JP2011149226A - ハイブリッド式作業機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン出力馬力の制限値HELeが油圧ポンプ21のPQ馬力特性Dにより近接した設定とし、エンジン11をダウンサイジングする。走行高速時にバッテリ33により発電・電動機31を電動機として作動させて出力アシストを行う。バッテリ33の充電時は、トルク制御電磁弁44に制御信号を出力して減トルク制御を行い、エンジン11の余剰トルクを強制的に作り出し、急速充電を行う。
【選択図】 図1
Description
車体コントローラ46は走行速度切換スイッチ41の指示信号を入力し、走行速度切換スイッチ41が走行高速を指示しているかどうかを判定する(ステップS100)。走行速度切換スイッチ41が走行高速を指示していなければ何もせず、この判定処理を繰り返す。走行速度切換スイッチ41が走行高速を指示していれば、次に走行の操作パイロット圧センサ42の検出信号を入力し、走行用の操作装置25が操作されたかどうかを判定する(ステップS110)。走行用の操作装置25が操作されていなければ何もせず、ステップS100及びS110の処理を繰り返す。走行用の操作装置25が操作されていれば、次にバッテリコントローラ34から蓄電情報を入力し、バッテリ33の蓄電状態が不十分であるかどうかを判定する(ステップS120)。この判定は、例えばバッテリ33の充電率が30%以下であるかどうかを判定することにより行う。そして、バッテリ33の充電率が30%以上であればバッテリ33の電力を電動・発電機31に供給して電動・発電機31を電動機として作動させ、出力アシストを行う(ステップS130)。これにより図7(A)に点線で示すように、エンジン出力馬力HELeに電動機出力馬力HMを加算したHELe+HMの馬力が得られ、走行高速時の出力使用範囲Aに対して余裕が確保される。また、走行速度切替電磁弁45に制御信号を出力してON位置に切り換え、走行用の油圧モータ24a,24bの押しのけ容積可変機構24a1,24b1を大傾転位置から小傾転位置へと切り換える(ステップS140)。これにより高速走行が可能となる。
<図10:バッテリの充電制御>
車体コントローラ46は、バッテリコントローラ34から蓄電情報を入力し、バッテリ33の蓄電状態が不十分であるかどうか、例えばバッテリ33の充電率が30%以下であるかどうかを判定する(ステップS220)。バッテリ33の充電率が30%以上であれば何もせず、この判定処理を繰り返す。バッテリ33の充電率が30%以下であれば、次に走行の操作パイロット圧センサ42及び走行以外の操作パイロット圧センサ43の検出信号を入力し、走行用の操作装置25及びそれ以外の操作装置26のいずれかが操作されているかどうか(すなわち、現在、オペレータが油圧ショベルを操作中であるかどうか)を判定し(ステップS210)、いずれの操作装置も操作されていない場合(すなわち、油圧ショベルが非操作中である場合)は、次に車体コントローラ46はトルク制御電磁弁44に制御信号を出力している状態であるかどうか(減トルク制御がONであるかどうか)を判定し(ステップS220)、制御信号が出力されている場合は制御信号の出力を停止して(減トルク制御をOFFにして)(ステップS230)、エンジン11の出力トルク(出力馬力)によって充電を開始する(ステップS240)。すなわち、エンジン11の出力トルク(出力馬力)によって発電・電動機31を駆動して発電機として作動させ、その発電電力をバッテリ33に蓄電する。車体コントローラ46がトルク制御電磁弁44に制御信号を出力していない場合は、直ちにエンジン11の出力トルクによる充電を開始する(ステップS240)。次にバッテリ33の蓄電状態が十分であるかどうか、例えばバッテリ33の充電率が70%を超えたかどうかを判定し(ステップS250)、バッテリ33の充電率が70%を超えていなければステップS210の処理に戻り、ステップS210〜S250の処理を繰り返す。バッテリ33の充電率が70%を超えれば、エンジン11の出力トルクによる充電を終了する(ステップS320)。
2 油圧系
3 発電電動系
4 制御系
6 動力分配機
11 エンジン
12 エンジンコントロールダイヤル
13 エンジンコントローラ
14 電子ガバナ
21 油圧ポンプ
21a 押しのけ容積可変機構
22 パイロットポンプ
23 コントロールバルブ
23a,23b 走行用のメインスプール
24a,24b 走行用の油圧モータ
24c〜24h その他の油圧アクチュエータ
24a1,24b1 押しのけ容積可変機構(斜板)
24a2,24b2 制御ピストン
24a3,24b3 受圧部
24a4,24b4 バネ
25 走行用の操作装置
26 走行以外の操作装置
27a 制御スプール
27b,27c 第1バネ及び第2バネ
27d,27e 第1受圧部及び第2受圧部
27f パイロットライン
27g 制御油路
31 発電・電動機
32 インバータ
33 バッテリ(蓄電装置)
34 バッテリコントローラ
35 操作パネル
41 走行速度切換スイッチ
42 走行の操作パイロット圧センサ
43 走行以外の操作パイロット圧センサ
44 トルク制御電磁弁
45 走行速度切替電磁弁
46 車体コントローラ
27b,27c 第1バネ及び第2バネ
101 下部走行体
102 上部旋回体
103 スイングポスト
104 フロント作業機
105 トラックフレーム
106 排土用のブレード
107 旋回台
108 キャビン(運転室)
111 ブーム
112 アーム
113 バケット
Claims (8)
- エンジンと、
このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、
この油圧ポンプから吐出油によって駆動される走行用油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータと、
走行用操作装置と、
走行速度切替スイッチと、
前記エンジンに接続された発電・電動機と、
蓄電装置とを有し、
前記走行用油圧モータは、前記走行速度切換スイッチの指示に基づいて低速大容量モードと高速小容量モードとに切り換え可能であるハイブリッド式建投機械において、
前記走行用油圧モータが高速小容量モードにありかつ前記走行操作装置が操作された運転状態である走行高速時に、前記蓄電装置からの電力により前記発電・電動機を駆動して電動機として作動させ、前記エンジンの出力トルク不足分を補うように制御する制御装置を設けたことを特徴とするハイブリッド式作業機械。 - 請求項1記載のハイブリッド式作業機械において、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の充電状態が不十分である場合は、前記油圧ポンプの吸収トルクを下げる減トルク制御を行って前記エンジンの余剰トルクを強制的に作り出すことを特徴とするハイブリッド式作業機械。 - 請求項2記載のハイブリッド式作業機械において、
前記制御装置は、
前記走行速度切替スイッチが走行高速を指示しかつ前記走行操作装置が操作されたときに前記蓄電装置の充電状態が不十分である場合は、前記走行速度切替スイッチの走行高速の指示を無効にして、前記走行用油圧モータを低速大容量モードに制御することを特徴とするハイブリッド式作業機械。 - 請求項1記載のハイブリッド式作業機械において、
前記制御装置は、
前記走行高速時以外の運転状態では、前記油圧ポンプを前記エンジン出力トルクのみで駆動するとともに、前記エンジンに余剰トルクがあるときは、その余剰トルクによって前記発電・電動機を駆動して発電機として作動させ、その発電電力を前記蓄電装置に蓄電させることを特徴とするハイブリッド式作業機械。 - 請求項1〜4のいずれか1項記載のハイブリッド式作業機械において、
前記エンジンの出力馬力を、前記走行高速時に、前記油圧ポンプに必要とされる油圧馬力を賄うことができない大きさの設定としたことを特徴とするハイブリッド式作業機械。 - 請求項1〜4のいずれか1項記載のハイブリッド式作業機械において、
前記エンジンの出力馬力を、前記走行高速時以外の運転状態では、前記油圧ポンプに必要とされる油圧馬力を賄うことができ、前記走行高速時には、前記油圧ポンプに必要とされる油圧馬力を賄うことができない大きさの設定としたことを特徴とするハイブリッド式作業機械。 - 請求項1〜4のいずれか1項記載のハイブリッド式作業機械において、
前記エンジンの出力馬力を、排ガス規制対象のエンジン出力馬力より小さい設定としたことを特徴とするハイブリッド式作業機械。 - エンジンと、
このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、
この油圧ポンプから吐出油によって駆動される走行用油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータと、
走行用操作装置と、
走行速度切替スイッチと、
前記エンジンに接続された発電・電動機と、
蓄電装置とを有し、
前記走行用油圧モータは、前記走行速度切換スイッチの指示に基づいて低速大容量モードと高速小容量モードとに切り換え可能であるハイブリッド式建投機械において、
前記蓄電装置の充電状態が不十分である場合は、前記油圧ポンプの吸収トルクを下げる減トルク制御を行って前記エンジンの余剰トルクを強制的に作り出す制御装置を設け、
前記制御装置は、
前記走行速度切替スイッチが走行高速を指示しかつ前記走行操作装置が操作されたときに前記蓄電装置の充電状態が不十分である場合は、前記走行速度切替スイッチの走行高速の指示を無効にして、前記走行用油圧モータを低速大容量モードに制御することを特徴とするハイブリッド式作業機械。
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