CN107250562B - 作业机械的液压驱动装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够通过降低液压泵的压力损失及拖曳损失来改善作业机械的油耗的液压驱动装置。具备：电动机(M)；由所述电动机(M)驱动的第3泵(P3)；供给所述第3泵(P3)的排出油的第3泵油路(L3)；第3方向控制阀(V4)，其设置在所述第3泵油路(L3)上，由斗杆操作装置(19)进行切换操作，控制从所述第3液压泵(P3)向斗杆液压缸(8)供给的液压油的流量；和对所述电动机(M)进行驱动控制的控制器(18)。所述控制器(18)在通过先导压传感器(S6、S7、S10、S11)检测到旋转·斗杆复合操作时利用所述电动机(M)驱动所述第3泵(P3)。

Description

作业机械的液压驱动装置
技术领域
本发明涉及搭载于液压挖掘机和起重机等作业机械上的液压驱动装置。
背景技术
在液压挖掘机等液压式作业机械中，通常利用发动机对液压泵进行旋转驱动，并通过从液压泵排出的液压油来操作液压缸等液压执行机构。作为搭载于这种作业机械上的液压驱动装置，例如有专利文献1及专利文献2记载的技术。
专利文献1记载的液压驱动装置通过将从1台液压泵排出的液压油分流并供给至多个执行机构而能够进行复合动作。
另一方面，专利文献2记载的液压驱动装置具备2台发动机驱动液压泵和1台电动式液压泵，通过利用不同的液压泵来驱动各执行机构而实现了复合动作中的操作的独立性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-105078
专利文献2：日本专利第4509877号公报
发明内容
在专利文献1记载的液压驱动装置中，由于是利用1台液压泵来驱动多个执行机构，所以对液压泵进行旋转驱动时产生的拖曳损失小。但是，在驱动多个执行机构的复合动作时，会在对液压泵的排出油进行分流的控制节流阀处产生压力损失。
另一方面，在专利文献2记载的液压驱动装置中，由于各执行机构由不同的液压泵来驱动，所以在复合动作时也不会产生伴随分流的压力损失。但是，在仅对以由电动式液压泵驱动的方式构成的铲斗进行操作的单独动作时，电动式液压泵和发动机驱动的液压泵一起共计3台液压泵被驱动，拖曳损失会变大。
本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够通过降低液压泵的压力损失及拖曳损失来改善作业机械的油耗的液压驱动装置。
(1)为了解决上述课题，本发明具备：发动机；第1液压泵及第2液压泵，其由所述发动机驱动；第1泵油路及第2泵油路，其分别供给所述第1液压泵及第2液压泵的排出油；至少一个第1执行机构，其由从所述第1泵油路供给的液压油来驱动；多个第2执行机构，其由从所述第2泵油路供给的液压油来驱动；第1方向控制阀，其设置在所述第1泵油路上，控制向所述第1执行机构供给的液压油的流量；多个第2方向控制阀，其设置在所述第2泵油路上，分别控制向所述多个第2执行机构供给的液压油的流量；多个操作装置，其通过对所述第1方向控制阀及所述多个第2方向控制阀分别进行切换操作来操作所述第1执行机构及所述多个第2执行机构；电动机；第3液压泵，其由所述电动机驱动；第3泵油路，其供给所述第3液压泵的排出油；第3方向控制阀，其设置在所述第3泵油路上，由对所述多个第2执行机构中的特定执行机构进行操作的所述多个操作装置中的特定操作装置来进行切换操作，控制从所述第3液压泵向所述特定执行机构供给的液压油的流量；以及控制装置，其根据所述多个第2执行机构的操作对所述电动机进行驱动控制。
在如此构成的本发明中，能够利用发动机驱动的第2液压泵和电动机驱动的第3液压泵选择性地驱动特定执行机构，由此能够抑制第2液压泵的压力损失及第3液压泵的拖曳损失，从而能够改善作业机械的油耗。
(2)在上述(1)中，优选地，还具备分别检测所述多个操作装置的操作量的多个操作量检测装置，所述控制装置在通过所述多个操作量检测装置检测到所述多个第2执行机构中的包括所述特定执行机构在内的两个以上的第2执行机构的复合操作时，利用所述电动机驱动所述第3液压泵。
这样，在包括特定执行机构在内的两个以上的第2执行机构的复合动作时，通过第3液压泵驱动特定执行机构，且不从第2液压泵向特定执行机构供给液压油，因此能够抑制第2液压泵的压力损失。
(3)在上述(2)中，优选地，还具备检测所述特定执行机构的负载压力的负载压力检测装置，所述控制装置在通过所述多个操作量检测装置检测到所述多个第2执行机构中的包括所述特定执行机构在内的两个以上的第2执行机构的复合操作、且通过所述负载压力检测装置检测到的所述特定执行机构的负载压力比规定的负载压力高时，不利用所述电动机驱动所述第3液压泵。
这样，在包括特定执行机构在内的两个以上的第2执行机构的复合动作时、且是重负载作业时，利用发动机驱动的第2液压泵来驱动特定执行机构，由此，能够抑制电动机的功率损耗，并且能够维持与以往同等的操作性。
(4)在上述(1)中，优选地，所述特定执行机构为斗杆液压缸。
这样，通过将在轻负载作业时被复合操作的频率高且需要大流量的斗杆液压缸设为能够利用发动机驱动的第2液压泵和电动机驱动的第3液压泵选择性地驱动的特定执行机构，能够提高第2液压泵的压力损失及第3液压泵的拖曳损失的降低效果。
(5)在上述(1)中，优选地，还具备检测包括所述电动机在内的电动***的异常的异常检测装置，所述控制装置在通过所述异常检测装置检测到所述电动***的异常时，不利用所述电动机驱动所述第3液压泵。
这样，在包括电动机在内的电动***发生了异常的情况下，通过利用发动机驱动的第2液压泵来驱动特定执行机构，能够防止与电动***相关的重大故障，并且维持与以往同等的操作性。
(6)在上述(1)中，优选地，还具备蓄存用于驱动所述电动机的电力的蓄电池、和检测所述蓄电池的充电率的充电率检测装置，所述控制装置在通过所述充电率检测装置检测到的蓄电池充电率比规定的充电率低时，不利用所述电动机驱动第3液压泵。
这样，当蓄电池的剩余电量不足时，利用发动机驱动的第2液压泵来驱动特性执行机构，由此能够维持与以往同等的操作性。
发明效果
根据本发明，能够通过降低液压泵的压力损失或拖曳损失，来改善作业机械的油耗。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式的液压驱动装置的液压挖掘机的侧视图。
图2是本发明的实施方式的液压驱动装置的结构图。
图3是表示本发明的实施方式中的基于主控制器进行的控制的流程图。
图4A是表示本发明的实施方式中的发动机转速与第1及第2泵的基准动力之间的关系的图。
图4B是表示本发明的实施方式中的蓄电池SOC与第3泵的基准动力之间的关系的图。
图5是本发明的实施方式中的泵基准流量的运算流程图。
图6是表示本发明的实施方式中的斗杆负载压力与第3泵的基准流量的修正增益之间的关系的图。
图7是表示本发明的实施方式中的从电动***向主控制器的数据流的框图。
图8是表示本发明的实施方式中的基于主控制器进行的电动***异常标志的设定处理的流程图。
图9是表示斗杆液压缸的驱动模式与能量损失之间的关系的图。
具体实施方式
以下，作为本发明的实施方式，以将本发明适用于液压挖掘机的液压驱动装置的情况为例来进行说明。
～结构～
图1是表示本实施方式的液压挖掘机的外观的图。液压挖掘机具备下部行驶体1、上部旋转体2、和前作业装置3。
下部行驶体1具备左右的履带11a、11b(仅图示左侧)和左右的行驶液压马达12a、12b(仅图示左侧)，并通过利用左右的行驶液压马达12a、12b分别驱动左右的履带11a、11b而行驶。
上部旋转体2具有作为支承机构的旋转车架2a，在旋转车架2a上搭载有：作为原动机的发动机13；电动机M(未图示)；与发动机13连结的发电电动机GM(未图示)；由发动机13驱动的液压泵P1、P2；由电动机驱动的液压泵P3(未图示)；相对于下部行驶体1对上部旋转体2(旋转车架2a)进行旋转驱动的旋转液压马达10；和将液压泵P1～P3的排出油分配并供给至各执行机构7～10、12a、12b的控制阀15等。
前作业装置3具有：能够沿上下方向转动地安装在上部旋转体2上的动臂4、能够转动地安装在动臂4的顶端的斗杆5、和能够转动地安装在斗杆5的顶端的铲斗6。动臂4通过动臂液压缸7的伸缩而在上下方向上转动，斗杆5通过斗杆液压缸8的伸缩而在上下、前后方向上转动，铲斗6通过铲斗液压缸9的伸缩而在上下、前后方向上转动。
图2是本发明的实施方式的液压驱动装置的结构图。液压驱动装置具备：发动机13、发电电动机GM、电动机M、三个液压泵(以下适当称为第1～第3泵)P1～P3、控制阀15、多个执行机构8～10、分别操作各执行机构8～10的多个操作装置19～21、和作为控制装置的主控制器(以下适当称为控制器)18。
此外，图1所示的动臂液压缸7及左右的行驶液压马达12a、12b由第1、第2泵P1、P2中的任意一个来驱动，但是由于执行机构7、12a、12b的动作并不影响以下的讨论，所以在图2中省略了与执行机构7、12a、12b的驱动相关的部分。
在发动机13的输出轴上连结有发电电动机GM，在发电电动机GM的输出轴上连结有第1、第2泵P1、P2。发电电动机GM通过发动机13的驱动力及蓄存在蓄电池14内的电能中的某一方或双方来工作，并驱动第1、第2泵P1、P2。发电电动机GM经由第1逆变器INV1与蓄电池14及第2逆变器INV2连接，并具有以下功能：将发动机13的动力转换成电能并向蓄电池14或第2逆变器INV2输出的作为发电机的功能；和通过经由第1逆变器INV1供给的蓄电池14的电能来辅助驱动第1、第2泵P1、P2的作为电动机的功能。
在电动机M的输出轴上连结有第3泵P3。电动机M经由第2逆变器INV2与蓄电池14及第1逆变器INV1连接，并通过存储在蓄电池14内的电能及由发电电动机GM发电产生的电能中的某一方或双方来工作，从而驱动第3泵P3。
第1、第2泵P1、P2是可变容量型液压泵，分别通过经由第1、第2泵调节器R1、R2调节泵容量(排油容积)来控制排出流量。第3泵P3是固定容量型液压泵，通过经由第2逆变器INV2调节电动机M的转速来控制排出流量。
控制阀15配置在第1～第3泵P1～P3与多个执行机构8～10之间，将第1～第3泵P1～P3的排出油分配并供给至各执行机构8～10。在控制阀15的内部形成有多条泵油路(以下适当称为第1～第3泵油路)L1～L3，在第1泵油路L1上配置有对向铲斗液压缸9供给的液压油的方向及流量进行控制的方向控制阀V2，在第2泵油路L2上配置有对向斗杆液压缸8供给的液压油的方向及流量进行控制的方向控制阀V1、和对向旋转液压马达10供给的液压油的方向及流量进行控制的方向控制阀V3，在第3泵油路L3上配置有对向斗杆液压缸8供给的液压油的方向及流量进行控制的方向控制阀V4。第1～第3液压泵P1～P3的排出油分别由第1～第3泵油路L1～L3来引导，并经由各方向控制阀V1～V4供给至各执行机构8～10。
在第1～第3泵油路L1～L3上分别安装有检测第1～第3泵P1～P3的排出压力的泵压传感器S1～S3。在将斗杆液压缸8与方向控制阀V1、V4连接的端盖侧油路L5及活塞杆侧油路L6上，分别安装有检测斗杆液压缸8的负载压力的负载压力传感器S4、S5。泵压传感器S1～S3及负载压力传感器S4、S5的检测信号被输入至控制器18。
操作装置(以下适当称为斗杆操作装置)19具备先导阀19a、和与先导阀19a连结的操作杆(以下适当称为斗杆操作杆)19b。先导阀19a与由先导泵及先导溢流阀等构成的先导液压源17连接，根据操作杆19b的操作方向及操作量对从先导液压源17输入的先导一次压力进行减压，并将其作为先导压PL1、PL2输出。先导压PL1、PL2被分别引导至方向控制阀V1、V4的左右的先导受压部，将斗杆操作用的方向控制阀V1、V4向右左某一方向进行切换操作。在与先导阀19a连接的两条先导油路上，分别安装有检测先导压PL1、PL2的先导压传感器S6、S7，先导压传感器S6、S7的检测信号被输入至控制器18。
操作装置20(以下适当称为铲斗操作装置)具备先导阀20a、和与先导阀20a连结的操作杆(以下适当称为铲斗操作杆)20b。先导阀20a与先导液压源17连接，根据操作杆20b的操作方向及操作量对从先导液压源17输入的先导一次压力进行减压，并将其作为先导压PL3、PL4输出。先导压PL3、PL4被分别引导至铲斗操作用的方向控制阀V2的左右的先导受压部，将方向控制阀V2向右左某一方向进行切换操作。在与先导阀20a连接的两条先导油路上，分别安装有检测先导压PL3、PL4的先导压传感器S8、S9，先导压传感器S8、S9的检测信号被输入至控制器18。
操作装置21(以下适当称为旋转操作装置)具备先导阀21a、和与先导阀21a连结的操作杆(以下适当称为旋转操作杆)21b。先导阀21a与先导液压源17连接，根据操作杆21b的操作方向及操作量对从先导液压源17输入的先导一次压力进行减压，并将其作为先导压PL5、PL6输出。先导压PL5、PL6被分别引导至旋转操作用的方向控制阀V3的左右的先导受压部，将方向控制阀V3向右左某一方向进行切换操作。在与先导阀21a连接的两条先导油路上，分别安装有检测先导压PL5、PL6的先导压传感器S10、S11，先导压传感器S10、S11的检测信号被输入至控制器18。
控制器18监视泵压传感器S1～S3的检测值(第1～第3泵P1～P3的排出压力)以使第1～第3泵P1～P3不超过极限值，并且根据泵压传感器S1～S3的检测值(第1～第3泵P1～P3的排出压力)、负载压力传感器S4、S5的检测值(斗杆负载压力)及先导压传感器S6～S11的检测值(先导压P1～P6)来设定第1～第3泵P1～P3的目标流量，并以使第1～第3泵P1～P3的排出流量与各自的目标流量一致的方式控制第1、第2泵P1、P2的容量(排油容积)及电动机M的转速。第1、第2泵P1、P2的泵容量(排油容积)通过由控制器18向第1、第2泵调节器R1、R2发送倾转控制信号来控制，电动机M的转速通过由控制器18向第2逆变器INV2发送转速控制信号来控制。
～控制～
用图3来说明本实施方式的液压驱动装置的控制方法。
图3是表示基于控制器18进行的控制的流程图。关于构成图3的控制流程的各步骤，按以下顺序来说明。
在步骤S101中，参照预先设定的图表(图4A示出一例)，从发动机当前转速或发动机转速目标值来决定第1·第2泵基准动力Pow12。在此，所述图表以第1·第2泵基准动力Pow12不超过发动机最大输出HP1的方式设定。
在步骤S102中，参照预先设定的图表(图4B示出一例)，从蓄电池充电量(SOC)来决定第3泵基准动力Pow3。在此，所述图表以第3泵基准动力Pow3不超过电动机M的最大输出HP2、且当低于规定的蓄电池剩余电量(SOC2)时第3泵基准动力为零的方式设定。
在步骤S103中，判定电动***异常标志是否关闭(OFF)，若电动***异常标志关闭则进入步骤S105。若电动***异常标志开启(ON)则进入步骤S104，将第3泵基准动力Pow3设定为零并进入步骤S105。
在步骤S105中，基于图5所示的运算流程从各种操作信号、第1～第3泵排出压力(泵压传感器S1～S3的检测值)Sv1～Sv3、和泵基准动力Pow12、Pow3来决定各泵的基准流量Q1c、Q2c、Q3c。
在图5的运算流程中，首先，对运算第1、第2泵P1、P2的基准流量的流程进行说明。
一开始，先参照图表T1从与第1泵P1连接的执行机构的操作先导压的最大值PLm1来决定流量Q1a。同样参照图表T2从与第2泵P2连接的执行机构的操作先导压的最大值PLm2来决定流量Q2a。
然后，按照以下公式从第1、第2泵排出压力Sv1、Sv2和第1·第2泵基准动力Pow12来计算流量Q12b(流量运算C1)。
P12＝(Sv1+Sv2)/2
Q12b＝Pow12b/P12×60
最后，将Q1a、Q12b中的最小值设定为第1泵基准流量Q1c，并将Q2a、Q12b中的最小值设定为第2泵基准流量Q2c。
接着，在图5的运算流程中，对运算第3泵P3的基准流量的流程进行说明。
一开始，先参照图表T3从与第3泵P3连接的执行机构的操作先导压的最大值PLm3来决定流量Q3a。
然后，按照以下公式从第3泵排出压力Sv3和第3泵基准动力Pow3来计算流量Q3b(流量运算C2)。
Q3b＝Pow3b/Sv2×60
最后，将Q3a、Q3b中的最小值设定为第3泵基准流量Q3c。在此，尤其是在步骤S102及S104中第3泵基准动力Pow3成为零的情况下，第3泵基准流量Q3c为零。
在步骤S106中，从操作先导压传感器值来判定是否正在同时进行斗杆操作和旋转操作，若正在同时进行则进入步骤S108。若并未同时进行则进入步骤S107，将第3泵基准流量Q3c设定为零。
在步骤S108中，参照预先设定的图表(图6示出一例)，从负载压力传感器S4、S5的检测值Sv4、Sv5来决定修正增益G，并利用以下公式对第3泵基准流量进行修正。
Q3c’＝Q3c×G
在此，G取0～1的值，当执行机构负载压力为某个固定以上的值(图6中的Pam2)时则为0。
在步骤S109中，从第2泵基准流量减去修正后的第3泵基准流量Q3c’来运算修正后第2泵基准流量Q2c’。
Q2c’＝Q2c－Q3c’
在步骤S110中，决定第1～第3泵目标流量Q1d、Q2d、Q3d。在此，第1泵目标流量Q1d设为Q1c，第2泵目标流量Q2d设为修正后第2泵基准流量Q2c’，第3泵目标流量Q3d设为修正后第3泵基准流量Q3c’。
在步骤S111中，从第1、第2泵目标流量Q1d、Q2d和发动机当前转速或发动机目标转速来运算第1及第2泵目标排油容积，并向第1、第2泵调节器R1、R2发送倾转指令。
在步骤S112中，从第3泵目标流量Q3d和第3泵排油容积来运算电动机目标转速，并向第2逆变器INV2发送电动机转速指令来控制电动机转速，结束流程。
接着，用图7及图8来说明基于主控制器18的蓄电池充电率的获取方法及电动***异常标志的设定方法。
图7是表示从电动***30向主控制器18的数据流的框图。电动***30由蓄电池14、发电电动机GM、电动机M、第1逆变器INV1、第2逆变器INV2等与第3泵P3的驱动相关的装置构成。搭载于蓄电池14的蓄电池控制器22基于蓄电池温度、蓄电池电压及蓄电池电流值来计算蓄电池充电率，并将其发送给主控制器18。另外，蓄电池控制器22基于蓄电池温度将蓄电池异常标志设定为关闭或开启，并将其发送给主控制器18。在此，蓄电池异常标志在蓄电池温度处于正常温度范围内时设定为关闭，在蓄电池温度脱离了正常温度范围时设定为开启。
搭载于第1逆变器INV1的第1逆变器用控制器23基于逆变器温度和从安装在发电电动机GM上的发电电动机用热敏电阻25接收到的发电电动机温度将发电电动机异常标志设定为关闭或开启，并将其发送给主控制器18。在此，发电电动机异常标志在逆变器温度及发电电动机温度分别处于正常温度范围内时设定为关闭，在逆变器温度或发电电动机温度中的任一项脱离了正常温度范围时设定为开启。
搭载于第2逆变器INV2的第2逆变器用控制器24基于逆变器温度和从安装在电动机M上的电动机用热敏电阻26接收到的电动机温度将电动机异常标志设定为关闭或开启，并将其发送给主控制器18。在此，电动机异常标志在逆变器温度及电动机温度分别处于正常温度范围内时设定为关闭，在逆变器温度或电动机温度中的任一项脱离了正常温度范围时设定为开启。
图8是表示基于主控制器18进行的电动***异常标志的设定处理的流程图。关于构成图8的流程的各步骤，按以下顺序来说明。
主控制器18首先判定从蓄电池控制器22接收到的蓄电池异常标志是否关闭(步骤S201)。
若在步骤S201中判定为是(YES)(蓄电池异常标志关闭)的话，则判定从第1逆变器用控制器23接收到的发电电动机异常标志是否关闭(步骤S202)。
若在步骤S202中判定为是(YES)(蓄电池异常标志关闭)的话，则判定从第2逆变器用控制器24接收到的电动机异常标志是否关闭(步骤S203)。
若在步骤S203中判定为是(YES)(电动机异常标志关闭)的话，则将电动设备异常标志设定为关闭(步骤S204)并结束流程。
另一方面，若在步骤S201～S203的任一项中判定为否(NO)的话，则将电动***异常标志设定为开启(步骤S205)并结束流程。
根据以上流程，在构成电动***30的所有设备均正常的情况下，电动***异常标志设定为关闭，在构成电动***30的设备中的任一个发生了异常的情况下，电动***异常标志设定为开启。
～动作～
用图2来说明通过上述的控制器18的控制流程实现的液压驱动装置的动作。
(斗杆·铲斗复合动作)
当斗杆操作杆19b及铲斗操作杆20b同时***作时，根据各杆的操作方向及操作量将先导压PL1、PL2及先导压PL3、PL4分别从先导阀19a、20a输出。
控制器18根据第1、第2泵P1、P2的排出压力(泵压传感器S1、S2的检测值)来设定第1、第2泵P1、P2的目标流量，并以使第1、第2泵P1、P2的排出流量与各自的目标流量一致的方式控制第1、第2泵P1、P2的倾转角。另外，由于不是旋转·斗杆复合操作，所以将第3泵P3的目标流量设定为零而不使电动机M工作。
从斗杆操作装置19输出的斗杆先导压PL1、PL2将方向控制阀V1、V4向左右某一方向进行切换操作。从铲斗操作装置20输出的铲斗先导压PL3、PL4将方向控制阀V2向左右某一方向进行切换操作。
由此，根据斗杆操作杆19b的操作从第2泵油路L2向斗杆液压缸8供给液压油，并根据铲斗操作杆20b的操作从第1泵油路L1向铲斗液压缸9供给液压油，从而实现斗杆·铲斗复合操作。这时，由于电动机M并不工作，所以不会从第3液压泵P3向斗杆液压缸8供给液压油。
(斗杆·铲斗·旋转复合动作(轻负载))
当斗杆操作杆19b、铲斗操作杆20b及旋转操作杆21b同时***作时，根据各杆的操作方向及操作量将先导压PL1、PL2、先导压PL3、PL4、及先导压PL5、PL6分别从先导阀19a～21a输出。
控制器18基于图3的控制流程来控制第1～第3泵P1～P3的排出流量。首先，从发动机转速来决定Pow12，并从蓄电池充电量来决定Pow3。由于当蓄电池充电量低于规定值(图4B的SOC2)时Pow3为零，且之后运算的第3泵目标流量为零，所以当蓄电池充电量变成规定值以下时，驱动第3泵P3的电动机M并不工作。
对图5中各泵的基准流量的运算进行说明。参照图表T1，从与第1泵P1连接的执行机构的最大操作压力PLm1(这种情况下为铲斗操作先导压)来决定Qa1。另外，参照图表T2，从与第2泵P2连接的执行机构的最大操作压力PLm2(这种情况下为斗杆操作先导压、旋转操作先导压中的最大值)来决定Qa2。通过流量运算C1，从第1、第2泵排出压力Sv1、Sv2和第1·第2泵基准动力Pow12来决定Q12b，将Q1a、Q12b中的最小值设为第1泵基准流量Q1c，并将Q2a、Q12b中的最小设作为第2泵基准流量Q2c。
另外，参照图表T3，从与第3泵P3连接的执行机构的最大操作压力PLm3(这种情况下为斗杆操作先导压)来决定基准流量Qa3。通过流量运算C2，从第3泵排出压力Sv3和第3泵基准动力Pow3来决定基准流量Q3b，将基准流量Q3a、Q3b中的最小值设为第3泵基准流量Q3c。在此，当进行旋转·斗杆复合操作、且斗杆负载压力为轻负载(图6中的Pam1以下)时，第3泵目标流量Q3d成为Q3c，第2泵目标流量Q2d成为从第2泵基准流量Q2c减去Q3c后得到的值。第1泵目标流量并不进行修正，从而成为Q1d＝Q1c。
基于如上所述计算后的各泵目标流量来控制第1、第2泵P1、P2的倾转角及驱动第3泵P3的电动机M的转速。
从斗杆操作装置19输出的先导压PL1、PL2被分别引导至方向控制阀V1、V4的左右的先导受压部，将方向控制阀V1、V4向左右某一方向进行切换操作。从铲斗操作装置20输出的先导压PL3、PL4被分别引导至方向控制阀V2的左右的先导受压部，将方向控制阀V2向左右某一方向进行切换操作。从旋转操作装置21输出的先导压PL5、PL6被分别引导至方向控制阀V3的左右的先导受压部，将方向控制阀V3向左右某一方向进行切换操作。
由此，根据斗杆操作杆19b的操作从第3泵P3向斗杆液压缸8供给液压油，根据铲斗操作杆20b的操作从第1泵P1向铲斗液压缸9供给液压油，并根据旋转操作杆21b的操作从第2泵P2向旋转液压马达10供给液压油，从而实现轻负载作业中的斗杆·铲斗·旋转的复合动作。这时，第2泵油路L2经由方向控制阀V1、V2与斗杆液压缸8及旋转液压马达10双方连通，但由于方向控制阀V1相对于方向控制阀V3设置在串联连接的下游侧，且在并行油路L4上设有节流阀，所以第2泵P2的排出油几乎不向斗杆液压缸8供给。因此，在将第2泵P2的排出油向斗杆液压缸8分流的控制节流阀中，几乎不会产生压力损失。
(斗杆·铲斗·旋转复合动作(重负载))
当斗杆操作杆19b、铲斗操作杆20b及旋转操作杆21b同时***作时，根据各操作杆的操作将先导压PL1～PL6从先导阀19a～21a输出。
控制器18基于图3的控制流程来控制第1～第3泵P1～P3的排出流量。在此，当斗杆负载压力变成规定值以上(图6中的Pam2以上)时，第3泵修正增益G变成零，修正后第3泵基准流量变成零。由此，第3泵目标流量变成零，第2泵目标流量与第2泵基准流量一致。
从斗杆操作装置19输出的先导压PL1、PL2被分别引导至方向控制阀V1、V4的左右的先导受压部，将方向控制阀V1、V4向左右某一方向进行切换操作。从铲斗操作装置20输出的先导压PL3、PL4被分别引导至方向控制阀V2的左右的先导受压部，将方向控制阀V2向左右某一方向进行切换操作。从旋转操作装置21输出的先导压PL5、PL6被分别引导至方向控制阀V3的左右的先导受压部，将方向控制阀V3向左右某一方向进行切换操作。
由此，根据斗杆操作杆19b及旋转操作杆21b的操作将第2泵P2的排出油分流并供给至斗杆液压缸8及旋转液压马达10，并根据铲斗操作杆20b的操作将第1泵P1的排出油供给至铲斗液压缸9，从而实现重负载作业中的斗杆·铲斗·旋转的复合动作。这时，由于电动机M并不工作，所以不会从第3泵P3向斗杆液压缸8供给液压油。
图9是表示在本实施方式的液压驱动装置中通过将斗杆负载压力(轻负载/重负载)、斗杆操作(单独/复合)及斗杆驱动源(第2泵P2/第3泵P3)组合而确定的驱动模式M1～M8与在各驱动模式下产生的能量损失(拖曳损失、压力损失及功率损耗)之间的关系的图。
(驱动模式M1、M2)
在斗杆单独的轻负载作业中，在利用发动机驱动的第2泵P2来驱动斗杆液压缸8的情况下(驱动模式M1)，不会产生伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失及伴随电动机M的工作的功率损耗。另外，由于第2泵P2的排出油仅向斗杆液压缸8供给，所以不会产生伴随分流的压力损失。另一方面，在利用电动机驱动的第3泵P3来驱动斗杆液压缸8的情况下(驱动模式M2)，虽然与驱动模式M1相同地不会产生伴随分流的压力损失，但会产生伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失及伴随电动机M的工作的功率损耗。因此，在斗杆单独的轻负载作业中，利用发动机驱动的第2泵P2来驱动斗杆液压缸8(选择驱动模式M5)的话，能量损失更小(油耗更经济)。
(驱动模式M3、M4)
在旋转·斗杆复合的轻负载作业中，在利用发动机驱动的第2泵P2来驱动斗杆液压缸8和旋转液压马达10的情况下(驱动模式M3)，不会产生伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失及伴随电动机M的工作的功率损耗。但是，由于第2泵P2与斗杆液压缸8和旋转液压马达10连通，并且从第2泵P2向负载压力小的斗杆液压缸8分流并供给大量的液压油，所以会产生很大的压力损失。另一方面，在利用第2泵P2驱动旋转液压马达10、并利用第3泵P3驱动斗杆液压缸8的情况下(驱动模式M4)，虽然会产生伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失及伴随电动机M的工作的功率损耗，但由于斗杆负载压力低且电动机M的耗电量小，所以功率损耗小。另外，由于第2泵P2的排出油仅向旋转液压马达10供给，所以不会产生伴随分流的压力损失。因此，在旋转·斗杆复合的轻负载作业中，利用电动机驱动的第3泵P3来驱动斗杆液压缸8(选择驱动模式M4)的话，能量损失更小(油耗更经济)。
(驱动模式M5、M6)
在斗杆单独的重负载作业中，在利用发动机驱动的第2泵P2来驱动斗杆液压缸8的情况下(驱动模式M5)，不会产生伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失及伴随电动机M的工作的功率损耗。另外，由于第2泵P2的排出油仅向斗杆液压缸8供给，所以不会产生伴随分流的压力损失。另一方面，在利用电动机驱动的第3泵P3来驱动斗杆液压缸8的情况下(驱动模式M6)，虽然会产生伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失及伴随电动机M的工作的功率损耗，但由于斗杆液压缸8的负载压力低且电动机M的耗电量小，所以功率损耗小。因此，在斗杆单独的重负载作业中，利用发动机驱动的第2泵P2来驱动斗杆液压缸8(选择驱动模式M5)的话，能量损失更小(油耗更经济)。
(驱动模式M7、M8)
在旋转·斗杆复合的重负载作业中，在利用发动机驱动的第2泵P2同时驱动斗杆液压缸8和旋转液压马达10的情况下(驱动模式M7)，不会产生伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失及伴随电动机M的工作的功率损耗。另外，虽然第2泵P2与斗杆液压缸8和旋转液压马达10连通，但由于斗杆负载压力高、且从第2泵P2向斗杆液压缸8分流并供给的液压油为少量，所以不会产生很大的压力损失。另一方面，在利用第2泵P2驱动旋转液压马达10、并利用第3泵P3驱动斗杆液压缸8的情况下(驱动模式M8)，由于第2泵P2的排出油仅向旋转液压马达10供给，所以不会产生伴随分流的压力损失。但是，会产生伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失，并且通过利用电动机驱动的第3泵P3来驱动负载压力高的斗杆液压缸8，电动机M的耗电量会增大，会产生很大的功率损耗。因此，在旋转·斗杆复合的重负载作业中，利用发动机驱动的第2泵P2来驱动斗杆液压缸8(选择驱动模式M7)的话，能量损失更小(油耗更经济)。
在本实施方式的液压驱动装置中，通过由控制器18执行图3所示的控制流程，能够根据斗杆操作、旋转操作及斗杆负载压力来选择能量损失小(油耗经济)的驱动模式M1、M4、M5、M7中的某一种。
～效果～
根据上述的本发明的实施方式，在仅与第2泵油路L2连接的多个执行机构8、10中的斗杆液压缸8***作的单独动作时，不使电动机M工作而利用第2泵P2驱动斗杆液压缸8，由此能够抑制伴随第3液压泵P3的驱动的拖曳损失的产生。另一方面，在与第2泵油路L2连接的包括斗杆液压缸8在内的多个执行机构8、10同时***作的复合动作时，使电动机M工作并利用第3泵P3驱动斗杆液压缸8，由此能够抑制在将第2泵P2的排出油分流并供给至斗杆液压缸8的情况下产生的压力损失。这样，通过根据斗杆操作及旋转操作来利用发动机驱动的第2泵P2和电动机驱动的第3泵P3选择性地驱动斗杆液压缸8，并抑制伴随分流的压力损失及伴随第3泵P3的驱动的拖曳损失，从而能够改善作业机械的油耗。此外，通过将在轻负载作业中被复合操作的频率高且需要大流量的斗杆液压缸8设为能够利用第2泵P2和第3泵P3选择性地驱动的特定执行机构，与将其他执行机构设为特定执行机构的情况相比，能够提高压力损失及拖曳损失的抑制效果。
另外，根据上述的本发明的实施方式，在重负载作业(斗杆液压缸8的负载压力为Pam2以上)中，不使电动机M工作而利用第2泵P2驱动斗杆液压缸8，由此能够防止电动机M的耗电量过度上升，从而防止伴随电动机M的工作的功率损耗增大。
进一步地，根据上述的本发明的实施方式，在与第3泵P3的驱动相关的电动***发生了异常的情况下，不使电动机M工作，并将发动机驱动的第2泵P2的排出油分流并供给至斗杆液压缸8和旋转液压马达10，由此，能够防止与电动***相关的重大故障，并且维持与以往同等的操作性。另外，在蓄电池14的剩余电量不充足的情况下，同样也不使电动机M工作，并将发动机驱动的第2泵P2的排出油分流并供给至斗杆液压缸8和旋转液压马达10，由此，能够维持与以往同等的操作性。
附图标记说明
1：下部行驶体
2：上部旋转体
2a：旋转车架
3：前作业装置
4：动臂
5：斗杆
6：铲斗
7：动臂液压缸
8：斗杆液压缸(第2执行机构/特定执行机构)
9：铲斗液压缸(第1执行机构)
10：旋转液压马达(第2执行机构)
11a、11b：履带
12a、12b：行驶液压马达
13：发动机
14：蓄电池
15：控制阀
17：先导液压源
18：主控制器(控制装置)
19：斗杆操作装置
20：铲斗操作装置
21：旋转操作装置
19a～21a：先导阀
19b：斗杆操作杆
20b：铲斗操作杆
21b：旋转操作杆
22：蓄电池控制器(充电率检测装置)
23：第1逆变器用控制器
24：第2逆变器用控制器
25：发电电动机用热敏电阻
26：电动机用热敏电阻
30：电动***
GM：发电电动机
INV1：第1逆变器
INV2：第2逆变器
L1：第1泵油路
L2：第2泵油路
L3：第3泵油路
L4：并行油路
L5：端盖侧油路
L6：活塞杆侧油路
M：电动机
M1～M8：驱动模式
P1：第1泵
P2：第2泵
P3：第3泵
PL1～PL6：先导压
R1：第1泵调节器
R2：第2泵调节器
S1～S3：泵压传感器
S4、S5：负载压力传感器(负载压力检测装置)
S6～S11：先导压传感器(操作量检测装置)
T1、T2：转换图表
V1：方向控制阀(第2方向控制阀)
V2：方向控制阀(第1方向控制阀)
V3：方向控制阀(第2方向控制阀)
V4：方向控制阀(第3方向控制阀)

Claims (5)

1.一种作业机械的液压驱动装置，其特征在于，具备：
发动机；
第1液压泵及第2液压泵，其由所述发动机驱动；
第1泵油路及第2泵油路，其分别供给所述第1液压泵及第2液压泵的排出油；
至少一个第1执行机构，其由从所述第1泵油路供给的液压油来驱动；
多个第2执行机构，其由从所述第2泵油路供给的液压油来驱动；
第1方向控制阀，其设置在所述第1泵油路上，控制向所述第1执行机构供给的液压油的流量；
多个第2方向控制阀，其设置在所述第2泵油路上，分别控制向所述多个第2执行机构供给的液压油的流量；
多个操作装置，其通过对所述第1方向控制阀及所述多个第2方向控制阀分别进行切换操作来操作所述第1执行机构及所述多个第2执行机构；
电动机；
第3液压泵，其由所述电动机驱动；
第3泵油路，其供给所述第3液压泵的排出油；
第3方向控制阀，其设置在所述第3泵油路上，由对所述多个第2执行机构中的特定执行机构进行操作的所述多个操作装置中的特定操作装置来进行切换操作，控制从所述第3液压泵向所述特定执行机构供给的液压油的流量；
控制装置，其根据所述多个第2执行机构的操作对所述电动机进行驱动控制；以及
分别检测所述多个操作装置的操作量的多个操作量检测装置，
所述控制装置在通过所述多个操作量检测装置检测到所述多个第2执行机构中的包括所述特定执行机构在内的两个以上的第2执行机构的复合操作时，利用所述电动机驱动所述第3液压泵。
2.根据权利要求1所述的作业机械的液压驱动装置，其特征在于，还具备检测所述特定执行机构的负载压力的负载压力检测装置，
所述控制装置在通过所述多个操作量检测装置检测到所述多个第2执行机构中的包括所述特定执行机构在内的两个以上的第2执行机构的复合操作、且通过所述负载压力检测装置检测到的所述特定执行机构的负载压力比规定的负载压力高时，不利用所述电动机驱动所述第3液压泵。
3.根据权利要求1所述的液压驱动装置，其特征在于，所述特定执行机构为斗杆液压缸。
4.根据权利要求1所述的作业机械的液压驱动装置，其特征在于，还具备检测包括所述电动机在内的电动***的异常的异常检测装置，
所述控制装置在通过所述异常检测装置检测到所述电动***的异常时，不利用所述电动机驱动所述第3液压泵。
5.根据权利要求1所述的作业机械的液压驱动装置，其特征在于，还具备蓄存用于驱动所述电动机的电力的蓄电池、和检测所述蓄电池的充电率的充电率检测装置，
所述控制装置在通过所述充电率检测装置检测到的蓄电池充电率比规定的充电率低时，不利用所述电动机驱动第3液压泵。
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