DE112015000099T5

DE112015000099T5 - Motor-Steuervorrichtung von Hybrid-Arbeitsmaschine, Hybrid-Arbeitsmaschine, und Motor-Steuerverfahren von Hybrid-Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112015000099T5
Application number: DE112015000099.2T
Authority: DE
Inventors: Tomotaka Imai; Tsubasa Ohira; Masaru Shizume; Tadashi Kawaguchi
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-05-25
Also published as: US20170089039A1; CN105492703A; KR20170039611A; JPWO2016024642A1; JP6046281B2; WO2016024642A1

Abstract

Bei der Steuerung eines Verbrennungsmotors, der ein Motor ist, der Triebkraft erzeugt, und bei dem eine zur Extraktion der erzeugten Triebkraft verwendete Abtriebswelle mit einem Generatormotor verbunden ist, bewirkt die Motor-Steuervorrichtung, dass der Generatormotor Triebkraft erzeugt, wenn sowohl eine erste Bedingung, die erfüllt oder nicht erfüllt ist basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs einer aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors mit einer aus einer ersten Beziehung gewonnenen Drehzahl, als auch eine zweite Beziehung und eine zweite Bedingung, die erfüllt oder nicht erfüllt sind, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs eines Drehmoments des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl mit einem unter Verwendung der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnenen Drehmoment, erfüllt sind. Die erste Beziehung ist eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und dem Drehmoment, das durch den Verbrennungsmotor bei der Drehzahl erzeugt wird, und die zweite Beziehung ist eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Verbrennungsmotors, die verwendet wird, um die Größe der von dem Verbrennungsmotor erzeugten Triebkraft zu definieren.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zur Steuerung eines Motors einer Hybrid-Arbeitsmaschine.
Hintergrund
Eine Arbeitsmaschine weist beispielsweise einen Verbrennungsmotor als Energiequelle auf, der Triebkraft zum Fahren oder Triebkraft zum Bedienen eines Arbeitsgeräts erzeugt. Neuerdings ist beispielsweise, wie in Patentliteratur 1 beschrieben, eine Arbeitsmaschine bekannt, in der ein Verbrennungsmotor und ein Generatormotor kombiniert sind, um durch den Verbrennungsmotor erzeugte Triebkraft als Triebkraft eines Arbeitsgeräts zu verwenden und elektrische Energie durch Antreiben des Generatormotors mit dem Verbrennungsmotor zu erzeugen.
Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2012-241585

Kurzdarstellung
Technisches Problem
Wenn eine Last, die auf einen Verbrennungsmotor einwirkt, vorübergehend zunimmt, besteht die Möglichkeit, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors stark zunimmt oder dass der Verbrennungsmotor stoppt (Motorstopp).
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine starke Zunahme in der Drehzahl eines Verbrennungsmotors zu unterdrücken, wenn eine Last des Verbrennungsmotors vorübergehend zunimmt.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine, die bei der Steuerung eines Verbrennungsmotors, der ein Motor ist, der Triebkraft erzeugt und von dem eine Abtriebswelle, die zur Extraktion der erzeugten Triebkraft verwendet wird, mit einem Generatormotor verbunden ist, der bewirkt, dass der Generatormotor Triebkraft erzeugt, wenn sowohl eine erste Bedingung, die basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs einer aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors mit einer aus einer ersten Beziehung gewonnenen Drehzahl erfüllt ist oder nicht, als auch eine zweite Beziehung und eine zweite Bedingung, die basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs eines Drehmoments des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl mit einem unter Verwendung der erste Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnenen Drehmoment erfüllt sind, erfüllt sind, wobei die erste Beziehung eine Beziehung ist zwischen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors und einem Drehmoment, das in der Lage ist, durch den Verbrennungsmotor bei der Drehzahl erzeugt zu werden, und wobei die zweite Beziehung eine Beziehung ist zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Verbrennungsmotors, die zur Definition einer Größe der von dem Verbrennungsmotor erzeugten Triebkraft verwendet wird.
In der vorliegenden Erfindung, ist es bevorzugt, dass die erste Bedingung erfüllt ist, wenn die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors gleich oder kleiner ist als die durch die erste Beziehung und die zweite Beziehung gewonnene Drehzahl, und die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl gleich oder kleiner ist als ein Wert, der um eine vorbestimmte Größe kleiner ist als das aus der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnene Drehmoment.
In der vorliegenden Erfindung, ist es bevorzugt, dass die Motor-Steuervorrichtung das Drehmoment, das durch den Generatormotor basierend auf dem aus der zweiten Beziehung gewonnenen Drehmoment bei der aktuellen Drehzahl erzeugt wird, und das aus der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnene Drehmoment bestimmt.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Motor-Steuervorrichtung einen Sollwert erhöht, um zu bewirken, dass der Generatormotor elektrische Energie aus einem Wert, der kleiner ist als ein Zielwert des Sollwerts, mit Ablauf einer Zeitspanne erzeugt, wenn die Motor-Steuervorrichtung von einem Zustand, in dem der Generatormotor Triebkraft erzeugt, in einem Zustand, in dem der Generatormotor elektrische Energie erzeugt, umschaltet.
In der vorliegenden Erfindung, ist es bevorzugt, dass die Motor-Steuervorrichtung bewirkt, dass der Generatormotor Triebkraft erzeugt, wenn die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors gleich oder kleiner ist als eine Drehzahl entsprechenden einem maximalen Drehmoment der ersten Beziehung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Hybrid-Arbeitsmaschine folgendes auf: die Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine; den Verbrennungsmotor; den Generatormotor, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird; und eine elektrische Energie-Speichervorrichtung, die die durch den Generatormotor erzeugte elektrische Energie speichert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Motor-Steuerverfahren einer Hybrid-Arbeitsmaschine bei der Steuerung eines Verbrennungsmotors, der ein Motor ist, der Triebkraft erzeugt und von dem eine zur Extraktion der erzeugten Triebkraft verwendete Abtriebswelle mit einem Generatormotor verbunden ist, folgendes: Bestimmen, ob eine erste Bedingung, die erfüllt ist oder nicht, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs einer aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors mit einer aus einer ersten Beziehung gewonnenen Drehzahl, und eine zweite Beziehung und eine zweite Bedingung erfüllt sind, die erfüllt oder nicht basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs eines Drehmoments des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl mit einem unter Verwendung der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnenen Drehmoment; und Ausgeben eines Antriebsbefehls zum Antreiben des Generatormotors, wenn sowohl die erste Bedingung als auch die zweite Bedingungen erfüllt sind, wobei die erste Beziehung eine Beziehung ist zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und dem Drehmoment, das in der Lage ist, durch den Verbrennungsmotor bei der Drehzahl erzeugt zu werden, und wobei die zweite Beziehung eine Beziehung ist zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Verbrennungsmotors, die verwendet wird, um eine von dem Verbrennungsmotor erzeugte Größe der Triebkraft zu definieren.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die erste Bedingung erfüllt ist, wenn die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors gleich oder kleiner ist als die Drehzahl, die gewonnen wird aus der ersten Beziehung als eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und dem Drehmoment, das in der Lage ist, durch den Verbrennungsmotor bei der Drehzahl erzeugt zu werden, und aus der zweiten Beziehung als eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der verwendet wird, um die Größe der von dem Verbrennungsmotor erzeugten Triebkraft zu definieren, und wobei die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl gleich oder größer ist als ein Wert, der um eine vorbestimmte Größe kleiner ist als das aus der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnene Drehmoment.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine starke Abnahme in der Drehzahl eines Verbrennungsmotors zu unterdrücken, wenn eine Last des Verbrennungsmotors vorübergehend zunimmt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht und erläutert einen Bagger, der eine Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform ist.
2 ist ein Diagramm und erläutert schematisch ein Antriebsystem des Baggers gemäß der Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm und erläutert ein Beispiel eines Drehmomentdiagramms, das zur Steuerung eines Motors gemäß der Ausführungsform verwendet wird.
4 ist ein Diagramm und erläutert einen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors.
5 ist ein Diagramm und erläutert einen Zustand, in dem eine Last des Verbrennungsmotors zunimmt.
6 ist ein Diagramm und erläutert die Steuerung durch eine Motor-Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
7 ist ein Diagramm und erläutert die Steuerung durch die Motor-Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
8 ist ein Diagramm und erläutert die Steuerung durch die Motor-Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
9 ist ein Diagramm und erläutert einen Betrieb eines Motors, wenn eine erste Bedingung nicht erfüllt ist und ein Generatormotor elektrische Energie erzeugt.
10 ist ein Diagramm und erläutert ein Variationsbeispiel eines Drehmoments mit Bezug auf die Zeit, wenn der Generatormotor elektrische Energie erzeugt.
11 ist ein Diagramm und erläutert einen Betrieb des Motors, wenn die erste Bedingung nicht erfüllt ist und der Generatormotor elektrische Energie in der Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform erzeugt.
12 ist ein Diagramm und erläutert eine Modifikation einer Ausgabebefehlslinie gemäß der Ausführungsform.
13 ist ein Diagramm und erläutert ein Konfigurationsbeispiel eines Hybridreglers, der die Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform durchführt.
14 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Hybridreglers, der die Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform durchführt.
15 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Hybridreglers, der die Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform durchführt.
16 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Hybridreglers, der die Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform durchführt.
17 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Hybridreglers, der die Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform durchführt.
18 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Hybridreglers, der die Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform durchführt.
19 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Hybridreglers, der die Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform durchführt.
20 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Hybridreglers, der die Motor-Steuerung gemäß der Ausführungsform durchführt.
21 ist ein Ablaufdiagramm und erläutert ein Beispiel eines Motor-Steuerungsverfahrens gemäß der Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Weise (Ausführungsform) zur Durchführung der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden im Einzelnen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
<Gesamtkonfiguration der Arbeitsmaschine>
1 ist eine perspektivische Ansicht und erläutert einen Bagger 1, der eine Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform ist. Der Bagger 1 weist einen Fahrzeugkörper 2 und ein Arbeitsgerät 3 auf. Der Fahrzeugkörper 2 weist einen unteren Fahrkörper 4 und einen oberen Schwenkkörper 5. Der untere Fahrkörper 4 weist ein Paar von Fahrwerken 4a und 4a auf. Die Fahrwerke 4a und 4a weisen die Raupenketten 4b bzw. 4b auf. Jedes der Fahrwerke 4a und 4a weist einen Antriebsmotor 21 auf. Der Antriebsmotor 21, der in 1 erläutert ist, treibt die linke Raupenkette 4b an. Obwohl nicht in 1 erläutert, weist der Bagger 1 auch einen Antriebsmotor auf, der die rechte Raupenkette 4b antreibt. Der Antriebsmotor, der die linke Raupenkette 4b antreibt, wird als linker Antriebsmotor bezeichnet und der Antriebsmotor, der die rechte Raupenkette 4b antreibt, wird als rechter Antriebsmotor bezeichnet. Der rechte Antriebsmotor und der linke Antriebsmotor bewirken, dass der Bagger 1 durch Antreiben der Raupenketten 4b und 4b fährt oder schwingt.
Der obere Schwenkkörper 5 ist auf dem unteren Fahrkörper 4 angeordnet, so dass er schwenkbar ist. Der Bagger 1 schwenkt durch einen Schwenkmotor der bewirkt, dass der obere Schwenkkörper 5 schwingt. Der Schwenkmotor kann ein Elektromotor sein, der elektrische Energie in eine Drehkraft umwandelt, er kann ein hydraulischer Motor sein, der einen Druck eines hydraulischen Fluids (hydraulischer Druck) in eine Drehkraft umwandelt, oder er kann eine Kombination des hydraulischen Motors und des Elektromotors sein. In dieser Ausführungsform ist der Schwenkmotor ein Elektromotor.
Der obere Schwenkkörper 5 weist ein Fahrerhaus 6 auf. Der obere Schwenkkörper 5 weist einen Kraftstofftank 7, einen hydraulischen Fluidtank 8, einen Motorraum 9 und ein Gegengewicht 10 auf. Der Kraftstofftank 7 enthält Kraftstoff zum Antreiben eines Motors. Der hydraulische Fluidtank 8 enthält ein hydraulisches Fluid, das von einer Hydraulikpumpe in Hydraulikzylinder, wie Auslegerzylinder 14, Armzylinder 15, und Löffelzylinder 16, und hydraulische Geräte wie der Antriebsmotor 21 ausgestoßen wird. Der Motorraum 9 nimmt einen Motor, der als eine Energiequelle des Baggers dient, und Geräte wie die Hydraulikpumpe, die den hydraulischen Geräten hydraulisches Fluid zuführt, auf. Das Gegengewicht 10 ist hinten im Motorraum 9 angeordnet. Ein Absturzsicherung 5T ist oben auf dem oberen Schwenkkörper 5 angebracht.
Das Arbeitsgerät 3 ist vorne in der Mitte des oberen Schwenkkörpers 5 befestigt. Das Arbeitsgerät 3 weist einen Ausleger 11, einen Arm 12, einen Löffel 13, den Auslegerzylinder 14, den Armzylinder 15 und den Löffelzylinder 16 auf. Das untere Ende des Auslegers 11 ist mit einem Bolzen mit dem oberen Schwenkkörper 5 gekoppelt. Durch den Einsatz dieser Struktur bewegt sich der Ausleger 11 drehend relativ zu dem oberen Schwenkkörper 5.
Der Ausleger 11 ist mit dem Arm 12 mit einem Bolzen gekoppelt. Genauer gesagt, sind die Spitze des Auslegers 11 und die Basis des Arms 12 mit einem Bolzen miteinander gekoppelt. Die Spitze des Arms 12 und der Löffel 13 sind mit einem Bolzen miteinander gekoppelt. Durch den Einsatz dieser Struktur bewegt sich der Arm 12 drehend relativ zu Ausleger 11. Der Löffel 13 bewegt sich drehend relativ zu Arm 12.
Der Auslegerzylinder 14, der Armzylinder 15, und der Löffelzylinder 16 sind hydraulische Zylinder, die durch das aus der Hydraulikpumpe ausgestoßene hydraulische Fluid angetrieben werden. Der Auslegerzylinder 14 bewirkt die Bewegung des Auslegers 11. Der Armzylinder 15 bewirkt die Bewegung des Arms 12. Der Löffelzylinder 16 bewirkt die Bewegung des Löffels 13.
<Antriebssystem 1PS von Bagger 1>
2 ist ein Diagramm und erläutert schematisch ein Antriebsystem des Baggers 1 gemäß der Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist der Bagger 1 eine Hybrid-Arbeitsmaschine, in der folgendes kombiniert ist: ein Verbrennungsmotor 17, ein Generatormotor 19, der angetrieben wird, um elektrische Energie durch den Verbrennungsmotor 17 zu erzeugen, eine elektrische Energie-Speichervorrichtung 22, die elektrische Energie speichert, und ein Elektromotor, der durch die Zufuhr von elektrischer Energie, die von Generatormotor 19 erzeugt wird, oder durch von der Speichervorrichtung 22 abgegebenen elektrischen Energie angetrieben wird. Genauer gesagt, bewirkt der Bagger 1, dass der obere Schwenkkörper 5 mit einem Elektromotor 24 (hier im Folgenden entsprechend als eine Schwenkmotor 24 bezeichnet) schwingt.
Der Bagger 1 weist den Verbrennungsmotor 17, eine Hydraulikpumpe 18, den Generatormotor 19, und den Schwenkmotor 24 auf. Der Verbrennungsmotor 17 ist eine Energiequelle des Baggers 1. In dieser Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 17 ein Dieselmotor. Der Generatormotor 19 ist mit einer Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 verbunden. Durch den Einsatz dieser Struktur wird der Generatormotor 19 angetrieben, um elektrische Energie durch den Verbrennungsmotor 17 zu erzeugen. Wenn die von dem Verbrennungsmotor 17 erzeugte Triebkraft nicht ausreichend ist, wird der Generatormotor 19 angetrieben, um den Verbrennungsmotor 17 durch elektrische Energie zu unterstützen, die aus der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 zugeführt wird.
In dieser Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 17 ein Dieselmotor, ist aber nicht auf den Dieselmotor begrenzt. Der Generatormotor 19 ist beispielsweise ein geschalteter Reluktanzmotor (SR), ist aber nicht auf den SR-Motor begrenzt. In dieser Ausführungsform ist ein Rotor 19R des Generatormotors 19 direkt mit der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 verbunden, ist aber nicht auf diese Struktur begrenzt. Zum Beispiel können der Rotor 19R des Generatormotors 19 und die Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 miteinander über eine Zapfwelle (PTO) verbunden sein. Der Rotor 19R des Generatormotors 19 kann mit einer Getriebeeinrichtung wie ein mit der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 verbundenes Reduktionsgetriebe verbunden sein und kann durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben werden. In dieser Ausführungsform dient eine Kombination des Verbrennungsmotors 17 und des Generatormotors 19 als eine Energiequelle des Baggers 1. Die Kombination des Verbrennungsmotors 17 und des Generatormotors 19 wird entsprechend als Motor 36 bezeichnet. Der Motor 36 ist ein Hybrid-Motor, in dem der Verbrennungsmotor 17 und der Generatormotor 19 kombiniert sind, um Triebkraft zu erzeugen, die für den Bagger 1 als Arbeitsmaschine erforderlich ist.
Die Hydraulikpumpe 18 führt den hydraulischen Geräten ein hydraulisches Fluid zu. In dieser Ausführungsform wird eine variable hydraulische Verdrängerpumpe wie eine hydraulische Taumelscheibenpumpe als hydraulische Pumpe 18 verwendet. Ein Eingabeteil 18I der Hydraulikpumpe 18 ist mit einer Kraftübertragungswelle 19S verbunden, die mit dem Rotor des Generatormotors 19 verbunden ist. Durch den Einsatz dieser Struktur wird die Hydraulikpumpe 18 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben.
Das Antriebssystem 1PS weist die elektrische Energie-Speichervorrichtung 22 und eine Schwenkmotor-Steuervorrichtung 24I als elektrisches Antriebssystem zum Antreiben des Schwenkmotors 24 auf. In dieser Ausführungsform ist die elektrische Energie-Speichervorrichtung 22 ein Kondensator, genauer ein elektrischer Doppelschichtkondensator, ist aber nicht auf den Kondensator begrenzt. Die elektrische Energie-Speichervorrichtung 22 kann eine Sekundärbatterie wie eine Nickel-Wasserstoff-Speicherbatterie, eine Lithiumionenbatterie, und eine Bleispeicherbatterie sein. Die Schwenkmotor-Steuervorrichtung 24I ist beispielsweise ein Wandler.
Die von dem Generatormotor 19 erzeugte elektrische Energie oder die von der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 abgegebene elektrische Energie wird dem Schwenkmotor 24 über ein Energiekabel zugeführt, um zu bewirken, dass der obere Schwenkkörper 5, der in 1 erläutert ist, schwenkt. D. h. der Schwenkmotor 24 bewirkt, dass der obere Schwenkkörper 5 durch die Durchführung eines Bestromungsvorgangs mit der elektrischen Energie, die von dem Generatormotor 19 zugeführt (erzeugt) wird, oder der elektrischen Energie, die von der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 zugeführt (abgegeben) wird, schwingt. Der Schwenkmotor 24 führt (lädt) der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 elektrische Energie durch die Durchführung eines Regenerationsvorgangs zu, wenn der obere Schwenkkörper 5 langsamer wird. Der Generatormotor 19 führt (lädt) der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 die von ihm selbst erzeugte elektrische Energie zu. D. h. die elektrische Energie-Speichervorrichtung 22 kann mit der elektrischen Energie aufgeladen werden, die von dem Generatormotor 19 erzeugt wird.
Der Generatormotor 19 wird angetrieben, um elektrische Energie durch den Verbrennungsmotor 17 zu erzeugen, oder wird angetrieben, um den Verbrennungsmotor 17 durch die elektrische Energie anzutreiben, die von der elektrische Energie-Speichervorrichtung 22 erzeugt wird. Ein Hybridregler 23 steuert den Generatormotor 19 über eine Generatormotor-Steuervorrichtung 19I. D. h. der Hybridregler 23 erzeugt ein Steuersignal zum Antreiben des Generatormotors 19 und leitet das Steuersignal an die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I weiter. Die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I bewirkt, dass der Generatormotor 19 elektrische Energie basierend auf dem Steuersignal (Regeneration) erzeugt, oder bewirkt, dass der Generatormotor 19 Triebkraft (Antreiben) erzeugt. Die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I ist beispielsweise ein Wandler.
Der Generatormotor 19 ist mit einem Umdrehungssensor 25m vorgesehen. Der Umdrehungssensor 25m detektiert eine Drehzahl des Generatormotors 19, d. h. die Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit des Rotors 19R. Der Umdrehungssensor 25 wandelt die nachgewiesene Drehzahl in ein elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal an den Hybridregler 23 aus. Der Hybridregler 23 gewinnt die durch den Umdrehungssensor 25m nachgewiesene Drehzahl des Generatormotors 19 und verwendet die gewonnene Drehzahl zur Steuerung der Betriebszustände des Generatormotors 19 und des Verbrennungsmotors 17. Zum Beispiel wird ein Drehmelder oder ein Drehwertgeber als Umdrehungssensor 25m verwendet. In dieser Ausführungsform ist die durch den Umdrehungssensor 25m nachgewiesene Drehzahl des Generatormotors 19 gleich der Drehzahl des Verbrennungsmotors 17. Wenn die PTO oder dergleichen dazwischen angeordnet ist, hat die Drehzahl ein vorbestimmtes Verhältnis, in Abhängigkeit von einem Schaltverhältnis oder dergleichen. In dieser Ausführungsform kann der Umdrehungssensor 25m die Anzahl von Umdrehungen des Rotors 19R des Generatormotors 19 detektieren und der Hybridregler 23 kann die Anzahl von Umdrehungen in eine Drehzahl umwandeln. In dieser Ausführungsform kann die Drehzahl des Generatormotors 19 mit einem durch einen Drehzahlsensor 17n des Verbrennungsmotors 17 nachgewiesenen Wert ersetzt werden.
Der Schwenkmotor 24 ist mit einem Umdrehungssensor 25m vorgesehen. Der Umdrehungssensor 25m detektiert die Drehzahl des Schwenkmotors 24. Der Umdrehungssensor 25m wandelt die nachgewiesene Drehzahl in ein elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal an den Hybridregler 23 aus. Zum Beispiel wird ein Magnet-eingebetteter Synchronmotor als Schwenkmotor 24 verwendet. Zum Beispiel wird ein Drehmelder oder ein Drehwertgeber als Umdrehungssensor 25m verwendet.
In dieser Ausführungsform weist der Hybridregler 23 einen Computer mit einem Prozessor wie eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) und einen Speicher auf. Der Hybridregler 23 gewinnt Signale aus Werten, die durch Temperatursensoren wie Thermistoren oder Thermoelemente nachgewiesen wurden, die in dem Generatormotor 19, dem Schwenkmotor 24, der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22, der Schwenkmotor Steuervorrichtung 24I und der Generatormotor-Steuervorrichtung 19I, die später zu beschreiben sind, angeordnet sind. Der Hybridregler 23 verwaltet die Temperaturen der Geräte wie der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 basierend auf den gewonnenen Temperaturen und führt das Laden und Entladen der Steuerung der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22, der Energieerzeugungssteuerung des Generatormotors 19/Hilfsteuerung des Verbrennungsmotors 17, und der Bestromungssteuerung/Regenerationssteuerung des Schwenkmotors 24 durch. Der Hybridregler 23 führt ein Motor-Steuerverfahren gemäß dieser Ausführungsform durch.
Das Antriebssystem 1PS weist Schalthebel 26R und 26L auf, die rechts und links mit Bezug zu einer Sitzposition eines Fahrzeugführers im Fahrerhaus 6 angeordnet sind, das im Fahrzeugkörper 2 angeordnet ist, der in 1 erläutert ist. Die Schalthebel 26R und 26L sind Vorrichtungen zum Bedienen des Arbeitsgeräts 3 und zum Bedienen des Verfahrens des Baggers 1. Die Schalthebel 26R und 26L bedienen das Arbeitsgerät 3 und den oberen Schwenkkörper 5 als Reaktion auf den Betrieb von jenen.
Ein hydraulischer Pilotdruck wird basierend auf dem Bedienbetrag des Schalthebels 26R und 26L erzeugt. Der hydraulische Pilotdruck wird einem später zu beschreibenden Steuerventil zugeführt. Das Steuerventil treibt eine Spule des Arbeitsgeräts 3 in Abhängigkeit des hydraulischen Pilotdrucks an. Mit der Bewegung der Spule wird dem Auslegerzylinder 14, dem Armzylinder 15, und dem Löffelzylinder 16 ein hydraulisches Fluid zugeführt. Als Ergebnis werden beispielsweise Hebe- und Senkbetrieb des Auslegers 11 mit dem Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb des Schalthebel 26R, Graben, und Kippbetriebe des Löffels 13 mit der Bedienung nach rechts und nach links des Schalthebels 26R durchgeführt. Zum Beispiel werden Kipp- und Grabbetriebe des Arms 12 mit der Bedienung nach rechts und nach links des Schalthebels 26L durchgeführt. Der Bedienbetrag des Schalthebels 26R und 26L wird durch eine Hebelbedienmaßdetektionseinheit 27 in elektrische Signale umgewandelt. Die Hebelbedienmaßdetektionseinheit 27 weist einen Drucksensor 27S auf. Der Drucksensor 27S detektiert einen hydraulischen Pilotdruck, der durch das Bedienen der Schalthebel 26L und 26R erzeugt wird. Der Drucksensor 27S gibt eine Spannung entsprechend dem nachgewiesenen hydraulischen Pilotdruck aus. Die Hebelbedienmaßdetektionseinheit 27 berechnet einen Hebelbedienbetrag durch Umwandeln der von dem Drucksensor 27S ausgegebenen Spannung zu einem Bedienbetrag.
Die Hebelbedienmaßdetektionseinheit 27 gibt den Hebelbedienbetrag als elektrisches Signal an mindestens eines von einem Pumpenregler 33 und dem Hybridregler 23 aus. Wenn die Schalthebel 26L und 26R elektrische Hebel sind, weist die Hebelbedienmaßdetektionseinheit 27 ein elektrisches Detektiergerät wie ein Potentiometer auf. Die Hebelbedienmaßdetektionseinheit 27 wandelt die Spannung, die von dem elektrischen Detektiergerät erzeugt worden ist, in Abhängigkeit von dem Hebelbedienbetrag in den Hebelbedienbetrag um, um den Hebelbedienbetrag zu berechnen. Als Ergebnis wird der Schwenkmotor 24 in der rechten und linken Schwenkrichtung mit dem rechten und linken Bedienen des Schalthebels 26L angetrieben. Der Antriebsmotor 21 wird durch den rechten und linken nicht erläuterten Antriebshebel angetrieben.
Ein Kraftstoff-Stellwähler 28 und eine Modus-Umschalteinheit 29 sind im Fahrerhaus 6 angeordnet, das in 1 erläutert ist. In der folgenden Beschreibung wird der Kraftstoff-Stellwähler 28 entsprechend als Drosselwähler 28 bezeichnet. Der Drosselwähler 28 stellt eine dem Verbrennungsmotor 17 zugeführte Menge an Kraftstoff ein. Der eingestellte Wert (auch als Sollwert bezeichnet) des Drosselwählers 28 wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und wird an eine Motor-Steuervorrichtung (hier im Folgenden entsprechend als Motorregler bezeichnet) 30 ausgegeben.
Der Motorregler 30 gewinnt von Sensoren ausgegebene Werte wie die Drehzahl und die Wassertemperatur des Verbrennungsmotors 17 aus den Sensoren 17C zum Nachweisen von Zuständen des Verbrennungsmotors 17. Der Motorregler 30 steuert die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 durch Gewinnen der Zustände des Verbrennungsmotors 17 aus den gewonnenen ausgegebenen Werten der Sensoren 17C und Einstellen der Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff. In dieser Ausführungsform weist der Motorregler 30 einen Computer mit einem Prozessor wie eine CPU und einem Speicher auf.
Der Motorregler 30 erzeugt ein Signal eines Steuerbefehls zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 17 basierend auf dem eingestellten Wert des Drosselwählers 28. Der Motorregler 30 überträgt das erzeugte Steuersignal an eine Common-Rail-Steuereinheit 32. Die Common-Rail-Steuereinheit 32, die das Steuersignal empfängt, stellt die Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff ein. D. h. in dieser Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 17 ein Dieselmotor, der elektronisch in der Art von common rail gesteuert werden kann. Der Motorregler 30 kann bewirken, dass der Verbrennungsmotor 17 die Zielausgabeenergie erzeugt, durch Steuern der Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff über die Common-Rail-Steuereinheit 32. Der Motorregler 30 kann ein Drehmoment frei einstellen, das bei der Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 jederzeit ausgegeben werden kann.
Der Verbrennungsmotor 17 weist einen Drehzahlsensor 17n auf. Der Drehzahlsensor 17n detektiert die Drehzahl der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17, d. h. die Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit der Abtriebswelle 17S. Der Motorregler 30 und der Pumpenregler 33 gewinnen die durch den Drehzahlsensor 17n nachgewiesene Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 und verwenden die gewonnene Drehzahl zur Steuerung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 17. In dieser Ausführungsform kann der Drehzahlsensor 17n die Anzahl von Umdrehungen des Verbrennungsmotors 17 nachweisen, und der Motorregler 30 und der Pumpenregler 33 können die Anzahl von Umdrehungen in die Drehzahl umwandeln. In dieser Ausführungsform kann die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 durch einen Wert ersetzt werden, der durch den Umdrehungssensor 25m des Generatormotors 19 nachgewiesen wird.
Die Modusumschalteinheit 29 ist eine Einheit, die einen Betriebsmodus des Baggers 1 auf einen Energiemodus oder einen Sparmodus einstellt. Die Modusumschalteinheit 29 weist beispielsweise einen Bedienknopf, einen Schalter, oder ein Bildschirm-Tastfeld, das im Fahrerhaus 6 angeordnet ist, nach. Der Maschinenführer des Baggers 1 kann den Betriebsmodus des Baggers 1 durch Bedienen des Bedienknopfes oder dergleichen der Modusumschalteinheit 29 umschalten.
Der Pumpenregler 33 steuert eine Fließgeschwindigkeit des aus der Hydraulikpumpe 18 ausgestoßenen hydraulischen Fluids. In dieser Ausführungsform weist der Pumpenregler 33 einen Computer mit einem Prozessor wie eine CPU und einem Speicher auf. Der Pumpenregler 33 empfängt Signale, die vom Motorregler 30, der Modusumschalteinheit 29 und der Hebelbedienmaßdetektionseinheit 27 übertragen wurden. Dann erzeugt der Pumpenregler 33 ein Signal eines Steuerbefehls zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit des aus der Hydraulikpumpe 18 ausgestoßenen hydraulischen Fluids. Der Pumpenregler 33 ändert die Fließgeschwindigkeit des aus der Hydraulikpumpe 18 ausgestoßenen hydraulischen Fluids durch Ändern des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe 18 unter Verwendung des erzeugten Steuersignals.
Ein Signal eines Taumelscheibenwinkelsensor 18a zur Detektion des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe 18 wird in den Pumpenregler 33 eingegeben. Der Taumelscheibenwinkelsensor 18a bewirkt, dass der Pumpenregler 33 die Pumpenkapazität der Hydraulikpumpe 18 durch Nachweisen des Taumelscheibenwinkels berechnet. Eine Pumpendruckdetektionseinheit 20a zur Detektion eines Ausstoßdrucks der Hydraulikpumpe 18 (hier im Folgenden entsprechend als Pumpenausstoßdruck bezeichnet) ist in einem Steuerventil 20 angeordnet. Der nachgewiesene Pumpenausstoßdruck wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und wird in den Pumpenregler 33 eingegeben.
Der Motorregler 30, der Pumpenregler 33 und der Hybridregler 23 sind miteinander über ein fahrzeuginternes lokales Netzwerk (LAN) 35 wie ein lokales Regler-Netzwerk (CAN) verbunden. Durch den Einsatz dieser Struktur können der Motorregler 30, der Pumpenregler 33 und der Hybridregler 23 untereinander Informationen austauschen.
In dieser Ausführungsform steuert mindestens der Motorregler 30 den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17. In diesem Fall steuert der Motorregler 30 den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17 unter Verwendung von Informationen, die von mindestens einem von Pumpenregler 33 und Hybridregler 23 erzeugt werden. Auf diese Weise dient in dieser Ausführungsform mindestens eines von Motorregler 30, Pumpenregler 33, und Hybridregler 23 als Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine (hier im Folgenden entsprechend als Motor Steuervorrichtung bezeichnet). D. h. mindestens einer der Regler führt ein Motor-Steuerverfahren einer Hybrid-Arbeitsmaschine (hier im Folgenden entsprechend als Motor-Steuerverfahren bezeichnet) gemäß dieser Ausführungsform zur Steuerung des Betriebszustands des Motors 36 aus. In der folgenden Beschreibung können, wenn der Motorregler 30, der Pumpenregler 33, und der Hybridregler 23 nicht unterschiedlich sind, diese Regler als Motor-Steuervorrichtung bezeichnet werden. In dieser Ausführungsform führt der Hybridregler 23 die Funktion der Motor-Steuervorrichtung aus.
<Steuerung von Motor 36>
3 ist ein Diagramm und erläutert ein Beispiel eines Drehmomentdiagramms, das zur Steuerung des Motors 36 gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird. Das Drehmomentdiagramm stellt eine Beziehung zwischen dem Drehmoment T (N × m) der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 und der Drehzahl n (U/min: rev/min) der Abtriebswelle 17S dar. In dieser Ausführungsform ist, da der Rotor 19R des Generatormotors 19 mit der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 verbunden ist, die Drehzahl n der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 gleich der Drehzahl des Rotors 19R des Generatormotors 19. In der folgenden Beschreibung bezieht sich die Drehzahl n auf mindestens eine von der Drehzahl der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 und der Drehzahl des Rotors 19R des Generatormotors 19. In dieser Ausführungsform sind die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 und die ausgegebene Energie, wenn der Rotationsmotor 19 als Elektromotor arbeitet, PS, und die Einheit davon ist Energie. Die ausgegebene Energie, wenn der Rotationsmotor 19 als Energiegenerator arbeitet, ist elektrische Energie und die Einheit davon ist Energie.
Das Drehmomentdiagramm weist eine maximale Drehmomentlinie TL, eine Grenzlinie VL, eine Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL, einen Angleichweg ML und eine Ausgabebefehlslinie IL auf. Die maximale Drehmomentlinie TL gibt während des Betriebs des Baggers 1, der in 1 erläutert ist, die maximale ausgegebene Energie an, die durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugt werden kann. Die maximale Drehmomentlinie TL entspricht der ersten Beziehung, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 und dem Drehmoment T ist, das durch den Verbrennungsmotor 17 bei der Drehzahl n erzeugt werden kann.
Das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17, das durch die maximale Drehmomentlinie TL angegeben wird, bestimmt, unter Berücksichtigung der Langlebigkeit, eine Abgas-Grenze und dergleichen des Verbrennungsmotors 17. Demgemäß kann der Verbrennungsmotor 17 ein Drehmoment erzeugen, das größer ist als das Drehmoment T entsprechend der maximalen Drehmomentlinie TL. In der Praxis steuert die Motor-Steuervorrichtung, beispielsweise der Motorregler 30, den Verbrennungsmotor 17, derart, dass das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 nicht die maximale Drehmomentlinie TL überschreitet.
An einem Schnittpunkt Pcnt der Grenzlinie VL und der maximalen Drehmomentlinie TL, ist die durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugte ausgegebene Energie ein Maximum. Der Schnittpunkt Pcnt wird als Bemessungspunkt bezeichnet. Die am Bemessungspunkt Pcnt ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 wird als ausgegebene Nennenergie bezeichnet. Die maximale Drehmomentlinie TL wird basierend auf der Abgasgrenze bestimmt, wie vorstehend beschrieben. Die Grenzlinie VL wird basierend auf der maximalen Drehzahl bestimmt. Demgemäß ist die ausgegebene Nennenergie die maximale ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17, die basierend auf der Abgasgrenze und der maximalen Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 bestimmt wird.
Die Grenzlinie VL begrenzt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17. D. h. die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 wird durch die Motor-Steuervorrichtung, beispielsweise den Motorregler 30 gesteuert, so dass sie nicht größer ist als die Grenzlinie VL. Die Grenzlinie VL definiert die maximale Drehzahl des Verbrennungsmotors 17. D. h. die Motor-Steuervorrichtung, beispielsweise der Motorregler 30, steuert die maximale Drehzahl des Verbrennungsmotors 17, so dass sie die durch die Grenzlinie VL definierte Drehzahl nicht bis zu einer Überdrehung überschreitet.
Die Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL gibt das maximale Drehmoment an, das durch die Hydraulikpumpe 18, die erläutert in 2 erläutert ist, bei der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 absorbiert werden kann. Der Angleichweg ML wird eingestellt, beispielsweise, so dass die Drehzahl n mit der gleichen Ausgabeenergie abgesenkt wird, wenn der Verbrennungsmotor 17 mit vorbestimmter Ausgabeenergie arbeitet. Demgemäß ist es, da der Verbrennungsmotor 17 bei einer niedrigeren Drehzahl betätigt werden kann, möglich, den Verlust auf Grund von interner Reibung des Verbrennungsmotors 17 zu reduzieren. Der Angleichweg ML kann so eingestellt werden, dass er einen Punkt mit hohem Kraftstoffverbrauch durchläuft.
Die Ausgabebefehlslinie IL gibt ein Ziel der Drehzahl n und des Drehmoments T des Verbrennungsmotors 17 an. D. h. der Verbrennungsmotor 17 wird gesteuert, um die Drehzahl n und das aus der Ausgabebefehlslinie IL gewonnene Drehmoment T zu erreichen. Demgemäß entspricht die Ausgabebefehlslinie IL der zweiten Beziehung, die eine Beziehung zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 ist, die zur Regulierung der von Verbrennungsmotor 17 erzeugten Triebkraft verwendet wird. Die Ausgabebefehlslinie IL ist ein Sollwert der durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugten ausgegebenen Energie (hier im Folgenden entsprechend als Ausgabeenergie-Sollwert bezeichnet). D. h. die Motor-Steuervorrichtung, beispielsweise der Motorregler 30, steuert das Drehmoment T und die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17, so dass das Drehmoment T und die Drehzahl n auf der Ausgabebefehlslinie IL entsprechend dem Ausgabeenergie-Sollwert erreicht werden. Wenn zum Beispiel die Ausgabebefehlslinie ILt dem Ausgabeenergie-Sollwert entspricht, werden das Drehmoment T und die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 gesteuert, um Werte auf der Ausgabebefehlslinie ILt darzustellen.
Das Drehmomentdiagramm weist viele Ausgabebefehlslinien IL auf. Die Werte zwischen nebeneinander liegenden Ausgabebefehlslinien IL können berechnet werden, beispielsweise durch Interpolation. In dieser Ausführungsform sind die Ausgabebefehlslinien IL gleich PS-Linien. In einer gleichen PS-Linie wird die Beziehung zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n so bestimmt, dass die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 konstant ist. In dieser Ausführungsform sind die Ausgabebefehlslinien IL nicht auf die PS-Gleiche begrenzt, sondern können Drosselgleichen sein. Eine Drosselgleiche stellt die Beziehung zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n dar, wenn der Einstellwert (Drosselöffnung) des Kraftstoff-Stellwählers, d. h. der Drosselwähler 28, der gleiche ist. Der Einstellwert des Drosselwählers 28 ist ein Sollwert, der für die Common-Rail-Steuereinheit 32 verwendet wird, um eine Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff zu definieren. Ein Beispiel, in dem die Ausgabebefehlslinie IL eine Drosselgleiche ist, ist später beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor 17 gesteuert, so dass er das Drehmoment T und die Drehzahl nm am Angleichpunkt TP erreicht. Der Angleichpunkt TP ist ein Schnittpunkt des Angleichwegs ML, der durch eine durchgezogene Linie in 3 angegeben ist, die Ausgabebefehlslinie ILt ist durch eine durchgezogene Linie in 3 angegeben, und die Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL ist durch eine durchgezogene Linie angegeben. Der Angleichpunkt TP ist ein Punkt, an dem die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 und die Last der Hydraulikpumpe 18 miteinander im Gleichgewicht sind. Die Ausgabebefehlslinie ILt, die durch die durchgezogene Linie angegeben ist, entspricht dem Ziel der ausgegebenen Energie des Verbrennungsmotors 17, die durch die Hydraulikpumpe 18 absorbiert wird, und der ausgegebenen Zielenergie des Verbrennungsmotors 17 am Angleichpunkt TP.
Wenn der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt, nimmt die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17, die von der Hydraulikpumpe 18 absorbiert wird, um die ausgegebene Energie Wga ab, die durch den Generatormotor 19 absorbiert wird. Die Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL bewegt sich zu einer durch eine gepunktete Linie angegebenen Position. Dabei entspricht die ausgegebene Energie einer Ausgabebefehlslinie ILg. Die Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL schneidet die Ausgabebefehlslinie ILg bei der Drehzahl nm am Angleichpunkt TP. Ein Ausgabebefehlslinie ILt, die durch den Angleichpunkt TP hindurchläuft, wird durch Addieren der ausgegebenen Energie Wga, die durch den Generatormotor 19 absorbiert wird, zur Ausgabebefehlslinie ILg erhalten.
Auf diese Weise werden der Motor 36, d. h. der Verbrennungsmotor 17 und der Generatormotor 19, basierend auf der maximale Drehmomentlinie TL, der Grenzlinie VL, der Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL, dem Angleichweg ML und den Ausgabebefehlslinien IL gesteuert. Ein Fall, bei dem eine Last, die auf den Motor 36, genauer auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, vorübergehend variiert, wird im Folgenden beschrieben.
<Wenn Last, die auf dem Verbrennungsmotor 17 wirkt, vorübergehend variiert>
4 ist ein Diagramm und erläutert einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17. Im Normalbetrieb des Motors 36 ist eine Last, die auf den Motor 36 wirkt, genauer auf den Verbrennungsmotor 17, nicht größer als der Ausgabeenergie-Sollwert. D. h. der Motorregler 30, der in 2 erläutert ist, führt die Steuerung so durch, dass die Last LD, die auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, nicht größer ist als die Ausgabebefehlslinie ILt, wie in 4 erläutert. Allerdings kann während des Betriebs des Motors 36 die Last, die auf den Motor 36, genauer auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, vorübergehend variieren, beispielsweise auf Grund einer Störung.
Auch wenn eine große äußeren Kraft auf das Arbeitsgerät 3 wirkt, kann die Last, die auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, vorübergehend variieren. Zum Beispiel, wenn eine große äußere Kraft plötzlich auf das Arbeitsgerät 3 wirkt, nimmt der interne Druck des Hydraulikzylinders zum Antreiben des Arbeitsgeräts 3 schnell zu, und damit nimmt der Druck der Hydraulikpumpe 18 über ein hydraulisches Rohr schnell zu. Wenn der Druck der Hydraulikpumpe 18 schnell in einem Zustand zunimmt, in dem die Fließgeschwindigkeit des aus der Hydraulikpumpe 18 ausgestoßenen hydraulischen Fluids nicht variiert, nimmt die absorptive Leistung der Hydraulikpumpe 18 schnell zu. Im Allgemeinen wird, wenn der Druck der Hydraulikpumpe 18 zunimmt, der Hydraulikkreislauf so gesteuert, dass der Taumelscheibenwinkel der Hydraulikpumpe 18 abnimmt. Demgemäß wird die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 durch Unterdrücken der Fließgeschwindigkeit des aus der Hydraulikpumpe 18 ausgestoßenen hydraulischen Fluids unterdrückt, d. h. des Produkts aus Taumelscheibenwinkel und Drehzahl des Verbrennungsmotors 17. Auf diese Weise wird die Steuerung der Abnahme der Fließgeschwindigkeit des aus der Hydraulikpumpe 18 ausgestoßenen hydraulischen Fluids so durchgeführt, dass die absorptive Leistung der Hydraulikpumpe 18 nicht größer ist als eine Zielabsorptionsleistung, wenn aber die Last, die auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, schnell variiert, kann die oben genannte Steuerung der schnellen Variation nicht folgen. Auch wenn das Drehmoment, das erforderlich ist, um zu bewirken, dass der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt, schnell zunimmt, kann die Last, die auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, vorübergehend variieren.
5 ist ein Diagramm und erläutert einen Zustand, in dem die Last des Verbrennungsmotors 17 zunimmt. Zum Beispiel, wenn die Last, die auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, auf Grund von Störung oder dergleichen schnell zunimmt, kann die Last, die größer ist als der Ausgabeenergie-Sollwert, auf den Verbrennungsmotor 17 wirken. In dem Beispiel, das in 5 erläutert ist, steuert der Motorregler 30 den Verbrennungsmotor 17 so, dass er das Drehmoment T und die Drehzahl nm am Angleichpunkt TP auf der Ausgabebefehlslinie ILt erreicht, aber die Last LD kann die Ausgabebefehlslinie ILt auf Grund von Störung oder dergleichen überschreiten.
Da dann Energie (Trägheitsenergie) zum Halten der Drehzahl n in Verbrennungsmotor 17 verbraucht wird, nimmt die Drehzahl n ab. Wenn die Drehzahl n abnimmt, nimmt das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 bis zum Drehmoment T der maximale Drehmomentlinie TL entlang der Ausgabebefehlslinie ILt zu. Danach nehmen das Drehmoment T und die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 entlang der maximale Drehmomentlinie TL ab, wie durch einen Punkt TPa in 5 angegeben. Im Allgemeinen ist die Zunahme in der Last LD auf Grund von Störung oder dergleichen vorübergehende und die Last wird schnell gleich oder kleiner als der Ausgabeenergie-Sollwert. Wenn das Drehmoment T und die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 entlang der maximale Drehmomentlinie TL abnehmen, besteht die Möglichkeit, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 weiterhin abnimmt und eine Abnahme in der Drehzahl n oder das Stoppen des Verbrennungsmotors 17 bewirkt, auch wenn die Last LD des Verbrennungsmotors 17 gleich oder kleiner ist als der Ausgabeenergie-Sollwert. Dieses Phänomen tritt in einem Bereich auf, in dem die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 gleich oder kleiner ist als die Drehzahl ntmax beim Maximalwert TLmax der maximale Drehmomentlinie TL.
Um dieses Phänomen zu unterdrücken, führt die Motor-Steuervorrichtung, genauer der Hybridregler 23, der in 2 erläutert ist, das Motor-Steuerverfahren gemäß dieser Ausführungsform durch. D. h. der Hybridregler 23 treibt den Generatormotor 19, der in 2 erläutert ist, als Elektromotor an, wenn eine Last LD größer als ein Sollwert zum Definieren von Triebkraft, die von dem Verbrennungsmotor 17 erzeugt wird, d. h. der Ausgabeenergie-Sollwert, vorübergehend auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt. Wenn der Generatormotor 19 als Elektromotor angetrieben wird, wird das Drehmoment T des Generatormotors 19 an den Verbrennungsmotor 17 weitergegeben, und damit wird die Abnahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 unterdrückt. Als Ergebnis kann, nachdem die Last LD, die vorübergehend auf größer als der Ausgabeenergie-Sollwert zunimmt, zurückgestellt ist, so dass sie gleich oder kleiner ist als der Ausgabeenergie-Sollwert, der Verbrennungsmotor 17 weiterhin bei dem Drehmoment T und der Drehzahl nm am Angleichpunkt TP arbeiten.
6 bis 8 sind Diagramme und erläutern die Steuerung der Motor-Steuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform. In der Steuerung der Motor-Steuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform (hier im Folgenden entsprechend als Motor-Steuerung bezeichnet), gibt der Hybridregler 23 einen Antriebsbefehl zum Antreiben des Generatormotors 19 aus, um zu bewirken, dass der Generatormotor 19 Triebkraft erzeugt, wenn sowohl eine erste Bedingung als auch eine zweite Bedingung erfüllt sind. Die ersten Bedingung und die zweite Bedingung werden im Folgenden mit Bezug auf 6 beschrieben.
Ob die erste Bedingung erfüllt ist oder nicht wird basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs der aktuellen Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 mit der aus der maximale Drehmomentlinie TL und der Ausgabebefehlslinie ILt gewonnenen Drehzahl nc bestimmt. Die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 ist eine reelle Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 in der Motor-Steuerung. In dieser Ausführungsform ist die aktuelle Drehzahl nr eine Drehzahl, die aus dem Umdrehungssensor 25m zur Detektion der Drehzahl des Generatormotors 19 durch den Hybridregler 23 gewonnen wird, der in 2 erläutert ist. Die erste Bedingung ist erfüllt, wenn die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 gleich oder kleiner ist als die Drehzahl (hier im Folgenden entsprechend als Steuerbestimmungsdrehzahl bezeichnet) nc, die aus der maximale Drehmomentlinie TL und der Ausgabebefehlslinie ILt gewonnen wird. Die Steuerbestimmungsdrehzahl nc ist eine Drehzahl an einem Schnittpunkt TPc, bei dem sich die maximale Drehmomentlinie TL und die Ausgabebefehlslinie ILt schneiden.
Auch wenn die erste Bedingung erfüllt ist, aber das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 geringer ist als die maximale Drehmomentlinie TL, arbeitet der Generatormotor 19 als Elektromotor, und somit besteht die Möglichkeit, dass die elektrische Energie der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 verbraucht wird und die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 17 abnimmt. Wenn sich das aktuelle Drehzahl nr mit Bezug auf die Steuerbestimmungsdrehzahl nc nach oben und nach unten bewegt, besteht die Möglichkeit, dass der Betrieb des Generatormotors 19 als Elektromotor und der Betrieb als Energiegenerator wiederholt werden. D. h. es besteht die Möglichkeit, dass eine Suche auftritt, wenn nur die erste Bedingung erfüllt ist. In dieser Ausführungsform wird der Generatormotor 19 als Elektromotor angetrieben, wenn eine zweite im Folgenden zu beschreibende Bedingung zusätzlich zur ersten Bedingung erfüllt ist. Demgemäß ist es möglich, die Möglichkeiten zu unterdrücken, dass die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 17 abnimmt und die oben genannte Suche auftritt.
Ob die zweite Bedingung erfüllt ist oder nicht, wird basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs des Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17 bei der aktuellen Drehzahl nr mit dem Drehmoment Ttl bestimmt, das unter Verwendung der maximalen Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnen wird. Das Drehmoment Tr wird durch den Hybridregler 23 durch Empfangen des Werts gewonnen, der von dem Motorregler 30, der in 2 erläutert ist, durch Übermittlung über das fahrzeuginterne LAN 35 aufgenommen wird. Der Motorregler 30 gewinnt die vom Drehzahlsensor 17n nachgewiesene Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 und gibt das Drehmoment Ttlh auf der maximale Drehmomentlinie TL entsprechend der gewonnenen Drehzahl n als Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17 an den Hybridregler 23 aus. Die zweite Bedingung ist erfüllt, wenn das Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17 bei der aktuellen Drehzahl nr gleich oder größer ist als das aus der maximale Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnene Drehmoment Ttlh.
Die zweite Bedingung kann erfüllt sein, wenn das Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17 bei der aktuellen Drehzahl nr gleich oder größer ist als ein Schwellenwert Ttll, der um eine vorbestimmte Größe kleiner ist als das aus der maximale Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnene Drehmoment Ttlh. In diesem Fall kann, auch wenn das durch den Motorregler 30 gewonnene Drehmoment Tr eine Abweichung aufweist, der Hybridregler 23 die zweite Bedingung in zufriedenstellender Weise bestimmen.
Die vorbestimmte Größe ist nicht besonders eingeschränkt, sondern kann beispielsweise auf einen Wert eingestellt werden, der kleiner ist als eine Differenz Δ zwischen dem aus der maximale Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnenen Drehmoment Ttlh und dem aus dem Angleichweg ML bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnenen Drehmoment Tml. Die Differenz Δ ist Ttlh – Tml. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Größe in einem Bereich von 5% bis 80% der Differenz Δ bestimmt werden. Die vorbestimmte Größe kann auf einen Bereich von 1% bis 10% des aus der maximale Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnenen Drehmoments Ttlh eingestellt werden. In diesem Fall reicht der Schwellenwert Ttll von 90% bis 99% des Drehmoments Ttlh.
Da die maximale Drehmomentlinie TL eine Serie von maximalen Drehmomenten T ist, die von dem Verbrennungsmotor 17 bei den Umdrehungsgeschwindigkeiten n erzeugt werden kann, ist das tatsächlich von dem Verbrennungsmotor 17 erzeugte Drehmoment T nicht größer als das durch die maximale Drehmomentlinie TL bestimmte Drehmoment T. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass die zweite Bedingung erfüllt ist, auch wenn das Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17 größer ist als das aus der maximalen Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnene Drehmoment Ttlh. D. h. in dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass das Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17 größer ist als das aus der maximalen Drehmomentlinie TL bestimmte Drehmoment T.
Wie vorstehend beschrieben, ist die aktuelle Drehzahl nr eine Drehzahl, die aus dem Umdrehungssensor 25m zum Bestimmen der Drehzahl des Generatormotors 19 durch den Hybridregler 23 gewonnen wird. Das Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17, das der aktuellen Drehzahl nr entspricht, wird aus dem Motorregler 30 durch Übermittlung über das fahrzeuginterne LAN 35 durch den Hybridregler 23 in einem Steuerungszyklus gewonnen, in dem der Hybridregler 23 die Drehzahl nr aus dem Umdrehungssensor 25m gewinnt. Demgemäß besteht, wenn ein Verzug in der Übertragung über das fahrzeuginterne LAN 35 auftritt, die Möglichkeit, dass der Hybridregler 23 das Drehmoment Tr in einem Steuerungszyklus vor dem Steuerungszyklus gewinnt, in dem die Drehzahl nr aus dem Umdrehungssensor 25m gewonnen wird.
Wenn die Last LD größer ist als der Ausgabeenergie-Sollwert bei der Drehzahl ntlmx oder kleiner, nimmt das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 mit einer Abnahme in der Drehzahl n ab. Wenn demnach ein Verzug in der Übermittlung über das fahrzeuginterne LAN 35 auftritt, wird angenommen, dass das aus dem Motorregler 30 durch den Hybridregler 23 gewonnene Drehmoment Tr höher ist als das aktuelle Drehmoment des Verbrennungsmotors 17. In dieser Ausführungsform wird angenommen, wie vorstehend beschrieben, dass die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn das Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17 gleich oder größer ist als das aus der maximalen Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnene Drehmoment Ttlh. Demgemäß kann, auch wenn ein Verzug in der Übermittlung über das fahrzeuginterne LAN 35 auftritt, der Hybridregler 23 die zweite Bedingung in zufriedenstellender Weise erfüllen.
Das von dem Generatormotor 19 erzeugte Drehmoment wird im Folgenden mit Bezug auf 7 beschrieben. Wenn die erste Bedingung und die zweite Bedingung erfüllt sind, treibt der Hybridregler 23 den Generatormotor 19 als Elektromotor an. In diesem Fall bestimmt der Hybridregler 23 das Drehmoment (hier im Folgenden entsprechend als Generatormotor-Drehmoment bezeichnet) Tg, das von dem Generatormotor 19 basierend auf dem Drehmoment Tt, das aus der Ausgabebefehlslinie ILt bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnen wird, und dem Drehmoment Ttlh, das aus der maximale Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnen wird, erzeugt wird. Genauer gesagt ist das Generatormotor-Drehmoment Tg eine Differenz zwischen dem Drehmoment Tt und dem Drehmoment Ttlh. Das aus der Ausgabebefehlslinie ILt bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnene Drehmoment Tt ist das Drehmoment am Punkt TPp auf der Ausgabebefehlslinie ILt bei der aktuellen Drehzahl nr.
Der Hybridregler 23 steuert die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I, die in 2 erläutert ist, so dass sie das gewonnene Generatormotor-Drehmoment Tg erreicht und dem Generatormotor 19 elektrische Energie aus der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 zuführt. Dabei ist das von dem Motor 36 erzeugte Drehmoment T die Summe des aus der maximalen Drehmomentlinie TL bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnenen Drehmoments Ttlh und des Generatormotor-Drehmoments Tg, d. h. des aus der Ausgabebefehlslinie ILt bei der aktuellen Drehzahl nr gewonnenen Drehmoments Tt. Wenn die Last LD geringer wird als der Ausgabeenergie-Sollwert entsprechend der Ausgabebefehlslinie ITt durch diese Steuerung, wird die ausgegebene Energie des Motors 36, d. h. die Summe der ausgegebenen Energie des Verbrennungsmotors 17 und der ausgegebenen Energie des Generatormotors 19 größer als die Last LD. Da die Differenz zwischen der ausgegebenen Energie des Motors 36 und der Last LD als Energie zur Erhöhung der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 dient, nimmt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zu, wie durch einen Pfeil in 7 angegeben.
Wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zunimmt, wird der Punkt TPb, der den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17 angibt, der in 8 erläutert ist, auf den Angleichpunkt TP zurückgesetzt, bevor die Last LD zunimmt. Da der Verbrennungsmotor 17 am Angleichpunkt TP weiter arbeitet, bevor die Last LD zunimmt, wird der Stopp des Verbrennungsmotors 17 vermieden. Auf diese Weise treibt durch die Durchführung der Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform der Hybridregler 23 den Generatormotor 19 als Elektromotor an, auch wenn die Last, die auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, vorübergehend variiert, genauer, vorübergehend zunimmt, und somit ist es möglich, die Möglichkeit, dass der Verbrennungsmotor 17 stoppt, zu reduzieren.
Wenn der Generatormotor 19 als Elektromotor angetrieben wird, wird die elektrische Energie in der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 gespeichert. Demgemäß bewirkt, wenn es nicht notwendig ist, den Generatormotor 19 als Elektromotor anzutreiben, der Hybridregler 23, dass der Generatormotor 19 elektrische Energie zur Speicherung der elektrischen Energie in der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 erzeugt. D. h. der Hybridregler 23 schaltet den Zustand, in dem der Generatormotor 19 Triebkraft erzeugt, in den Zustand um, in dem der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt. Wenn es nicht notwendig ist, den Generatormotor 19 als Elektromotor anzutreiben, ist die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 größer als die Steuerbestimmungsdrehzahl nc. Ein Fall, in dem der Betriebszustand des Generatormotors 19 umgeschaltet wird, ist im Folgenden beschrieben.
<Wenn der Betriebszustand des Generatormotors 19 umgeschaltet wird>
9 ist ein Diagramm und erläutert den Betrieb des Motors 36, wenn die erste Bedingung nicht erfüllt ist und der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt. 10 ist ein Diagramm und erläutert ein modifiziertes Beispiel eines Drehmoments Tgg mit Bezug auf die Zeit t, wenn der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt. 11 ist ein Diagramm und erläutert den Betrieb des Motors 36, wenn die erste Bedingung nicht erfüllt ist und der Generatormotor 19 elektrische Energie in der Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform erzeugt.
Durch Antreiben des Generatormotors 19 als Elektromotor, wenn die Last LD größer ist als der Ausgabeenergie-Sollwert, arbeitet der Verbrennungsmotor 17 am Angleichpunkt TP, bevor die Last LD größer wird als der Ausgabeenergie-Sollwert. Dabei bewirkt der Hybridregler 23, um elektrische Energie in der elektrische Energie-Speichervorrichtung 22 zu speichern, dass der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt. Der Generatormotor 19 wird durch den Verbrennungsmotor 17 mit einem Drehmoment (hier im Folgenden entsprechend als Antriebsdrehmoment bezeichnet) Tggt angetrieben, das aus einer Menge an erzeugter elektrischer Energie gewonnen wird, die zum Laden der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 notwendig ist.
Wenn die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 höher ist als die Steuerbestimmungsdrehzahl nc, schaltet der Hybridregler 23 den Betriebszustand des Generatormotors 19 von Antrieb um auf Energieerzeugung. In diesem Fall ändert der Hybridregler 23 den Ausgabeenergie-Sollwert für der Verbrennungsmotor 17 nicht, sondern reduziert einen Sollwert des Pumpenabsorptionsdrehmoments Tpa (hier im Folgenden entsprechend als Pumpenabsorptionsdrehmoment-Sollwert bezeichnet) durch das Antriebsdrehmoment Tggt. Genauer gesagt bewegt sich eine Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PLb, die durch eine durchgezogene Linie angegeben ist und die den aktuellen Angleichpunkt TP definiert, zu einer Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PLp.
Auch wenn der Pumpenabsorptionsdrehmoment-Sollwert reduziert ist, nimmt das aktuelle Pumpenabsorptionsdrehmoment Tpa auf Grund einer Reaktionsverzögerung beim Steuern der Hydraulikpumpe 18 langsam ab. Demgemäß ist eine Zeit erforderlich, bis das aktuelle Pumpenabsorptionsdrehmoment Tpa um das Antriebsdrehmoment Tggt abnimmt. Da der Generatormotor 19 auf einen Energieerzeugungsbefehl fast ohne einen Zeitverzug anspricht, wirkt das Antriebsdrehmoment als Reaktion auf den Energieerzeugungsbefehl Tggt auf den Verbrennungsmotor 17 fast ohne Verzögerung. Als Ergebnis wirkt, wenn das Antriebsdrehmoment Tggt, wenn der Betriebszustand des Generatormotors 19 auf Energieerzeugung umgeschaltet wird, größer ist, die Last LD, die gleich oder größer ist als der Ausgabeenergie-Sollwert, auf den Verbrennungsmotor 17.
Genauer gesagt hat, wenn ein Energieerzeugungsbefehl an den Generatormotor 19 abgegeben wird und das Antriebsdrehmoment Tggt auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, das aktuelle Pumpenabsorptionsdrehmoment einen Wert an einem Punkt TPeg, d. h. Teg. Auf diese Weise tritt, wenn das Antriebsdrehmoment Tggt auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, ein Zustand ein, in dem das aktuelle Pumpenabsorptionsdrehmoment durch das Antriebsdrehmoment Tggt nicht vollständig abnimmt. Dann wirkt ein Drehmoment Tal, das durch Addieren des Pumpenabsorptionsdrehmoments Teg und des Antriebsdrehmoments Tggt erhalten wird, auf den Verbrennungsmotor 17 bei der Drehzahl nmp am Angleichpunkt TP. Wie in 9 erläutert, wirkt, wenn das Drehmoment Tal bei der Drehzahl nmp am Angleichpunkt TP größer ist als das Drehmoment Tmp am Angleichpunkt TP, die Last LD, die größer ist als die ausgegebene Energie entsprechend der Ausgabebefehlslinie ILt, die durch den Angleichpunkt TP hindurchläuft, auf den Verbrennungsmotor 17. Dann nimmt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 ab und der Generatormotor 19 wird wieder als Elektromotor angetrieben. Als Ergebnis besteht die Möglichkeit, dass das Suchphänomen, wobei der Generatormotor 19 die Erzeugung von Triebkraft als Elektromotor und die Erzeugung von elektrischer Energie als Energiegenerator wiederholt, auftritt.
Demgemäß führt, wenn der Betriebszustand des Generatormotors 19 vom Antriebszustand zum Energieerzeugungszustand umgeschaltet wird, der Hybridregler 23 eine Modulation am Antriebsdrehmoment Tggt durch, das ein Sollwert (hier im Folgenden entsprechend als Energieerzeugungssollwert bezeichnet) ist, um zu bewirken, dass der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt, und gibt das Ergebnis, wie in 11 erläutert, aus. Das Antriebsdrehmoment, das der Modulation unterzogen wird, wird mit Tgg bezeichnet. Wenn die Modulation am Antriebsdrehmoment Tggt durchgeführt wird, nimmt das Antriebsdrehmoment Tgg mit Verstreichen der Zeit t von 0 zu und wird zu der Zeit tt zu einem Antriebs-Ziel-Drehmoment Tggt, wie in 10 erläutert. Ein Punkt TPg in 11 stellt die Variation des Antriebsdrehmoments Tgg dar und der Punkt Tpeg stellt die Variation des Pumpenabsorptionsdrehmoments Teg dar.
Auf diese Weise ändert der Hybridregler 23 mit Verstreichen der Zeit den Energieerzeugungssollwert (in dieser Ausführungsform nimmt er zu) von einem Wert kleiner als ein Zielwert und gibt den erhöhten Energieerzeugungssollwert zur Steuerung des Generatormotors 19 aus. Durch diese Steuerung nimmt der Energieerzeugungssollwert, d. h. das Antriebsdrehmoment Tgg, langsam zu und erreicht das Antriebsdrehmoment Tggt als Zielwert. Demgemäß wird, auch wenn das aktuelle Pumpenabsorptionsdrehmoment Tpa auf Grund von Reaktionsverzögerung bei der Steuerung der Hydraulikpumpe 18 langsam abnimmt, verhindert, dass das Drehmoment Tal, das durch Addieren des Pumpenabsorptionsdrehmoments Teg und des Antriebsdrehmoments Tgg, das der Modulation unterliegt, größer ist als das Drehmoment Tmp am Angleichpunkt TP. Wenn der Betriebszustand des Generatormotors 19 auf den Energieerzeugungszustand umgeschaltet wird, wird die Abnahme der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 unterdrückt, und es ist somit möglich, die oben genannte Suche zu unterdrücken.
<Modifikation der Ausgabebefehlslinie>
12 ist ein Diagramm und erläutert eine Modifikation der Ausgabebefehlslinie gemäß der Ausführungsform. Wie vorstehend beschrieben, sind die Ausgabebefehlslinien IL, die in 3 bis 9 und 10 erläutert sind, PS-Gleichen, aber die Ausgabebefehlslinien in der Modifikation sind Drosselgleichen. Das Drehmomentdiagramm, das in 12 erläutert ist, weist Drosselgleichen EL1, EL2, EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f, PS-Gleichen EP0, EPa, EPb, EPc, EPd, EPe, und EPf, Grenzlinien VL, HL, und LL, die maximale Drehmomentlinie TL des Verbrennungsmotors 17, die Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL, und den Angleichweg ML auf.
Die Drosselgleichen EL1, EL2, EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f stellen die Beziehungen zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n dar, wenn der Einstellwert des Kraftstoff-Stellwähler, d. h. der Einstellwert des Drosselwählers 28 (Drosselöffnung), der in 2 erläutert ist, gleich ist. Der Einstellwert des Drosselwählers 28 ist ein Sollwert, der für die Common-Rail-Steuereinheit 32 verwendet wird, um eine Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff zu definieren.
In der Modifikation wird der Einstellwert des Drosselwählers 28 durch eine Prozentangabe ausgedrückt, die auf 0% eingestellt wird, wenn die Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff 0 ist, und die auf 100% eingestellt wird, wenn die Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff maximal ist. In der Modifikation, wenn die Motor-Steuervorrichtung den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17 steuert, entspricht der Fall, in dem die Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff maximal ist, nicht dem Fall, in dem die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 maximal ist.
Die Drosselgleiche EL1 entspricht einem Fall, in dem der Einstellwert des Drosselwählers 28 100% beträgt, d. h. ein Fall, in dem die Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff maximal ist. Die Drosselgleiche EL2 entspricht einem Fall, in dem der Einstellwert des Drosselwählers 28 0 ist. Die Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f entsprechen Fällen des in dieser Reihenfolge zunehmenden Einstellwerts des Drosselwählers 28.
Beim Vergleichen der Drosselgleichen EL1, EL2, und EL3a bis EL3f wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 die gleiche ist, ist die Menge an injiziertem Kraftstoff in der Drosselgleiche EL1 maximal und die Menge an injiziertem Kraftstoff in der Drosselgleiche EL2 ist minimal, d. h. 0. Die Mengen an injiziertem Kraftstoff in den Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f nehmen in dieser Reihenfolge zu.
D. h. die Drosselgleiche EL1 stellt eine dritte Beziehung dar zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n, was dem Fall entspricht, in dem die Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff maximal ist. In der folgenden Beschreibung wird die Drosselgleiche EL1 entsprechend als erste Drosselgleiche EL1 bezeichnet. In der Modifikation ist die erste Drosselgleiche EL1 eine PS-Gleiche des Verbrennungsmotors 17, d. h. eine Linie, die angibt, dass die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 konstant ist. In der ersten Drosselgleiche EL1 ist die ausgegebene Energie bei der Drehzahl, bei der die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 als ausgegebene Energie eingestuft wird, gleich oder größer als die eingestufte ausgegebene Energie. In der Modifikation wird die erste Drosselgleiche EL1 als eine PS-Gleiche beschrieben, ist aber nicht darauf begrenzt.
Die Drosselgleiche EL2 stellt eine vierte Beziehung dar zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n, was dem Fall entspricht, in dem die Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff 0 ist. In der Drosselgleiche EL2 wird festgelegt, dass das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 abnimmt, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 von einem Startpunkt zunimmt, bei dem das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 0 ist und die Drehzahl n 0 ist. Das Verhältnis, bei dem das Drehmoment T abnimmt, wird basierend auf einem Reibungsdrehmoment Tf bestimmt, das auf Grund von interner Reibung des Verbrennungsmotors 17 erzeugt wird. In der folgenden Beschreibung wird die Drosselgleiche EL2 entsprechend als eine zweite Drosselgleiche EL2 bezeichnet.
Das Reibungsdrehmoment Tf entspricht einem Verlust auf Grund interner Reibung des Verbrennungsmotors 17. In dem Drehmomentdiagramm, das in 12 erläutert ist, ist das von dem Verbrennungsmotor 17 ausgegebene Drehmoment als positiv definiert. Demgemäß hat in dem Drehmomentdiagramm, das in 12 erläutert ist, das Reibungsdrehmoment Tf einen negativen Wert. Das Reibungsdrehmoment Tf nimmt mit einer Zunahme in der Drehzahl n zu. Die zweite Drosselgleiche EL2 kann aus der Beziehung des Reibungsdrehmoment Tf zur die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 berechnet werden.
Die Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f sind zwischen der ersten Drosselgleiche EL1 und der zweiten Drosselgleiche EL2 vorhanden. Die Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f stellen die dritten Beziehung zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n dar, das aus den Werten der ersten Drosselgleiche EL1 und der zweiten Drosselgleiche EL2 gewonnen wird. In dieser Ausführungsform werden die Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f durch Interpolation unter Verwendung der Werte der ersten Drosselgleiche EL1 und der zweiten Drosselgleiche EL2 gewonnen. Zum Beispiel wird lineare Interpolation als Interpolation verwendet. Das Verfahren des Gewinnens der Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f ist nicht auf die Interpolation begrenzt.
In der folgenden Beschreibung werden die Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f entsprechend als dritte Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f bezeichnet. Wenn viele dritte Drosselgleichen EL3a, EL3b, EL3c, EL3d, EL3e, und EL3f nicht unterscheiden werden brauchen, werden diese Drossellinien als Drosselgleiche EL3 oder als dritte Drosselgleiche EL3 bezeichnet.
In dem Beispiel, das in 12 erläutert ist, ist die Anzahl von dritten Drossellinien EL3 sechs, und die dritten Drosselgleichen EL3 müssen nur zwischen der ersten Drosselgleiche EL1 und der zweiten Drosselgleiche EL3 vorhanden sein. Demgemäß ist die Anzahl von dritten Drosselgleichen EL3 nicht begrenzt. Die Lücke zwischen den nebeneinander liegenden dritten Drosselgleichen EL3 ist nicht begrenzt.
Alle, die erste Drosselgleiche EL1, die zweite Drosselgleiche EL2, und die dritten Drosselgleichen EL3, stellen Ziele der Drehzahl n und des Drehmoments T des Verbrennungsmotors 17 dar. D. h. der Verbrennungsmotor 17 wird gesteuert, um die Drehzahl n und das Drehmoment T zu erreichen, die aus der ersten Drosselgleiche EL1, der zweiten Drosselgleiche EL2, und der dritten Drosselgleichen EL3 gewonnen werden.
In den PS-Gleichen EP0, EPa, EPb, EPc, EPd, EPe, und EPf, wird die Beziehung zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n so bestimmt, dass die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 konstant ist. Die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 nimmt nach und nach in der Reihenfolge der PS-Gleichen EP0, EPa, EPb, EPc, EPd, EPe, und EPf zu. Die PS-Gleiche EP0 entspricht dem Fall, in dem die ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 17 0 ist. In dieser Ausführungsform entsprechen die PS-Gleichen EP0, EPa, EPb, EPc, EPd, EPe, und EPf der vierten Beziehung zwischen dem Drehmoment T und der Drehzahl n. Wenn die PS-Gleichen EP0, EPa, EPb, EPc, EPd, EPe, und EPf nicht unterschieden werden brauchen, werden diese PS-Gleichen als PS-Gleichen EP bezeichnet. Die PS-Gleichen EP haben eine Funktion der Begrenzung der ausgegebenen Energie des Verbrennungsmotors 17, so dass die ausgegebene Energie, die durch die PS-Gleichen EP definiert ist, nicht überschritten wird. Die Ausgabebefehlslinien IL gemäß der Ausführungsform sind die PS-Gleichen EP wie vorstehend beschrieben.
In der zweiten Drosselgleiche EL2 nimmt das Drehmoment T entlang einer linearen Funktion ab, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zunimmt. Die dritten Drosselgleichen EL3 werden durch Interpolation unter Verwendung der ersten Drosselgleiche EL1 und der zweiten Drosselgleiche EL2 gewonnen. Demgemäß schneiden sich die PS-Gleichen EP und die dritten Drosselgleichen EL3 entsprechend den PS-Gleichen EP in einem Punkt. Zum Beispiel entspricht die der halbmaximalen ausgegebenen Energie des Verbrennungsmotors 17 entsprechende PS-Gleiche EP der dritten Drosselgleiche EL3, entsprechend 50% der Drosselöffnung, und beide schneiden sich in einem Punkt. Die Grenzlinie VL, die maximale Drehmomentlinie TL, der Angleichweg ML, die Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL, und die Bemessungspunkt Pcnt sind die gleichen wie in der oben genannte Ausführungsform.
Die Motor-Steuervorrichtung, beispielsweise der Motorregler 30, der in 2 erläutert ist, steuert den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17 unter Verwendung der ersten Drosselgleiche EL1, der zweiten Drosselgleiche EL2 und der dritten Drosselgleichen EL3, die durch Interpolation unter Verwendung beider Drosselgleichen in gleicher Weise wie in der oben genannte Ausführungsform gewonnen werden. Zum Beispiel kann der Motorregler 30 den Verbrennungsmotor 17 steuern, so dass er das Drehmoment T und die Drehzahl n am Angleichpunkt TP erreicht, an dem sich die dritte dem Befehlswert des Drosselwählers 28 entsprechende Drosselgleiche EL3, der Angleichweg ML und die Pumpenabsorptionsdrehmomentlinie PL schneiden.
In der Modifikation speichert der Motorregler 30 mindestens Informationen der ersten Drosselgleiche EL1, der zweiten Drosselgleiche EL2 und der dritten Drosselgleichen EL3, die durch Interpolation beider Drossellinien gewonnen werden, in einer Speichervorrichtung davon und steuert den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17 basierend auf den gespeicherten Informationen und dem Einstellwert des Drosselwählers 28. Demgemäß kann der Motorregler 30 den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17 nur steuern, wenn der Einstellwert des Drosselwählers 28 eingegeben wird. Daher ist es ohne jeden Regler, der anders ist als der Motorregler 30, beispielsweise ohne Verwendung des Pumpenreglers 33 und dergleichen, möglich, den Verbrennungsmotor 17 nur durch Erzeugen des Einstellwerts des Drosselwählers 28 unter Verwendung des Motorreglers 30 zu steuern. Als Ergebnis wird ein Maß von Freiheit und Vielseitigkeit bei der Steuerung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 17 unter Verwendung des Motorreglers 30 verbessert. Wenn man zum Beispiel die Leistung nur des Verbrennungsmotors 17 testen will, ist es möglich, nur den Verbrennungsmotor 17 durch Weitergeben des Einstellwerts des Drosselwählers 28 an den Motorregler 30 zu testen.
Der Pumpenregler 33 oder eine andere Steuervorrichtung des Baggers 1, der in 1 erläutert ist, kann den Verbrennungsmotor 17 über den Motorregler 30 steuern. In diesem Fall brauchen der Pumpenregler 33 und dergleichen nur einen Sollwert der von dem Verbrennungsmotor 17 erzeugten ausgegebenen Energie in den Einstellwert des Drosselwählers 28 umzuwandeln und den Einstellwert dem Motorregler 30 zuzuführen. Da der Einstellwert des Drosselwählers 28 durch eine Prozentangabe zwischen 0% und 100% ausgedrückt wird, ist es möglich, den Einstellwert relativ einfach zu erzeugen. Demgemäß kann eine weitere Steuervorrichtung des Baggers 1 relativ einfach den Verbrennungsmotor 17 unter Verwendung des Einstellwerts des Drosselwählers 28 steuern.
<Konfigurationsbeispiel für Hybridsteuerung 23>
13 ist ein Diagramm und erläutert ein Konfigurationsbeispiel des Hybridreglers 23, der die Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform durchführt. Der Hybridregler 23 weist eine Verarbeitungseinheit 23P, eine Speichereinheit 23M, und eine Eingabe- und Ausgabeeinheit 23IO auf. Die Verarbeitungseinheit 23P weist einen Prozessor wie eine CPU und einen Speicher auf. Die Verarbeitungseinheit 23P führt die Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform durch.
Die Speichereinheit 23M weist mindestens eines von einem nichtflüchtigen und einem flüchtigen Halbleiterspeicher, wie Random Access Memory (RAM), Random Access Memory (ROM), Flash-Speicher, Erasable Programmable Random Access Memory (EPROM), und Electrically Erasable Programmable Random Access Memory (EEPROM), eine Magnetscheibe, eine flexible Scheibe und eine magnetoptische Scheibe auf. Die Speichereinheit 23M speichert ein Computerprogramm, um zu bewirken, dass die Verarbeitungseinheit 23P die Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform durchführt und dass Informationen, die für die Verarbeitungseinheit 23P verwendet werden, die Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform durchführen. Die Verarbeitungseinheit 23P realisiert die Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform durch Auslesen des oben genannten Computerprogramms aus dem Speichereinheit 23M und Ausführen des gelesenen Computerprogramms.
Die Eingabe- und Ausgabeeinheit 23IO ist eine Schnittstellenschaltung zum Anschließen von Geräten an den Hybridregler 23. Die Eingabe- und Ausgabeeinheit 23IO ist mit der Modusumschalteinheit 29, dem Kraftstoff-Stellwähler 28, der Schwenkmotor-Steuervorrichtung 24I, der Generatormotor-Steuervorrichtung 19I, dem Drucksensor 27S, und dem fahrzeuginternen LAN 35 verbunden, was in 2 erläutert ist.
<Steuerungsblock der Hybridsteuerung 23>
14 bis 19 sind Steuerungsblockdiagramms des Hybridreglers 23, der die Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform durchführt. Um die Motor-Steuerung gemäß dieser Ausführungsform durchzuführen, weist die Verarbeitungseinheit 23P des Hybridregler 23 eine Verbrennungsmotor-Hilfseinheit 50, eine normale Energieerzeugungsverarbeitungseinheit 60, und ein Bedienmuster der Schalteinheit 70 auf, wie in 14 erläutert. Die Verbrennungsmotor-Hilfseinheit 50 führt das Verfahren des Antreibens des Generatormotors 19 als Elektromotor durch. Die Normalenergieerzeugungsverarbeitungseinheit 60 führt das Verfahren durch, das bewirkt, dass der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt, wenn der Zustand, in dem der Generatormotor 19 Triebkraft erzeugt, in den Zustand umgeschaltet wird, in dem der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt. Das Bedienmuster der Schalteinheit 70 schaltet den Betriebszustand zwischen dem Zustand, in dem der Generatormotor 19 Triebkraft erzeugt, und dem Zustand, in dem der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt, während des Betriebs des Generatormotors 19 um.
Das Bedienmuster der Schalteinheit 70 gibt einen Befehl für das Umschalten zwischen dem Betrieb eines Elektromotors und dem Betrieb eines Energiegenerators und einen Sollwert des Ziel-Drehmoments des Generatormotors 19 an den Wandler 19I zum Antreiben des Generatormotors 19 aus. Wenn die erste Bedingung und die zweite Bedingung erfüllt sind, gibt das Bedienmuster der Schalteinheit 70 einen Befehl, der bewirkt, dass der Generatormotor 19 als Elektromotor arbeitet, und den Sollwert des Ziel-Drehmoments des Generatormotors 19 aus. Wenn die erste Bedingung und die zweite Bedingung erfüllt sind, gibt das Bedienmuster der Schalteinheit 70 einen Befehl, der bewirkt, dass der Generatormotor 19 als Elektromotor arbeitet, und den Sollwert des Ziel-Drehmoments des Generatormotors 19 aus. Wenn die erste Bedingung nicht erfüllt ist, gibt das Bedienmuster der Schalteinheit 70 einen Befehl, der bewirkt, dass der Generatormotor 19 als Energiegenerator arbeitet, und den Sollwert des Ziel-Drehmoments des Generatormotors 19 aus.
Wie in 15 erläutert, weist die Verbrennungsmotor-Hilfseinheit 50 eine Steuerungszielwertberechnungseinheit 51, eine Generatormotor-Ausgabedrehmoment-Sollwertberechnungseinheit 52 und eine Steuerungsfreigabe-Flag-Erzeugungseinheit 53 auf. Ein Ausgabeenergie-Sollwert Pei für den Verbrennungsmotor 17, eine Drehzahl ng des Generatormotors 19 (hier im Folgenden entsprechend als Generatormotor-Drehzahl ng bezeichnet) und ein Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17 (hier im Folgenden entsprechend als Verbrennungsmotor-Drehmoment Tr bezeichnet) werden in die Verbrennungsmotor-Hilfseinheit 50 eingegeben. Der Ausgabeenergie-Sollwert Pei und die Generatormotor-Drehzahl ng werden in die Steuerungszielwertberechnungseinheit 51 eingegeben, und die Generatormotor-Drehzahl ng und das Verbrennungsmotor-Drehmoment Tr werden in die Steuerungsfreigabe-Flag-Erzeugungseinheit 53 eingegeben.
Die Generatormotorausgabedrehmomentsollwertberechnungseinheit 52 berechnet ein Generatormotor-Drehmoment Tg, das ein Zieldrehmomentwert ist, wenn der als Elektromotor angetriebenen Generatormotor 19 unter Verwendung des Berechnungsergebnisses der Steuerungszielwertberechnungseinheit 51 angetrieben wird, und gibt das berechnete Generatormotor-Drehmoment aus. Die Steuerungsfreigabe-Flag-Erzeugungseinheit 53 erzeugt ein Steuerungsfreigabe-Flag Fp zur Freigabe des Antreibens des Generatormotors 19 als Elektromotor unter Verwendung des Berechnungsergebnisses der Steuerungszielwertberechnungseinheit 51, die Generatormotor-Drehzahl ng, und des Verbrennungsmotor-Drehmoments Tr.
Wie in 16 erläutert, weist die Steuerungszielwertberechnungseinheit 51 eine Drehmomenterfassungseinheit 51A, eine Minimalwertselektionseinheit 51B, eine Zieldrehmomentberechnungseinheit 51C, und eine Steuer-Bestimmungs-Drehzahlberechnungseinheit 51D auf. Die Drehmomenterfassungseinheit 51A ersetzt die Generatormotor-Drehzahl ng, d. h. die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 für die maximale Drehmomentlinie TL und gibt das entsprechende Drehmoment Ttlh aus. Die Drehmomenterfassungseinheit 51A kann das aktuelle Drehmoment t des Verbrennungsmotors 17 erfassen.
Die Minimalwertselektionseinheit 51B vergleicht den Ausgabeenergie-Sollwert Pei mit der ausgegebenen Energie Ptlmax, die der maximale Wert Tmax in der maximale Drehmomentlinie TL ist, und gibt die kleinere Ausgabeenergie als Ausgabeenergie-Sollwert Pt aus. Dies dient der Berechnung der ausgegebenen Energie des Generatormotors 19, so dass der Generatormotor 19 als Elektromotor angetrieben wird, wenn die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17, der in 5 erläutert ist, gleich oder kleiner ist als die Drehzahl ntmax bei dem maximalen Wert Tmax in der maximale Drehmomentlinie TL. Wie in 5 erläutert, nimmt in der maximale Drehmomentlinie TL das Drehmoment T mit der Zunahme in der Drehzahl n ab, wenn das aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 größer ist als die Drehzahl ntmax bei maximalem Wert Tmax in der maximale Drehmomentlinie TL. D. h. in diesem Bereich nimmt das Drehmoment T mit der Abnahme in der Drehzahl n zu. Demgemäß wird, auch wenn die Last LD größer ist als der Ausgabeenergie-Sollwert Pt, d. h. die Ausgabebefehlslinie ILt, die Abnahme in der Drehzahl n durch die Zunahme im Drehmoment T auf Grund der Abnahme in der Drehzahl n unterdrückt. Als Ergebnis verringert sich die Möglichkeit, dass der Verbrennungsmotor 17 stoppt. Da der Generatormotor 19 durch die Verarbeitung der Minimalwertselektionseinheit 51B nicht unnötig als Elektromotor angetrieben wird, erhöht sich die Möglichkeit, dass der Verbrennungsmotor 17 den Generatormotor 19 antreibt, um die elektrische Energie-Speichervorrichtung 22 aufzuladen. Als Ergebnis ist es möglich, eine Zunahme in der Menge an in Verbrennungsmotor 17 verbrauchtem Kraftstoff zu unterdrücken.
Die Zieldrehmomentberechnungseinheit 51C berechnet das Drehmoment Tt aus die Generatormotor-Drehzahl ng, d. h. die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17, und den aus der Minimalwertselektionseinheit 51B ausgegebenen Ausgabeenergie-Sollwert Pt und gibt das berechnete Drehmoment als Zieldrehmoment Tt aus. Das Zieldrehmoment Tt kann unter Verwendung des Ausdrucks (1) berechnet werden. Die Einheit des Zieldrehmoments Tt ist N·m, die Einheit des Ausgabeenergie-Sollwerts Pt ist kw, und die Einheit der Generatormotor-Drehzahl ng ist U/min (Umdrehung pro Minute). Tt = Pt/ng × 60 × 1000/(2 × π) (1)
Die Steuer-Bestimmungs-Drehzahlberechnungseinheit 51D berechnet die Steuerbestimmungsdrehzahl nc, die in 6 erläutert ist, aus dem aus der Minimalwertselektionseinheit 51B ausgegebenen Ausgabeenergie-Sollwert Pt. Da die Steuerbestimmungsdrehzahl nc eine Drehzahl in einer Position ist, in der der Ausgabeenergie-Sollwert Pt, d. h. die Ausgabebefehlslinie IL, die in 6 erläutert ist, und die maximale Drehmomentlinie TL sich schneiden, wird die Steuerbestimmungsdrehzahl nc einzig und allein aus dem Ausgabeenergie-Sollwert Pt und der maximalen Drehmomentlinie TL bestimmt. Die Steuer-Bestimmungs-Drehzahlberechnungseinheit 51D weist eine Umwandlungstabelle 51DT auf, in der die Beziehung zwischen der Steuerbestimmungsdrehzahl nc und dem Ausgabeenergie-Sollwert Pt beschrieben ist. Die Steuer-Bestimmungs-Drehzahlberechnungseinheit 51D berechnet die Steuerbestimmungsdrehzahl nc entsprechend dem aus der Minimalwertselektionseinheit 51B ausgegebenen Ausgabeenergie-Sollwert Pt mit Bezug auf die Umwandlungstabelle 51DT und gibt die berechnete Steuerbestimmungsdrehzahl nc aus.
Die Generatormotor-Ausgabedrehmomentsollwertberechnungseinheit 52 weist eine Additions- und Subtraktionseinheit und eine Maximalwertselektionseinheit auf. Die Additions- und Subtraktionseinheit subtrahiert das aus der Zieldrehmomentberechnungseinheit 51C ausgegebene Drehmoment Ttlh von dem Zieldrehmoment Tt, das aus der Zieldrehmomentberechnungseinheit 51C ausgegeben wird, die in 16 erläutert ist, und gibt das Ergebnis aus. Die Maximalwertselektionseinheit vergleicht die Ausgabe aus der Additions- und Subtraktionseinheit mit 0 und gibt den größeren Wert als Generatormotor Drehmoment Tg aus.
Wie in 17 erläutert, weist die Steuerungsfreigabe-Flag-Erzeugungseinheit 53 eine Steuerungsfreigabebestimmungseinheit 53A und eine Steuerungsdesaktivierungsbestimmungseinheit 53B auf. Wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp TRUE anzeigt, wird bestimmt, dass die Last LD größer ist als der Ausgabeenergie-Sollwert Pt und der Generatormotor 19 lässt sich als Elektromotor antreiben, unter der Voraussetzung, dass die Zustände der aktuellen Drehzahl nr und des Drehmoments Tr des Verbrennungsmotors 17, d. h. die erste Bedingung und die zweite Bedingung, erfüllt sind. Wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp FALSE anzeigt, lässt sich der Generatormotor 19 nicht als Elektromotor antreiben. In diesem Fall wird der Generatormotor 19 als Energiegenerator angetrieben.
Die Generatormotor-Drehzahl ng, die Steuerbestimmungsdrehzahl nc, das Verbrennungsmotor-Drehmoment Tr, und das Drehmoment Ttlh werden in die Steuerungsfreigabe-Flag-Erzeugungseinheit 53 eingegeben. Die Steuerungsfreigabebestimmungseinheit 53A stellt das Steuerungsfreigabe-Flag Fp auf TRUE ein, wenn die Generatormotor-Drehzahl ng gleich oder kleiner ist als die Steuerbestimmungsdrehzahl nc und das Verbrennungsmotor-Drehmoment Tr gleich oder größer ist als das Drehmoment Ttlh. Die Steuerungsdesaktivierungsbestimmungseinheit 53B stellt das Steuerungsfreigabe-Flag Fp auf FALSE ein, wenn die Generatormotor-Drehzahl ng größer ist als die Steuerbestimmungsdrehzahl nc. Wenn die Bedingung, in der die Generatormotor-Drehzahl ng gleich oder kleiner ist als die Steuerbestimmungsdrehzahl nc, und die Bedingung, in der das Verbrennungsmotor-Drehmoment Tr gleich oder größer ist als das Drehmoment Ttlh, nicht erfüllt sind, behält die Steuerungsfreigabebestimmungseinheit 53A den bisherigen Wert des Steuerungsfreigabe-Flags Fp bei. Wie vorstehend beschrieben, kann die Steuerungsfreigabebestimmungseinheit 53A das Steuerungsfreigabe-Flag Fp auf TRUE einstellen, wenn die Generatormotor-Drehzahl ng gleich oder kleiner ist als die Steuerbestimmungsdrehzahl nc und das Verbrennungsmotor-Drehmoment Tr gleich oder größer ist als der Schwellenwert Ttll.
Wie in 18 erläutert, weist die normale Energieerzeugungsverarbeitungseinheit 60 eine Berechnungseinheit 61 des Zielbetrags der erzeugten Energie, eine Zielenergieerzeugungs-Drehmomentberechnungseinheit 62, und eine Energieerzeugungs-Drehmomentbegrenzungseinheit 63 auf. Die Berechnungseinheit 61 des Zielbetrags der erzeugten Energie berechnet eine Zielmenge an erzeugter Energie Wt, die eine Zielwert der elektrischen Energie ist, die durch den Generatormotor 19 ab einer Spannung Vc der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 (hier im Folgenden entsprechend als elektrische Energie-Speichervorrichtungsspannung Vc bezeichnet) erzeugt, und gibt den Zielbetrag an erzeugter Energie aus. Die Zielenergieerzeugungs-Drehmomentberechnungseinheit 62 berechnet ein Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt, das ein Zielwert des Drehmoments zum Antreiben des Generatormotors 19 ist, wenn der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt, aus dem Zielbetrag der erzeugten Energie Wt und der Generatormotor-Drehzahl ng und gib das berechnete Zielenergieerzeugungsdrehmoment aus. Das Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt wird unter Verwendung des Ausdrucks (2) berechnet. Das Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt ist das Antriebsdrehmoment Tggt, das vorstehend beschrieben ist. Die Einheit des Zielenergieerzeugungsdrehmoments Twt is N·m, die Einheit des Zielbetrags der erzeugten Energie Wt ist kw, und die Einheit der Generatormotordrehzahl ng is U/min (Umdrehung pro Minute). Twt = Wt/ng × 60 × 1000/(2 × π) (2)
Die Energieerzeugungs-Drehmomentbegrenzungseinheit 63 addiert die Modulation zum Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt und gibt einen Sollwert Twi des Zielenergieerzeugungsdrehmoments Twt (hier im Folgenden entsprechend als Energieerzeugungsdrehmomentsollwert Twi bezeichnet) aus. Der Energieerzeugungsdrehmomentsollwert Twi ist das oben genannte der Modulation unterworfene Antriebsdrehmoment Tgg.
Die Berechnungseinheit 61 des Zielbetrags der erzeugten Energie weist eine Additions- und Subtraktionseinheit, eine Verstärkungsanwendungseinheit, eine Minimumselektionseinheit auf. Die Additions- und Subtraktionseinheit subtrahiert die eingegebene elektrische Energie-Speichervorrichtungsspannung Vc von einer elektrischen Zielenergie-Speichervorrichtungsspannung Vct. Die elektrische Zielenergie-Speichervorrichtungsspannung Vct ist ein Zielwert der Spannung an der elektrischen Energie-Speichervorrichtung 22 und ist ein feststehender Wert. Die Verstärkungsanwendungseinheit wendet eine Verstärkung G auf die Ausgabe der Additions- und Subtraktionseinheit an und gibt das Ergebnis aus. Die Verstärkung G hat einen negativen Wert. Dies beruht darauf, dass wenn der Generatormotor 19 elektrische Energie erzeugt, die ausgegebene Energie und das Drehmoment des Generatormotors 19 negativ ausgedrückt werden. Die Minimalwertselektionseinheit vergleicht die Ausgabe der Verstärkungsanwendungseinheit mit 0 und gibt den kleineren Wert aus. Die Ausgabe der Verstärkungsanwendungseinheit hat einen negativen Wert und ist somit geringer als 0. Die Ausgabe der Minimalwertselektionseinheit ist der Zielbetrag der erzeugten Energie Wt.
Wie in 19 erläutert, weist die Energieerzeugungs-Drehmomentbegrenzungseinheit 63 eine Schalteinheit 63A und eine Modulationseinheit 63B auf. Das aus der Zielenergieerzeugungs-Drehmomentberechnungseinheit 62 ausgegebene Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt und 0 werden in die Schalteinheit 63A eingegeben. Die Schalteinheit 63A wählt 1 Eingabe in Abhängigkeit von dem Wert des Steuerungsfreigabe-Flag Fp aus und gibt ihn aus. Wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp FALSE angibt, gibt die Schalteinheit 63A das Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt aus.
Wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp TRUE angibt, geht der Generatormotor 19 aus dem Zustand, in dem elektrische Energie als Energiegenerator erzeugt wird, in den Zustand über, in dem Triebkraft als Elektromotor erzeugt wird. Wenn dabei das Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt in die Modulationseinheit 63B eingegeben wird, wird das Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt der Modulation unterzogen, der Energieerzeugungsdrehmomentsollwert Twi nimmt langsam ab und wird zu 0. Wenn der Generatormotor 19 als Elektromotor angetrieben wird, muss der Energieerzeugungsdrehmomentsollwert Twi schnell zu 0 werden. Demgemäß gibt, wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp TRUE anzeigt, die Schalteinheit 63A 0 aus.
Die Modulationseinheit 63B führt eine Modulation an der Ausgabe der Schalteinheit 63A durch und erzeugt den Energieerzeugungsdrehmomentsollwert Twi und gibt ihn aus. Wie später beschrieben, wählt die Modulationseinheit 63B, ob die Ausgabe der Schalteinheit 63A ausgegeben wird, ohne dass sie der Modulation unterzogen wird, oder ob die Ausgabe der Schalteinheit 63A in Abhängigkeit von dem Wert des Steuerungsfreigabe-Flag Fp der Modulation unterzogen ausgegeben wird.
Wie in 20 erläutert, weist die Modulationseinheit 63B eine Additions- und Subtraktionseinheit 64A, eine Minimalwertselektionseinheit 64B, eine Maximalwertselektionseinheit 64C, eine Additions- und Subtraktionseinheit 64D, und eine Schalteinheit 64E auf. Die Additions- und Subtraktionseinheit 64A subtrahiert einen früheren Wert Twtb des Zielenergieerzeugungsdrehmoments von dem Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt und gibt das Ergebnis aus. Der frühere Wert Twtb wird später beschrieben.
Die Minimalwertselektionseinheit 64B wählt die kleinere der Ausgabe der Additions- und Subtraktionseinheit 64A und ein Obergrenzen-Modulationsdrehmoment Tmmax und gibt es aus. In dieser Ausführungsform ist das Obergrenzen-Modulationsdrehmoment Tmmax ein Grenzwert des Drehmoments, das jeden Steuerungszyklus des Hybridreglers 23 variieren kann. Die Maximalwertselektionseinheit 64C wählt die kleinere der Ausgabe der Minimalwertselektionseinheit 64B und ein Untergrenzen-Modulationsdrehmoment Tmmin und gibt es aus. Das Obergrenzen-Modulationsdrehmoment Tmmax ist größer ist als das Untergrenzenmodulationsdrehmoment Tmmin. Die Additions- und Subtraktionseinheit 64D addiert die Ausgabe der Maximalwertselektionseinheit 64C zum früheren Wert Twtb des Zielenergieerzeugungsdrehmoments und gibt das Ergebnis aus.
Die Schalteinheit 64E wählt 1 Eingabe in Abhängigkeit von dem Wert des Steuerungsfreigabe-Flag Fp und gibt sie aus. Wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp FALSE angibt, gibt die Schalteinheit 64E das Berechnungsergebnis der Additions- und Subtraktionseinheit 64D aus. Die Ausgabe der Schalteinheit 63A wird von der Additions- und Subtraktionseinheit 64A, der Minimalwertselektionseinheit 64B, der Maximalwertselektionseinheit 64C, und der Additions- und Subtraktionseinheit 64D verarbeitet, wodurch die Ausgabe der Schalteinheit 63A der Modulation unterworfen wird. Als Ergebnis variiert, wenn der Generatormotor 19 von dem Zustand, in dem elektrische Energie als Elektromotor erzeugt wird, in den Zustand übergeht, in dem Triebkraft als Energiegenerator absorbiert wird, der Energieerzeugungsdrehmomentsollwert Twi langsam von 0 in dieser Ausführungsform bis zum Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt. Demgemäß ist es möglich, das Suchphänomen zu unterdrücken, in dem der Generatormotor 19 abwechselnd als Elektromotor und als Energiegenerator angetrieben wird. Wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp TRUE anzeigt, gibt die Schalteinheit 64E das Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt ohne Durchführung eines Verfahrens aus. Die Ausgabe der Schalteinheit 64E ist der Energieerzeugungsdrehmomentsollwert Twi.
Ein Zeitraum, nachdem das Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt in die Modulationseinheit 63B eingegeben wird, bis zur Ausgabe des Energieerzeugungsdrehmomentsollwerts Twi aus der Modulationseinheit 63B wird als 1 Steuerungszyklus des Hybridreglers 23 definiert. In dieser Ausführungsform bedeutet der frühere Wert der Ausgabe der Schalteinheit 64E, d. h. der frühere Wert Twtb des Zielenergieerzeugungsdrehmoments, in der Speichereinheit des Hybridreglers 23. 1/Z in 20, dass der frühere Wert Twtb des Zielenergieerzeugungsdrehmoments in der Speichereinheit des Hybridreglers 23 gespeichert wird. Der frühere Wert Twtb des Zielenergieerzeugungsdrehmoments ist ein Wert, der in einem Steuerungszyklus unmittelbar bevor der Zielenergieerzeugungsdrehmoment Twt in die Modulationseinheit 63B eingegeben wird, erhalten wird.
<Motorsteuerverfahren gemäß Ausführungsform>
21 ist ein Ablaufdiagramm und erläutert ein Beispiel des Motor-Steuerverfahrens gemäß dieser Ausführungsform. In Schritt S101 bestimmt der Hybridregler 23, der in 2 erläutert ist, ob eine Startbedingung erfüllt ist. Die Startbedingung ist eine Bedingung, die erforderlich ist, um das Verfahren zu starten, das bewirkt, dass der Generatormotor 19 Triebkraft erzeugt, unter der Bedingung, dass die Last LD des Verbrennungsmotors 17 größer ist als der Ausgabeenergie-Sollwert Pei und die Zustände der aktuellen Drehzahl nr und das Drehmoment Tr des Verbrennungsmotors 17, d. h. die erste Bedingung und die zweite Bedingung, erfüllt sind. Wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp TRUE angibt, lässt sich der Generatormotor 19 als Elektromotor betreiben, unter der Bedingung, dass die Zustände der aktuellen Drehzahl nr und des Drehmoments Tr des Verbrennungsmotors 17, d. h. die erste Bedingung und die zweite Bedingung, erfüllt sind und die Last LD größer ist als der Ausgabeenergie-Sollwert Pt.
Wenn die Startbedingung erfüllt ist (Schritt S101 Ja), treibt der Hybridregler 23 den Generatormotor 19 in Schritt S102 als Elektromotor an. Das Verfahren des Antreibens des Generatormotors 19 als Elektromotor wird durch die Verbrennungsmotor-Hilfseinheit 50 durchgeführt, die in 14 erläutert ist. In Schritt S103 bestimmt der Hybridregler 23, ob eine Endbedingung erfüllt ist. Die Endbedingung ist eine Konfiguration, die erforderlich ist, um zu bewirken, dass der Generatormotor 19 die Erzeugung von elektrischer Energie beendet, und der Generatormotor auf das Verfahren der Erzeugung elektrischer Energie umschaltet, wenn die Last LD des Verbrennungsmotors 17 gleich oder kleiner ist als der Ausgabeenergie-Sollwert Pei. Die Endbedingung ist erfüllt, wenn das Steuerungsfreigabe-Flag Fp = FALSE von der Steuerungsfreigabe-Flag-Erzeugungseinheit 53, die in 17 erläutert ist, ausgegeben wird. D. h. die Endbedingung ist erfüllt, wenn die Generatormotor-Drehzahl ng größer ist als die Steuerbestimmungsdrehzahl nc.
Wenn die Endbedingung erfüllt ist (Schritt S103, Ja), bewirkt der Hybridregler 23 in Schritt S104, dass der Generatormotor 19 als Energiegenerator arbeitet, um elektrische Energie zu erzeugen. Wenn die Endbedingung nicht erfüllt ist (Schritt S103, Nein), wiederholt der Hybridregler 23 die Schritte S102 und S103. Wenn in Schritt S101 bestimmt wird, dass die Startbedingung erfüllt ist (Schritt S101, Ja), führt der Hybridregler 23 den Schritt S104 durch.
In der Motor-Steuervorrichtung und der Motor-Steuerverfahren gemäß dieser Ausführungsform, wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors 17 vorübergehend zunimmt, die von Generatormotor 19 erzeugte Triebkraft, genauer, das Drehmoment T, durch Antreiben des Generatormotors 19 als Elektromotor erhöht. Durch dieses Verfahren ist es möglich, das Stoppen des Verbrennungsmotors 17 zu unterdrücken, wenn die Last des Verbrennungsmotors 17 vorübergehend zunimmt.
Wenn eine vorübergehende Zunahme in der Last, die auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, auftritt, nimmt das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 bis zur maximale Drehmomentlinie TL zu und die Drehzahl n davon nimmt dann entlang der maximale Drehmomentlinie TL ab. Demgemäß nimmt, wenn sich der Angleichweg ML, der in 4 und 5 und dergleichen erläutert ist, der maximale Drehmomentlinie TL nähert, ein Zunahmebereich des Drehmoments T, wenn die vorübergehende Zunahme in der Last auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, ab. Als Ergebnis erhöht sich die Möglichkeit, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 stark abnimmt oder dass der Verbrennungsmotor 17 stoppt.
In der Motor-Steuervorrichtung und dem Motor-Steuerverfahren gemäß dieser Ausführungsform wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors 17 vorübergehend zunimmt, das von dem Generatormotor 19 erzeugte Drehmoment T erhöht, wie vorstehend beschrieben. Demgemäß ist es möglich, eine starke Abnahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 und den Stopp des Verbrennungsmotors 17 zu unterdrücken. Daher ist es in der Motor-Steuervorrichtung und bei dem Motor-Steuerverfahren gemäß dieser Ausführungsform möglich, zu bewirken, dass sich der Angleichweg ML der die maximale Drehmomentlinie TL annähert. Als Ergebnis wird, da der Verbrennungsmotor 17 bei einer niedrigeren Drehzahl n mit der gleichen ausgegebenen Energie angetrieben wird, der Reibungsverlust verringert und die Menge an verbrauchtem Kraftstoff unterdrückt.
Wenn der Generatormotor 19 als Elektromotor angetrieben wird, kann die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 gesteuert werden, um eine Zieldrehzahl zu erreichen. In diesem Fall wird zu dem Zweck, dass ein Suchphänomen vermieden wird, der Generatormotor 19 nicht als Elektromotor angetrieben, wenn die Differenz zwischen der aktuellen Drehzahl nr und der Zieldrehzahl eine bestimmte Größe erreicht. Demgemäß besteht, wenn die Last des Verbrennungsmotors 17 vorübergehend zunimmt, die Möglichkeit, dass die Abnahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 nicht durch die Steuerungsverzögerung unterdrückt wird, wenn die aktuelle Drehzahl nr des Verbrennungsmotors 17 gesteuert wird, um die Zieldrehzahl zu erreichen.
Wenn die Größe des zu erzeugenden Drehmoments angewiesen wird, erzeugt der Generatormotor 19 ein Drehmoment mit der angewiesenen Größe fast ohne jeden Verzug. In der Motor-Steuervorrichtung und dem Motor-Steuerverfahren gemäß der oben genannten Ausführungsform nimmt, wenn die Last des Verbrennungsmotors 17 vorübergehend zunimmt, das Drehmoment T unter Verwendung des Befehls zur Erhöhung des Drehmoments T des Generatormotors 19 zu. Da kaum Verzug der Steuerung durch dieses Verfahren auftritt, ist es möglich, denn Stopp des Verbrennungsmotors 17 zufriedenstellender zu unterdrücken.
In der oben genannten Ausführungsform wird der Bagger 1 einschließlich Verbrennungsmotor 17 als Beispiel der Arbeitsmaschine beschrieben, aber Arbeitsmaschine, auf die die Ausführungsform angewendet werden kann, ist nicht auf den Bagger begrenzt. Zum Beispiel kann die Arbeitsmaschine ein Radlaster, ein Bulldozer oder ein Kipplaster sein. Der Typ des an der Arbeitsmaschine montierten Motors ist nicht besonders eingeschränkt.
Obgleich die Ausführungsform vorstehend beschrieben worden ist, ist die Ausführungsform nicht auf die oben beschriebenen Einzelheiten begrenzt. Die oben genannten Elemente umfassen Elemente, die von der Fachwelt leicht erdacht werden können, Elemente, die im Wesentlichen dazu gleich sind, oder Elemente im Rahmen eines äquivalenten Bereichs. Die oben genannten Elemente können entsprechend kombiniert werden. Die Elemente können weggelassen werden, ersetzt werden, oder in verschiedenen Formen modifiziert werden, ohne vom Sinn der Ausführungsform abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: BAGGER
1PS: ANTRIEBSSYSTEM
2: FAHRZEUGKÖRPER
3: ARBEITSGERÄT
17: VERBRENNUNGSMOTOR
17n: DREHZAHLSENSOR
18: HYDRAULISCHE PUMPE
19: GENERATORMOTOR
19I: GENERATORMOTORSTEUERVORRICHTUNG
22: ELEKTRISCHE ENERGIESPEICHERVORRICHTUNG
23: HYBRIDSTEUERUNG
23M: SPEICHEREINHEIT
23P: PROZESSOREINHEIT
23IO: EINGABE UND AUSGABEEINHEIT
28: KRAFTSTOFFEINSTELLWÄHLER (DROSSELWÄHLER)
30: MOTORSTEUERUNG
33: PUMPENSTEUERUNG
35: FAHRZEUGINTERNES LAN
36: MOTOR
50: VERBRENNUNGSMOTORHILFSEINHEIT
51: STEUERZIELWERTBERECHNUNGSEINHEIT
51A: DREHMOMENTERFASSUNGSEINHEIT
51B: MINIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
51C: ZIELDREHMOMENTBERECHNUNGSEINHEIT
51D: STEUER-BESTIMMUNGS-DREHZAHLBERECHNUNGSEINHEIT
51DT: UMWANDLUNGSTABELLE
52: GENERATORMOTORAUSGABEDREHMOMENTSOLLWERTBERECHNUNGSEINHEIT
52A: ADDIER- UND SUBTRAHIEREINHEIT
52B: MAXIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
53: STEUERFREISCHALT-FLAG-ERZEUGUNGSEINHEIT
53A: STEUERFREISCHALTBESTIMMUNGSEINHEIT
53B: STEUERDESAKTIVIERUNGSBESTIMMUNGSEINHEIT
60: NORMALENERGIEERZEUGUNGSVERARBEITUNGSEINHEIT
61: BERECHNUNGSEINHEIT DES ZIELBETRAGS VON EREZUGTER ENERGIE
61A: ADDIER- UND SUBTRAHIEREINHEIT
61B: VERSTÄRUNGSAPPLIKATIONSEINHEIT
61C: MINIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
62: ZIELENERGIEERZEUGUNGSDREHMOMENTBERECHNUNGSEINHEIT
63: ENERGIEERZEUGUNGSDREHMOMENTBEGRENZUNGSEINHEIT
63A: SCHALTEINHEIT
63B: MODULATIONSEINHEIT
64A, 64D: ADDIER- UND SUBTRAHIEREINHEIT
64B: MINIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
64C: MAXIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
64C: MAXIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
64E: SCHALTEINHEIT
64C: SELEKTIONSEINHEIT
70: BEDIENMUSTERSCHALTEINHEIT
IL: AUSGABEBEHEFLSLINIE
LD: LAST
ML: PASSENDE ROUTE
PL: PUMPENABSORPTIONSDREHMOMENTLINIE
TL: MAXIMALDREHMOMENTLINIE
TP: PASSENDER PUNKT

Claims

Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine, umfassend, bei der Steuerung eines Verbrennungsmotors, der ein Motor ist, der Triebkraft erzeugt, und bei dem eine zur Extraktion der erzeugten Triebkraft verwendete Abtriebswelle mit einem Generatormotor verbunden ist, Bewirken, dass der Generatormotor Triebkraft erzeugt, wenn sowohl eine erste Bedingung, die erfüllt oder nicht erfüllt ist, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs einer aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors mit einer aus einer ersten Beziehung gewonnenen Drehzahl, als auch eine zweite Beziehung und eine zweite Bedingung, die erfüllt oder nicht erfüllt sind, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs eines Drehmoments des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl mit einem unter Verwendung der erste Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnenen Drehmoment, erfüllt sind, wobei die erste Beziehung eine Beziehung ist zwischen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors und einem Drehmoment, das in der Lage ist, durch den Verbrennungsmotor bei der Drehzahl erzeugt zu werden, und wobei die zweite Beziehung eine Beziehung ist zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Verbrennungsmotors, die verwendet wird, um eine Größe der von dem Verbrennungsmotor erzeugten Triebkraft zu definieren.
Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei die erste Bedingung erfüllt ist, wenn die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors gleich oder kleiner ist als die durch die erste Beziehung und die zweite Beziehung gewonnene Drehzahl, und wobei die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl gleich oder größer ist als ein Wert, der um eine vorbestimmte Größe kleiner ist als das aus der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnene Drehmoment.
Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei die Motor-Steuervorrichtung das Drehmoment bestimmt, das durch den Generatormotor basierend auf dem aus der zweiten Beziehung gewonnenen Drehmoment bei der aktuellen Drehzahl und dem aus der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnenen Drehmoment erzeugt wird.
Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Motor-Steuervorrichtung einen Sollwert, der bewirkt, dass der Generatormotor elektrische Energie erzeugt, von einem Wert, der kleiner ist als ein Zielwert des Sollwert mit Ablauf einer Zeitspanne erhöht, wenn die Motor-Steuervorrichtung von einem Zustand, in dem der Generatormotor Triebkraft erzeugt, zu einem Zustand, in dem der Generatormotor elektrische Energie erzeugt, umschaltet.
Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Motor-Steuervorrichtung bewirkt, dass der Generatormotor Triebkraft erzeugt, wenn die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors gleich oder kleiner ist als eine einem maximalen Drehmoment der ersten Beziehung entsprechende Drehzahl.
Hybrid-Arbeitsmaschine, die folgendes aufweist: die Motor-Steuervorrichtung einer Hybrid-Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5; den Verbrennungsmotor; den Generatormotor, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird; und eine elektrische Energie-Speichervorrichtung, die, die durch den Generatormotor erzeugte elektrische Energie speichert.
Motor-Steuerverfahren einer Hybrid-Arbeitsmaschine umfassend, bei der Steuerung eines Verbrennungsmotors, der ein Motor ist, der Triebkraft erzeugt, und bei dem eine zur Extraktion der erzeugten Triebkraft verwendete Abtriebswelle mit einem Generatormotor verbunden ist, Bestimmen, ob eine erste Bedingung, die erfüllt oder nicht erfüllt ist, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs einer aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors mit einer aus einer ersten Beziehung gewonnenen Drehzahl und eine zweite Beziehung und eine zweite Bedingung zu erfüllen ist, die erfüllt oder nicht erfüllt sind, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs eines Drehmoments des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl mit einem unter Verwendung der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnenen Drehmoment; und Ausgeben eines Antriebsbefehls zum Antreiben des Generatormotors, wenn sowohl die erste Bedingung als auch die zweite Bedingung erfüllt sind, wobei die erste Beziehung eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und dem Drehmoment ist, das in der Lage ist, durch den Verbrennungsmotor bei der Drehzahl erzeugt zu werden, und wobei die zweite Beziehung eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Verbrennungsmotors ist, die verwendet wird, um eine Größe der von dem Verbrennungsmotor erzeugten Triebkraft zu definieren.
Motor-Steuerverfahren einer Hybrid-Arbeitsmaschine nach Anspruch 7, wobei die erste Bedingung erfüllt ist, wenn die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors gleich oder kleiner ist als die durch die erste Beziehung gewonnene Drehzahl, als eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und dem Drehmoment, das in der Lage ist, durch den Verbrennungsmotor bei der Drehzahl erzeugt zu werden, und die zweite Beziehung als eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Verbrennungsmotors, die verwendet wird, um die Größe der von dem Verbrennungsmotor erzeugten Triebkraft zu definieren, und wobei die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors bei der aktuellen Drehzahl gleich oder größer ist als ein Wert, der um eine vorbestimmte Größe kleiner ist als das aus der ersten Beziehung bei der aktuellen Drehzahl gewonnene Drehmoment.