DE112008000818T5 - Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine und Hybridbaumaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine, die mit einer Drehkraftmaschine und einem Generator, die miteinander gekoppelt sind, einem Schwenkmotor, dem elektrische Leistung aus dem Generatormotor zugeführt wird, zum Schwenken eines Teils eines Körpers in Bezug auf andere Teile, einem Kondensator zum Speichern der jeweils durch den Generatormotor und den Schwenkmotor erzeugten Leistung und zur Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Generatormotor und dem Schwenkmotor, sowie einem Verstärker zur Anhebung der Spannung des Kondensators für deren Ausgabe versehen ist, wobei das Verfahren aufweist:
einen Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswertberechnungsschritt der Berechnung eines Unterstützungsdrehmomentsbegrenzungswerts des Generatormotors entsprechend der Kondensatorspannung des Kondensators, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Entladen des Kondensators durchführt,
einen Generatormotordrehmomentbefehlswertberechnungsschritt des Berechnens eines Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Generatormotors, und
einen Generatormotor-Ist-Drehmomentbefehlswerterzeugungsschritt des Vergleichens des Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswerts, der in dem Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswertberechnungsschritt berechnet wird, mit dem in dem Generatormotordrehmomentbefehlswertberechnungsschritt berechneten Drehmomentbefehlswert, und der Erzeugung eines tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren einer Hybridbaumaschine, die mit einer Brennkraftmaschine und einem Generator, die miteinander gekoppelt sind, als Antriebsquellen und mit einem Schwenkmotor zum Schwenken eines Teils eines Körpers relativ zu anderen Teilen versehen ist, und die Hybridbaumaschine.
  • Stand der Technik
  • Herkömmlich kann in einem Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und einen Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, als Antriebsquellen aufweist, ein Kondensator als Energiespeichervorrichtung (Leistungsspeichervorrichtung) zum Austausch elektrischer Leistung (elektrische Energie) mit dem Generatormotor verwendet werden. Die Spannung des Kondensators verringert sich allmählich aufgrund eines kontinuierlichen Betriebs. Daher wird, wenn die Spannung des Kondensators niedriger als eine betriebsfähige Spannung des Kondensators wird, das System funktionsunfähig gemacht.
  • Als ein Verfahren zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems zur Verhinderung, dass das System funktionsunfähig wird, kann die Kapazität des Kondensators erhöht werden. Jedoch wird, wenn die Kapazität des Kondensators erhöht wird, die Größe des Kondensators erhöht, weshalb ein Problem in Bezug auf Gewicht, des Einbauraums und der Kosten des Kondensators auftreten kann.
  • Dann ist als eine Technik zur Verhinderung, dass das System funktionsunfähig wird, ohne dass die Kapazität des Kondensators erhöht wird, eine Technik zur Begrenzung eines Ausgangs eines Spannungswandlers zur Umwandlung elektrischer Energie bzw. elektrischer Leistung des Kondensators in elektrische Leistung mit einem niedrigeren Potential offenbart, wenn eine Energiespeichergröße des Kondensators niedriger als ein vorbestimmter Schwellwert während eines Maschinenstopps wird (vergleiche beispielsweise Patentdokument 1).
    • Patentdokument 1: japanische Offenlegungsschrift Nr. 2005-45883
  • Offenbarung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Wenn jedoch die in dem vorstehend beschriebenen Patentdokument 1 offenbarte Technik auf die Hybridbaumaschine angewandt wird, die ein Beispiel für das Hybridfahrzeug ist, trat ein Problem dahingehend auf, dass ein Schwenkbetrieb in Bezug auf einen durch eine Bedienperson eingegebenen Bedienbefehl während des Schwenkbetriebs (Schwenkvorgangs) verzögert wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Umstände gemacht, und eine Aufgabe davon besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung der Hybridbaumaschine anzugeben, das in der Lage ist, zu verhindern, dass das System funktionsuntüchtig wird, ohne dass die Kapazität des Kondensators vergrößert wird, und in der Lage ist, die Verzögerung des Schwenkbetriebs in Bezug auf den Bedienbefehl bei dem Schwenkbetrieb zu verhindern, und die Hybridbaumaschine anzugeben.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine, die mit einer Brennkraftmaschine und einem Generator, die miteinander gekoppelt sind, einem Schwenkmotor, dem elektrische Leistung aus dem Generatormotor zugeführt wird, zum Schwenken eines Teils eines Körpers in Bezug auf andere Teile, einem Kondensator zum Speichern der jeweils durch den Generatormotor und den Schwenkmotor erzeugten Leistung und zur Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Generatormotor und dem Schwenkmotor, sowie einem Verstärker zur Anhebung der Spannung des Kondensators für deren Ausgabe versehen ist, auf: einen Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert-Berechnungsschritt der Berechnung eines Unterstützungsdrehmomentsbegrenzungswerts des Generatormotors entsprechend einer Kondensatorspannung des Kondensators, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Entladen des Kondensators durchführt; einen Generatormotordrehmomentbefehlswert- Berechnungsschritt des Berechnens eines Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Generatormotors; und einen Schritt zum Erzeugen eines tatsächlichen Generatormotordrehmomentbefehlswerts des Vergleichens des Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswerts, der in dem Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert-Berechnungsschritt berechnet wird, mit dem in dem Generatormotordrehmomentbefehlswert-Berechnungsschritt berechneten Drehmomentbefehlswert, und des Erzeugens eines tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors durch Verwendung des kleineren des Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswerts und des Drehmomentbefehlswerts.
  • Vorteilhafterweise ist in dem Verfahren zur Steuerung der Hybridbaumaschine der Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert null, wenn die Kondensatorspannung nicht größer als ein erster Schwellwert ist, und steigt allmählich an, wenn die Kondensatorspannung größer als der erste Schwellwert wird, um einen konstanten Wert anzunehmen, wenn die Kondensatorspannung nicht kleiner als ein zweiter Schwellwert ist, der größer als der erste Schwellwert ist.
  • Vorteilhafterweise wird in dem Verfahren zur Steuerung der Hybridbaumaschine in dem Generatormotordrehmomentbefehlswert-Berechnungsschritt der Drehmomentbefehlswert des Generatormotors durch Durchführung einer Proportionalsteuerung berechnet, in der eine tatsächliche Drehzahl des Generatormotors zurückgeführt wird.
  • Vorteilhafterweise weist das Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine auf: einen Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert-Berechnungsschritt der Berechnung eines Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts des Schwenkmotors entsprechend der Kondensatorspannung, wenn der Verstärker die Ausgabe in Zusammenhang mit dem Entladen des Kondensators durchführt, einen Schwenkmotordrehmomentbefehlswert-Berechnungsschritt des Berechnens eines Drehmomentbefehlswerts des Schwenkmotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Schwenkmotors, und einen Schritt zur Erzeugung eines tatsächlichen Schwenkmotordrehmomentbefehlswerts des Vergleichens des in dem Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert-Berechnungsschritt berechneten Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert mit dem in dem Schwenkmotordrehmomentbefehlswert-Berechnungsschritt berechneten Drehmomentbefehlswert und der Erzeugung eines tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des Schwenkmotors durch Verwendung des kleineren des Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts und des Drehmomentbefehlswerts.
  • Vorteilhafterweise ist in dem Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine der Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbefehlswert null, wenn die Kondensatorspannung nicht größer als ein dritter Schwellwert ist, der kleiner als der erste Schwellwert ist, und steigt allmählich an, wenn die Kondensatorspannung größer als der dritte Schwellwert wird, um einen konstanten Wert anzunehmen, wenn die Kondensatorspannung nicht kleiner als ein vierter Schwellwert ist, der größer als der dritte Schwellwert ist.
  • Vorteilhafterweise wird in dem Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine in dem Schwenkmotordrehmomentbefehlswert-Berechnungsschritt der Drehmomentbefehlswert des Schwenkmotors durch Durchführung einer Proportionalsteuerung berechnet, in der eine tatsächliche Drehzahl des Schwenkmotors zurückgeführt wird.
  • Vorteilhafterweise weist das Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine weiterhin auf: einen Verstärkerausgangsbegrenzungswert-Berechnungsschritt des Berechnens eines Ausgangsbegrenzungswerts des Verstärkers entsprechend der Kondensatorspannung, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Laden des Kondensators durchführt; einen Generatormotorausgangsbegrenzungswert-Berechnungsschritt der Berechnung eines Ausgangsbegrenzungswerts des Generatormotors unter Verwendung des in dem Verstärkerausgangsbegrenzungswert-Berechnungsschritt berechneten Ausgangsbegrenzungswerts und eines Ausgangs des Schwenkmotors; einen Schritt zur Erzeugung eines tatsächlichen Soll-Ausgangswerts des Vergleichens des in dem Generatormotorausgangsbegrenzungswert-Berechnungsschritt berechneten Ausgangsbegrenzungswerts des Generatormotors mit einem Soll-Ausgangswert des Generatormotors und des Erzeugens eines tatsächlichen Soll-Ausgangswerts des Generatormotors durch Verwendung des kleineren des Ausgangsbegrenzungswerts des Generatormotors und eines Soll-Ausgangswerts des Generatormotors; und einen Schritt zur Erzeugung eines tatsächlichen Ladungszeitgeneratormotor-Drehmomentbefehlswerts des Erzeugens des tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors durch Verwendung des in dem Schritt zur Erzeugung eines tatsächlichen Soll-Ausgangswerts erzeugten tatsächlichen Soll-Ausgangswerts und einer Motordrehzahl des Generatormotors.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Hybridbaumaschine, die mit einer Brennkraftmaschine und einem Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, einem Schwenkmotor, dem elektrische Leistung aus dem Generatormotor zum Schwenken eines Teils eines Körpers in Bezug auf andere Teile zugeführt wird, einem Kondensator zum Speichern von jeweils dem Generatormotor und dem Schwenkmotor erzeugte elektrische Leistung und zur Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Generatormotor und dem Schwenkmotor, und einem Verstärker zum Anheben der Spannung des Kondensators zu deren Ausgabe versehen ist, auf: eine Kondensatorspannungsmesseinheit zur aufeinanderfolgenden Messung der Kondensatorspannung des Kondensators; und eine Steuerungseinheit zur Berechnung eines Unterstützungsdrehmomentsbegrenzungswerts des Generatormotors entsprechend der durch die Kondensatorspannungsmesseinheit gemessene Kondensatorspannung, wobei ein Drehmomentbefehlswert des Generatormotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Generatormotors berechnet wird, und zum Vergleich des Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswerts mit dem Drehmomentbefehlswert des Generatormotors, und zur Erzeugung eines tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors zu deren Ausgabe durch Verwendung des kleineren des Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswerts und des Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Entladen des Kondensators durchführt.
  • Vorteilhafterweise berechnet bei der Hybridbaumaschine die Steuerungseinheit bei Berechnung eines Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts des Schwenkmotors entsprechend der durch die Kondensatorspannungsmesseinheit gemessenen Kondensatorspannung einen Drehmomentbefehlswert des Schwenkmotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Schwenkmotors, vergleicht den Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert mit dem Drehmomentbefehlswert des Schwenkmotors, und erzeugt einen tatsächlichen Drehmomentbefehl des Schwenkmotors zu deren Ausgabe durch Verwendung des kleineren des Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts und des Drehmomentbefehlswerts des Schwenkmotors, wenn der Verstärker die Ausgabe in Zusammenhang mit dem Entladen des Kondensators durchführt.
  • Vorteilhafterweise berechnet bei der Hybridbaumaschine die Steuerungseinheit einen Ausgangsbegrenzungswert des Verstärkers entsprechend der durch die Kondensatorspannungsmesseinheit gemessenen Kondensatorspannung, erhält einen Ausgangsbegrenzungswert des Generatormotors durch Verwendung des berechneten Ausgangsbegrenzungswerts und des Ausgangs des Schwenkmotors, vergleicht den Ausgangsbegrenzungswert mit einem Soll-Ausgangswert des Generatormotors, und erzeugt einen tatsächlichen Soll-Ausgangswert des Generatormotors zur Ausgabe durch Verwendung eines kleineren des Ausgangsbegrenzungswerts und eines Soll-Ausgangswerts des Generatormotors, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Laden des Kondensators durchführt.
  • Wirkung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, während die tatsächlichen Drehmomentsbefehlswerte unter Bezugnahme auf den Drehmomentbegrenzungswert entsprechend der Kondensatorspannung des Generatormotors und des Schwenkmotors jeweils bei Entladung des Kondensators erzeugt werden, der tatsächliche Soll-Ausgangswert beim Laden des Kondensators erzeugt, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass das System funktionsunfähig gemacht wird, ohne dass die Kapazität des Kondensators erhöht wird. Außerdem ist, während der tatsächliche Drehmomentbefehlswert (beim Entladen des Kondensators) und der tatsächliche Soll-Ausgangswert (beim Laden des Kondensators) des Generatormotors in Hinblick auf die Ausgangsbegrenzung des Verstärkers (Boosters) entsprechend der Kondensatorspannung erhalten wird, die Wirkung bzw. der Effekt des Verstärkers in dem Schwenkmotor gering, so dass die Verzögerung des Schwenkbetriebs in Bezug auf den Bedienbefehl durch die Bedienperson bei dem Schwenkbetrieb unterbunden werden kann.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Darstellung, die einen Aufbau eines wesentlichen Teils einer Hybridbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 2 zeigt eine Darstellung, die einen äußeren Aufbau der Hybridbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 3 zeigt eine Darstellung, die eine Betriebscharakteristik (Betriebseigenschaft) eines in der Hybridbaumaschine enthaltenen Verstärkers (Boosters) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Überblick über die Steuerung eines Generatormotors beim Entladen eines Kondensators in einem Verfahren zur Steuerung der Hybridbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 5 zeigt eine Verarbeitungsablaufsdarstellung, die das Flussdiagramm gemäß 4 auf der Grundlage einer Abfolge von Signalen ausführlicher darstellt.
  • 6 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Kondensatorspannung und einem Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert des Generatormotors veranschaulicht.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Überblick über die Steuerung eines Schwenkmotors beim Entladen des Kondensators in dem Verfahren zur Steuerung der Hybridbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 8 zeigt eine Verarbeitungsablaufsdarstellung, die das Flussdiagramm gemäß 7 auf der Grundlage einer Abfolge von Signalen ausführlicher darstellt.
  • 9 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Kondensatorspannung und einem (Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert (Schwenkdrehmomentbegrenzungswert im Motorbetrieb) des Schwenkmotors veranschaulicht.
  • 10 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Überblick über die Steuerung des Generatormotors beim Laden des Kondensators in dem Verfahren zur Steuerung der Hybridbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 11 zeigt eine Verarbeitungsablaufsdarstellung, die das Flussdiagramm gemäß 10 auf der Grundlage einer Abfolge von Signalen ausführlicher darstellt.
    • 1
    Hydraulikbagger
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    Generatormotor
    4
    Hydraulikpumpe
    5
    Umrichter
    6
    Kondensator
    7
    Spannungssensor
    8
    Verstärker (Booster)
    9
    Schwenkmotor
    10
    Schwenkumrichter
    11
    Schwenkmechanismus
    12
    Steuerungseinrichtung
    12a
    Speicher
    13
    Bedieneingabeeinheit
    21
    Auslegerbetriebsventil
    22
    Armbetriebsventil
    24
    Linkslaufbetriebsventil
    25
    Rechtslaufbetriebsventil
    31
    Auslegerhydraulikzylinder
    32
    Armhydraulikzylinder
    33
    Schaufelhydraulikzylinder
    34
    Linkslaufhydraulikzylinder
    35
    Rechtslaufhydraulikzylinder
    101
    Laufkörper
    102
    Schwenkkörper
    103
    Ausleger
    104
    Arm
    105
    Schaufel
  • Beste Art(en) zur Umsetzung der Erfindung
  • Nachstehend ist eine beste Art zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung (die nachstehend als ”Ausführungsbeispiel” bezeichnet ist) unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Darstellung, die einen Aufbau eines wesentlichen Teils einer Hybridbaumaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Hybridbaumaschine gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit einer Brennkraftmaschine (Maschine) und einem Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, als Antriebsquellen versehen, und weist eine elektrische Schwenkfunktion zum Schwenken eines Teils eines Körpers in Bezug auf andere Teile auf. Obwohl gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Fall eines Hydraulikbaggers mit einer Aushubsfunktion (Ausbaggerungsfunktion) beschrieben ist, der als die Hybridbaumaschine verwendet wird, ist dies lediglich ein Beispiel.
  • 2 zeigt eine Ansicht, die einen äußeren Aufbau des Hydraulikbaggers darstellt, der die Hybridbaumaschine ist. Ein Hydraulikbagger 1 gemäß der Zeichnung ist mit einem Fahrkörper 101, der ein Paar rechte und linke Raupenketten aufweist, und einen Schwenkkörper 102 versehen, der über dem Fahrkörper 101 angeordnet ist und um eine Schwenkachse schwenkbar ist, die in einer vorbestimmten Richtung in Bezug auf den Fahrkörper 101 orientiert ist. Zusätzlich weist der Hydraulikbagger 1 eine Betätigungsmaschine zum Aushub (Ausbaggern) auf, die aus einem Ausleger 103, einem Arm 104 und einer Schaufel 105 zusammengesetzt ist. Von diesem ist der Ausleger 103 derart angeschlossen, dass er in Aufwärts- und Abwärtsrichtung in Bezug auf den Fahrkörper 101 drehbar ist.
  • Nachstehend ist ein innerer Aufbau des Hydraulikbaggers 1 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Der Hydraulikbagger 1 weist eine Brennkraftmaschine 2, die eine Antriebsquelle ist, einen Generatormotor 3 und eine Hydraulikpumpe 4 auf, die jeweils eine Antriebswelle aufweisen, die mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 2 gekoppelt ist, einen Umrichter 5, der mit dem Generatormotor 3 zum Antrieb des Generatormotors 3 verbunden ist, einen Kondensator 6 zum Speichern elektrischer Energie, die durch den Generatormotor 3 erzeugt wird, und zur Zufuhr der elektrischen Energie (Abgabe der elektrischen Leistung) zu dem Generatormotor 3, einen Spannungssensor 7 zur aufeinanderfolgenden Messung von Spannung des Kondensators 6 (Kondensatorspannungsmesseinrichtung) und einen Verstärker (Booster) 8 auf, der parallel zu dem Umrichter 5 und dem Kondensator 6 zum Anheben der Spannung des Kondensators 6 zur Ausgabe zu dem Umrichter 5 auf.
  • Außerdem ist der Hydraulikbagger 1 mit einem Schwenkmotor 9, der die Antriebsquelle zum Schwenken des Schwenkkörpers 102 ist, einem Schwenkumrichter 10, der parallel zu dem Kondensator 6 geschaltet (angeschlossen) ist und parallel zu dem Umrichter 5 zum Antrieb des Schwenkmotors 9 geschaltet (angeschlossen) ist, und einem Schwenkmechanismus 11 versehen, der mit einer Antriebsachse des Schwenkmotors 9 zum Schwenken des Schwenkkörpers 102 gekoppelt ist.
  • Weiterhin ist der Hydraulikbagger 1 mit einer Steuerungseinrichtung 12 zur elektronischen Steuerung der Brennkraftmaschine 2, der Hydraulikpumpe 4, des Umrichters 5 und des Schwenkumrichters 10 sowie einer Bedienungseingabeeinheit 13, die aus einem Bedienungshebel oder dergleichen aufgebaut ist, für einen Bediener versehen, um eine gewünschte Bedienung einzugeben.
  • Der Generatormotor 3 ist beispielsweise durch einen geschalteten Reduktanzmotor (SR-Motor) oder einen Permanentmagnetmotor (PM-Motor) verwirklicht. Außerdem ist der Schwenkmotor 9 beispielsweise durch einen PM-Motor verwirklicht.
  • Die Hydraulikpumpe 4 ist mit verschieden Betriebsventilen wie einem Auslegerbetriebsventil 21, einem Armbetriebsventil 22, einem Schaufelbetriebsventil 23, einem Linkslaufbetriebsventil 24 oder einem Rechtslaufbetriebsventil 25 durch Verrohrung verbunden. Die Hydraulikpumpe 4 ist eine Bauart mit variablen Versatz, und deren Kapazität ändert sich aufgrund einer Änderung in dem Neigungswinkel einer geneigten Platte.
  • Unter Druck gesetztes Öl, das aus der Hydraulikpumpe 4 ausgestoßen wird, wird einem Auslegerhydraulikzylinder 31, einem Armhydraulikzylinder 32, einem Schaufelhydraulikzylinder 33, einem Linkslaufhydraulikzylinder 34 und einem Rechtslaufhydraulikzylinder 35, die als Betätigungsglieder dienen, jeweils durch das Auslegerbetriebsventil 21, das Armbetriebsventil 22, das Schaufelbetriebsventil 23, das Linkslaufbetriebsventil 24 und dem Rechtslaufbetriebsventil 25 zugeführt. Dies ermöglicht den Betrieb des Auslegers 103, des Arms 104, der Schaufel 105, der linken Raupenkette und der rechten Raupenkette.
  • 3 zeigt eine Ansicht, die eine Betriebscharakteristik bzw. Betriebskennlinie des Verstärkers 8 veranschaulicht, und ist insbesondere eine Ansicht, die einen Ausgangsbegrenzungswert BstInPowLimit des Verstärkers 8 veranschaulicht, der entsprechend der Kondensatorspannung Vcap ausgegeben werden kann. In 3 stellt eine Kurve L1 auf einer positiven Seite den Ausgangsbegrenzungswert beim Entladen (Motorbetrieb bzw. Leistungslauf) des Kondensators 6 dar, und stellt eine Kurve L2 auf einer negativen Seite den Ausgangsbegrenzungswert beim Laden (Regeneration) des Kondensators 6 dar. Zusätzlich entspricht in 3 ein Bereich auf einer Abszisse Vcap1 bis Vcap2 einem Betriebsspannungsbereich, in dem der Kondensator 6 seine Leistung bieten kann. Wie es aus den Kurven L1 und L2 gemäß 3 hervorgeht, ist ein absoluter Wert des Ausgangsbegrenzungswerts des Verstärkers 8 umso größer, je größer die Kondensatorspannung Vcap ist.
  • Eine Steuerungseinrichtung 12, die zumindest ein Teil eines Steuerungsmittels bzw. einer Steuerungsvorrichtung ist, empfängt einen Eingang einer Maschinendrehzahl der Maschine 2, einen Ausstoßdruck der Hydraulikpumpe 4, die Spannung des Kondensators 6, eine einem Schwenkumrichter 10 zuzuführende Gleichstromenergie (mit umgekehrten Zeichen bei der Ausgabe), eine Motordrehzahl des Schwenkmotors 9, eine Bedienungsgröße einer Bedieneingabeeinheit 13 von der Bedienperson und dergleichen, die jeweils durch vorbestimmte Messeinrichtungen gemessen werden, und steuert den Antrieb des Hydraulikbaggers 1 auf der Grundlage der Eingabe verschiedener gemessener Werte. Dabei werden die verschiedenen gemessenen Werte aufeinanderfolgend im Wesentlichen in Echtzeit gemessen. Die Steuerungseinrichtung 12 weist einen Speicher 12a zum Speichern eines Programms zur Steuerung verschiedener Vorgänge bzw. Betriebe des Hydraulikbaggers 1, verschiedene Berechnungsergebnisse und dergleichen auf.
  • Nachstehend ist ein Verfahren zur Steuerung des Hydraulikbaggers 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben. Zunächst ist ein Betrieb beim Entladen des Kondensators 6 beschrieben. Beim Entladen des Kondensators wird eine Steuerung entsprechend der Kondensatorspannung Vcap sowohl in dem Generatormotor 3 als auch dem Schwenkmotor 9 durchgeführt.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Überblick der Steuerung des Generatormotors 3 beim Entladen des Kondensators darstellt. Zusätzlich zeigt 5 ein Prozessablaufdiagramm, das das Flussdiagramm gemäß 4 ausführlich auf der Grundlage einer Abfolge von Signalen darstellt.
  • Zunächst berechnet die Steuerungseinrichtung 12 einen Grenzwert eines Unterstützungsdrehmoments entsprechend der Kondensatorspannung Vcap des Kondensators 6, die durch den Spannungssensor 7 gemessen wird (Schritt S1). 6 zeigt eine Darstellung, die ein Verhältnis zwischen der Kondensatorspannung Vcap und einem Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert AstTrqLimit des Generatormotors 3 darstellt, auf die sich die Steuerungseinrichtung 12 in dem Schritt S1 bezieht. Eine in der Darstellung gezeigte Kurve L3 stellt einen Wert Null dar, wenn die Kondensatorspannung Vcap nicht größer als ein erster Schwellwert Vcap3 ist, wobei der Wert allmählich ansteigt, wenn die Kondensatorspannung Vcap größer als der erste Schwellwert Vcap3 wird, um einen konstanten Wert AstTrqLimit1 anzunehmen, wenn die Kondensatorspannung Vcap nicht kleiner als ein zweiter Schwellwert Vcap4 ist.
  • Dabei ist der erste Schwellwert Vcap3 in dem Betriebsspannungsbereich Vcap1 bis Vcap2 der Kondensatorspannung Vcap enthalten und ist größer als Vcap1. Außerdem ist der zweite Schwellwert Vcap4 größer als der erste Schwellwert Vcap3 und ist in dem Betriebsspannungsbereich Vcap1 bis Vcap2 der Kondensatorspannung Vcap enthalten.
  • Obwohl gemäß 6 der Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert AstTrqLimit linear mit sich erhöhender Kondensatorspannung Vcap ansteigt, wenn die Kondensatorspannung Vcap Vcap3 < Vcap < Vcap4 erfüllt, ist dies lediglich ein Beispiel. Das heißt, es ist nicht notwendig, dass der Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert AstTrqLimit linear mit sich erhöhender Kondensatorspannung Vcap ansteigt, solang wie diese monoton ansteigt.
  • Parallel zu dem vorstehend beschriebenen Prozess führt die Steuerungseinrichtung 12 einen Abgleich (Niedrigdrehzahlabgleich) zwischen dem Ausgang der Brennkraftmaschine 2 und der Pumpenabsorbsionsleistung der Hydraulikpumpe 4 in den Niedrigdrehzahlbereich durch, in dem die Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 2 kleiner als eine vorbestimmte eingestellte Drehzahl ist, um eine Soll-Drehzahl (Soll-Geschwindigkeit) des Generatormotors auszugeben, damit der Wirkungsgrad der Hydraulikpumpe 4 erhöht wird und der Kraftstoffverbrauch (die Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit und pro Einheitsausgabe verbraucht wird) verringert wird, d. h., damit der Kraftstoffverbrauch verbessert wird (Schritt S2).
  • Danach berechnet die Steuerungseinrichtung 12 einen Drehmomentbefehlswert des Generatormotors 3 (Schritt S3). Bei Berechnung des Drehmomentbefehlswerts berechnet die Steuerungseinrichtung 12 die Differenz zwischen der Drehzahl, die durch den Niedrigdrehzahlabgleich ausgegeben wird, und einem tatsächlich gemessenen Wert der Drehzahl des Generatormotors 3 (Schritt S31), und wandelt die berechnete Differenz in einen Drehmomentbefehlswert für das Unterstützungsdrehmoment um, das der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 2 zu beaufschlagen ist, indem die berechnete Differenz mit einer vorbestimmten Proportionalkonstanten multipliziert wird (Schritt S32).
  • Danach liest die Steuerungseinrichtung 12 den in Schritt S1 ausgegebenen Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert und den in Schritt S3 ausgegebenen Drehmomentbefehlswert aus dem Speicher 12a, um diese miteinander zu vergleichen, wählt den kleineren Wert aus, um einen tatsächlichen Drehmomentbefehlswert zu erzeugen, und gibt den tatsächlichen Drehmomentbefehlswert aus (Schritt S4).
  • Der Umrichter 5, der einen Eingang des tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts aus der Steuerungseinrichtung 12 empfangen hat, gibt einen Antriebsbefehl zu dem Generatormotor 3 entsprechend dem tatsächlichen Drehmomentbefehlswert aus (Schritt S5). Der Generatormotor 3 treibt auf der Grundlage des von dem Umrichter 5 ausgegebenen Antriebsbefehlswerts zur Erzeugung eines Drehmoments an (Schritt S6). Eine tatsächliche Drehzahl (tatsächliche Motordrehzahl, Ist-Motordrehzahl) des Motorgenerators 3 wird aufeinanderfolgend durch einen vorbestimmten Drehzahlsensor gemessen und wird zu dem vorstehend beschriebenen Schritt S3 zurückgeführt (Schritt S31).
  • Auf diese Weise werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel bei Steuerung des Unterstützungsdrehmoments des Generatormotors 3 der Drehmomentbefehlswert, der durch Durchführung einer Proportionalsteuerung bzw. Proportionalregelung, bei der die tatsächliche Drehzahl bzw. Ist-Drehzahl des Generatormotors 3 zurückgeführt (rückgekoppelt) wird, erzeugt wird, und der Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert des Generatormotors 3, der der Kurve L3 gemäß 6 entspricht und durch Bezugnahme auf eine in dem Speicher 12a gespeicherte Umwandlungstabelle (die in dem Speicher 12a gespeichert ist) erhalten wird, miteinander verglichen, und der kleinere Wert wird als tatsächlicher Drehmomentbefehlswert angewendet. Als Ergebnis ist es möglich, einen Reduktionsunterstützungsbetrieb des Generatormotors 3 zu starten, wenn die Kondensatorspannung Vcap kleiner als der zweite Schwellwert Vcap4 wird, und den Unterstützungsbetrieb des Generatormotors 3 zu stoppen, wenn die Kondensatorspannung Vcap kleiner als der erste Schwellwert Vcap3 wird, so dass es möglich wird, zuverlässig zu verhindern, dass das System funktionsunfähig wird.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Überblick über die Steuerung des Schwenkmotors 9 darstellt, die parallel zu der Steuerung auf der Seite des Generatormotors 3 bei Entladung des Kondensators durchgeführt wird. Außerdem zeigt 8 ein Prozessablaufdiagramm, das das in 7 gezeigte Flussdiagramm ausführlich auf der Grundlage einer Abfolge von Signalen darstellt.
  • Die Steuerungseinrichtung 12 berechnet einen Schwenkleistungslaufdrehmomentbegrenzungswert (Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert) entsprechend der Kondensatorspannung Vcap des Kondensators 6, die durch den Spannungssensor 7 gemessen wird, um diesen auszugeben (Schritt S11).
  • 9 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Kondensatorspannung Vcap, auf die sich die Steuerungseinrichtung 12 in Schritt S11 bezieht, und einen Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert SwgTrqLimit des Schwenkmotors 9 darstellt. Eine in der Darstellung gezeigte Kurve L4 gibt einen Wert Null an, wenn die Kondensatorspannung Vcap nicht größer als ein dritter Schwellwert Vcap1 ist, wobei der Wert allmählich ansteigt, wenn die Kondensatorspannung Vcap größer als der dritte Schwellwert Vcap1 wird, um einen konstanten Wert SwgTrqLimit 1 anzunehmen, wenn die Kondensatorspannung Vcap nicht kleiner als ein vierter Schwellwert Vcap5 ist.
  • Dabei ist der dritte Schwellwert Vcap1 nicht mehr oder weniger als ein unterer Grenzwert des Betriebsspannungsbereichs der Kondensatorspannung Vcap. Zusätzlich ist ein vierter Schwellwert Vcap5 größer als der dritte Schwellwert Vcap1 und ist in dem Betriebsspannungsbereich Vcap1 bis Vcap2 der Kondensatorspannung Vcap enthalten.
  • Obwohl gemäß 9 der Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert (Schwenkdrehmomentbegrenzungswert im Motorbetrieb) SwgTrqLimit linear mit sich erhöhender Kondensatorspannung Vcap ansteigt, wenn die Kondensatorspannung Vcap Vcap1 < Vcap < Vcap5 erfüllt, ist dies lediglich ein Beispiel. Das heißt, es ist nicht notwendig, dass der Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert SwgTrqLimit linear mit sich erhöhender Kondensatorspannung Vcap ansteigt, solang wie dieser monoton ansteigt.
  • Die Steuerungseinrichtung 12 berechnet die Soll-Drehzahl entsprechend der Betriebsgröße (Hebelhub), wenn die Bedienperson den Hebel der Bedienungseingabeeinheit 13 bedient (Schritt S12).
  • Danach berechnet die Steuerungseinrichtung 12 einen Drehmomentbefehlswert des Schwenkmotors (Schritt S13). Bei Berechnung des Drehmomentbefehlswerts berechnet die Steuerungseinrichtung 12 die Differenz zwischen der in Schritt S12 berechneten Soll-Drehzahl und einer tatsächlichen Drehzahl bzw. Ist-Drehzahl des Schwenkmotors 9 (Schritt S131) und wandelt die berechnete Differenz in einen Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbefehlswert (Schwenkdrehmomentbefehlswert im Motorbetrieb) um, indem die berechnete Differenz mit einer vorbestimmten Proportionalkonstante multipliziert wird (Schritt S132).
  • Darauffolgend liest die Steuerungseinrichtung 12 den in Schritt S11 ausgegeben Schwenkmotordrehmomentbegrenzungswert und den in Schritt S13 ausgegebenen Drehmomentbefehlswert aus dem Speicher 12a, um diese miteinander zu vergleichen, wählt den kleineren Wert aus, um den tatsächlichen Drehmomentbefehlswert zu erzeugen und gibt den tatsächlichen Drehmomentbefehlswert aus (Schritt S14).
  • Der Schwenkumrichter 10, der eine Eingabe des tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts aus der Steuerungseinrichtung 12 empfangen hat, gibt ein Antriebsbefehl zu dem Schwenkmotor 9 entsprechend dem tatsächlichen Drehmomentbefehlswert aus (Schritt S15). Der Schwenkmotor 9 treibt auf der Grundlage des von dem Schwenkumrichter 10 ausgegebenen Antriebsbefehls zur Erzeugung von Drehmoment an (Schritt S16). Die tatsächliche Drehzahl (die tatsächliche Geschwindigkeit, Ist-Drehzahl) des Schwenkmotors 9 wird aufeinanderfolgend durch einen vorbestimmten Drehzahlsensor gemessen und wird zu dem vorstehend beschriebenen Schritt S13 zurückgeführt (S131).
  • Auf diese Weise werden bei Steuerung des Schwenkmotorbetriebsdrehmoments (Schenkdrehmoment im Motorbetrieb) des Schwenkmotors 9 der Drehmomentbefehlswert, der durch Durchführung der Proportionalsteuerung bzw. -regelung, bei der die Ist-Drehzahl des Schwenkmotors 9 zurückgeführt wird, erzeugt wird, und der Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert des Schwenkmotors 9, der der Kurve L4 gemäß 9 entspricht und durch Bezug auf die in dem Speicher 12a gespeicherten Umwandlungstabellen erhalten wird, miteinander verglichen, wobei der kleinere Wert als der tatsächliche Drehmomentbefehl angewendet wird. Als Ergebnis ist es möglich, ein Reduzieren des Schwenkbetriebs im Motorbetrieb des Schwenkmotors 9 zu starten, wenn die Kondensatorspannung Vcap kleiner als der vierte Schwellwert Vcap5 wird, und den Schwenkbetrieb im Motorbetrieb des Schwenkmotors 9 zu stoppen, wenn die Kondensatorspannung Vcap kleiner als der dritte Schwellwert Vcap1 wird, so dass es möglich ist, zuverlässig zu verhindern, dass das System funktionsunfähig wird.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Verstärker zwischen dem Kondensator 6 sowie dem Umrichter 5 und den Schwenkumrichter 10 vorgesehen. Daher ist bei Durchführung der vorstehend beschriebenen Steuerung die Steuerung entsprechend der Betriebskennlinie bzw. Betriebscharakteristik des Verstärkers 8 erforderlich. Insbesondere weist der Verstärker 8 die unter Bezugnahme auf 3 beschriebene Betriebscharakteristik auf, wobei der Ausgangsbegrenzungswert BstInPowLimit des Verstärkers 8 der Kurve L1 bei der Steuerung beim Entladen des Kondensators nachfolgt. Daher ist es in dem Fall, indem ein Ausgang des Verstärkers 8 fast die Grenze entsprechend der Kondensatorspannung Vcap überschreitet, es erforderlich, das Entladen des Kondensators 6 zu reduzieren.
  • Zur Reduzierung der Entladung des Kondensators 6 werden das Drehmoment des Generatormotors 3 und dasjenige des Schwenkmotors 9 begrenzt. Falls der Prozess entsprechend dem Leistungsvermögen bzw. Leistungsverhalten des Verstärkers 8 durch den Schwenkmotor 9 durchgeführt wird, fühlt sich in diesem Fall die Bedienperson leicht unangenehm bei dem Betrieb, da der Drehmomentbefehlswert des Schwenkmotors 9 normalerweise auf der Grundlage der Bedienung durch die Bedienperson erzeugt wird, und dies beeinträchtigt ebenfalls eine Betriebs- bzw. Bedienungsgeschwindigkeit. Demgegenüber ist eine Änderung in dem Unterstützungsdrehmoment des Generatormotors 3 eine Änderung des Grads der Erhöhung der Maschinendrehzahl, weshalb dies im Vergleich zu einer Änderung in einer Schwenkdrehzahl des Schwenkkörpers 102 für die Bedienperson kaum erkennbar ist. Im Hinblick darauf wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Wert des Schwellwerts Vcap3, der bewirkt, dass der Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert des Generatormotors 3 auf Null eingestellt wird, größer als der Schwellwert Vcap1 gemacht (= unterer Begrenzungswert des Betriebsspannungsbereichs des Kondensators 6), was bewirkt, dass der Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert des Schwenkmotors 9 auf Null eingestellt wird, so dass der Prozess zur Verhinderung, dass das System funktionsunfähig wird, da der Ausgang des Verstärkers 8 die Begrenzung überschreitet, soweit wie möglich auf der Seite des Generatormotors 3 durchgeführt wird.
  • Nachstehend ist das Verfahren zur Steuerung des Hydraulikbaggers 1 beim Laden des Kondensators 6 beschrieben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird als die Steuerung beim Laden des Kondensators in einem Fall, in dem der Ausgang des Verstärkers 8 (= Eingabe zu dem Kondensator 6) den oberen Grenzwert fast überschreitet, ein Ausgang des Generatormotors 3 derart gesteuert, dass verhindert wird, dass das System funktionsunfähig wird.
  • 10 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Überblick über die Steuerung des Generatormotors 3 beim Laden des Kondensators veranschaulicht. Außerdem zeigt 11 ein Prozessablaufdiagramm, das das Flussdiagramm gemäß 10 ausführlicher auf der Grundlage einer Abfolge von Signalen darstellt.
  • Zunächst berechnet die Steuerungseinrichtung 12 den Ausgangsbegrenzungswert BstInPowLimit des Verstärkers 8 entsprechend der Kondensatorspannung Vcap des Kondensators 6, der durch den Spannungssensor 7 gemessen wird (Schritt S21). Die Berechnung des Schritts S21 wird durch Bezugnahme auf die in 3 gezeigte Kurve L2 durchgeführt.
  • Danach erhält die Steuerungseinrichtung 12 eine Summe des Ausgangsbegrenzungswerts BstInPowLimit des Verstärkers 8, der in Schritt S21 erhalten wird, und eines Ausgangs des Schwenkmotors 9 zur Ausgabe eines Ausgangsbegrenzungswerts des Generatormotors 3 (Schritt S22). Dabei ist der Ausgang des Schwenkmotors 9 bei der Regeneration als negativ definiert.
  • Die Steuerungseinrichtung 12 berechnet einen Soll-Ausgangswert durch Verwendung des tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts und des gemessenen Werts der Motordrehzahl des Generatormotors 3 parallel zu den Prozessen in den Schritten S21 und S22 (Schritt S23).
  • Danach liest die Steuerungseinrichtung 12 den in Schritt S2 ausgegebenen Generatormotorausgangsbegrenzungswert und den in Schritt S23 ausgegebenen Soll-Ausgangswert aus dem Speicher 12a, um diese miteinander zu vergleichen, wählt den kleineren Wert zur Erzeugung eines tatsächlichen Soll-Ausgangswerts aus und gibt den tatsächlichen Soll-Ausgangswert aus (Schritt S24).
  • Die Steuerungseinrichtung 12 berechnet das Drehmoment anhand des in Schritt S24 ausgegebenen tatsächlichen Soll-Ausgangswerts und der Motordrehzahl des Generatormotors 3 und gibt das berechnete Drehmoment als den tatsächlichen Drehmomentbefehlswert aus (Schritt S25).
  • Der Umrichter 5, der den Eingang des tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts aus der Steuerungseinrichtung 12 empfängt, gibt den Antriebsbefehl zu dem Generatormotor 3 entsprechend dem tatsächlichen Drehmomentbefehlswert aus (Schritt S26). Der Generatormotor 3 wird auf der Grundlage des von dem Umrichter 5 ausgegebenen Antriebsbefehls zur Erzeugung des Drehmoments angetrieben (Schritt S27).
  • Wenn der Schwenkmotor 9 sich in einem Bremszustand (Regenerationszustand) befindet, besteht die Möglichkeit, dass der Verstärker 8 in einen Zustand gelangt, in dem der Eingang über der Begrenzung liegt, falls der Generatormotor 3 sich in einem Leistungserzeugungszustand (Regenerationszustand) befindet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird zur Verhinderung eines derartigen Zustands mit übermäßigem Eingang ein Ausmaß der Leistungserzeugung des Generatormotors 3 im Hinblick auf die Eingangsbegrenzung des Verstärkers 8 begrenzt.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu verhindern, dass das System funktionsunfähig wird, ohne dass die Kapazität des Kondensators erhöht wird, in dem der tatsächliche Drehmomentbefehlswert durch jeweiliges Beziehen auf den Drehmomentbegrenzungswert entsprechend der Kondensatorspannung des Generatormotors und des Schwenkmotors beim Entladen des Kondensators erzeugt wird, und in dem der tatsächliche Soll-Ausgangswert des Generatormotors beim Laden des Kondensators erzeugt wird.
  • Außerdem wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der tatsächliche Drehmomentbefehlswert (beim Entladen des Kondensators) und der tatsächliche Soll-Ausgangswert (beim Laden des Kondensators) des Generatormotors im Hinblick auf die Ausgangsbegrenzung des Verstärkers entsprechend der Kondensatorspannung erhalten, während der Effekt des Verstärkers in dem Schwenkmotor klein ist und lediglich das Drehmoment begrenzt wird, so dass eine Verzögerung des Schwenkbetriebs in Bezug auf den Bedienungsbefehl durch die Bedienperson bei dem Schwenkbetrieb unterbunden werden kann. Daher fühlt sich die Bedienperson bei dem Betrieb nicht unangenehm.
  • Obwohl die beste Art zur Ausführung der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht durch das vorstehend beschriebene eine Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise ist es ebenfalls möglich, die Steuerung des Generatormotors und die Steuerung des Schwenkmotors individuell separat durchzuführen.
  • Zusätzlich ist es ebenfalls möglich, den Generatormotor individuell separat beim Laden des Kondensators und die Steuerung beim Entladen des Kondensators durchzuführen.
  • Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung verschiedene Ausführungsbeispiele, die nicht vorstehend beschrieben worden sind, umfassen, und es ist möglich, verschiedene Entwurfsänderungen oder dergleichen durchzuführen, ohne dass vom Umfang der durch die Patentansprüche spezifizierten technischen Idee abgewichen wird.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung bei Durchführung der Steuerung der Hybridbaumaschine nützlich, die mit der Brennkraftmaschine und dem Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, als die Antriebsquellen versehen ist, und die mit dem Kondensator als die Speichervorrichtung und dem Schwenkmotor versehen ist, dem die elektrische Leistung aus dem Generatormotor und dem Kondensator zugeführt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es werden ein Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine, die in der Lage ist, zu verhindern, dass ein System funktionsunfähig wird, ohne dass eine Kapazität eines Kondensators verringert wird, und eine Verzögerung eines Schwenkbetriebs in Bezug auf einen Bedienungsbefehl beim Schwenkbetrieb zu verhindern, sowie die Hybridbaumaschine angegeben. Zu diesem Zweck werden beim Entladen des Kondensators tatsächliche Drehmomentbefehlswerte jeweils durch Bezugnahme auf einen Unterstützungsdrehmoment-Begrenzungswert entsprechend einer Kondensatorspannung eines Generatormotors und eines Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts entsprechend der Kondensatorspannung eines Schwenkmotors erzeugt, sowie beim Entladen des Kondensators wird ein tatsächlicher Soll-Ausgangswert des Generatormotors erzeugt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine, die mit einer Drehkraftmaschine und einem Generator, die miteinander gekoppelt sind, einem Schwenkmotor, dem elektrische Leistung aus dem Generatormotor zugeführt wird, zum Schwenken eines Teils eines Körpers in Bezug auf andere Teile, einem Kondensator zum Speichern der jeweils durch den Generatormotor und den Schwenkmotor erzeugten Leistung und zur Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Generatormotor und dem Schwenkmotor, sowie einem Verstärker zur Anhebung der Spannung des Kondensators für deren Ausgabe versehen ist, wobei das Verfahren aufweist: einen Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswertberechnungsschritt der Berechnung eines Unterstützungsdrehmomentsbegrenzungswerts des Generatormotors entsprechend der Kondensatorspannung des Kondensators, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Entladen des Kondensators durchführt, einen Generatormotordrehmomentbefehlswertberechnungsschritt des Berechnens eines Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Generatormotors, und einen Generatormotor-Ist-Drehmomentbefehlswerterzeugungsschritt des Vergleichens des Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswerts, der in dem Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswertberechnungsschritt berechnet wird, mit dem in dem Generatormotordrehmomentbefehlswertberechnungsschritt berechneten Drehmomentbefehlswert, und der Erzeugung eines tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors durch Verwendung des kleineren des Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswerts und des Drehmomentbefehlswerts.
  2. Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine nach Patentanspruch 1, wobei der Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswert null ist, wenn die Kondensatorspannung nicht größer als ein erster Schwellwert ist, und allmählich ansteigt, wenn die Kondensatorspannung größer als der erste Schwellwert wird, um einen konstanten Wert anzunehmen, wenn die Kondensatorspannung nicht kleiner als ein zweiter Schwellwert ist, der größer als der erste Schwellwert ist.
  3. Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei in dem Generatormotordrehmomentbefehlswertberechnungsschritt der Drehmomentbefehlswert des Generatormotors durch Durchführung einer Proportionalsteuerung berechnet wird, in der eine tatsächliche Drehzahl des Generatormotors zurückgeführt wird.
  4. Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, weiterhin mit einem Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswertberechnungsschritt der Berechnung eines Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts des Schwenkmotors entsprechend der Kondensatorspannung, wenn der Verstärker die Ausgabe in Zusammenhang mit dem Entladen des Kondensators durchführt, einem Schwenkmotordrehmomentbefehlswertberechnungsschritt des Berechnens eines Drehmomentbefehlswerts des Schwenkmotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Schwenkmotors, und einem Schwenkmotor-Ist-Drehmomentbefehlswerterzeugungsschritt des Vergleichens des in dem Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswertberechnungsschritt berechneten Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert mit dem in dem Schwenkmotordrehmomentbefehlswertberechnungsschritt berechneten Drehmomentbefehlswert und der Erzeugung eines tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des Schwenkmotors durch Verwendung des kleineren des Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts und des Drehmomentbefehlswerts.
  5. Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine nach Patentanspruch 4, wobei der Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbefehlswert null ist, wenn die Kondensatorspannung nicht größer als ein dritter Schwellwert ist, der kleiner als der erste Schwellwert ist, und allmählich ansteigt, wenn die Kondensatorspannung größer als der dritte Schwellwert wird, um einen konstanten Wert anzunehmen, wenn die Kondensatorspannung nicht kleiner als ein vierter Schwellwert ist, der größer als der dritte Schwellwert ist.
  6. Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine nach Patentanspruch 4 oder 5, wobei in dem Schwenkmotordrehmomentbefehlswertberechnungsschritt der Drehmomentbefehlswert des Schwenkmotors durch Durchführung einer Proportionalsteuerung berechnet wird, in der eine tatsächliche Drehzahl des Schwenkmotors zurückgeführt wird.
  7. Verfahren zur Steuerung einer Hybridbaumaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, mit einem Verstärkerausgangsbegrenzungswertberechnungsschritt des Berechnens eines Ausgangsbegrenzungswerts des Verstärkers entsprechend der Kondensatorspannung, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Laden des Kondensators durchführt, einem Generatormotorausgangsbegrenzungswertberechnungsschritt der Berechnung eines Ausgangsbegrenzungswerts des Generatormotors unter Verwendung des in dem Verstärkerausgangsbegrenzungswertberechnungsschritt berechneten Ausgangsbegrenzungswerts und eines Ausgangs des Schwenkmotors, einem Ist-Soll-Ausgangswerterzeugungsschritt des Vergleichens des in dem Generatormotorausgangsbegrenzungswertberechnungsschritt berechneten Ausgangsbegrenzungswert des Generatormotors mit einem Soll-Ausgangswert des Generatormotors und des Erzeugens eines tatsächlichen Soll-Ausgangswerts des Generatormotors durch Verwendung des kleineren des Ausgangsbegrenzungswerts des Generatormotors und eines Soll-Ausgangswerts des Generatormotors, und einem Ladungszeitgeneratormotor-Ist-Drehmomentbefehlswerterzeugungsschritt des Erzeugens des tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors durch Verwendung des in dem Ist-Soll-Ausgangswerterzeugungsschritt erzeugten tatsächlichen Soll-Ausgangswerts und einer Motordrehzahl des Generatormotors.
  8. Hybridbaumaschine, die versehen ist mit: einer Brennkraftmaschine und einem Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, einem Schwenkmotor, dem elektrische Leistung aus dem Generatormotor zum Schwenken eines Teils eines Körpers in Bezug auf andere Teile zugeführt wird, einem Kondensator zum Speichern von jeweils dem Generatormotor und dem Schwenkmotor erzeugte elektrische Leistung und zur Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Generatormotor und dem Schwenkmotor, und einem Verstärker zum Anheben der Spannung des Kondensators zu deren Ausgabe, mit einer Kondensatorspannungsmesseinheit zur aufeinanderfolgenden Messung der Kondensatorspannung des Kondensators, und einer Steuerungseinheit zur Berechnung eines Unterstützungsdrehmomentsbegrenzungswerts des Generatormotors entsprechend der durch die Kondensatorspannungsmesseinheit gemessene Kondensatorspannung, wobei ein Drehmomentbefehlswert des Generatormotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Generatormotors berechnet wird, und zum Vergleich des Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswerts mit dem Drehmomentbefehlswert des Generatormotors, und zur Erzeugung eines tatsächlichen Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors zu deren Ausgabe durch Verwendung des kleineren des Unterstützungsdrehmomentbegrenzungswerts und des Drehmomentbefehlswerts des Generatormotors, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Entladen des Kondensators durchführt.
  9. Hybridbaumaschine nach Anspruch 8, wobei die Steuerungseinheit, bei Berechnung eines Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts des Schwenkmotors entsprechend der durch die Kondensatorspannungsmesseinheit gemessenen Kondensatorspannung einen Drehmomentbefehlswert des Schwenkmotors entsprechend einer Soll-Drehzahl des Schwenkmotors berechnet, den Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswert mit dem Drehmomentbefehlswert des Schwenkmotors vergleicht, und einen tatsächlichen Drehmomentbefehl des Schwenkmotors zu deren Ausgabe durch Verwendung des kleineren des Schwenkmotorbetriebsdrehmomentbegrenzungswerts und des Drehmomentbefehlswerts des Schwenkmotors erzeugt, wenn der Verstärker die Ausgabe in Zusammenhang mit dem Entladen des Kondensators durchführt.
  10. Hybridbaumaschine nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuerungseinheit einen Ausgangsbegrenzungswert des Verstärkers entsprechend der durch die Kondensatorspannungsmesseinheit gemessenen Kondensatorspannung berechnet, einen Ausgangsbegrenzungswert des Generatormotors durch Verwendung des berechneten Ausgangsbegrenzungswerts und des Ausgangs des Schwenkmotors erhält, den Ausgangsbegrenzungswert mit einem Soll-Ausgangswert des Generatormotors vergleicht, und einen tatsächlichen Soll-Ausgangswert des Generatormotors zur Ausgabe durch Verwendung eines kleineren des Ausgangsbegrenzungswerts und eines Soll-Ausgangswerts des Generatormotors erzeugt, wenn der Verstärker eine Ausgabe in Zusammenhang mit einem Laden des Kondensators durchführt.
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