DE112012000075T5

DE112012000075T5 - Maschinensteuervorrichtung für eine Arbeitsmaschine und Maschinensteuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE112012000075T5
Application number: DE112012000075T
Authority: DE
Inventors: Jun Morinaga; Tadashi Kawaguchi; Kentaro Murakami
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2013-08-22
Also published as: KR20130041237A; JP5124033B2; CN103080512B; WO2012157381A1; US20140188373A1; KR101385807B1; CN103080512A; JP2012241587A; US9347389B2

Abstract

Um ein Ansprechverhalten einer Arbeitsmaschine mit einem Unterstützungseffekt durch einen Generator ausreichend zu gewährleisten, während die Kraftstoff- und Pumpeneffizienz verbessert wird, wird es bestimmt, dass ein Unterstützen erforderlich ist, wenn eine Abweichung (Δn) einer Sollangleichungsmaschinendrehzahl (np1) und einer vorliegenden Maschinendrehzahl (n) gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und für eine vorbestimmte Zeitdauer (T1), seit dem Zeitpunkt (t1), an dem es bestimmt ist, dass ein Unterstützen erforderlich ist, eine Sollunterstützungsmaschinendrehzahl (AN) bei einer hohen Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl (hAN) eingestellt ist, welche größer als eine Sollangleichungsmaschinendrehzahl (np1) ist, und danach die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl (AN) allmählich näher an der Sollangleichungsmaschinendrehzahl (np1) eingestellt wird, und ein Unterstützungsdrehmomentsteuerbefehlswert an den Generator ausgegeben wird, der eine Ausgabe der Maschine unterstützt, und die Maschinendrehzahl (n) gesteuert wird, so dass die Maschinendrehzahl (n) die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl (AN) erreicht.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maschinensteuervorrichtung einer Arbeitsmaschine einschließlich Konstruktions- bzw. Baumaschinen, wie zum Beispiel Bagger, Bulldozer, Kipplaster, Radlader, und auf ein Maschinensteuerverfahren dafür.
Stand der Technik
In einer Maschinensteuerung, wie für zum Beispiel eine Dieselmaschine (hiernach Maschine), die für eine Arbeitsmaschine verwendet wird, wenn eine Bedienperson der Arbeitsmaschine ein Kraftstoffeinstellrad (Drosselwählvorrichtung), das in einer Kabine an einer beliebigen Position vorgesehen ist, gibt der Maschinencontroller bzw. das Maschinensteuergerät ein Steuersignal zum Einspritzen der Menge einer Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit den Einstellungen an der Maschine an ein Kraftstoffeinspritzsystem aus. Das Maschinensteuergerät gibt ein Steuersignal in Übereinstimmung mit einer Änderung der Last der Arbeitsmaschine aus, die auf die Arbeitsmaschine aufgebracht wird, und stellt die Maschinengeschwindigkeit bzw. die Maschinendrehzahl ein, um eine Sollmaschinendrehzahl beizubehalten, die durch das Kraftstoffeinstellrad (Drosselwählvorrichtung) eingestellt ist. Das Maschinensteuergerät oder ein Pumpensteuergerät berechnet ein Sollabsorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe in Übereinstimmung mit der Sollmaschinendrehzahl. Dieses Sollabsorptionsdrehmoment wird derart eingestellt, dass die ausgegebene Pferdestärke bzw. Leistung der Maschine der Absorptionspferdestärke bzw. -leistung der Hydraulikpumpe entspricht.
Eine gewöhnliche Maschinensteuerung wird mit Bezug auf 26 erläutert werden. Die Maschine wird gesteuert, um eine Maschinenausgangsdrehmomentlinie TL, die durch eine maximale Ausgangsdrehmomentlinie P1 der Maschine und einer Maschinenermattungslinie Fe gebildet wird, die von der maximalen Maschinendrehzahl subtrahiert wird, nicht zu übersteigen. Zum Beispiel, wenn die Arbeitsmaschine ein Bagger ist, erzeugt das Maschinensteuergerät ein Steuersignal zum Ändern der Maschinengeschwindigkeit bzw. der Maschinendrehzahl in Übereinstimmung mit einem Drehbetrieb des oberen Drehkörpers, dem Betätigungsbetrag eines Betätigungshebels, der für einen Arbeitsmaschinenbetrieb betätigt wird, der Last der Arbeitsmaschine und dergleichen. Zum Beispiel, wenn ein Bodenaushubbetrieb und dergleichen durchgeführt wird, während die Sollmaschinendrehzahl N2 ist, wird eine Maschinendrehzahl (Leerlaufmaschinendrehzahl N1), während die Maschine in einem Leerlaufbetrieb ist, auf eine Sollmaschinendrehzahl N2 geändert. Bei dieser Gelegenheit spritzt das Kraftstoffeinspritzsystem in Übereinstimmung mit dieser Änderung Kraftstoff in die Maschine ein in Erwiderung auf das Steuersignal von dem Maschinensteuergerät und, wenn ein Arbeitsmaschinenbetrieb und dergleichen durchgeführt wird, um die Last zu erhöhen, wird die Maschinendrehzahl derart geändert, dass die Maschinendrehzahl und das Maschinenausgangsdrehmoment einen Angleichungspunkt M1 erreicht, der einem Kreuzungspunkt einer Maschinenausgangsdrehmomentlinie TL und einer Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL einer Hydraulikpumpe mit variabler Verschiebung (typischerweise eine Taumelscheibenhydraulikpumpe) entspricht.
An einem bemessenen bzw. geschätzten Punkt P ist die Maschinenausgabe maximal.
In diesem Fall, um eine Kraftstoffeffizienz der Maschine und die Pumpeneffizienz der Hydraulikpumpe zu verbessern, gibt es eine Maschinensteuervorrichtung, wie in 27 dargestellt, in der eine Sollmaschinenantriebslinie (Sollangleichungsroute) NL, die durch einen Bereich führt, in dem eine Kraftstoffverbrauchsrate hoch gemacht wird, und ein Angleichungspunkt der Maschinenausgabe und des Pumpenabsorptionsdrehmoments auf dieser Sollangleichungsroute ML genommen wird. In 27 zeigt eine gekrümmte Linie M eine Bogenlinie einer gleichen Kraftstoffeffizienz einer Maschine und dergleichen und ein Punkt näher an dem Zentrum bzw. der Mitte der Krümmungslinie M (Auge(M1)) ist vorteilhafter in der Kraftstoffverbrauchsrate. Die Krümmungslinie J bezeichnet eine Krümmungslinie gleicher Pferdestärke, an der die Pferdestärke, die durch die Hydraulikpumpe absorbiert wird, die gleiche Pferdestärke bzw. Leistung ist. Deshalb, um eine gleiche Leistung bzw. Pferdestärke zu erlangen, ist eine Kraftstoffverbrauchsrate besser, wenn ein Angleichen bzw. Entsprechen an dem Angleichungspunkt pt2 auf der Sollangleichungsroute NL erlangt wird, als verglichen mit dem Angleichungspunkt pt1 auf der Maschinenermattungslinie Fe. Eine Strömungsrate Q der Hydraulikpumpe ist ein Produkt der Maschinendrehzahl n und einer Pumpenkapazität q (Q = n·q) und, um eine gleiche Betriebsölströmungsrate zu erlangen, ist die Pumpeneffizienz besser, wenn die Maschinendrehzahl verringert wird und die Pumpenkapazität erhöht wird.
Literaturstellenliste
Patenliteratur

Patentliteratur 1: japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2007-218111 A

Zusammenfassung
Technisches Problem
Im Übrigen gibt es eine Baumaschine, wie zum Beispiel einen Hybridbagger, der den oberen Schwenkkörper mit dem elektrischen Schwenkmotor antreibt. In dem Hybridbagger wird elektrische Leistung von einer elektrischen Speichervorrichtung, wie zum Beispiel einem Kondensator, an diesem elektrischen Schwenkmotor vorgesehen (abgegeben), so dass der Schwenk des oberen Schwenkkörpers beschleunigt wird, und wenn der Schwenk des oberen Schwenkkörpers verzögert wird, wird elektrische Leistung an den Kondensator unter Verwendung einer Regeneration des elektrischen Schwingmotors bzw. Schwenkmotors vorgesehen (geladen), wodurch eine niedrigere Kraftstoffverbrauchsrate als bei konventionellen Baggern erreicht wird. Ferner, in Erwiderung auf die Last der Arbeitsmaschine, aktiviert der Hybridbagger eine Stromerzeugung bzw. eine Erzeugung von elektrischer Leistung durch einen Generator, der durch die Maschine angetrieben wird (Stromerzeugung anschaltet), so dass die elektrische Leistung bzw. der Strom, der durch den Generator erzeugt ist, an den Kondensator geliefert wird (geladen wird) oder die elektrische Leistung bzw. der Strom, der durch den Generator erzeugt ist, vorgesehen wird, um den Schwenk des elektrischen Schwenkmotors zu beschleunigen. Der Generator führt einen Unterstützungsbetrieb bzw. Hilfsbetrieb durch, um die Ausgabe der Maschine in Übereinstimmung mit der Last des Hybridbaggers zu kompensieren, wodurch eine niedrige Kraftstoffverbrauchsrate erreicht wird.
In diesem Fall, wie in 28 dargestellt ist, ist die Maschinendrehzahl vor dem Start des Arbeitsmaschinenbetriebs ein Angleichungspunkt MP0, was eine niedrige Leerlaufmaschinendrehzahl ist, und die Last ist leicht bzw. gering und dies ist der Zustand, in dem der Taumelscheibenwinkel der Hydraulikpumpe klein ist und die Pumpenkapazität minimal ist. Wenn der Arbeitsmaschinenbetrieb aus diesem Zustand heraus gestartet wird, kann die Pumpenkapazität der Hydraulikpumpe nicht unmittelbar erhöht werden und wird allmählich erhöht, und deshalb ist es erwünscht, die Maschinendrehzahl unmittelbar zu erhöhen, um die Menge des Betriebsöls zu gewährleisten, die von der Hydraulikpumpe abgegeben wird. Zum Beispiel wird sie vorzugsweise auf eine Maschinendrehzahl nahe einer lastfreien Sollmaximalmaschinendrehzahl np2 erhöht, die durch einen Bereich E1 dargestellt ist. Jedoch, um die Kraftstoffeffizienz und Pumpeneffizienz zu verbessern, wird die Sollangleichungsmaschinengeschwindigkeit bzw. -drehzahl (Sollhilfsmaschinendrehzahl) np1 derart gesteuert, dass die Maschinendrehzahl eine niedrige Maschinendrehzahl wird. Deshalb erreicht die Maschinendrehzahl die Sollhilfsmaschinendrehzahl np1, indem sich die Maschinenlast erhöht, und wird stabilisiert, bevor sich die Maschinendrehzahl ausreichend erhöht, wie in einem Pfeil A1 dargestellt ist. Als ein Ergebnis wird ein Betriebsöl nicht ausreichend von der Hydraulikpumpe an einen Hydraulikaktuator (Hydraulikzylinder) der Arbeitsmaschine zugeführt bzw. vorgesehen, obwohl der Generator die Maschine unterstützt, und es besteht ein Problem darin, dass das Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine nicht ausreichend gewährleistet werden kann.
Ein Verfahren zum Lösen des Problems weist ein Einstellen der Sollhilfsmaschinendrehzahl bei einem hohen Niveau auf. Zum Beispiel, wie in 29 dargestellt ist, wenn eine Maschinendrehzahl np2' an einem Schnittpunkt der Sollangleichungsroute ML und der Ermattungslinie DL, die von der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl np2 gezogen ist, als eine Sollhilfsmaschinendrehzahl eingestellt ist, wird die Hydraulikpumpe in Übereinstimmung mit der hohen Maschinendrehzahl angetrieben und das Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine ist verbessert. Genauer gesagt, indem sich die Maschinenlast erhöht, ändert sich die Maschinenausgabe von einem Angleichungspunkt MP0 zu einem Angleichungspunkt MP4, wie durch einen Pfeil A2 dargestellt ist. Jedoch ist der Angleichungspunkt MP4 bei der Sollhilfsmaschinendrehzahl np2' an einer höheren Ausgabeposition und der Generator fährt fort, die Maschine zu unterstützen, und deshalb besteht ein Problem darin, dass nutzlose Energie entsprechend dem Drehmomentinkrement ΔT verbraucht wird.
Diese Erfindung ist in Anbetracht der vorangehenden Probleme gemacht und es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Maschinensteuervorrichtung für eine Arbeitsmaschine und ein Maschinensteuerverfahren dafür zu bieten, welche ein Ansprechverhalten einer Arbeitsmaschine mit einem Hilfseffekt durch einen Generator ausreichend gewährleisten können, während die Kraftstoff- und Pumpeneffizienz verbessert wird.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindungen, um das vorangehende Problem zu lösen und die Aufgabe zu erreichen, ist eine Maschinensteuervorrichtung einer Arbeitsmaschine vorgesehen, die folgendes aufweist: eine Maschine; einen Generator zum Unterstützen einer Ausgabe der Maschine; eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands der Arbeitsmaschine; eine lastfreie Maximalmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung zum Berechnen einer lastfreien Maximalmaschinendrehzahl auf der Basis des Betriebszustands, die eine Maschinendrehzahl der Maschine ist, welche bestenfalls erlangt werden kann, wenn keine Last aufgebracht ist; eine Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Sollangleichungsmaschinendrehzahl auf der Basis des Betriebszustands, die eine Maschinendrehzahl der Maschine ist, die erlangt werden kann, wenn eine Last aufgebracht wird, wobei die Sollangleichungsmaschinengeschwindigkeit separat bzw. getrennt von der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl berechnet wird; eine Maschinensolllausgabeberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Maschinensollausgabe auf der Basis des Betriebszustands, die bestenfalls ausgegeben werden kann; eine Maschinensteuereinrichtung zum Steuern einer Maschinendrehzahl bzw. einer Maschinengeschwindigkeit zwischen einer lastfreien Maximalmaschinendrehzahl und der Sollangleichungsmaschinendrehzahl unter Begrenzung der Maschinensollausgabe; eine Unterstützungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, dass ein Unterstützen erforderlich ist, wenn eine Abweichung der Sollangleichungsmaschinendrehzahl und einer vorliegenden bzw. Ist-Drehzahl gleich wie oder mehr als ein vorbestimmter Wert ist; und eine Unterstützungsmaschinendrehzahleinstelleinrichtung, wobei dann, nachdem bestimmt ist, dass ein Unterstützen erforderlich ist, die Unterstützungsmaschinendrehzahleinstelleinrichtung die Sollhilfsmaschinendrehzahl bei einer vorangehend bestimmten oberen Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl bzw. Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl größer als die Sollangleichungsmaschinendrehzahl einstellt, und danach die Sollhilfsdrehzahl allmählich näher an die Sollangleichungsdrehzahl einstellt, wobei die Maschinensteuereinrichtung einen Unterstützungs- bzw. Hilfsdrehmomentsteuerbefehlswert an den Generator ausgibt und die Maschinendrehzahl steuert, so dass die Maschinendrehzahl die Sollhilfsmaschinendrehzahl annimmt bzw. erreicht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindungen gibt es eine Maschinensteuervorrichtung der Arbeitsmaschine gemäß dem ersten Aspekt, wobei für eine vorbestimmte Zeit von dem Zeitpunkt, an dem es bestimmt ist, dass die Unterstützung erforderlich ist, die Hilfsmaschinendrehzahleinstelleinrichtung bzw. die Unterstützungsmaschinendrehzahleinstelleinrichtung die Sollhilfsmaschinendrehzahl bei einer oberen Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl einstellt, und nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, stellt die Hilfsmaschinendrehzahleinstelleinrichtung die Sollhilfsmaschinendrehzahl derart ein, dass die Maschinendrehzahl auf die Sollangleichungsmaschinendrehzahl mit einer vorbestimmten Maschinendrehzahlverrängerungsrate verringert wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindungen ist eine Maschinensteuervorrichtung der Arbeitsmaschine gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen, die ferner eine Lastberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Maschinenlast auf der Basis eines Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung aufweist, wobei die Hilfsmaschinendrehzahleinstelleinrichtung ein Einstellen vornimmt, um die Sollhilfsmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Maschinenlast mit der oberen Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl oder weniger zu verringern.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindungen ist eine Maschinensteuervorrichtung der Arbeitsmaschine gemäß einem von dem ersten bis dritten Aspekt vorgesehen, wobei die obere Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl eine Maschinendrehzahl an einem Kreuzungspunkt bzw. Schnittpunkt einer Sollangleichungsroute und einer Ermattungslinie der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl ist.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindungen ist eine Maschinensteuervorrichtung der Arbeitsmaschine gemäß einem von dem ersten bis vierten Aspekt vorgesehen, wobei der vorbestimmte Wert der Abweichung in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Arbeitsmaschine bestimmt ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindungen ist ein Maschinensteuerverfahren einer Arbeitsmaschine vorgesehen, das folgendes aufweist: einen Erfassungsschritt zum Erfassen eines Betriebszustands der Arbeitsmaschine; einen lastfreien Maximalmaschinendrehzahlberechnungsschritt zum Berechnen einer lastfreien Maximalmaschinendrehzahl auf der Basis des Betriebszustands, die eine Maschinendrehzahl der Maschine ist, die bestenfalls erlangt werden kann, wenn keine Last aufgebracht ist; einen Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsschritt zum Berechnen einer Sollangleichungsmaschinendrehzahl auf der Basis des Betriebszustands, die eine Maschinendrehzahl der Maschine ist, die erlangt werden kann, wenn eine Last aufgebracht ist, wobei die Sollangleichungsmaschinendrehzahl separat von der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl berechnet wird; einen Maschinensollausgabeberechnungsschritt zum Berechnen einer Maschinensollausgabe auf der Basis des Betriebszustands, die bestenfalls ausgegeben werden kann; einen Maschinensteuerschritt zum Steuern einer Maschinendrehzahl zwischen der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl und der Sollangleichungsmaschinendrehzahl unter einer Begrenzung der Maschinensollausgabe; einen Unterstützungsbestimmungsschritt zum Bestimmen, dass ein Unterstützen erforderlich ist, wenn eine Abweichung der Sollangleichungsmaschinendrehzahl und einer vorliegenden Maschinendrehzahl bzw. Ist-Drehzahl gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist; und einen Hilfsmaschinendrehzahleinstellschritt bzw. Unterstützungsmaschinendrehzahleinstellschritt, wobei dann, nachdem bestimmt ist, dass ein Unterstützen erforderlich ist, die Sollhilfsdrehzahl bei einer vorausgehend bestimmten oberen Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl größer als die Sollangleichungsdrehzahl eingestellt wird, und danach die Sollhilfsmaschinendrehzahl allmählich näher an der Sollangleichungsmaschinendrehzahl eingestellt wird, wobei in dem Maschinensteuerschritt ein Unterstützungs- bzw. Hilfsdrehmomentsteuerbefehlswert an den Generator ausgegeben wird, um eine Ausgabe der Maschine zu unterstützen, und die Maschinendrehzahl gesteuert wird, so dass die Maschinendrehzahl die Sollhilfsmaschinendrehzahl erlangt.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindungen ist das Maschinensteuerverfahren der Arbeitsmaschine gemäß dem sechsten Aspekt vorgesehen, wobei in dem Hilfsmaschinendrehzahleinstellschritt die Sollhilfsmaschinendrehzahl an einer oberen Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl für eine vorbestimmte Zeit von dem Zeitpunkt an eingestellt wird, an dem es bestimmt ist, dass die Unterstützung erforderlich ist, und nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird die Sollhilfsmaschinendrehzahl derart eingestellt, dass die Maschinendrehzahl auf die Sollangleichungsmaschinendrehzahl mit einer vorbestimmten Maschinendrehzahlverringerungsrate verringert wird.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindungen ist das Maschinensteuerverfahren der Arbeitsmaschine gemäß dem sechsten Aspekt vorgesehen, das ferner einen Lastberechnungsschritt zum Berechnen einer Maschinenlast auf der Basis eines Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung aufweist, wobei in dem Hilfsmaschinendrehzahleinstellschritt ein Einstellen vorgenommen wird, um die Sollhilfsmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Maschinenlast mit der oberen Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl oder weniger zu verringern.
Gemäß dieser Erfindung, nachdem es bestimmt ist, dass eine Maschine es erfordert, unterstützt zu werden, wird eine Sollhilfsmaschinendrehzahl bei einer vorangehend bestimmten oberen Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl eingestellt, die mehr als eine Sollangleichungsmaschinendrehzahl ist, und danach wird die Sollhilfsmaschinendrehzahl allmählich näher an der Sollangleichungsmaschinendrehzahl eingestellt und ein Hilfsdrehmomentsteuerbefehlswert wird an einen Generator ausgegeben und die Maschinendrehzahl wird gesteuert, so dass die Maschinendrehzahl die Sollhilfsmaschinendrehzahl erreicht bzw. erlangt, und deshalb kann ein Ansprechverhalten einer Arbeitsmaschine mit einem Hilfs- bzw. Unterstützungseffekt eines Generators ausreichend gewährleistet werden, während die Kraftstoff- und Pumpeneffizienz verbessert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration eines Hybridbaggers gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
2 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Steuersystems eines Hybridbaggers darstellt, wie er in 1 dargestellt ist.
3 ist ein Drehmomentliniendiagramm zum Erläutern der Inhalte einer Maschinensteuerung durch ein Steuergerät.
4 ist ein Drehmomentliniendiagramm zum Erläutern der Inhalte einer Maschinensteuerung durch das Steuergerät.
5 ist ein Diagramm, das einen Gesamtsteuerungsablauf durch das Steuergerät darstellt.
6 ist ein Diagramm, das einen detaillierten Steuerungsablauf eines lastfreien Maximalmaschinendrehzahlberechnungsblocks darstellt, wie er in 5 dargestellt ist.
7 ist ein Diagramm, das einen detaillierten Steuerungsablauf eines Maschinenminimalausgabeberechnungsblocks darstellt, wie er in 5 dargestellt ist.
8 ist ein Diagramm, das einen detaillierten Steuerungsablauf eines Maschinenmaximalausgabeberechnungsblocks darstellt, wie er in 5 dargestellt ist.
9 ist ein Diagramm, das einen detaillierten Steuerungsablauf eines Maschinensollausgabeberechnungsblocks darstellt, wie er in 5 dargestellt ist.
10 ist ein Diagramm, das einen detaillierten Steuerungsablauf eines Angleichungsminimalmaschinendrehzahlberechnungsblocks darstellt, wie er in 5 dargestellt ist.
11 ist ein Diagramm, das einen detaillierten Steuerungsablauf eines Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsblocks darstellt, wie er in 5 dargestellt ist.
12 ist ein Diagramm, das einen detaillierten Steuerungsablauf eines Maschinendrehzahlsteuerbefehlswertberechnungsblocks darstellt, wie er in 5 dargestellt ist.
13 ist ein Diagramm, das einen detaillierten Steuerungsablauf eines Pumpenabsorptionsdrehmomentsteuerbefehlswertberechnungsblocks darstellt, wie er in 5 dargestellt ist.
14 ist ein Drehmomentliniendiagramm zum Erläutern der Inhalte einer Maschinensteuerung durch ein Steuergerät.
15 ist ein Drehmomentliniendiagramm, das einen Einstellungszustand der Sollangleichungsmaschinendrehzahl darstellt, wenn die elektrische Leistung- bzw. Stromserzeugung AN-/AB-geschaltet ist.
16 ist ein Drehmomentliniendiagramm, das den Zustand einer Veränderung einer Maschinenausgabe aufgrund einer Veränderung einer Pumpe in einer gewöhnlichen Maschinensteuerung darstellt.
17 ist ein Drehmomentliniendiagramm, das den Zustand einer Veränderung einer Maschinenausgabe aufgrund einer Veränderung einer Pumpe gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
18 ist ein Drehmomentliniendiagramm, das einen Maschinenausgabeübergangszustand während einer Änderung in einer gewöhnlichen bzw. konventionellen Maschinensteuerung darstellt.
19 ist ein Drehmomentliniendiagramm, das einen Maschinenausgabeübergangszustand während einer Änderung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
20 ist ein Diagramm, das einen Fluss bzw. Ablauf zum Bestimmen eines Unterstützungs- bzw. Hilfszustands darstellt.
21 ist ein Zeitdiagramm, das eine Hilfssteuerung bzw. Unterstützungssteuerung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung darstellt, wenn ein Arbeitsmaschinenbetrieb startet.
22 ist ein Drehmomentliniendiagramm, das eine Änderung eines Betriebspunkts einer Maschine gemäß einer Hilfssteuerung bzw. Unterstützungssteuerung darstellt, wie sie in 21 dargestellt ist.
23 ist eine Figur, die einen Einstellungssteuerungsablauf einer Sollhilfsmaschinendrehzahl darstellt.
24 ist eine Figur, die einen Fluss bzw. Ablauf zum Berechnen eines Hilfsdrehmoments aus einer Sollhilfsmaschinendrehzahl darstellt.
25 ist eine Figur, die einen anderen Einstellungssteuerungsablauf einer Sollhilfsmaschinendrehzahl darstellt.
26 ist ein Drehmomentliniendiagramm zum Erläutern einer konventionellen Maschinensteuerung.
27 ist ein Drehmomentliniendiagramm zum Erläutern einer konventionellen Maschinensteuerung unter Verwendung einer Sollangleichungsroute.
28 ist ein Drehmomentliniendiagramm, das einen Betriebspunkt einer Maschine in Übereinstimmung mit einer konventionellen Hilfssteuerung bzw. Unterstützungssteuerung darstellt, wenn ein Arbeitsmaschinenbetrieb startet.
29 ist ein Drehmomentliniendiagramm, das einen Betriebspunkt einer Maschine in Übereinstimmung mit einer anderen konventionellen Hilfssteuerung darstellt, wenn ein Arbeitsmaschinenbetrieb startet.
Beschreibung von Ausführungsformen
Hiernach wird eine Ausführungsform zum Ausführen dieser Erfindung mit Bezug auf angefügte Zeichnungen erläutert werden.
[Gesamtkonfiguration]
Zuerst stellen 1 und 2 eine Gesamtkonfiguration bzw. einen Gesamtaufbau eines Hybridbaggers 1 dar, der ein Beispiel einer Arbeitsmaschine ist. Der Hybridbagger 1 weist einen Fahrzeughauptkörper 2 und eine Arbeitsmaschine 3 auf. Der Fahrzeughauptkörper 2 weist einen unteren Fahrkörper 4 und einen oberen Schwingkörper bzw. Schwenkkörper 5 auf. Der untere Fahrkörper 4 weist ein Paar von Fahrvorrichtungen 4a auf. Jede Fahrvorrichtung 4a weist eine Raupenkette 4b auf. Jede Fahrvorrichtung 4a fährt oder dreht den Hybridbagger 1 durch ein Antreiben der Raupenkette 4b mit einem rechten Fahrmotor und einem linken Fahrmotor (Fahrmotoren bzw. Antriebsmotoren 21).
Der obere Schwenkkörper 5 ist drehbar auf dem unteren Fahrkörper 4 vorgesehen und dreht sich, wenn ein Schwenkmotor 24 ihn antreibt. Der obere Schwenkkörper 5 ist mit einer Kabine 6 versehen. Der obere Schwenkkörper 5 weist einen Kraftstofftank 7, einen Betriebsöltank 8, eine Maschinenkammer 9 und ein Gegengewicht 10 auf. Der Kraftstofftank 7 speichert Kraftstoff zum Antreiben einer Maschine 17. Der Betriebsöltank 8 sammelt Betriebsöl, das von einer Hydraulikpumpe 18 an einen Hydraulikzylinder, wie zum Beispiel einen Auslegerzylinder 14, und eine Hydraulikvorrichtung, wie zum Beispiel den Antriebsmotor 21, abgegeben wird. Die Maschinenkammer 9 beherbergt Vorrichtungen, wie zum Beispiel die Maschine 17 und die Hydraulikpumpe 18. Das Gegengewicht 10 ist hinter der Maschinenkammer 9 vorgesehen.
Die Arbeitsmaschine 3 ist an einer zentralen Position bzw. einer Mittenposition an der Vorderseite des oberen Schwenkkörpers 5 befestigt und weist einen Ausleger 11, einen Arm 12, eine Schaufel 13, den Auslegerzylinder 14, einen Armzylinder 15 und einen Schaufelzylinder 16 auf. Der Basisendabschnitt des Auslegers 11 ist mit dem oberen Schwenkkörper 5 in einer drehbaren Art und Weise gekoppelt. Der vordere Endabschnitt des Auslegers 11 ist mit dem Basisendabschnitt des Arms 12 in einer drehbaren Art und Weise gekoppelt. Der vordere Endabschnitt des Arms 12 ist mit dem vorderen Endabschnitt der Schaufel 13 in einer drehbaren Art und Weise gekoppelt. Der Auslegerzylinder 14, der Armzylinder 15 und der Schaufelzylinder 16 sind hydraulische Zylinder, die mit einem Betriebsöl angetrieben werden, das von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird. Der Auslegerzylinder 14 betätigt den Ausleger 11. Der Armzylinder 15 betätigt den Arm 12. Der Schaufelzylinder 16 betätigt die Schaufel 13.
In 2 weist der Hybridbagger 1 die Maschine 17, die als eine Antriebsquelle dient, die Hydraulikpumpe 18 und einen Generator 19 auf. Eine Dieselmaschine wird als die Maschine 17 verwendet und eine Hydraulikpumpe mit variabler Verschiebung (zum Beispiel eine Taumelscheibenhydraulikpumpe) wird als die Hydraulikpumpe 18 verwendet. Die Ausgabewelle der Maschine 17 ist mechanisch mit der Hydraulikpumpe 18 und dem Generator 19 gekoppelt und durch ein Antreiben der Maschine 17 werden die Hydraulikpumpe 18 und der Generator 19 angetrieben. Es soll vermerkt sein, dass der Generator 19 direkt mechanisch mit der Ausgangswelle der Maschine 17 gekoppelt sein kann oder über eine Übertragungs- bzw. Getriebeeinrichtung, wie zum Beispiel einem Riemen und einer Kette, die mit der Ausgangswelle der Maschine 17 in Eingriff stehen, gedreht und angetrieben werden kann. Das Hydraulikantriebssystem weist ein Steuerventil 20, den Auslegerzylinder 14, den Armzylinder 15, den Schaufelzylinder 16, den Antriebsmotor 21 und dergleichen auf und die Hydraulikpumpe 18 dient als eine Hydraulikquelle, um diese anzutreiben.
Das elektrische Antriebssystem weist einen Kondensator 22, einen Inverter 23 und den Schwenkmotor 24 auf. Die elektrische Leistung, die durch den Generator 19 erzeugt wird, oder eine elektrische Leistung, die durch den Kondensator 22 abgegeben wird, wird über ein elektrisches Stromkabel an den Schwenkmotor 24 geliefert, der den oberen Schwenkkörper 5 dreht. Genauer gesagt führt der Schwenkmotor 24 einen Arbeitsbetrieb mit einer elektrischen Energie durch, die von dem Generator 19 geliefert wird (dadurch erzeugt ist) oder einer elektrischen Energie, die durch den Kondensator 22 geliefert wird (davon abgegeben wird), wodurch ein Schwenken und Antreiben durchgeführt wird, und, wenn das Schwenken verzögert bzw. verlangsamt wird, führt der Schwenkmotor 24 einen Regenerationsbetrieb durch, um die elektrische Energie an den Kondensator 22 zu liefern (den Kondensator 22 zu laden). Zum Beispiel wird ein SR-(geschalteter Reluktanz-)Motor als der Generator 19 verwendet. Der Generator 19 ist mechanisch mit der Ausgangswelle der Maschine 17 gekoppelt und die Maschine 17 treibt die Rotorwelle des Generators 19 an und dreht sie. Zum Beispiel wird ein elektrischer Doppelschichtkondensator als der Kondensator 22 verwendet. Anstelle des Kondensators 22 kann es eine Nickel-Metallhydridbatterie oder eine Lithiumionenbatterie sein. Der Schwenkmotor 24 ist mit einem Drehsensor 25 versehen, der eine Drehgeschwindigkeit bzw. eine Drehzahl des Schwenkmotors 24 erfasst, sie in ein elektrisches Signal umwandelt und das elektrische Signal an ein Hybridsteuergerät 23a ausgibt, das in dem Inverter 23 vorgesehen ist. Zum Beispiel wird ein interner Magnetsynchronmotor als der Schwenkmotor 24 verwendet. Zum Beispiel werden ein Drehgeber, ein Resolver bzw. Drehmelder oder dergleichen als der Drehsensor 25 verwendet. Das Hybridsteuergerät 23a weist zum Beispiel eine CPU (Betriebsvorrichtung, wie zum Beispiel einen numerischen Datenprozessor) und einen Speicher (Speichervorrichtung) auf. Das Hybridsteuergerät 23a empfängt Signale von Erfassungswerten, die durch einen Temperatursensor, wie zum Beispiel einen Thermistor oder ein Thermoelement vorgesehen sind, das in dem Generator 19, dem Schwenkmotor 24, dem Kondensator 22 und dem Inverter 23 vorgesehen ist, um einen Anstieg und einen Abfall der Temperatur von jeder Vorrichtung, wie zum Beispiel dem Kondensator 22, zu verwalten bzw. zu bewältigen, und führt eine Lade-/Entladesteuerung des Kondensators 22, eine Stromerzeugung und eine Maschinenhilfssteuerung des Generators 19, eine Antriebs- und Regenerationssteuerung des Schwenkmotors 24 durch.
Das Hydraulikantriebssystem und das Elektroantriebssystem werden in Übereinstimmung mit einer Manipulation bzw. Betätigung eines Betätigungshebels 26 angetrieben, wie zum Beispiel einem Arbeitsmaschinenhebel, einem Fahrhebel und einem Schwenkhebel, die in der Kabine vorgesehen sind, welche in dem Fahrzeughauptkörper 2 angeordnet ist. Ein Betrag einer Betätigung des Betätigungshebels 26 wird durch eine Hebelbetätigungsbetragerfassungseinheit 27 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Hebelbetätigungsbetragerfassungseinheit 27 ist durch einen Drucksensor gebildet. Ein Pilothydraulikdruck, der in Übereinstimmung mit einer Betätigung des Betätigungshebels erzeugt ist, wird durch einen Drucksensor erfasst und eine Spannung und dergleichen, die durch den Drucksensor ausgegeben wird, wird in den Betätigungsbetrag des Hebels umgewandelt, wodurch der Betätigungsbetrag des Hebels erlangt wird. Der Betätigungsbetrag des Hebels wird an ein Pumpensteuergerät 33 als ein elektrisches Signal ausgegeben. Wenn der Betätigungshebel 26 ein elektrischer Hebel ist, ist die Hebelbetätigungsbetragerfassungseinheit 27 durch eine elektrische Erfassungseinrichtung, wie zum Beispiel einem Potentiometer, gebildet und die Spannung und dergleichen, die in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbetrag des Hebels erzeugt ist, wird in den Betätigungsbetrag des Hebels umgewandelt, und der Betätigungsbetrag des Hebels wird erlangt.
Ein Kraftstoffeinstellrad (Drosselwählvorrichtung) 28 und eine Betriebsartumschalteinheit 29 sind in der Kabine 6 vorgesehen. Das Kraftstoffeinstellrad (Drosselwählvorrichtung) 28 ist ein Schalter zum Einstellen der Menge an Kraftstoff, die in die Maschine 17 zugeführt wird, und der Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads (Drosselwählvorrichtung) 28 wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und an das Maschinensteuergerät 30 ausgegeben.
Das Maschinensteuergerät 30 ist durch eine Betriebsvorrichtung, wie zum Beispiel eine CPU (numerischer Datenprozessor) und einen Speicher (Speichervorrichtung), gebildet. Das Maschinensteuergerät 30 erzeugt ein Signal eines Steuerbefehls auf der Basis des Einstellwerts des Kraftstoffeinstellrads (Drosselwählvorrichtung) 28 und eine Common-Rail-Steuereinheit 32 empfängt das Steuersignal und stellt die Kraftstoffeinspritzmenge zu der Maschine 17 hin ein. Genauer gesagt ist die Maschine 17 eine Maschine, die in der Lage ist, durch ein Common-Rail-Verfahren elektronisch gesteuert zu werden, und kann eine Ausgabe für eine geeignete Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge ausgeben und kann das Drehmoment frei einstellen, das bei einer Maschinengeschwindigkeit bzw. Maschinendrehzahl zu einem bestimmten Moment ausgegeben werden kann.
Die Betriebsartumschalteinheit 29 ist ein Abschnitt zum Einstellen der Arbeitsbetriebsart des Hybridbaggers 1 auf eine Leistungsbetriebsart oder eine Economy-Betriebsart, und zum Beispiel ist die Betriebsartumschalteinheit 29 durch einen Betätigungsknopf bzw. -schalter, einen Schalter oder ein Touchpaneel gebildet, das in der Kabine 6 vorgesehen ist. Wenn die Bedienperson des Hydraulikbaggers 1 den Betätigungsknopf und dergleichen betätigt, kann die Betriebsartumschalteinheit 29 die Arbeitsbetriebsart umschalten. Die Leistungsbetriebsart ist eine Arbeitsbetriebsart zum Durchführen einer Maschinensteuerung und einer Pumpensteuerung in solch einer Art und Weise, dass die Kraftstoffeffizienz verringert ist, während eine große Arbeitsmenge bzw. ein großer Arbeitsbetrag beibehalten wird. Die Economy-Betriebsart ist eine Arbeitsbetriebsart zum Durchführen einer Maschinensteuerung und einer Pumpensteuerung, um die Betriebsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 3 während eines Niederlastbetriebs bzw. eines Betriebs mit leichter Last zu gewährleisten, während die Kraftstoffeffizienz noch weiter verringert ist. In der Einstellung mit der Betriebsartumschalteinheit 29 (Umschalten der Betriebsart) wird das elektrische Signal an das Maschinensteuergerät 30 und das Pumpensteuergerät 33 ausgegeben. In der Leistungsbetriebsart werden die Ausgabe der Maschine 17 und das Absorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe 18 miteinander in einem Bereich angeglichen, in dem die Maschinendrehzahl und das Ausgabedrehmoment der Maschine 17 relativ hoch ist. In der Economy-Betriebsart wird ein Angleichen bei einer geringen Maschinenausgabe verglichen mit dem Fall der Leistungsbetriebsart erreicht.
Das Pumpensteuergerät 33 empfängt Signale, die von dem Maschinensteuergerät 30, der Betriebsartumschalteinheit 29 und der Hebelbetätigungsbetragerfassungseinheit 27 übertragen werden, und erzeugt ein Signal eines Steuerbefehls zum Einstellen der Menge des Betriebsöls, das von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird, k durch ein Steuern einer Neigung eines Taumelscheibenwinkels. Das Pumpensteuergerät 33 empfängt ein Signal von einem Taumelscheibenwinkelsensor 18a zum Erfassen des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe 18. Durch ein Veranlassen des Taumelscheibenwinkelsensors 18a, den Taumelscheibenwinkel zu erfassen, kann die Pumpenkapazität der Hydraulikpumpe 18 berechnet werden. In dem Steuerventil 20 ist eine Pumpendruckerfassungseinheit 20a vorgesehen, um den Pumpenabgabedruck der Hydraulikpumpe 18 zu erfassen. Der erfasste Pumpenabgabedruck wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und in den Pumpencontroller bzw. das Pumpensteuergerät 33 eingegeben. Das Maschinensteuergerät 30 und das Pumpensteuergerät 33 sind über LAN, wie zum Beispiel ein CAN (Controller Area Network) verbunden, um Informationen miteinander auszutauschen.
[Überblick über Maschinensteuerung]
Zuerst wird ein Überblick der Maschinensteuerung mit Bezug auf ein Drehmomentliniendiagramm, wie es in 3 dargestellt ist, erläutert werden. Das Maschinensteuergerät 30 erlangt Informationen über den Betätigungsbetrag des Hebels, Arbeitsbetriebsart, Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit, den Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads (Drosselwählvorrichtung) 28 (Signale, die den Antriebszustand darstellen) und erlangt den Maschinenausgabesteuerbefehlswert. Der Maschinenausgangssteuerbefehlswert bzw. Maschinenausgabesteuerbefehlswert ist die gekrümmte Linie gleicher Pferdestärke bzw. Leistung (Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie) EL in dem Drehmomentliniendiagramm und ist eine gebogene bzw. gekrümmte Linie zum Begrenzen der Ausgabe der Maschine.
Wenn die Arbeitsmaschine 3 keine Last empfängt bzw. aufnimmt, wird die Maschinenausgabe nicht durch die Ermattungslinie begrenzt bzw. beschränkt und die Maschinenausgabe und die Hydraulikpumpenausgabe sind an dem Kreuzungspunkt (Angleichungspunkt) MP1 zwischen der Maschinenausgabesteuerbefehlskrümmungslinie EL und der Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL angepasst, wodurch die Arbeitsmaschine 3 betrieben bzw. betätigt wird. Der Angleichungspunkt MP1 ist vorzugsweise auf der Sollangleichungsroute ML. Die Maschinendrehzahl an dem Sollangleichungspunkt MP1 ist eine Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1, und ist in 3 zum Beispiel um 1000 rpm bzw. U/min. Deshalb kann die Arbeitsmaschine 3 eine ausreichende Ausgabe erlangen und kann den Kraftstoffverbrauch verringern, da die Maschine 17 bei einer niedrigen Maschinendrehzahl angetrieben wird.
Andererseits, wenn die Last auf die Arbeitsmaschine 3 verlorengeht bzw. verschwindet, und die Betriebsölströmungsrate zu den Hydraulikzylindern 14, 15, 16 der Arbeitsmaschine 3 erforderlich wird, d. h. wenn die Betriebsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 3 es erfordert, gewährleistet zu werden, bestimmt das Maschinensteuergerät 30 eine lastfreie Maximalmaschinendrehzahl np2 (zum Beispiel in 3 um 2050 rpm) entsprechend Informationen, wie zum Beispiel dem Betätigungsbetrag des Hebels, der Rotationsdrehzahl des oberen Schwenkkörpers 5 und dem Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads (Drosselwählvorrichtung) 28 und treibt die Maschine 17 durch ein Steuern der Maschinenermattung innerhalb des Maschinendrehzahlbereichs zwischen der Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 und der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl np2 an. Wenn beim Durchführen solch einer Steuerung der Zustand, in dem die Last der Arbeitsmaschine 3 aufgebracht ist, zu dem Zustand hin geändert wird, in dem keine Last aufgebracht ist, ändert sich der Angleichungspunkt MP1 auf der niederen Rotationsseite hin zu dem Angleichungspunkt MP2 auf der hohen Rotationsseite und deshalb kann die Betriebsölströmungsrate, die von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird, ausreichend an die Hydraulikzylinder 14, 15, 16 vorgesehen bzw. zugeführt werden und die Betriebsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 3 kann gewährleistet werden. Da die Maschinenausgabe durch die Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL begrenzt ist, wird nutzlose Energie nicht verschwendet. Es sei vermerkt, dass die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl np2 nicht auf die Maximalmaschinendrehzahl begrenzt ist, welche die Maschine ausgeben kann.
In diesem Fall, falls die Last der Arbeitsmaschine 3 weiter weggenommen wird, würde die Maschine, die kontinuierlich in einem hohen Drehzahlbereich angetrieben wird, mehr Kraftstoff konsumieren bzw. verbrauchen, was die Kraftstoffeffizienz reduziert. Deshalb wird, wenn die Last weggenommen ist, und zum Beispiel eine hohe Abgabeströmungsrate und ein hoher Abgabedruck des Betriebsöls von der Hydraulikpumpe 18 nicht erforderlich sind, wie zum Beispiel der Betrieb mit lediglich der Schaufel 13, d. h. die Pumpenkapazität ausreichend ist, eine Steuerung durchgeführt, um die Ermattungslinie DL in dem hohen Drehzahlbereich bzw. Rotationsbereich zu dem niedrigen Rotationsbereich hin zu versetzen, wie in 4 dargestellt ist. Wie vorangehend beschrieben ist, wird die Pumpenkapazität durch den Taumelscheibenwinkelsensor 18a erfasst und die Ermattungslinie wird in Übereinstimmung mit der Magnitude bzw. der Stärke des Erfassungswerts versetzt. Zum Beispiel, wenn die Pumpenkapazität erfasst wird, mehr zu sein als eine vorbestimmte Zeit, wird die Betriebsölströmungsrate erforderlich und deshalb wird die Ermattungslinie DL zu der hohen Drehzahlseite hin versetzt, um die Maschinendrehzahl zu erhöhen, und wenn die Pumpenkapazität erfasst ist, geringer als eine vorbestimmte Zeit zu sein, wird die Betriebsölströmungsrate nicht erforderlich und deshalb wird die Ermattungslinie DL zu der niedrigen Rotations- bzw. Drehzahlseite hin versetzt, um die Maschinendrehzahl zu verringern. Durch ein Vornehmen solch einer Steuerung kann ein unnützer Kraftstoffverbrauch aufgrund eines Antreibens der Maschine auf der hohen Rotationsseite niedergehalten werden.
[Details der Maschinensteuerung]
5 stellt einen Gesamtsteuerungsablauf durch das Maschinensteuergerät 30 oder das Pumpensteuergerät 33 dar. Das Maschinensteuergerät 30 oder das Pumpensteuergerät 33 berechnen letztlich den Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert und den Maschinenausgabesteuerbefehlswert, was die Maschinensteuerbefehlswerte sind, und berechnet den Pumpenabsorptionsdrehmomentsteuerbefehlswert als einen Pumpensteuerbefehlswert. Ein lastfreier Maximalmaschinendrehzahlberechnungsblock 110 berechnet in Übereinstimmung mit dem detaillierten Steuerablauf, der wie in 6 dargestellt ist, eine lastfreie Maximalmaschinendrehzahl D210 (np2), die ein Wert eines oberen Grenzwerts des Maschinendrehzahlsteuerbefehlswerts ist. Wenn die Pumpenkapazität der Hydraulikpumpe 18 maximal ist, ist die Strömungsrate der Hydraulikpumpe 18 (Hydraulikpumpenabgabeströmungsrate) ein Produkt der Maschinendrehzahl und der Pumpenkapazität und, da die Strömungsrate der Hydraulikpumpe 18 (Hydraulikpumpenabgabeströmungsrate) proportional zu der Maschinendrehzahl ist, sind eine lastfreie Maximalmaschinendrehzahl D210 und die Strömungsrate der Hydraulikpumpe 18 (Pumpenmaximalabgabemenge) in einem proportionalen Verhältnis bzw. Beziehung. Deshalb wird zuerst als ein Kandidatenwert der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl D210 eine Gesamtaufrechnung von Maschinendrehzahlen, die aus jedem Hebelwertsignal D100 (Betätigungsbetrag des Hebels) erlangt werden, durch eine Gesamtaufrechnungseinheit 212 erlangt. Jedes Hebelwertsignal D100 (jedes Signal, das den Betrag einer Betätigung des Hebels darstellt) umfasst einen Schwenkhebelwert, einen Auslegerhebelwert, einen Armhebelwert, einen Schaufelheberwert, einen rechten Antriebshebelwert, einen linken Antriebshebelwert und einen Diensthebelwert. Dieser Diensthebelwert ist ein Wert, der einen Wert meint, welcher einen Betätigungsbetrag des Hebels zum Betätigen eines neuen Hydraulikaktuators darstellt, wenn ein Hydraulikkreis vorgesehen ist, um mit dem neuen Hydraulikaktuator verbunden zu werden. Jedes Hebelwertsignal wird in eine lastfreie Maschinendrehzahl durch eine Hebelwert-/lastfreie Maschinendrehzahlumwandlungstabelle 211 umgewandelt, wie sie in 6 dargestellt ist, und eine lastfreie Maschinendrehzahl der Gesamtaufrechnung, die durch die Gesamtaufrechnungseinheit 212 basierend auf diesem umgewandelten Wert erlangt wird, wird an eine Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 218 ausgegeben.
Andererseits verwendet der lastfreie Maschinendrehzahlgrenzwertauswahlblock 210 den Betätigungsbetrag von jedem Betätigungshebelwertsignal D100, Pumpendrücke D105, D106, welches Abgabedrücke der Hydraulikpumpe 18 sind, und die Arbeitsbetriebsart D104, die durch die Betriebsartumschalteinheit 29 eingestellt ist, um zu bestimmen, welche Art von Betätigungsmuster (Arbeitsmuster) die Bedienperson des Hybridbaggers 1 derzeit ausführt, und wählt und bestimmt einen lastfreien Maschinendrehzahlgrenzwert für das vorangehend eingestellte Manipulations- bzw. Betätigungsmuster. Der lastfreie Maschinendrehzahlgrenzwert, der dementsprechend bestimmt ist, wird an die Minimalwertauswahleinheit 218 ausgegeben. Die Bestimmung des Betätigungsmusters (Arbeitsmuster) ist zum Beispiel derart, dass in einem Fall, in dem der Armhebel in die Aushubrichtung geneigt ist und der Pumpendruck auch höher als ein bestimmter Einstellwert ist, der Hybridbagger 1 bestimmt ist, eine schwere Aushubarbeit auszuführen, und in einem Fall, in dem eine Kompositbetätigung bzw. Verbundbetätigung, bei der zum Beispiel ein Schwenkhebel geneigt wird und der Auslegerhebel in einer Aufwärtsrichtung geneigt wird, der Hybridbagger 1 bestimmt ist, eine Hebeschwenkarbeit auszuführen. Wie vorangehend beschrieben ist, ist die Bestimmung des Betätigungsmusters (Arbeitsmuster) eine Schätzung bzw. eine Einschätzung der Betätigung, die durch die Bedienperson zu diesem Zeitpunkt ausgeführt wird. Es sei vermerkt, dass die Hebeschwenkarbeit eine Arbeit ist, in der Erde und Sand, die durch die Schaufel 13 ausgehoben sind, mit dem angehobenen Ausleger 11 angehoben wird, und der obere Schwenkkörper 5 geschwenkt wird, und die Erde und der Sand in der Schaufel 13 an einer gewünschten Drehstoppposition entladen werden.
Andererseits wird der Kandidatenwert der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl außerdem aus dem Einstellzustand (Einstellwert) des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselwählvorrichtung D103) bestimmt. Genauer gesagt wird beim Empfangen eines Signals, das den Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselwählvorrichtung D103) darstellt, der Einstellwert in einen Kandidatenwert einer lastfreien Maximalmaschinendrehzahl durch eine Drosselauswahl-/lastfreie Maschinendrehzahlumwandlungstabelle 213 umgewandelt und an die Minimalwertauswahleinheit 218 ausgegeben.
In diesem Fall braucht der Hybridbagger 1 mit dem elektrischen Schwenkmotor 24 keinen Hydraulikdruck als die Antriebsquelle einer Rotation. Aus diesem Grund kann bei dem Betriebsöl, das von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird, die Betriebsölabgabeströmungsrate von der Hydraulikpumpe 18 zum Antreiben der Rotation verringert werden. Deshalb wird ein lastfreier Maschinendrehzahlverringerungsbetrag, der durch eine Schwenkmotormaschinendrehzahl-/lastfreie Maschinendrehzahlverringerungsbetragumwandlungstabelle 214 aus einer Schwenkmotormaschinendrehzahl D101 erlangt wird, durch eine Subtraktionseinheit 215 von der lastfreien Maschinendrehzahl subtrahiert, die durch die Drosselwahl-/lastfreie Maschinendrehzahlumwandlungstabelle 213 aus dem Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselauswahl bzw. Drosselauswahlvorrichtung D103) erlangt wird, und die erlangte Maschinendrehzahl wird als ein Kandidatenwert der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl D210 angenommen bzw. eingesetzt. Es sei vermerkt, dass eine Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 217 wie folgt ist: die Maximalwertauswahleinheit 217 führt eine Maximalwertauswahl mit einem Nullwert 216 durch, um nicht einen negativen Wert an die Minimalwertauswahleinheit 218 zu geben, so dass der folgende Fall verhindert wird: wenn der lastfreie Maschinendrehzahlverringerungsbetrag größer ist als die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl, die aus dem Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselauswahl D103) erlangt ist, wird der Wert, der an die Maximalwertauswahleinheit 217 gegeben ist, ein negativer Wert und die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl wird ein negativer Wert als ein Ergebnis eines Durchlaufens der Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 218 zum Durchführen eines Vergleichs mit dem lastfreien Maschinendrehzahlgrenzwert, der durch den lastfreien Maschinendrehzahlgrenzwertauswahlblock 210 ausgegeben ist.
Die Minimalwertauswahleinheit 218 wählt den Minimalwert aus den drei Werten der lastfreien Maschinendrehzahlen, die aus dem Einstellwert der Drosselauswahl D103 in Anbetracht der lastfreien Maschinendrehzahl erlangt werden, die aus dem Hebelwertsignal D100, dem lastfreien Maschinendrehzahlgrenzwert, der durch den lastfreien Maschinendrehzahlgrenzwertauswahlblock 210 erlangt wird, und dem lastfreien Maschinendrehzahlgrenzwert erlangt wird, der aus der Schwenkmotormaschinendrehzahl D101 erlangt wird, und gibt die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl D210 (np2) aus.
7 ist ein detaillierter Steuerungsablauf eines Maschinenminimalausgabeberechnungsblocks 120. Wie in 7 dargestellt ist, berechnet der Maschinenminimalausgabeberechnungsblock 120 eine Maschinenminimalausgabe D220, die der Wert des Minimums des Maschinenausgabesteuerbefehlswerts ist. Wie die Berechnung der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl wandelt eine Hebelwertmaschinenminimalausgabeumwandlungstabelle 220 jedes Hebelwertsignal D100 in eine Maschinenminimalausgabe um und die Gesamtaufrechnungseinheit 221 gibt die Gesamtaufrechnung davon an eine Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 223 aus.
Andererseits gibt ein Maximalwertauswahlblock 222 der Maschinenminimalausgabe einen oberen Grenzwert entsprechend der Arbeitsbetriebsart D104, die durch die Betriebsartumschalteinheit 29 eingestellt ist, an die Minimalwertauswahleinheit 223 aus. Die Minimalwertauswahleinheit 223 vergleicht die Gesamtaufrechnung der Maschinenminimalausgabe entsprechend jedem Hebelwertsignal D100 und dem oberen Grenzwert entsprechend der Arbeitsbetriebsart D104 und wählt den Minimalwert aus und gibt ihn als die Maschinenminimalausgabe D220 aus.
8 ist ein detaillierter Steuerungsablauf eines Maschinenmaximalausgabeberechnungsblocks 130. Wie in 8 dargestellt ist, berechnet der Maschinenmaximalausgabeberechnungsblock 130 eine Maschinenmaximalausgabe D230, was ein Wert des oberen Limits bzw. der oberen Grenze des Maschinenausgabesteuerbefehlswerts ist. Wie die Berechnung des lastfreien Maximalmaschinendrehzahlberechnungsblocks 110 verwendet ein Pumpenausgabegrenzwertauswahlblock 231 Informationen über den Betätigungsbetrag eines jeden Hebelwertsignals D100, die Pumpendrücke D105, D106 und den Einstellwert der Arbeitsbetriebsart D104 der Arbeitsbetriebsart D104, um das vorliegende Betätigungsmuster zu bestimmen, und wählt den Pumpenausgabegrenzwert für jedes dieser Betätigungsmuster aus. Der ausgewählte Pumpenausgabegrenzwert wird durch eine Additionseinheit 238 zu einer Gebläsepferdestärke hinzu addiert, die durch einen Gebläsepferdestärken- bzw. -leistungsberechnungsblock 234 aus der Maschinendrehzahl D108 berechnet wird, die durch den Maschinendrehzahlsensor erfasst wird, der nicht dargestellt ist. Unter Verwendung der Schwenkmotordrehzahl D101 und dem Schwenkmotordrehmoment D102 als Eingabeparameter berechnet ein Schwenkpferdestärkenberechnungsblock 230 die Schwenkpferdestärke bzw. -leistung und unter Verwendung der Maschinendrehzahl D108 berechnet der Gebläsepferdestärkenberechnungsblock 234 die Gebläsepferdestärke bzw. Gebläseleistung. Die Schwenkpferdestärke und die Gebläsepferdestärke werden zu einem Pumpenausgabegrenzwert durch jede von der Subtraktionseinheit 237 bzw. der Additionseinheit 238 addiert. Die Generatorausgabe D109 des Generators 19 wird zu dem Pumpenausgabegrenzwert über die Subtraktionseinheit 237 addiert. Diese addierten Werte (hiernach addierte Werte) und der Maschinenausgabegrenzwert, der durch eine Drosselwahl-/Maschinenausgabegrenzwertumwandlungstabelle 235 in Übereinstimmung mit dem Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselauswahl D103) umgewandelt ist, werden an die Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 239 ausgegeben. Die Minimalwertauswahleinheit 239 wählt den Minimalwert der addierten Werte und des Maschinenausgabegrenzwerts aus und gibt ihn als die Maschinenmaximalausgabe D230 aus.
Es sei vermerkt, dass die Schwenkpferdestärke erlangt werden kann durch ein Berechnen des folgenden Ausdrucks, wobei eine Schwenkpferdestärke (kW) = 2π 60 × Schwenkmotordrehzahl × Schwenkmotordrehmoment ÷ 1000 × Koeffizient (Einstellwert). Es sei vermerkt, dass der Ventilator bzw. das Gebläse ein Ventilator ist, der in einer Nähe eines Kühlers zum Kühlen der Maschine 17 vorgesehen ist, und der Ventilator Luft zu dem Kühler bläst und in Synchronisation mit einem Antreiben der Maschine 17 gedreht und angetrieben wird. Es sei vermerkt, dass die Ventilatorpferdestärke bzw. -leistung erlangt werden kann durch eine vereinfachte Berechnung unter Verwendung des folgenden Ausdrucks, wobei eine Ventilatorpferdestärke = Ventilatorbemessungspferdestärke × (Maschinendrehzahl/Maschinendrehzahl, wenn der Ventilator bei einer geschätzten bzw. gemessenen Geschwindigkeit ist)³. Es sei vermerkt, dass die Schwenkpferdestärke und die Generatorausgabe zu dem Pumpenausgabegrenzwert addiert werden, was eine Subtraktion ist, wie in 8 dargestellt ist. Der Hybridbagger 1 verwendet den Schwenkmotor 24, der durch die Antriebsquelle der Elektrizität elektrisch angetrieben wird, was zu der Antriebsquelle der Maschine 17 unterschiedlich ist, und deshalb ist es notwendig, die Schwenkpferdestärke zu erlangen und den Wert des Schwenkens von dem Pumpenausgabegrenzwert zu subtrahieren. Wenn der Generator 19 elektrische Leistung erzeugt, wird die Generatorausgabe derart definiert bzw. festgelegt, dass der Wert ein negatives Vorzeichen hat, und die Minimalwertauswahleinheit 233 ihn mit dem Nullwert 232 vergleicht, und ein negativer Wert von dem Pumpenausgabegrenzwert subtrahiert wird, und deshalb ist dies im Wesentlichen eine Addition. Wenn der Generator 19 die Ausgabe der Maschine 17 unterstützt, hat der Wert der Generatorausgabe ein positives Vorzeichen. Wenn der Generator 19 elektrische Leistung erzeugt, ist die Generatorausgabe ein negativer Wert und deshalb, nachdem die Minimalwertauswahl mit dem Nullwert 232 durchgeführt wird, wird die negative Generatorausgabe von dem Pumpenausgabegrenzwert subtrahiert und die Generatorausgabe wird im Wesentlichen zu dem Pumpenausgabegrenzwert hinzu addiert. Genauer gesagt, lediglich wenn die Generatorausgabe D109 ein negativer Wert ist, wird eine Addition durchgeführt. Der Generator 19 assistiert bzw. unterstützt die Maschine 17, um das Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine 3 zu erhöhen bzw. zu verbessern, wenn es notwendig ist, die Maschinendrehzahl von einer vorbestimmten Maschinendrehzahl auf eine höhere Maschinendrehzahl hin zu erhöhen, jedoch wenn die Ausgabe zum Unterstützen der Maschine 17 als die Maschinenausgabe zu diesem Zeitpunkt weggelassen wird, wird das Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine 3 nicht erreicht, und deshalb, selbst obwohl die Maschine 17 unterstützt wird, wird die Maschinenmaximalausgabe nicht verringert. Genauer gesagt, selbst wenn die positive Generatorausgabe in die Minimalwertauswahleinheit 233 eingegeben wird, wird die Minimalwertauswahl mit dem Nullwert 232 erledigt, wodurch Null von der Minimalwertauswahleinheit 233 ausgegeben wird, und die Maschinenmaximalausgabe D230 erlangt wird, ohne dass eine Subtraktion von dem Pumpenausgabegrenzwert gemacht wird.
9 ist ein detaillierter Steuerungsablauf des Maschinensollausgabeberechnungsblocks 140. Wie in 9 dargestellt ist, berechnet der Maschinensollausgabeberechnungsblock 140 die Maschinensollausgabe D240. Eine Subtraktionseinheit 243 subtrahiert einen Maschinenausgabeadditionsversatzwert 241, der als ein fixer Wert eingestellt ist, von der vorangehenden Maschinensollausgabe D240, die vorangehend berechnet ist. Eine Subtraktionseinheit 244 erlangt eine Abweichung, die durch Subtrahieren einer Maschinen-Ist-Ausgabe, die durch einen Maschinen-Ist-Ausgabeberechnungsblock 242 berechnet ist, von diesem subtrahierten Wert erlangt wird. Eine Multiplikationseinheit 245 multipliziert diese Abweichung mit einem Wert, der durch Multiplizieren eines bestimmten Zuwachses (–Ki) erlangt ist, und eine Integrationseinheit bzw. Integriereinheit 264 integriert diesen multiplizierten Wert. Eine Additionseinheit 247 addiert die Maschinenminimalausgabe D220, die durch den Maschinenminimalausgabeberechnungsblock 120 erlangt und berechnet ist, zu dem Integrationswert. Eine Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 248 gibt einen Minimalwert von einem von dem addierten Wert und der Maschinenmaximalausgabe D230 aus, der durch den Maschinenmaximalausgabeberechnungsblock 130 erlangt und berechnet ist, und gibt den Minimalwert als die Maschinensollausgabe D240 aus. Wie in 5 dargestellt ist, wird die Maschinensollausgabe D240 als der Maschinenausgabesteuerbefehlswert des Maschinensteuerungssteuerbefehls verwendet, und die Maschinensollausgabe D240 bedeutet die Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL, wie in 3 oder 4 dargestellt ist. Der Maschinen-Ist-Ausgabeberechnungsblock 242 führt eine Berechnung basierend auf der Menge einer Kraftstoffeinspritzung und der Maschinendrehzahl, die von dem Maschinensteuergerät 30 befohlen ist, dem Maschinendrehmoment D107, das aus einer Atmosphärentemperatur und dergleichen vorhergesagt wird, der Maschinendrehzahl D108, die durch einen Maschinendrehzahlsensor erfasst ist, der nicht dargestellt ist, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks durch, wobei eine Maschinen-Ist-Ausgabe (kW) = 2π ÷ 60 × Maschinendrehzahl × Maschinendrehmoment 1000, und erlangt die Maschinen-Ist-Ausgabe.
10 ist ein detaillierter Steuerungsablauf eines Angleichungsminimalmaschinendrehzahlberechnungsblocks 150. Wie in 10 dargestellt ist, berechnet der Angleichungsminimalmaschinendrehzahlberechnungsblock 150 eine Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150, was die Maschinendrehzahl ist, die wenigstens während einer Arbeit erhöht werden sollte. Die Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150 ist derart, dass jeder Wert, der durch ein Konvertieren bzw. Umwandeln von jedem Hebelwertsignal D100 mit einer Hebelwert-/Angleichungsminimalmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 251 erlangt wird, als ein Kandidatenwert der Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150 angenommen wird, der an jede Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 257 ausgegeben wird.
Andererseits ist eine lastfreie Maschinendrehzahl-/Angleichungsmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 252 derart, dass, wie die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1, die Maschinendrehzahl an dem Kreuzungspunkt der Ermattungslinie DL und der Sollangleichungsroute ML, die sich bei der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl np2 schneiden, als eine Angleichungsmaschinendrehzahl np2' angenommen, und die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl D210 (np2), die durch den lastfreien Maximalmaschinendrehzahlberechnungsblock 110 erlangt ist, umgewandelt und ausgegeben wird (siehe 14). Ferner wird eine Langsamversatzmaschinendrehzahl von der Angleichungsmaschinendrehzahl np2' subtrahiert und der Wert, der als das Ergebnis erlangt wird, wird an die Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 257 als ein Kandidatenwert der Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150 ausgegeben. Der Grund dafür, warum die Langsamversatzmaschinendrehzahl und die Magnitude des Werts verwendet wird, wird später im Detail erläutert werden.
Eine Schwenkmotormaschinendrehzahl-/Angleichungsminimalmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 250 ist derart, dass die Schwenkmotormaschinendrehzahl D101 als ein Kandidatenwert der Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150 umgewandelt wird und an die Maximalwertauswahleinheit 257 ausgegeben wird. Die Schwenkmotormaschinendrehzahl D101 ist ein Wert, der durch ein Erfassen der Schwenkmotormaschinendrehzahl (Geschwindigkeit) des Schwenkmotors 24 von 2 unter Verwendung eines Drehsensors bzw. Rotationssensors, wie zum Beispiel einem Drehmelder und einem Drehgeber erlangt wird. Wie in 10 dargestellt ist, ist die Schwenkmotormaschinendrehzahl-/Angleichungsminimalmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 250 derart, dass dann, wenn die Schwenkmotormaschinendrehzahl D101 Null ist, die Angleichungsminimalmaschinendrehzahl erhöht wird, und die Umwandlung der Schwenkmotormaschinendrehzahl D101 wird in solchen Eigenschaften durchgeführt, dass dann, wenn sich die Schwenkmotormaschinendrehzahl D101 erhöht, die Angleichungsminimalmaschinendrehzahl verringert wird.
In diesem Fall hat der Generator 19 eine Einstellung des Beschränkungs- bzw. Grenzwerts des Drehmoments, das maximal (Generatormaximaldrehmoment) ausgegeben werden kann, und deshalb, um elektrische Leistung mit einem bestimmten Grad einer hohen Ausgabe zu erzeugen, ist es notwendig, die Maschinendrehzahl zu erhöhen. Aus diesem Grund wird die Maschinendrehzahl, die mindestens erhöht werden sollte, unter Verwendung einer Generatorausgabe-/Angleichungsmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 256 aus der Magnitude bzw. der Höhe der Generatorausgabe erlangt, die nach Bedarf erforderlich ist, und diese dementsprechend erlangte Maschinendrehzahl wird an die Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 257 als ein Kandidatenwert der Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150 ausgegeben. Da die Generatorausgabe D109 negativ ist, wird ein Gate 255, das an einem stromabwärtigen Abschnitt der Generatorausgabe D109 vorgesehen ist, vorgesehen, um die Generatorausgabe D109 in einen positiven Wert umzuwandeln.
Die Maximalwertauswahleinheit 257 wählt den Maximalwert dieser Angleichungsminimalmaschinendrehzahlen aus und gibt ihn als die Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150 aus.
In diesem Fall, wenn die Last in dieser Ausführungsform verlorengeht bzw. verschwindet, steigt die Maschinendrehzahl bestenfalls auf die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl np2 an, und wenn die Last ausreichend aufgebracht wird, verringert sich die Maschinendrehzahl auf die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1. In diesem Fall wird die Maschinendrehzahl in Übereinstimmung mit der Magnitude der Last in großem Maße geändert. Die Bedienperson des Hybridbaggers 1 kann sich bei dieser bedeutenden Änderung der Maschinendrehzahl (Gefühl eines Leistungsverlusts) unwohl fühlen, als ob die Leistung des Hybridbaggers 1 nicht erlangt wird. Daher kann, wie in 14 dargestellt ist, das Unbehaglichkeitsgefühl beseitigt werden durch ein Ändern der Änderungsbreite der Maschinendrehzahl in Übereinstimmung mit der Magnitude der dementsprechend eingestellten Langsamversatzmaschinendrehzahl bzw. Versatzdrehzahl bei geringer Maschinendrehzahl unter Verwendung der Langsamversatzmaschinendrehzahl. Genauer gesagt, wenn die Langsamversatzmaschinendrehzahl verringert wird, wird die Änderungsbreite der Maschinendrehzahl verringert, und wenn die Langsamversatzmaschinendrehzahl erhöht wird, wird die Änderungsbreite der Maschinendrehzahl erhöht. Selbst wenn die Änderungsbreite der Maschinendrehzahl die gleiche ist, kann ein Grad, bei dem sich die Bedienperson unkomfortabel fühlt, in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Hybridbaggers 1, wie zum Beispiel der Zustand einer Drehung des oberen Schwenkkörpers 5 und der Zustand einer Aushubarbeit der Arbeitsmaschine 3, verschieden sein. Wenn verglichen mit einem Zustand, in dem die Arbeitsmaschine 3 eine Aushubarbeit vornimmt, in einem Zustand, in dem der obere Schwenkkörper 5 geschwenkt wird, ist es für die Bedienperson weniger wahrscheinlich, zu fühlen, dass die Leistung unzureichend ist, selbst wenn die Maschinendrehzahl etwas verringert wird, und deshalb würde in dem Zustand, in dem der obere Schwenkkörper geschwenkt wird, kein Problem durch das Einstellen der Maschinendrehzahl bei einem Niveau niedriger als in dem Zustand verursacht werden, in dem die Arbeitsmaschine 3 eine Aushubarbeit vornimmt. In diesem Fall verringert sich die Maschinendrehzahl und deshalb wird die Kraftstoffeffizienz verbessert. Dies ist nicht lediglich auf das Schwenken beschränkt, und solch ein Einstellen der Änderungsbreite der Maschinendrehzahl kann auch in Übereinstimmung mit Betätigungen anderer Aktuatoren erreicht werden.
Das Drehmomentliniendiagramm, wie es in 14 dargestellt ist, wird als zusätzliche Erläuterung erläutert werden. HP1 bis HP5 in dem Graph, der wie in 14 dargestellt ist, entsprechen der Linie J gleicher Pferdestärke, die in 27 dargestellt ist, und ps bezeichnet eine Pferdestärkeneinheit (ps), und die Pferdestärke steigt von HP1 bis HP5, und fünf gekrümmte Linien sind als Beispiele dargestellt. Die gekrümmte Linie gleicher Pferdestärke (Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie) EL wird erlangt und in Übereinstimmung mit dem erforderlichen Maschinenausgabesteuerbefehlswert eingestellt. Deshalb ist die Krümmungslinie gleicher Pferdestärke (Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie) EL nicht auf fünf Fälle von HP1 bis HP5 begrenzt und zahlreiche Linien existieren und eine Auswahl davon wird vorgenommen. 14 stellt einen Fall dar, in dem eine Krümmungslinie gleicher Pferdestärke (Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie) EL, bei der eine Pferdestärke eine Pferdestärke zwischen HP3ps und HP4ps ist, erlangt und eingestellt wird.
11 ist ein detaillierter Steuerungsablauf eines Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsblocks 160. Wie in 11 dargestellt ist, berechnet der Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsblock 160 die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 (D260), wie in 3 dargestellt ist. Die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 ist eine Maschinendrehzahl, bei der die Maschinensollausgabe D240 (Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL) die Sollangleichungsroute ML kreuzt. Die Sollangleichungsroute ML ist eingestellt, um Punkte zu passieren, an denen die Kraftstoffverbrauchsrate hoch ist, wenn die Maschine 17 mit einem bestimmten Niveau einer Maschinenausgabe betrieben wird, und deshalb ist die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 vorzugsweise bei einem Kreuzungspunkt auf dieser Sollangleichungsroute ML mit der Maschinensollausgabe D240 bestimmt. Aus diesem Grund ist die Maschinensollausgabe-/Sollangleichungsmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 267 derart, dass die Maschinensollausgabe D240 (Maschinenausgabesteuerbefehlskrümmungslinie EL), die durch den Maschinensollausgabeberechnungsblock 140 erlangt wird, empfangen bzw. aufgenommen wird, und die Sollangleichungsmaschinendrehzahl an dem Kreuzungspunkt der Maschinensollausgabe D240 (Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL) und der Sollangleichungsroute ML wird erlangt und wird an eine Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 269 ausgegeben.
Jedoch gemäß dem Betrieb, der durch den Angleichungsminimalmaschinendrehzahlberechnungsblock 150 durchgeführt wird, wie in 10 dargestellt ist, wenn die Änderungsbreite der Maschinendrehzahl verringert wird, ist die Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150 mehr als die Angleichungsmaschinendrehzahl, die durch die Maschinensollausgabe-/Sollangleichungsmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 267 erlangt ist. Aus diesem Grund vergleicht die Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 269 die Angleichungsminimalmaschinendrehzahl D150 und die Angleichungsmaschinendrehzahl, die aus der Maschinensollausgabe D240 erlangt wird, und wählt den Maximalwert aus und nimmt ihn als einen Kandidatenwert der Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 an, wodurch der untere Grenzwert der Sollangleichungsmaschinendrehzahl begrenzt wird. In 14, wenn die Langsamversatzmaschinendrehzahl klein ist, ist der Sollangleichungspunkt nicht MP1, sondern ist MP1', obwohl er ab von (außerhalb) der Sollangleichungsroute ML ist, und die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 ist nicht np1, sondern ist np1'. Wie die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl D210, die durch den lastfreien Maximalmaschinendrehzahlberechnungsblock 110 erlangt wird, ist auch der obere Grenzwert der Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 durch den Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselwählvorrichtung D103) begrenzt. Genauer gesagt ist eine Drosselwählvorrichtungs-/Sollangleichungsmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 268 derart, dass der Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselwählvorrichtung D103) empfangen bzw. aufgenommen wird, und ein Kandidatenwert der Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260, die in die Angleichungsmaschinendrehzahl des Kreuzungspunkts der Sollangleichungsroute ML und der Ermattungslinie entsprechend dem Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselwählvorrichtung D103) umgewandelt wird (Ermattungslinie, die von der Maschinendrehzahl entsprechend dem Einstellwert des Kraftstoffeinstellrads 28 (Drosselwählvorrichtung D103) auf dem Drehmomentliniendiagramm gezogen werden kann) wird ausgegeben und der Kandidatenwert der Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260, der dementsprechend ausgegeben wird, und der Kandidatenwert der Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260, der durch die Maximalwertauswahleinheit 269 ausgewählt ist, werden durch eine Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 270 verglichen und der Minimalwert wird ausgewählt, so dass die ultimative bzw. letztendliche Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 ausgegeben wird.
In diesem Fall ist die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 im Wesentlichen die Maschinendrehzahl an dem Kreuzungspunkt der Maschinensollausgabe und der Sollangleichungsroute ML, jedoch, wie in 8 dargestellt ist, ist die Maschinenmaximalausgabe D230 ein Wert, der durch ein Addieren der Gebläsepferdestärke bzw. -leistung und der Generatorausgabe zu den Pumpenausgabegrenzwert erlangt wird, und unter Verwendung dieser Maschinenmaximalausgabe D230 wird die Maschinensollausgabe D240 bestimmt, wie in 9 dargestellt ist. Ferner, wie in 11 dargestellt ist, wird die Maschinensollausgabe D240 in den Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsblock 160 eingegeben und die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 wird bestimmt. Der Wert der Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 wird in Übereinstimmung mit der Generatorausgabe D109 geändert, welche durch den Generator 19 angefordert bzw. angefragt wird.
In diesem Fall ist der Generator 19 nichteffizient bzw. wirksam, wenn elektrische Leistung mit einem kleinen Stromerzeugungsdrehmoment erzeugt wird. Aus diesem Grund, wenn der Generator 19 elektrische Leistung bzw. Strom erzeugt, wird der Generator 19 gesteuert, um elektrische Leistung bzw. Strom mit einem Drehmoment gleich wie oder größer als dem Minimalstromerzeugungsdrehmoment zu erzeugen, das vorab eingestellt ist. Als ein Ergebnis, wenn der Generator 19 den Zustand von dem Zustand, in dem der Generator 19 keinen Strom erzeugt (Stromerzeugung AUS) zu dem Zustand hin ändert, in dem der Generator 19 Strom erzeugt (Stromerzeugung AN), wird der AN-/AUS-Zustand der Stromerzeugung bei dem minimalen Stromerzeugungsdrehmoment umgeschaltet und die Generatorausgabe ändert sich diskontinuierlich. Genauer gesagt wird der Angleichungspunkt an dem Kreuzungspunkt der Maschinensollausgabe D240 und der Sollangleichungsroute ML bestimmt und deshalb ändert sich die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 mit dem Umschalten des AN-/AUS-Zustands der Stromerzeugung in großem Maße in Übereinstimmung mit einer diskontinuierlichen Änderung der Generatorausgabe D109.
Aus diesem Grund ist der Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsblock 160 derart, dass ein Minimalstromerzeugungsausgabeberechnungsblock 260 die Maschinendrehzahl D108 verwendet, um den folgenden Ausdruck zu berechnen, wobei eine Minimalstromerzeugungsausgabe (kW) = 2π ÷ 60 × Maschinendrehzahl × Minimalstromerzeugungsdrehmoment (Wert ist ein negativer Einstellwert) 1000, und die Minimalstromerzeugungsausgabe erlangt wird, und wenn die erforderliche Generatorausgabe geringer als die Minimalstromerzeugungsausgabe ist, die dementsprechend nachgefragt wird, wird die Ausgabe, die nicht ausreichend für die Minimalstromerzeugungsausgabe ist, zu der Maschinensollausgabe durch die Additions- bzw. Aufrechnungseinheit 266 addiert, und unter Verwendung der addierten Maschinensollausgabe wird sie als ein Kandidatenwert der Sollangleichungsmaschinendrehzahl berechnet mit der Maschinensollausgabe-/Sollangleichungsmaschinendrehzahlumwandlungstabelle 267, so dass die Änderung der Drehzahl aufgrund des AN-/AUS-Zustands der Stromerzeugung AN/AUS verhindert wird. Wenn es keine erforderliche Generatorausgabe gibt (zum Beispiel, wenn die Ausgabe der Maschine 17 unterstützt werden soll), führt die Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 262 an einem Abschnitt stromabwärts der Generatorausgabe D109 einen Vergleich mit dem Nullwert 261 für eine Null-Ausgabe durch. Deshalb wird nichts zu der Maschinensollausgabe D240 hinzugefügt. Die Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 265 ist derart, dass dann, wenn die erforderliche Generatorausgabe gleich wie oder größer als die Minimalstromerzeugungsausgabe ist, die Minimalstromerzeugungsausgabe nicht unzureichend ist, und deshalb ist es nicht notwendig, eine Addition zu der Maschinensollausgabe D240 durchzuführen. Deshalb wird ein negativer Wert in die Maximalwertauswahleinheit 265 eingegeben und Null, was der Maximalwert ist, wird ausgewählt in dem Vergleich mit dem Nullwert 264, und die Maximalwertauswahleinheit 265 gibt Null aus.
12 ist ein detaillierter Steuerungsablauf eines Maschinendrehzahlsteuerbefehlswertberechnungsblocks 170. Hiernach wird mit Bezug auf das Drehmomentliniendiagramm, wie in 4 dargestellt ist, eine Erläuterung vorgenommen werden. Wie in 12 dargestellt ist, ist der Maschinendrehzahlsteuerbefehlswertberechnungsblock 170 derart, dass auf der Basis der Pumpenkapazitäten D110, D111, die basierend auf den Taumelscheibenwinkeln erlangt werden, welche durch die Taumelscheibenwinkelsensoren 18a der zwei Hydraulikpumpen 18 erfasst sind, eine Durchschnittseinheit 271 eine durchschnittliche Pumpenkapazität berechnet, die einen Durchschnitt der Pumpenkapazitäten D110, D111 erlangt, und in Übereinstimmung mit der Magnitude der Durchschnittspumpenkapazität erlangt der Maschinendrehzahlsteuerbefehlsauswahlblock 273 einen Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert D270 (lastfreie Maximalmaschinendrehzahl np2). Genauer gesagt ist der Maschinendrehzahlsteuerbefehlsauswahlblock 273 derart, dass dann, wenn die Durchschnittspumpenkapazität mehr als ein bestimmter Einstellwert (Schwellenwert) ist, der Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert D270 näher an die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl np2 (D210) gebracht wird. Genauer gesagt wird die Maschinendrehzahl erhöht. Andererseits, wenn die Durchschnittspumpenkapazität geringer als ein bestimmter Einstellwert ist, wird sie näher an eine Maschinendrehzahl nm1 gebracht, die später erläutert wird, d. h. die Maschinendrehzahl wird reduziert. Eine Maschinendrehzahl entsprechend einer Position, an der das Maschinendrehmoment Null ist, entlang der Ermattungslinie von dem Kreuzungspunkt des Drehmoments an dem Sollangleichungspunkt MP1 und der Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 (D260) wird als eine lastfreie Maschinendrehzahl np1a angenommen und die Maschinendrehzahl nm1 wird als ein Wert erlangt, der durch ein Addieren eines unteren Grenzwertmaschinendrehzahlversatzwerts Δnm zu der lastfreien Maschinendrehzahl np1a erlangt wird. Es sei vermerkt, dass die Umwandlung in die lastfreie Maschinendrehzahl entsprechend der Sollmaschinenangleichungsdrehzahl D260 durch eine Angleichungsmaschinendrehzahl-/lastfreie Maschinendrehzahlumwandlungstabelle 272 vorgenommen wird. Deshalb wird der Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert D270 zwischen der lastfreien Minimalmaschinendrehzahl nm1 und der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl np2 in Übereinstimmung mit dem Zustand der Pumpenkapazität bestimmt. Der untere Grenzwertmaschinendrehzahlversatzwert Δnm ist ein Wert, der vorab eingestellt ist, und wird in dem Speicher des Maschinensteuergeräts 30 gespeichert.
Dies wird genauer erläutert werden. Wenn die Durchschnittspumpenkapazität mehr als ein bestimmter Einstellwert q_com1 ist, wird der Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert D270 näher an die lastfreie Maximalmaschinendrehzahl np2 gebracht und, wenn die Durchschnittspumpenkapazität geringer als der bestimmte Einstellwert q_com1 ist, wird er näher an den erlangten Wert unter Verwendung des folgenden Ausdrucks gebracht, wobei ein Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert D270 = Maschinendrehzahl np1a, die durch ein Umwandeln einer Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 in eine lastfreie Maschinendrehzahl + einen unteren Grenzwertmaschinendrehzahlversatzwert Δnm erlangt wird. Die Ermattungslinie kann durch den dementsprechend erlangten Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert D270 gesteuert werden, und wenn die Pumpenkapazität ausreichend ist (wenn die Durchschnittspumpenkapazität geringer als ein bestimmter Einstellwert ist), kann die Maschinendrehzahl verringert werden (Maschinendrehzahl ist eingestellt als nm1 (lastfreie Minimalmaschinendrehzahl)), wie in 4 dargestellt ist, und die Kraftstoffeffizienz kann verbessert werden, während der Kraftstoffverbrauch niedergehalten wird. Der Einstellwert q_com1 ist ein Wert, der vorab eingestellt wird und in dem Speicher des Pumpensteuergeräts 33 gespeichert ist. Es sei vermerkt, dass der Einstellwert q_com1 zwei Einstellwerte, beide für sowohl die Maschinendrehzahlanstiegsseite als auch die Maschinendrehzahlverringerungsseite, aufweist und ein Bereich eingestellt sein kann, in dem sich die Maschinendrehzahl nicht ändert.
13 ist ein detaillierter Steuerungsablauf eines Pumpenabsorptionsdrehmomentssteuerbefehlswertberechnungsblocks 180. Wie in 13 dargestellt ist, verwendet der Pumpenabsorptionsdrehmomentsteuerbefehlswertberechnungsblock 180 die derzeitige bzw. Ist-Maschinendrehzahl D108, die Maschinensollausgabe D240 und die Sollangleichungsmaschine D260, um einen Pumpenabsorptionsdrehmomentsteuerbefehlswert D280 zu erlangen. Ein Gebläsepferdestärkenberechnungsblock 280 verwendet die Maschinendrehzahl D108 um die Gebläsepferdestärke bzw. Gebläseleistung zu berechnen. Es sei vermerkt, dass die Gebläsepferdestärke unter Verwendung eines nachfolgend erläuterten Ausdrucks erlangt wird. Die Subtraktionseinheit 283 gibt die Ausgabe, die durch ein Subtrahieren der Gebläsepferdestärke, die dementsprechend erlangt ist, von der Maschinensollausgabe D240, die durch den Maschinensollausgabeberechnungsblock 140 (Pumpensollabsorptionspferdestärke) erlangt wird, in einen Pumpensollangleichungsmaschinendrehzahl- und Drehmomentberechnungsblock 284 ein. In diesem Fall wird die Ausgabe, die durch ein Subtrahieren von nicht lediglich der Gebläsepferdestärke, sondern auch der Generatorausgabe D109 von der Maschinensollausgabe D240 (Pumpensollabsorptionspferdestärke) erlangt wird, an den Pumpensollangleichungsmaschinendrehzahl- und Drehmomentsberechnungsblock 284 ausgegeben. Der Wert der erforderlichen Generatorausgabe hat ein negatives Vorzeichen und deshalb wird der Minimalwert in dem Vergleich mit einem Nullwert 281 durch eine Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 282 ausgewählt, und der ausgewählte Wert wird zu der Maschinensollausgabe D240 durch die Betriebseinheit 283 addiert, und dies bedeutet im Wesentlichen, dass die Generatorausgabe D109 von der Maschinensollausgabe D240 subtrahiert wird.
Ferner empfängt dieser Sollangleichungsmaschinendrehzahl- und Drehmomentberechnungsblock 284 die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260, die durch den Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsblock 160 erlangt ist. Die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 ist die Sollangleichungsmaschinendrehzahl der Hydraulikpumpe 18 (Pumpensollangleichungsmaschinendrehzahl). Dann berechnet der Pumpensollangleichungsmaschinendrehzahl- und -drehmomentberechnungsblock 284, wie in dem folgenden Ausdruck gezeigt ist, das Pumpensollangleichungsdrehmoment = (60 × 1000 × (Maschinensollausgabe – Gebläsepferdestärke))/(2π × Sollangleichungsmaschinendrehzahl). Das erlangte Pumpensollangleichungsdrehmoment wird an einen Pumpenabsorptionsdrehmomentberechnungsblock 285 ausgegeben.
Der Pumpenabsorptionsdrehmomentberechnungsblock 285 empfängt das Pumpensollangleichungsdrehmoment, das von dem Pumpensollangleichungsmaschinendrehzahl- und Drehmomentberechnungsblock 284 ausgegeben ist, die Maschinendrehzahl D108, die durch den Rotations- bzw. Drehsensor erfasst ist, und die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260. Der Pumpenabsorptionsdrehmomentberechnungsblock 285 berechnet, wie in dem folgenden Ausdruck gezeigt ist, ein Pumpenabsorptionsdrehmoment = Pumpensollangleichungsdrehmoment – Kp × (Sollangleichungsmaschinendrehzahl – Maschinendrehzahl) und gibt den Pumpenabsorptionsdrehmomentsteuerbefehlswert D280 als ein Berechnungsergebnis aus. In diesem Fall bezeichnet Kp einen Steuerzuwachs.
Solch ein Steuerungsablauf wird ausgeführt, wodurch dann, wenn die Ist-Maschinendrehzahl D108 mehr als die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 ist, der Pumpenabsorptionsdrehmomentsteuerbefehlswert D280 ansteigt, wie aus dem vorangehenden Ausdruck verstanden werden kann, und andererseits, wenn die Ist-Drehzahl D108 geringer als die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 ist, sinkt der Pumpenabsorptionsdrehmomentsteuerbefehlswert D280. Andererseits wird die Ausgabe der Maschine derart gesteuert, dass die Maschinensollausgabe D240 das obere Limit bzw. den oberen Grenzwert erreicht, und deshalb ist die Maschinendrehzahl als ein Ergebnis derart, dass die Maschine 17 stabil bei einer Maschinendrehzahl in der Nähe der Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 angetrieben bzw. betrieben wird.
In diesem Fall ist, wie in 15 dargestellt ist, die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260, die durch den Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsblock 160 berechnet ist, wie vorangehend erläutert ist, derart, dass dann, wenn die Stromerzeugung AUS ist, ein Kreuzungspunkt der Sollangleichungsroute ML und der Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie ELa, die die Maschinensollausgabe D240 darstellt, wenn die Stromerzeugung AUS ist, ein Sollangleichungspunkt Ma ist und die Sollangleichungsmaschinenendrehzahl D260 eine Sollangleichungsmaschinendrehzahl npa zu diesem Zeitpunkt ist. Wenn eine Stromerzeugung mit der minimalen Stromerzeugungsausgabe Pm durchgeführt wird, wird eine Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie ELb, die die Maschinensollausgabe D240 darstellt, welche die Minimalstromerzeugungsausgabe Pm erfüllt, verwendet, und ein Kreuzungspunkt der Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie ELb und der Sollangleichungsroute ML ist ein Sollangleichungspunkt Mb und die Sollangleichungsmaschinendrehzahl D260 ist eine Sollangleichungsmaschinendrehzahl npa' zu diesem Zeitpunkt.
Wenn die Maschinensteuerung, die wie in 11 dargestellt ist, nicht durchgeführt wird, ist die Sollstromerzeugungsausgabe klein mit einer Stromerzeugung geringer als die minimale Stromerzeugungsausgabe Pm und deshalb tritt ein Übergang zwischen den Sollangleichungspunkten Ma, Mb häufig auf aufgrund des AN/AUS der Stromerzeugung und bei dieser Gelegenheit ändert sich die Sollangleichungsmaschinendrehzahl häufig. In dieser Ausführungsform, wenn die Stromerzeugung geringer als die minimale Stromerzeugungsausgabe Pm ist, wird die Sollangleichungsmaschinendrehzahl als npa' vorab eingestellt, wenn die Stromerzeugung AUS ist und die Sollangleichungsmaschinendrehzahl ändert sich nicht aufgrund des AN/AUS der Stromerzeugung. Dann, wenn die Stromerzeugung AUS ist, ist der Sollangleichungspunkt ein Kreuzungspunkt Ma' zwischen der Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie ELa und der Sollangleichungsmaschinendrehzahl npa'. Deshalb, wenn die Maschinensteuerung, die wie in 11 dargestellt ist, nicht durchgeführt wird, ändert sich der Angleichungspunkt wie folgt: Ma → Mb → Mc in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Generatorausgabe, jedoch in dieser Ausführungsform ändert sich der Angleichungspunkt wie folgt: Ma' → Mb → Mc in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Generatorausgabe und, wenn die Generatorausgabe solch ein Niveau hat, dass das AN/AUS der Stromerzeugung umgeschaltet wird (Übergang des AN-/AUS-Zustands der Stromerzeugung) ändert sich die Sollangleichungsmaschinendrehzahl nicht, wobei sich die Bedienperson des Hybridbaggers 1 nicht unkomfortabel fühlt.
In dem Maschinendrehzahlsteuerbefehlswertberechnungsblock 170, der wie vorangehend beschrieben ist, ist der Minimalwert des Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert D270 ein Wert, der durch eine Berechnung von: Maschinendrehzahlsteuerbefehlswert = Maschinendrehzahl np1a, die durch ein Umwandeln einer Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 in eine lastfreie Maschinendrehzahl + einen unteren Grenzwertmaschinendrehzahlversatzwert Δnm erlangt wird, erlangt wird und die Ermattungslinie der Maschine hinsichtlich der Sollangleichungsmaschinendrehzahl wird bei einer hohen Maschinendrehzahl wenigstens hinsichtlich des unteren Grenzwertmaschinendrehzahlversatzwerts Δnm eingestellt. Deshalb wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, selbst wenn das Ist-Absorptionsdrehmoment (Pumpen-Ist-Absorptionsdrehmoment) der Hydraulikpumpe 18 hinsichtlich dem Pumpenabsorptionsdrehmomentsteuerbefehlswert etwas variiert, das Angleichen innerhalb eines Bereichs entfernt von der Ermattungslinie erreicht und, selbst wenn die Angleichungsmaschinendrehzahl der Maschine 17 sich etwas ändert, ist die Maschinenausgabe auf die Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL begrenzt und die Maschinensollausgabe wird gesteuert, um ein bestimmtes Niveau zu haben, und deshalb, selbst wenn das Ist-Absorptionsdrehmoment (Pumpen-Ist-Absorptionsdrehmoment) hinsichtlich des Pumpenabsorptionssteuerbefehlswerts variiert, kann eine Variation der Maschinenausgabe verringert werden. Als ein Ergebnis kann außerdem eine Variation bzw. Änderung der Pumpeneffizienz verringert werden und die Spezifikation der Kraftstoffeffizienz des Hybridbaggers 1 kann erfüllt werden. Die Spezifikation der Kraftstoffeffizienz ist zum Beispiel, dass die Kraftstoffeffizienz verglichen mit einem konventionellen Hybridbagger um 10% verringert werden kann.
Genauer gesagt, wie in 16 dargestellt ist, ist in der Vergangenheit ein Kreuzungspunkt der Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL und der Sollangleichungsmaschinendrehzahl als ein Sollangleichungspunkt MP1 angenommen und deshalb, wenn die nachfolgende Leistung der Hydraulikpumpe in großem Maße variiert, variiert die Maschinenausgabe entsprechend in großem Maße auf der Ermattungslinie DL. Als ein Ergebnis variiert die Kraftstoffeffizienz in großem Maße und es kann ein Fall auftreten, in dem es schwierig werden kann, die Spezifikation der Kraftstoffeffizienz des Hydraulikbaggers 1 zu erfüllen. Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 17 dargstellt ist, der Kreuzungspunkt zwischen der Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL und der Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL, welche die Krümmungslinie gleicher Pferdestärke ist und den oberen Grenzwert der Maschinenausgabe darstellt, als der Sollangleichungspunkt MP1 angenommen, und wenn die nachfolgende Leistung der Hydraulikpumpe in großem Maße variiert, ändert sich der Sollangleichungspunkt MP1 entlang der Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL. Deshalb verändert sich die Maschinenausgabe kaum und als ein Ergebnis verändert sich die Kraftstoffeffizienz kaum.
In der konventionellen Maschinensteuerung, wie sie in 18 dargestellt ist, passiert die Maschinenausgabe in dem Übergangszustand, in dem sich die Maschine 17 von dem Zustand einer Leerlaufdrehung hin zu einem Anstieg der Maschinendrehzahl ändert, so dass sich die Maschinenausgabe zu dem Sollangleichungspunkt MP1 hin ändert, die Ermattungslinie DL, die die Maximalausgabedrehmomentlinie TL und den Sollangleichungspunkt MP1 passiert, und deshalb wird die Maschinenausgabe während des Übergangs übermäßig größer als die Sollmaschinenausgabe, wie sie in einem eingebundenen Abschnitt A von 18 dargestellt ist, und dies verschlechtert die Kraftstoffeffizienz. Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 19 dargestellt ist, der Kreuzungspunkt der Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL und der Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL als der Sollangleichungspunkt MP1 angenommen und deshalb ändert sich die Maschinenausgabe während des Übergangs zu dem Sollangleichungspunkt MP1 entlang der Maschinenausgabesteuerbefehlswertkrümmungslinie EL, wie durch einen eingebundenen Abschnitt A von 19 dargestellt ist. Aus diesem Grund kann selbst in dem Übergang die gleiche Maschinenausgabe wie die Sollmaschinenausgabe erlangt werden und dies verbessert die Kraftstoffeffizienz.
[Maschinenhilfs- bzw. -unterstützungssteuerung]
In diesem Fall, wie vorangehend beschrieben ist, sammelt (speichert) der Kondensator elektrische Energie, die durch eine Regenerationshandlung erzeugt wird, wenn der Schwenkmotor 24 verzögert wird, und sammelt (speichert) elektrische Energie, die durch den Generator 19 erzeugt wird. In Übereinstimmung mit der Arbeitssituation wird die gespeicherte elektrische Energie an den Generator 19 geliefert (abgegeben), so dass die Maschine 17 beschleunigt (unterstützt) werden kann.
Zuerst bestimmt in dem Maschinensteuergerät 30 eine Unterstützungszustandsbestimmungseinheit, wie es in 20 dargestellt ist, ob es notwendig ist, die Maschine 17 zu unterstützen oder nicht. In der Unterstützungszustandsbestimmungseinheit erlangt zuerst die Abweichungsberechnungseinheit 310 eine Abweichung Δn einer Maschinendrehzahl, die durch ein Abziehen einer derzeitigen Maschinendrehzahl n von der Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 erlangt wird. Die derzeitige Maschinendrehzahl n wird mit einem Maschinendrehzahlsensor erfasst, welcher nicht dargestellt ist. Dann bestimmt und gibt die Unterstützungsbestimmungseinheit 320 einen Unterstützungszustand D330 auf der Basis der Abweichung Δn aus. Wenn die Abweichung Δn gleich wie oder größer als ein Schwellenwert Δn2 ist, wird ein Unterstützungskennzeichen auf „1” gesetzt, was ein Unterstützungszustand ist, der eine Unterstützung als gegeben angibt, und wenn die Abweichung Δn gleich wie oder geringer als ein Schwellenwert Δn1 ist, wird ein Unterstützungskennzeichen auf „0” gesetzt, was ein Unterstützungszustand ist, der anzeigt, dass keine Unterstützung gegeben ist. Genauer gesagt ist dem Einstellen des Unterstützungszustands eine Hystereseeigenschaft gegeben. Es sei vermerkt, dass dann, wenn die elektrische Energie, die in dem Kondensator 22 gespeichert ist, gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist, die Unterstützungsbestimmungseinheit 320 zwangsweise einen Nicht-Unterstützungszustand bestimmt.
In diesem Fall wird in dieser Ausführungsform, wenn sich der Unterstützungszustand von dem Unterstützungszustand, der angibt, dass keine Unterstützung gegeben ist, vor dem Start des Arbeitsmaschinenbetriebs, zu dem Unterstützungszustand der angibt, dass eine Unterstützung gegeben ist, nach dem Start des Arbeitsmaschinenbetriebs, ändert, die Hilfs- bzw. Unterstützungssteuerung durchgeführt, um ausreichend das Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine 3 zu gewährleisten. Das heißt, das Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine wird bei Aktivierung aus dem Hilfszustand, der angibt, dass keine Unterstützung gegeben ist, zu dem Unterstützungszustand, der angibt, dass eine Unterstützung gegeben wird, gewährleistet.
Genauer gesagt wird hiernach eine Erläuterung mit Bezug auf 21 gemacht werden. Wie in 21(b) dargestellt ist, wenn ein Übergang zu einem Zeitpunkt t1 von dem Nicht-Unterstützungszustand zu dem Unterstützungszustand hin auftritt, stellt das Maschinensteuergerät 30 die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl AN auf eine vorangehend bestimmte obere Grenzsollhilfsmaschinendrehzahl bzw. obere Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl (hohe Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl) hAN ein, welche größer als die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 ist, wie sie in 21(a) dargestellt ist. Danach stellt für eine vorangehend bestimmte vorbestimmte Zeitdauer T1 von einem Zeitpunkt t1 aus, das Maschinensteuergerät 30 kontinuierlich die hohe Rotationssollangleichungsdrehzahl hAN auf die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl bzw. Sollhilfsdrehzahl ein. Die vorbestimmte Zeitdauer T1 wird durch einen Timer gemessen. Ferner wird von einem Zeitpunkt t2 aus, wenn die vorbestimmte Zeitdauer T1 endet, die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN auf die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 bei einer Maschinendrehzahlverringerungsrate ANr, die vorangehend bestimmt ist, reduziert. Die Maschinendrehzahlverringerungsrate ANr ist ein Betrag einer Drehzahl (rpm), die pro Einheitszeit verringert wird. Es sei vermerkt, dass eine gekrümmte Linie Ln von 21(a) eine Zeitänderung der Ist-Maschinendrehzahl bezeichnet.
Wenn solch eine Hilfssteuerung bzw. Unterstützungssteuerung durchgeführt wird, ändert sich die Maschinendrehzahl, wie in 22 dargestellt ist, d. h., unmittelbar nach dem Start des Arbeitsbetriebs steigt die Maschinendrehzahl rapide zu der hohen Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl hAN (der Zustand (2) von 21, 22) von der Maschinendrehzahl des Angleichungspunkts MP0 vor dem Start des Arbeitsbetriebs (der Zustand (1) von 21, 22) an, ohne durch die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 beeinflusst zu werden. Danach wird für die vorbestimmte Zeitdauer T1 die hohe Rotationssollangleichungsdrehzahl hAN beibehalten, und die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN verringert sich allmählich von dem Niveau, wenn die vorbestimmte Zeitdauer T1 verstrichen ist (der Zustand (3) von 21, 22) zu der Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 und, indem sich die Last erhöht, wird sie bei dem Sollangleichungspunkt MP1 (der Zustand (4) von 21, 22) stabilisiert. Genauer gesagt ändert sich die Maschinendrehzahl, wie durch einen Pfeil A3 dargestellt ist, und erreicht den Sollangleichungspunkt MP1. Durch ein Durchführen solch einer Assistenz- bzw. Unterstützungssteuerung kann ein hohes Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine 3 gewährleistet werden und ein unnützer Energieverbrauch kann niedergehalten werden.
Nun wird die Einstellsteuerung der Sollhilfsmaschinendrehzahl AN, die vorangehend erläutert ist, im Detail erläutert werden. Diese Einstellsteuerung wird durch eine Sollhilfsmaschinendrehzahleinstelleinheit, wie sie in 23 dargestellt ist, durchgeführt. In 23 empfangen Bestimmungseinheiten S101, S102 den Hilfs- bzw. Unterstützungszustand D330 von der Unterstützungszustandsbestimmungseinheit. Wenn der Unterstützungszustand D330 „Unterstützen” ist und es innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer T1 seit dem Zeitpunkt t1 ist, an dem der Unterstützungszustand erlangt ist, gibt die Bestimmungseinheit S101 „T” an einen Schalter SW1 aus und, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer T1 verstrichen ist, gibt die Bestimmungseinheit S101 „F” an den Schalter SW1 aus. Andererseits, wenn der Unterstützungszustand D330 „Unterstützen” ist, gibt die Bestimmungseinheit S102 „F” an den Schalter SW2 aus.
Eine Drehzahl, die durch ein Subtrahieren der Maschinendrehzahlverringerungsrate ANr (D310) von einer Sollhilfsdrehzahl AN (D320) erlangt wird, die als ein Feedback für jede kurze Zeitdauer gegeben ist, wird in das „F”-Terminal des Schalters SW1 eingegeben, und eine hohe Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl hAN (D311) wird an das „T”-Terminal eingegeben. Deshalb gibt innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer T1 der Schalter SW1 die hohe Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl hAN (D311) an das „T”-Terminal des Schalters SW2 aus, und nachdem die vorbestimmte Zeitdauer T1 verstrichen ist, wird die Sollhilfsmaschinendrehzahl, die mit der Maschinendrehzahlverringerungsrate ANr (D310) allmählich verringert wird, in das „T”-Terminal ein.
Die Ausgabe des Schalters SW1 wird an das „T”-Terminal des Schalters SW1 eingegeben und eine Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 (D260) wird in das „F”-Terminal eingegeben. Deshalb gibt der Schalter SW2 in dem Unterstützungszustand eine beliebige der vorangehenden Drehzahlen, die von dem Schalter SW1 empfangen sind, aus, und der Schalter SW2 gibt in dem Nicht-Unterstützungszustand die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 aus. Dann gibt die Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 101 die Maschinendrehzahl oder die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1, die von dem Schalter SW2 empfangen ist, welche auch immer größer ist, an die Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 102 aus. Die Minimalwertauswahleinheit 102 gibt als die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN die hohe Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl hAN oder die Maschinendrehzahl, die empfangen wird, aus, welche auch immer kleiner ist. Genauer gesagt wird in dem Hilfszustand bzw. Unterstützungszustand eine Maschinendrehzahl zwischen der hohen Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl hAN und der Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 als eine größte Hilfsmaschinendrehzahl AN (D230) ausgegeben. Dann ist eine Änderung der Ausgabe der Sollhilfsmaschinendrehzahl AN über die Zeit eine Wellenform der Sollhilfsmaschinendrehzahl, wie in 21(a) dargestellt ist.
Die dementsprechend eingestellte Sollhilfsmaschinendrehzahl AN wird an die Unterstützungsdrehmomentberechnungseinheit innerhalb des Hybridsteuergeräts 23a eingegeben, das wie in 24 dargestellt ist. Zuerst subtrahiert die Unterstützungsdrehmomentberechnungseinheit die vorliegende Maschinendrehzahl n (D108) von der empfangenen Sollhilfsmaschinendrehzahl AN (D320) (Berechnung einer Differenz einer Drehzahl). Die Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 201 gibt diese subtrahierte Maschinendrehzahl oder einen Nullwert aus, welcher auch immer größer ist, an die Berechnungsvorrichtung 202. Der Grund, warum ein Vergleich mit einem Nullwert gemacht wird, ist, weil dann, wenn die derzeitige Maschinendrehzahl n größer als die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN ist, es nicht notwendig ist, zu unterstützen. Die Berechnungsvorrichtung 202 multipliziert die empfangene Maschinendrehzahldifferenz mit einem Hilfs- bzw. Unterstützungszuwachs Kas und gibt das Unterstützungsdrehmoment D340 aus, das in den Drehmomentwert konvertiert bzw. umgewandelt wird. Das Hybridsteuergerät 23a liefert (gibt ab) die elektrische Energie, die in dem Kondensator 22 akkumuliert ist, an den Generator 19 in Übereinstimmung mit dem berechneten Hilfsdrehmoment bzw. Unterstützungsdrehmoment D340 und unterstützt die Ausgabe der Maschine 17.
In dieser Ausführungsform wird für die vorbestimmte Zeitdauer T1, unmittelbar nachdem der Unterstützungszustand erlangt ist, die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN auf die hohe Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl hAN eingestellt, und nachdem die vorbestimmte Zeitdauer T1 verstrichen ist, wird sie allmählich auf die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 verringert. Da solch eine Unterstützungssteuerung durchgeführt wird, kann ein hohes Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine 3 gewährleistet werden und ein unnützer Energieverbrauch kann nieder gehalten werden.
Anstelle der Sollhilfsmaschinendrehzahleinstelleinheit, wie es in 23 dargestellt ist, kann die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN (D320) auf der Basis des Maschinenlastzustands eingestellt werden, wie er in 25 dargestellt ist. Die Maschinenlast ist tatsächlich eine Pumpenlast der Hydraulikpumpe 18, und wenn die Pumpenlast hoch ist, wird die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN (D320) als ein niedriger Wert eingestellt, und wenn die Pumpenlast niedrig ist, wird die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN (D320) als ein hoher Wert eingestellt.
In 25 berechnet zuerst ein Maschinenlastberechnungsblock 301 die Maschinenlast auf der Basis der Maschinendrehzahl D108, die Pumpendrücke D105, D106 und Pumpenkapazitäten D110, D111. Genauer gesagt wird zuerst die Pumpenabgabemenge wie folgt erlangt: Pumpenabgabemenge [L/min] = (Maschinendrehzahl [rpm] × Durchschnittspumpenkapazität [cc/rev])/60, und unter Verwendung dieser Pumpenabgabemenge wird die Maschinenlast unter Verwendung des folgenden Ausdrucks erlangt. Maschinenlast [kW] = (Pumpenabgabemenge [L/min] × Durchschnittspumpendruck [MPa])/60
Die Berechnungsvorrichtung 302 gibt einen Wert aus, der durch ein Umwandeln in die Drehzahl durch ein Multiplizieren der Ausgabe erlangt wird, die durch ein Subtrahieren der vorangehenden Maschinenlast von der Maschinensollausgabe D240 erlangt wird, mit dem Zuwachs Kp. Dieser konvertierte Wert bzw. umgewandelte Wert wird zu der empfangenen Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 (D260) addiert und die addierte Maschinendrehzahl wird in die Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 303 eingegeben. Die Maximalwertauswahleinheit 303 gibt die Sollangleichungsmaschinendrehzahl np1 (D260) und die addierte Maschinendrehzahl aus, welche auch immer größer ist, an die Minimalwertauswahleinheit (MIN-Auswahl) 304. Die Minimalwertauswahleinheit 304 gibt als die letztendliche Sollhilfsmaschinendrehzahl AN (D320) die empfangene Maschinendrehzahl und die hohe Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl hAN (D311) aus.
Wie vorangehend beschrieben ist, selbst wenn die Sollhilfsmaschinendrehzahl AN (D320), die durch ein Erlangen der Maschinenlast eingestellt ist, kann ein hohes Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine 3 gewährleistet werden und ein unnützer Energieverbrauch kann niedergehalten werden. Die Maschinenlast, die durch den Maschinenlastberechnungsblock 301 von 25 berechnet ist, kann außerdem unter Verwendung von lediglich Informationen über die Pumpenkapazität der Hydraulikpumpe 18 (Erfassungswert des Taumelscheibenwinkelsensors 18a) erlangt werden.
Es sei vermerkt, dass die hohe Rotationssollangleichungsmaschinendrehzahl hAN vorzugsweise eine Maschinendrehzahl np2' an dem Kreuzungspunkt der Sollangleichungsroute ML und der Ermattungslinie der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl np2 ist.
Der Schwellenwert Δn2 der Abweichung Δn, die mit Bezug auf 20 erläutert ist, ist vorzugsweise vorab in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Hybridbaggers 1 (Arbeitsmaschine) bestimmt. Insbesondere ist er vorzugsweise in Übereinstimmung mit dem Arbeitsmuster und der Arbeitsbetriebsart bestimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Hybridbagger 1 als ein Beispiel der Arbeitsmaschine erläutert, jedoch kann die vorliegende Ausführungsform außerdem auf einen Hybriddrahtlader mit einem antreibenden Elektromotor anstelle eines antreibenden Hydraulikmotors eines Radladers angewendet werden. Genauer gesagt weist der Hybridradlader eine Maschine, einen Generator und einen Kondensator (Elektrizitätsspeichervorrichtung) auf und ist eine Arbeitsmaschine, die sich durch ein Vorsehen von elektrische Energie von dem Kondensator oder elektrische Energie von dem Generator an einem antreibenden Elektromotor bewegt und während einer Verzögerung elektrische Energie, die durch eine Regenerationshandlung des antreibenden Elektromotors erzeugt wird, an den Kondensator liefert (der Kondensator wird dadurch geladen). Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung wird die Ausgabe der Maschine durch den Generator in Übereinstimmung mit der Situation der Arbeit mit dem Hybridradlader unterstützt und die Arbeitsmaschine wird durch ein Antreiben der Hydraulikpumpe betrieben, so dass ein Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine ausreichend gewährleistet werden kann mit einem Unterstützungseffekt, während die Kraftstoff- und Pumpeneffizienz verbessert wird.
Bezugszeichenliste

1: Bagger
2: Fahrzeughauptkörper
3: Arbeitsmaschine
4: unterer Fahrkörper
5: oberer Schwenkkörper
11: Ausleger
12: Arm
13: Schaufel
14: Auslegerzylinder
15: Armzylinder
16: Schaufelzylinder
17: Maschine
18: Hydraulikpumpe
18a: Taumelscheibenwinkelsensor
19: Generator
20: Steuerventil
20a: Pumpendruckerfassungseinheit
21: Fahr- bzw. Antriebsmotor
22: Kondensator
23: Inverter
23a: Hybridsteuergerät
24: Schwenkmotor
25: Drehsensor
26: Betätigungshebel
27: Betätigungshebelbetragserfassungseinheit
28: Kraftstoffeinstellvorrichtung
29: Betriebsartumschalteinheit
30: Maschinensteuergerät
32: Common-Rail-Steuereinheit
33: Pumpensteuergerät

Claims

Maschinensteuervorrichtung für eine Arbeitsmaschine, die folgendes aufweist: eine Maschine; einen Generator zum Unterstützen einer Ausgabe der Maschine; eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands der Arbeitsmaschine; eine lastfreie Maximalmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung zum Berechnen einer lastfreien Maximalmaschinendrehzahl auf der Basis des Betriebszustands, die eine Maschinendrehzahl der Maschine ist, welche bestenfalls erlangt werden kann, wenn keine Last aufgebracht ist; eine Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Sollangleichungsmaschinendrehzahl auf der Basis des Betriebszustands, die eine Maschinendrehzahl der Maschine ist, welche erreicht werden kann, wenn eine Last aufgebracht ist, wobei die Sollangleichungsmaschinendrehzahl separat von der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl berechnet ist; eine Maschinensollausgabeberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Maschinensollausgabe auf der Basis des Betriebszustands, welche bestenfalls ausgegeben werden kann; eine Maschinensteuereinrichtung zum Steuern einer Maschinendrehzahl zwischen der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl und der Sollangleichungsmaschinendrehzahl unter Beschränkung der Maschinensollausgabe; eine Unterstützungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, dass ein Unterstützen erforderlich ist, wenn eine Abweichung der Sollangleichungsmaschinendrehzahl und einer vorliegenden Maschinendrehzahl gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist; eine Unterstützungsdrehzahleinstelleinrichtung, wobei, nachdem bestimmt ist, dass ein Unterstützen erforderlich ist, die Unterstützungsmaschinendrehzahleinstelleinrichtung die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl bei einer vorangehend bestimmten oberen Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl größer als die Sollangleichungsmaschinendrehzahl einstellt, und danach die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl allmählich näher an der Sollangleichungsmaschinendrehzahl einstellt, wobei die Maschinensteuereinrichtung einen Unterstützungsdrehmomentsteuerbefehlswert an den Generator ausgibt und die Maschinendrehzahl steuert, so dass die Maschinendrehzahl die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl erreicht.
Maschinensteuervorrichtung der Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei für eine vorbestimmte Zeit von dem Zeitpunkt, an dem es bestimmt ist, dass das Unterstützen erforderlich ist, die Unterstützungsdrehzahleinstelleinrichtung die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl bei einer oberen Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl einstellt, und nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, die Unterstützungsdrehzahleinstelleinrichtung die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl derart einstellt, dass die Maschinendrehzahl mit einer vorbestimmten Maschinendrehzahlverringerungsrate auf die Sollangleichungsmaschinendrehzahl verringert wird.
Maschinensteuervorrichtung der Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, ferner mit einer Lastberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Maschinenlast auf der Basis eines Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung, wobei die Unterstützungsdrehzahleinstelleinrichtung ein Einstellen vornimmt, um die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Maschinenlast mit der oberen Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl oder weniger zu verringern.
Maschinensteuervorrichtung der Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die obere Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl eine Maschinendrehzahl an einem Kreuzungspunkt einer Sollangleichungsroute und einer Ermattungslinie der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl ist.
Maschinensteuervorrichtung der Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der vorbestimmte Wert der Abweichung in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Arbeitsmaschine bestimmt ist.
Maschinensteuerverfahren einer Arbeitsmaschine, das folgendes aufweist: einen Erfassungsschritt zum Erfassen eines Betriebszustands der Arbeitsmaschine; einen lastfreien Maximalmaschinendrehzahlberechnungsschritt zum Berechnen einer lastfreien Maximalmaschinendrehzahl auf der Basis des Betriebszustands, die eine Maschinendrehzahl der Maschine ist, welche bestenfalls erlangt werden kann, wenn keine Last aufgebracht ist; einen Sollangleichungsmaschinendrehzahlberechnungsschritt zum Berechnen einer Sollangleichungsmaschinendrehzahl auf der Basis des Betriebszustands, die eine Maschinendrehzahl der Maschine ist, welche erlangt werden kann, wenn eine Last aufgebracht ist, wobei die Sollangleichungsmaschinendrehzahl separat von der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl berechnet wird; einen Maschinensollausgabeberechnungsschritt zum Berechnen einer Maschinensollausgabe auf der Basis des Betriebszustands, die bestenfalls erreicht werden kann; einen Maschinensteuerschritt zum Steuern einer Maschinendrehzahl zwischen der lastfreien Maximalmaschinendrehzahl und der Sollangleichungsmaschinendrehzahl unter Begrenzung der Maschinensollausgabe; einen Unterstützungsbestimmungsschritt zum Bestimmen, dass ein Unterstützen erforderlich ist, wenn eine Abweichung der Sollangleichungsmaschinendrehzahl und einer vorliegenden Maschinendrehzahl gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist; und einen Unterstützungsmaschinendrehzahleinstellschritt, wobei, nachdem es bestimmt ist, dass ein Unterstützen erforderlich ist, die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl bei einer vorangehend bestimmten oberen Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl größer als die Sollangleichungsmaschinendrehzahl eingestellt wird, und danach die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl allmählich näher an der Sollangleichungsmaschinendrehzahl eingestellt wird, wobei in dem Maschinensteuerschritt ein Unterstützungsdrehmomentsteuerbefehlswert an den Generator ausgegeben wird, um eine Ausgabe der Maschine zu unterstützen, und die Maschinendrehzahl gesteuert wird, so dass die Maschinendrehzahl die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl erreicht.
Maschinensteuerverfahren der Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, wobei in dem Unterstützungsmaschinendrehzahleinstellschritt für eine vorbestimmte Zeit von dem Zeitpunkt an, an dem es bestimmt ist, dass das Unterstützen erforderlich ist, die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl bei einer oberen Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl eingestellt wird, und nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl derart eingestellt wird, dass die Maschinendrehzahl mit einer vorbestimmten Maschinendrehzahlverringerungsrate auf die Sollangleichungsmaschinendrehzahl verringert wird.
Maschinensteuerverfahren der Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, ferner mit einem Lastberechnungsschritt zum Berechnen einer Maschinenlast auf der Basis eines Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung, wobei in dem Unterstützungsmaschinendrehzahleinstellschritt ein Einstellen vorgenommen wird, um die Sollunterstützungsmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Maschinenlast mit der oberen Grenzsollunterstützungsmaschinendrehzahl oder weniger zu verringern.