KR102183321B1 - 하이브리드 건설 기계 - Google Patents

하이브리드 건설 기계 Download PDF

Info

Publication number
KR102183321B1
KR102183321B1 KR1020197005294A KR20197005294A KR102183321B1 KR 102183321 B1 KR102183321 B1 KR 102183321B1 KR 1020197005294 A KR1020197005294 A KR 1020197005294A KR 20197005294 A KR20197005294 A KR 20197005294A KR 102183321 B1 KR102183321 B1 KR 102183321B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
value
storage device
output
power generation
Prior art date
Application number
KR1020197005294A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190032507A (ko
Inventor
마사후미 히타
신야 이무라
Original Assignee
히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 filed Critical 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Publication of KR20190032507A publication Critical patent/KR20190032507A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102183321B1 publication Critical patent/KR102183321B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/46—Series type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K6/485—Motor-assist type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/20—Energy regeneration from auxiliary equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/14—Preventing excessive discharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/25—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by controlling the electric load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062—Control of propulsion units
    • E02F9/2075—Control of propulsion units of the hybrid type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2091—Control of energy storage means for electrical energy, e.g. battery or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/40—Working vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/44—Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/441—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/44—Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/443—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/17—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24—Energy storage means
    • B60W2510/242—Energy storage means for electrical energy
    • B60W2510/246—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/40—Special vehicles
    • B60Y2200/41—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2232—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps
    • E02F9/2235—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps including an electronic controller
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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
    • 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
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • 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
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • 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
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

HCU(37)는, 배터리 온도(Tb)에 의해 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단했을 때에 배터리 온도(Tb)가 낮아짐에 따라서 큰 값으로 하는 배터리 저온 감소 출력(PbL)을 결정하는 배터리 저온 감소 출력 연산부(71A)와, 작동유 온도(To)에 의해 작동유가 저온 상태라고 판단했을 때에 작동유 온도(To)가 낮아짐에 따라서 큰 값으로 하는 작동유 저온 감소 출력(PoL)을 결정하는 작동유 저온 감소 출력 연산부(71B)와, 배터리 저온 감소 출력(PbL)과 작동유 저온 감소 출력(PoL)의 합에 기초하여 차체 동작을 제어하는 출력 지령 연산부(80)를 갖고 있다.

Description

하이브리드 건설 기계
본 발명은, 엔진과 발전 전동기가 탑재된 하이브리드 건설 기계에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진과 유압 펌프에 기계적으로 결합된 발전 전동기와, 리튬 이온 배터리 등의 축전 장치를 구비한 하이브리드 건설 기계가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 이러한 하이브리드 건설 기계에서는, 발전 전동기는, 엔진의 구동력에 의해 발전한 전력을 축전 장치에 충전, 또는 축전 장치의 전력을 사용하여 역행함으로써 엔진을 어시스트하는 역할을 담당한다. 또한, 많은 하이브리드 건설 기계에서는, 발전 전동기와는 별개로 전동 모터를 구비하고, 이 전동 모터에 의해 유압 액추에이터의 동작을 대행 또는 어시스트시키고 있다. 예를 들어 전동 모터에 의해 선회 동작을 행할 때에는, 전동 모터로의 전력 공급에 의해 상부 선회체의 선회 동작이나 어시스트를 행함과 함께, 선회 정지 시의 제동 에너지를 회생하여 축전 장치의 충전을 행하고 있다.
이러한 하이브리드 건설 기계에서는, 발전 전동기나 선회 전동 모터의 출력을 크게 함으로써, 연비 저감 효과를 높일 수 있다. 그러나, 발전 전동기 등의 출력을 크게 하면, 축전 장치의 방전 능력, 용량, 온도 등의 제약에 의해, 축전 장치는, 충분한 전력을 공급할 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 축전 장치로부터의 전력 공급을 계속하면, 축전 장치의 혹사로 이어지고, 축전 장치의 열화를 촉진하게 된다.
또한, 리튬 이온 배터리와 같이 화학 반응을 이용한 축전 장치는, 저온 상태에서는 상온 상태에 비하여 출력이 저하된다. 이러한 저온 상태에서, 저하된 출력의 범위 내에서 충전과 방전을 반복해도, 축전 장치를 혹사하는 것이 되고, 축전 장치에 큰 성능 열화가 발생한다.
이러한 문제점을 고려한 제어 장치가 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 축전 장치의 온도에 따라서 출력 가능한 최대의 충방전 전력의 값을 산출하고, 산출한 값의 범위 내에서 축전 장치를 사용하는 구성이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 축전 장치의 열화를 억제하기 위해서, 전류 제곱 적산값이 소정의 값을 초과하면, 그 증가량에 따라서 방전량을 제한하는 구성이 개시되어 있다. 이때, 전류 제곱 적산값은, 현재부터 과거 일정 시간까지의 축전 장치의 사용량을 나타내는 것이다.
일본 특허 공개 제2015-35841호 공보 일본 특허 공개 제2006-149181호 공보
그런데, 저온 상태여도, 건설 기계는 난기 동작 또는 통상 작업을 행한다. 이 때문에, 저온 상태에서도, 차체의 동작 성능이 가능한 한 확보되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로 축전 장치가 저온이 되는 것은 외기온이 저온인 것이 원인이기 때문에, 이때의 작동유 온도도 동일하게 저온으로 되어 있다. 작동유는 저온 상태에서 점도가 상승하기 때문에, 펌프의 드래그 토크는 상온 시보다 증가한다. 이에 비해, 특허문헌 1에 기재된 하이브리드 건설 기계에서는, 저온 상태에서 축전 장치의 최대 방전 전력을 저하시킨다. 이 때문에, 차체의 동작 성능을 확보하기 위해서, 저온 상태에서 유압 펌프를 구동하면, 펌프 드래그 토크의 증가에 어시스트 모터가 대응하지 못하고, 엔진 회전수가 일시적으로 저하되는 러그 다운을 야기할 우려가 있다.
한편, 저온 상태에서는, 전류 제곱 적산값의 최댓값은 매우 작아지는 경향이 있다. 따라서, 전류 제곱 적산값은, 최댓값 부근까지 증가하는 경우에도, 최댓값에 대하여 감소하는 경우에도, 상온 시보다도 빠른 속도로 변동한다. 이 때문에, 특허문헌 2에 개시된 바와 같이, 전류 제곱 적산값의 상한값에 접근한 후에 전력을 제한하는 제어를 행하면, 차체 속도의 증가와 감소가 빈번히 전환되어, 오퍼레이터에 조작 스트레스를 준다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 저온 상태에서 축전 장치의 적절한 이용이 가능한 하이브리드 건설 기계를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진에 기계적으로 접속된 발전 전동기와, 상기 발전 전동기를 발전 작용시켰을 때에 충전하고, 상기 발전 전동기를 역행 작용시켰을 때에 방전하는 축전 장치와, 상기 엔진 및 상기 발전 전동기의 토크로 구동하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 구동하는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 엔진 및 상기 발전 전동기의 출력을 제어하는 컨트롤러를 구비한 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 축전 장치의 온도를 검출하는 축전 장치 온도 검출기와, 상기 작동유의 온도를 검출하는 작동유 온도 검출기를 더 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치 온도 검출기에 의해 검출한 온도에 의해 상기 축전 장치가 저온 상태라고 판단했을 때에 상기 축전 장치의 온도가 낮아짐에 따라서 커지는 감소 출력량인 제1 저온 감소 출력량을 결정하는 제1 저온 감소 출력량 결정부와, 상기 작동유 온도 검출기에 의해 검출한 온도에 의해 상기 작동유가 저온 상태라고 판단했을 때에 상기 작동유의 온도가 낮아짐에 따라서 커지는 감소 출력량인 제2 저온 감소 출력량을 결정하는 제2 저온 감소 출력량 결정부와, 상기 제1 저온 감소 출력량과 상기 제2 저온 감소 출력량의 합에 기초하여 차체 동작을 제어하는 차체 동작 제어부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 따르면, 저온 상태에서 축전 장치의 적절한 이용이 가능하게 된다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 하이브리드 유압 셔블을 도시하는 정면도이다.
도 2는, 도 1 중의 캡 내를 도시하는 주요부 사시도이다.
도 3은, 실시 형태에 의한 하이브리드 유압 셔블에 적용하는 유압 시스템과 전동 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 4는, 실시 형태에 의한 하이브리드 컨트롤 유닛을 도시하는 블록도이다.
도 5는, 도 4 중의 전류 제곱 적산 비율 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 6은, 도 4 중의 최대 전력 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 7은, 도 4 중의 발전 전동기 요구 출력 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 8은, 도 4 중의 최대 출력 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 9는, 도 8 중의 저온 감소 출력 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 10은, 도 8 중의 발전 전동기 출력 제한 게인 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 11은, 도 8 중의 발전 전동기 최대 출력 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 12는, 도 8 중의 최대 합계 출력 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 13은, 도 4 중의 출력 지령 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 14는, 배터리 온도가 저온 상태에서 작동유 온도가 상온 상태로 되었을 때의 엔진과 발전 전동기의 출력의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 15는, 배터리 온도가 상온 상태에서 작동유 온도가 저온 상태로 되었을 때의 엔진과 발전 전동기의 출력의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 16은, 배터리 온도 및 작동유 온도가 모두 저온 상태로 되었을 때의 엔진과 발전 전동기의 출력의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 의한 하이브리드 건설 기계로서 하이브리드 유압 셔블을 예로 들어, 첨부 도면을 따라서 설명한다.
도 1 내지 도 16은 본 발명의 실시 형태를 나타내고 있다. 하이브리드 유압 셔블(1)(이하, 유압 셔블(1)이라고 함)은, 후술하는 엔진(20)과 발전 전동기(27)를 구비하고 있다. 이 유압 셔블(1)은, 자주 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 하부 주행체(2) 상에 마련된 선회 장치(3)와, 하부 주행체(2) 상에 선회 장치(3)를 개재하여 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(4)와, 상부 선회체(4)의 전방측에 마련되어 굴삭 작업 등을 행하는 다관절 구조의 작업 장치(12)를 포함하여 구성되어 있다. 이때, 하부 주행체(2)와 상부 선회체(4)는, 유압 셔블(1)의 차체를 구성하고 있다.
상부 선회체(4)는, 선회 프레임(5) 상에 마련되어 엔진(20) 등이 수용된 엔진 커버(6)와, 오퍼레이터가 탑승하는 캡(7)을 구비하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 캡(7) 내에는, 오퍼레이터가 착좌하는 운전석(8)이 마련됨과 함께, 운전석(8)의 주위에는, 조작 레버, 조작 페달 등으로 이루어지는 주행 조작 장치(9)와, 조작 레버 등으로 이루어지는 선회 조작 장치(10)와, 조작 레버 등으로 이루어지는 작업 조작 장치(11)가 마련되어 있다. 또한, 캡(7) 내에는, 엔진 제어 다이얼(39)이 마련되어 있다.
주행 조작 장치(9)는, 예를 들어 운전석(8)의 전방측에 배치되어 있다. 또한, 선회 조작 장치(10)는, 예를 들어 운전석(8)의 좌측에 배치된 조작 레버 중 전후 방향의 조작 부분이 해당한다. 또한, 작업 조작 장치(11)는, 운전석(8)의 좌측에 배치된 조작 레버 중 좌우 방향의 조작 부분(암 조작)과, 운전석(8)의 우측에 배치된 조작 레버 중 전후 방향의 조작 부분(붐 조작)과 좌우 방향의 조작 부분(버킷 조작)이 해당한다. 또한, 조작 레버의 조작 방향과 선회 동작이나 작업 동작의 관계는, 전술한 것에 한하지 않고, 유압 셔블(1)의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 조작 장치(9 내지 11)에는, 이들의 조작량(레버 조작량 OA)을 검출하는 조작량 센서(9A 내지 11A)가 각각 마련되어 있다. 이들 조작량 센서(9A 내지 11A)는, 복수의 유압 액추에이터(유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F))가 구동할 때의 조작량을 검출하는 조작량 검출부를 구성하고 있다. 조작량 센서(9A 내지 11A)는, 예를 들어 하부 주행체(2)의 주행 조작, 상부 선회체(4)의 선회 조작, 작업 장치(12)의 부앙동 조작(굴삭 조작)과 같은 차체의 조작 상태를 검출한다.
이때, 조작량 센서(9A)는, 전진 조작량과 후진 조작량을 포함하는 주행 레버·페달의 조작량을 검출하고 있다. 조작량 센서(10A)는, 좌선회 조작량과 우선회 조작량을 포함하는 선회 레버의 조작량을 검출하고 있다. 조작량 센서(11A)는, 붐 상승 조작량 및 붐 하강 조작량을 포함하는 붐 레버의 조작량과, 암 상승 조작량 및 암 하강 조작량을 포함하는 암 레버의 조작량과, 버킷 크라우드 조작량 및 버킷 덤프 조작량을 포함하는 버킷 레버의 조작량을 검출하고 있다. 레버 조작량 OA는, 이들 조작량을 포함하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 작업 장치(12)는, 예를 들어 붐(12A), 암(12B), 버킷(12C)과, 이들을 구동하는 붐 실린더(12D), 암 실린더(12E), 버킷 실린더(12F)에 의해 구성되어 있다. 붐(12A), 암(12B), 버킷(12C)은, 서로 핀 결합되어 있다. 작업 장치(12)는 선회 프레임(5)에 설치되고, 실린더(12D 내지 12F)를 신장 또는 축소함으로써, 부앙의 동작을 할 수 있다.
여기서, 유압 셔블(1)은, 발전 전동기(27) 등을 제어하는 전동 시스템과, 작업 장치(12) 등의 동작을 제어하는 유압 시스템을 탑재하고 있다. 이하, 유압 셔블(1)의 시스템 구성에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
엔진(20)은 선회 프레임(5)에 탑재되어 있다. 이 엔진(20)은, 예를 들어 디젤 엔진 등의 내연 기관에 의해 구성되어 있다. 엔진(20)의 출력측에는, 후술하는 유압 펌프(22)와 발전 전동기(27)가 기계적으로 직렬 접속하여 설치되어 있다. 이들 유압 펌프(22)와 발전 전동기(27)는, 엔진(20)에 의해 구동된다. 여기서, 엔진(20)의 작동은 엔진 컨트롤 유닛(21)(이하, ECU(21)라고 함)에 의해 제어되고 있다. ECU(21)는, 하이브리드 컨트롤 유닛(37)(이하, HCU(37)라고 함)으로부터의 엔진 출력 지령 Pe에 기초하여, 엔진(20)의 출력 토크, 회전 속도(엔진 회전수) 등을 제어한다. 또한, 엔진(20)의 최대 출력은, 예를 들어 유압 펌프(22)의 최대 동력보다도 작게 되어 있다.
유압 펌프(22)는, 엔진(20)에 기계적으로 접속되어 있다. 이 유압 펌프(22)는, 엔진(20) 단독의 토크에 의해 구동 가능하다. 또한, 유압 펌프(22)는, 엔진(20)의 토크에 발전 전동기(27)의 어시스트 토크를 가한 복합 토크(합계 토크)에 의해서도 구동 가능하다. 이 유압 펌프(22)는, 탱크(도시하지 않음) 내에 저류된 작동유를 가압하고, 주행 유압 모터(25), 선회 유압 모터(26), 작업 장치(12)의 실린더(12D 내지 12F) 등에 압유로서 토출한다. 또한, 탱크에는, 작동유 온도 To를 검출하는 작동유 온도 센서(23)가 마련되어 있다. 작동유 온도 센서(23)는, 작동유 온도 검출기를 구성하고, 작동유 온도 To에 따른 신호를 HCU(37)를 향하여 출력한다. 또한, 작동유 온도 센서(23)는, 탱크와는 다른 위치에 마련되어도 된다.
유압 펌프(22)는, 컨트롤 밸브(24)를 개재하여 유압 액추에이터로서의 주행 유압 모터(25), 선회 유압 모터(26), 실린더(12D 내지 12F)에 접속되어 있다. 이들 유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F)는, 유압 펌프(22)로부터의 압유에 의해 구동한다. 컨트롤 밸브(24)는, 주행 조작 장치(9), 선회 조작 장치(10), 작업 조작 장치(11)에 대한 조작에 따라, 유압 펌프(22)로부터 토출된 압유를 주행 유압 모터(25), 선회 유압 모터(26), 실린더(12D 내지 12F)에 공급 또는 배출한다.
구체적으로는, 주행 유압 모터(25)에는, 주행 조작 장치(9)의 조작에 따라서 유압 펌프(22)로부터 압유가 공급된다. 이에 의해, 주행 유압 모터(25)는, 하부 주행체(2)를 주행 구동시킨다. 선회 유압 모터(26)에는, 선회 조작 장치(10)의 조작에 따라서 유압 펌프(22)로부터 압유가 공급된다. 이에 의해, 선회 유압 모터(26)는, 상부 선회체(4)를 선회 동작시킨다. 실린더(12D 내지 12F)에는, 작업 조작 장치(11)의 조작에 따라서 유압 펌프(22)로부터 압유가 공급된다. 이에 의해, 실린더(12D 내지 12F)는, 작업 장치(12)를 부앙의 동작을 시킨다.
발전 전동기(27)(모터 제너레이터)는, 엔진(20)에 기계적으로 접속되어 있다. 이 발전 전동기(27)는, 예를 들어 동기 전동기 등에 의해 구성된다. 발전 전동기(27)는, 엔진(20)을 동력원으로 발전기로서 작용하여 축전 장치(31)나 선회 전동 모터(34)로의 전력 공급을 행하는 발전과, 축전 장치(31)나 선회 전동 모터(34)로부터의 전력을 동력원으로 모터로서 작용하여 엔진(20) 및 유압 펌프(22)의 구동을 어시스트하는 역행의 2가지의 역할을 한다. 따라서, 엔진(20)의 토크에는, 상황에 따라서 발전 전동기(27)의 어시스트 토크가 추가되고, 유압 펌프(22)는 이들 토크에 의해 구동된다. 작업 장치(12)의 동작이나 차량의 주행 등은, 이 유압 펌프(22)로부터 토출되는 압유에 의해 행하여진다.
발전 전동기(27)는, 제1 인버터(28)를 거쳐서 한 쌍의 직류 모선(29A, 29B)에 접속되어 있다. 제1 인버터(28)는, 예를 들어 트랜지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 같은 스위칭 소자를 복수 사용하여 구성되어 있다. 제1 인버터(28)는, 모터 제너레이터 컨트롤 유닛(30)(이하, MGCU(30)라고 함)에 의해, 각 스위칭 소자의 온/오프가 제어된다. 직류 모선(29A, 29B)은, 정극측과 부극측으로 쌍을 이루고, 예를 들어 수백 V 정도의 직류 전압이 인가되어 있다.
발전 전동기(27)의 발전 시에는, 제1 인버터(28)는, 발전 전동기(27)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 축전 장치(31)나 선회 전동 모터(34)에 공급한다. 발전 전동기(27)의 역행 시에는, 제1 인버터(28)는, 직류 모선(29A, 29B)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 발전 전동기(27)에 공급한다. 그리고, MGCU(30)는, HCU(37)로부터의 발전 전동기 출력 지령 Pmg 등에 기초하여, 제1 인버터(28)의 각 스위칭 소자의 온/오프를 제어한다. 이에 의해, MGCU(30)는, 발전 전동기(27)의 발전 시의 발전 전력이나 역행 시의 구동 전력을 제어한다.
축전 장치(31)는, 발전 전동기(27)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 축전 장치(31)는, 예를 들어 리튬 이온 배터리로 이루어지는 복수개의 셀(도시하지 않음)에 의해 구성되고, 직류 모선(29A, 29B)에 접속되어 있다.
축전 장치(31)는, 발전 전동기(27)의 발전 시에는 발전 전동기(27)로부터 공급되는 전력을 충전하고, 발전 전동기(27)의 역행 시(어시스트 구동 시)에는 발전 전동기(27)를 향하여 구동 전력을 공급한다. 또한, 축전 장치(31)는, 선회 전동 모터(34)의 회생 시에는 선회 전동 모터(34)로부터 공급되는 회생 전력을 충전하고, 선회 전동 모터(34)의 역행 시에는 선회 전동 모터(34)를 향하여 구동 전력을 공급한다. 이와 같이, 축전 장치(31)는, 발전 전동기(27)에 의해 발전된 전력을 축전하는 것에 추가하여, 유압 셔블(1)의 선회 제동 시에 선회 전동 모터(34)가 발생한 회생 전력을 흡수하고, 직류 모선(29A, 29B)의 전압을 일정하게 유지한다.
축전 장치(31)는, 배터리 컨트롤 유닛(32)(이하, BCU(32)라고 함)에 의해 제어된다. BCU(32)는, 축전 장치 상태 검출부를 구성하고 있다. 이 BCU(32)는, 축전율 SOC(State of charge)를 검출한다. 이때, 축전율 SOC는, 축전 장치(31)의 축전량에 대응한 값이 된다. 또한, BCU(32)는, 예를 들어 축전 장치(31)의 충전이나 방전의 전류를 검출하는 전류 센서와 전압을 검출하는 전압 센서(모두 도시하지 않음)를 구비하고 있다. BCU(32)는, 축전 장치(31)의 전류 Ib와 전압 Vb를 검출한다. BCU(32)는, 축전율 SOC, 전류 Ib, 전압 Vb 등을 HCU(37)를 향하여 출력한다. 축전 장치(31)에는, 배터리 온도 Tb를 검출하는 배터리 온도 센서(33)가 마련되어 있다. 배터리 온도 센서(33)는, 축전 장치 온도 검출기를 구성하고, 배터리 온도 Tb에 따른 신호를 HCU(37)를 향하여 출력한다. 또한, 배터리 온도 센서(33)는, BCU(32)에 마련되어도 된다. 배터리 온도 센서(33)는, BCU(32)를 통하여 간접적으로 배터리 온도 Tb를 HCU(37)에 출력해도 되고, 직접적으로 HCU(37)에 출력해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 축전 장치(31)에는, 예를 들어 전압이 350V, 방전 용량이 5Ah, 축전율 SOC의 적정 사용 범위가 예를 들어 30％ 이상 70％ 이하, 적정 사용 셀 온도가 -20℃ 이상 60℃ 이하로 설정된 리튬 이온 배터리를 사용하는 것으로 한다. 축전율 SOC의 적정 사용 범위 등은, 상술한 값에 한하지 않고, 축전 장치(31)의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다.
여기서, 엔진(20)의 최대 출력은, 최대 펌프 흡수 동력보다도 작다. 이 경우, 엔진(20)의 최대 펌프 흡수 동력에 비하여 충분히 큰 출력을 가질 때에 비하여, 차체 동작 시의 발전 전동기(27)의 역행에 의한 엔진 어시스트가 기여하는 비율은 크다. 이 때문에, 축전 장치(31)는, 격렬하게 충전과 방전을 반복한다.
축전 장치(31)는, 일반적으로 과도한 충전이나 방전을 행하면, 열화가 촉진되고, 출력이 저하된다. 축전 장치(31)의 열화 속도는, 충전이나 방전을 행할 때의 축전율 SOC나, 충전이나 방전 자체의 강도에 따라 상이하다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리와 같은 축전 장치(31)에는, 메이커에 의해 축전율이나 셀 온도에 적정한 사용 범위가 정해져 있다(예를 들어, 축전율로 30％ 이상 70％ 이하, 셀 온도로 -20℃ 이상 60℃ 이하). 이 범위를 초과하여 축전 장치(31)를 사용하면, 열화 속도가 크게 증가한다.
선회 전동 모터(34)(선회 전동기)는, 발전 전동기(27) 또는 축전 장치(31)로부터의 전력에 의해 구동된다. 이 선회 전동 모터(34)는, 예를 들어 3상 유도 전동기에 의해 구성되고, 선회 유압 모터(26)와 함께 선회 프레임(5)에 마련되어 있다. 선회 전동 모터(34)는, 선회 유압 모터(26)와 협동하여 선회 장치(3)를 구동한다. 이 때문에, 선회 장치(3)는, 선회 유압 모터(26)와 선회 전동 모터(34)의 복합 토크에 의해 구동하고, 상부 선회체(4)를 선회 구동한다.
선회 전동 모터(34)는, 제2 인버터(35)를 거쳐서 직류 모선(29A, 29B)에 접속되어 있다. 선회 전동 모터(34)는, 축전 장치(31)나 발전 전동기(27)로부터의 전력을 받아서 회전 구동하는 역행과, 선회 제동 시의 여분의 토크로 발전하여 축전 장치(31)를 축전하는 회생의 2가지의 역할을 한다. 이 때문에, 역행 시의 선회 전동 모터(34)에는, 발전 전동기(27) 등으로부터의 전력이 직류 모선(29A, 29B)을 개재하여 공급된다. 이에 의해, 선회 전동 모터(34)는, 선회 조작 장치(10)의 조작에 따라서 회전 토크를 발생시켜서, 선회 유압 모터(26)의 구동을 어시스트하는 동시에, 선회 장치(3)를 구동하여 상부 선회체(4)를 선회 동작시킨다.
제2 인버터(35)는, 제1 인버터(28)와 동일하게, 복수의 스위칭 소자를 사용하여 구성되어 있다. 제2 인버터(35)는, 선회 전동 모터 컨트롤 유닛(36)(이하, RMCU(36)라고 함)에 의해 각 스위칭 소자의 온/오프가 제어된다. 선회 전동 모터(34)의 역행 시에는, 제2 인버터(35)는 직류 모선(29A, 29B)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 선회 전동 모터(34)에 공급한다. 선회 전동 모터(34)의 회생 시에는, 제2 인버터(35)는, 선회 전동 모터(34)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 예를 들어 축전 장치(31)에 공급한다.
RMCU(36)는, HCU(37)로부터의 선회 전동 모터 출력 지령 Per에 기초하여, 제2 인버터(35)의 각 스위칭 소자의 온/오프를 제어한다. 이에 의해, RMCU(36)는, 선회 전동 모터(34)의 회생 시의 회생 전력이나 역행 시의 구동 전력을 제어한다. 또한, RMCU(36)는, 선회 전동 모터(34)의 회생 전력이나 구동 전력을 검출하고, 이들을 선회 전동 모터 출력 P0er로서 HCU(37)에 출력한다. 선회 전동 모터 출력 P0er은, RMCU(36)에 의해 검출하는 것에 한하지 않고, 예를 들어 현재의 선회 전동 모터 출력 지령 Per에 기초하여, HCU(37)가 추정(산출)해도 된다.
HCU(37)는, 예를 들어 ECU(21), MGCU(30), RMCU(36) 등과 함께 컨트롤러를 구성하고, 엔진(20) 및 발전 전동기(27)의 출력을 제어한다. 이 HCU(37)는, 예를 들어 마이크로 컴퓨터에 의해 구성됨과 함께, CAN(38)(Controller Area Network)을 사용하여 ECU(21), MGCU(30), RMCU(36), BCU(32)에 전기적으로 접속되어 있다. HCU(37)는, ECU(21), MGCU(30), RMCU(36), BCU(32)와 통신하면서, 엔진(20), 발전 전동기(27), 선회 전동 모터(34), 축전 장치(31)를 제어한다.
HCU(37)에는, CAN(38)을 통해서, 배터리 온도 Tb, 작동유 온도 To, 축전율 SOC, 전류 Ib, 전압 Vb, 선회 전동 모터 출력 P0er, 기타 차체 정보 VI 등이 입력된다. 또한, HCU(37)에는, 조작량 센서(9A 내지 11A)가 접속되어 있다. 이에 의해, HCU(37)에는, 각종 조작량을 포함하는 레버 조작량 OA가 입력된다. 또한, HCU(37)에는, 엔진 제어 다이얼(39)이 접속되고, 엔진 제어 다이얼(39)에 의해 설정된 엔진(20)의 목표 회전수 ωe가 입력된다.
HCU(37)는, 축전율 SOC 등에 기초하여, 축전 장치(31)의 출력을 제어한다. 여기서, HCU(37)는, 축전율 SOC에 정해진 기준값이 되는 목표값 SOC0을 갖고 있다. 일례를 들면, 축전율 SOC의 목표값 SOC0은 50％이다.
엔진 제어 다이얼(39)은, 회전 가능한 다이얼에 의해 구성되고, 다이얼의 회전 위치에 따라서 엔진(20)의 목표 회전수 ωe를 설정한다. 이 엔진 제어 다이얼(39)은, 캡(7) 내에 위치하여, 오퍼레이터에 의해 회전 조작되고, 목표 회전수 ωe에 따른 지령 신호를 출력한다.
이어서, HCU(37)의 구체적인 구성에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다. HCU(37)은, 전류 제곱 적산 비율 연산부(40)와, 최대 전력 연산부(50)와, 발전 전동기 요구 출력 연산부(60)와, 최대 출력 연산부(70)와, 출력 지령 연산부(80)를 구비하고 있다.
먼저, 전류 제곱 적산 비율 연산부(40)의 구체적인 구성에 대해서, 도 5를 참조하여 설명한다.
충전이나 방전의 강도의 지표에는, 전류 제곱 적산값 ISC를 사용하는 것이 일반적이다. 전류 제곱 적산값 ISC는, 현재 시각으로부터 거슬러 오르는 과거의 일정 시간 T에 얼마만큼 전류의 입력이나 출력이 있었는지를, 전류의 제곱을 T 시간 적산함으로써 나타내는 지표이다. 이때, 시간 T는, 복수 설정되는 경우가 많다. 이 지표는, 축전 장치(31)의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다. 따라서, 전류 제곱 적산값의 상한값 ISCmax를 초과하여, 축전 장치(31)를 사용하면, 축전 장치(31)의 열화가 촉진된다. 이 때문에, 축전 장치(31)는, 가능한 한 전류 제곱 적산값의 상한값 ISCmax를 초과하지 않도록, 사용된다. 이하에서는, 일례로서, 시간 T가 100초로 설정된 경우를 예로 들어 설명한다.
전류 제곱 적산 비율 연산부(40)는, 전류 제곱 적산값 산출부(41)와, 상한값 연산부(42)와, 비율 연산부(43)와, 백분율 변환부(44)를 구비하고 있다. 전류 제곱 적산값 산출부(41)는, 축전 장치(31)의 현재부터 과거 일정 시간 T의 전류 제곱 적산값 ISC를 산출한다. 구체적으로는, 전류 제곱 적산값 산출부(41)는, BCU(32)로부터 출력되는 전류 Ib에 기초하여, 과거 100초의 전류 제곱 적산값 ISC를 산출한다.
상한값 연산부(42)는, 배터리 온도 센서(33)로부터 출력되는 배터리 온도 Tb에 기초하여, 전류 제곱 적산값의 상한값 ISCmax를 산출한다. 구체적으로는, 상한값 연산부(42)는, 배터리 온도 Tb에 기초하여, 전류 제곱 적산값의 상한값 ISCmax를 연산하기 위해서, 예를 들어 테이블 T1을 갖는다. 테이블 T1은, 배터리 온도 Tb의 저하에 따라서 점점 상한값 ISCmax를 작게 한다. 특히, -20℃ 정도의 저온 상태에서는, 상한값 ISCmax는 매우 작은 값이 된다. 이 경우, 근소한 전류 Ib의 입력 또는 출력으로도, 전류 제곱 적산값 ISC는, 상한값 ISCmax에 도달해버린다.
비율 연산부(43)는, 전류 제곱 적산값 ISC를 상한값 ISCmax에 의해 제산하고, 전류 제곱 적산값 ISC의 현재값과 상한값 ISCmax의 비율을 구한다. 백분율 변환부(44)는, 비율 연산부(43)로부터의 출력값에 100을 승산하여, 백분율로 변환된 전류 제곱 적산 비율 Risc를 산출한다. 이때, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 100％를 초과하지 않도록, 축전 장치(31)의 사용은 제어된다.
이어서, 최대 전력 연산부(50)의 구체적인 구성에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다.
최대 전력 연산부(50)는, 최대 방전 전력 연산부(51)와, 최대 충전 전력 연산부(52)를 구비하고 있다. 최대 전력 연산부(50)는, 배터리 온도 Tb에 기초하여, 최대 방전 전력 Pd-max 및 최대 충전 전력 Pc-max를 산출한다.
최대 방전 전력 연산부(51)는, 방전 전력 최댓값 조정부를 구성하고 있다. 이 최대 방전 전력 연산부(51)는, 배터리 온도 Tb에 의해 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단했을 때에, 배터리 온도 Tb가 낮아짐에 따라, 최대 방전 전력 Pd-max를 작게 한다. 구체적으로는, 최대 방전 전력 연산부(51)는, 배터리 온도 Tb가 상온 Tb2(예를 들어 Tb2=25℃)보다도 저하되었을 때(Tb<Tb2), 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단한다. 이 최대 방전 전력 연산부(51)는, 배터리 온도 Tb에 기초하여, 최대 방전 전력 Pd-max를 연산하기 위해서, 예를 들어 최대 방전 전력 테이블 T2를 갖는다. 이 테이블 T2는, 배터리 온도 Tb가 상온 Tb2보다도 저하되었을 때에, 배터리 온도 Tb의 저하에 따라, 과방전이 되지 않는 범위에서 최대 방전 전력 Pd-max를 점점 감소시킨다. 또한, 저온 상태를 판정하는 온도(상온 Tb2)는, 상술한 값에 한하지 않고, 축전 장치(31)의 사양 등에 따라, 적절히 설정된다.
최대 충전 전력 연산부(52)는, 충전 전력 최댓값 조정부를 구성하고 있다. 이 최대 충전 전력 연산부(52)는, 배터리 온도 Tb에 의해 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단했을 때에, 배터리 온도 Tb가 낮아짐에 따라, 최대 충전 전력 Pc-max를 작게 한다. 구체적으로는, 최대 충전 전력 연산부(52)는, 배터리 온도 Tb가 상온 Tb2보다도 저하되었을 때(Tb<Tb2), 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단한다. 이 최대 충전 전력 연산부(52)는, 배터리 온도 Tb에 기초하여, 최대 충전 전력 Pc-max를 연산하기 위해서, 예를 들어 최대 충전 전력 테이블 T3을 갖는다. 이 테이블 T3은, 배터리 온도 Tb가 상온 Tb2보다도 저하되었을 때에, 배터리 온도 Tb의 저하에 따라, 과충전이 되지 않는 범위에서 최대 충전 전력 Pc-max를 점점 감소시킨다. 이때, 최대 충전 전력 Pc-max는 부의 값이 된다. 이 때문에, 테이블 T3은, 배터리 온도 Tb의 저하에 따라, 최대 충전 전력 Pc-max의 절댓값을 점점 작게 한다.
이때, 저온 영역에서는, 최대 방전 전력 Pd-max보다도 최대 충전 전력 Pc-max쪽이 절댓값이 작아지도록, 테이블 T2, T3은 설정되어 있다. 이에 의해, 발전 전동기(27)의 역행 작용을 우선하게 되므로, 급준한 유압 부하의 변동에 견디기 쉽게 되어 있다.
이어서, 발전 전동기 요구 출력 연산부(60)의 구체적인 구성에 대해서, 도 7을 참조하여 설명한다.
발전 전동기 요구 출력 연산부(60)는, 축전 장치(31)의 상황에 따라, 발전 전동기(27)를 적절하게 동작(역행 동작 또는 발전 동작)시키기 위해서, 발전 전동기 요구 출력 Pmg1을 결정한다. 발전 전동기 요구 출력 연산부(60)는, 축전율 SOC가 목표값 SOC0을 하회할(SOC<SOC0) 때에, 발전 전동기(27)에 발전을 요구하고, 축전율 SOC가 목표값 SOC0을 상회할(SOC>SOC0) 때에, 발전 전동기(27)에 역행을 요구한다. 또한, 목표값 SOC0은, 미리 설정되어 있어도 되고, 각종 입력 장치를 사용하여 오퍼레이터가 적절히 설정해도 된다.
발전 전동기 요구 출력 연산부(60)는, 축전율 편차 연산부(61)와, 축전율 요구 출력 연산부(62)와, 가산기(63)를 구비하고 있다. 이 발전 전동기 요구 출력 연산부(60)에는, 축전율 SOC와, 선회 전동 모터 출력 P0er이 입력된다.
축전율 편차 연산부(61)는, 축전율 SOC와 목표 축전율 설정값인 목표값 SOC0의 차를 연산하고, 축전율 편차 ΔSOC(ΔSOC=SOC-SOC0)를 출력한다.
축전율 요구 출력 연산부(62)는 축전율 SOC에 따라, 발전 전동기(27)에 요구하는 출력으로서, 축전율 요구 출력 Psoc1을 출력한다. 구체적으로는, 축전율 요구 출력 연산부(62)는 축전율 편차 ΔSOC에 기초하여, 축전율 요구 출력 Psoc1을 연산하기 위해서, 예를 들어 테이블 T4를 갖는다.
축전율 편차 ΔSOC가 0이 되었을 때(ΔSOC=0)에는, 테이블 T4는, 축전율 요구 출력 Psoc1을 최솟값(예를 들어 Psoc1=0kW)으로 설정한다. 이때, 축전율 SOC는 목표값 SOC0이 되고 있고, 축전율 SOC에 따른 발전 전동기(27)의 동작은 불필요하다.
축전율 편차ΔSOC가 부의 값인 경우(ΔSOC<0)에는, 테이블 T4는, 축전율 편차 ΔSOC의 절댓값의 크기에 따라, 발전 요구가 된 축전율 요구 출력 Psoc1을 설정한다. 한편, 축전율 편차 ΔSOC가 정의 값인 경우(ΔSOC>0)에는, 테이블 T4는, 축전율 편차 ΔSOC의 절댓값의 크기에 따라, 역행 요구가 된 축전율 요구 출력 Psoc1을 설정한다.
가산기(63)에는, 축전 장치(31)의 축전율 SOC에 기초하는 축전율 요구 출력 Psoc1과, 반전 입력부(63A)에 의해 선회 전동 모터 출력 P0er의 부호가 반전한 값(-P0er)이 입력된다. 가산기(63)는, 축전율 요구 출력 Psoc1에 대하여, 선회 전동 모터 출력 P0er에 -1을 곱한 값을 가산하고, 이 가산값을 산출한다. 발전 요구와 역행 요구에 대하여, 선회 전동 모터 출력 P0er에 따른 쪽이 우선적으로 실행된다. 가산기(63)는, 이 점을 고려한 처리를 행하고 있다.
구체적으로 설명하면, 축전율 요구 출력 Psoc1이 역행 요구이고, 또한 선회 전동 모터(34)이 역행 상태에서는, 선회 전동 모터 출력 P0er에 따른 값을, 방전 전력인 축전율 요구 출력 Psoc1로부터 저하시킨다. 축전율 요구 출력 Psoc1이 발전 요구이고, 또한 선회 전동 모터(34)가 발전 상태이면, 선회 전동 모터 출력 P0er에 따른 값을, 발전 전력인 축전율 요구 출력 Psoc1로부터 저하시킨다.
한편, 축전율 요구 출력 Psoc1이 역행 요구이고, 또한 선회 전동 모터(34)가 발전 상태이면, 선회 전동 모터 출력 P0er에 따른 값을, 방전 전력인 축전율 요구 출력 Psoc1로부터 상승시킨다. 축전율 요구 출력 Psoc1이 발전 요구이고, 또한 선회 전동 모터(34)가 역행 상태에서는, 선회 전동 모터 출력 P0er에 따른 값을, 발전 전력인 축전율 요구 출력 Psoc1로부터 상승시킨다.
가산기(63)는, 발전 전동기 요구 출력 Pmg1을 가산값(Psoc1-P0er)으로 설정한다(Pmg1=Psoc1-P0er). 단, 가산기(63)는 역행측의 가산값이 최대 역행 출력을 초과할 때에는, 발전 전동기 요구 출력 Pmg1을 최대 역행 출력으로 설정한다. 가산기(63)는, 발전측의 가산값이 최대 발전 출력을 초과할 때에는, 발전 전동기 요구 출력 Pmg1을 최대 발전 출력으로 설정한다. 가산기(63)는, 선회 전동 모터 출력 P0er을 고려한 발전 전동기 요구 출력 Pmg1을 출력한다.
이어서, 최대 출력 연산부(70)의 구체적인 구성에 대해서, 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 최대 출력 연산부(70)는, 저온 감소 출력 연산부(71)와, 발전 전동기 출력 제한 게인 연산부(72)와, 엔진 최대 출력 연산부(73)와, 발전 전동기 최대 출력 연산부(74)와, 최대 합계 출력 연산부(75)를 갖고 있다. 이 최대 출력 연산부(70)에는, 작동유 온도 To와, 배터리 온도 Tb와, 전압 Vb와, 엔진 목표 회전수 ωe와, 최대 방전 전력 Pd-max와, 최대 충전 전력 Pc-max와, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 입력된다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 저온 감소 출력 연산부(71)는, 제1 차체 속도 저감량 결정부로서의 배터리 저온 감소 출력 연산부(71A)와, 제2 차체 속도 저감량 결정부로서의 작동유 저온 감소 출력 연산부(71B)를 구비하고 있다.
배터리 저온 감소 출력 연산부(71A)는, 배터리 온도 Tb와 전압 Vb에 기초하여, 제1 차체 속도 저감량으로서의 배터리 저온 감소 출력 PbL을 연산한다. 이 배터리 저온 감소 출력 연산부(71A)는, 배터리 온도 센서(33)에 의해 검출한 배터리 온도 Tb에 의해 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단했을 때에, 배터리 온도 Tb가 낮아짐에 따라서 커지는 감소 출력량인 배터리 저온 감소 출력 PbL을 결정한다. 구체적으로는, 배터리 저온 감소 출력 연산부(71A)는, 배터리 온도 Tb가 상온 Tb2보다도 저하되었을 때(Tb<Tb2), 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단한다.
배터리 저온 감소 출력 연산부(71A)는, 배터리 저온 감소 전류 연산부(71A1)와, 출력 환산부(71A2)를 구비하고 있다. 배터리 저온 감소 전류 연산부(71A1)는, 배터리 온도 Tb에 기초하여 배터리 감소 전류 IbL을 연산하기 위해서, 테이블 T5를 갖는다. 테이블 T5는, 차체 사용 시의 사양상의 최저 온도 Tb1[℃]로부터 상온 Tb2[℃]에 걸쳐서 배터리 감소 전류 IbL을 산출한다. 테이블 T5는, 최저 온도 Tb1과 상온 Tb2 사이의 온도 Tb3[℃](Tb1≤Tb3≤Tb2)일 때의 최대 방전 전류와, 상온 Tb2에 있어서의 전류 제곱 적산값의 상한값 ISCmax에 기초하여 작성되어 있다. 구체적으로는, 테이블 T5는, 온도 Tb3에 있어서의 축전 장치(31)의 최대 방전 전류와 상온 Tb2에 있어서의 전류 제곱 적산값의 상한값 ISCmax를 적산 시간 T로 나누어서 평방근을 취한 값(상온 Tb2일 때의 전류 실효값의 상한값)의 값 중 작은 쪽과, 온도 Tb3에 있어서의 전류 실효값의 상한값과의 차에 기초하여 작성되어 있다. 이때, 배터리 감소 전류 IbL은, 배터리 온도 Tb의 저하에 따라 전류 실효값의 상한값이 저하될 때에, 이 상한값의 저하량에 따라서 축전 장치(31)의 전류 Ib를 제한하는 것이다.
이 때문에, 테이블 T5는, 배터리 온도 Tb가 상온 Tb2 이상으로 상승(Tb≥Tb2)하면, 배터리 감소 전류 IbL(전류 Ib의 제한값)을 최솟값 I1(예를 들어 I1=0 [A])로 설정한다. 테이블 T5는, 배터리 온도 Tb가 최저 온도 Tb1 이하로 저하(Tb≤Tb1)하면, 배터리 감소 전류 IbL을 최댓값 I2로 설정한다. 또한, 배터리 온도 Tb가 상온 Tb2와 최저 온도 Tb1 사이의 값(Tb1<Tb<Tb2)이 될 때에는, 테이블 T5는, 배터리 온도 Tb가 저하됨에 따라, 배터리 감소 전류 IbL을 최솟값 I1로부터 증가시킨다. 즉, 배터리 온도 Tb가 상온 Tb2보다도 저하되면, 테이블 T5는, 상온 Tb2로부터의 저하 정도에 따라, 배터리 감소 전류 IbL을 최솟값 I1과 최댓값 I2 사이의 값으로 설정한다. 여기서, 상온 Tb2 및 최저 온도 Tb1은, 차체 사용 시의 사양 등에 따라서 미리 정해져 있다. 예를 들어, 상온 Tb2는 25℃로, 최저 온도 Tb1은 -20℃로 설정되어 있다.
출력 환산부(71A2)는, 배터리 저온 감소 전류 연산부(71A1)로부터 출력되는 배터리 감소 전류 IbL에, 축전 장치(31)의 전압 Vb와, 출력의 차원이 되도록 소정의 계수(효율 Eff/1000)를 곱한다. 이에 의해, 출력 환산부(71A2)는, 배터리 온도 Tb에 따른 배터리 저온 감소 출력 PbL[kW]을 산출한다.
작동유 저온 감소 출력 연산부(71B)는, 작동유 온도 To와 엔진 목표 회전수 ωe에 기초하여, 제2 차체 속도 저감량으로서의 작동유 저온 감소 출력 PoL을 연산한다. 이 작동유 저온 감소 출력 연산부(71B)는, 작동유 온도 센서(23)에 의해 검출한 작동유 온도 To에 의해 작동유가 저온 상태라고 판단했을 때에, 작동유 온도 To가 낮아짐에 따라서 커지는 감소 출력량인 작동유 저온 감소 출력 PoL을 결정한다. 구체적으로는, 작동유 저온 감소 출력 연산부(71B)는, 작동유 온도 To가 상온 To2보다도 저하되었을 때(To<To2), 작동유가 저온 상태라고 판단한다.
작동유 저온 감소 출력 연산부(71B)는, 작동유 저온 감소 토크 연산부(71B1)와, 출력 환산부(71B2)를 구비하고 있다. 작동유 저온 감소 토크 연산부(71B1)는, 작동유 온도 To에 기초하여 작동유 감소 토크 NoL을 연산하기 위해서, 테이블 T6을 갖는다. 테이블 T6은, 최저 온도 To1과 상온 To2 사이의 온도 To3[℃](To1≤To3≤To2)일 때의 드래그 토크와, 상온 To2에 있어서의 드래그 토크에 기초하여 작성되어 있다. 구체적으로는, 테이블 T6은, 상온 To2에 있어서의 드래그 토크를 기준값으로 하고, 그 기준값에 대한 온도 To3에 있어서의 드래그 토크의 증가량에 기초하여 작성되어 있다. 이때, 작동유 감소 토크 NoL은, 작동유 온도 To의 저하에 따라 드래그 토크가 증가할 때에, 이 드래그 토크의 증가량에 따라서 유압 기기의 출력 토크를 제한하는 것이다.
이 때문에, 테이블 T6은, 작동유 온도 To가 상온 To2 이상으로 상승(To≥To2)하면, 작동유 감소 토크 NoL(토크의 제한값)을 최솟값 N1(예를 들어 N1=0Nm)로 설정한다. 테이블 T6은, 작동유 온도 To가 역치가 되는 최저 온도 To1 이하로 저하(To≤To1)하면, 작동유 감소 토크 NoL을 최댓값 N2로 설정한다. 또한, 작동유 온도 To가 상온 To2와 최저 온도 To1 사이의 값(To1<To<To2)이 될 때에는, 테이블 T6은, 작동유 온도 To가 저하됨에 따라, 작동유 감소 토크 NoL을 최솟값 N1로부터 증가시킨다. 즉, 작동유 온도 To가 상온 To2보다도 저하되면, 테이블 T6은, 상온 To2로부터의 저하 정도에 따라, 작동유 감소 토크 NoL을 최솟값 N1과 최댓값 N2 사이의 값으로 설정한다. 여기서, 상온 To2 및 최저 온도 To1은, 차체 사용 시의 사양 등에 따라서 미리 정해져 있다. 예를 들어 상온 To2는, 상온 Tb2와 동일한 값으로 설정되고, 최저 온도 To1은 최저 온도 Tb1과 동일한 값으로 설정되어 있다. 단, 상온 To2는, 상온 Tb2와 상이한 값이어도 된다. 동일하게, 최저 온도 To1은, 최저 온도 Tb1과 상이한 값이어도 된다.
출력 환산부(71B2)는, 작동유 저온 감소 토크 연산부(71B1)로부터 출력되는 작동유 감소 토크 NoL에, 엔진 목표 회전수 ωe[rpm]와, 출력의 차원이 되도록 소정의 계수(2π/60/1000)를 곱한다. 이에 의해, 출력 환산부(71B2)는, 작동유 온도 To에 따른 작동유 저온 감소 출력 PoL[kW]을 산출한다.
도 10에 도시하는 것처럼, 발전 전동기 출력 제한 게인 연산부(72)는, 역행 제한 게인 연산부(72A)와, 발전 제한 게인 연산부(72B)를 갖고 있다. 발전 전동기 출력 제한 게인 연산부(72)에는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 입력된다.
역행 제한 게인 연산부(72A)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc에 기초하여 역행 제한 게인 Kmgm을 연산하기 위해서, 테이블 T7을 갖고 있다. 이때, 역행 제한 게인 Kmgm은, 발전 전동기(27)의 역행에 의해 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상한값 Rm2까지 상승하는 것을 억제하기 위해서, 발전 전동기(27)의 역행 출력을 제한하는 것이다. 역행 제한 게인 연산부(72A)는, 테이블 T7을 사용하여 전류 제곱 적산 비율 Risc에 따른 역행 제한 게인 Kmgm을 연산한다. 또한, 상한값 Rm2는, 제3 기준값이고, 예를 들어 100％이다.
테이블 T7은, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상한값 Rm2까지 상승(Risc≥Rm2) 하면, 역행 제한 게인 Kmgm을 최솟값(예를 들어 Kmgm=0)으로 설정한다. 테이블 T7은, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 역치가 되는 적정 기준값 Rm1 이하로 저하(Risc≤Rm1)하면, 역행 제한 게인 Kmgm을 최댓값(예를 들어 Kmgm=1)으로 설정한다. 또한, 전류 제곱 적산 비율 Risc이 상한값 Rm2와 적정 기준값 Rm1 사이의 값(Rm1<Risc<Rm2)이 될 때에는, 테이블 T7은, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상승함에 따라, 역행 제한 게인 Kmgm을 저하시킨다. 즉, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 적정 기준값 Rm1보다도 상승하면, 테이블 T7은, 적정 기준값 Rm1로부터의 상승 정도에 따라, 역행 제한 게인 Kmgm을 최솟값과 최댓값 사이의 값으로 설정한다. 여기서, 적정 기준값 Rm1은, 상한값 Rm2로부터 미리 결정된 여유를 갖고서 큰 값으로 설정되어 있다. 예를 들어 상한값 Rm2가 100％가 될 때에, 적정 기준값 Rm1은 90％ 정도의 값으로 설정되어 있다.
따라서, 역행 제한 게인 연산부(72A)는, 최대 게인 설정부(72A1)와, 게인 저하 설정부(72A2)와, 최소 게인 설정부(72A3)를 갖고 있다. 최대 게인 설정부(72A1)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 적정 기준값 Rm1 이하일 때에 역행 제한 게인 Kmgm을 최댓값으로 설정한다. 게인 저하 설정부(72A2)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 적정 기준값 Rm1과 상한값 Rm2 사이의 범위 내에 있을 때에 전류 제곱 적산 비율 Risc가 커짐에 따라 역행 제한 게인 Kmgm을 저하시킨다. 최소 게인 설정부(72A3)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상한값 Rm2 이상일 때에 역행 제한 게인 Kmgm을 최솟값으로 설정한다.
발전 제한 게인 연산부(72B)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc에 기초하여 발전 제한 게인 Kmgg를 연산하기 위해서, 테이블 T8을 갖고 있다. 이때, 발전 제한 게인 Kmgg는, 발전 전동기(27)의 발전에 의해 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상한값 Rg2까지 상승하는 것을 억제하기 위해서, 발전 전동기(27)의 발전 출력을 제한하는 것이다. 발전 제한 게인 연산부(72B)는, 테이블 T8을 사용하여 전류 제곱 적산 비율 Risc에 따른 발전 제한 게인 Kmgg를 연산한다. 또한, 상한값 Rg2는, 제2 기준값이고, 예를 들어 상한값 Rm2와 동일 값(예를 들어 Rg2=100％)이다.
테이블 T8은, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상한값 Rg2까지 상승(Risc≥Rg2)하면, 발전 제한 게인 Kmgg를 최솟값(예를 들어 Kmgg=0)으로 설정한다. 테이블 T8은, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 역치가 되는 적정 기준값 Rg1 이하로 저하(Risc≤Rg1)하면, 발전 제한 게인 Kmgg를 최댓값(예를 들어 Kmgg=1)으로 설정한다. 또한, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상한값 Rg2와 적정 기준값 Rg1 사이의 값(Rg1<Risc<Rg2)이 될 때에는, 테이블 T8은, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상승함에 따라, 발전 제한 게인 Kmgg를 저하시킨다. 즉, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 적정 기준값 Rg1보다도 상승하면, 테이블 T8은, 적정 기준값 Rg1로부터의 상승 정도에 따라, 발전 제한 게인 Kmgg를 최솟값과 최댓값 사이의 값으로 설정한다.
따라서, 발전 제한 게인 연산부(72B)는, 최대 게인 설정부(72B1)와, 게인 저하 설정부(72B2)와, 최소 게인 설정부(72B3)를 갖고 있다. 최대 게인 설정부(72B1)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 적정 기준값 Rg1 이하일 때에 발전 제한 게인 Kmgg를 최댓값으로 설정한다. 게인 저하 설정부(72B2)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 적정 기준값 Rg1과 상한값 Rg2 사이의 범위 내에 있을 때에 전류 제곱 적산 비율 Risc가 커짐에 따라 발전 제한 게인 Kmgg를 저하시킨다. 최소 게인 설정부(72B3)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 상한값 Rg2 이상일 때에 발전 제한 게인 Kmgg를 최솟값으로 설정한다.
여기서, 적정 기준값 Rg1은, 상한값 Rg2로부터 미리 결정된 여유를 갖고서 작은 값으로 설정되어 있다. 예를 들어 적정 기준값 Rg1은, 적정 기준값 Rm1과 같은 값으로 설정되어 있다. 적정 기준값 Rg1, Rm1은, 모두 제1 기준값으로 되어 있다.
또한, 발전 제한용의 적정 기준값 Rg1은, 역행 제한용의 적정 기준값 Rm1과 동일 값이 되는 경우를 예시했지만, 이들은 서로 상이한 값이어도 된다. 동일하게, 발전 제한용의 상한값 Rg2는, 역행 제한용의 상한값 Rm2와 동일 값이 되는 경우를 예시했지만, 이들은 서로 상이한 값이어도 된다.
엔진 최대 출력 연산부(73)는, 엔진 목표 회전수 ωe와 엔진 최대 출력 Pe-max의 대응 관계를 나타낸 테이블(도시하지 않음)을 갖고 있다. 이때, 엔진 최대 출력 Pe-max는, 엔진 목표 회전수 ωe로 엔진(20)이 구동했을 때의, 엔진(20)으로부터 공급 가능한 최대 출력을 나타내고 있다. 엔진 최대 출력 연산부(73)는, 엔진 목표 회전수 ωe에 기초하여 엔진 최대 출력 Pe-max를 연산하고, 산출한 엔진 최대 출력 Pe-max를 출력한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 발전 전동기 최대 출력 연산부(74)는, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 산출하는 발전 전동기 최대 역행 출력 산출부(74A)와, 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max를 산출하는 발전 전동기 최대 발전 출력 산출부(74B)를 구비하고 있다.
발전 전동기 최대 역행 출력 산출부(74A)는, 엔진 목표 회전수 ωe와, 최대 방전 전력 Pd-max와, 역행 제한 게인 Kmgm에 기초하여, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 산출한다.
이 발전 전동기 최대 역행 출력 산출부(74A)는, 역행 최대 출력 산출부(74A1)와, 최솟값 선택부(74A2)와, 승산부(74A3)를 구비하고 있다. 역행 최대 출력 산출부(74A1)는, 엔진 최대 출력 연산부(73)와 동일하게, 엔진 목표 회전수 ωe에 대한 발전 전동기(27)의 역행 최대 출력을 산출하는 테이블(도시하지 않음)을 갖고 있다. 역행 최대 출력 산출부(74A1)는, 엔진(20)의 목표 회전수 ωe에 기초하여, 발전 전동기(27)의 역행 최대 출력을 산출한다.
최솟값 선택부(74A2)는, 목표 회전수 ωe로부터 결정한 역행 최대 출력과, 축전 장치(31)의 최대 방전 전력 Pd-max에 인버터(28) 및 발전 전동기(27)의 효율을 작용(승산)시킨 값을 비교하여, 이들의 최솟값을 선택한다.
승산부(74A3)는, 최솟값 선택부(74A2)에 의해 선택된 최솟값에 역행 제한 게인 Kmgm을 작용(승산)시켜, 이 승산 값을, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max로서 출력한다. 이때, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max는, 축전 장치(31)의 방전 전력 최댓값에 상당한다.
이때, 발전 전동기 최대 역행 출력 산출부(74A) 및 최소 게인 설정부(72A3)는, 방전 전력 최댓값 저감부(92)를 구성하고 있다. 이 방전 전력 최댓값 저감부(92)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 미리 결정된 적정 기준값 Rm1보다도 큰 값인 상한값 Rm2를 초과한 경우(Risc≥Rm2)에는, 상한값 Rm2보다도 작은 경우에 비하여, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 더욱 작게 한다.
또한, 발전 전동기 최대 발전 출력 산출부(74B)는, 엔진 목표 회전수 ωe와, 최대 충전 전력 Pc-max와, 발전 제한 게인 Kmgg에 기초하여, 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max를 산출한다.
이 발전 전동기 최대 발전 출력 산출부(74B)는, 발전 최대 출력 산출부(74B1)와, 최댓값 선택부(74B2)와, 승산부(74B3)를 구비하고 있다. 발전 최대 출력 산출부(74B1)는, 엔진 최대 출력 연산부(73)와 동일하게, 엔진 목표 회전수 ωe에 대한 발전 전동기(27)의 발전 최대 출력을 산출하는 테이블(도시하지 않음)을 갖고 있다. 발전 최대 출력 산출부(74B1)는, 엔진(20)의 목표 회전수 ωe에 기초하여, 발전 전동기(27)의 발전 최대 출력을 산출한다.
최댓값 선택부(74B2)는, 목표 회전수 ωe로부터 결정한 발전 최대 출력과, 축전 장치(31)의 최대 충전 전력 Pc-max에 인버터(28) 및 발전 전동기(27)의 효율을 작용시킨 값을 비교하여, 이들의 최댓값을 산출한다. 이때, 발전 최대 출력과 최대 충전 전력 Pc-max는, 모두 부의 값이기 때문에, 이들 중에서 절댓값이 작은 쪽이 최댓값이 된다.
승산부(74B3)는, 최댓값 선택부(74B2)에 의해 선택된 최댓값에 발전 제한 게인 Kmgg를 작용(승산)시켜, 이 승산 값을, 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max로서 출력한다. 이때, 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max는, 축전 장치(31)의 충전 전력 최댓값에 상당한다.
이때, 발전 전동기 최대 발전 출력 산출부(74B) 및 최소 게인 설정부(72B3)는, 충전 전력 최댓값 저감부(93)를 구성하고 있다. 이 충전 전력 최댓값 저감부(93)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 미리 결정된 적정 기준값 Rg1보다도 큰 값인 상한값 Rg2를 초과한 경우(Risc≥Rg2)에는, 상한값 Rg2보다도 작은 경우에 비하여, 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max를 더욱 작게 한다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 최대 합계 출력 연산부(75)는 가산기(75A, 75B)와, 감산기(75C)를 구비하고 있다. 가산기(75A)는, 엔진 최대 출력 Pe-max와 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max의 합인 최대 출력 가산값(Pe-max+Pmgm-max)을 산출한다. 가산기(75B)는, 작동유 저온 감소 출력 PoL과 배터리 저온 감소 출력 PbL의 합인 감소 출력 가산값(PoL+PbL)을 산출한다. 감산기(75C)는, 최대 출력 가산값(Pe-max+Pmgm-max)으로부터 감소 출력 가산값(PoL+PbL)을 감산한다. 이에 의해, 최대 합계 출력 연산부(75)는, 이하의 수식 (1)에 도시하는 바와 같이, 최대 출력 가산값으로부터 감소 출력 가산값을 감산한 감산 값을, 최대 합계 출력 Pt-max로서 산출한다.
Pt-max=(Pe-max+Pmgm-max)-(PoL+PbL) (1)
이때, 최대 합계 출력 연산부(75), 발전 전동기 최대 역행 출력 산출부(74A) 및 게인 저하 설정부(72A2)는, 차체 속도 저감량 조정부(91)를 구성하고 있다. 이 차체 속도 저감량 조정부(91)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 미리 결정된 적정 기준값 Rm1을 초과한 경우(Risc≥Rm1)에, 초과한 양이 커짐에 따라 배터리 저온 감소 출력 PbL보다도 차체 속도를 저하시킨다.
이어서, 출력 지령 연산부(80)의 구체적인 구성에 대해서, 도 13을 참조하여 설명한다.
출력 지령 연산부(80)는, 차체 동작 제어부를 구성하고 있다. 이 출력 지령 연산부(80)는, 배터리 저온 감소 출력 PbL과 작동유 저온 감소 출력 PoL의 합에 기초하여, 차체 동작을 제어한다. 여기서, 출력 지령 연산부(80)는, 충전 전력이 최대 충전 전력 Pc-max를 초과하지 않도록, 발전 전동기(27)를 제어한다. 또한, 출력 지령 연산부(80)는, 방전 전력이 최대 방전 전력 Pd-max를 초과하지 않도록, 발전 전동기(27)를 제어한다.
출력 지령 연산부(80)는, 펌프 추정 입력 연산부(81)와, 발전 전동기 역행 발전 요구 판정부(82)와, 발전 전동기 역행 출력 연산부(83)와, 발전 전동기 발전 출력 연산부(84)와, 발전 전동기 출력 지령 연산부(85)와, 엔진 출력 지령 연산부(86)를 갖고 있다. 이 출력 지령 연산부(80)에는, 각 레버 조작량 OA와, 기타 차체 정보 VI와, 최대 합계 출력 Pt-max와, 발전 전동기 요구 출력 Pmg1과, 엔진 최대 출력 Pe-max와, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max와, 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max가 입력된다.
펌프 추정 입력 연산부(81)는, 각 레버 조작량 OA에 따라서 차체를 동작시키기 위하여 필요한 펌프 추정 입력 Pp와 선회 전동 모터 출력 지령 Per을 연산한다. 펌프 추정 입력 연산부(81)는, 펌프 추정 입력 Pp와 선회 전동 모터 출력 지령 Per을 연산할 때에, 기타 차체 정보 VI와, 최대 합계 출력 Pt-max를 고려한다. 이 때문에, 펌프 추정 입력 연산부(81)에는, 기타 차체 정보 VI와, 각 레버 조작량 OA와, 최대 합계 출력 Pt-max가 입력된다. 펌프 추정 입력 연산부(81)는, 각 레버 조작량 OA와 기타 차체 정보 VI에 기초하여 목표로 하는 동작에 필요한 펌프 출력을 추정한다. 펌프 추정 입력 연산부(81)는, 이 펌프 출력에 펌프 효율이나 보조 기계 부하 등을 고려하여, 예비적인 펌프 추정 입력을 계산한다. 이때, 펌프 추정 입력 연산부(81)는, 각 레버 조작량 OA 중 선회의 조작량에 따라, 선회 전동 모터(34)을 동작시키기 위한 선회 전동 모터 출력 지령 Per도 계산한다. 구체적으로는, 펌프 추정 입력 연산부(81)는 선회 유압 모터(26)에 비하여, 선회 전동 모터(34)가 우선적으로 선회 동작의 출력을 부담하도록, 선회 전동 모터 출력 지령 Per을 산출한다. 이어서, 펌프 추정 입력 연산부(81)는, 최대 합계 출력 Pt-max와 예비적인 펌프 추정 입력을 비교하여, 값이 작은 쪽을 최종적인 펌프 추정 입력 Pp로서 출력한다. 펌프 추정 입력 연산부(81)에서 행하여지는 계산은, 축전 장치(31)가 저온 상태에서 전류 제곱 적산 비율 Risc를 증가시키지 않도록, 차체 속도를 저하시키는 것에 상당한다.
발전 전동기 역행 발전 요구 판정부(82)에는, 발전 전동기 요구 출력 Pmg1이 입력된다. 발전 전동기 요구 출력 Pmg1이 정의 값인 경우(Pmg1>0), 발전 전동기 역행 발전 요구 판정부(82)는, 발전 전동기 역행 요구 출력 Pmgm1을 발전 전동기 요구 출력 Pmg1의 값으로 설정함(Pmgm1=Pmg1)과 함께, 발전 전동기 발전 요구 출력 Pmgg1을 0으로 설정한다(Pmgg1=0). 반대로, 발전 전동기 요구 출력 Pmg1이 부의 값인 경우(Pmg1<0), 발전 전동기 역행 발전 요구 판정부(82)는, 발전 전동기 역행 요구 출력 Pmgm1을 0으로 설정함(Pmgm1=0)과 함께, 발전 전동기 발전 요구 출력 Pmgg1을 발전 전동기 요구 출력 Pmg1의 값으로 설정한다(Pmgm1=Pmg1). 발전 전동기 역행 발전 요구 판정부(82)는, 이들의 발전 전동기 역행 요구 출력 Pmgm1과 발전 전동기 발전 요구 출력 Pmgg1을 출력한다.
발전 전동기 역행 출력 연산부(83)에는, 펌프 추정 입력 Pp와, 엔진 최대 출력 Pe-max와, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max와, 발전 전동기 역행 요구 출력 Pmgm1이 입력된다. 발전 전동기 역행 출력 연산부(83)는, 펌프 추정 입력 Pp와 엔진 최대 출력 Pe-max를 비교한다. 발전 전동기 역행 출력 연산부(83)는, 펌프 추정 입력 Pp가 엔진 최대 출력 Pe-max보다도 큰 경우(Pp>Pe-max)에는, 펌프 추정 입력 Pp와 엔진 최대 출력 Pe-max의 차를 발전 전동기 역행 출력 지령 Pmgm으로 한다. 단, 발전 전동기 역행 출력 지령 Pmgm은, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max보다도 커지지 않도록 조정된다.
한편, 발전 전동기 역행 출력 연산부(83)는, 엔진 최대 출력 Pe-max가 펌프 추정 입력 Pp보다도 큰 경우(Pp<Pe-max)에는, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max와 발전 전동기 역행 요구 출력 Pmgm1 중 최소의 것을 선택하고, 발전 전동기 역행 출력 지령 Pmgm으로 한다.
이에 의해, 발전 전동기 역행 출력 연산부(83)는, 유압 부하에 대하여 엔진(20)의 출력으로 부족한 부분을 발전 전동기(27)의 역행 출력에 의해 담보한다. 그리고 나서, 발전 전동기 역행 출력 연산부(83)는, 발전 전동기 역행 요구 출력 Pmgm1을 충족하도록, 발전 전동기(27)의 역행 동작을 제어한다. 이에 의해, 발전 전동기(27)는, 가능한 한 역행 요구를 따르게 된다.
발전 전동기 발전 출력 연산부(84)에는, 펌프 추정 입력 Pp와, 엔진 최대 출력 Pe-max와, 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max와, 발전 전동기 발전 요구 출력 Pmgg1이 입력된다.
이와 같이, 발전 전동기 발전 출력 연산부(84)는, 펌프 추정 입력 Pp와 엔진 최대 출력 Pe-max를 비교한다. 발전 전동기 발전 출력 연산부(84)는, 펌프 추정 입력 Pp가 엔진 최대 출력 Pe-max보다도 큰 경우(Pp>Pe-max)에는, 0이 된 발전 전동기 발전 출력 지령 Pmgg을 출력한다. 이 경우, 엔진(20)은 유압 부하로의 대응에서 모든 출력이 소비되기 때문에, 발전 동작을 행할 여유가 없다. 이 때문에, 발전 전동기 발전 출력 지령 Pmgg은 0으로 설정되어, 발전 전동기(27)가 발전 동작을 행하는 경우는 없다.
한편, 엔진 최대 출력 Pe-max가 펌프 추정 입력 Pp보다도 큰 경우(Pp<Pe-max)에는, 엔진 최대 출력 Pe-max와 펌프 추정 입력 Pp의 차와, 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max와, 발전 전동기 발전 요구 출력 Pmgg1 중, 그 절댓값이 최소인 것을 선택하고, 발전 전동기 발전 출력 지령 Pmgg로 한다.
이에 의해, 발전 전동기 발전 출력 연산부(84)는, 유압 부하에 대응하면서, 가능한 한 발전 전동기 발전 요구 출력 Pmgg1을 충족하도록, 발전 전동기(27)의 발전 동작을 제어한다.
발전 전동기 출력 지령 연산부(85)는, 발전 전동기 역행 출력 지령 Pmgm과 발전 전동기 발전 출력 지령 Pmgg을 가산한다. 발전 전동기 출력 지령 연산부(85)는 이 가산값을, 발전 전동기 출력 지령 Pmg로서 출력한다.
엔진 출력 지령 연산부(86)는, 펌프 추정 입력 Pp로부터 발전 전동기 출력 지령 Pmg를 감산한다. 엔진 출력 지령 연산부(86)는 이 감산 값을, 엔진 출력 지령 Pe로서 출력한다.
출력 지령 연산부(80)는, 발전 전동기 요구 출력 연산부(60)로부터의 출력의 요구에 추가하여, 조작량 센서(9A 내지 11A)에 의해 검출한 레버 조작량 OA에 기초하여, 축전 장치(31)의 출력을 제어한다. 또한, 출력 지령 연산부(80)의 펌프 추정 입력 연산부(81)는, 각 레버 조작량 OA에 따른 펌프 추정 입력 Pp를 산출한다. 이때, 출력 지령 연산부(80)의 발전 전동기 역행 출력 연산부(83)는, 펌프 추정 입력 Pp의 확보를 우선시킨 발전 전동기 역행 출력 지령 Pmgm을 출력한다. 동일하게, 출력 지령 연산부(80)의 발전 전동기 발전 출력 연산부(84)는, 펌프 추정 입력 Pp의 확보를 우선시킨 발전 전동기 발전 출력 지령 Pmgg를 출력한다. 이 때문에, 차체 속도의 저하를 억제하여, 오퍼레이터에 조작 스트레스나 위화감을 부여하는 기회를 감소시킬 수 있다.
본 실시 형태에 의한 하이브리드 유압 셔블(1)은 상술한 바와 같은 구성을 갖는다. 이어서, 저온 상태에서의 HCU(37)에 의한 엔진(20)과 축전 장치(31) 사이의 출력 부담 비율의 제어에 대해서, 도 14 내지 도 16을 참조하면서 설명한다. 도 14 내지 도 16 중에서는, 엔진 최대 출력 Pe-max는 60kW로 하고, 축전 장치(31)의 상온 상태에서의 최대 방전 전력 Pd-max는 40kW로 하고 있다. 이때, 최대 합계 출력 Pt-max는, 배터리 온도 Tb 및 작동유 온도 To의 양쪽이 상온 상태일 때에는, 100kW이다.
또한, 전술한 값은, 엔진 최대 출력 Pe-max나 최대 방전 전력 Pd-max의 일례를 나타낸 것이고, 유압 셔블(1)의 사양 등에 의해 적절히 변경된다. 또한, 설명을 간략화하기 위해서, 선회 동작은 행하지 않고, 선회 전동 모터(34)는 역행과 회생의 어느 것도 실행하지 않는 것으로 한다. 이것에 추가하여, 축전율 SOC에는 여유가 있고, 충전은 불필요한 상태라고 한다.
첫째로, 배터리 온도 Tb가 저온 상태에 있고, 작동유 온도 To가 상온 상태에 있는 경우에 대해서, HCU(37)의 제어 내용을, 도 14를 참조하여 설명한다.
한냉지에서 건설 기계를 기동하는 경우, 실제의 작업 전에 일시적으로 라디에이터실의 흡기에 눈가림을 함으로써, 기계실 내의 방열 효과를 억제한 상태에서 차체의 난기 운전을 행하는 경우가 있다. 이때, 작동유 온도 To는 빠르게 상승하지만, 배터리 온도 Tb는 동등한 속도로 상승한다고는 할 수 없다. 차체 시스템의 설계에 의존하는 이야기이기는 하지만, 작동유 온도 To가 상온까지 상승하고 있어도, 배터리 온도 Tb가 아직 저온 영역에 있다, 라고 하는 상황은 충분히 있을 수 있다.
이때, 최대 전력 연산부(50)는, 배터리 온도 Tb에 따라, 상온 상태에 비하여 감소한 최대 방전 전력 Pd-max(예를 들어 Pd-max=20kW)를 출력한다. 이 때문에, 시스템이 출력 가능한 파워는, 엔진 최대 출력 Pe-max에, 최대 방전 전력 Pd-max에 기초하는 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 가산한 값으로서, 예를 들어 80kW가 된다. 또한, 최대 출력 연산부(70)의 저온 감소 출력 연산부(71)는, 배터리 온도 Tb에 따라, 상온 상태에 비하여 증가한 배터리 저온 감소 출력 PbL(예를 들어, PbL=10kW)을 출력한다. 이에 비해, 최대 출력 연산부(70)의 저온 감소 출력 연산부(71)는, 작동유 온도 To에 따라, 상온 상태에 있어서의 작동유 저온 감소 출력 PoL(예를 들어 PoL=0kW)을 출력한다.
이에 의해, 최대 합계 출력 Pt-max는, 상온 상태에 비교하여 저하되고, 배터리 저온 감소 출력 PbL 및 최대 방전 전력 Pd-max에 의해, 예를 들어 70kW가 된다. 이 때문에, HCU(37)의 출력 지령 연산부(80)는, 엔진(20)이 60kW를 부담하고, 축전 장치(31)가 10kW를 부담하도록, 상온 상태에 비하여 차체 속도를 저하시킨다.
둘째로, 배터리 온도 Tb가 상온 상태에 있고, 작동유 온도 To가 저온 상태에 있는 경우에 대해서, HCU(37)의 제어 내용을, 도 15를 참조하여 설명한다.
건설 기계에는, 축전 장치(31)의 난기를 행하는 기능을 구비한 것이 존재한다. 이러한 난기 기능에는, 예를 들어 충방전의 반복에 의해, 축전 장치(31)의 자기 발열을 이용하는 것, 또는, 엔진(20)의 배열을 축전 장치(31)에 공급하는 것 등이 생각된다. 이러한 축전 장치(31)의 난기 기능은, 차체의 난기 동작을 행하지 않아도 기능하기 때문에, 예를 들어 엔진만 시동하여 잠시 방치했을 경우에는, 배터리 온도 Tb가 상온까지 상승해도, 작동유 온도 To가 아직 저온 영역에 있다, 라고 하는 상황은 충분히 있을 수 있다.
이때, 최대 전력 연산부(50)는, 배터리 온도 Tb에 따라, 상온 상태에 있어서의 최대 방전 전력 Pd-max(예를 들어 Pd-max=40kW)를 출력한다. 이 때문에, 시스템이 출력 가능한 파워는, 엔진 최대 출력 Pe-max에, 최대 방전 전력 Pd-max에 기초하는 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 가산한 값으로서, 예를 들어 100kW가 된다. 또한, 최대 출력 연산부(70)의 저온 감소 출력 연산부(71)는, 배터리 온도 Tb에 따라, 상온 상태에 있어서의 배터리 저온 감소 출력 PbL(예를 들어, PbL=0kW)을 출력한다. 이에 비해, 최대 출력 연산부(70)의 저온 감소 출력 연산부(71)는, 작동유 온도 To에 따라, 상온 상태에 비하여 증가한 작동유 저온 감소 출력 PoL(예를 들어 PoL=20kW)을 출력한다.
이에 의해, 최대 합계 출력 Pt-max는, 상온 상태에 비교하여 저하되고, 작동유 저온 감소 출력 PoL 및 최대 방전 전력 Pd-max에 의해, 예를 들어 80kW가 된다. 이 때문에, HCU(37)의 출력 지령 연산부(80)는, 엔진(20)이 60kW를 부담하고, 축전 장치(31)가 20kW를 부담하도록, 상온 상태에 비하여 차체 속도를 저하시킨다.
셋째로, 배터리 온도 Tb와 작동유 온도 To가 모두 저온 상태에 있는 경우에 대해서, HCU(37)의 제어 내용을, 도 16을 참조하여 설명한다.
건설 기계를 한냉지에서 기동한 직후는, 외기온에 따라, 배터리 온도 Tb와 작동유 온도 To가 모두 저온 상태로 되어 있는 일이 있다. 이때, 최대 전력 연산부(50)는, 배터리 온도 Tb에 따라, 상온 상태에 비교하여 저하된 최대 방전 전력 Pd-max(예를 들어 Pd-max=20kW)를 출력한다. 이 때문에, 시스템이 출력 가능한 파워는, 엔진 최대 출력 Pe-max에, 최대 방전 전력 Pd-max에 기초하는 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 가산한 값으로서, 예를 들어 80kW가 된다. 또한, 최대 출력 연산부(70)의 저온 감소 출력 연산부(71)는 배터리 온도 Tb에 따라, 상온 상태에 비하여 증가한 배터리 저온 감소 출력 PbL(예를 들어, PbL=10kW)을 출력한다. 이것에 추가하여, 최대 출력 연산부(70)의 저온 감소 출력 연산부(71)는, 작동유 온도 To에 따라, 상온 상태에 비하여 증가한 작동유 저온 감소 출력 PoL(예를 들어 PoL=20kW)을 출력한다.
이에 의해, 최대 합계 출력 Pt-max는, 상온 상태에 비교하여 저하되고, 작동유 저온 감소 출력 PoL 및 최대 방전 전력 Pd-max에 의해, 예를 들어 50kW가 된다. 이때, 최대 합계 출력 Pt-max는, 엔진 최대 출력 Pe-max보다도 저하되어 있다. 이 때문에, HCU(37)의 출력 지령 연산부(80)는, 엔진(20)만으로 50kW를 부담하도록, 상온 상태에 비하여 차체 속도를 저하시킨다.
이어서, HCU(37)의 제어 내용에 의해 얻어지는 효과에 대해서, 상세하게 설명한다.
일반적으로, 전류 제곱 적산값의 상한값 ISCmax는, 배터리 온도 Tb의 저하에 따라서 점점 값이 작아진다. 특히, 예를 들어 -20℃ 정도의 저온 상태에서는, 근소한 전류 Ib가 축전 장치(31)에 입력 또는 출력될 때라도, 전류 제곱 적산값 ISC는 상한값 ISCmax에 달해버린다. 이 때문에, 축전 장치(31)를 사용할 때는, 이 점에 유의할 필요가 있다. HCU(37)는, 임의의 온도에서 전류 제곱 적산값 ISC가 상한값 ISCmax를 초과하지 않도록, 축전 장치(31)의 사용을 제어한다.
그런데, 연비를 고려하여 소형의 엔진(20)을 채용했을 때에는, 축전 장치(31)의 사용 빈도가 높아진다. 이 때문에, 부하가 큰 작업을 연속하여 행하는 경우, 전류 제곱 적산값 ISC의 과도한 상승이 일어날 가능성이 있다. 그 경우, 축전 장치(31)의 열화를 회피하기 위해서, 차체 속도를 저감시켜서, 축전 장치(31)의 사용을 완화시키는 것이 일반적이다.
그러나, 배터리 온도 Tb가 저온 상태에서는, 전류 제곱 적산값의 상한값 ISCmax는, 매우 작아진다. 이 때문에, 전류 제곱 적산값 ISC의 증가에 따라서 차체 속도를 저하시킨 경우에는, 근소한 동작으로도 차체 속도는, 저하된다. 이에 비해, 단시간의 휴지로도 차체 속도는, 저하 상태로부터 복귀(회복)한다. 이 결과, 차체 속도의 저하와 회복이 빠른 주기로 반복되기 때문에, 오퍼레이터에 큰 조작 위화감을 부여할 것이 예상된다.
따라서, 저온 상태에서는, 전류 제곱 적산값 ISC를 증가시키지 않을 필요가 있다. 이것을 위해서는, 축전 장치(31)의 사용량인 방전량 또는 충전량을 감소시키면 된다.
축전 장치(31)의 방전량을 감소시키는 것은, 발전 전동기(27)의 역행 작용을 감소시키는 것에 다름이 없지만, 이때에는 다음과 같은 문제가 발생한다. 예를 들어 발전 전동기(27)의 역행 출력을 직접적으로 제한해버리면, 유압 부하에 급준한 변동이 발생했을 때에는, 부하의 변동에 따라서 엔진(20)의 출력을 변화시킬 필요가 있다. 그러나, 엔진(20)의 출력 응답 속도는 발전 전동기(27)에 비해 늦기 때문에, 유압 부하를 전부 담보할 수 없고, 엔진(20)에 과도한 러그 다운이나 급정지가 발생한다는 문제가 있다.
이들에 추가하여, 저온 상태에서는 축전 장치(31)의 성능 저하에 추가하여, 점도가 증가하는 작동유의 영향도 고려할 필요가 있다. 작동유의 점도 증가는 유압 펌프(22)의 드래그 토크 증가를 발생시킨다. 이 때문에, 작동유 온도 To가 저온 상태에서는, 유압 펌프(22)에 대한 입력이 상온 상태와 동량이어도, 얻어지는 펌프 출력은 작아진다. 따라서, 이러한 펌프 출력의 감소 분을 고려하지 않고 차체를 동작시켰을 때도, 엔진(20)에 과도한 러그 다운이나 급정지가 발생하는 경우가 있다.
이에 비해, 본 실시 형태에서는, 저온 상태에서 축전 장치(31)의 사용을 감소시키기 위해서, 차체 속도를 제한하는 방법과, 전력 자체를 제한하는 방법의 2종류의 방법을 병용하고 있다.
차체 속도를 제한하는 방법은, 저온 감소 출력 연산부(71)가 산출하는 작동유 저온 감소 출력 PoL 및 배터리 저온 감소 출력 PbL에 의해 실현하고 있다. 전력을 제한하는 방법은, 최대 전력 연산부(50)가 산출하는 최대 방전 전력 Pd-max 및 최대 충전 전력 Pc-max에 의해 실현하고 있다.
그리고, 발전 전동기 최대 출력 연산부(74)는, 최대 방전 전력 Pd-max 및 최대 충전 전력 Pc-max에 기초하여, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max 및 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max를 산출한다. 최대 합계 출력 연산부(75)는, 작동유 저온 감소 출력 PoL, 배터리 저온 감소 출력 PbL 및 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 고려하여, 최대 합계 출력 Pt-max를 산출한다. 출력 지령 연산부(80)는, 최대 합계 출력 Pt-max를 초과하지 않도록, 차체 속도를 제어한다. 이것에 추가하여, 출력 지령 연산부(80)는, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max 및 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max를 초과하지 않도록, 축전 장치(31)의 방전 전력 및 충전 전력을 제어한다.
이 결과, 배터리 온도 Tb나 작동유 온도 To가 저온 상태일 때에는, 최대 합계 출력 Pt-max에 의해 차체 속도를 저하시킬 수 있다. 한편, 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max에 의해, 발전 전동기(27)의 역행 동작을 제한하지만, 어느 정도의 역행 동작을 허용시킬 수 있다. 이에 의해, 엔진(20) 및 축전 장치(31)에 의해 공급 가능한 출력의 범위 내로 되도록, 차체 속도를 저하시킬 수 있다.
이때, 최대 합계 출력 Pt-max는, 작동유 저온 감소 출력 PoL과 배터리 저온 감소 출력 PbL의 합에 따른 출력이 감소하고 있다. 이 때문에, 최대 합계 출력 Pt-max에 의해, 축전 장치(31)의 출력에 한하지 않고, 엔진(20)을 포함한 전체의 출력도 저하시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 차체 속도를 엔진(20)의 최대 출력보다도 저하시킬 수 있기 때문에, 축전 장치(31)의 사용 빈도를 저하시킬 수 있다. 이 결과, 전류 제곱 적산값 ISC의 증가를 억제할 수 있기 때문에, 전류 제곱 적산값 ISC가 상한값 ISCmax에 도달하기 어려워진다. 이에 의해, 차체 속도의 저하와 회복이 빠른 주기로 반복하는 일이 없어져, 오퍼레이터의 조작 위화감을 저감할 수 있다.
이것에 추가하여, 차체 속도의 저하에 의해 축전 장치(31)의 사용량이 저하된다. 이 때문에, 축전 장치(31)는, 그 방전량이 최대 방전 전력 Pd-max에 의해 제한되지만, 어느 정도의 사용은 허용할 수 있다. 따라서, 유압 부하가 급준하게 변동했을 때에는, 유압 부하의 변동 분을 발전 전동기(27)의 역행 작용에 의해 부담할 수 있고, 엔진(20)의 러그 다운이나 급정지를 억제할 수 있다.
또한, 작동유 온도 To가 저온 상태로 되었을 때에는, 배터리 저온 감소 출력 PbL과는 별개의 작동유 저온 감소 출력 PoL에 의해 차체 속도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 저온 상태에서 작동유의 점도가 증가하여, 유압 펌프(22)의 출력이 감소했을 때라도, 그 감소 분을 고려하여, 차체 속도를 저하시킬 수 있다. 이 결과, 엔진(20)에 대한 과도한 부하를 억제할 수 있다.
이리하여, 본 실시 형태에 의하면, HCU(37)는, 배터리 온도 센서(33)(축전 장치 온도 센서)에 의해 검출한 온도에 의해 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단했을 때에, 배터리 온도 Tb가 낮아짐에 따라서 커지는 감소 출력량인 배터리 저온 감소 출력 PbL(제1 차체 속도 저감량)을 결정하는 배터리 저온 감소 출력 연산부(71A)(제1 차체 속도 저감량 결정부)와, 작동유 온도 센서(23)에 의해 검출한 온도에 의해 작동유가 저온 상태라고 판단했을 때에, 작동유 온도 To가 낮아짐에 따라서 커지는 감소 출력량인 작동유 저온 감소 출력 PoL(제2 차체 속도 저감량)을 결정하는 작동유 저온 감소 출력 연산부(71B)(제2 차체 속도 저감량 결정부)와, 배터리 저온 감소 출력 PbL과 작동유 저온 감소 출력 PoL의 합에 기초하여 차체 동작을 제어하는 출력 지령 연산부(80)(차체 동작 제어부)를 갖고 있다. 즉, 출력 지령 연산부(80)는, 배터리 저온 감소 출력 PbL과 작동유 저온 감소 출력 PoL의 합을 감소시킨 상태에서, 차체를 동작시킨다.
따라서, HCU(37)는, 배터리 온도 Tb가 낮을 때에는, 전류 제곱 적산값 ISC에 관계없이, 차체 속도가 저감될 수 있다. 이에 의해, 저온인 것에 의한 전류 제곱 적산값 ISC의 빠른 변화에서 유래되는 차체 속도 변동을 억제하여, 오퍼레이터의 조작 스트레스를 저감함과 함께, 엔진(20)의 러그 다운이나 급정지(엔진 스톨)를 방지하면서, 축전 장치(31)의 열화 억제 효과를 높일 수 있다.
이것에 추가하여, HCU(37)는, 배터리 온도 Tb가 낮은 것에 의한 배터리 저온 감소 출력 PbL과, 작동유 온도 To가 낮은 것에 의한 작동유 저온 감소 출력 PoL을 따로따로 계산하고, 이들의 합계 속도 저감량을 차체 속도에 반영시켜서 차체 제어를 행한다. 이에 의해, 작동유 온도 To는 낮지만 배터리 온도 Tb가 높은 상태, 또는 그 역의 상태 등에서도 적절한 속도 저감을 행할 수 있고, 차체 동작 성능을 확보할 수 있다.
HCU(37)는, 배터리 온도 센서(33)에 의해 검출한 배터리 온도 Tb에 의해 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단했을 때에, 배터리 온도 Tb가 낮아짐에 따라 축전 장치(31)의 충전 전력 최대값으로서의 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max를 작게 하는 최대 충전 전력 연산부(52)(충전 전력 최댓값 조정부)를 더 갖고, 출력 지령 연산부(80)는, 충전 전력이 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max를 초과하지 않도록, 발전 전동기(27)를 제어한다.
구체적으로는, 최대 충전 전력 연산부(52)는, 배터리 온도 Tb가 낮을 때에, 전류 제곱 적산값 ISC에 관계없이, 발전 전동기(27)의 발전 출력을 제한한다. 이에 의해, 전류 제곱 적산값 ISC의 증가를 억제할 수 있다.
이것에 추가하여, HCU(37)는, 배터리 온도 Tb가 낮을 때에는, 전류 제곱 적산값 ISC에 관계없이, 발전 전동기(27)의 발전 출력을 역행 출력에 대하여 우선적으로 제한하는 최대 전력 연산부(50)를 구비하고 있다. 즉, 저온 영역에서는, 최대 방전 전력 Pd-max(발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max)보다도 최대 충전 전력 Pc-max(발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max)쪽이 절댓값이 작게 되어 있다. 이에 의해, 차체 속도의 저감량을 최저한으로 하면서, 전류 제곱 적산값 ISC의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 발전 전동기(27)의 역행 작용을 우선하게 되므로, 급준한 유압 부하의 변동에 견디기 쉽게 되어 있다.
HCU(37)는, 배터리 온도 센서(33)에 의해 검출한 배터리 온도 Tb에 의해 축전 장치(31)가 저온 상태라고 판단했을 때에, 배터리 온도 Tb가 낮아짐에 따라 축전 장치(31)의 방전 전력 최대값으로서의 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 작게 하는 최대 방전 전력 연산부(51)(방전 전력 최댓값 조정부)를 더 갖고, 출력 지령 연산부(80)는, 엔진 최대 출력 Pe-max와 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max의 합인 최대 출력 가산값으로부터, 배터리 저온 감소 출력 PbL과 작동유 저온 감소 출력 PoL의 합인 감소 출력 가산값을 감산한 값을 초과하지 않도록, 발전 전동기(27)를 제어한다.
구체적으로는, 최대 방전 전력 연산부(51)는, 배터리 온도 Tb가 낮을 때에, 전류 제곱 적산값 ISC에 관계없이, 발전 전동기(27)의 역행 출력을 제한한다. 이때, 출력 지령 연산부(80)는, 배터리 온도 Tb에 따라서 저하된 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max에 기초하여, 시스템이 출력 가능한 파워인 최대 출력 가산값을 저하시킨다. 이것에 추가하여, 출력 지령 연산부(80)는, 이 저하된 파워로부터 배터리 저온 감소 출력 PbL과 작동유 저온 감소 출력 PoL의 합인 감소 출력 가산값을 감산한 값을 초과하지 않도록, 발전 전동기(27)를 제어한다. 이에 의해, 전류 제곱 적산값 ISC의 증가를 억제할 수 있다.
또한, HCU(37)는, 축전 장치(31)의 현재부터 과거 일정 시간 T의 전류 제곱 적산값 ISC를 산출하는 전류 제곱 적산값 산출부(41)와, 전류 제곱 적산값 ISC에 따른 전류 제곱 적산 비율 Risc가 미리 결정된 적정 기준값 Rm1을 초과한 경우에, 초과한 양이 커짐에 따라 배터리 저온 감소 출력 PbL을 크게 하는 제1 차체 속도 저감량 조정부(91)를 더 갖고 있다.
즉, HCU(37)는, 배터리 온도 Tb의 저하에 따라서 차체 속도가 저감되어 있는 상태에서, 축전 장치(31)의 전류 제곱 적산값 ISC가 커져버렸을 경우에는, 차체 속도를 더욱 저하시키는 제어를 행한다. 이에 의해, 예기하지 않은 동작에 의해 전류 제곱 적산값 ISC가 커져버린 경우에도, 한층 더 전류 제곱 적산값 ISC의 증가를 방지할 수 있다.
HCU(37)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 적정 기준값 Rg1보다도 큰 값인 상한값 Rg2를 초과한 경우에, 축전 장치(31)의 충전 전력 최댓값인 발전 전동기 최대 발전 출력 Pmgg-max를 더욱 작게 하는 충전 전력 최댓값 저감부(93)를 더 갖고 있다. 이때, HCU(37)는, 배터리 온도 Tb의 저하에 따라, 발전 전동기(27)에 의한 발전이 제한되고 있는 상태에서, 축전 장치(31)의 전류 제곱 적산값 ISC가 커져버렸을 경우, 발전 전동기(27)의 발전을 더욱 저하시키는 제어를 행한다. 이에 의해, 예기하지 않은 동작에 의해 전류 제곱 적산값 ISC가 커져버렸을 경우에, 전류 제곱 적산값 ISC의 과도한 증가를 방지할 수 있고, 축전 장치(31)의 열화를 억제할 수 있다.
또한, HCU(37)는, 전류 제곱 적산 비율 Risc가 미리 결정된 적정 기준값 Rm1보다도 큰 값인 상한값 Rm2를 초과한 경우에, 축전 장치(31)의 방전 전력 최댓값인 발전 전동기 최대 역행 출력 Pmgm-max를 더욱 작게 하는 방전 전력 최댓값 저감부(92)를 더 갖고 있다. 이때, HCU(37)는, 배터리 온도 Tb 또는 작동유 온도 To의 저하에 따라서 차체 속도가 저감되고 있는 상태에서, 축전 장치(31)의 전류 제곱 적산값 ISC가 더욱 커져버렸을 경우에, 발전 전동기(27)의 역행을 제한하는 제어를 행한다. 이에 의해, 예기하지 않은 동작에 의해 전류 제곱 적산값 ISC가 커져버린 경우에도, 전류 제곱 적산값 ISC의 과도한 증가를 방지할 수 있고, 축전 장치(31)의 열화에 대한 억제 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 엔진(20)의 최대 출력을 유압 펌프(22)의 최대 동력보다도 작게 했지만, 엔진(20)의 최대 출력은, 유압 셔블(1)의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다. 이 때문에, 엔진(20)의 최대 출력은, 유압 펌프(22)의 최대 동력과 동일 정도여도 되고, 유압 펌프(22)의 최대 동력보다도 커도 된다.
상기 실시 형태에서는, 축전 장치(31)에 리튬 이온 배터리를 사용한 예로 설명했지만, 필요한 전력을 공급 가능한 이차 전지(예를 들어 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리)를 채용해도 된다. 또한, 축전 장치와 직류 모선 사이에 DC-DC 컨버터 등의 승강압 장치를 마련해도 된다.
상기 실시 형태에서는, 하이브리드 건설 기계로서 크롤러식의 하이브리드 유압 셔블(1)을 예로 들어 설명하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 엔진과 유압 펌프에 연결된 발전 전동기와, 축전 장치를 구비한 하이브리드 건설 기계이면 되고, 예를 들어 휠식의 하이브리드 유압 셔블, 하이브리드 휠 로더 등의 각종 건설 기계에 적용 가능하다.
1: 하이브리드 유압 셔블(하이브리드 건설 기계)
2: 하부 주행체
4: 상부 선회체
12: 작업 장치
12D: 붐 실린더(유압 액추에이터)
12E: 암 실린더(유압 액추에이터)
12F: 버킷 실린더(유압 액추에이터)
20: 엔진
22: 유압 펌프
23: 작동유 온도 센서(작동유 온도 검출기)
25: 주행 유압 모터(유압 액추에이터)
26: 선회 유압 모터(유압 액추에이터)
27: 발전 전동기
31: 축전 장치
32: 배터리 컨트롤 유닛
33: 배터리 온도 센서(축전 장치 온도 검출기)
34: 선회 전동 모터(선회 전동기)
37: 하이브리드 컨트롤 유닛(컨트롤러)
40: 전류 제곱 적산 비율 연산부
41: 전류 제곱 적산값 산출부
50: 최대 전력 연산부
51: 최대 방전 전력 연산부(방전 전력 최댓값 조정부)
52: 최대 충전 전력 연산부(충전 전력 최댓값 조정부)
70: 최대 출력 연산부
71: 저온 감소 출력 연산부
71A: 배터리 저온 감소 출력 연산부(제1 차체 속도 저감량 결정부)
71B: 작동유 저온 감소 출력 연산부(제2 차체 속도 저감량 결정부)
72: 발전 전동기 출력 제한 게인 연산부
72A: 역행 제한 게인 연산부
72B: 발전 제한 게인 연산부
74: 발전 전동기 최대 출력 연산부
75: 최대 합계 출력 연산부
80: 출력 지령 연산부(차체 동작 제어부)
91: 차체 속도 저감량 조정부
92: 방전 전력 최댓값 저감부
93: 충전 전력 최댓값 저감부

Claims (7)

  1. 엔진과,
    상기 엔진에 기계적으로 접속된 발전 전동기와,
    상기 발전 전동기를 발전 작용시켰을 때에 충전하고, 상기 발전 전동기를 역행 작용시켰을 때에 방전하는 축전 장치와,
    상기 엔진 및 상기 발전 전동기의 토크로 구동하는 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
    상기 엔진 및 상기 발전 전동기의 출력을 제어하는 컨트롤러를 구비한 하이브리드 건설 기계에 있어서,
    상기 축전 장치의 온도를 검출하는 축전 장치 온도 검출기와,
    상기 작동유의 온도를 검출하는 작동유 온도 검출기를 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 축전 장치 온도 검출기에 의해 검출한 온도에 의해 상기 축전 장치가 저온 상태라고 판단했을 때에 상기 축전 장치의 온도가 낮아짐에 따라서 커지는 감소 출력량인 제1 저온 감소 출력량을 결정하는 제1 저온 감소 출력량 결정부와,
    상기 작동유 온도 검출기에 의해 검출한 온도에 의해 상기 작동유가 저온 상태라고 판단했을 때에 상기 작동유의 온도가 낮아짐에 따라서 커지는 감소 출력량인 제2 저온 감소 출력량을 결정하는 제2 저온 감소 출력량 결정부와,
    상기 제1 저온 감소 출력량과 상기 제2 저온 감소 출력량의 합에 기초하여 차체 동작을 제어하는 차체 동작 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설 기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치 온도 검출기에 의해 검출한 온도에 의해 상기 축전 장치가 저온 상태라고 판단했을 때에, 상기 축전 장치의 온도가 낮아짐에 따라 상기 축전 장치의 방전 전력 최댓값을 작게 하는 방전 전력 최댓값 조정부를 더 갖고,
    상기 차체 동작 제어부는, 상기 엔진의 최대 출력과 상기 방전 전력 최댓값의 합인 최대 출력 가산값으로부터, 상기 제1 저온 감소 출력량과 상기 제2 저온 감소 출력량의 합인 감소 출력 가산값을 감산한 값을 초과하지 않도록, 상기 발전 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설 기계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치 온도 검출기에 의해 검출한 온도에 의해 상기 축전 장치가 저온 상태라고 판단했을 때에, 상기 축전 장치의 온도가 낮아짐에 따라 상기 축전 장치의 충전 전력 최댓값을 작게 하는 충전 전력 최댓값 조정부를 더 갖고,
    상기 차체 동작 제어부는, 충전 전력이 상기 충전 전력 최댓값을 초과하지 않도록, 상기 발전 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설 기계.
  4. 제3항에 있어서, 상기 충전 전력 최댓값의 절댓값은, 상기 방전 전력 최댓값의 절댓값보다도 작은 값으로 설정된 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설 기계.
  5. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 현재부터 과거 일정 시간의 전류 제곱 적산값을 산출하는 전류 제곱 적산값 산출부와,
    상기 전류 제곱 적산값이 미리 결정된 제1 기준값을 초과한 경우에, 초과한 양이 커짐에 따라 상기 제1 저온 감소 출력량보다도 차체 속도를 저하시키는 차체 속도 저감량 조정부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설 기계.
  6. 제3항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 현재부터 과거 일정 시간의 전류 제곱 적산값을 산출하는 전류 제곱 적산값 산출부와,
    상기 전류 제곱 적산값이 미리 결정된 제1 기준값보다도 큰 값인 제2 기준값을 초과한 경우에, 상기 축전 장치의 충전 전력 최댓값을 더욱 작게 하는 충전 전력 최댓값 저감부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설 기계.
  7. 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 현재부터 과거 일정 시간의 전류 제곱 적산값을 산출하는 전류 제곱 적산값 산출부와,
    상기 전류 제곱 적산값이 미리 결정된 제1 기준값보다도 큰 값인 제3 기준값을 초과한 경우에, 상기 축전 장치의 방전 전력 최댓값을 더욱 작게 하는 방전 전력 최댓값 저감부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설 기계.
KR1020197005294A 2016-11-09 2017-11-06 하이브리드 건설 기계 KR102183321B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-218934 2016-11-09
JP2016218934A JP6618452B2 (ja) 2016-11-09 2016-11-09 ハイブリッド建設機械
PCT/JP2017/039913 WO2018088354A1 (ja) 2016-11-09 2017-11-06 ハイブリッド建設機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190032507A KR20190032507A (ko) 2019-03-27
KR102183321B1 true KR102183321B1 (ko) 2020-11-27

Family

ID=62109906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197005294A KR102183321B1 (ko) 2016-11-09 2017-11-06 하이브리드 건설 기계

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11001154B2 (ko)
EP (1) EP3539836A4 (ko)
JP (1) JP6618452B2 (ko)
KR (1) KR102183321B1 (ko)
CN (1) CN109661337B (ko)
WO (1) WO2018088354A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019235610A1 (ja) * 2018-06-08 2019-12-12 住友重機械建機クレーン株式会社 建設機械
CN110293879B (zh) * 2019-06-06 2020-12-29 浙江飞碟汽车制造有限公司 一种电池***sop动态调整方法
JP7216035B2 (ja) 2020-02-26 2023-01-31 株式会社クボタ 作業車両
BR112022016940A2 (pt) * 2020-02-27 2022-10-25 Cnh Ind America Llc Veículo de trabalho elétrico com um trem de força elétrico e configuração de componente de armazenamento
KR102376332B1 (ko) * 2020-08-10 2022-03-21 주식회사 호룡 하이브리드 특수 상용차
CN113525053B (zh) * 2021-06-21 2023-04-07 上汽通用五菱汽车股份有限公司 混合动力汽车电池加热方法、汽车及计算机可读存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149181A (ja) 2004-10-22 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 電流制御装置及び電流制御方法
US20070142168A1 (en) 2005-12-19 2007-06-21 Caterpillar Inc. Oil warming strategy for transmission
JP2007326404A (ja) 2006-06-06 2007-12-20 Hitachi Constr Mach Co Ltd 電気駆動ダンプトラックの駆動システム
JP2015035841A (ja) 2013-08-07 2015-02-19 コベルコ建機株式会社 建設機械の蓄電装置充放電制御装置
JP2015086664A (ja) 2013-11-01 2015-05-07 日立建機株式会社 作業機械

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003040160A (ja) * 2001-08-01 2003-02-13 Komatsu Ltd 履帯式車両のメンテナンス時期判定装置
JP4749258B2 (ja) * 2006-07-12 2011-08-17 株式会社竹内製作所 作業用車両
JP4512075B2 (ja) * 2006-10-11 2010-07-28 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびその制御方法並びに車両
JP5084295B2 (ja) * 2007-02-09 2012-11-28 日立建機株式会社 油圧建設機械のポンプトルク制御装置
CN101636542B (zh) * 2007-03-29 2011-12-07 株式会社小松制作所 建筑机械及建筑机械的控制方法
JP2009255776A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Aisin Ai Co Ltd ハイブリッド動力装置
JP5355493B2 (ja) * 2010-05-14 2013-11-27 カヤバ工業株式会社 ハイブリッド建設機械
US8589006B2 (en) * 2011-08-30 2013-11-19 GM Global Technology Operations LLC Method of controlling oil delivery in a vehicle for deceleration or oil warming
JP5954054B2 (ja) * 2012-08-30 2016-07-20 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド式建設機械の蓄電装置暖機装置
JP6051857B2 (ja) * 2012-12-28 2016-12-27 コベルコ建機株式会社 建設機械
JP2014227140A (ja) * 2013-05-27 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP6197527B2 (ja) * 2013-09-24 2017-09-20 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド建設機械
JP2015085856A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 いすゞ自動車株式会社 ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法
JP6135474B2 (ja) * 2013-11-18 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
JP6259380B2 (ja) * 2014-09-12 2018-01-10 日立建機株式会社 ハイブリッド式建設機械
KR101628513B1 (ko) * 2014-11-04 2016-06-08 현대자동차주식회사 Tmed 하이브리드 차량의 주행중 모터 과온 방지를 위한 제어 방법
JP6539462B2 (ja) * 2015-03-10 2019-07-03 日立建機株式会社 ハイブリッド作業機械

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149181A (ja) 2004-10-22 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 電流制御装置及び電流制御方法
US20070142168A1 (en) 2005-12-19 2007-06-21 Caterpillar Inc. Oil warming strategy for transmission
JP2007326404A (ja) 2006-06-06 2007-12-20 Hitachi Constr Mach Co Ltd 電気駆動ダンプトラックの駆動システム
JP2015035841A (ja) 2013-08-07 2015-02-19 コベルコ建機株式会社 建設機械の蓄電装置充放電制御装置
JP2015086664A (ja) 2013-11-01 2015-05-07 日立建機株式会社 作業機械

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018088354A1 (ja) 2018-05-17
CN109661337A (zh) 2019-04-19
CN109661337B (zh) 2022-02-25
US20190211528A1 (en) 2019-07-11
EP3539836A4 (en) 2020-06-24
KR20190032507A (ko) 2019-03-27
EP3539836A1 (en) 2019-09-18
JP6618452B2 (ja) 2019-12-11
US11001154B2 (en) 2021-05-11
JP2018075958A (ja) 2018-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102183321B1 (ko) 하이브리드 건설 기계
CN110325688B (zh) 工程机械
KR102089992B1 (ko) 건설 기계
KR101750860B1 (ko) 하이브리드형 작업기계 및 그 제어방법
KR101942674B1 (ko) 하이브리드 건설 기계
US9441345B2 (en) Hybrid excavator and method of controlling hybrid excavator
JP6490668B2 (ja) ショベル
JP4399838B2 (ja) 動力供給装置の運転制御装置
KR101981406B1 (ko) 하이브리드 건설 기계
US20180030690A1 (en) Hybrid Construction Machine
JP6636627B2 (ja) ハイブリッド建設機械
JP6316623B2 (ja) ショベル
JP2017206865A (ja) 建設機械

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right