CN102301583B - 混合式工作机械及伺服控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合式工作机械及伺服控制系统，该混合式工作机械通过由引擎驱动的发电机向蓄电器进行充电，利用来自所述蓄电器的电力驱动电负载。混合式工作机械包括被电连接于蓄电器的直流母线、检测直流母线的电压的电压检测器及根据电压检测器的电压检测值控制发电机的驱动的驱动控制部。驱动控制部根据电压检测值与电压指令值的偏差控制发电机。

Description

混合式工作机械及伺服控制系统

技术领域

本发明涉及一种工作机械，尤其涉及一种通过来自蓄电器的电力来驱动电动机而驱动液压泵的混合式工作机械及伺服控制系统。

背景技术

工作机械多为液压驱动机械。作为液压驱动式工作机械的一例，例如有液压挖土机。在液压挖土机中，通常利用液压驱动器(液压缸、液压马达)进行挖土机的驱动、上部回转体的回转及下部行驶体的行驶。供给至液压驱动器的液压多为通过将引擎作为驱动源的液压泵而产生。这时，液压驱动器的输出取决于引擎的输出。

液压挖土机的工作不仅有相对于引擎的能力经常需要100％的能力的工作，而且大多为例如只要输出90％、80％的能力即可完成这样的工作。于是，通过根据工作负载改变液压挖土机的动作模式，在各个不同的工作负载下进行最佳的引擎输出控制，有效地驱动引擎来改善油耗。

例如，可设定进行相当于引擎的最大输出的负荷工作的“高负荷模式”、进行一般负荷工作的“一般负荷模式”及进行轻负荷工作的“低负荷模式”的不同的工作模式。并且，各工作模式中，以液压泵为了驱动液压驱动器而所需的驱动转矩与引擎的输出转矩相等的方式进行等马力控制，有效地应用引擎的输出来实现改善油耗。

液压挖土机通常搭载具有与“高负荷模式”下的输出相等的最大输出的引擎。然而，“高负荷模式”下的运行远远少于“一般负荷模式”下的运行。因此，在“一般负荷模式”下运行液压挖土机时，在引擎的输出上有富余。换言之，相当于搭载相对于“一般负荷模式”下的运行具有富余的输出的较大引擎。

近年来，在包括上述液压挖土机的液压驱动式工作机械中，有将引擎小型化来降低燃料消耗量之类的要求。若简单地将引擎小型化，则在“高负荷模式”下的运行时无法得到充分的液压输出。于是，开发了具备引擎、通过引擎驱动的发电机、通过发电机进行充电的蓄电机构和通过蓄电机构的电力驱动的电动机的所谓混合式施工机械(例如，参考专利文献1。)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-103112号公报

发明的概要

发明要解决的技术问题

在混合式工作机械中，不仅从引擎，而且也从辅助马达(电动机)得到工作用动力(即驱动液压泵的动力)。辅助马达利用来自蓄电构件的电力驱动。

混合式工作机械中有将驱动部分的一部分作成电动驱动而不是作成液压驱动的机械。例如液压挖土机中有通过回转用电动马达驱动上部回转体而使其回转的机械。这时，回转用电动马达也与辅助马达相同，通过直流母线(DC母线)被电连接于蓄电器(蓄电池)上。

上述蓄电器(蓄电池)将DC母线的电压维持成恒定电压。即，若直流母线(DC母线)的电压高于蓄电器(蓄电池)，则电流从直流母线(DC母线)流向蓄电器(蓄电池)并对蓄电器(蓄电池)进行充电。另一方面，若直流母线(DC母线)的电压低于蓄电器(蓄电池)，则电流从蓄电器(蓄电池)流向直流母线(DC母线)而对蓄电器(蓄电池)进行放电。

在此，蓄电器(蓄电池)产生故障时，无法控制DC母线的电压。这时，不仅不能进行蓄电器(蓄电池)的充电，而且也不能驱动从DC母线接受电流的供给来驱动的电动部分(上述回转用电动马达等)。

但是，能够通过引擎的输出来驱动电动部分以外的液压驱动部分，因此能够在没有辅助马达的辅助的状态暂且进行驱动。从而，即使不进行直流母线(DC母线)的电压控制，也希望能够通过辅助马达的发电向电动部分供给电力来驱动电动部分。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，根据本发明的一实施方式，提供一种混合式工作机械，其通过由引擎驱动的发电机向蓄电器进行充电，利用来自该蓄电器的电力驱动电负载，所述混合式工作机械具有被电连接于该蓄电器的直流母线、检测该直流母线的电压的电压检测器及根据该电压检测器的电压检测值控制该发电机的驱动的驱动控制部，该驱动控制部根据该电压检测值与电压指令值的偏差控制该发电机。

并且，根据本发明的另一实施方式，提供一种伺服控制系统，其通过由引擎驱动的发电机向蓄电器进行充电，利用来自该蓄电器的电力驱动电负载，所述伺服控制系统具有被电连接于该蓄电器的直流母线、检测该直流母线的电压的电压检测器及根据该电压检测器的电压检测值控制该发电机的驱动的驱动控制部，该驱动控制部根据该电压检测值与电压指令值的偏差控制该发电机。

发明效果

根据本发明，即使不将直流母线的电压通过蓄电器保持恒定，也能够由利用电动发电机进行直流母线的电压控制，由此通过直流母线向电负载供给电力来驱动电负载。

附图说明

图1是混合式液压挖土机的侧视图。

图2是表示图1所示的混合式液压挖土机的驱动系统结构的块图。

图3是表示蓄电系统结构的块图。

图4是将图1所示的混合式液压挖土机的动力系统模式化而表示的图。

图5是表示图1所示的混合式液压挖土机的控制系统的块图。

图6是切换电压控制模式的控制的一例的功能块图。

图7是切换电压控制模式的控制的另一例的功能块图。

图8是切换电动发电机的控制模式的处理的流程图。

图9是表示可应用本发明的串联方式的混合式液压挖土机的结构的块图。

具体实施方式

作为适用本发明的混合式工作机械，只要是利用通过来自蓄电池的电力驱动的电动发电机边辅助引擎边驱动液压泵，并利用由液压泵产生的液压进行工作的液压式工作机械，则可以是任何工作机械。作为这样的混合式工作机械，例如可举出功率挖土机、起重磁铁、起重机、轮式装载机等。

首先，作为应用本发明的混合式工作机械的一例，对混合式液压挖土机进行说明。

图1是混合式液压挖土机的侧视图。在混合式液压挖土机的下部行驶体1上通过回转机构2搭载有上部回转体3。动臂4从上部回转体3延伸，斗杆5连接于动臂4的前端。另外，铲斗6连接于斗杆5的前端。动臂4、斗杆5及铲斗6通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9分别被液压驱动。而且，在上部回转体3上搭载驾驶室10及动力源(未图示)。

图2是表示图1所示的混合式液压挖土机的驱动系统的结构的块图。图2中，分别以双重线表示机械动力系统、以实线表示高压液压管路、以虚线表示先导管路、以单点划线表示电驱动或控制系统。

作为机械式驱动部的引擎11和作为辅助驱动部的电动发电机12均连接于作为增力器的变速器13的输入轴上。在变速器13的输出轴上连接有主泵14及先导泵15。主泵14上通过高压液压管路16连接有控制阀17。在此，也可以不使用变速器而直接连接引擎11和电动发电机12。

控制阀17为进行液压系统的控制的控制装置。控制阀17上通过高压液压管路连接下部行驶体1用的液压马达1A(右用)及1B(左用)、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9。

电动发电机12上通过逆变器18连接有包括蓄电器的蓄电系统120。蓄电系统120上通过逆变器20连接有回转用电动机21。回转用电动机21为混合式液压挖土机中的电负载。回转用电动机21的旋转轴21A上连接分解器22、机械制动器23及回转变速器24。先导泵15上通过先导管路25连接操作装置26。操作装置26上通过液压管路27及28分别连接控制阀17及作为杆操作检测部的压力传感器29。压力传感器29连接在进行电力系统的驱动控制的控制器30上。

具有以上结构的混合式液压挖土机为以引擎11、电动发电机12及回转用电动机21作为动力源的混合式施工机械。这些动力源搭载于图1所示的上部回转体3上。以下，对各部进行说明。

引擎11例如为由柴油引擎构成的内燃机，其输出轴连接于变速器13的一方的输入轴上。引擎11在施工机械的运行中始终运行。

电动发电机12为可进行动力运行及发电运行双方的电动机即可。即，电动发电机12为发电机兼电动机。在此，作为电动发电机12表示通过逆变器18驱动的电动发电机。该电动发电机12例如能够由在转子内部埋入磁铁的IPM(Interior Permanent Magnet)马达构成。电动发电机12的旋转轴连接于变速器13的另一方的输入轴上。另外，在本实施方式中使用可进行动力运行及发电运行双方的电动发电机12，但是也可以设为通过变速器将进行动力运行的电动机和进行发电运行的发电机连接于引擎11。

变速器13具有2个输入轴和1个输出轴。2个输入轴上分别连接引擎11的驱动轴和电动发电机12的驱动轴。并且，输出轴上连接主泵14的驱动轴。电动发电机12的动力运行和发电运行的切换通过控制器30根据引擎11的负荷等来进行。

主泵14为产生用于供给至控制阀17的液压的液压泵。为了通过控制阀17分别驱动作为液压负载的液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9而供给利用主泵14产生的液压。先导泵15为产生液压操作系统所需的先导压力的泵。

控制阀17为如下液压控制装置：其根据驾驶员的操作输入而控制分别供给至通过高压液压管路连接的下部行驶体1用的液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9的液压，由此，对它们进行液压驱动控制。

逆变器18如上那样设置于电动发电机12与蓄电系统120之间，根据来自控制器30的指令进行电动发电机12的运行控制。由此，当逆变器18运行控制电动发电机12的动力时，将所需的电力从蓄电系统120供给至电动发电机12。并且，当控制电动发电机12的发电运行时，将通过电动发电机12所发电的电力供给至蓄电系统120。

包括蓄电器的蓄电系统120配设于逆变器18与逆变器20之间。当电动发电机12与回转用电动机21的至少任意一方进行动力运行时，供给动力运行所需的电力，并且，当至少任意一方进行发电运行或再生运行时，成为将通过发电运行或再生运行产生的电力作为电能蓄积的电源。

图3是蓄电系统120的块图。蓄电系统120具有蓄电池19作为变动电压蓄电部。在本实施方式中使用电容器(双电层型电容器)作为蓄电池19，但是不限定于电容器，只要是能够反复充放电的电池，则可以是任何电池。将蓄电池19通过升降压用转换器58连接于作为恒定电压蓄电部的DC母线110。逆变器18、20连接于DC母线110上。

逆变器20如上那样设置于回转用电动机21与蓄电池19之间，根据来自控制器30的指令对回转用电动机21进行运行控制。由此，当回转用电动机21动力运行时，所需电力从蓄电系统120被供给至回转用电动机21。并且，当回转用电动机21再生运行时，通过回转用电动机21发电的电力供给至蓄电系统120而对蓄电池19进行充电。在此，在图2中使用电动机作为回转用电动机21，但是也可以使用于回转用途以外，另外，还可以在蓄电系统120上连接多个电动机来控制。

回转用电动机21为可进行动力运行及再生运行双方的电动机即可，为了驱动上部回转体3的回转机构2而设置。当动力运行时，以变速器24放大回转用电动机21的旋转驱动力的旋转力，上部回转体3边被加减速控制边进行旋转运动。并且，能够通过上部回转体3的惯性旋转，以变速器24增加转速并传递至回转用电动机21而产生再生电力。在此，表示根据PWM(Pulse Width Modulation)控制信号通过逆变器20交流驱动的电动机作为回转用电动机21。该回转用电动机21例如能够由磁铁埋入型的IPM马达构成。

操作装置26为混合式液压挖土机的驾驶员用于操作回转用电动机21、下部行驶体1、动臂4、斗杆5及铲斗6的输入装置，并包括杆26A及26B和踏板26C。杆26A为用于操作回转用电动机21及斗杆5的杆，设置于上部回转体3的驾驶席附近。杆26B为用于操作动臂4及铲斗6的杆，设置于驾驶席附近。并且，踏板26C为用于操作下部行驶体1的一对踏板，设置于驾驶席脚下。

操作装置26将通过先导管路25所供给的液压(1次侧液压)转换为与驾驶员的操作量相应的液压(2次侧液压)来输出。从操作装置26输出的2次侧液压通过液压管路27供给至控制阀17的同时，通过压力传感器29检测。

若分别操作杆26A及26B和踏板26C，则通过液压管路27驱动控制阀17，由此，控制液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9内的液压，由此驱动下部行驶体1、动臂4、斗杆5及铲斗6。

另外，液压管路27为了操作液压马达1A及1B而各设置2个(即合计4个)，为了分别操作动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9而各设置2个(即合计6个)，因此实际上全部为8个，但是方便说明起见概括为1个来表示。

在作为杆操作检测部的压力传感器29中，用压力传感器29检测由杆26A的回转操作引起的液压管路28内的液压变化。压力传感器29输出表示液压管路28内的液压的电信号。该电信号输入至控制器30。由此，能够确切地把握杆26A的回转操作量。并且，在本实施方式中，使用压力传感器作为杆操作检测部，但是也可以使用利用电信号直接读取杆26A的回转操作量的传感器。

控制器30为进行混合式液压挖土机的驱动控制的控制装置，包括引擎控制部32及驱动控制装置40。引擎控制部32进行引擎运行时的目标转速的设定或用于维持转速的燃料喷射量的控制。

驱动控制装置40根据来自压力传感器29、逆变器18、20及分解器28等的信号进行回转用电动机21、电动发电机12及主泵14的输出控制。

接着，对上述混合式液压挖土机的驱动控制进行说明。

图4是将上述混合式液压挖土机的动力系统模式化而表示的图。图4的模式图中，液压负载54相当于通过液压而被驱动的构成部件，包括上述动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、液压马达1A、1B。液压负载54上供给利用作为液压泵的主泵14产生的液压。引擎11向作为液压泵的主泵14供给动力而驱动。即，引擎11所产生的动力通过主泵14转换为液压并供给至液压负载54。

电负荷56相当于如电动马达或电动驱动器等那样由电力驱动的构成部件，包括上述回转用电动机21。电负载56上通过转换器58从蓄电池19供给电力并被驱动。将驱动电负载56的情况称为动力运行。电负载56例如如电动机兼发电机那样能够产生再生电力，产生的再生电力被供给至蓄电系统120的DC母线110，并通过转换器58被积蓄于蓄电池19中。

如上所述，蓄电系统120的蓄电池19通过来自电负载56的再生电力进行充电。并且，在电动发电机12接受来自引擎11的动力而作为发电机发挥作用时，也能够将电动发电机12所产生的电力供给至蓄电系统120的蓄电池19并进行充电。在本实施方式中设为使用电容器(双电层型电容器)作为蓄电池19。

如以上结构的混合式液压挖土机中，当蓄电系统120的转换器58与蓄电池19之间断线、或者转换器58产生故障时，无法控制DC母线110的电压。这时，不仅无法进行蓄电池19的充电，而且也无法驱动从DC母线110接受电流的供给来驱动的回转用电动机21。

但是，液压产生用主泵14能够通过引擎11的输出来驱动，所以能够以无电动发电机12的辅助状态暂且进行驱动。并且，即使不进行基于转换器58的DC母线110的电压控制，也能够通过电动发电机12的发电将电流供给至DC母线110来控制DC母线110的电压，由此驱动回转用电动机21。从而，当蓄电系统120的转换器58与蓄电池19之间断线、或转换器58产生故障的情况下，无法通过转换器58控制DC母线110的电压时，控制成，利用电动发电机12控制DC母线的电压，并以来自电动发电机12的电流而不是来自蓄电池19的电流驱动回转用电动机21。

图5是表示上述混合式液压挖土机的控制系统的块图。图5中，对与图2及图3所示的构成部件相同的部件附加相同的符号并省略其说明。

在本实施方式中，在混合式液压挖土机上设置检测引擎11的转速的速度传感器60、检测电动发电机12的电流的电流传感器62、检测DC母线110的电压的电压传感器64、检测流向电容器19与转换器58之间的电流的电流传感器66及检测电容器19的端子间电压的电压传感器68。

速度传感器60的速度检测值被供给至控制部即控制器30的速度控制部30a。速度控制部30a根据所供给的速度检测值控制引擎11的转速。

电压传感器64的电压检测值被供给至控制器30的第1电压控制部30b和第2电压控制部30c。电流传感器62的电流检测值被供给至控制器30的第2电压控制部30c。第1电压控制部30b根据从电压传感器64所供给的电压检测值，通过转换器58进行DC母线110的电压控制。第2电压控制部30c根据从电流传感器62供给的电流检测值和从电压传感器64供给的电压检测值，通过逆变器18进行DC母线110的电压控制的同时，进行电动发电机12的转矩控制。第2电压控制部30c进行的电压控制为基于来自电压传感器64的电压检测值的控制，并为代替无法进行基于第1电压控制部30b的电压控制时进行的电压控制。

电流传感器66的电流检测值及电压传感器68的电压检测值被供给至控制器30的异常检测部30d。异常检测部30d中也供给来自转换器58的故障信号。在电流传感器66的电流检测值及电压传感器68的电压检测值为异常值时、或从转换器58供给故障信号时，异常检测部30d生成异常信号。并且，异常检测部30d将其异常信号作为切换信号供给至第2电压控制部30c。

接收切换信号的第2电压控制部30c通过根据电压传感器64的电压检测值的电压控制对电动发电机12的驱动进行控制并进行DC母线110的电压控制。即，在电流传感器66的电流检测值及电压传感器68的电压检测值为异常值、或从转换器58供给故障信号时，不是第1电压控制部30b而是第2电压控制部30c根据电压传感器64的电压检测值进行DC母线110的电压控制。

在电流传感器66的电流检测值及电压传感器68的电压检测值为异常值时可考虑到电容器19与转换器58之间断线为原因。即，若电容器19与转换器58之间断线，则例如电流传感器66的电流检测值突然变为零，或电压传感器68的电压检测值突然变为零，所以在这种情况下能够判断为断线，且异常检测部30d生成异常信号。或者，对转换器58发出了指令，以使从电容器19放电，但基于电流传感器66的电流检测值仍为零时，也能够判断为电容器19与转换器58之间断线，且异常检测部30d生成异常信号。并且，在转换器58出现故障时DC母线110与电容器19之间的电导通消失的情况也较多，在这样的情况下异常检测部30d也生成异常信号。

如以上，若异常检测部30d生成异常信号，且作为切换信号输出至第2电压控制部30c，则切换为电压控制。

图6是切换电压控制模式的控制的一例的功能块图。一般，来自电流传感器62的电流检测值利用转矩变换部76变换为转矩值。并且，用于控制电动发电机12的输出的转矩指令值与来自转矩变换部76的转矩值的偏差被供给至补偿器74。补偿器74根据所供给的偏差求出电流指令，并供给至转换指令生成部72。转换指令生成部72根据电流指令生成用于对控制电动发电机12的驱动的逆变器18进行控制的转换指令，并供给至逆变器18。逆变器18根据转换指令控制电动发电机12的驱动。

以上为一般的电动发电机12的控制，并为未供给切换信号时进行的控制。

另一方面，若生成异常信号并供给切换信号，则补偿器74切换为补偿器70进行电压控制。在电压控制中，首先，来自检测DC母线110的电压的电压传感器64的电压检测值与用于将DC母线110作为目标电压的电压指令值的偏差供给至补偿器70。补偿器70根据供给的偏差进行PI控制并求出电流指令。并且，来自补偿器70的电流指令被供给至转换指令生成部72。转换指令生成部72根据电流指令生成用于对控制电动发电机12的驱动的逆变器18进行控制的转换指令，并供给至逆变器18。逆变器18根据转换指令控制电动发电机12的驱动。

以上为在生成异常信号时进行的电动发电机12的控制。

图7是切换电压控制模式的控制的另一例的功能块图。在图7所示的例子中，根据切换信号切换利用补偿器78求出的增益来代替切换补偿器。补偿器78根据供给的偏差进行PI控制并切换使用的增益。

首先，根据切换信号切换将对补偿器78供给的值作为电压检测值与电压指令值的偏差、还是作为转矩值与转矩指令值的偏差。在供给切换信号时，进行切换以将电压检测值与电压指令值的偏差供给至补偿器78。

并且，切换信号也供给至补偿器78。在未供给切换信号时，增益变更部80将在补偿器78中使用的增益K设为K1。在未供给切换信号时，进行切换以将转矩值与转矩指令值的偏差供给至补偿器78，所以在补偿器78中演算使转矩值接近转矩指令值的电流指令值。

另一方面，在供给切换信号时，补偿器78将使用的增益K设为K2。在供给切换信号时，进行切换以将电压检测值与电压值的偏差供给至补偿器78，所以在补偿器78中演算使电压检测值接近电压指令值的电压指令。

转换指令生成部72根据电流指令生成用于对控制电动发电机12的驱动的逆变器18进行控制的转换指令，并供给至逆变器18。逆变器18根据转换指令控制电动发电机12的驱动。

因此，在未供给切换信号时，通过根据转矩控制用的增益K1而生成的转换指令驱动电动发电机12。其为一般的转矩控制，并为在未供给切换信号时进行的控制。另一方面，在供给切换信号时，通过根据电压控制用的增益K2而生成的转换指令驱动电动发电机12。其为在生成异常信号时进行的电压控制，并为在供给切换信号时进行的控制。

其次，对当蓄电系统120中产生断线或故障时切换电动发电机的控制模式的模式切换处理进行说明。图8是切换电动发电机的控制模式的处理的流程图。

首先，在步骤S1中检测蓄电系统120中是否发生了断线或故障。该检测由控制器30的异常检测部30d进行。若未检测出蓄电系统120中的断线或故障，则处理进入步骤S2。在步骤S2中，由于在步骤S1中未检测出故障，所以异常检测部30d不生成异常信号，将用于切换电动发电机的控制模式的切换信号设为OFF，完成模式切换处理。即，电动发电机的控制模式设为一般的转矩控制。

另一方面，在步骤S1中检测出蓄电系统120中的断线或故障时，处理进入步骤S3。在步骤S3中，由于在步骤S1中检测出故障，所以异常检测部30d生成异常信号。并且，将用于切换电动发电机的控制模式的切换信号设为ON。若切换信号成为ON，则在步骤S4中，第2电压控制部30c进行图6或图7所示的切换电压控制模式的控制，并将电动发电机12的控制模式从转矩控制切换为电压控制。此时，无法将电流从转换器58供给至DC母线110，所以第1电压控制部30b成为无法控制DC母线110的电压的状态。于是，将第2电压控制部30c切换为电压控制，由此控制电动发电机12的驱动来控制DC母线110的电压。由此，能够利用电动发电机12发电而供给至DC母线110的电流驱动回转电动机21。由于转换器58无法进行电压控制，所以控制电动发电机12的驱动而从结果上看成为进行DC母线110的电压控制。

若在步骤S4中切换控制模式，则在步骤S5中进行抑制液压负载输出的处理。由于未从蓄电系统120的电容器19(蓄电池)供给电流，因此无法利用来自电容器19的电流驱动电动发电机12，主泵14(液压泵)成为只能利用引擎11驱动。所以，抑制相对液压负载的输出(即主泵14的输出)，由此使过负荷不会施加于引擎11。

如以上，在将电动发电机12的控制模式切换为电压控制的状态下，能够仅利用引擎11驱动主泵14而在某种程度上驱动液压负载，且能够通过电动发电机12的发电而在某种程度上驱动回转用电动机21。即，即使在蓄电系统120上产生断线或故障而不能接受来自电容器19的电流供给，也能够在某种程度上驱动液压负载及电负载。因此，产生故障也并不是立即无法进行工作，能够利用某种程度的输出继续工作。

另外，在本实施方式中示出了生成异常信号时进行电动发电机12的电压控制的方式，但是在未产生异常信号的一般控制时也可以通过电动发电机12的电压控制来进行控制，以恒定地保持DC母线电压。这时，由逆变器18使DC母线电压恒定，转换器58根据蓄电池19的蓄电电压要求(蓄电电压的目标值)，在蓄电池19与DC母线之间进行充放电。

另外，在上述实施方式中以并联方式的混合式工作机械为例子进行了说明，但是本发明也能够应用于所谓的串联方式的混合式工作机械中。

图8是表示可应用本发明的串联方式的混合式工作机械即串联方式的混合式液压挖土机的结构的块图。图8中分别以双重线表示机械动力系统、以粗实线表示液压管路、以细实线表示电驱动系统、以点线表示电控制系统。

机械式驱动部211的引擎212驱动发电部213的发电机214。由发电机214生成的电力通过发电部213的逆变器215供给至蓄电部216。供给至蓄电部216的电力通过转换器217供给至作为蓄电器的蓄电池(未图示)。由此对蓄电池进行充电。

从蓄电池接受电力供给而被驱动的电负载系统220中，设置有回转用电动机221和泵驱动用电动机222。回转用电动机221为用于驱动回转机构来使上部回转体回转的马达。电力从蓄电池通过逆变器223供给至回转用电动机221。

电力通过逆变器224从蓄电池还供给至泵驱动用电动机222。泵驱动用电动机222为用于驱动液压负载系统225的液压泵226的马达。

由液压泵226产生的液压，通过控制阀227分别供给至铲斗缸209、斗杆缸208、动臂缸207、行驶(右)液压马达228及行驶(左)液压马达229。铲斗缸209为用于驱动铲斗的液压缸。斗杆缸208为用于驱动斗杆的液压缸。动臂缸207为用于驱动动臂4的液压缸。行驶(右)液压马达228为用于驱动下部行驶体的右侧履带的液压马达，行驶(左)液压马达229为用于驱动下部行驶体的左侧履带的液压马达。

另外，使用如双电层型电容器的蓄电器作为蓄电池，但是不限定于此，也可使用其他可充放电的蓄电器。蓄电器具有能够从端子间电压容易求出蓄电率SOC之类的优点。另外，用于检测蓄电池的端子间电压的电压检测器(未图示)连接于蓄电池的端子。

控制器240控制逆变器215、223、224及转换器(未图示)，并控制从发电机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)。并且，控制器240根据来自电压检测器230的检测电压求出蓄电池的蓄电率SOC，并根据求出的蓄电率SOC控制蓄电池的输出(充放电量)。

在上述结构的串联方式的混合式液压挖土机中，在发电机214与逆变器215之间设置电流传感器，并设置检测DC母线219的电压的电压传感器。并且，与上述的并联方式的混合式液压挖土机相同，控制器240中切换DC母线219的电压控制，由此控制发电机214来将电流供给至DC母线219，并能够驱动电负载。另外，在串联方式的混合式液压挖土机中，液压泵226通过泵驱动用电动机222驱动，因此液压负载的驱动也成为基于发电机214的发电的电流的驱动。

另外，上述实施方式以混合式工作机械为例进行了说明，但是本发明也能够应用于通过由引擎驱动的发电机向蓄电器进行充电并利用来自蓄电器的电力驱动电负载的伺服控制系统。即，在具有被电连接于蓄电器的直流母线、检测直流母线的电压的电压检测器、根据电压检测器的电压检测值控制发电机的驱动的驱动控制部的伺服控制系统中，驱动控制部根据电压检测值与电压指令值的偏差控制发电机。

本发明并不限定于上述具体公开的实施例，只要不脱离本发明范围就能够构成各种各样的变形例、改良例。

本申请基于2009年1月29日申请的优先权主张日本专利申请2009-018590号。其全部内容援用于本说明书中。

产业上的可利用性

本发明可应用于利用电动马达对驱动液压泵的引擎进行辅助的混合式工作机械。

图中：1-下部行驶体，1A、1B-行驶机构，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-引擎，12-电动发电机，13-变速器，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18-逆变器，19-蓄电池，20-逆变器，21-回转用电动机，23-机械制动器，24-回转变速器，25-先导管路，26-操作装置，26A、26B-杆，26C-踏板，27-液压管路，28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器，30a-速度控制部，30b-第1电压控制部，30c-第2电压控制部，30d-异常检测部，32-引擎控制部，40-驱动控制装置，54-液压负载，56-电负载，58-转换器，60-速度传感器，62、66-电流传感器，64、68-电压传感器，70、74、78-补偿器，72-转换指令部，76-转矩变换部，80-增益变更部，110-DC母线，120-蓄电系统，211-机械式驱动部，212-引擎，213-发电部，214-发电机，215、223、224-逆变器，216-蓄电部，219-DC母线，220-电负载系统，221-回转用电动机，222-泵驱动用电动机，225-液压负载系统，226-液压泵，227-控制阀，228-行驶(右)液压马达，229-行驶(左)液压马达，240-控制器。

Claims (4)

1.一种混合式工作机械，通过由引擎驱动的发电机向蓄电器进行充电，利用来自所述蓄电器的电力驱动电负载，其中，所述混合式工作机械具有：

被电连接于所述蓄电器的直流母线；

被电连接于所述直流母线的所述发电机；

被电连接于所述直流母线的电负载；

检测该直流母线的电压的电压检测器；

包括所述蓄电器且控制所述直流母线的电压的蓄电系统；及

控制器，

所述控制器在所述蓄电系统不能控制直流母线的电压的情况下，由所述发电机执行所述直流母线的电压控制。

2.如权利要求1所述的混合式工作机械，其中，

基于转矩指令值控制所述发电机，

所述控制器在因所述蓄电系统的异常而导致所述蓄电系统不能控制所述直流母线的电压的情况下，将发电机的控制从基于转矩指令值的控制切换至基于电压指令值的控制。

3.如权利要求1所述的混合式工作机械，其中，

具备与所述引擎连接的液压泵，

在因所述蓄电系统的异常而导致所述蓄电系统不能控制所述直流母线的电压的情况下，将所述发电机的控制切换成所述直流母线的电压控制，并抑制液压泵的输出。

4.如权利要求1所述的混合式工作机械，其中，

所述控制器基于在蓄电系统中检测出异常的情况下生成的异常引号，代替所述发电系统而由所述发电机执行所述直流母线的电压控制。