JP2001099103A - ハイブリッド油圧システム及び油圧式建設機械 - Google Patents
ハイブリッド油圧システム及び油圧式建設機械Info
- Publication number
- JP2001099103A JP2001099103A JP27329499A JP27329499A JP2001099103A JP 2001099103 A JP2001099103 A JP 2001099103A JP 27329499 A JP27329499 A JP 27329499A JP 27329499 A JP27329499 A JP 27329499A JP 2001099103 A JP2001099103 A JP 2001099103A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric motor
- engine
- hydraulic
- hydraulic pump
- hybrid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
械に関し、エンジンと電気モータとをポンプの駆動源と
して併用することによって、待機後の速やかな作業復帰
と待機状態での燃料浪費及び騒音振動の大幅な低減とを
両立できるようにする。 【解決手段】 油圧を機械的動きに変換するアクチュエ
ータ14と、アクチュエータ14に作動油を供給する油
圧ポンプ12と、油圧ポンプ12を駆動するエンジン7
と、エンジン7の出力軸と油圧ポンプ12の入力軸12
aとの間に介装されたクラッチ8と、油圧ポンプ12の
入力軸12aに連結された電気モータ9と、アクチュエ
ータ14の負荷状態を検出又は推定する負荷検知手段1
3aと、負荷検知手段13aにより検出又は推定された
アクチュエータ14の負荷状態に基づき、エンジン7の
始動停止と電気モータ9の始動停止とクラッチ8の断接
とを統合制御する制御手段6とをそなえてハイブリッド
油圧システムを構成する。
Description
油圧機構を用いた建設機械の油圧システムに用いて好適
の、エンジンと電気モータとをポンプの駆動源として併
用したハイブリッド油圧システム、及び、油圧ショベル
等に用いて好適の、油圧式建設機械に関する。
て機械式と油圧式とがあるが、掘削力等の力の強さや構
造の簡単さなどの利点から、油圧式が主流になってい
る。図5は、従来の油圧ショベル等の油圧機構を用いた
建設機械に用いられる油圧システムのシステム構成図で
ある。
は、油圧ポンプ31とエンジン(ディーゼルエンジン)
32とをそなえ、エンジン32により油圧ポンプ31を
駆動して作動油に油圧を発生させるようになっている
(エンジン32の始動はセルモータ36によって行な
う)。発生する油圧エネルギの大きさは油圧ポンプ31
の仕事量に応じて決まるが、ここでは、コントローラ
(制御手段)30によりエンジン32の回転速度を制御
し、大きな油圧エネルギが必要な場合にはエンジン回転
速度を上昇させて油圧ポンプ31の仕事量を増大させ、
逆に大きな油圧エネルギを必要しない場合にはエンジン
回転速度を低下させて油圧ポンプ31の仕事量を減少さ
せるようになっている。
トロールバルブ33を介して必要な流量に調整され各ア
クチュエータ34に送り込まれ、各装置(例えば、走行
装置,旋回装置,作業装置)の機械的な動きに変換され
るようになっている。油圧エネルギを供給すべきアクチ
ュエータ34の選択は、作業レバー35を操作すること
によって行なわれる。すなわち、作業レバー35を操作
することにより操作信号がコントロールバルブ33に送
信され、コントロールバルブ33では内部の油圧回路の
スプールを動かして、目的のアクチュエータ34に作動
油を供給するようになっているのである。
ている時には油圧は増加する。従って、コントロールバ
ルブ33内の油圧を検出することによって、その大きさ
から機械が作業中であるか否かを判断することができ
る。図5に示す従来の油圧システムでは、コントロール
バルブ33の内部油圧回路内に所定の圧力スイッチ33
aを設けて、油圧が所定値以上になった時には機械が作
業中であることを示す作業信号をコントローラ30に入
力するようになっている。
機械、例えば油圧ショベルの使い方の代表的なものとし
て、ダンプ積込み作業がある。ダンプ積込み作業とは、
油圧ショベルで土を堀り、掘った土をダンプカーに積み
込む作業であるが、荷台の土が満杯になった時にはダン
プカーの入替えが行なわれるため、その入替えの間は油
圧ショベルは待機状態となる。
め油圧ポンプ31を駆動して油圧エネルギを発生させる
必要はなく、逆に油圧ポンプ31を駆動するための無駄
な燃料を消費するだけとなる。しかしながら、一旦エン
ジン32を停止してしまうと次に作業復帰するときに始
動操作のためのロスタイムが発生してしまい、また、エ
ンジン32は始動後直ぐには回転が立ち上がらない。さ
らに、エンジン32が回転してから油圧が所要のレベル
まで立ち上がるには、やはり幾らかの時間がかかり、作
業復帰までにさらにロスタイムが発生してしまうことに
なる。また、エンジン32を停止するとエアコン等の快
適装備も働かなくなってしまう。
無駄な燃料消費はなくなるものの、様々な不具合が発生
してしまう。そこで、従来、待機時にはエンジン32を
停止するのではなくエンジン32の回転速度を低下さ
せ、これにより燃料消費を低減するとともに直ぐに油圧
が立ち上がるようにしていた。このエンジン回転速度を
低下させる操作は運転者のスロットルダイヤルの操作に
よっても勿論可能であるが、従来の油圧システムでは、
待機状態になると自動的にエンジン回転速度を低下させ
る制御が行なわれていた。
(AEC)と呼ばれるものであり、図6に示すように、
コントロールバルブ33から作業信号が所定時間入力さ
れなかった時(即ち、作業レバー35が所定時間操作さ
れなかった時)には、コントローラ30からエンジン3
2に回転速度指令信号を送信してエンジン32の回転速
度を低下させるようになっている。そして、コントロー
ルバルブ33から作業信号が入力され時(即ち、作業レ
バーが操作され時)、再びコントローラ30からエンジ
ン32に回転速度指令信号を送信し、元の回転速度まで
復帰させるようになっている。
た従来の油圧システムにかかる制御方法(AEC)で
は、エンジン回転速度は低下してはいるものの、エンジ
ン32が動作しているのには変わり無く、燃料の無駄な
消費が全くなくなるわけではない。また、エンジン32
が動作している以上は騒音や振動が発生することは避け
られない。このように従来の油圧システムでは、待機後
の速やかな作業復帰と待機状態における燃料消費の低減
及び騒音振動の低減との両立という点においては不十分
であった。
たもので、エンジンと電気モータとをポンプの駆動源と
して併用することによって、待機後の速やかな作業復帰
と待機状態での燃料浪費及び騒音振動の大幅な低減とを
両立できるようにした、ハイブリッド油圧システム及び
油圧式建設機械を提供することを目的とする。
ブリッド油圧システムでは、油圧を機械的動きに変換す
るアクチュエータと、該アクチュエータに作動油を供給
する油圧ポンプと、該油圧ポンプを駆動するエンジン
と、該エンジンの出力軸と該油圧ポンプの入力軸との間
に介装されたクラッチと、該油圧ポンプの入力軸に連結
された電気モータと、該アクチュエータの負荷状態を検
出又は推定する負荷検知手段と、該負荷検知手段により
検出又は推定された該アクチュエータの負荷状態に基づ
き、該エンジンの始動停止と該電気モータの始動停止と
該クラッチの断接とを統合制御する制御手段とをそなえ
たことを特徴としている。
知手段により検出又は推定された該アクチュエータの負
荷状態が無負荷又は略無負荷のときには、該クラッチを
切断して該エンジンは停止状態に、該電気モータは作動
状態にして該電気モータにより該油圧ポンプを駆動させ
るような制御を行なう(請求項2)。また、該クラッチ
と該油圧ポンプとの間にフライホイールをそなえること
が好ましく(請求項3)、より好ましくは、該フライホ
イールを該電気モータから該油圧ポンプの入力軸に動力
を伝達するための動力伝達部材として構成する(請求項
4)。
断して該エンジンを停止した後、該油圧ポンプの回転速
度が所定値以下になったときに該電気モータに該油圧ポ
ンプを駆動させるような制御を行なうことが好ましい
(請求項5)。また、該電気モータの回転速度を調整す
る回転速度調整手段をそなえ、該制御手段により、該電
気モータによる該油圧ポンプの駆動時には該油圧ポンプ
の回転速度が通常運転時の回転速度よりも低い所定の回
転速度に保たれるように該回転速度調整手段を制御する
ことが好ましい(請求項6)。
作するための操作手段をそなえ、該制御手段により、該
操作レバーが該アクチュエータを操作する方向に操作さ
れたら該クラッチを接続し該エンジンを始動させるとと
もに、該電気モータによる該油圧ポンプの駆動を停止さ
せるような制御を行なうことが好ましく(請求項7)、
その際、該制御手段により、該エンジンを始動し該クラ
ッチを接続してから所定時間は、該電気モータにより該
油圧ポンプを駆動するような制御を行なうことがより好
ましい(請求項8)。
るとともに、該油圧ポンプと上記複数のアクチュエータ
との間に介装され上記複数のアクチュエータの中の任意
のアクチュエータに該油圧ポンプから供給される作動油
を送り込むコントロールバルブをそなえ、該操作手段に
より該コントロールバルブが操作されて作動油を送り込
むべきアクチュエータが選択されるようにしてもよい
(請求項9)。
タと該油圧ポンプとを結ぶ油圧回路上の油圧に基づき該
アクチュエータの負荷状態を検出又は推定するものでも
よく(請求項10)、該油圧ポンプの回転速度変化に基
づき該アクチュエータの負荷状態を検出又は推定するも
のでもよく(請求項11)、該操作手段の操作位置に基
づき該アクチュエータの負荷状態を検出又は推定するも
のでもよい(請求項12)。
駆動力の入力により発電機としても機能するように構成
するとともに、該電気モータに接続され充電可能なバッ
テリと、該電気モータを発電機に切り換える切換手段と
をそなえ、該制御手段により、該電気モータを駆動源と
して用いるときには該バッテリから該電気モータに電力
を供給し、該電気モータを駆動源として用いないときに
は該切換手段を操作して該電気モータを発電機に切り換
え、該油圧ポンプの入力軸からの駆動力の入力により発
電した電力を該バッテリに充電するような制御を行なう
ことが好ましい(請求項13)。
定する充電残量検知手段をそなえ、該制御手段により、
該電気モータによる該油圧ポンプの駆動時に該充電残量
検知手段により検出又は推定された該バッテリの充電残
量が充電が必要な状態にまで低下したときには、該クラ
ッチを接続し該エンジンを始動させるとともに、該切換
手段を操作して該電気モータを発電機に切り換えるよう
な制御を行なうことが好ましく(請求項14)、その
際、該エンジンの回転速度を通常運転時の回転速度より
も低い所定の回転速度に設定することがより好ましい
(請求項15)。
ーアップスイッチをそなえ、該制御手段により、該パワ
ーアップスイッチがオンにされたときには、該エンジン
による該油圧ポンプの駆動中でも該切換手段を操作して
該電気モータを発電機から駆動源に切り換えるような制
御を行なうことが好ましく(請求項16)、その際、該
パワーアップスイッチがオンにされてから所定時間が経
過したら、該切換手段を操作して該電気モータを再び発
電機に切り換えるようにすることがより好ましい(請求
項17)。
18)は、上述したハイブリッド油圧システム(請求項
1〜17)のいずれかをそなえたことを特徴としてい
る。
形態について説明する。図1,図2は本発明の一実施形
態としてのハイブリッド油圧システムについて示すもの
であり、ここでは建設機械の一種である油圧ショベルに
適用した場合について示している。なお、本発明のハイ
ブリッド油圧システムは油圧ショベルのみならず油圧機
構を用いた建設機械一般に適用しうるものであり、さら
には建設機械のみならず油圧機構を用いた機械一般に適
用しうるものである。
イブリッド油圧システムの構成について説明する。図1
に示すように、本ハイブリッド油圧システムは、従来の
油圧ショベルの油圧システムと同様に、作動油に油圧を
発生させる油圧ポンプ12,油圧ポンプ12を駆動する
エンジン7,複数のアクチュエータ14,油圧ポンプ1
2からアクチュエータ14に作動油を供給するコントロ
ールバルブ13,作業レバー16をそなえている。
と、油圧ポンプ12は油圧ショベルに通常用いられてい
る一般的なポンプであり、回転運動により作動油を圧縮
して油圧を発生させるようになっている。例えば、油圧
ショベル用の油圧ポンプ12としては、ギヤポンプ,ベ
ーンポンプ,ピストンポンプ等を用いることができ、油
圧ショベルの用途やその他の要求に応じて適宜のポンプ
が採用される。
は、一般にディーゼルエンジン(勿論、ガソリンエンジ
ンでも可)が用いられる。エンジン7には燃料噴射装置
7aがそなえられ、燃料噴射装置7aでは後述するコン
トローラ6からのエンジン制御信号により燃料噴射量を
調整して機関回転速度を制御したり、燃料カットにより
機関を停止したりするようになっている。例えば、燃料
噴射装置7aがメカニカルガバナーの場合には、コント
ローラ6からのエンジン制御信号によりアクチュエータ
がガバナレバーを動かして燃料噴射量を調整するように
なっている。また、燃料噴射装置7aが電子ガバナーの
場合には、直接コントローラ6から電子ガバナーにエン
ジン制御信号が入力されて燃料噴射量を調整するように
なっている。
らコントロールバルブ13を介して供給された作動油の
油圧エネルギを機械的な動きに変換する装置である。油
圧ショベルには目的に応じて複数のアクチュエータ14
がそなえられている。例えば、作業装置を動かすための
油圧シリンダや、走行装置(車輪等)を動かすための走
行モータ(油圧モータ)や、旋回装置(旋回ギヤ)を動
かすための旋回モータ(油圧モータ)等である。
ュエータ14に油圧ポンプ12から供給される作動油の
油圧を送り込む装置であり、オペレータによる作業レバ
ー(操作手段)16の操作によって制御されるようにな
っている。作業レバー16は各装置を動作させるための
入力手段であり、油圧信号出力のものと電気信号出力も
のとがある。コントロールバルブ13では、作業レバー
16からの信号(油圧信号又は電気信号)により、内部
油圧回路のスプールを動かして目的のアクチュエータ1
4に作動油を供給するようになっている。
スイッチ(負荷検知手段)13aがそなえられている。
この圧力スイッチ13aはコントロールバルブ13の内
部油圧が所定値以上のときにオンになるスイッチであ
る。前記所定値は装置が作動している時(即ち、アクチ
ュエータ14に負荷が作用している時)の油圧に設定さ
れており、圧力スイッチ13aでは、オンになった時に
はコントローラ6に信号(作業信号)を出力するように
なっている。
成要素に加えてさらに以下に説明するような構成要素を
そなえている。まず、エンジン7と油圧ポンプ12との
間には、エンジン7の出力軸7bと油圧ポンプ12の入
力軸12aとの出力の伝達を断接するクラッチ8が介装
されている。クラッチ8はコントローラ6により制御さ
れ、コントローラ6からのクラッチ信号により断接が行
なわれるようになっている。なお、クラッチ8としては
一般的な油圧クラッチ又は電磁クラッチを用いることが
できるが、構成の簡素さの点で電磁クラッチを採用する
ことが好ましい。
出力ギヤ11が同軸に固設されている。この出力ギヤ1
1はエンジン7及び後述する電気モータ9から出力され
る駆動力を外部に出力するための部材であり、エアコン
のコンプレッサ等の駆動力はこの出力ギヤ11から取り
出している。また、この出力ギヤ11は十分なイナーシ
ャを持つべく大径に形成されており、クラッチ8が切断
されエンジン7からの駆動力が断たれた時に慣性力によ
って油圧ポンプ12を駆動するためのフライホイールと
しても機能するようになっている。
は、油圧ポンプ12を駆動するための駆動源として、上
述したエンジン7に加えてさらに電気モータ9をそなえ
ている。電気モータ9はその出力軸をギヤ10に連結さ
れており、ギヤ10は出力ギヤ11に噛合している。こ
のため、電気モータ9の出力はギヤ10を介して出力ギ
ヤ11に伝達されるようになっている。この場合、出力
ギヤ11は電気モータ9の出力を油圧ポンプ12に伝達
するための動力伝達部材として機能するようになってい
る。
その型式は問わない。ただし、後述するように出力ギヤ
11側からの回転の入力により発電機としても機能する
ような構成とする。電気モータ9への電力供給はバッテ
リ3により行なうようになっている。このバッテリ3は
電気モータ9のみならず、他の電気/電子システム(例
えば油圧ポンプ12,エンジン7の制御システムや,エ
アコン,ライト,ラジオ等)1にも電源を供給するため
のものであり、一般の充電可能な車載用2次電池を用い
ることができる。なお、バッテリ3からはその端子電圧
がコントローラ6に入力されるようになっている。
場合には高圧で作動させるのが好ましいので、バッテリ
3を電気モータ9専用の高圧バッテリとすることも可能
である。この場合、他の電気/電子システム1への電力
の供給には、24V等の低圧バッテリを別に設けるか、
若しくは降圧用コンバータで電気モータ9用の高圧バッ
テリからの電力を降圧させた上で供給するようにする。
ード切換スイッチ(切換手段)2により行なわれるよう
になっている。モード切換スイッチ2はバッテリ3と電
気モータ9との間の電気回路を動力側か充電側かに切り
換える装置であり、一般的なリレーで構成することがで
きる。モード切換スイッチ2はコントローラ6により制
御され、コントローラ6からの切換信号によりモード切
換が行なわれるようになっている。
が動力側に切り換えられた時には、電気はバッテリ3か
ら電気モータ9に向けて流れるようになり、電気モータ
9は駆動源として機能するようになっている。逆に、回
路が充電側に切り換えられた時には、電気は電気モータ
9からバッテリ3に向けて流れるようになり、電気モー
タ9は発電機として機能するようになっている。
換えられた時の回路上には、モータ速度制御装置(回転
速度調整手段)4が設けられている。モータ速度制御装
置4はバッテリ3からの直流電源を電力制御して電気モ
ータ9に送電する装置であり、公知のチョッパー回路等
の半導体スイッチング回路で構成することが好ましい。
6からのモータ制御信号(電圧信号,PWM信号,FM
信号等)を受けて0〜100%の範囲で電力制御を行な
うようになっている。0%の時には供給電力は0になっ
て電気モータ9は停止し、100%の時にはバッテリ3
から電気モータ9に最大電力が供給されモータ速度は最
大になる。つまり、モータ速度制御装置4では、コント
ローラ6からのモータ制御信号によってモータ速度を連
続可変制御できるようになっているのである。
に切り換えられた時の回路上には、定電圧電源装置5が
設けられている。定電圧電源装置5は電気モータ9が発
電機として機能する時、この発電機から入力された不安
定な電力を定電圧化した上でバッテリ3側へ送電する装
置であり、公知のスイッチングレギュレータ(降圧タイ
プ,昇圧タイプ共に可能)で構成することができる。こ
の定電圧電源装置5をそなえることにより、発電機(電
気モータ)9で発電した電力をバッテリ3へ充電しなが
ら同時に電気/電子システム1に供給することが可能と
なり、電気モータ9を通常のオルタネータとして用いる
ことができるようになっている。
その機能要素としてピックアップ17,パワーアップス
イッチ18,エコスイッチ19及びスロットルダイヤル
15をそなえている。ピックアップ17は出力ギヤ11
の円周面を臨むようにそなえられており、出力ギヤ11
の円周面に刻まれた歯の有無を検出するようになってい
る。そして、出力ギヤ11の回転に伴い検出した歯の有
無に応じて、コントローラ6にパルス信号(回転速度信
号)を出力するようになっている。
19及びスロットルダイヤル15は、上述の作業レバー
16とともに図示しない操縦席にそなえられている。パ
ワーアップスイッチ18はより強い油圧を要求する時、
エコスイッチ19は省エネ運転を行なう時のために設け
られられたスイッチであり、各スイッチ18,19を押
すことによってそれぞれコントローラ6に信号が入力さ
れるようになっている。また、スロットルダイヤル15
はエンジン7の回転速度を段階的或いは連続的に設定す
るための手段であり、例えば、ポテンシャルメータやロ
ータリスイッチを用いることができる。
はキースイッチ20がそなえられている。このキースイ
ッチ20はエンジンの始動又は停止させるためのもので
あり、オペレータがキースイッチ20をオンにした時に
は、キースイッチ20からコントローラ6に始動信号が
入力され、逆にキースイッチ20をオフにした時には、
停止信号が入力されるようになっている。
に加えて本ハイブリッド油圧システムにおいて新たに設
けられた構成要素についても説明したが、これらを統合
制御するコントローラ(制御手段)6の機能にも従来の
油圧システムと比較して大きな相違がある。以下、図2
に示す機能ブロック図を参照しながら本ハイブリッド油
圧システムにかかるコントローラ6の機能について説明
する。
機能要素として、エンジン制御手段21,クラッチ制御
手段22,モータ制御手段23,運転切換制御手段2
4,タイマ25,充電判定手段26,始動停止制御手段
27をそなえている。なお、コントローラ6はマイコン
により構成された一般的な電子制御装置であり(勿論、
マイコンによらずロジック回路等であってもかまわな
い)、上記の各機能要素21〜27はマイコンを動作さ
せるプログラムを適宜設計することによって(或いはロ
ジック回路を適宜設計することによって)構成すること
ができるようになっている。
ンジン制御手段21はエンジン7の運転状態を制御する
制御手段である。エンジン制御手段21では、後述する
運転切換制御手段24,始動停止制御手段27からの始
動/停止信号,充電判定手段26からの再始動信号及び
スロットルダイヤル15からのエンジン回転数設定信号
に基づき、エンジン7の燃料噴射装置7aに適宜エンジ
ン制御信号を出力して、燃料噴射量を調整してエンジン
回転速度を制御したり、燃料カットにより機関を停止さ
せたりするようになっている。
動停止制御手段27から停止信号が入力された時には、
エンジン7を停止させるべく燃料噴射装置7aに燃料噴
射をカットさせるようになっている。逆に始動信号が入
力された時には、エンジン7を始動させるべく燃料噴射
装置7aに燃料を噴射させるようになっている。ここで
噴射される燃料は始動用に調整された量の燃料であり、
始動後は通常運転時のエンジン回転速度(作業用エンジ
ン回転速度)になるように燃料噴射装置7aに燃料噴射
量を制御させるようになっている。
定手段26から再始動信号が入力された時には、エンジ
ン7を再始動させるべく燃料噴射装置7aに始動可能な
燃料噴射量を噴射させるとともに、エンジン7の再始動
後は作業用エンジン回転速度よりも低い所定のエンジン
回転速度(省エネエンジン回転速度)になるように燃料
噴射装置7aからの燃料噴射量を制御するようになって
いる。また、スロットルダイヤル15からエンジン回転
数設定信号が入力された時には、設定されたエンジン回
転数を達成するように燃料噴射装置7aからの燃料噴射
量を適宜増減制御するようになっている。
を制御する制御手段であり、後述する運転切換制御手段
24,始動停止制御手段27及び充電判定手段26から
のクラッチ断接信号に基づきクラッチ8の断接制御を行
なうようになっている。具体的には、運転切換制御手段
24又は始動停止制御手段27からクラッチ切断信号が
入力された時には、エンジン7を油圧ポンプ12から切
り離すべくクラッチ8を切断し、逆に運転切換制御手段
24,始動停止制御手段27又は充電判定手段26から
クラッチ接続信号が入力された時には、エンジン7を油
圧ポンプ12に連結すべくクラッチ8を接続するように
なっている。
ると、モータ制御手段23はモード切換スイッチ2とモ
ータ速度制御装置4とを制御することによって電気モー
タ9の運転状態を制御する制御手段である。モータ制御
手段23では、後述する運転切換制御手段24,充電判
定手段26からの動力側/充電側切換信号,始動停止制
御手段27からのクランキング信号,パワーアップスイ
ッチ18からのパワーアップ信号及びエコスイッチ19
からのエコ信号に基づき、モード切換スイッチ2にモー
ド切換信号を出力して回路の動力側と充電側との切換を
行なうとともに、モータ速度制御装置4にモータ制御信
号を出力して電気モータ9のオン/オフやモータ回転速
度を制御するようになっている。
力側への切換信号が入力された時には、電気モータ9を
油圧ポンプ12の駆動源とすべくモード切換スイッチ2
により回路を充電側から動力側に切り換えさせるととも
に、所定のモータ回転速度(省エネ運転時モータ回転速
度)になるようにモータ速度制御装置4に電気モータ9
への電力供給量を調整させるようになっている。逆に運
転切換制御手段24又は充電判定手段26から充電側へ
の切換信号が入力された時には、電気モータ9を発電機
として機能させるべくモード切換スイッチ2により回路
を動力側から充電側に切り換えさせるようになってい
る。
ング信号が入力された時には、エンジン7をクランキン
グすべくモード切換スイッチ2により回路を充電側から
動力側に切り換えさせるとともに、電気モータ9への電
力供給量を最大して所定のモータ回転速度(クランキン
グ時モータ回転速度)になるようにモータ速度制御装置
4を制御するようになっている。
イッチ18からパワーアップ信号が入力された時には、
電気モータ9の出力をエンジン7の出力に加算すべくモ
ード切換スイッチ2により回路を充電側から動力側に切
り換えさせるとともに、所定のモータ回転速度(パワー
アップ時モータ回転速度)になるようにモータ速度制御
装置4に電気モータ9への電力供給量を調整させるよう
になっている。また、省エネ運転時においてエコスイッ
チ19からエコ信号が入力された時には、モータ回転速
度が省エネ運転時モータ回転速度よりもさらに低い第2
省エネ運転時モータ回転速度になるようにモータ速度制
御装置4に電気モータ9への電力供給量を調整させるよ
うになっている。
すると、運転切換制御手段24は装置の運転状態に応じ
て通常運転と省エネ運転との間で運転モードを切り換え
るための制御手段であり、圧力スイッチ13aからの作
業信号,ピックアップ17からのパルス信号(回転速度
信号)に基づき装置の運転状態を判断し、エンジン制御
手段21,クラッチ制御手段22,モータ制御手段23
に適宜制御信号を出力して運転モードを切り換えるよう
になっている。
圧力スイッチ13aからの作業信号が入力されている間
は装置が稼動状態(即ち、アクチュエータ14に負荷が
作用している状態)にあるとみなすようになっている。
そして、圧力スイッチ13aからの作業信号がオフにな
るとタイマ25を作動させ、所定時間オフが続くと装置
が待機状態(即ち、アクチュエータ14が無負荷又は略
無負荷状態)になったものと判定するようになってい
る。
場合、運転切換制御手段24は、まず第1省エネ運転を
行なうようになっている。第1省エネ運転では、クラッ
チ8を切断すべくクラッチ制御手段22にクラッチ切断
信号を出力し、続いてエンジン7を停止させるべくエン
ジン制御手段21に停止信号を出力するようになってい
る。この第1省エネ運転によりエンジン7は停止し、油
圧ポンプ12はフライホイールとしての出力ギヤ11の
慣性によって回転駆動されるようになる。また、第1省
エネ運転中において運転切換制御手段24では、ピック
アップ17からの回転速度信号に基づき出力ギヤ11の
回転速度(油圧ポンプ12の入力軸12aの回転速度)
を演算し、演算した回転速度が所定値(省エネ運転時モ
ータ回転速度に対応する値)以下まで低下したか否か判
定するようになっている。
以下まで低下したと判定された時には、第2省エネ運転
を行なうようになっている。第2省エネ運転では、電気
モータ9の機能を発電機から駆動源に切り換えて油圧ポ
ンプ12を駆動させるべく、モータ制御手段23に駆動
側への切換信号を出力するようになっている。この第2
省エネ運転により油圧ポンプ12は電気モータ9により
所定の省エネ運転時モータ回転速度で回転駆動されるよ
うになる。
第2省エネ運転中)において圧力スイッチ13aからの
作業信号がオンになった時には、運転切換制御手段24
では、まず、エンジン7を始動させるべくエンジン制御
手段21に始動信号を出力し、続いてクラッチ8を接続
すべくクラッチ制御手段22にクラッチ接続信号を出力
するようになっている。そして、クラッチ接続信号の出
力と同時にタイマ25を作動させ、所定時間経過した時
点で電気モータ9の機能を発電機に切り換えるくモータ
制御手段23に充電側への切換信号を出力するようにな
っている。
を判定して上記の第2省エネ運転でのバッテリ3の過放
電を防止するための手段であり、内部に電圧計(充電残
量検知手段)をそなえている。そして、バッテリ3から
入力される端子電圧を計測し、計測した端子電圧が所定
値以下になった時には、バッテリ3が充電残量が充電が
必要な状態まで低下したものと判定するようになってい
る。
まで低下したものと判定された場合、充電判定手段26
では、電気モータ9の機能を発電機に切り換えるべくモ
ータ制御手段23に充電側への切換信号を出力するとと
もに、エンジン7によって油圧ポンプ12を駆動すべく
エンジン制御手段21に再始動信号を出力し、クラッチ
制御手段22にクラッチ接続信号を出力するようになっ
ている。
すると、始動停止制御手段27はエンジン7の始動停止
を行なう制御手段であり、上述の運転切換制御手段24
のような自動的にエンジン7を始動停止させるのではな
く、オペレータのキースイッチ20の操作を受けてエン
ジン制御手段21,モータ制御手段23に適宜制御信号
を出力してエンジン7を始動停止させるようになってい
る。
0のオン操作により始動信号が入力された時には、始動
停止制御手段27では、エンジン8を油圧ポンプ12に
連結すべくクラッチ制御手段22にクラッチ接続信号を
出力し、電気モータ9によってエンジン7をクランキン
グさせるべくモータ制御手段23に動力側への切換信号
を出力するとともに、エンジン7に始動用の燃料を噴射
すべくエンジン制御手段21に始動信号を出力するよう
になっている。逆に、オペレータのキースイッチ20の
オフ操作により停止信号が入力された時には、エンジン
7への燃料噴射をカットすべくエンジン制御手段21に
停止信号を出力し、クラッチ8を切断すべくクラッチ制
御手段22にクラッチ切断信号を出力するようになって
いる。
油圧システムは上述のように構成されているので、本ハ
イブリッド油圧システムをそなえた油圧ショベルの運転
時には次のような作用及び効果が得られる。以下、図3
に示すタイムチャートを参照しながら本ハイブリッド油
圧システムの作用及び効果について説明する。まず、油
圧ショベルの停止時(即ち、エンジン7,電気モータ9
の停止時)においてオペレータが図示しないキースイッ
チを回すと、キースイッチからコントローラ6に始動信
号が入力される。
は、クラッチ8にクラッチ信号を出力してクラッチ8を
接続するとともに、モード切換スイッチ2にモード切換
信号を出力して回路を動力側に切換え、モータ速度制御
装置4へのモータ制御信号を最大値にし、さらにエンジ
ン7の燃料噴射装置7aにエンジン制御信号を出力して
始動時の燃料噴射量にセットする(ガバナの位置を始動
時の燃料噴射位置にセットする)。これによりバッテリ
3から電気モータ9へ最大の電力が供給され、電気モー
タ9はセルモータとして機能し、ギヤ10,出力ギヤ
(フライホイール)11,クラッチ8を介してエンジン
7をクランキングする。この電気モータ9によるクラン
キングによって燃料噴射装置7aから噴射された燃料が
着火し、エンジン7は始動する。
ード切換スイッチ2にモード切換信号を出力して回路を
充電側に切り換える。この回路の切換によりバッテリ3
から電気モータ9への通電が断たれるため電気モータ9
は動力発生源ではなくなるが、エンジン7が回転してい
るため、今度はクラッチ8,出力ギヤ(フライホイー
ル)11,ギヤ10を介して電気モータ9がエンジン7
により回転駆動されるようになり、電気モータ9は発電
機(オルタネータ)として機能するようになる。そし
て、回路にそなえられた定電圧電源装置5によって安定
化され、バッテリ3に充電されるとともに他の電気/電
子システム1にも供給される。
ている間は、一般的な油圧ショベルと同様にスロットル
ダイヤル15を回すことによって任意のエンジン回転速
度に設定することができ、エンジン回転速度に応じた大
きさの油圧をコントロールバルブ13に供給できる。そ
して、作業レバー16を操作することによってコントロ
ールバルブ13から目的のアクチュエータ14に油圧を
送りこみ、作業装置に所望の動作を行なわせることがで
きる。
は、圧力スイッチ13aから作業信号が入力されている
が、図3に示すように作業を中断してアクチュエータ1
4を動かさなくなると(時点t0)、圧力スイッチ13
aからの作業信号はオフになり、コントローラ6は所定
時間tt1が経過したところで運転モードを通常運転から
省エネ運転(第1省エネ運転)に切り換える(時点t
1)。
ッチ8を切り離した後、直ぐに燃料噴射装置7aからの
燃料噴射をカットしてエンジン7を停止させる。これに
より油圧ポンプ12への動力は断たれるが、アクチュエ
ータ14が作動しなていなため無負荷又は略無負荷であ
り、また、出力ギヤ(フライホイール)11のイナーシ
ャは十分に大きいため、出力ギヤ11は徐々に回転速度
を落としながらも暫くの間は回転し続ける。この間、油
圧ポンプ12は出力ギヤ11の回転により駆動されるの
で、回転速度に応じた大きさの油圧が発生する。また、
エンジン7は停止しているので、騒音振動は少なく燃料
消費量は0となる。
と、圧力スイッチ13aからの作業信号はオンになり、
コントローラ6は作業状態と認識する(時点t2)。そ
して、燃料噴射装置7aにエンジン制御信号を出力して
始動用の燃料を噴射させるととともに、クラッチ8にク
ラッチ信号を出力してクラッチ8を接続する。このクラ
ッチ8の接続によりエンジン7はクランキング状態にな
るが、電気モータ9がセルモータとして機能する時より
もはるかに速い回転速度でクランキングするので、エン
ジン7はほとんど遅れなく始動し、エンジン回転速度は
所定の作業用エンジン回転速度まで速やかに上昇し、出
力ギヤ11の回転速度Nも作業用回転速度N1 まで速や
かに上昇する。
よってエンジン7を始動させるとともに、モード切換ス
イッチ2にモード切換信号を出力して電気モータ9を充
電側から動力側へ切り換える。これによりクラッチ8の
接続による負荷等によって出力ギヤ11の回転速度Nが
低下することが防止され、回転速度Nは作業用回転速度
N1 まで速やかに上昇する。なお、この電気モータ9に
よる始動補助はエンジン7の立ち上がりに一時的に行な
い、上記の時点t2から所定時間tt2が経過した後は、
モード切換スイッチ2にモード切換信号を出力して電気
モータ9を再び発電機として機能させる。
動かさなくなると(時点t3)、コントローラ6は所定
時間tt1が経過したところで運転モードを通常運転から
省エネ運転(第1省エネ運転)に切り換える(時点t
4)。そして、出力ギヤ11の回転速度Nが所定の回転
速度(省エネ回転速度)N0 まで低下した時、コントロ
ーラ6は運転モードを通常運転から第1省エネ運転から
第2省エネ運転に切り換える(時点t5)。
ド切換スイッチ2にモード切換信号を出力して回路を充
電側から動力側に切り換える。これにより、バッテリ3
からモータ速度制御装置4を介して発電機として機能し
ていた電気モータ9は、本来のモータとして機能するよ
うになり、ギヤ10,出力ギヤ11を介して油圧ポンプ
12に駆動力が伝達されるようになる。
電気モータ9は小さい出力で出力ギヤ11の回転速度N
を保持することができる。そして、コントローラ6はピ
ックアップ17からの回転速度信号に基づき算出される
入力軸12aの回転速度Nをフィードバックしながらモ
ータ速度制御装置4により電気モータ9への電力制御を
行ない、出力ギヤ11の回転速度Nが所定の省エネ回転
速度N0に維持されるように制御する。これにより、長
時間の作業待ち状態が続いた場合でも電気モータ9によ
る駆動によって一定の油圧が維持される。また、エンジ
ン7は停止しているので、騒音振動は少なく燃料消費量
は0となる。
と、圧力スイッチ13aからの作業信号はオンになり、
コントローラ6は作業状態と認識する(時点t6)。そ
して、燃料噴射装置7aにエンジン制御信号を出力して
始動用の燃料を噴射させるとともに、クラッチ8にクラ
ッチ信号を出力してクラッチ8を接続する。このクラッ
チ8の接続によりエンジン7はクランキング状態になる
が、電気モータ9による駆動と出力ギヤ11のイナーシ
ャとによってエンジン7はほとんど遅れなく始動し、出
力ギヤ11の回転速度Nは作業用回転速度N1 まで速や
かに上昇する。ただし、電気モータ9による始動補助は
エンジン7の立ち上がりに一時的に行ない、上記の時点
t6から所定時間tt2が経過した後は、モード切換スイ
ッチ2にモード切換信号を出力して電気モータ9を発電
機として機能させる。
回転速度N1 よりは十分に低いがエンジン7の始動時の
アイドル回転速度よりは高い値(例えば、1000rp
m〜1500rpm)である。このような回転速度N0
を選定することにより出力ギヤ11のイナーシャと相ま
って大きなエネルギが維持されるようになり、作業レバ
ー16の操作による油圧ポンプ12よりも下流側での負
荷投入やエンジン始動時のクラッチ8の接続による負荷
の影響が少なく、出力ギヤ11の回転速度Nは作業レバ
ー16の操作に対して応答遅れなく立ち上がるようにな
る。
充電状態を端子電圧に基づきセンシングしており、上記
第2省エネ運転中においてバッテリ3の充電残量が充電
が必要な状態まで低下した時には、直ちにモード切換ス
イッチ2にモード切換信号を出力して回路を充電側に切
り換える。そして、エンジン噴射制御信号を出力して始
動燃料を噴射するとともにクラッチ信号を出力してクラ
ッチ8を接続し、エンジン7をクランキングして始動さ
せる。始動後は出力ギヤ11の回転速度Nが省エネ回転
速度N0 に維持されるようにエンジン回転速度を制御す
る。これにより、電気モータ9はクラッチ8,出力ギヤ
11,ギヤ10を介してエンジン7によって駆動され発
電機として機能するようになり、バッテリ3の過放電が
防止される。
態が長く続く場合には、オペレータの判断によりエコス
イッチ19を押すこともできる。このエコスイッチ19
が押されると、コントローラ6はモータ速度制御手段4
にモータ制御信号を出力し、出力ギヤ11の回転速度N
が省エネ回転速度N0 よりもさらに低い第2省エネ回転
速度N2 (例えば800rpm)になるようにモータ回
転速度を下げさせる。これにより待機状態での騒音振動
が更に低減するとともに、バッテリ3の放電速度が低下
してバッテリ3が充電を要する状態になるまでの時間が
延ばされる。
には、コントローラ6はモータ速度制御手段4にモータ
制御信号を出力し、出力ギヤ11の回転速度Nが通常の
省エネ回転速度N0 に戻るようにモータ回転速度を上昇
させる。また、作業レバー16を操作した場合には、コ
ントローラ6は作業状態に復帰したと認識して上述した
ようにクラッチ8を接続しエンジン7を始動させるとと
もに、始動後は電気モータ9の機能を駆動源から発電機
に切り換える。
能力が要求される場合には、オペレータの判断によりパ
ワーアップスイッチ18を押すこともできる。このパワ
ーアップスイッチ18が押されるとコントローラ6はパ
ワーアップ制御を開始する。即ち、モード切換スイッチ
2にモード切換信号を出力して回路を充電側から動力側
に切り換えるとともに、モータ速度制御手段4にモータ
制御信号を出力してモータ回転速度を所定値に設定す
る。これによりエンジン7の駆動力に電気モータ9の駆
動力が加算され、油圧ショベルの作業能力が大きく向上
する。ただし、パワーアップ制御が一定時間続いた時
は、コントローラ6は自動的にモード切換スイッチ2に
モード切換信号を出力して回路を動力側から充電側に切
り換える。これにより電気モータ9の焼損やバッテリ3
の過放電が防止される。
よれば、圧力スイッチ13aからの作業信号が所定時間
入力されなかった時には、クラッチ8を切断してエンジ
ン7を停止するので、騒音振動が少なく無駄な燃料を消
費しないという利点がある。また、エンジン7を停止し
た後も油圧ポンプ12の入力軸12aは出力ギヤ(フラ
イホイール)11のイナーシャによって回転しているの
で、クラッチ8を接続するだけで直ぐにエンジン7を始
動させることができ、速やかに作業復帰することができ
るという利点がある。
転速度Nが低下してきた時には、電気モータ9によって
入力軸12aを駆動して所定の省エネ回転速度N0 に維
持するので、待機状態が続いた場合でもいつでも直ぐに
エンジン7を始動させることができ、速やかに作業復帰
することができるという利点がある。さらに、作業状態
に復帰する時にはエンジン7が立ち上がるまでの間電気
モータ9を駆動状態にするので、クラッチ8の接続に伴
う負荷等による回転速度Nの低下を防止して速やかに作
業状態に復帰することができるという利点がある。
基づき常にウオッチしており、充電残量が低下した時に
は電気モータ9を発電機に切り換えるのでバッテリ3が
過放電してしまうことを防止することができるという利
点もある。また、電気モータ9は発電機(オルタネー
タ)として機能するとともに、エンジン7の始動時には
セルモータとしても機能するので、オルタネータとセル
モータとを別に設ける必要がなく部品点数を削減するこ
とができるという利点がある。
無負荷状態での回転速度維持を目的としたものであるの
で、小型化することができるという利点もある。また、
出力ギヤ11をフライホイールとして用いるとともに、
電気モータ9の出力を入力軸12aに伝達するための動
力伝達部材としても用いることによっても、部品点数を
削減することができるという利点がある。
その慣性力によってエンジン7が停止した後も回転し続
け、回転速度が低下した時には電気モータ9によって駆
動されるので、待機状態となり自動的にエンジン7が停
止した時でもエアコンのコンプレッサを駆動することが
でき、オペレータはエアコンを使用し続けることができ
るという利点がある。
には、エコスイッチ18を押すことにより出力ギヤ11
の回転速度Nを省エネ回転速度N0 よりも低い第2省エ
ネ回転速度N2 に設定することができるので、さらに騒
音振動を低減することができるとともに、バッテリ3が
放電されるまでの時間を延ばすことができるという利点
もある。そして、この場合でも作業状態への復帰時には
出力ギヤ11のイナーシャと相まってスムーズにエンジ
ン7を始動することができる。
イッチ18を押した場合には、エンジン7の駆動力に電
気モータ9の駆動力を加算して油圧ショベルの作業能力
を大きく向上させることができるという利点がある。ま
た、このパワーアップ制御には一定のタイムリミットが
設けられているので、電気モータ9の焼損やバッテリ3
の過放電を防止することができるという利点もある。
たが、本発明は上述した実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。例えば、上述の実施形態では、バ
ッテリ3の端子電圧からバッテリ3の充電残量を推定す
るようになっているが、バッテリ3内に比重センサ(充
電残量検知手段)をそなえて検出したバッテリ液の比重
から充電残量を推定するようにしてもよい。また、電
圧,電流を積算時間から推定することも可能である。
として圧力スイッチ13aをそなえ、コントロールバル
ブ13の油圧回路内の油圧に基づき装置が待機状態か否
か判定するようになっているが、これに限らず作業レバ
ー16の操作位置を検出して操作位置が中立位置であれ
ば待機状態であると判定するようにしてもよい。さら
に、ピックアップ17により検出される出力ギヤ11の
回転速度Nの変化(回転速度Nの落ち込み具合)から装
置が作業状態か又は待機状態かを判定するようにしても
よい。例えば、回転速度Nの落ち込みが大きい時には装
置に負荷がかかっているのと判断することができる。
をギヤ10と噛合させることにより電気モータ2と油圧
ポンプ12との間の動力伝達を行なっているが、ベルト
とプーリ(一方のプーリはフライホイールと兼用)によ
り動力を伝達するようにしてもよい。さらに、図4に示
すように、電気モータ9を油圧ポンプ12の入力軸12
aと同軸に配設し、電気モータ9のロータを入力軸12
aと一体に構成するようにしてもよい。
として直流モータをそなえているが、ベクトル制御やイ
ンバータ等の公知の技術を用いることによって交流モー
タをそなえることも可能である。ただし、この場合には
電気モータ(交流モータ)は回生能力を有することが前
提であり、当然ながらモータ速度制御装置4,定電圧電
源装置5は交流に対応したものにする必要がある。
ついても上述の実施形態に限定されず種々の制御方法が
可能である。例えば、上述の実施形態ではオペレータが
パワーアップスイッチ18を押すことによってパワーア
ップ制御を実行しているが、アクチュエータ14の負荷
を検出し、検出した負荷の大きさに応じて電気モータ9
によるアシストを行なうようにすることもできる。
が小さい場合には、クラッチ8を切離してエンジン7を
停止し、電気モータ9のみによって油圧ポンプ12を駆
動することもできる。さらに、外部から電力供給を受け
るようにすることによって、エンジン7を停止しクラッ
チ8を切り、電気モータ9のみで油圧ポンプ12を駆動
すれば排気ガスの全く出ない電気ショベルとして機能さ
せることができる。
によれば、アクチュエータ14の負荷状態に応じたエン
ジン7,電気モータ9及びクラッチ8の統合制御が可能
であり、油圧ショベルをはじめとした油圧式建設機械の
作業状況に応じた最適な油圧制御を行なうことができ
る。
ッド油圧システム(請求項1〜17)によれば、検出又
は推定されたアクチュエータの負荷状態に基づき、エン
ジンの始動停止と電気モータの始動停止とクラッチの断
接とを統合制御することによって、アクチュエータの使
用状況に応じた最適な油圧制御を行なうことができると
いう利点がある。
の負荷状態が無負荷又は略無負荷のときにはクラッチを
切断しエンジンを停止状態にして、電気モータにより油
圧ポンプを駆動させるようにすれば、待機状態での騒音
振動を大幅に低減できるとともに無駄な燃料消費を無く
すことができ、加えて速やかな作業復帰も可能になると
いう利点がある(請求項2)。
イホイールをそなえるようにすれば、エンジンを停止し
た後も油圧ポンプはフライホイールのイナーシャによっ
て回転しているので、クラッチを接続するだけで直ぐに
エンジンを始動させることができ、速やかに作業復帰す
ることができるという利点があり(請求項3)、その
際、フライホイールを電気モータから油圧ポンプの入力
軸に動力を伝達するための動力伝達部材として構成する
ようにすれば、部品点数を増加させることもない(請求
項4)。
した後、油圧ポンプの回転速度が所定値以下になったと
きに電気モータに油圧ポンプを駆動させるようにすれ
ば、電気モータによる電気の消費を抑えることができる
という利点がある(請求項5)。また、油圧ポンプの回
転速度が通常運転時の回転速度よりも低い所定の回転速
度に保たれるように電気モータの回転速度を調整するよ
うにすれば、より騒音振動を低減することができるとい
う利点がある(請求項6)。
する方向に操作されたらクラッチを接続しエンジンを始
動させるとともに、電気モータによる油圧ポンプの駆動
を停止させるようにすれば、オペレータの意思に応じた
速やかな作業復帰が可能になるという利点があり(請求
項7)、特に、エンジンを始動しクラッチを接続してか
ら所定時間は電気モータにより油圧ポンプを駆動するよ
うにすれば、クラッチの接続に伴う負荷によってエンジ
ン回転速度が低下することを防止して速やかな作業復帰
が可能になるという利点がある(請求項8)。
きにはバッテリから電気モータに電力を供給し、電気モ
ータを駆動源として用いないときには発電機に切り換え
て発電した電力をバッテリに充電するようにすれば、外
部から電力を供給することなく電気モータを作動させる
ことができるという利点があり、また、オルタネータを
別に設ける必要がなく部品点数を削減することができる
という利点もある(請求項13)。
時にバッテリの充電残量が充電が必要な状態にまで低下
したときには、クラッチを接続しエンジンを始動させる
とともに電気モータを発電機に切り換えるようにすれ
ば、バッテリの過放電を防止することができるという利
点があり(請求項14)、その際、エンジンの回転速度
を通常運転時の回転速度よりも低い所定の回転速度に設
定するようにすれば、騒音振動を低減することができる
(請求項15)。
れたときにはエンジンによる油圧ポンプの駆動中でも電
気モータを発電機から駆動源に切り換えるようにすれ
ば、エンジンの駆動力に電気モータの駆動力を加算して
アクチュエータの作業能力を大きく向上させることがで
きるという利点があり(請求項16)、その際、パワー
アップスイッチがオンにされてから所定時間が経過した
ら電気モータを再び発電機に切り換えるようにすれば、
バッテリの過放電や電気モータの焼損を防止することが
できるという利点がある(請求項17)。
18)によれば、上述したハイブリッド油圧システム
(請求項1〜17)をそなえることによって、待機後の
速やかな作業復帰と待機状態での燃料浪費及び騒音振動
の大幅な低減とを両立することができるという利点があ
る。
システムの構成を示す図である。
システムにかかるコントローラの機能を示す機能ブロッ
ク図である。
システムの動作を説明するためのタイムチャートであ
る。
システムの構成の変形例を示す図である。
イムチャートである。
Claims (18)
- 【請求項1】 油圧を機械的動きに変換するアクチュエ
ータと、 該アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、 該油圧ポンプを駆動するエンジンと、 該エンジンの出力軸と該油圧ポンプの入力軸との間に介
装されたクラッチと、 該油圧ポンプの入力軸に連結された電気モータと、 該アクチュエータの負荷状態を検出又は推定する負荷検
知手段と、 該負荷検知手段により検出又は推定された該アクチュエ
ータの負荷状態に基づき、該エンジンの始動停止と該電
気モータの始動停止と該クラッチの断接とを統合制御す
る制御手段とをそなえたことを特徴とする、ハイブリッ
ド油圧システム。 - 【請求項2】 該制御手段は、該負荷検知手段により検
出又は推定された該アクチュエータの負荷状態が無負荷
又は略無負荷のときには、該クラッチを切断して該エン
ジンは停止状態に、該電気モータは作動状態にして該電
気モータにより該油圧ポンプを駆動させることを特徴と
する、請求項1記載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項3】 該クラッチと該油圧ポンプとの間にフラ
イホイールをそなえたことを特徴とする、請求項1又は
2記載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項4】 該フライホイールを該電気モータから該
油圧ポンプの入力軸に動力を伝達するための動力伝達部
材として構成したことを特徴とする、請求項3記載のハ
イブリッド油圧システム。 - 【請求項5】 該制御手段は、該クラッチを切断して該
エンジンを停止した後、該油圧ポンプの回転速度が所定
値以下になったときに該電気モータに該油圧ポンプを駆
動させることを特徴とする、請求項3又は4記載のハイ
ブリッド油圧システム。 - 【請求項6】 該電気モータの回転速度を調整する回転
速度調整手段をそなえ、 該制御手段は、該電気モータによる該油圧ポンプの駆動
時には該油圧ポンプの回転速度が通常運転時の回転速度
よりも低い所定の回転速度に保たれるように該回転速度
調整手段を制御することを特徴とする、請求項2〜5の
何れかの項に記載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項7】 オペレータが該アクチュエータを操作す
るための操作手段をそなえ、 該制御手段は、該操作レバーが該アクチュエータを操作
する方向に操作されたら該クラッチを接続し該エンジン
を始動させるとともに、該電気モータによる該油圧ポン
プの駆動を停止させることを特徴とする、請求項2〜6
の何れかの項に記載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項8】 該制御手段は、該エンジンを始動し該ク
ラッチを接続してから所定時間は、該電気モータにより
該油圧ポンプを駆動することを特徴とする、請求項7記
載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項9】 該アクチュエータが複数そなえられると
ともに、 該油圧ポンプと上記複数のアクチュエータとの間に介装
され上記複数のアクチュエータの中の任意のアクチュエ
ータに該油圧ポンプから供給される作動油を送り込むコ
ントロールバルブをそなえ、 該操作手段により該コントロールバルブが操作されて作
動油を送り込むべきアクチュエータが選択されることを
特徴とする、請求項7又は8記載のハイブリッド油圧シ
ステム。 - 【請求項10】 該負荷検知手段が、該アクチュエータ
と該油圧ポンプとを結ぶ油圧回路上の油圧に基づき該ア
クチュエータの負荷状態を検出又は推定することを特徴
とする、請求項2〜9の何れかの項に記載のハイブリッ
ド油圧システム。 - 【請求項11】 該負荷検知手段が、該油圧ポンプの回
転速度変化に基づき該アクチュエータの負荷状態を検出
又は推定することを特徴とする、請求項2〜9の何れか
の項に記載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項12】 該負荷検知手段が、該操作手段の操作
位置に基づき該アクチュエータの負荷状態を検出又は推
定することを特徴とする、請求項7〜9の何れかの項に
記載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項13】 該電気モータを該油圧ポンプからの駆
動力の入力により発電機としても機能するように構成す
るとともに、 該電気モータに接続され充電可能なバッテリと、 該電気モータを発電機に切り換える切換手段とをそな
え、 該制御手段は、該電気モータを駆動源として用いるとき
には該バッテリから該電気モータに電力を供給し、該電
気モータを駆動源として用いないときには該切換手段を
操作して該電気モータを発電機に切り換え、該油圧ポン
プの入力軸からの駆動力の入力により発電した電力を該
バッテリに充電することを特徴とする、請求項1〜12
の何れかの項に記載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項14】 該バッテリの充電残量を検出又は推定
する充電残量検知手段をそなえ、 該制御手段は、該電気モータによる該油圧ポンプの駆動
時に該充電残量検知手段により検出又は推定された該バ
ッテリの充電残量が充電が必要な状態にまで低下したと
きには、該クラッチを接続し該エンジンを始動させると
ともに、該切換手段を操作して該電気モータを発電機に
切り換えることを特徴とする、請求項13記載のハイブ
リッド油圧システム。 - 【請求項15】 該制御手段は、該エンジンの回転速度
を通常運転時の回転速度よりも低い所定の回転速度に設
定することを特徴とする、請求項14記載のハイブリッ
ド油圧システム。 - 【請求項16】 オペレータにより操作可能なパワーア
ップスイッチをそなえ、 該制御手段は、該パワーアップスイッチがオンにされた
ときには、該エンジンによる該油圧ポンプの駆動中でも
該切換手段を操作して該電気モータを発電機から駆動源
に切り換えることを特徴とする、請求項13〜15の何
れかの項に記載のハイブリッド油圧システム。 - 【請求項17】 該制御手段は、該パワーアップスイッ
チがオンにされてから所定時間が経過したら、該切換手
段を操作して該電気モータを再び発電機に切り換えるこ
とを特徴とする、請求項16記載のハイブリッド油圧シ
ステム。 - 【請求項18】 請求項1〜17の何れかの項に記載の
ハイブリッド油圧システムをそなえたことを特徴とす
る、油圧式建設機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27329499A JP3931004B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | ハイブリッド油圧システム及び油圧式建設機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27329499A JP3931004B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | ハイブリッド油圧システム及び油圧式建設機械 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001099103A true JP2001099103A (ja) | 2001-04-10 |
JP3931004B2 JP3931004B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=17525857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27329499A Expired - Fee Related JP3931004B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | ハイブリッド油圧システム及び油圧式建設機械 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3931004B2 (ja) |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6708787B2 (en) * | 2001-03-12 | 2004-03-23 | Komatsu Ltd. | Hybrid construction equipment |
WO2006028182A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Hitashi Construction Machinery Co., Ltd. | 作業機械 |
JP2006280161A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | ハイブリッド電気自動車用回生制御装置 |
US7131386B1 (en) * | 2004-05-11 | 2006-11-07 | Brunswick Corporation | Marine propulsion system with pressure compensated hydraulic supply capability |
WO2008087773A1 (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 車両およびその制御方法 |
JP2009008194A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Tadano Ltd | 作業機の油圧供給装置 |
JP2009235707A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ハイブリッド式建設機械 |
KR100953255B1 (ko) * | 2002-06-05 | 2010-04-16 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | 다기능형 건설기계 |
JP2010111230A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Toyota Motor Corp | 車両制御装置とブレーキ電子制御装置と電動パワーステアリング装置 |
WO2012057080A1 (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | ヤンマー株式会社 | 動力伝達装置 |
WO2012057024A1 (ja) | 2010-10-27 | 2012-05-03 | ヤンマー株式会社 | 動力伝達装置 |
JP2012193551A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Kayaba Ind Co Ltd | ハイブリッド建設機械の制御コントローラ |
CN102959159A (zh) * | 2010-07-23 | 2013-03-06 | 日立建机株式会社 | 混合动力式工程机械 |
JP2013536331A (ja) * | 2010-06-28 | 2013-09-19 | ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー | ハイブリッド式掘削機の制御システム |
JP2014121939A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Hino Motors Ltd | 作業車両の架装物 |
JP2014133455A (ja) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 建設機械の油圧ポンプ駆動装置 |
JP2017081205A (ja) * | 2015-10-22 | 2017-05-18 | 極東開発工業株式会社 | 作業車両 |
EP2546420A3 (de) * | 2011-07-11 | 2017-06-14 | Liebherr-Hydraulikbagger GmbH | Arbeitsmaschine |
JP2021030148A (ja) * | 2019-08-22 | 2021-03-01 | 株式会社アーステクニカ | 移動式破砕機 |
CN113431677A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-09-24 | 德州德工机械有限公司 | 路面冷再生机发动机的功率自适应调节方法及其控制*** |
CN113818993A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-21 | 山推工程机械股份有限公司 | 一种推土机发电装置及推土机发电装置的控制方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITTO20100310A1 (it) * | 2010-04-16 | 2011-10-17 | Movimatica Srl | Veicolo sollevatore ibrido elettro-idraulico |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27329499A patent/JP3931004B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6708787B2 (en) * | 2001-03-12 | 2004-03-23 | Komatsu Ltd. | Hybrid construction equipment |
KR100953255B1 (ko) * | 2002-06-05 | 2010-04-16 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | 다기능형 건설기계 |
US7131386B1 (en) * | 2004-05-11 | 2006-11-07 | Brunswick Corporation | Marine propulsion system with pressure compensated hydraulic supply capability |
CN101014773B (zh) * | 2004-09-10 | 2011-06-29 | 日立建机株式会社 | 作业机械 |
WO2006028182A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Hitashi Construction Machinery Co., Ltd. | 作業機械 |
US7464493B2 (en) | 2004-09-10 | 2008-12-16 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Work machine |
JP2006280161A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | ハイブリッド電気自動車用回生制御装置 |
WO2008087773A1 (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 車両およびその制御方法 |
US8195350B2 (en) | 2007-01-15 | 2012-06-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle and control method thereof |
JP2009008194A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Tadano Ltd | 作業機の油圧供給装置 |
JP2009235707A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ハイブリッド式建設機械 |
JP2010111230A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Toyota Motor Corp | 車両制御装置とブレーキ電子制御装置と電動パワーステアリング装置 |
US9182312B2 (en) | 2010-06-28 | 2015-11-10 | Volvo Construction Equipment Ab | Control system for a hybrid excavator |
JP2013536331A (ja) * | 2010-06-28 | 2013-09-19 | ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー | ハイブリッド式掘削機の制御システム |
CN102959159A (zh) * | 2010-07-23 | 2013-03-06 | 日立建机株式会社 | 混合动力式工程机械 |
CN103180520B (zh) * | 2010-10-27 | 2015-10-14 | 洋马株式会社 | 动力传动装置 |
WO2012057024A1 (ja) | 2010-10-27 | 2012-05-03 | ヤンマー株式会社 | 動力伝達装置 |
JP2012092576A (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Yanmar Co Ltd | 動力伝達装置 |
CN103180521A (zh) * | 2010-10-27 | 2013-06-26 | 洋马株式会社 | 动力传送装置 |
CN103180520A (zh) * | 2010-10-27 | 2013-06-26 | 洋马株式会社 | 动力传动装置 |
JP2012092577A (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Yanmar Co Ltd | 動力伝達装置 |
EP2639362A4 (en) * | 2010-10-27 | 2017-08-09 | Yanmar Co., Ltd. | Power transmission device |
US9547286B2 (en) | 2010-10-27 | 2017-01-17 | Yanmar Co., Ltd. | Power transmission apparatus |
US9114808B2 (en) | 2010-10-27 | 2015-08-25 | Yanmar Co., Ltd. | Power transmission apparatus |
WO2012057080A1 (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | ヤンマー株式会社 | 動力伝達装置 |
JP2012193551A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Kayaba Ind Co Ltd | ハイブリッド建設機械の制御コントローラ |
EP2546420A3 (de) * | 2011-07-11 | 2017-06-14 | Liebherr-Hydraulikbagger GmbH | Arbeitsmaschine |
JP2014121939A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Hino Motors Ltd | 作業車両の架装物 |
JP2014133455A (ja) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 建設機械の油圧ポンプ駆動装置 |
JP2017081205A (ja) * | 2015-10-22 | 2017-05-18 | 極東開発工業株式会社 | 作業車両 |
JP2021030148A (ja) * | 2019-08-22 | 2021-03-01 | 株式会社アーステクニカ | 移動式破砕機 |
JP7461119B2 (ja) | 2019-08-22 | 2024-04-03 | 株式会社アーステクニカ | 移動式破砕機 |
CN113431677A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-09-24 | 德州德工机械有限公司 | 路面冷再生机发动机的功率自适应调节方法及其控制*** |
CN113818993A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-21 | 山推工程机械股份有限公司 | 一种推土机发电装置及推土机发电装置的控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3931004B2 (ja) | 2007-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3931004B2 (ja) | ハイブリッド油圧システム及び油圧式建設機械 | |
CN103180521B (zh) | 动力传送装置 | |
US6593713B2 (en) | Control apparatus for hybrid vehicle | |
US10017174B2 (en) | Control system and control method of hybrid electric vehicle | |
JP6218751B2 (ja) | エンジン停止状態の車輌の再始動を容易にする燃料節約システム | |
JP5941019B2 (ja) | 車両用電源装置 | |
CN103180520B (zh) | 动力传动装置 | |
JP2000046166A (ja) | 自動変速機の作動流体供給装置 | |
CN108621809A (zh) | 一种永磁同步增程***全工况控制方法 | |
JP2001304001A (ja) | 動力装置およびその制御方法 | |
JP2003065097A (ja) | 作業機械のエンジン制御装置 | |
JP2013028962A (ja) | ハイブリッド型ショベル | |
JP2001173024A (ja) | 建設機械におけるハイブリッドシステム | |
JP2005207386A (ja) | ハイブリッドシステム | |
CN113451620A (zh) | 燃料电池***、车辆及燃料电池***的控制方法 | |
EP1316453A1 (en) | Functional combined equipment for motor vehicle | |
JP3822826B2 (ja) | ミキサ車 | |
JP3716685B2 (ja) | エンジン制御装置 | |
JP2005210869A (ja) | ハイブリッドシステム | |
JP5859490B2 (ja) | 車両用電源装置 | |
JP2005210870A (ja) | ハイブリッドシステムにおけるモータジェネレータの制御方法 | |
JP3690109B2 (ja) | 車両用補機駆動装置 | |
JP5977705B2 (ja) | ミキサ車 | |
JP2004229478A (ja) | 車両用電源制御装置 | |
JP6897509B2 (ja) | ハイブリッド車両のエンジン始動時制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050420 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061027 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061107 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070306 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070312 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3931004 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316 Year of fee payment: 5 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140316 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |