JP5265595B2 - ハイブリッド建設機械の制御装置 - Google Patents
ハイブリッド建設機械の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5265595B2 JP5265595B2 JP2010029345A JP2010029345A JP5265595B2 JP 5265595 B2 JP5265595 B2 JP 5265595B2 JP 2010029345 A JP2010029345 A JP 2010029345A JP 2010029345 A JP2010029345 A JP 2010029345A JP 5265595 B2 JP5265595 B2 JP 5265595B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- controller
- pump
- pressure
- output
- motor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y02T10/6286—
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Description
この従来の装置は、可変容量型のメインポンプの吐出側に可変容量型のサブポンプの吐出油を合流させるとともに、このサブポンプを電動モータで駆動するようにしている。また、上記メインポンプは操作弁の操作量に応じて発生するパイロット圧の作用でその傾転角が制御される。
そして、メインポンプに対するサブポンプのアシスト力は、上記パイロット圧に対応して最も効率的になるようにあらかじめ設定されている。
また、上記電動モータは、バッテリーの電力で駆動するが、バッテリーの寿命は、消耗した電力の累積量に比例するので、軽作業時に必要以上の電力を消費すれば、その分、バッテリーの寿命も短くなるという問題もあった。
第3の発明の装置は、上記コントローラがメインポンプの出力に応じて重作業状態かあるいは軽作業状態かを判定する機能を備えるとともに、コントローラにあらかじめ記憶された上記テーブルは、重作業状態から軽作業状態に応じた出力制御値を保持し、コントローラは重作業から軽作業に応じた上記出力制御値に基づいて上記電動モータを制御する。
軽作業時に電動モータの出力を相対的に小さくできるので、バッテリーの寿命を延ばすこともできるし、消費電力を小さくした分、バッテリーを小型化することもできる。
上記第1回路系統には、その上流側から順に、旋回モータRMを制御する旋回モータ用の操作弁1、図示していないアームシリンダを制御するアーム1速用の操作弁2、ブームシリンダBCを制御するブーム2速用の操作弁3、図示していない予備用アタッチメントを制御する予備用の操作弁4および図示していない左走行用モータを制御する左走行モータ用の操作弁5を接続している。
上記中立流路6であって、左走行モータ用の操作弁5の下流側にはパイロット圧生成機構8を設けている。このパイロット圧生成機構8はそこを流れる流量が多ければ高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。
また、上記中立流路6は、上記操作弁1〜5のすべてが中立位置もしくは中立位置近傍にあるとき、第1メインポンプMP1から吐出された流体の全部または一部をタンクTに導くが、このときにはパイロット圧生成機構8を通過する流量も多くなるので、上記したように高いパイロット圧が生成される。
一方、上記操作弁1〜5がフルストロークの状態で切り換えられると、中立流路6が閉ざされて流体の流通がなくなる。したがって、この場合には、パイロット圧生成機構8を流れる流量がほとんどなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。
ただし、操作弁1〜5の操作量によっては、ポンプ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ、一部が中立流路6からタンクTに導かれることになるので、パイロット圧生成機構8は、中立流路6に流れる流量に応じたパイロット圧を生成する。言い換えると、パイロット圧生成機構8は、操作弁1〜5の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。
上記のようにしたパイロット流路9には第1圧力センサー11を接続するとともに、この第1圧力センサー11で検出した圧力信号をコントローラCに入力するようにしている。
上記中立流路16であって、アーム2速用の操作弁15の下流側にはパイロット圧生成機構18を設けているが、このパイロット圧生成機構18は、先に説明したパイロット圧生成機構8と全く同様に機能するものである。
上記のようにしたパイロット流路19には第2圧力センサー21を接続するとともに、この第2圧力センサー21で検出した圧力信号をコントローラCに入力するようにしている。
なお、上記バッテリーチャージャー23は、通常の家庭用の電源25に接続した場合にも、バッテリー24に電力を充電できるようにしている。つまり、このバッテリーチャージャー23は、当該装置とは別の独立系電源にも接続可能にしたものである。
上記の状態から旋回モータ用の操作弁1を例えば図面右側位置に切り換えると、一方の通路26が第1メインポンプMP1に接続され、他方の通路27がタンクTに連通する。したがって、通路26から圧力流体が供給されて旋回モータRMが回転するとともに、旋回モータRMからの戻り流体が通路27を介してタンクTに戻される。
旋回モータ用の操作弁1を上記とは逆に左側位置に切り換えると、今度は、通路27にポンプ吐出流体が供給され、通路26がタンクTに連通し、旋回モータRMは逆転することになる。
反対に、ブーム1速用の操作弁14を図面左方向に切り換えると、第2メインポンプMP2からの圧力流体は、通路33を経由してブームシリンダBCのロッド側室32に供給されるとともに、そのピストン側室31からの戻り流体は通路30を経由してタンクTに戻され、ブームシリンダBCは収縮することになる。なお、ブーム2速用の操作弁3は、上記ブーム1速用の操作弁14と連動して切り換るものである。
上記のようにしたブームシリンダBCのピストン側室31とブーム1速用の操作弁14とを結ぶ通路30には、コントローラCで開度が制御される比例電磁弁34を設けている。なお、この比例電磁弁34はそのノーマル状態で全開位置を保つようにしている。
上記可変容量型のサブポンプSPは、発電機兼用の電動モータMGの駆動力で回転するが、この電動モータMGの駆動力によって、可変容量型のアシストモータAMも同軸回転する構成にしている。そして、上記電動モータMGにはインバータIを接続するとともに、このインバータIをコントローラCに接続し、このコントローラCで電動モータMGの回転数等を制御できるようにしている。
また、上記のようにしたサブポンプSPおよびアシストモータAMの傾転角は傾角制御器35,36で制御されるが、この傾角制御器35,36は、コントローラCの出力信号で制御されるものである。
さらに、上記ブームシリンダBCと上記比例電磁弁34との間には、接続用通路42に連通する通路49を設けるとともに、この通路49にはコントローラCで制御される電磁開閉弁50を設けている。
すなわち、コントローラCは、第1,2メインポンプMP1,MP2の吐出圧とその吐出流量からその出力を推定するようにしている。なお、第1,2メインポンプMP1,MP2の吐出量は、それを図示していない流量検出器で直接計測してもよいが、当該第1,2メインポンプMP1,MP2の1回転当たりの押し除け容積と、そのときの回転数から推測してもよい。
なお、掘削作業など、作業内容によって第1,2メインポンプMP1,MP2の出力が大きく変動するので、上記のようにローパスフィルターによって、第1,2メインポンプMP1,MP2の出力変動を抑えて修正指令を出し、電動モータMGの急激な変化を抑えて制御できるようにしている。
なお、コントローラCが、上記のように第1,2メインポンプMP1,MP2の吐出量が最小である旨の信号を受信したとき、コントローラCが電動モータMGの回転を停止してもよいし、その回転を継続させてもよい。
したがって、コントローラCは、重作業において電動モータMGの指令に修正係数=1を乗じて駆動し、軽作業では重作業のときよりも小さいあらかじめ設定した修正係数を乗じて、更に軽作業と重作業の中間域では上記あらかじめ設定した小さい修正係数〜修正係数=1の間の修正係数を乗じて電動モータMGを駆動する。
上記のように2つの第1,2圧力センサー11,21の圧力信号だけで、コントローラCが、サブポンプSPの傾転角および第1,2比例電磁絞り弁40,41の開度を制御できるので、圧力センサーの数を少なくできる。
また、旋回モータRMが旋回している最中に旋回モータ用の操作弁1を中立位置に切り換えると、前記したように通路26,27間で閉回路が構成されるとともに、ブレーキ弁28あるいは29が当該閉回路のブレーキ圧を維持して、慣性エネルギーを熱エネルギーに変換する。
このときコントローラCは、圧力センサー47からの圧力信号に応じて、アシストモータAMの傾転角を制御するが、それは次のとおりである。
そこで、上記通路26あるいは27の圧力を、上記旋回圧あるいはブレーキ圧に保つために、コントローラCはアシストモータAMの傾転角を制御しながら、この旋回モータRMの負荷を制御するようにしている。つまり、コントローラCは、圧力センサー47で検出される圧力が上記旋回モータRMの旋回圧あるいはブレーキ圧とほぼ等しくなるように、アシストモータAMの傾転角を制御する。
また、上記アシストモータAMの回転力でサブポンプSPの回転力をアシストすることもできるが、このときには、アシストモータAMとサブポンプSPとが相まって圧力変換機能を発揮させる。
すなわち、上記アシストモータAMの出力は、1回転当たりの押しのけ容積Q1とそのときの圧力P1の積で決まる。また、サブポンプSPの出力は1回転当たりの押しのけ容積Q2と吐出圧P2の積で決まる。そして、この実施形態では、アシストモータAMとサブポンプSPとが同軸回転するので、Q1×P1=Q2×P2が成立しなければならない。そこで、例えば、アシストモータAMの上記押しのけ容積Q1を上記サブポンプSPの押しのけ容積Q2の3倍すなわちQ1=3Q2にしたとすれば、上記等式が3Q2×P1=Q2×P2となる。この式から両辺をQ2で割れば、3P1=P2が成り立つ。
したがって、サブポンプSPの傾転角を変えて、上記押しのけ容積Q2を制御すれば、アシストモータAMの出力で、サブポンプSPに所定の吐出圧を維持させることができる。言い換えると、旋回モータRMからの流体圧を増圧してサブポンプSPから吐出させることができる。
また、接続用通路42に流体の漏れが生じたときには、安全弁48が機能して通路26,27の圧力が必要以上に低くならないようにして、旋回モータRMの逸走を防止する。
ブームシリンダBCを作動させるために、ブーム1速用の操作弁14およびそれに連動する操作弁3を切り換えると、センサー14aによって、上記操作弁14の操作方向とその操作量が検出されるとともに、その操作信号がコントローラCに入力される。
一方、電動モータMGに対して電力を供給せず、上記アシストモータAMの回転力だけで、サブポンプSPを回転させることもできるが、このときには、アシストモータAMおよびサブポンプSPが、上記したのと同様にして圧力変換機能を発揮する。
上記のように旋回モータRMを旋回させながら、ブームシリンダBCを下降させるときには、旋回モータRMからの流体と、ブームシリンダBCからの戻り流体とが、接続用通路42で合流してアシストモータAMに供給される。
また、前記したように接続用通路42側の圧力が旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなれば、コントローラCは、圧力センサー47からの圧力信号に基づいて電磁切換弁46を閉じる。
いずれにしても、アシストモータAMの出力で、サブポンプSPの出力をアシストできるとともに、サブポンプSPから吐出された流量を、第1,2比例電磁絞り弁40,41で按分して、第1,2回路系統に供給することができる。
場合によっては、搭載するバッテリーの蓄電容量を小さくし、当該バッテリーを小型化することもできる。
MP2 第2メインポンプ
1〜5 操作弁
12〜15 操作弁
8,18 パイロット圧生成機構
9,19 パイロット流路
10,20 レギュレータ
11、21 第1,2圧力センサー
SP サブポンプ
MG 発電機兼用の電動モータ
Claims (3)
- 可変容量型のメインポンプに複数の操作弁を設けてなる回路系統を接続し、上記メインポンプにはその傾転角を制御するレギュレータを設け、いずれかの操作弁を切り換え操作したときに発生するパイロット圧を導くパイロット流路を上記回路系統に設け、このパイロット流路にはパイロット圧を検出する圧力センサーを設けるとともに、上記回路系統に設けたパイロット流路をメインポンプのレギュレータに接続し、かつ、メインポンプの吐出側に、電動モータの出力で駆動する可変容量型のサブポンプを接続するとともに、このサブポンプにはその傾転角を制御する傾角制御器を設ける一方、上記サブポンプの傾角制御器を制御するコントローラを設けるとともに、このコントローラには上記圧力センサーを接続し、この圧力センサーからの圧力信号に応じて、上記コントローラが上記サブポンプの傾転角を制御する構成にしたハイブリッド建設機械の制御装置において、上記コントローラは、上記メインポンプの出力を検出する機能と、このメインポンプの出力に応じてあらかじめ記憶されたテーブルに基づいて上記電動モータの出力を制御する機能とを備えたハイブリッド建設機械の制御装置。
- 上記コントローラは、上記テーブルに基づいて出力された出力制御値をフィルタリングし、このフィルタリングされた出力制御値で上記電動モータを制御する請求項1記載のハイブリッド建設機械の制御装置。
- 上記コントローラはメインポンプの出力に応じて重作業かあるいは軽作業かを判定する機能を備えるとともに、コントローラにあらかじめ記憶された上記テーブルは、重作業から軽作業に応じた出力制御値を保持し、コントローラは重作業から軽作業に応じた上記出力制御値に基づいて上記電動モータを制御する請求項1または2記載のハイブリッド建設機械の制御装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010029345A JP5265595B2 (ja) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
US13/512,863 US8655558B2 (en) | 2010-02-12 | 2011-02-02 | Control system for hybrid construction machine |
CN201180003453.4A CN102482867B (zh) | 2010-02-12 | 2011-02-07 | 混合动力建筑机械的控制*** |
PCT/JP2011/052494 WO2011099437A1 (ja) | 2010-02-12 | 2011-02-07 | ハイブリッド建設機械の制御システム |
KR1020127008486A KR101368031B1 (ko) | 2010-02-12 | 2011-02-07 | 하이브리드 건설 기계의 제어 시스템 |
DE112011100518T DE112011100518T5 (de) | 2010-02-12 | 2011-02-07 | Steuersystem für eine Hybrid-Baumnaschine |
US14/109,260 US9026297B2 (en) | 2010-02-12 | 2013-12-17 | Control system for hybrid construction machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010029345A JP5265595B2 (ja) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011163055A JP2011163055A (ja) | 2011-08-25 |
JP5265595B2 true JP5265595B2 (ja) | 2013-08-14 |
Family
ID=44594070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010029345A Expired - Fee Related JP5265595B2 (ja) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5265595B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5982149B2 (ja) * | 2012-03-29 | 2016-08-31 | Kyb株式会社 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
CN106030123B (zh) * | 2014-05-16 | 2018-03-13 | 日立建机株式会社 | 作业机械的液压油能量再生装置 |
JP6285806B2 (ja) * | 2014-06-04 | 2018-02-28 | ナブテスコ株式会社 | ハイブリッド型駆動方式による上部旋回体の駆動装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3708224B2 (ja) * | 1996-06-13 | 2005-10-19 | コベルコ建機株式会社 | バッテリ駆動の作業機械 |
JP3828678B2 (ja) * | 1999-06-25 | 2006-10-04 | 株式会社神戸製鋼所 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
JP2007262978A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | ハイブリッド作業機械の出力制御装置及びハイブリッド作業機械の出力制御方法 |
JP4907231B2 (ja) * | 2006-06-06 | 2012-03-28 | カヤバ工業株式会社 | エネルギー回生型動力装置 |
JP4999404B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2012-08-15 | カヤバ工業株式会社 | 油圧制御装置 |
JP5078692B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2012-11-21 | カヤバ工業株式会社 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
JP5258341B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2013-08-07 | カヤバ工業株式会社 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
-
2010
- 2010-02-12 JP JP2010029345A patent/JP5265595B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011163055A (ja) | 2011-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5078692B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5078693B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5511425B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
US8655558B2 (en) | Control system for hybrid construction machine | |
JP5419572B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5258341B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5378061B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5355493B2 (ja) | ハイブリッド建設機械 | |
WO2013121922A1 (ja) | 建設機械 | |
JP5317517B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5377887B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5078748B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP4942699B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5197479B2 (ja) | ハイブリッド建設機械 | |
JP5265595B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5398614B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5078694B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP2011166914A (ja) | 建設機械の充電装置 | |
JP2009275872A (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP5213524B2 (ja) | ハイブリッド建設機械の制御装置 | |
JP2013145059A (ja) | 建設機械の制御方法及び制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120821 |
|
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: 20130402 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130501 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5265595 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |