DE112008000671B4 - Baumaschine und Verfahren zum Steuern einer Baumaschine - Google Patents

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Abstract

Baumaschine mit: einer Brennkraftmaschine (2) und einem Generatormotor (11), die miteinander verbunden sind; einer Speichervorrichtung (12) zum Speichern von durch den Generatormotor (11) erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Generatormotor (11); einer hydraulischen Pumpe (3), die durch die Brennkraftmaschine (2) und den Generatormotor (11) angetrieben wird; einem hydraulischen Stellglied (31, 32, 33, 35, 36), dem von der hydraulischen Pumpe (3) ausgestoßenes Drucköl zugeführt wird; einer Bedieneinheit (41, 42, 43, 44) zum Bedienen des hydraulischen Stellglieds (31, 32, 33, 35, 36); einer Berechnungseinheit für eine Pumpensollausstoßflussrate zum Berechnen einer Pumpensollausstoßflussrate der hydraulischen Pumpe (3) auf der Grundlage eines Bedienbetrags der Bedieneinheit (41, 42, 43, 44); einer Temperaturerfassungseinheit (13, 17) zum Erfassen einer Temperatur einer an der Baumaschine aufgenommenen elektrischen Vorrichtung (12, 16); einer Speichereinheit (80) zum Speichern einer Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit, die eine minimal mögliche Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine (2) bei einem Ausführen eines Abgleichs mit niedriger Geschwindigkeit zum gegenseitigen Abgleichen einer Ausgabe der Brennkraftmaschine (2) mit einer Pumpenabsorptionsleistung der hydraulischen Pumpe (3) in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit ist, in dem eine Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine (2) niedriger als eine gesetzte Geschwindigkeit ist, als eine Funktion der Temperatur der elektrischen Vorrichtung (12, 16), in der sich die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit erhöht oder ein konstanter Wert ist, wenn sich die Temperatur erhöht; einer Berechnungseinheit für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit zum Berechnen der Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit entsprechend der durch die Temperaturerfassungseinheit (13, 17) erfassten Temperatur der elektrischen Vorrichtung (12, 16) auf ...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Baumaschine mit einer Brennkraftmaschine und einem Generatormotor, die miteinander verbunden sind, als Antriebsquellen und einer durch die Brennkraftmaschine und den Generatormotor angetriebenen hydraulischen Pumpe, und auf ein Verfahren zum Steuern der Baumaschine.
  • VERWANDTER STAND DER TECHNIK
  • Herkömmlicherweise umfasst ein Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und einen Generatormotor verwendet, die miteinander verbunden sind, elektrische Vorrichtungen, wie eine Speichervorrichtung zum Eingeben und Empfangen von elektrischer Energie in den und aus dem Generatormotor, einen Verstärker zum Verstärken einer Spannung der Speichervorrichtung und einen Inverter zum Antreiben des Generatormotors. Akkumulieren diese elektrischen Vorrichtungen überschüssige Wärme, dann werden sie womöglich beschädigt und machen ein System des Hybridfahrzeugs funktionsunfähig. Zur Lösung dieses Problems ist eine Technik zum Verhindern einer Überhitzung der elektrischen Vorrichtungen durch geeignetes Kühlen der elektrischen Vorrichtungen offenbart, mit denen das Hybridfahrzeug versehen ist (vgl. zum Beispiel Patentdruckschrift 1).
    Patentdruckschrift 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. JP 2005-344 524 A
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Damit verhindert werden kann, dass das System des Hybridfahrzeugs funktionsunfähig wird, ist es vorzuziehen, zusätzlich zu dem Kühlen der elektrischen Vorrichtungen einen Kapazitätswert der Speichervorrichtung zu erhöhen. Wird jedoch bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik der Kapazitätswert der Speichervorrichtung erhöht, dann wird ein Kühlsystem auf Grund der Erhöhung bei dem Kapazitätswert notwendigerweise größer und komplizierter, was Probleme bei dem Gewicht, dem Unterbringungsraum und den Kosten der Speichervorrichtung und des Kühlsystems verursachen kann.
  • Im Fall einer Hybridbaumaschine, die ferner eine durch die Brennkraftmaschine und den Generatormotor angetriebene hydraulische Pumpe umfasst, können die elektrischen Vorrichtungen überhitzen, wenn eine Eingabe eines Betriebsbefehls wiederholt wird, um einen Abgleich mit niedriger Geschwindigkeit zum gegenseitigen Abgleichen einer Ausgabe der Brennkraftmaschine mit einer Pumpabsorptionsleistung der hydraulischen Pumpe in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit auszuführen, in dem die Brennkraftmaschinegeschwindigkeit niedriger als die gesetzte Brennkraftmaschinengeschwindigkeit ist. Dieser Punkt wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
  • Bei einem Ausführen des Abgleichs mit niedriger Geschwindigkeit ist die Brennkraftmaschinengeschwindigkeit niedrig, bevor der Betriebsbefehl eingegeben wird. Wird der Betriebsbefehl eingegeben, ist es deshalb dann erforderlich, die Brennkraftmaschinengeschwindigkeit schnell von niedriger Geschwindigkeit zu hoher Geschwindigkeit zu erhöhen. Ein Unterstützen der Brennkraftmaschinenumdrehung durch Antreiben des Generatormotors als einen Motor ist erforderlich, um die Brennkraftmaschinengeschwindigkeit schnell von niedriger Geschwindigkeit zu hoher Geschwindigkeit zu erhöhen. Wird der Generatormotor als der Motor angetrieben, dann belastet dies die elektrischen Vorrichtungen, wodurch diese Wärme erzeugen. Wird der Generatormotor wiederholt angetrieben, dann können deshalb die elektrischen Vorrichtungen über Nenntemperaturen hinaus überhitzt werden.
  • Die Erfindung wurde in Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände angefertigt und eine Aufgabe der Erfindung liegt in einem Bereitstellen einer Baumaschine, in der ein Überhitzen von aufgenommenen elektrischen Vorrichtungen mit einer einfachen Struktur geeignet verhindert werden kann, und eines Verfahrens zum Steuern der Baumaschine.
  • EINRICHTUNG(EN) ZUM LÖSEN DER PROBLEME
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Baumaschine: eine Brennkraftmaschine und einen Generatormotor, die miteinander verbunden sind; eine Speichervorrichtung zum Speichern von durch den Generatormotor erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Generatormotor; eine hydraulische Pumpe, die durch die Brennkraftmaschine und den Generatormotor angetrieben wird; ein hydraulisches Stellglied, dem von der hydraulischen Pumpe ausgestoßenes Drucköl zugeführt wird; einer Bedieneinheit zum Bedienen des hydraulischen Stellglieds; eine Berechnungseinheit für eine Pumpensollausstoßflussrate zum Berechnen einer Pumpensollausstoßflussrate der hydraulischen Pumpe auf der Grundlage eines Bedienbetrags der Bedieneinheit; eine Temperaturerfassungseinheit zum Erfassen einer Temperatur einer an der Baumaschine aufgenommenen elektrischen Vorrichtung; eine Speichereinheit zum Speichern einer Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit, die eine minimal mögliche Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine bei einem Ausführen eines Abgleichs mit niedriger Geschwindigkeit zum gegenseitigen Abgleichen einer Ausgabe der Brennkraftmaschine mit einer Pumpenabsorptionsleistung der hydraulischen Pumpe in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit ist, in dem eine Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine niedriger als eine gesetzte Geschwindigkeit ist, als eine Funktion der Temperatur der elektrischen Vorrichtung, in der sich die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit erhöht oder ein konstanter Wert ist, wenn sich die Temperatur erhöht; eine Berechnungseinheit für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit zum Berechnen der Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit entsprechend der durch die Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur der elektrischen Vorrichtung auf der Grundlage der Temperatur der elektrischen Vorrichtung und der in der Speichereinheit gespeicherten Funktion; und eine Erzeugungseinheit für einen Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeitskandidaten zum Erzeugen eines Maximalwerts aus einer entsprechenden Geschwindigkeit der durch die Berechnungseinheit für eine Pumpensollausstoßflussrate berechneten Pumpensollausstoßflussrate und der durch die Berechnungseinheit für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit berechneten Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit als einen Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit.
  • Vorteilhafterweise ist in der Baumaschine die elektrische Vorrichtung die Speichervorrichtung.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Baumaschine ferner einen Verstärker zum Verstärken einer Spannung der Speichervorrichtung zur Ausgabe. Die elektrische Vorrichtung ist der Verstärker.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Baumaschine ferner einen Verstärker zum Verstärken einer Spannung der Speichervorrichtung zur Ausgabe. Die elektrischen Vorrichtungen sind die Speichervorrichtung und der Verstärker, und die Berechnungseinheit für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit berechnet eine erste Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit und eine zweite Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit jeweils entsprechend einer Temperatur der Speichervorrichtung und einer Temperatur des Verstärkers, die durch die Temperaturerfassungseinheit erfasst werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Baumaschine, die eine Brennkraftmaschine und einen Generatormotor, die miteinander verbunden sind, eine Speichervorrichtung zum Speichern von durch den Generatormotor erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Generatormotor, eine hydraulische Pumpe, die durch die Brennkraftmaschine und den Generatormotor angetrieben wird, ein hydraulisches Stellglied, dem von der hydraulischen Pumpe ausgestoßenes Drucköl zugeführt wird, und eine Bedieneinheit zum Bedienen des hydraulischen Stellglieds umfasst, die Schritte: einen Berechnungsschritt für eine Pumpensollausstoßflussrate zum Berechnen einer Pumpensollausstoßflussrate der hydraulischen Pumpe auf der Grundlage eines Bedienbetrags der Bedieneinheit; einen Temperaturerfassungsschritt zum Erfassen einer Temperatur einer an der Baumaschine aufgenommenen elektrischen Vorrichtung; einen Berechnungsschritt für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit zum Berechnen einer Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit, die eine minimal mögliche Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine bei einem Ausführen eines Abgleichs mit niedriger Geschwindigkeit zum gegenseitigen Abgleichen einer Ausgabe der Brennkraftmaschine mit einer Pumpenabsorptionsleistung der hydraulischen Pumpe in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit ist, in dem eine Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine niedriger als eine gesetzte Geschwindigkeit ist, durch Verwenden der in dem Temperaturerfassungsschritt erfassten Temperatur der elektrischen Vorrichtung; und einen Erzeugungsschritt für einen Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeitskandidaten zum Erzeugen eines Maximalwerts aus einer entsprechenden Geschwindigkeit der in dem Berechnungsschritt für eine Pumpensollausstoßflussrate berechneten Pumpensollausstoßflussrate und der in dem Berechnungsschritt für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit berechneten Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit als einen Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit. Die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit ist eine Funktion der Temperatur der elektrischen Vorrichtung, in der sich die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit erhöht oder ein konstanter Wert ist, wenn sich die Temperatur erhöht.
  • WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Erfindung erhöht sich die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit bei einem Ausführen des Abgleichens mit niedriger Geschwindigkeit oder ist der konstante Wert, wenn sich die Temperaturen der elektrischen Vorrichtungen erhöhen, und deshalb wird ein Schwankungsbereich bei der Brennkraftmaschinengeschwindigkeit verkleinert und werden Lasten an den elektrischen Vorrichtungen verringert. Im Ergebnis kann eine Erhöhung bei der Temperatur der elektrischen Vorrichtungen unterdrückt werden. Folglich kann ein Überhitzen der aufgenommenen elektrischen Vorrichtungen mit einer einfachen Struktur geeignet verhindert werden, ohne sich auf eine Erhöhung bei dem Kapazitätswert der Speichervorrichtung zu verlassen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine Darstellung einer Struktur eines wesentlichen Abschnitts einer Baumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 eine Darstellung einer äußeren Struktur der Baumaschine (des hydraulischen Schaufelbaggers) gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsmodells eines Verfahrens zum Steuern der Baumaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 4 eine ausführlichere Steuerblockdarstellung des in 3 gezeigten Ablaufdiagramms;
  • 5 eine Darstellung einer Funktionsbeziehung, auf die sich eine Berechungseinheit für einen zweiten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit bezieht; und
  • 6 eine Darstellung einer Funktionsbeziehung, auf die sich eine Berechungseinheit für einen dritten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit bezieht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    hydraulischer Schaufelbagger
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    hydraulische Pumpe
    5
    Pumpensteuerventil
    6
    Steuereinrichtung
    7, 8, 9
    hydraulischer Drucksensor
    10
    PTO-(”Power take off”)-Welle bzw. Nebenabtriebswelle
    11
    Generatormotor
    12
    Speichervorrichtung
    13, 17
    Temperatursensor
    16
    Verstärker
    50
    Berechnungseinheit für eine Sollflussrate für ein hydraulisches Stellglied
    51
    Berechnungseinheit für eine Auslegersollflussrate
    52
    Berechnungseinheit für eine Armsollflussrate
    53
    Berechnungseinheit für eine Schaufelsollflussrate
    54
    Befehlseinheit für eine Schwenkmotorgeschwindigkeit
    55
    Berechnungseinheit für eine Rechtslaufsollflussrate
    56
    Berechnungseinheit für eine Linkslaufsollflussrate
    58
    Berechnungseinheit für eine Kippflussrate
    60
    Berechnungseinheit für eine Pumpensollausstoßflussrate
    61
    Berechungseinheit für einen ersten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit
    62
    Berechungseinheit für einen zweiten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit
    63
    Berechungseinheit für einen dritten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit
    66
    Setzeinheit für eine zweite Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit
    68
    Berechnungseinheit für eine Pumpenausgabegrenze
    69
    Berechnungseinheit für eine dritte Brennkraftmaschinengeschwindigkeit
    70
    Minimalwertauswähleinheit
    80
    Speichervorrichtung
    102
    Kipp- bzw. Schwenksteuereinrichtung
    103
    Kipp- bzw. Schwenkmotor
    105
    Kipp- bzw. Schwenkgeschwindigkeitssensor
    201
    Laufkarosserie
    202
    Kipp- bzw. Schwenkkarosserie
    203
    Ausleger
    204
    Arm
    205
    Schaufel
  • BESTE AUSFÜHRUNGSART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Nachstehend wird eine (nachstehend als ”Ausführungsbeispiel” bezeichnete) beste Ausführungsart zum Ausführen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Darstellung einer allgemeinen Struktur einer Baumaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel ist eine Baumaschine ein hydraulischer Schaufelbagger mit einer Grabfunktion.
  • 2 zeigt eine Darstellung einer äußeren Struktur des hydraulischen Schaufelbaggers. Der in der Zeichnung gezeigte hydraulische Schaufelbagger 1 umfasst eine Laufkarosserie 201 und eine Schwenkkarosserie 202. Die Laufkarosserie 201 besteht aus einer linken und einer rechten Raupenkette. Auf der Schwenkkarosserie 202 ist eine Betriebsmaschine aufgenommen, die aus einem Ausleger 203, einem Arm 204 und einer Schaufel 205 besteht.
  • Bei dem hydraulischen Schaufelbagger 1 wird ein Auslegerzylinder 31 angetrieben, um den Ausleger 203 zu stellen, wird ein Armzylinder 32 angetrieben, um den Arm 204 zu stellen und wird ein Schaufelzylinder 33 angetrieben, um die Schaufel 205 zu stellen. Ein Rechtslaufmotor 35 und ein Linkslaufmotor 36 werden jeweils angetrieben, um die rechte Raupenkette und die linke Raupenkette zu drehen. Der Auslegerzylinder 31, der Armzylinder 32 und der Schaufelzylinder 33 sind hydraulische Zylinder, und der Rechtslaufmotor 35 und der Linkslaufmotor 36 sind hydraulische Motoren.
  • Die Brennkraftmaschine 2 ist eine Dieselbrennkraftmaschine, und ihre Ausgabe (Leistung) wird durch Einstellen einer Menge von in Zylinder eingespritztem Brennstoff gesteuert. Diese Einstellung wird durch Steuern eines Motorreglers 4 ausgeführt, der an eine Brennstoffeinspritzpumpe der Brennkraftmaschine 2 angefügt ist.
  • Eine Steuereinrichtung 6 gibt zu dem Motorregler 4 einen Geschwindigkeitsbefehlswert aus, um zu veranlassen, dass eine Brennkraftmaschinengeschwindigkeit zu einer Sollgeschwindigkeit n_com wird. Der Motorregler 4 stellt die Brennstoffeinspritzmenge ein, um die Sollgeschwindigkeit n_com zu erreichen.
  • Eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 2 ist mit einer zwischengeordneten PTO-Welle bzw. Nebenabtriebswelle 10 mit einer Antriebswelle des Generatormotors 11 verbunden. Der Generatormotor 11 führt Funktionen eines Generators und eines Motors durch. Der Generatormotor 11 läuft mit anderen Worten sowohl als ein Generator als auch als ein Motor.
  • Der Generatormotor 11 fungiert als ein Anlasser zum Anlassen der Brennkraftmaschine 2. Wird ein Anlasserschalter eingeschaltet, dann fungiert der Generatormotor 11 als ein Motor, um die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 2 mit niedriger Geschwindigkeit (z. B. 400 bis 500 Umdrehungen pro Minute bzw. U/min) zu drehen, um wiederum die Brennkraftmaschine 2 anzulassen.
  • Das Drehmoment des Generatormotors 11 wird durch eine Generatormotorsteuereinrichtung 100 gesteuert. Die Generatormotorsteuereinrichtung 100 steuert das Drehmoment des Generatormotors 11 gemäß einem von der Steuereinrichtung 6 ausgegebenen Generatormotorbefehlswert GEN_com.
  • Die Generatormotorsteuereinrichtung 100 ist mit einer zwischengeordneten Gleichstromenergiezufuhrleitung mit der Speichervorrichtung 12 elektrisch verbunden. Die Steuereinrichtung 6 wird durch die Speichervorrichtung 12 mit Energie versorgt.
  • Die Speichervorrichtung 12 besteht aus einer Speichervorrichtung, einer Speicherbatterie oder dergleichen und akkumuliert elektrische Energie, die erzeugt (geladen) wird, während der Generatormotor 11 als ein Generator fungiert. Die Speichervorrichtung 12 führt der Generatormotorsteuereinrichtung 100 die in der Speichervorrichtung 12 akkumulierte elektrische Energie zu. Die Speichervorrichtung 12 wird durch irgendeine der Speichervorrichtung, einer Bleibatterie, einer Nickelhybridbatterie und einer Lithiumionenbatterie realisiert. Eine interne Temperatur BATT_temp der Speichervorrichtung 12 wird durch einen Temperatursensor 13 (Temperaturerfassungseinrichtung) gemessen und in die Steuereinrichtung 6 eingegeben.
  • Zwischen der Speichervorrichtung 12, der Generatormotorsteuereinrichtung 100 und einer Kippsteuereinrichtung bzw. Schwenksteuereinrichtung 102 ist ein Verstärker 16 zum Verstärken der Spannung der Speichervorrichtung 12 zur Ausgabe vorgesehen. Eine interne Temperatur CNV_temp des Verstärkers 16 wird durch einen Temperatursensor 17 (Temperaturerfassungseinrichtung) gemessen und in die Steuereinrichtung 6 eingegeben.
  • Eine Antriebswelle einer hydraulischen Pumpe 3 ist mit der zwischengeordneten Nebenabtriebswelle 10 mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 2 verbunden, und die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 2 dreht sich, um dadurch die hydraulische Pumpe 3 anzutreiben. Die hydraulische Pumpe 3 ist eine hydraulische Pumpe mit variabler Verstellung, und ihre Kapazität q (cm3/Umdrehung) ändert sich auf Grund einer Änderungen bei einem Neigungswinkel einer Taumelscheibe.
  • Drucköl, das aus der hydraulischen Pumpe 3 mit einem Ausstoßdruck PRp und einer Flussrate Q (cm3/min) ausgestoßen wird, wird einem Auslegerbetriebsventil 21, einem Armbetriebsventil 22, einem Schaufelbetriebsventil 23, einem Rechtslaufbetriebsventil 25 und einem Linkslaufbetriebsventil 26 zugeführt. Der Pumpenausstoßdruck PRp wird durch einen hydraulischen Drucksensor 7 erfasst, und ein hydraulisches Druckerfassungssignal wird in die Steuereinrichtung 6 eingegeben.
  • Das Drucköl, das von dem Auslegerbetriebsventil 21, dem Armbetriebsventil 22, dem Schaufelbetriebsventil 23, dem Rechtslaufbetriebsventil 25 und dem Linkslaufbetriebsventil 26 ausgegeben wird, wird jeweils dem Auslegerzylinder 31, dem Armzylinder 32, dem Schaufelzylinder 33, dem Rechtslaufmotor 35 und dem Linkslaufmotor 36 zugeführt. Im Ergebnis werden der Auslegerzylinder 31, der Armzylinder 32, der Schaufelzylinder 33, der Rechtslaufmotor 35 und der Linkslaufmotor 36 jeweils angetrieben, um den Ausleger 203, den Arm 204, die Schaufel 205, die rechte Raupenkette der Laufkarosserie 201 und die linke Raupenkette der Laufkarosserie 201 zu stellen.
  • Auf der rechten Seite eines Fahrerkabinensitzes des hydraulischen Schaufelbaggers 1 hinsichtlich einer Vorwärtsrichtung sind ein Bedienhebel 41 für einen Rechtskippbetrieb bzw. Rechtsschwenkbetrieb und ein Bedienhebel 43 für einen Rechtslauf vorgesehen. Auf der linken Seite einer Fahrerkabine des hydraulischen Schaufelbaggers 1 hinsichtlich der Vorwärtsrichtung sind ein Bedienhebel 42 für einen Linkskippbetrieb bzw. Linksschwenkbetrieb und ein Bedienhebel 44 für einen Linkslauf vorgesehen.
  • Der Bedienhebel 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb ist ein Bedienhebel zum Stellen des Auslegers 203 und der Schaufel 205, stellt den Ausleger 203 oder die Schaufel 205 abhängig von einer Bedienrichtung und stellt den Ausleger 203 oder die Schaufel 205 mit einer Geschwindigkeit gemäß einem Bedienbetrag.
  • Der Bedienhebel 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb ist mit einem Sensor 45 zum Erfassen der Bedienrichtung und des Bedienbetrags versehen. Der Sensor 45 gibt der Steuereinrichtung 6 ein Hebelsignal ein, das die Bedienrichtung und den Bedienbetrag des Bedienhebels 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb darstellt. Wird der Bedienhebel 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb in einer derartigen Richtung bedient, um den Ausleger 203 zu stellen, dann wird ein Auslegerhebelsignal Lbo, das einen Auslegerhebebedienbetrag und einen Auslegersenkungsbedienbetrag darstellt, in die Steuereinrichtung 6 gemäß einer Richtung und einem Kippbetrag des Bedienhebels 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb hinsichtlich einer neutralen Stellung eingegeben. Wird der Bedienhebel 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb in einer derartigen Richtung bedient, um die Schaufel zu stellen, dann wird ein Schaufelhebelsignal Lbk, das einen Schaufelgrabbedienbetrag und einen Schaufelabladebedienbetrag darstellt, in die Steuereinrichtung 6 gemäß einer Richtung und einem Kippbetrag des Bedienhebels 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb hinsichtlich einer neutralen Stellung eingegeben.
  • Wird der Bedienhebel 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb in einer derartigen Richtung bedient, um den Ausleger 203 zu stellen, dann wird ein Steuerdruck (PPC-(”pressure perturbation calorimetry”, Druckperturbationskalorimetrie)-Druck)PRbo gemäß dem Kippbetrag des Bedienhebels 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb an einen Steueranschluss 21a entsprechend einer Hebelkipprichtung (einer Auslegerheberichtung, einer Auslegersenkungsrichtung) aus den jeweiligen Steueranschlüssen des Auslegerbetriebsventils 21 angelegt.
  • In ähnlicher Art und Weise wird, wenn der Bedienhebel 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb in einer derartigen Richtung bedient wird, um die Schaufel 205 zu stellen, dann ein Steuerdruck (PPC-Druck) PRbk gemäß dem Kippbetrag des Bedienhebels 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb an einen Steueranschluss 23a entsprechend einer Hebelkipprichtung (einer Schaufelgrabrichtung, einer Schaufelabladerichtung) aus den jeweiligen Steueranschlüssen des Schaufelbetriebsventils 23 angelegt.
  • Der Bedienhebel 42 für einen Linksschwenkbetrieb ist ein Bedienhebel zum Stellen des Arms 204 und der Schwenkkarosserie 202, stellt den Arm 204 oder die Schwenkkarosserie 202 abhängig von einer Bedienrichtung und stellt den Arm 204 oder die Schwenkkarosserie 202 mit einer Geschwindigkeit gemäß einem Bedienbetrag.
  • Der Bedienhebel 42 für einen Linksschwenkbetrieb ist mit einem Sensor 46 zum Erfassen der Bedienrichtung und des Bedienbetrags versehen. Der Sensor 46 gibt der Steuereinrichtung 6 ein Hebelsignal ein, das die Bedienrichtung und den Bedienbetrag des Bedienhebels 42 für einen Linksschwenkbetrieb darstellt. Wird der Bedienhebel 42 für einen Linksschwenkbetrieb in einer derartigen Richtung bedient, um den Arm 204 zu stellen, dann wird ein Armhebelsignal Lar, das einen Armgrabbedienbetrag und einen Armabladebedienbetrag darstellt, in die Steuereinrichtung 6 gemäß einer Richtung und einem Kippbetrag des Bedienhebels 42 für einen Linksschwenkbetrieb hinsichtlich einer neutralen Stellung eingegeben. Wird der Bedienhebel 42 für einen Linksschwenkbetrieb in einer derartigen Richtung bedient, um die Schwenkkarosserie 202 zu stellen, dann wird ein Kipphebelsignal bzw. Schwenkhebelsignal Lsw, das einen Rechtsschwenkbedienbetrag und einen Linksschwenkbedienbetrag darstellt, in die Steuereinrichtung 6 gemäß einer Richtung und einem Kippbetrag des Bedienhebels 42 für einen Linksschwenkbetrieb hinsichtlich einer neutralen Stellung eingegeben.
  • Wird der Bedienhebel 42 für einen Linksschwenkbetrieb in einer derartigen Richtung bedient, um den Arm zu stellen, dann wird ein Steuerdruck (PPC-Druck) PRar gemäß dem Kippbetrag des Bedienhebels 42 für einen Linksschwenkbetrieb an einen Steueranschluss 22a entsprechend einer Hebelkipprichtung (einer Armgrabrichtung, einer Armabladerichtung) aus den jeweiligen Steueranschlüssen des Armbetriebsventils 22 angelegt.
  • Der Bedienhebel 43 für einen Rechtslauf beziehungsweise der Bedienhebel 44 für einen Linkslauf sind Bedienhebel zum Stellen der rechten Raupenkette beziehungsweise der linken Raupenkette, stellen die Raupenketten gemäß Bedienrichtungen und stellen die Raupenketten mit Geschwindigkeiten gemäß Bedienbeträgen.
  • Es wird ein Rechtslaufsteuerdruck (PPC-Druck) PRcr gemäß einem Kippbetrag des Bedienhebels 43 für einen Rechtslauf an einen Steueranschluss 25a des Rechtslaufbetriebsventils 25 angelegt.
  • Der Rechtslaufsteuerdruck PRcr wird durch einen hydraulischen Drucksensor 9 erfasst, und der einen Rechtslaufbetrag darstellende Rechtslaufsteuerdruck PRcr wird der Steuereinrichtung 6 eingegeben.
  • Auf ähnliche Art und Weise wird ein Linkslaufsteuerdruck (PPC-Druck) PRcl gemäß einem Kippbetrag des Bedienhebels 44 für einen Linkslauf an einen Steueranschluss 26a des Linkslaufbetriebsventils 26 angelegt.
  • Der Linkslaufsteuerdruck PRcl wird durch einen hydraulischen Drucksensor 8 erfasst, und der einen Linkslaufbetrag darstellende Linkslaufsteuerdruck PRcl wird der Steuereinrichtung 6 eingegeben.
  • Jedes der jeweiligen Betriebsventile 21 bis 23, 25, 26 ist ein Fluss-/Richtungssteuerventil, bewegt seinen Abstandsring in eine Richtung gemäß der Bedienrichtung eines Entsprechenden der jeweiligen Bedienhebel 41 bis 44 und bewegt seinen Abstandsring, um einen Öldurchlass um einen Öffnungsbereich entsprechend dem Bedienbetrag des Einen der jeweiligen Bedienhebel 41 bis 44 zu öffnen.
  • In dem Ausführungsbeispiel sind der Auslegerzylinder 31, der Armzylinder 32, der Schaufelzylinder 33, der Rechtslaufmotor 35 und der Linkslaufmotor 36 hydraulische Stellglieder, denen aus der hydraulischen Pumpe 3 ausgestoßenes Drucköl zugeführt wird. Der Bedienhebel 41 für einen Rechtsschwenkbetrieb, der Bedienhebel 42 für einen Linksschwenkbetrieb, der Bedienhebel 42 für einen Rechtslaufbetrieb und der Bedienhebel 44 für einen Linkslaufbetrieb bilden zumindest einen Teil einer Bedieneinrichtung.
  • Ein Pumpensteuerventil 5 wird durch einen von der Steuereinrichtung 6 ausgegebenen Steuerstrom pc_epc betriebsfähig. Das Pumpensteuerventil 5 steuert den Neigungswinkel der Taumelscheibe der hydraulischen Pumpe 3 derart, dass ein Produkt des Ausstoßdrucks PRp (kg/cm2) der hydraulischen Pumpe 3 und der Kapazität q (cm3/Umdrehung) der hydraulischen Pumpe 3 ein dem Steuerstrom pc_epc entsprechendes Pumpenabsorptionsdrehmoment nicht überschreitet. Diese Steuerung wird als PC-Steuerung bezeichnet.
  • An den Generatormotor 11 ist ein Umdrehungssensor 14 zum Erfassen einer momentanen Istgeschwindigkeit GEN_spd des Generatormotors 11, d. h. einer Istgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 2, angefügt. Ein Signal, das die durch den Umdrehungssensor 14 erfasste Istgeschwindigkeit GEN_spd darstellt, wird der Steuereinrichtung 6 eingegeben.
  • Die Speichervorrichtung 12 ist mit einem Spannungssensor 15 zum Erfassen einer Spannung BATT_volt der Speichervorrichtung 12 versehen. Ein Signal, das die durch den Spannungssensor 15 erfasste Spannung BATT_volt darstellt, wird der Steuereinrichtung 6 eingegeben.
  • Die Steuereinrichtung 6 gibt dem Motorregler 4 einen Geschwindigkeitsbefehlswert aus, um dadurch die Brennstoffeinspritzmenge zu erhöhen oder zu verringern, um wiederum die Geschwindigkeit n und das Drehmoment T der Brennkraftmaschine 2 derart einzustellen, dass eine Sollgeschwindigkeit gemäß einer momentanen Last an der hydraulischen Pumpe 3 gewonnen werden kann.
  • Die Steuereinrichtung 6 gibt der Generatormotorsteuereinrichtung 100 einen Generatormotorbefehlswert GEN_com aus, um den Generatormotor 11 anzutreiben. Gibt die Steuereinrichtung 6 der Generatormotorsteuereinrichtung 100 den Befehlswert GEN_com zum Stellen des Generatormotors 11 als den Generator aus, dann wird ein Teil eines durch die Brennkraftmaschine 2 erzeugten Ausgabedrehmoments über die Brennkraftmaschinenabtriebswelle zu der Antriebswelle des Generatormotors 11 übertragen, und der Generatormotor 11 absorbiert das Drehmoment der Brennkraftmaschine 2, um Elektrizität zu erzeugen. Es wird durch den Generatormotor 11 erzeugte Wechselstromenergie durch die Generatormotorsteuereinrichtung 100 in Gleichstromenergie umgewandelt, und die Speichervorrichtung 12 akkumuliert die Energie über die Gleichstromenergiezufuhrleitung (bzw. wird über diese geladen).
  • Gibt die Steuereinrichtung 6 der Generatormotorsteuereinrichtung 100 einen Befehlswert GEN_com zum Stellen des Generatormotors 11 als der Motor aus, dann führt die Generatormotorsteuereinrichtung 100 eine Steuerung derart aus, dass der Generatormotor 11 als der Motor gestellt wird. Die Speichervorrichtung 12 gibt mit anderen Worten elektrische Energie aus (bzw. entlädt Elektrizität), die in der Speichervorrichtung 12 akkumulierte Gleichstromenergie wird durch die Generatormotorsteuereinrichtung 100 in Wechselstromenergie umgewandelt und dem Generatormotor 11 zugeführt, um die Antriebswelle des Generatormotors 11 zur Drehung zu stellen. Im Ergebnis erzeugt der Generatormotor 11 ein Drehmoment. Das Drehmoment wird über die Antriebswelle des Generatormotors 11 zu der Brennkraftmaschinenabtriebswelle übertragen und zu dem Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine 2 hinzugefügt (, um die Ausgabe der Brennkraftmaschine 2 zu unterstützen). Dieses Ausgabedrehmoment wird nach der Hinzufügung durch die hydraulische Pumpe 3 absorbiert.
  • Ein Energieerzeugungsbetrag (ein Betrag absorbierten Drehmoments) und ein elektrischer Antriebsbetrag (ein Unterstützungsbetrag; ein Betrag erzeugten Drehmoments) des Generatormotors 11 ändern sich gemäß dem Generatormotorbefehlswert GEN_com.
  • Ein elektrischer Kippmotor bzw. Schwenkmotor 103 ist mit einer Antriebswelle eines Kippmechanismus bzw. Schwenkmechanismus 104 verbunden. Ein Antreiben des Schwenkmotors 103 treibt den Schwenkmechanismus 104 an, um die Schwenkkarosserie 202 durch ein Schwenkritzel, einen Schwenkkreis und dergleichen zu schwenken.
  • Der Schwenkmotor 103 führt Funktionen eines Generators und eines Motors durch. Der Schwenkmotor 103 wird als der Motor und als der Generator gestellt. Wird der Schwenkmotor 103 als der Motor gestellt, dann wird die Schwenkkarosserie 202 zum Schwenken gestellt. Ist eine Schwenkgeschwindigkeit der Schwenkkarosserie 202 niedrig, dann wird ein Drehmoment der Schwenkkarosserie 202 absorbiert und wird der Schwenkmotor 103 als der Generator gestellt.
  • Ein Antreiben des Schwenkmotors 103 wird durch die Schwenksteuereinrichtung 102 gesteuert. Die Schwenksteuereinrichtung 102 ist durch die Gleichstromenergiezufuhrleitung elektrisch mit der Speichervorrichtung 12 verbunden und ist mit der Generatormotorsteuereinrichtung 100 elektrisch verbunden. Die Schwenksteuereinrichtung 102 und die Generatormotorsteuereinrichtung 100 werden gemäß von der Steuereinrichtung 6 ausgegebenen Befehlen gesteuert.
  • Ein dem Schwenkmotor 103 zugeführter Strom, d. h. ein eine Last an der Schwenkkarosserie 202 darstellender Schwenklaststrom SWG_curr, wird durch einen Stromsensor 101 erfasst. Der durch den Stromsensor 101 erfasste Schwenklaststrom SWG_curr wird der Steuereinrichtung 6 eingegeben. Eine Drehgeschwindigkeit SWG_spd des Schwenkmotors 103 wird durch einen Schwenkgeschwindigkeitssensor 105 erfasst und der Steuereinrichtung 6 eingegeben.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Modells eines Verfahrens zum Steuern der Baumaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 zeigt eine ausführlichere Steuerblockdarstellung einer Verarbeitung in dem in 3 gezeigten Ablaufdiagramm. Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wird nachstehend das Verfahren zum Steuern der Baumaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Zuerst berechnet eine Berechnungseinheit 50 für eine Sollflussrate für ein hydraulisches Stellglied eine Sollflussrate des hydraulischen Stellglieds (Schritt S1). Wie in 4 gezeigt ist, berechnet die Berechnungseinheit 50 für eine Sollflussrate für ein hydraulisches Stellglied eine Sollflussrate Qbo des Auslegerzylinders 31, eine Armsollflussrate Qar des Armzylinders 32, eine Schaufelsollflussrate Qbk des Schaufelzylinders 33, eine Rechtslaufsollflussrate Qcr des Rechtslaufmotors 35 beziehungsweise eine Linkslaufsollflussrate Qcl des Linkslaufmotors 36 auf der Grundlage des Auslegerhebelsignals Lbo, des Armhebelsignals Lar, des Schaufelhebelsignals Lbk, des Rechtslaufsteuerdrucks PRcr beziehungsweise des Linkslaufsteuerdrucks PRcl.
  • Eine Speichervorrichtung 80 (Speichereinrichtung) speichert für die jeweiligen hydraulischen Stellglieder Funktionsbeziehungen 51a, 52a, 53a, 55a und 56a zwischen den Bedienbeträgen und den Sollflussraten in Form einer Datentabelle. Die Berechnungseinheit 50 für eine Sollflussrate für ein hydraulisches Stellglied holt jeweils diese Funktionsbeziehungen 51a, 52a, 53a, 55a und 56a aus der Speichervorrichtung 80 und berechnet die vorstehend beschriebenen verschiedenen Sollflussraten Qbo, Qar, Qbk, Qcr und Qcl.
  • Eine Berechnungseinheit 51 für eine Auslegersollflussrate berechnet die Auslegersollflussrate Qbo entsprechend dem momentanen Bedienbetrag Lbo in der Auslegerheberichtung oder Auslegersenkungsrichtung gemäß der Funktionsbeziehung 51a.
  • Eine Berechnungseinheit 52 für eine Armsollflussrate berechnet die Armsollflussrate Qar entsprechend dem momentanen Bedienbetrag Lar in der Armgrabrichtung oder Armabladerichtung gemäß der Funktionsbeziehung 52a.
  • Eine Berechnungseinheit 53 für eine Schaufelsollflussrate berechnet die Schaufelsollflussrate Qbk entsprechend dem momentanen Bedienbetrag in der Schaufelgrabrichtung oder Schaufelabladerichtung gemäß der Funktionsbeziehung 53a.
  • Eine Berechnungseinheit 55 für eine Rechtslaufsollflussrate berechnet die Rechtslaufsollflussrate Qcr entsprechend dem momentanen Steuerdruck PRcr gemäß der Funktionsbeziehung 55a.
  • Eine Berechnungseinheit 56 für eine Linkslaufsollflussrate berechnet die Linkslaufsollflussrate Qcl entsprechend dem momentanen Steuerdruck PRcl gemäß der Funktionsbeziehung 56a.
  • Bei einer Berechnung werden der Auslegerhebebedienbetrag, der Armgrabbedienbetrag und der Schaufelgrabbedienbetrag als positive Bedienbeträge behandelt und werden der Auslegersenkungsbedienbetrag, der Armabladebedienbetrag und der Schaufelabladebedienbetrag als negative Bedienbeträge behandelt.
  • Als Nächstes wird eine Pumpensollausstoßflussrate unter Verwendung der durch die Berechnungseinheit 50 für eine Sollflussrate für ein hydraulisches Stellglied berechneten Sollflussraten der jeweiligen Stellglieder berechnet (Schritt S2). In Schritt S2 gewinnt eine Additionseinheit 59 die Gesamtsumme (eine Pumpensollausstoßflussrate Qsum) der Sollflussraten Qbo, Qar, Qbk, Qcr und Qcl der jeweiligen hydraulischen Stellglieder, die durch die Berechnungseinheit 50 für eine Sollflussrate für ein hydraulisches Stellglied berechnet werden, gemäß der nachstehenden Gleichung (1). Qsum = Qbo + Qar + Qbk + Qcr + Qcl (1)
  • Hierbei kann an Stelle der Qsum der Gleichung (1) der größte Wert der Sollflussraten Qbo, Qar, Qbk, Qcr und Qcl der jeweiligen hydraulischen Stellglieder als die Pumpensollausstoßflussrate verwendet werden.
  • Die Steuereinrichtung 6 berechnet einen Kippmotorgeschwindigkeitsbefehl bzw. Schwenkmotorgeschwindigkeitsbefehl 54 unter Verwendung des Schwenkhebelsignals Lsw, und eine Absolutwertberechnungseinheit 57 berechnet einen Absolutwert SwgSpdCom des Befehls. Eine Berechnungseinheit 58 für eine Schwenkflussrate wandelt den Absolutwert SwgSpdCom des Schwenkmotorgeschwindigkeitsbefehls in eine Schwenkflussrate SwgFlow um.
  • Dann wählt eine Berechnungseinheit 60 für eine Pumpensollausstoßflussrate eine Größere der durch die Additionseinheit 59 gewonnenen Gesamtsumme Qsum der Sollflussraten der jeweiligen hydraulischen Stellglieder und der durch die Berechnungseinheit 58 für eine Schwenkflussrate berechneten Schwenkflussrate SwgFlow als eine Pumpensollausstoßflussrate Q1 aus.
  • Dann holt eine Berechungseinheit 61 für einen ersten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit eine in der Speichervorrichtung 80 gespeicherte Funktionsbeziehung 61a und berechnet einen ersten Kandidaten n0_com1 für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit entsprechend der momentanen Pumpensollausstoßflussrate Q1 auf der Grundlage der geholten Funktionsbeziehung 61a (Schritt S3). Der erste Kandidat n0_com1 für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit wird durch die nachstehende Gleichung (2) unter Verwendung einer Umwandlungskonstanten α als eine minimale Brennkraftmaschinengeschwindigkeit gegeben, die sich erhöht, wenn sich die Pumpensollausstoßflussrate Q1 erhöht, und mit der die Pumpensollausstoßflussrate Q1 ausgestoßen werden kann, wenn die hydraulische Pumpe 3 mit der maximalen Kapazität qmax gestellt wird. n0_com1 = (Q1/qmax)·α (2)
  • Der in Schritt S3 berechnete erste Kandidat n0_com1 für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit ist ein Kandidat für die erste Sollbrennkraftmaschinengeschwindigkeit, die in dem nachfolgend beschriebenen Schritt S6 erzeugt wird.
  • Als Nächstes wird eine Berechnung eines weiteren Kandidaten (zweiten Kandidaten) für die erste Sollbrennkraftmaschinengeschwindigkeit beschrieben, die mit Schritten S1 bis S3 nebenläufig ausgeführt wird. Eine Berechungseinheit 62 für einen zweiten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit verwendet die interne Temperatur BATT_temp der Speichervorrichtung 12, um dadurch eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_batt (erste Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit) auf der Grundlage einer in der Speichervorrichtung 80 gespeicherten Funktionsbeziehung 62a als einen zweiten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit zu berechnen (Schritt S4). In diesem Sinne bildet die Berechungseinheit 62 für einen zweiten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit einen Teil einer Berechnungseinrichtung für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit.
  • 5 zeigt eine Darstellung der Funktionsbeziehung 62a, die die Berechungseinheit 62 für einen zweiten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit aus der Speichervorrichtung 80 holt und auf die sie sich in Schritt S4 bezieht. Die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_batt wird als ein Wert gewonnen und ausgegeben, der sich graduierlich verringert, wenn sich die interne Temperatur BATT_temp der Speichervorrichtung 12 von einem ersten vorbestimmten Wert T1 auf einen zweiten vorbestimmten Wert T2 (< T1) verringert. Demgegenüber wird die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_batt als ein Wert gewonnen und ausgegeben, der sich graduierlich erhöht, wenn sich die interne Temperatur BATT_temp der Speichervorrichtung 12 von dem ersten vorbestimmten Wert T1 auf einen dritten vorbestimmten Wert T3 (> T1) erhöht, um die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_batt zu erhöhen, die einmal verringert wurde. Ein niedrigster Wert nL und ein höchster Wert nH der Funktionsbeziehung 62a sind die Gleichen wie ein niedrigster Wert und ein höchster Wert der Funktionsbeziehung 61a.
  • Wie in 5 gezeigt ist, ist die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_batt gemäß der Temperatur BATT_temp der Speichervorrichtung 12 mit der Temperatur BATT_temp korreliert, um sich zu erhöhen oder um ein konstanter Wert zu sein, wenn sich die Temperatur BATT_temp erhöht. Deshalb wird ein Schwankungsbereich bei der Brennkraftmaschinengeschwindigkeit verkleinert und wird die Last an der Speichervorrichtung 12 verringert. Im Ergebnis kann die Erhöhung bei der Temperatur der Sekundärbatterie 12 unterdrückt und kann die Überhitzung der Speichervorrichtung 12 verhindert werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel wird ebenso noch ein weiterer Kandidat (ein dritter Kandidat) für die erste Sollbrennkraftmaschinengeschwindigkeit berechnet. Eine Berechungseinheit 63 für einen dritten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit verwendet die interne Temperatur CNV_temp des Verstärkers 16, um dadurch eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_cnv (zweite Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit) auf der Grundlage einer in der Speichervorrichtung 80 gespeicherten Funktionsbeziehung 63a als einen dritten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit zu berechnen (Schritt S5). In diesem Sinne bildet die Berechungseinheit 63 für einen dritten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit einen Teil einer Berechnungseinrichtung für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit. Wie aus 3 klar ersichtlich ist, wird Schritt S5 nebenläufig zu Schritt S4 ausgeführt.
  • 6 zeigt eine Darstellung der Funktionsbeziehung 63a, die die Berechungseinheit 63 für einen dritten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit aus der Speichervorrichtung 80 holt und auf die sie sich in Schritt S5 bezieht. Die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_cnv wird als ein Wert gewonnen und ausgegeben, der sich graduierlich verringert, wenn sich die interne Temperatur CNV_temp des Verstärkers 16 von einem ersten vorbestimmten Wert T4 auf einen zweiten vorbestimmten Wert T5 (< T4) verringert. Demgegenüber wird die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_cnv als ein Wert gewonnen und ausgegeben, der sich graduierlich erhöht, wenn sich die interne Temperatur CNV_temp des Verstärkers 16 von dem ersten vorbestimmten Wert T4 auf einen dritten vorbestimmten Wert T6 (> T4) erhöht, um die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_cnv zu erhöhen, die einmal verringert wurde. Ein niedrigster Wert nL und ein höchster Wert nH der Funktionsbeziehung 63a sind die Gleichen wie der niedrigste Wert und der höchste Wert der Funktionsbeziehung 61a.
  • Wie in 6 gezeigt ist, ist die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit n_cnv gemäß der Temperatur CNV_temp des Verstärkers 16 mit der Temperatur CNV_temp korreliert, um sich zu erhöhen oder um ein konstanter Wert zu sein, wenn sich die Temperatur CNV_temp erhöht. Deshalb wird ein Schwankungsbereich bei der Brennkraftmaschinengeschwindigkeit verkleinert und wird die Last an dem Verstärker 16 verringert. Im Ergebnis kann die Erhöhung bei der Temperatur des Verstärkers 16 unterdrückt und kann die Überhitzung des Verstärkers 16 verhindert werden.
  • In den Funktionsbeziehungen 62a und 63a wird Änderungen der Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeiten n_batt und n_cnv gemäß den Temperaturen eine Hysterese vermittelt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, einen Nachlauf bei der Steuerung zu verhindern, um dadurch eine stabile Steuerung zu erreichen.
  • Obwohl die zwei elektrischen Vorrichtungen, d. h. die Speichervorrichtung 12 und der Verstärker 16, in dem in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Fall jeweils mit der Temperaturerfassungseinrichtung versehen sind, kann lediglich eine von ihnen mit der Temperaturerfassungseinrichtung versehen sein. Es ist ebenso möglich, die erste Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit durch Erfassen einer Temperatur einer weiteren elektrischen Vorrichtung, wie der Generatormotorsteuereinrichtung 100 und der Schwenksteuereinrichtung 102, und durch Bezugnehmen auf die mit der erfassten Temperatur korrelierten Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit zu setzen.
  • Eine Maximalwertbestimmungseinheit 64 wählt einen höchsten Wert aus dem ersten Kandidaten n0_com1 für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit, dem zweiten Kandidaten n_batt für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit und dem dritten Kandidaten n_cnv für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit aus, und der höchste Wert wird als die erste Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com1 (der Kandidat für die Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit) verwendet (Schritt S6).
  • In dem Ausführungsbeispiel bilden die Berechungseinheit 62 für einen zweiten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit, die Berechungseinheit 63 für einen dritten Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit und die Maximalwertbestimmungseinheit 64 zumindest einen Teil einer Erzeugungseinrichtung für einen Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeitskandidaten.
  • Durch Berücksichtigen der jeweiligen internen Temperaturen der Speichervorrichtung 12 und des Verstärkers 16, die durch Wärme leicht beeinflusst werden, um die erst Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com1 zu gewinnen, ist es möglich, einen Systemausfall auf Grund einer Überhitzung der Vorrichtungen zu verhindern.
  • Die in dem vorstehend beschriebenen Schritt S2 berechnete Pumpensollausstoßflussrate Q1 wird ebenso bei einer Berechnung einer zweiten Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit angewendet, die auf der Grundlage eines Vergleichs mit einer vorbestimmten Flussrate gewonnen wird (Schritt S7). In diesem Schritt S7 bestimmt eine Bestimmungseinheit 65, ob die momentane Pumpensollausstoßflussrate Q1 größer als die vorbestimmte Flussrate q1 (z. B. 10 l/min) ist oder nicht. Hierbei wird die vorbestimmte Flussrate, die ein Schwellenwert ist, als eine Flussrate gesetzt, um zu bestimmen, ob die jeweiligen Bedienhebel 41 bis 44 aus den neutralen Stellungen heraus bedient werden oder nicht.
  • Ist die momentane Pumpensollausstoßflussrate Q1 kleiner als die oder gleich der Flussrate q1, d. h. ein Bestimmungsergebnis als ein Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 65 lautet NEIN, dann setzt eine Setzeinheit 66 für eine zweite Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit die zweite Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com2 auf eine Geschwindigkeit nj (z. B. 1000 U/min) um eine niedrige Leerlaufgeschwindigkeit nL herum, die der niedrigste Wert der Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine 2 ist. Ist demgegenüber die momentane Pumpensollausstoßflussrate Q1 größer als die Flussrate q1, d. h. das Bestimmungsergebnis lautet JA, dann wird die zweite Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com2 auf eine Geschwindigkeit nM (z. B. 1400 U/min) gesetzt, die höher als die niedrige Leerlaufgeschwindigkeit nL der Brennkraftmaschine 2 ist.
  • Eine Maximalwertauswähleinheit 67 wählt eine Höhere der in Schritt 56 berechneten ersten Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com1 und der in Schritt S7 berechneten zweiten Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com2 aus und setzt diese als eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com12 (Schritt S8).
  • Nebenläufig zu den vorstehend beschriebenen Schritten S1 bis S8 berechnet eine Berechnungseinheit 68 für eine Pumpenausgabegrenze einen Ausgabe-(leistungs-)-grenzwert Pp_limit der hydraulischen Pumpe 3 gemäß einem Betriebsmuster des Auslegerzylinders 31, des Armzylinders 32, des Schaufelzylinders 33, des Rechtslaufmotors 35 und des Linkslaufmotors 36 (Schritt S9). Hierbei lautet ein Beispiel der Betriebsmuster ”eine Kombination aus einem Armgrabbetrieb und einem Schaufelgrabbetrieb”, und die Betriebsmuster werden gemäß Werten der jeweiligen Steuerdrücke gesetzt.
  • Nach Schritt S9 berechnet eine Berechnungseinheit 69 für eine dritte Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit eine dritte Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com3 entsprechend dem Ausgabegrenzwert Pp_limit der hydraulischen Pumpe 3, der durch die Berechnungseinheit 68 für eine Pumpenausgabegrenze auf der Grundlage einer Funktionsbeziehung 69a berechnet wird, die in Form einer Datentabelle in der Speichervorrichtung 80 gespeichert ist (Schritt S10). In der Funktionsbeziehung 69a erhöht sich die dritte Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com3, wenn sich der Ausgabegrenzwert Pp_limit der hydraulischen Pumpe 3 erhöht.
  • Schließlich setzt eine Minimalwertauswähleinheit 70 eine Niedrigere der durch die Maximalwertauswähleinheit 67 ausgewählten Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com12 und der dritten Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com3 als die Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com (Schritt S11).
  • Dann verwendet die Steuereinrichtung 6 die durch die Minimalwertauswähleinheit 70 ausgewählte Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com, die durch den Umdrehungssensor 14 erfasste momentane Istgeschwindigkeit GEN_spd des Generatormotors 11, die durch den Spannungssensor 15 erfasste momentane Spannung BATT_volt der Speichervorrichtung 12 und den durch den Stromsensor 101 erfassten Schwenklaststrom SWG_curr, der die Last an der Schwenkkarosserie 202 darstellt, um die der Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit n_com entsprechende Sollgeschwindigkeit des Generatormotors 11, den erforderlichen Energieerzeugungsbetrag des Generatormotors 11, den dem Pumpenabsorptionsdrehmoment entsprechenden Steuerstrom pc_epc und dergleichen zu gewinnen. Aus den gewonnenen Werten werden die Sollgeschwindigkeit und der erforderliche Energieerzeugungsbetrag des Generatormotors 11 zu der Generatormotorsteuereinrichtung 100 ausgegeben. Die Generatormotorsteuereinrichtung 100 treibt den Generatormotor 11 auf der Grundlage der empfangenen Befehle an. Der Steuerstrom pc_epc wird zu dem Pumpensteuerventil 5 ausgegeben. Das Pumpensteuerventil 5 stellt den Neigungswinkel der Taumelscheibe der hydraulischen Pumpe 3 auf der Grundlage des empfangenen Befehls ein.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen einen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Schwankungsbereich bei der Brennkraftmaschinengeschwindigkeit verkleinert und werden die Lasten an den elektrischen Vorrichtungen verringert, da sich die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit bei einem Ausführen des Abgleichens mit niedriger Geschwindigkeit erhöht oder der konstante Wert ist, wenn sich die Temperaturen der elektrischen Vorrichtungen (Speichervorrichtung, Verstärker) erhöhen. Im Ergebnis kann die Erhöhung bei den Temperaturen der elektrischen Vorrichtungen unterdrückt werden. Deshalb ist es möglich, ein Überhitzen der aufgenommenen elektrischen Vorrichtungen mit einer einfachen Struktur geeignet zu verhindern, ohne sich auf eine Erhöhung bei dem Kapazitätswert der Speichervorrichtung zu verlassen.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind keine großen Kühlmechanismen für die elektrischen Vorrichtungen erforderlich, was das Gewicht verringert, Installationsraum einspart und die Kosten gering hält.
  • Obwohl bis jetzt die beste Ausführungsart zum Ausführen der Erfindung beschrieben wurde, soll die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene eine Ausführungsbeispiel beschränkt werden. Die Erfindung kann zum Beispiel bei einer Hybridbaumaschine angewendet werden, wie einem hydraulischen Schaufelbagger mit einem hydraulischen Schwenkmotor sowie der Hybridbaumaschine mit dem elektrischen Schwenkmotor.
  • Die Erfindung kann ebenso bei einem Hybridfahrzeug angewendet werden, das von der Baumaschine verschieden ist.
  • Bei der Erfindung kann die elektrische Vorrichtung, deren Temperatur durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfasst wird, die Speichervorrichtung oder der Verstärker sein. Bei der Erfindung ist es ebenso möglich, die Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit durch Erfassen einer Temperatur einer elektrischen Vorrichtung (verschiedener Steuereinrichtungen oder eines Inverters), die von der Speichervorrichtung und dem Verstärker verschieden ist, und unter Verwendung der mit der erfassten Temperatur korrelierten Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit zu gewinnen.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Erfindung verschiedene, hier nicht beschriebene Ausführungsbeispiele umfassen und können verschieden Änderungen im Entwurf getätigt werden, ohne den Schutzbereich der in den Ansprüchen definierten technischen Idee zu verlassen.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Erfindung zum Steuern des Systems der Baumaschine mit der Brennkraftmaschine und dem Generatormotor, die miteinander verbunden sind, als die Antriebsquellen und mit der durch die Brennkraftmaschine und den Generatormotor angetriebenen hydraulischen Pumpe nützlich und ist in besonderem Maße zum Ausführen des Abgleichs mit niedriger Geschwindigkeit zum gegenseitigen Abgleichen der Ausgabe der Brennkraftmaschine mit der Pumpenabsorptionsleistung der hydraulischen Pumpe in dem Bereich niedriger Geschwindigkeit geeignet, in dem die Brennkraftmaschinengeschwindigkeit niedriger als die vorbestimmte gesetzte Geschwindigkeit ist.

Claims (5)

  1. Baumaschine mit: einer Brennkraftmaschine (2) und einem Generatormotor (11), die miteinander verbunden sind; einer Speichervorrichtung (12) zum Speichern von durch den Generatormotor (11) erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Generatormotor (11); einer hydraulischen Pumpe (3), die durch die Brennkraftmaschine (2) und den Generatormotor (11) angetrieben wird; einem hydraulischen Stellglied (31, 32, 33, 35, 36), dem von der hydraulischen Pumpe (3) ausgestoßenes Drucköl zugeführt wird; einer Bedieneinheit (41, 42, 43, 44) zum Bedienen des hydraulischen Stellglieds (31, 32, 33, 35, 36); einer Berechnungseinheit für eine Pumpensollausstoßflussrate zum Berechnen einer Pumpensollausstoßflussrate der hydraulischen Pumpe (3) auf der Grundlage eines Bedienbetrags der Bedieneinheit (41, 42, 43, 44); einer Temperaturerfassungseinheit (13, 17) zum Erfassen einer Temperatur einer an der Baumaschine aufgenommenen elektrischen Vorrichtung (12, 16); einer Speichereinheit (80) zum Speichern einer Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit, die eine minimal mögliche Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine (2) bei einem Ausführen eines Abgleichs mit niedriger Geschwindigkeit zum gegenseitigen Abgleichen einer Ausgabe der Brennkraftmaschine (2) mit einer Pumpenabsorptionsleistung der hydraulischen Pumpe (3) in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit ist, in dem eine Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine (2) niedriger als eine gesetzte Geschwindigkeit ist, als eine Funktion der Temperatur der elektrischen Vorrichtung (12, 16), in der sich die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit erhöht oder ein konstanter Wert ist, wenn sich die Temperatur erhöht; einer Berechnungseinheit für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit zum Berechnen der Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit entsprechend der durch die Temperaturerfassungseinheit (13, 17) erfassten Temperatur der elektrischen Vorrichtung (12, 16) auf der Grundlage der Temperatur der elektrischen Vorrichtung (12, 16) und der in der Speichereinheit (80) gespeicherten Funktion; und einer Erzeugungseinheit für einen Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeitskandidaten zum Erzeugen eines Maximalwerts aus einer entsprechenden Geschwindigkeit der durch die Berechnungseinheit für eine Pumpensollausstoßflussrate berechneten Pumpensollausstoßflussrate und der durch die Berechnungseinheit für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit berechneten Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit als einen Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit.
  2. Baumaschine gemäß Anspruch 1, wobei die elektrische Vorrichtung (12, 16) die Speichervorrichtung (12) ist.
  3. Baumaschine gemäß Anspruch 1, mit einem Verstärker (16) zum Verstärken einer Spannung der Speichervorrichtung (12) zur Ausgabe, wobei die elektrische Vorrichtung (12, 16) der Verstärker (16) ist.
  4. Baumaschine gemäß Anspruch 1, mit einem Verstärker (16) zum Verstärken einer Spannung der Speichervorrichtung (12) zur Ausgabe, wobei die elektrischen Vorrichtungen (12, 16) die Speichervorrichtung (12) und der Verstärker (16) sind, und die Berechnungseinheit für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit eine erste Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit und eine zweite Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit jeweils entsprechend einer Temperatur der Speichervorrichtung (12) und einer Temperatur des Verstärkers (16) berechnet, die durch die Temperaturerfassungseinheit (13, 17) erfasst werden.
  5. Verfahren zum Steuern einer Baumaschine, die eine Brennkraftmaschine (2) und einen Generatormotor (11), die miteinander verbunden sind, eine Speichervorrichtung (12) zum Speichern von durch den Generatormotor (11) erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Generatormotor (11), eine hydraulische Pumpe (3), die durch die Brennkraftmaschine (2) und den Generatormotor (11) angetrieben wird, ein hydraulisches Stellglied (31, 32, 33, 35, 36), dem von der hydraulischen Pumpe (3) ausgestoßenes Drucköl zugeführt wird, und eine Bedieneinheit (41, 42, 43, 44) zum Bedienen des hydraulischen Stellglieds (31, 32, 33, 35, 36) umfasst, mit den Schritten: einem Berechnungsschritt für eine Pumpensollausstoßflussrate zum Berechnen einer Pumpensollausstoßflussrate der hydraulischen Pumpe (3) auf der Grundlage eines Bedienbetrags der Bedieneinheit (41, 42, 43, 44); einem Temperaturerfassungsschritt zum Erfassen einer Temperatur einer an der Baumaschine aufgenommenen elektrischen Vorrichtung (12, 16); einem Berechnungsschritt für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit zum Berechnen einer Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit, die eine minimal mögliche Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine (2) bei einem Ausführen eines Abgleichs mit niedriger Geschwindigkeit zum gegenseitigen Abgleichen einer Ausgabe der Brennkraftmaschine (2) mit einer Pumpenabsorptionsleistung der hydraulischen Pumpe (3) in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit ist, in dem eine Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine (2) niedriger als eine gesetzte Geschwindigkeit ist, durch Verwenden der in dem Temperaturerfassungsschritt erfassten Temperatur der elektrischen Vorrichtung (12, 16); und einem Erzeugungsschritt für einen Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeitskandidaten zum Erzeugen eines Maximalwerts aus einer entsprechenden Geschwindigkeit der in dem Berechnungsschritt für eine Pumpensollausstoßflussrate berechneten Pumpensollausstoßflussrate und der in dem Berechnungsschritt für eine Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit berechneten Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit als einen Kandidaten für eine Brennkraftmaschinensollgeschwindigkeit, wobei die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit eine Funktion der Temperatur der elektrischen Vorrichtung (12, 16) ist, in der sich die Brennkraftmaschinenminimalgeschwindigkeit erhöht oder ein konstanter Wert ist, wenn sich die Temperatur erhöht.
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