CN101864785A - 混合式工作机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合式工作机械，在该混合式工作机械中，其课题在于，多个电负载所需求的电力总计变得大于可供给的电力时，将有限的电力适当分配给多个电负载。控制器(30)的优先级设定部(32)对多个电负载各自设定优先级。供给电力计算部(34)计算可从电动发电机(12)及蓄电部(19)供给给电负载的电力并求出可供给电力。总计电力计算部(36)计算电负载所需求的电力总计并求出总计电力。电力分配部(38)比较可供给电力和总计电力，当可供给电力大于所述总计电力时，根据优先级决定供给给各电负载的电力的分配比例并限制对各电负载的供给电力。

Description

混合式工作机械

本申请主张基于2009年4月20日申请的日本专利申请第2009-102322号的优先权。该申请的全部内容通过参照援用在本说明书中。

技术领域

本发明涉及混合式工作机械，尤其涉及具有多个电负载的混合式工作机械。

背景技术

混合式工作机械一般由发动机(内燃机)的输出驱动液压泵，并根据所产生的液压进行工作。并且，将电动发电机作为电动马达运转来辅助发动机，从而有效地运转发动机。电动发电机主要根据来自蓄电池的电力驱动。蓄电池为充放电式，当辅助发动机时放电并对电动发电机供给电力。另一方面，当电动发电机不辅助发动机时，电动发电机由发动机的动力驱动并作为发电机发挥功能。来自作为发电机运转的电动发电机的电力被充电到蓄电池。由此，将蓄电池经常保持在被充电一定程度的状态，从而使之能够辅助发动机。

这样在混合式工作机械中，由于能够由电动发电机辅助发动机，所以能够减小发动机的最大输出而设成小型的发动机。并且，在被液压泵需求比发动机的最大输出更大的输出时，能够用电动发电机辅助而对应该需求。

用电动发电机辅助发动机来对应液压泵的需求时，需要决定电动发电机为辅助发动机而应该释放的功率。由此，提案求出液压泵需求功率，根据泵需求功率决定电动发电机为辅助发动机而应该释放的电动发电机的输出功率的分配，并且求出发动机的目标转速和实际转速的偏差，向该偏差解除的方向校正功率分配(例如，参照专利文献1。)

专利文献1：日本特开平2007-290607号公报

发明内容

混合式工作机械大多作为电负载不仅具有电动发电机还具有其他电负载。例如，混合式液压铲土机时，作为其他电负载有旋转用电动机、行走用电动机、起重磁铁等。

这些电负载主要从蓄电池被供给电力而驱动。但是，来自蓄电池的电力供给量根据蓄电池的放电能力或充电量具有限制，当多个电负载同时需求较大的电力时，存在对所有电负载无法供给按需求的电力的忧患。

因此，多个电负载所需求的电力总计变得大于可供给的电力时，不得不决定好如何将有限的电力供给给多个电负载。

为了解决上述问题，根据本发明，提供一种混合式工作机械，其特征在于，具有：驱动液压泵的发动机；辅助该发动机的电动发电机；多个电负载；对该电动发电机以及该电负载供给电力的蓄电部；控制所述发动机、所述电动发电机、所述电负载以及所述蓄电部的控制部，该控制部具有：优先级设定部，对所述多个电负载各自设定优先级；供给电力计算部，计算可从所述电动发电机及所述蓄电部供给给所述电负载的电力并求出可供给电力；总计电力计算部，计算所述电负载所需求的电力的总计并求出总计电力；电力分配部，比较所述可供给电力和所述总计电力，当所述可供给电力大于所述总计电力时，根据所述优先级决定供给给各电负载的电力的分配比例并限制对各电负载的供给电力。

在上述混合式工作机械中，优选所述电力分配部将分配比例决定为对于所述优先级最高的电负载，供给电力不受限制。并且，优选所述电力分配部在来自所述优先级最高的电负载的需求电力大于可供给电力时，将分配比例决定为所有的可供给电力都供给到所述优先级最高的电负载。并且，所述电力分配部在所述优先级相同的电负载存在多个时，也可以根据来自所述优先级相同的多个电负载的电力需求的比例，决定供给给所述优先级相同的多个电负载各自的电力分配比例。另外，所述优先级设定部在所述多个电负载中包括起重磁铁时，也可以对该起重磁铁设定最高的优先级。

发明的效果

根据上述发明，来自多个电负载的需求电力的总计大于可对电负载供给的电力时，能够一边考虑各电负载的特性或运转条件，一边将可供给电力适当分配给各电负载。

附图说明

图1是作为基于本发明的一实施方式的混合式工作机械的一例的混合式铲土机的侧视图。

图2是表示图1所示的混合式铲土机的驱动系统以及控制系统的结构的方块图。

图3是表示蓄电部的结构的方块图。

图4是电负载输出限制功能所进行的电力分配处理的流程图。

图5是用于说明图4中的步骤S1～S3的图。

图6是用于说明图4中的步骤S8的图。

图7是用功能方块表示控制器中的电力分配限制功能的方块图。

图8是表示作为可应用本发明的系列方式的混合式工作机械的全电动方式系列的混合式液压铲土机结构的方块图。

符号说明

1-下部行走体，1A、1B-行走机构，2-旋转机构，3-上部旋转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂油缸，8-斗杆油缸，9-铲斗油缸，10-驾驶室，11-发动机，12-电动发电机，13-减速机，14-液压泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18、20、22-变频器，19-蓄电部，21-旋转用电动机，23-行走用电动机，24-传动器，25-起重磁铁，26-操作装置，26a-操作杆组，26b-操作板，30-控制器，32-优先级设定部，34-供给电力计算部，36-总计电力计算部，38-电力分配部，40、42、43-速度传感器，41-压力·流量传感器，44-电压传感器，45-电流传感器，50-输出控制功能，51、52-速度控制功能，53-电压控制功能，54-电负载需求输出计算功能，55-液压负载需求输出计算功能，56-液压负载输出限制功能，57-电负载输出限制功能，60-输出条件计算及动力分配功能，100-升降压转换器，110-DC总线，120-蓄电池，112-电压传感器，211-机械式驱动部，212-发动机，213-发电部，214-发电机，215、223、224-变频器，216-蓄电部，219-DC总线，220-电负载系统，221-旋转用电动机，222-泵驱动用电动机，225-液压负载系统，226-液压泵，227-控制阀，228、229-行走马达，230-变频器，232-起重磁铁，234-传动器，240-控制器。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。作为应用本发明的混合式工作机械，只要是用根据来自蓄电池的电力驱动的电动发电机辅助发动机的同时驱动液压泵，并用由液压泵产生的液压进行工作的液压式工作机械，则何种工作机械都可以。作为这种混合式工作机械，例如可以举出动力铲土机、起重磁铁、吊车、轮式装载机等。

图1是作为基于本发明的一实施方式的混合式工作机械一例的混合式铲土机的侧视图。在混合式铲土机的下部行走体1通过旋转机构2搭载有上部旋转体3。动臂4从上部旋转体3延伸，在动臂4的前端连接斗杆5。另外，在斗杆5的前端连接铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6根据动臂油缸7、斗杆油缸8以及铲斗油缸9分别被液压驱动。并且，在上部旋转体3搭载驾驶室10及动力源(未图示)。

图2是表示图1所示的混合式铲土机驱动系统及控制系统的结构的方块图。在图2中，机械性动力系统用双重线表示，高压液压管路用粗实线表示，电驱动系统用细实线表示，电控制系统用虚线表示。

作为机械式驱动部的发动机11及作为辅助驱动部的电动发电机(M/G)12同时连接在作为增力器以及减速机发挥功能的分离器13的输入轴。在分离器13的输出轴连接有液压泵14。在液压泵14通过高压液压管路16连接有控制阀17。

控制阀17是进行液压系统的控制的控制装置。在控制阀17中通过高压液压管路连接动臂油缸7、斗杆油缸8以及铲斗油缸9。

电动发电机12通过变频器18连接在包括蓄电池的蓄电部19。并且，在蓄电部19通过变频器20连接有旋转用电动机(旋转马达)21。旋转用电动机21是混合式铲土机中的电负载。另外，在蓄电部19通过变频器22连接有行走用电动机(行走马达)23。行走用电动机23也是混合式铲土机中的电负载。

并且，在蓄电部19通过传动器24连接有起重磁铁25。起重磁铁25是作为附加设备安装在混合式铲土机的工具，代替铲斗6安装在斗杆5的前端。安装起重磁铁25时，混合式铲土机并不是作为铲子而是作为铁钢材等的搬运机发挥功能。

在此，关于蓄电部19进行说明。图3是表示蓄电部19的结构的方块图。蓄电部19由作为恒定电压蓄电部的DC总线110、作为蓄电控制部的升降压转换器100以及作为变动电压蓄电部的蓄电池120构成。

升降压转换器100连接在DC总线110和蓄电池120之间，进行切换升压或降压的控制，以使DC总线110的电压容纳在一定的范围内。例如，电动发电机12进行电动(辅助)运转时，需要通过变频器18对电动发电机12供给电力，所以升降压转换器100对DC总线110电压进行升压。另一方面，电动发电机12进行发电运转时，通过变频器18将发电的电力供给到蓄电池120而进行充电，所以升降压转换器100对DC总线110的电压进行降压。这在旋转用电动机21及行走用电动机23的动力运转和再生运转中也相同。

电动发电机12根据发动机11的负载状态切换运转状态，旋转用电动机21根据上部旋转体3的旋转动作切换运转状态，行走用电动机23根据行走动作切换运转状态，所以在电动发电机12、旋转用电动机21及行走用电动机23产生其中一个进行电动(辅助)运转或动力运转、其中一个进行发电运转或再生运转的状况。由此，升降压转换器100根据电动发电机12、旋转用电动机21及行走用电动机23的运转状态进行切换升压动作和降压动作的控制，以使DC总线110的电压容纳在一定的范围内。

DC总线110配设在变频器18、20、22和升降压转换器100之间，并构成为可在蓄电池120和电动发电机12、旋转用电动机21及行走用电动机23之间进行较大的电力(大电流)的授受。并且，在本实施方式中，驱动起重磁铁25的传动器24也连接在DC总线110，能够通过传动器24从DC总线110对起重磁铁25供给电力。

蓄电池120只要是可充放电的蓄电器或电池即可，但在本实施方式中，作为蓄电池120使用电容器(双电层电容器)。在蓄电池120和转换器100之间设置检测蓄电池120的电压的电压传感器112。电压传感器112所检测的蓄电池120的电压供给到控制器30。

回到图2继续说明。在混合式铲土机的驾驶室10设置有操作装置26。操作装置26具有驾驶员为了进行工作而操作的操作杆组26a、能够显示运转状态等的各种信息或输入操作指令或输入信息的操作板26b。通过对操作杆组26a进行操作而生成的动作指令供给到控制液压的控制阀17。控制阀17根据动作指令控制液压阀，并使动臂油缸7、斗杆油缸8、铲斗油缸9等驱动。

通过对操作杆组26a进行操作而生成的动作指令以及从操作板26b输入的输入信息也供给到作为控制混合式铲土机运转的控制部的控制器30。控制器30由具有处理程序或存储器的微型计算机构成。关于控制器30的结构以及功能进行后述。

在此，对作为控制部的控制器30供给表示各驱动部状态的信息。首先，发动机11的旋转速度通过设置在发动机输出轴的速度传感器40检测，检测的速度值供给到控制器30。并且，从液压泵14排出的运转油的压力及流量通过设置在高压液压管路16的压力·流量传感器41检测，检测的压力值以及流量值被供给到控制器30。

旋转用电动机21的旋转速度通过设置在旋转用电动机21的速度传感器42检测，检测的速度值被供给到控制器30。行走用电动机23的旋转速度通过设置在行走用电动机23的速度传感器43检测，检测的速度值被供给到控制器30。并且，被供给到起重磁铁25的电压及电流通过设置在传动器24和起重磁铁25之间的电压传感器44及电流传感器45检测，检测的电压值以及电流值被供给到控制器30。

在具有以上结构的混合式铲土机中，各部分的驱动控制通过控制器30进行。如上述，混合式铲土机具有如根据来自蓄电部19的电力驱动的旋转用电动机21、行走用电动机23、起重磁铁25的多个电负载。

这些电负载通过驾驶员的操作，可各自单独地进行驱动。例如，对操作杆组26a进行操作，通过起重磁铁25吸附并吊起材料的同时行走，并且也可以进行如使上部旋转体3旋转的操作。此时，起重磁铁25、行走用电动机23以及旋转用电动机21全都要运转而需求电力。起重磁铁25、行走用电动机23以及旋转用电动机21所需求的电力总计只要小于等于可从电动发电机12及蓄电部19供给的电力，就可以对起重磁铁25、行走用电动机23以及旋转用电动机21的全部供给所需求的电力而进行驱动。但是起重磁铁25、行走用电动机23以及旋转用电动机21所需求的电力总计也有可能变得大于可从电动发电机12及蓄电部19供给的电力。在这种情况，需要将可从电动发电机12及蓄电部19供给的电力适当分配给起重磁铁25、行走用电动机23以及旋转用电动机21。

因此，在本实施方式中，控制器30控制实际供给给各电负载的电力，以使对作为多个电负载的起重磁铁25、行走用电动机23及旋转用电动机21适当分配可从电动发电机12及蓄电部19供给的电力。以下，对控制实际供给给各电负载的电力的控制器30的功能进行说明。另外，在图2的控制器30内示出控制器30的控制功能。

首先，对控制器30所进行的电负载系统的控制功能进行说明。若参照图2的控制器30内的功能，则控制器30具有控制电动发电机12的输出的输出控制功能50。输出控制功能50通过控制变频器18来控制电动发电机12的驱动，并使电动发电机12作为电动机发挥功能而使之辅助发动机11，或作为发电机发挥功能而使之发电。

并且，控制器30具有控制旋转用电动机21的驱动的速度控制功能51。速度控制功能51根据来自速度传感器42的速度检测值控制变频器20，从而控制旋转用电动机21的旋转速度。另外，控制器30具有控制行走用电动机23的驱动的速度控制功能52。速度控制功能52根据来自速度传感器43的速度检测值控制变频器22，从而控制行走用电动机23的旋转速度。另外，控制器30具有控制起重磁铁25的运转的电压控制功能53。电压控制功能53根据来自电压传感器44的电压检测值及来自电流传感器45的电流检测值控制传动器24，从而控制外加给起重磁铁25的电压。

如以上，控制器30具有控制电负载各驱动的功能。

并且，控制器30具有电负载需求输出计算功能54。电负载需求输出计算功能54合计由旋转用电动机21的速度控制功能51获得的需求电力、由行走用电动机23的速度控制功能52获得的需求电力、由起重磁铁25的电压控制功能53获得的需求电力，将合计得到的总计需求电力值Pelcreq通知给输出条件计算及动力分配功能60。

另一方面，控制器30具有液压负载需求输出计算功能55。液压负载需求输出计算功能55根据从压力·流量传感器41供给的压力值以及流量值计算液压负载所需求的动力。液压负载需求输出计算功能55计算的液压负载需求输出通知给输出条件计算及动力分配功能60。

输出条件计算及动力分配功能60根据从发动机11的速度传感器40通知的速度检测值决定发动机11的最大输出(可输出值)。并且，动力分配功能60根据从蓄电部19的电压传感器112通知的电压检测值决定蓄电池的最大放电电力以及最大充电电力。输出条件计算及动力分配功能60根据所决定的发动机最大输出、蓄电池最大放电电力、蓄电池最大充电电力和液压负载需求输出、电负载需求输出决定电动发电机12的输出指令和液压负载输出限制值、电负载输出限制值。由此，决定可从电动发电机12供给的电力。液压负载输出限制功能56控制液压泵14的马力比例阀电流，以使计算液压泵14的输出而成为液压负载输出限制值。电动发电机12的输出控制功能50根据输出条件计算及动力分配功能60计算的电动发电机12的输出指令控制变频器18。

并且，输出条件计算及动力分配功能60将作为电负载输出限制值来计算的电负载限制电力值Pelclmt通知给电负载输出限制功能57。当通知的总计需求电力值Pelcreq未满时，电负载输出限制功能57生成用于限制对各负载(即，旋转用电动机21、行走用电动机23以及起重磁铁25)供给的电力的限制电力值，并通知给旋转用电动机21的速度控制功能51、行走用电动机23的速度控制功能52以及起重磁铁25的电压控制功能53。旋转用电动机21的速度控制功能51、行走用电动机23的速度控制功能52及起重磁铁25的电压控制功能53控制旋转用电动机21的变频器20、行走用电动机23的变频器22以及起重磁铁25的传动器24，以便满足通知的限制电力值。

另外，电负载限制电力值Pelclmt为总计需求电力值Pelcreq以上时，无须进行各电负载的输出限制。从而，行走用电动机23的速度控制功能52及起重磁铁25的电压控制功能53分别控制旋转用电动机21的变频器20、行走用电动机23的变频器22以及起重磁铁25的传动器24，以使供给按旋转用电动机21、行走用电动机23以及起重磁铁25所需求的电力。

在此，对上述电负载输出限制功能57所进行的限制指令的生成进行说明。若限制电力值Pelclmt从输出条件计算及动力分配功能60通知，则电负载输出限制功能57首先将限制电力值Pelclmt分配给各电负载。该分配根据被设定在各电负载的优先级进行。各电负载的优先级预先决定而作为信息保存在控制器30。优先级也可以由驾驶员等通过操作装置26的操作板26b输入或变更。

在本实施方式中，设成对起重磁铁25设定“优先级1”，对旋转用电动机21及行走用电动机23设定相同的优先级2。优先级的数字小表示应该优先供给电力。在本实施方式中，在设定有“优先级1”的电负载设成不限制供给的电力而供给按需求的电力。对设定有“优先级2”的电负载供给从可供给的电力减去向设定“优先级1”的电负载供给的电力的量的电力。设定相同优先级的电负载存在多个时，与这些电负载的需求电力成比例地分配可供给的电力。

图4是电负载输出限制功能57所进行的电力分配处理的流程图。若限制电力值Pelclmt从输出条件计算及动力分配功能60供给，则电负载输出限制功能57首先在步骤S1选择最高优先级的电负载。在本实施方式中，在起重磁铁25设定有最高优先级的“优先级1”，并在步骤S1选择起重磁铁25。起重磁铁25由电磁石构成，通过供给电力(电流)来产生磁力而吸附并保持铁钢材等。从而，若供给给起重磁铁25的电力(电流)受限制，则磁力就会弱且作业性降低。因此，设成不限制供给给起重磁铁25的电力，并在起重磁铁25设定有“优先级1”。

在步骤S1中，若选择被设定成“优先级1”的起重磁铁25，则接着在步骤S2中，对所选择的电负载是否存在多个进行判断。即，判断最高优先级的负载是否存在多个。若在步骤S2中判断为所选择的电负载不是多个，即为单个，则处理就进入步骤S3。在步骤S3中，将可供给的电力分配给所选择的电负载。在本实施方式中，被设定有“优先级1”的电负载只有起重磁铁25，所选择的电负载为单个，所以在步骤S3仅对起重磁铁25分配可供给的电力。通常，应向起重磁铁25供给的电力小于电动发电机12以及蓄电部19可供给的电力(即，限制电力值Pelclmt)，所以起重磁铁25所需求的电力直接成为实际供给给起重磁铁25的电力。

图5是用于说明上述步骤S1～S3的图。在图5中，以条形图示出行走用电动机23的需求电力、旋转用电动机21的需求电力、起重磁铁25的需求电力。其旁边以条形图示出合计行走用电动机23的需求电力Ptrvreq、旋转用电动机21的需求电力Pswgreq、起重磁铁25的需求电力Plmgreq的电力，即以电负载需求输出计算功能54计算的总计需求电力值Pelcreq。所谓进行电力分配处理意味着从输出条件计算以及动力分配功能60供给的限制电力值Pelclmt为总计需求电力值Pelcreq以下。在图5中，在表示总计需求电力值Pelcreq的条形图以虚线示出限制电力值Pelclmt。

在此，在步骤S1选择的“优先级1”的起重磁铁25的需求电力Plmgreq为限制电力值Pelclmt以下，以一点划线表示的起重磁铁25的需求电力Plmgreq直接成为实际供给给起重磁铁25的电力Plmglmt。如此，对“优先级1”的电负载无限制地供给电力。

另一方面，在步骤S2中，若判断为所选择的电负载为多个，则处理就进入步骤S4。在步骤S4中，将可供给的电力分配给所选择的多个电负载。如上述可供给的电力的分配方法是在被设定相同优先级的电负荷存在多个时，与这些电负载的需求电力成比例地分配可供给电力的方法。另外，对设定最高优先级的“优选性1”的电负载优选始终供给按需求的电力，设定“优先级1”的电负载优选设成单个。因此，通常不进入步骤S4，而从步骤S3进入步骤S5。

在步骤S5中，选择续于“优先级1”高的优先级的电负载，即被设定成“优先级2”的电负载。在本实施方式中，行走用电动机23和旋转用电动机21被设定成相同的“优先级2”，并选择行走用电动机23和旋转用电动机21。接着，在步骤S6中，对所选择的电负载是否存在多个进行判断。

若在步骤S6中判断为所选择的电负载为单个，则处理就进入步骤S7。在步骤S7中，从可供给的电力Pelclmt减去在步骤S3供给给“优先级1”的电负载的电力的剩余电力被供给到所选择的电负载。从可供给的电力Pelclmt减去在步骤S3供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力相当于在图5的总计需求电力值Pelcreq的条形图中以双点划线表示的部分。如果在步骤S6所选择的电负载的需求电力在从可供给的电力Pelclmt减去供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力以下，则对步骤S6中所选择的电负载供给按所需求的电力的电力。另一方面，在步骤S6所选择的电负载的需求电力大于从可供给的电力Pelclmt减去供给给“优先级1”的电负载的电力的剩余电力时，供给到在步骤S6所选择的电负载的电力受到限制，只有从可供给的电力Pelclmt减去供给到“优选性1”的电负载的电力的剩余电力被供给到步骤S6中所选择的电负载。

另一方面，若在步骤S6中判断为所选择的电负载为多个，则处理就进入步骤S8。在步骤S8中，从可供给的电力Pelclmt减去在步骤S3供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力被供给到所选择的多个电负载。如果在步骤S6选择的多个电负载的需求电力的总计在从可供给的电力Pelclmt减去供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力以下，则对步骤S6中所选择的多个电负载供给等于所需求电力的电力。另一方面，在步骤S6所选择的多个电负载的需求电力总计大于从可供给的电力Pelclmt减去供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力，则供给给在步骤S6所选择的多个电负载的电力受到限制，而从可供给的电力Pelclmt减去供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力被分配到所选择的多个电负载。此分配方法，如上所述，是与电负载的需求输出的大小成比例地分配的方法。

在本实施方式中，作为被设定“优点度1”之后的“优先级2”的电负载，有行走用电动机23和旋转用电动机21，所以在步骤S5中选择行走用电动机23和旋转用电动机21的2个电负载。而且在步骤S6中判断为所选择的电负载为多个，处理就进入步骤S8。在步骤S8中，从可供给的电力Pelclmt减去供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力被分配到行走用电动机23和旋转用电动机21。

图6是用于说明上述步骤S8的图。在图6以条形图示出行走用电动机23的需求电力、旋转用电动机21的需求电力、起重磁铁25的需求电力。在其旁边以条形图示出合计行走用电动机23的需求电力Ptrvreq、旋转用电动机21的需求电力Pswgreq、起重磁铁25的需求电力Plmgreq的电力，即由电负载需求输出计算功能54计算的总计需求电力值Pelcreq。在步骤S8中所谓进行电力分配处理意味着从输出条件计算以及动力分配功能60供给的限制电力值Pelclmt为总计需求电力值Pelcreq以下。在图6中，在表示总计需求电力值Pelcreq的条形图中以虚线示出限制电力值Pelclmt。并且，以双点划线表示从可供给的电力Pelclmt减去供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力。

在步骤S8的分配处理中，从可供给的电力Pelclmt减去供给给“优先级1”的电负载的电力的剩余电力(以双点划线表示的部分)被与行走用电动机23和旋转用电动机21的需求电力的大小成比例地分配。在图6中，分配给行走用电动机23的电力Ptrvlmt以细虚线表示，分配给旋转用电动机21的电力Pswglmt以一点划线表示。由于在可供给的电力没有剩余，因此可知，实际供给给行走用电动机23的电力Ptrvlmt被限制成小于需求电力Ptrvreq，实际供给给旋转用电动机21的电力Pswglmt也被限制成小于需求电力Pswgreq。

即，从可供给的电力Pelclmt减去供给到“优先级1”的电负载的电力的剩余电力被分成行走用电动机23的需求电力Ptrvreq与旋转用电动机21的需求电力Pswgreq的比(X∶Y)，相当于行走用电动机23的需求电力Ptrvreq的比例X的电力Ptrvlmt分配给行走用电动机23，而相当于旋转用电动机21的需求电力Pswgreq的比例Y的电力Pswglmt分配给旋转用电动机21。

若步骤S8的处理结束，则以后直到没有应该选择的电负载为止，反复进行步骤S5～步骤S8的处理。

图7是以功能方块表示在上述的控制器30的电力分配限制功能的方块图。在图7中，以功能方块仅示出控制器30的整个功能中实施电力分配限制功能的部分。

控制器30的优先级设定部32根据通过操作板26b输入的信息，对各电负载设定优先级。优先级也可以预先决定而作为优先级信息存储于控制器30内。优先级设定部32相当于图2的从操作板26b朝向电负载输出限制功能57的虚线箭头。

控制器30的供给电力计算部34根据电动发电机12的输出状态和蓄电部19的输出状态，计算可从电动发电机12及蓄电部19供给给电负载的电力并计算可供给电力值。电动发电机12的输出状态可根据液压负载需求输出和发动机的输出求出。电动发电机12的输出状态可以在图2的控制器30中输出条件计算及动力分配功能60根据来自发动机11的速度传感器40的速度检测值、来自液压负载需求输出计算功能55的液压负载需求求出。蓄电部的输出状态，可以由输出条件计算及动力分配功能60根据来自蓄电部19的电压传感器112的电压检测值求出。这样，供给电力计算部34相当于图2的控制器30中的输出条件计算及动力分配功能60的一部分。

控制器30的总计电力计算部36是合计各电负载的需求电力的部分，并且相当于图2的控制器30中的电负载需求输出计算功能54。即，总计电力计算部36求出总计需求电力值Pelcreq而作为合计从旋转用电动机21的速度控制功能51、行走用电动机23的速度控制功能52、起重磁铁25的电压控制功能53供给的需求电力的总计电力值。

控制器30的电力分配部38比较从供给电力计算部34供给的可供给电力值和从总计电力计算部36供给的总计电力值，并判断总计电力值是否大于可供给电力值。此判断相当于图2中的控制器30的输出条件计算及动力分配功能60的一部分。而且，当总计电力值大于可供给电力值时，电力分配部38根据从优先级设定部32供给的优先级决定供给给各电负载的电力的分配比例，并输出用于限制对各电负载的供给电力的限制指令。此功能相当于图2中的控制器30的电负载输出限制功能57。

如以上所述，根据本实施方式，当多个电负载所需求的电力的总计变成大于可供给的电力时，考虑各电负载的特性或运转条件设定好优先级，从而能够将可供给的有限的电力适当地分配给各电负载。

另外，在上述的实施方式中，对起重磁铁25设定了“优先级1”，但未必一定将起重磁铁设为最高优先级。优先级根据运转条件或操作者的意向可适当设定。但，优选设定成使操作者无法轻易改变优先级。

另外，在上述的实施方式中，以平行方式的混合式工作机械为例子进行了说明，但本发明也可以应用于所谓全自动方式系列的混合式工作机械。

图8是表示作为可应用本发明的系列方式的混合式工作机械的全电动方式系列的混合式液压铲土机的结构的方块图。在图8中，以双重线示出机械性动力系统、以粗实线示出液压管路、以细实线示出电驱动系统、以虚线示出电控制系统。

机械式驱动部211的发动机212驱动发电部213的发电机214。由发电机214产生的电力通过发电部213的变频器215供给到蓄电部216。供给到蓄电部216的电力通过转换器217供给到作为蓄电器的蓄电池(未图示)。由此，蓄电池被充电。

在从蓄电池接受电力供给而驱动的电负载系统220设有旋转用电动机221和泵驱动用电动机222。旋转用电动机221是用于驱动旋转机构而使上部旋转体旋转的马达。在旋转用电动机221通过变频器223从蓄电池供给电力。

在泵驱动用电动机222也通过变频器224从蓄电池供给电力。泵驱动用电动机222是用于驱动液压负载系统225的液压泵226的电动机。

由液压泵226产生的液压通过控制阀227分别供给到铲斗油缸209、斗杆油缸208、动臂油缸207、行走(右)马达228及行走(左)马达229。铲斗油缸209是用于驱动铲斗的液压油缸。斗杆油缸208是用于驱动斗杆的液压油缸。动臂油缸207是用于驱动动臂4的液压油缸。

行走(右)马达228是用于驱动下部行走体右侧的履带的可发电的电动马达，而行走(左)马达229是用于驱动下部行走体左侧的履带的可发电的电动马达。行走马达228、229的驱动通过变频器230控制。而且，起重磁铁232通过传动器234控制。

另外，作为蓄电池使用如双电层电容器的蓄电器，但不限于此，也可以使用其他的可充放电的蓄电器。蓄电器具有从端子间电压可容易地求出蓄电率SOC的优点。另外，用于检测蓄电池的端子间电压的电压检测器(未图示)连接在蓄电池的端子。

控制器240控制变频器215、223、224及转换器(未图示)，并且控制从发电机214向蓄电池的供给电力(蓄电池的充电量)及从蓄电池向电负载系统220的供给电力(蓄电池的放电量)。而且，控制器240根据从电压检测器230的检测电压求出蓄电池的蓄电率SOC，并根据所求出的蓄电率SOC控制蓄电池的输出(充放电量)。

在上述结构的全电动方式系列的混合式液压铲土机中，在发电机214与变频器215之间设置电流传感器，并设置检测DC总线219的电压的电压传感器。而且，与上述的平行方式的混合式液压铲土机相同，通过在控制器240切换DC总线219的电压控制，从而控制发电机214并将电流供给到DC总线219，便可驱动电负载。另外，在全电动方式系列的混合式液压铲土机中，液压泵226由于通过泵驱动用电动机222驱动，因此液压负载的驱动也变得依赖基于发电机214的发电的电流。

Claims (5)

1.一种混合式工作机械，其特征在于，具有：

发动机，驱动液压泵；

电动发电机，辅助该发动机；

多个电负载；

蓄电部，对该电动发电机及该电负载供给电力；以及

控制部，控制所述发动机、所述电动发电机、所述电负载以及所述蓄电部，

该控制部具有：

优先级设定部，对所述多个电负载各自设定优先级；

供给电力计算部，计算可从所述电动发电机及所述蓄电部供给给所述电负载的电力并求出可供给电力；

总计电力计算部，计算所述电负载所需求的电力的总计并求出总计电力；以及

电力分配部，比较所述可供给电力和所述总计电力，当所述可供给电力大于所述总计电力时，根据所述优先级决定供给给各电负载的电力的分配比例并限制对各电负载的供给电力。

2.如权利要求1所述的混合式工作机械，其特征在于，

所述电力分配部将分配比例决定为对于所述优先级最高的电负载，供给电力不受限制。

3.如权利要求1或2所述的混合式工作机械，其特征在于，

所述电力分配部在来自所述优先级最高的电负载的需求电力大于可供给电力时，将分配比例决定为所有的可供给电力都供给到所述优先级最高的电负载。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的混合式工作机械，其特征在于，

所述电力分配部在所述优先级相同的电负载存在多个时，根据来自所述优先级相同的多个电负载的电力需求的比例，决定供给给所述优先级相同的多个电负载各自的电力分配比例。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的混合式工作机械，其特征在于，

所述优先级设定部在所述多个电负载中包含起重磁铁时，对该起重磁铁设定最高的优先级。

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