JP5000430B2 - ハイブリッド型作業機械の運転制御方法および同方法を用いた作業機械 - Google Patents
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Description
「(1)上記目的を達成するために、本発明は、油圧作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを直接又は間接的に駆動する原動機とを備える油圧作業機械に設けられた油圧作業機械のエネルギ回生装置において、前記複数の油圧アクチュエータのうち少なくとも1つに直結され又は機械的機構を介し間接的に連結され、当該油圧アクチュエータの補助的な駆動・被駆動を行う電動・発電機と、前記電動・発電機と電気エネルギの授受を行う蓄電手段と、前記電動・発電機の動作を制御する電動・発電機制御手段とを備える。
と記載されている。
「上記構成である本実施形態においては、例えば操作者が掘削積み込み作業を行おうとして油圧ショベルの上部旋回体2を右旋回動作させるべく操作レバー装置15の旋回用操作レバー(図示せず)を右旋回方向(又は左旋回方向、かっこ内対応関係同じ)に操作すると、その操作信号を入力したコントローラ16からその操作量に対応する駆動信号が生成されてコントロールバルブ装置14に出力され、旋回用コントロールバルブがその駆動信号に対応して切り換えられ、油圧ポンプ13からの圧油が旋回用コントロールバルブから旋回用油圧モータ10へ供給されて右方向(又は左方向)へ回転駆動され、旋回を開始する。またこのとき、図3に示すように、操作量x(右方向を正で表す)が所定値xo以上となると(又は所定値−xo以下となると)、コントローラ16からの信号に基づく電動・発電機制御装置18の制御によって蓄電装置19に蓄えた電気エネルギが電動・発電機17に供給されて電動・発電機17が電動機として作用し図3に示すように右旋回方向のトルクTo(又は左旋回方向のトルク−To)を発生し、これによって旋回用油圧モータ19の駆動を補助する。
と記載され、油圧アクチュエータにより駆動される慣性体の減速時に該慣性体の運動エネルギを電気エネルギとして回生することが開示されている。
「操作量x(右方向を正で表す)が所定値xo以上となると(又は所定値−xo以下となると)、コントローラ16からの信号に基づく電動・発電機制御装置18の制御によって蓄電装置19に蓄えた電気エネルギが電動・発電機17に供給されて電動・発電機17が電動機として作用し図3に示すように右旋回方向のトルクTo(又は左旋回方向のトルク−To)を発生し、これによって旋回用油圧モータ19の駆動を補助する。」と記載されている。
「操作量xが0(中立位置)近傍の所定範囲内(−xi≦x≦xi)となるとコントローラ16からの信号に基づく電動・発電機制御装置18の制御によって、旋回用油圧モータ10に併設した電動・発電機17で発電を行う。すなわちこの場合、電動・発電機17は発電機として作用して逆方向の左旋回方向へのトルク−To(又は右旋回方向へのトルクTo)を発生しつつ発電を行い上記慣性エネルギを電気エネルギに変換し、この電気エネルギを蓄電装置19に効率よく蓄える(回生する)。」
と記載されているように、コントローラ16に基づく電動・発電機17の制御は、電動機、発電機としてそれぞれ作用する場合のトルクTはレバー操作量x(x0、xi)に対応して定められており、その駆動時および回生時のトルクTは共に所定値T0とされている。
ブロックBLKにおいて、油圧モータ204が右回転Rの場合、同油圧モータのラインA側が圧油の供給口(Ain)となり、ラインB側が排出口(Bout)となる。その場合、各検出圧力が、PA>PBのとき発電・電動機206は電動機として動作し、さらに、PA<PBのとき発電・電動機206は発電機として動作する。同様にして、油圧モータ204が左回転Lの場合、同油圧モータのラインB側が圧油の供給口(Bin)となり、ラインA側が排出口(Aout)となる。その場合、各検出圧力が、PA<PBのとき発電・電動機206は発電機として動作し、さらに、PA>PBのとき発電・電動機206は電動機として動作する。
11 下部走行体
12 旋回機構
13 上部旋回体
14 キャブ
15 ブーム
16 アーム
17 バケット
50 油圧装置
52 原動機
54 油圧ポンプ
56 切換制御弁
58 油圧アクチュエータ
59 パイロット操作弁
60 慣性体
70 電動・発電機
72 エンコーダ
80 差圧検出手段
90 蓄電装置
100 制御手段
102 電力変換部
104 トルク指令手段
200 可変容量ポンプ
202 切換制御弁
204 油圧モータ
204a 開閉弁
204b リリーフ弁ユニット
206 電動・発電機
208 減速歯車機構
210 回転慣性体
212 発電機
214 開閉弁
216 油圧ポンプ
Claims (5)
- 原動機で油圧ポンプを駆動し、切換弁を介して当該油圧ポンプの吐出油を油圧アクチュエータヘ供給する油圧駆動装置部と、前記油圧アクチュエータに併設された電動・発電機、蓄電装置、インバータならびに、前記電動・発電機、蓄電装置、インバータに対し制御信号を与える制御装置からなる電動駆動装置部を設けると共に、これら油圧駆動装置部と電動駆動装置部の各出力トルクを加算して共通の慣性体を駆動するよう構成されたハイブリッド型作業機械の運転制御方法において、前記制御装置は、
前記電動駆動装置部の温度を検出し、
当該検出温度の変化に応じて前記慣性体を駆動するための前記油圧駆動装置部の出力トルクと前記電動駆動装置部の出力トルクの比率を調整する、
ことを特徴とするハイブリッド型作業機械の運転制御方法。 - 前記電動駆動装置部の温度上昇に応じて、油圧駆動装置部の出力トルクに対する電動駆動装置部の出力トルクの比率を低減するよう構成した請求項1に記載されたハイブリッド型作業機械の運転制御方法。
- 前記電動駆動装置部の温度を検出しつつ、当該温度が予め定められた温度を超えたとき前記油圧駆動装置部と前記電動駆動装置部との出力トルクの比率を低減または変化させるよう構成した請求項1または2に記載されたハイブリッド型作業機械の運転制御方法。
- 原動機で油圧ポンプを駆動し、切換弁を介して当該油圧ポンプの吐出油を油圧アクチュエータヘ供給する油圧駆動装置部と、前記油圧アクチュエータに併設された電動・発電機、蓄電装置、インバータならびに、前記電動・発電機、蓄電装置、インバータに対し制御信号を与える制御装置からなる電動駆動装置部を設けると共に、これら油圧駆動装置部と電動駆動装置部の各出力トルクを加算して共通の慣性体を駆動するよう構成されたハイブリッド型作業機械であって、
前記電動・発電機、蓄電装置、インバータの少なくとも1つに設けられた温度検出手段と、
前記慣性体を駆動するための油圧駆動装置部および電気駆動装置部に対しそれぞれの出力トルクを演算指令すると共に、前記温度検出手段の検出温度の変化に応じて前記油圧駆動装置部の出力トルクと前記電動駆動装置部の出力トルクの比率を調整する前記制御装置と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド型作業機械。 - 前記電動・発電機を併設した油圧アクチュエータの両ポートの圧力を検出しその差圧を生成する差圧検出手段と、
同差圧検出手段により検出された差圧に関連させて前記電動・発電機の出力トルクを指令するトルク指令手段を有する前記制御装置と、
を備えたことを特徴とする請求項4に記載されたハイブリッド型作業機械。
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