)的最高负载压的差压即负载传感差压的方式进行控制;
检测所述负载传感差压的差压检测机构(40;40A;40B;40C),
所述指令控制机构(45)以由所述差压检测机构(40;40A;40B;40C)检测的负载传感差压成为预先设定的目标值的方式,根据它们的差分对向所述泵控制机构(31)及所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算,
所述电动及发电机控制机构(28),在所述负载传感差压超过所述目标值且使所述电动及发电机(29)的转速减少时,进行将所述电动及发电机(29)的转子的惯性力转换成电力并对所述蓄电装置(7)进行充电的再生控制。
3.如权利要求2所述的工程机械的电动驱动装置,其特征在于,
所述指令控制机构(45)具有:
对由所述差压检测机构(40;40A;40B;40C)检测的负载传感差压和预先设定的目标值的差分进行运算的减法机构(48);
对由所述减法机构(48)算出的差分进行除去预先设定的第一频率数以上的变化成分的处理的第一低通滤波器机构(49);
根据由所述第一低通滤波器机构(49)处理的差分对向所述泵控制机构(31)的指令值进行运算的第一指令运算机构(50);
对由所述减法机构(48)算出的差分,进行除去以比所述第一频率数小的方式预先设定的第二频率数以上的变化成分的处理的第二低通滤波器机构(51);
根据所述第二低通滤波器机构(51)处理的差分对向所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算的第二指令运算机构(52)。
4.如权利要求1所述的工程机械的电动驱动装置,其特征在于,
具有:
以使所述多个方向切换阀(33、34)的各自的前后差压成为所述液压泵(30)的排出压和所述多个液压执行机构(22、23)的最高负载压的差压即负载传感差压的方式进行控制的多个压力补偿阀(35A、36A);
检测所述液压泵(30)的排出压的排出压检测机构(58);
检测所述多个液压执行机构(22、23)的最高负载压的最高负载压检测机构(59),
所述指令控制机构(45A)基于由所述最高负载压检测机构(59)检测的所述多个液压执行机构(22、23)的最高负载压设定相对于所述液压泵(30)的排出压的目标值,并以由所述排出压检测机构(58)检测的所述液压泵(30)的排出压成为所述目标值的方式,根据它们的差分对向所述泵控制机构(31)及所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算,
所述电动及发电机控制机构(28),在所述液压泵(30)的排出压超过所述目标值且使所述电动及发电机(29)的转速减少时,进行将所述电动及发电机(29)的转子的惯性力转换成电力并对所述蓄电装置(7)进行充电的再生控制。
5.如权利要求4所述的工程机械的电动驱动装置,其特征在于,
所述指令控制机构(45A)具有:
基于由所述最高负载压检测机构(59)检测的所述多个液压执行机构(22、23)的最高负载压设定相对于所述液压泵(30)的排出压的目标值的目标值设定机构(47A);
对由所述排出压检测机构(58)检测的所述液压泵(30)的排出压和由所述目标值设定机构(47A)设定的目标值的差分进行运算的减法机构(48A);
对由所述减法机构(48A)算出的差分,进行除去预先设定的第一频率数以上的变化成分的处理的第一低通滤波器机构(49A);
根据由所述第一低通滤波器机构(49A)处理的差分对向所述泵控制机构(31)的指令值进行运算的第一指令运算机构(50A);
对由所述减法机构(48)算出的差分,进行除去以比所述第一频率数小的方式预先设定的第二频率数以上的变化成分的处理的第二低通滤波器机构(51A);
根据由所述第二低通滤波器机构(51A)处理的差分对向所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算的第二指令运算机构(52A)。
6.如权利要求1所述的工程机械的电动驱动装置,其特征在于,
所述多个方向切换阀(33A、34A)为开中心型,具有:
设在所述多个方向切换阀(33A、34A)的中央旁通流路的下游侧的节流阀(63);
将基于在所述节流阀(63)的上游侧切换的多个方向切换阀(33A、34A)中的至少一个切换量的变化而变化的、所述节流阀(63)的上游侧压力作为控制压进行检测的控制压检测机构(64);
检测所述液压泵(30)的倾转角的倾转角检测机构(65);
取得所述电动及发电机(29)的转速的转速取得机构(28);
基于由所述倾转角检测机构(65)检测的所述液压泵(30)的倾转角及由所述转速取得机构(28)取得的所述电动及发电机(29)的转速运算所述液压泵(30)的排出流量的排出流量运算机构(67),
所述指令控制机构(66)基于由所述排出流量运算机构(67)算出的所述液压泵(30)的排出流量设定相对于所述控制压的目标值,并根据由所述控制压检测机构(64)检测的控制压和所述目标值的差分对向所述泵控制机构(31)及所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算,
所述电动及发电机控制机构(28),在所述控制压超过所述目标值且使所述电动及发电机(29)的转速减少时,进行将所述电动及发电机(29)的转子的惯性力转换成电力并对所述蓄电装置(7)进行充电的再生控制。
7.如权利要求6所述的工程机械的电动驱动装置,其特征在于,
所述指令控制机构(66)具有:
基于由所述排出流量运算机构(67)算出的所述液压泵(30)的排出流量设定相对于控制压的目标值的目标值设定机构(47B);
对由所述控制压检测机构(64)检测的控制压和由所述目标值设定机构(47B)设定的目标值的差分进行运算的减法机构(48B);
对于由所述减法机构(48B)算出的差分,进行除去预先设定的第一频率数以上的变化成分的处理的第一低通滤波器机构(49B);
根据由所述第一低通滤波器机构(49B)处理的差分对向所述泵控制机构(31)的指令值进行运算的第一指令运算机构(50B);
对于由所述减法机构(48B)算出的差分,进行除去以比所述第一频率数小的方式预先设定的第二频率数以上的变化成分的处理的第二低通滤波器机构(51B);
根据由所述第二低通滤波器机构(51B)处理的差分对向所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算的第二指令运算机构(52B)。
8.如权利要求1所述的工程机械的电动驱动装置,其特征在于,
具有:
检测所述多个操作机构(37A、37B)的最大操作量的最大操作量检测机构(69);
检测所述液压泵(30)的倾转角的倾转角检测机构(65);
检测所述电动及发电机(29)的转速的转速取得机构(28);
基于由所述倾转角检测机构(65)检测的所述液压泵(30)的倾转角及由所述转速取得机构(28)检测的所述电动及发电机(29)的转速运算所述液压泵(30)的排出流量的排出流量运算机构(67),
所述指令控制机构(70)基于由所述最大操作量检测机构(69)检测的所述多个操作机构(37A、37B)的最大操作量设定请求流量,并以使由所述排出流量运算机构(67)算出的所述液压泵(30)的排出流量成为所述请求流量的方式,根据它们的差分对向所述泵控制机构(31)及所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算,
所述电动及发电机控制机构(28),在所述液压泵(30)的排出流量超过所述请求流量且使所述电动及发电机(29)的转速减少时,进行将所述电动及发电机(29)的转子的惯性力转换成电力且对所述蓄电装置(7)进行充电的再生控制。
9.如权利要求8所述的工程机械的电动驱动装置,其特征在于,
所述指令控制机构(70)具有:
基于由所述最大操作量检测机构(69)检测的所述多个操作机构(37A、37B)的最大操作量设定请求流量的请求流量设定机构(47C);
对由所述排出流量运算机构(67)算出的所述液压泵(30)的排出流量和由所述请求流量设定机构(47)设定的请求流量的差分进行运算的减法机构(48C);
对于由所述减法机构(48C)算出的差分,进行除去预先设定的第一频率数以上的变化成分的处理的第一低通滤波器机构(49C);
根据由所述第一低通滤波器机构(49C)处理的差分对向所述泵控制机构(31)的指令值进行运算的第一指令运算机构(50C);
对于由所述减法机构(48C)算出的差分,进行除去以比所述第一频率数小的方式预先设定的第二频率数以上的变化成分的处理的第二低通滤波器机构(51C);
根据由所述第二低通滤波器机构(51C)处理的差分对向所述电动及发电机控制机构(28)的指令值进行运算的第二指令运算机构(52C)。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104674877A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-06-03 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 一种电动液压挖掘机控制*** |
CN105485069A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-04-13 | 江苏师范大学 | 一种用于负载敏感比例控制***的电控液压节能装置及工作方法 |
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Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101976871B (zh) * | 2010-10-22 | 2013-03-06 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种ups电源控制电路和ups电源 |
CN103827404B (zh) * | 2011-10-04 | 2016-08-17 | 日立建机株式会社 | 具备废气净化装置的工程机械用液压驱动*** |
CN103958785B (zh) * | 2011-11-29 | 2016-03-09 | 日立建机株式会社 | 建筑机械 |
JP6019956B2 (ja) * | 2012-09-06 | 2016-11-02 | コベルコ建機株式会社 | ハイブリッド建設機械の動力制御装置 |
KR101988053B1 (ko) * | 2012-12-26 | 2019-06-11 | 두산인프라코어 주식회사 | 하이브리드 건설기계의 에너지 저장 장치의 충전 시스템 및 충전방법 |
WO2014160041A1 (en) * | 2013-03-13 | 2014-10-02 | Husqvarna Ab | Riding lawn care vehicle auto idle system |
KR101778902B1 (ko) | 2014-01-28 | 2017-09-14 | 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 | 작업 기계의 압유 에너지 회수 장치 |
GB201419777D0 (en) * | 2014-11-06 | 2014-12-24 | Agco Int Gmbh | Hydraulic pressure supply system |
CN107000707B (zh) * | 2014-12-08 | 2020-01-21 | 斯莱普内尔芬兰公司 | 在倾斜基部上转移重型工作机的方法和设备 |
EP3242977B1 (en) * | 2015-01-07 | 2019-10-02 | Volvo Construction Equipment AB | Control method for controlling an excavator and excavator comprising a control unit implementing such a control method |
US10787791B2 (en) * | 2015-01-08 | 2020-09-29 | Volvo Construction Equipment Ab | Drive control method of hydraulic actuator of construction machine |
US9840143B1 (en) | 2015-05-20 | 2017-12-12 | Hydro-Gear Limited Partnership | Cooling pump assembly and cooling system for utility vehicle |
US10106027B1 (en) | 2015-06-01 | 2018-10-23 | Hydro-Gear Limited Partnership | Generator/cooling assembly and system for utility vehicle |
US10358040B1 (en) | 2015-06-01 | 2019-07-23 | Hydro-Gear Limited Partnership | Drive assembly and system for utility vehicle |
US10391854B1 (en) | 2015-06-15 | 2019-08-27 | Hydro-Gear Limited Partnership | Drive and cooling system for utility vehicle |
US10093169B1 (en) | 2015-07-09 | 2018-10-09 | Hydro-Gear Limited Partnership | Power and cooling system for utility vehicle |
US10415213B2 (en) * | 2015-10-28 | 2019-09-17 | Cooper Gray Robotics, Llc | Remotely controlled construction equipment |
WO2019014472A1 (en) * | 2017-07-14 | 2019-01-17 | Eaton Intelligent Power Limited | INTELLIGENT DRIVING CONTROL |
SE544986C2 (en) * | 2019-04-05 | 2023-02-21 | Epiroc Rock Drills Ab | Method and system for controlling operation of a hydraulic system of a drilling rig |
JP7246297B2 (ja) * | 2019-12-16 | 2023-03-27 | 日立建機株式会社 | 建設機械 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1096250A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Yutani Heavy Ind Ltd | バッテリ駆動の作業機械 |
JP2010121328A (ja) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 電動式油圧作業機械 |
CN101900043A (zh) * | 2005-10-28 | 2010-12-01 | 株式会社小松制作所 | 发动机、液压泵以及发电电动机的控制装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5174114A (en) * | 1990-02-28 | 1992-12-29 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Hydraulic drive system for construction machine |
US5540049A (en) * | 1995-08-01 | 1996-07-30 | Caterpillar Inc. | Control system and method for a hydraulic actuator with velocity and force modulation control |
JPH11343642A (ja) * | 1998-06-01 | 1999-12-14 | Kobe Steel Ltd | バッテリー駆動式作業機械 |
JP3756814B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2006-03-15 | 日立建機株式会社 | ポンプ容量制御装置及び弁装置 |
DE60043729D1 (de) * | 1999-06-28 | 2010-03-11 | Kobelco Constr Machinery Ltd | Bagger mit hybrid-antriebsvorrichtung |
JP4082935B2 (ja) * | 2002-06-05 | 2008-04-30 | 株式会社小松製作所 | ハイブリッド式建設機械 |
AU2003297206A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-22 | Frank H. Walker | Hydraulic regenerative braking system for a vehicle |
JP2004270526A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | 建設機械の冷却装置 |
JP4859859B2 (ja) * | 2006-02-07 | 2012-01-25 | 株式会社竹内製作所 | 作業車 |
JP4601635B2 (ja) * | 2007-03-05 | 2010-12-22 | 日立建機株式会社 | 電動式建設機械 |
CN102209655B (zh) * | 2008-11-10 | 2015-05-06 | 住友重机械工业株式会社 | 混合式施工机械 |
EP2444639A4 (en) * | 2009-06-19 | 2017-01-18 | Sumitomo Heavy Industries, LTD. | Hybrid construction machine and control method for hybrid construction machine |
JP5037570B2 (ja) * | 2009-07-02 | 2012-09-26 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
-
2011
- 2011-05-25 JP JP2011117451A patent/JP5559742B2/ja active Active
-
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- 2012-05-10 WO PCT/JP2012/061981 patent/WO2012160985A1/ja active Application Filing
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- 2012-05-10 US US14/113,921 patent/US9187880B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1096250A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Yutani Heavy Ind Ltd | バッテリ駆動の作業機械 |
CN101900043A (zh) * | 2005-10-28 | 2010-12-01 | 株式会社小松制作所 | 发动机、液压泵以及发电电动机的控制装置 |
JP2010121328A (ja) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 電動式油圧作業機械 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104674877A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-06-03 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 一种电动液压挖掘机控制*** |
CN105485069A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-04-13 | 江苏师范大学 | 一种用于负载敏感比例控制***的电控液压节能装置及工作方法 |
CN105485069B (zh) * | 2016-02-16 | 2017-04-12 | 江苏师范大学 | 一种用于负载敏感比例控制***的电控液压节能装置及工作方法 |
CN108385765A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-08-10 | 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 | 滑移装载机及其控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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