CN103140634B - 混合动力式作业机的冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混合动力式作业机的冷却系统。在低温时,选择低温模式,PCU(25)的加热模式功能(25a)工作。也就是说,PCU(25)将电容器(23)的能量回收比例设定为通常模式的电容器(23)的能量回收比例的最大值以上(例如,辅助马达(22)∶电容器(23)=2∶8)。通过与通常模式相比,使充电到电容器(23)中的能量增加,而使电容器(23)发热,从而使制冷剂的液体温度上升。由此,使制冷剂的粘性降低。由此,在搭载于混合动力式作业机的冷却系统中,能够通过简单的构成,防止低温时的能量效率降低。
Description
技术领域
本发明涉及搭载于混合动力式作业机上的电动设备的冷却系统。
背景技术
作为液压作业机的一例的挖掘机具有:行驶体;能够自由旋转地设在该行驶体上的旋转体;和以能够俯仰动的方式与该旋转体连接的包含动臂、斗杆以及铲斗在内的多关节型的作业装置(前部装置)。这些行驶体、旋转体、以及作业装置构成了该挖掘机上所配备的驱动装置的被驱动部件。
该驱动装置原本作为液压方式的驱动装置而构成,该液压方式的驱动装置具有:发动机等的原动机;通过该原动机驱动的至少一个液压泵;和多个液压执行装置,该多个液压执行装置通过由该液压泵排出的液压油来驱动,包括分别对动臂、斗杆和铲斗进行驱动的动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸、使行驶体行驶的行驶液压马达、和使旋转体相对于行驶体旋转的旋转液压马达。
另一方面,在汽车领域内,提倡所谓的混合动力式的驱动装置,该驱动装置由发动机驱动发电机,且由该发电电力驱动电动马达,并且将剩余电力存储到蓄电池中,在发动机的动力不足时通过蓄电池的电力将发电机作为电动马达来驱动而对发动机进行辅助。通过该方式,能够使发动机始终在效率良好的状态下工作,能够谋求节能化以及低废气化。
近年,在液压挖掘机等的液压作业机等中,也在逐渐提出有该混合动力式,例如,存在有具有旋转电动马达的混合动力式的油压作业机。旋转电动马达能够将制动时的动能作为电能再生(旋转液压马达作为热量放出),在这一点上具有能够谋求节能化的好处。
但是,旋转电动马达、对电能进行充放电的蓄电装置、和对旋转电动马达的驱动与蓄电装置的充放电进行控制的动力控制单元(PCU)等这些电动设备会伴随有发热。由此,在混合动力式的液压作业机上搭载有将这些电动设备冷却的冷却系统。冷却系统具有将制冷剂冷却的散热器和将制冷剂循环的泵,通过泵将由散热器冷却了的制冷剂循环,并通过该制冷剂将电动设备冷却。
作为制冷剂普遍使用的LLC在低温时粘性会增加,冷却回路的管路阻力会增大。因此,泵负荷增大,能量效率会降低。这类课题在混合动力式汽车的冷却系统中也会发生。
对于该课题而提出有专利文献1中所记载的冷却系统。这种以往技术的冷却系统以提供一种电动汽车的冷却系统为目的,该冷却系统能够不受季节影响地稳定地进行冷却,其具备:具有散热器和泵的冷却回路;多个切换阀;和具有加热器的加热回路,该冷却系统基于外部空气温度来控制多个切换阀的开关。在低温时,将在常温时形成冷却回路的切换阀关闭,并将在常温时关闭的其他的切换阀打开,从而形成加热回路。制冷剂通过作为外部热源的加热器而被加温,并在加热回路内循环。由此,以往技术的冷却系统,能够防止以低温时的制冷剂的粘性增加为原因的能量效率低下。
现有技术文献
专利文献1:日本特许第3497873号公报
但是,在上述专利文献1的以往技术的冷却系统中具有如下的课题。以往技术的冷却系统将加热器、多个切换阀和对这些进行控制的控制机构作为必须的构成而附加至作为基本构成的冷却回路中,从而使构成变得复杂。复杂的构成成为制造成本增加或者故障的原因。而且,该加热器是外部热源,在能量效率这一点上不令人满意。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种能够以简单的构成来防止低温时的能量效率低下的混合动力式作业机的冷却系统。
(1)本发明为了实现上述目的,而提供一种混合动力式作业机的冷却系统,该冷却系统搭载在混合动力式作业机上,该混合动力式作业机具有:发动机;由所述发动机驱动的液压泵;由来自所述液压泵的排出油驱动的液压执行机构;由所述发动机驱动的第一电动机;将基于所述第一电动机以及第二电动机而产生的发电电力充电的蓄电装置;由所述第一电动机以及所述蓄电装置的电力而驱动的所述第二电动机;和动力控制单元(PCU),该动力控制单元对所述第一电动机以及所述第二电动机的驱动以及所述蓄电装置的充放电进行控制,所述混合动力式作业机的冷却系统具有将制冷剂冷却的散热器、和使所述制冷剂循环的泵,通过所述泵使由所述散热器冷却了的制冷剂循环,并通过该制冷剂将所述蓄电装置和所述PCU和所述第二电动机的各电动设备冷却,其中,所述混合动力式作业机的冷却系统还具有对所述制冷剂的液体温度进行检测的液体温度检测传感器,所述PCU具有,在处于所述检测液体温度不足第一阈值的低温模式的情况下,促使任意的电动设备发热的加热模式功能。
在这样地构成的本发明中,在低温时加热模式功能促使电动设备的发热,而使制冷剂的液体温度上升,从而制冷剂的粘性会降低。作为特征构成的加热模式功能是PCU的一个功能,能够仅通过冷却回路(基本构成)的简单构成,防止以低温时的制冷剂的粘性增加为原因的能量效率降低。
(2)在上述(1)中,优选为,所述PCU基于所述液体温度检测传感器所检测的液体温度,来控制所述蓄电装置的充放电,在所述低温模式时,所述加热模式功能工作。
(3)在上述(1)中,优选为,所述PCU在处于所述检测液体温度为所述第一阈值以上但不足第二阈值的通常模式的情况下,进行对所述蓄电装置与所述第一电动机的最佳的能量回收比例进行设定的控制,所述加热模式功能使处于所述低温模式的情况下的所述蓄电装置的能量回收比例,成为所述通常模式的所述蓄电装置的能量回收比例的最大值以上。
由此,在低温时使加热模式功能工作,从而使蓄电装置发热。
(4)在上述(1)中,优选为,所述混合动力式作业机具有对作业机的非操作状态进行检测的非操作状态检测机构,所述加热模式功能在处于所述低温模式,且所述非操作状态检测机构检测出作业机的非操作状态时,进行在所述蓄电装置与所述第一电动机之间反复充放电的控制。
由此,在低温时使加热模式功能工作,从而使蓄电装置发热。
(5)在上述(1)中,优选为,所述混合动力式作业机具有对所述第二电动机的驱动进行制动的制动装置,所述加热模式功能在处于所述低温模式,且所述制动装置对第二电动机的驱动进行制止时,进行驱动所述第二电动机的动力运转控制。
由此,在低温时使加热模式功能工作,从而使第二电动机发热。
(6)在上述(1)中,在所述加热模式功能工作时,降低所述泵的转速。
由此,使制冷剂的液体温度进一步上升。
(7)在上述(1)中,所述混合动力式作业机具有显示装置,所述显示装置在所述加热模式功能工作时,显示加热模式功能正在工作的状况。
由此,促使操作员注意。
发明的效果
根据本发明,在搭载于混合动力式作业机的冷却系统中,能够通过简单的构成,防止低温时的能量效率低下。
附图说明
图1是表示将冷却系统搭载的液压挖掘机的外观的图。
图2是说明混合动力式液压挖掘机的驱动系统的图。
图3是说明第一实施方式的冷却系统的图。
图4是表示控制器的详细的图。
图5是基于控制器进行的模式判断处理的流程图。
图6是PCU的能量管理及动力流程控制的概念图。
图7是混合动力式液压挖掘机的液压系统(特别是旋转驱动)的详细图。
图8是表示其他的驱动系统的一例的图。
具体实施方式
<第一实施方式>
以下,使用附图说明本发明的第一实施方式。
~构成~
图1是表示将本实施方式的冷却系统搭载的液压挖掘机的外观的图。液压挖掘机具有下部行驶体100、上部旋转体101和前部装置102。下部行驶体100具有左右的履带式行驶装置103a、103b,通过左右的行驶马达104a、104b而驱动。上部旋转体101以能够通过旋转马达105而在下部行驶体100上自由旋转的方式搭载,前部装置102俯仰自由地安装在上部旋转体101的前部。在上部旋转体101上具有发动机室106和驾驶室107,在发动机室106中配置有发动机11。前部装置102是具有动臂111、斗杆112、铲斗113的多关节构造,动臂111通过动臂液压缸114的伸缩而转动,斗杆112通过斗杆液压缸115的伸缩而转动,铲斗113通过铲斗液压缸116的伸缩而转动。
旋转马达105由旋转液压马达16(参照图2)和旋转电动马达24(参照图2)构成。也就是说,本实施方式的液压挖掘机为混合动力式。此外,行驶马达104a、104b由行驶液压马达和行驶电动马达构成。
图2是说明混合动力式液压挖掘机的驱动系统的图。驱动系统由液压系统10和电动系统20构成。
液压系统10具有:作为原动机的发动机11;通过发动机11驱动的液压泵12;对来自液压泵12的排出油的方向和流量进行控制的方向控制阀单元13;通过来自液压泵12的排出油而驱动的多个液压执行机构14(斗杆液压缸115等);通过液压执行机构14而驱动且进行所期望的动作的多个被驱动部15(斗杆112等);和通过来自液压泵12的排出油而驱动且使上部旋转体101旋转的旋转液压马达16。
电动系统20具有:发动机11;通过发动机11而驱动且进行发电的第一电动机22(辅助马达);将来自辅助马达22的发电电力充电的蓄电装置23(电容器);通过辅助马达22以及蓄电装置23的电力来驱动的第二电动机24(旋转电动马达);和对辅助马达22以及第二电动机24的驱动、和电容器23的充放电进行控制的动力控制单元(PCU)25。
旋转用液压马达16和旋转电动马达24具有相同的旋转轴,经由减速机构来驱动上部旋转体101。
电容器23、旋转电动马达24和PCU25等这些电动设备会伴随有发热。因此,在混合动力式液压挖掘机上搭载有将这些电动设备冷却的冷却系统。
控制器50对发动机11的转速与扭矩、液压泵12的排出压力与排出流量、方向控制阀单元13的滑阀位移量、以及PCU25的能量管理及动力流程控制(后述)等进行控制。
图3是说明本实施方式的冷却系统的图。冷却回路30具有将制冷剂冷却的散热器31、和将制冷剂循环的泵32,通过泵32将由散热器31冷却了的制冷剂循环,通过该制冷剂而将电容器23、旋转电动马达24和PCU25等这些电动设备冷却。冷却回路30构成为,以电容器23、PCU25、旋转电动马达24的顺序来进行冷却,泵32配置于散热器23的下游。
温度检测传感器51设在泵32的下游,对通过泵32而循环的制冷剂的液体温度T1进行检测。温度检测传感器52设在电容器23上,检测电容器23的温度T2。温度检测传感器53设在PCU25上,检测PCU25的温度T3。温度检测传感器54设在旋转电动马达24上,检测旋转电动马达24的温度T4。温度检测传感器51~54的检测信号输入到控制器50中。
此外,冷却系统在将电动设备冷却的冷却回路30之外,还具有将发动机11冷却的发动机冷却回路80。发动机冷却回路80具有将制冷剂冷却的散热器81、和将制冷剂循环的泵82。并且,辅助马达22设置于发动机11附近,通过用于将发动机11冷却的冷却风扇而被空冷。
~控制~
图4是表示控制器50的详细的图。记载了本实施方式的特征的输入输出,省略了通常的输入输出。控制器50将温度检测传感器51~54的检测信号、门锁控制杆61(后述)、操作杆62(后述)的操作信号输入,并进行规定的运算,并向PCU25、泵32、监视器63输出指令信号。
图5是基于控制器50进行的模式判断处理的流程图。控制器50从温度检测传感器51~54将各温度T1~T4输入(步骤S100)。然后,判断电容器23的温度T2、PCU25的温度T3、旋转电动马达24的温度24是否都在基准温度Ts以下(步骤S110)。基准温度Ts是用于判断电动设备是否正常地工作的阈值。此外,虽然为了说明的方便,对各电动设备设定了相同的基准温度Ts,但是也可以对各电动设备分别设定基准温度。
在步骤S110中,控制器50在判断为电动设备温度T2~T4的任一个不在基准温度Ts以下(NO)时,判断为电动设备的内部温度异常,并选择错误模式(步骤S120)。
控制器50在判断为电动设备温度T2~T4的每一个都在基准温度Ts以下(YES)时,判断制冷剂温度T1是否在基准温度T1H以上(步骤S130)。基准温度T1H(第二阈值)是用于判断是否处于高温模式的阈值。当判断为制冷剂温度T1在基准温度T1H以上(YES)时,选择高温模式(步骤S140)。
在步骤S130中,控制器50在判断为制冷剂温度T1不在基准温度T1H以上(NO)时,判断制冷剂温度T1是否在基准温度T1L以上(步骤S150)。基准温度T1L(第一阈值)是用于判断是否处于低温模式的阈值。当判断为制冷剂温度T1在基准温度T1L以上(YES)时,选择通常模式(步骤S160)。当判断为制冷剂温度T1不在基准温度T1L以上(NO)时,选择低温模式(步骤S170)。
接下来,对PCU25的控制进行说明。图6是PCU的能量管理及动力流程控制的概念图。
混合动力式的液压作业机具有能够将旋转电动马达的制动时的动能作为电能而再生的特征。PCU25在通常模式(步骤S160)中,将该回收的能量用于驱动辅助马达22而辅助发动机11的负荷,但是对于向电容器23充电的比例,换言之,电容器23与辅助马达22的能量回收比例,根据电容器23的充电状态、回收能量的量、各温度检测传感器信息、发动机负荷信息等,设定成能够依次进行效率最好的充放电控制(能量管理及动力流程控制)。
在本实施方式中,PCU25还进行作为特征的以下控制。
在高温模式(步骤S140)中,使电容器23的能量回收比例,成为通常模式的电容器23的能量回收比例的最小值以下。由此,通过将充电到电容器23中的能量减少,而抑制电容器23的发热,从而抑制制冷剂的液体温度上升。
在低温模式(步骤S170)中,使电容器23的能量回收比例成为通常模式的电容器23的能量回收比例的最大值以上。由此,通过将充电到电容器23中的能量增加,而促使电容器23的发热,从而助长制冷剂的液体温度上升(加热模式功能25a)。
在错误模式(步骤S120)中,进行与高温模式(步骤S140)中的控制相同的控制。
~动作~
对本实施方式的动作进行说明。
在通常时,制冷剂的液体温度处于常温(基准温度T1L(第一阈值)以上,不足基准温度T1H(第二阈值)),通常模式被选择(S100→S110→S130→S150→S160),PCU25对电容器23与辅助马达22的最佳的能量回收比例进行设定。另一方面,由于电容器23、旋转电动马达24、PCU25等这些电动设备会伴随有发热,所以从防止故障这一点考虑有进行冷却的必要。冷却回路30通过泵32将由散热器31冷却了的制冷剂循环,并通过该制冷剂以电容器23、PCU25、旋转电动马达24的顺序将电动设备冷却。
本实施方式在寒冷地带等的作业时特别有效。
当寒冷地带等外部空气为低温时,也具有制冷剂的温度成为低温(不足基准温度T1L(第一阈值))的可能性,制冷剂的粘性增大,泵负荷增大,能量效率会降低。因此,在低温时,低温模式被选择(S100→S110→S130→S150→S170),PCU25的加热模式功能25a工作。也就是说,PCU25将电容器23的能量回收比例,设定为通常模式的电容器23的能量回收比例的最大值以上(例如,辅助马达22∶电容器23=2∶8)
液压挖掘机的作业时,上部旋转体101通过旋转马达105(16、24)而相对于下部行驶体100旋转。旋转电动马达24将制动时的动能作为电能回收。这时,PCU25将该回收能量的两成,用于驱动辅助马达22而对发动机11的负荷进行辅助,并将剩余的八成充电到电容器23中。与通常模式相比,通过使充电到电容器23的能量增加,而使电容器23发热,从而使制冷剂的液体温度上升。由此,制冷剂的粘性降低。
而且,控制器50在加热模式功能工作时,进行将泵32的转速降低的控制。由此,每单位量的制冷剂从电容器23的发热中接受到更多的能量,则制冷剂的液体温度会更加上升。
当制冷剂的液体温度成为基准温度T1L以上时,通常模式被选择,PCU25将加热模式功能25a停止,而进行通常的能量管理及动力流程控制。由此,能够防止以低温时的制冷剂的粘性增加为原因的能量效率低下。
此外,本实施方式在错误模式(步骤S120)、高温模式(步骤S140)被选择的情况下也有效。
在上面记述了寒冷地带的作业时的例子,但通常随着电动设备的发热,制冷剂的液体温度也成为高温(基准温度T1H(第二阈值)以上),也会有不能将冷却电动设备充分冷却的可能性。在高温时,高温模式被选择(S100→S110→S130→S140),PCU25将电容器23的能量回收比例,设定为通常模式的电容器23的能量回收比例的最小值以下(例如,辅助马达22∶电容器23=8∶2),将回收的能量的八成,用于驱动辅助马达22而对发动机11的负荷进行辅助,将剩余的两成充电到电容器23中。与通常模式相比,通过使充电到电容器23的能量减少,而抑制电容器23的发热,从而抑制制冷剂的液体温度上升。
此外,由于辅助马达22通过用于冷却发动机11的冷却风扇而被空冷,所以对冷却回路30没有影响。
当制冷剂的液体温度成为不足基准温度T1H时,通常模式被选择,进行通常的能量管理及动力流程控制。由此,冷却回路30能够将电容器23,PCU25,旋转电动马达24这些电动设备冷却。并且,通过驱动辅助马达22而对发动机11的负荷进行辅助,从而在能量效率这一点也令人满意。
在由于故障而使电动设备异常发热的情况下,错误模式被选择(S100→S110→S120),PCU25进行与高温模式下的控制相同的控制。控制器50将处于错误模式的状况在监视器63上显示。
~效果~
对于本实施方式的效果进行说明。
以往技术的冷却系统具有:冷却回路(基本构成);和作为附加构成的具有多个切换阀和加热器的加热回路,在低温时,控制切换阀而形成加热回路,通过作为外部热源的加热器对制冷剂进行加温,由此防止了以低温时的制冷剂的粘性增加为原因的能量效率降低。这种复杂的构成成为制造成本增加或着故障的原因。并且,该加热器是外部热源,在能量效率这一点上不令人满意。
本实施方式中,PCU具有加热模式功能25a(参照图3),仅通过基本构成(冷却回路30)的简单构成,防止以低温时的制冷剂的粘性增加为原因的能量效率降低。通过简单的构成,能够防止低温时的能量效率降低,而且还能得到制造成本削减或信赖性提高的进一步效果。而且,由于将旋转电动马达24的制动时的动能作为电能使用,所以不需要外部热源,在能量效率这一点上令人满意。
<第二实施方式>
~构成~
在本实施方式中,混合动力式液压挖掘机的驱动系统以及冷却系统,与第一实施方式相同(参照图2、图3),省略具体说明。
图7是混合动力式液压挖掘机的液压系统10(特别是旋转驱动)的详细图。对与图3相同的构成标注相同的附图标记。此外,液压系统10与第一实施方式相同,但为了方便,在第一实施方式中省略了说明。
方向控制阀单元13在每个执行机构上具有被称为滑阀的阀部件,根据来自操作杆62的指令(先导操作压)使所对应的滑阀位移,由此使开口面积发生变化,从各油路通过的液压油的流量会变化。此外,只图示旋转用滑阀13。
液压泵12是可变容量泵,具有调节器64,通过对调节器64进行控制而使液压泵12的倾转角变化,从而使液压泵12的排量容积变化,且液压泵12的排出流量与输出扭矩会改变。
在将旋转电动马达24与旋转液压马达16双方驱动而将旋转体驱动的液压电动复合旋转时,液压系统10仅与电动系统20的旋转电动马达24的动作扭矩的量对应地控制可变溢流阀70a、70b,使得旋转液压马达16的输出扭矩减少。由此,旋转电动马达24的输出扭矩与旋转液压马达16的输出扭矩的合计始终大致固定,从而确保了良好的操作性。省略说明详细的控制以及关联的构成。
操作杆62内藏有根据控制杆操作量而将来自先导泵66的压力减压的减压阀,将与控制杆操作量相对应的压力(先导操作压)供给到旋转用滑阀13的左右任一方的压力室。
门锁控制杆61被选择性地操作至将驾驶位置的入口限制的下降位置(锁定解除位置)和将驾驶位置的入口开放的上升位置(锁定位置)。先导压遮断阀65设于先导线上,基于门锁控制杆61的上升位置、下降位置而被ON/OFF控制,能够将先导一次压遮断,或者产生先导操作压。
~控制~
在本实施方式中,控制器50在向门锁控制杆61的上升位置(锁定位置)输入操作信号时,判断为液压挖掘机处于非操作状态。而且,在不以持续规定时间的方式输入来自操作杆62的操作信号时,判断为液压挖掘机为非操作状态(参照图4)。也就是说,门锁控制杆61、操作杆62和控制器50构成非操作状态检测机构。
基于控制器50而进行的模式判断处理与第一实施方式相同(参照图5),省略详细说明。
PCU25在通常模式(步骤S160)中,进行能量管理及动力流程控制(参照图6)。
作为本实施方式的特征,在低温模式(步骤S170)中,当控制器50检测到非操作状态时,PCU25进行在电容器23与辅助马达22之间重复充放电的控制。由此,通过增加对电容器23充放电的能量,而促使电容器23的发热,从而助长制冷剂的液体温度上升(加热模式功能25b)(参照图2、图3追记)
~动作·效果~
本实施方式在液压挖掘机的暖机运转时等特别有效。
液压挖掘机的起动时,液压挖掘机没有充分地暖机,也具有制冷剂的液体温度处于低温(不足基准温度T1L(第一阈值))的可能性。而且,当液压挖掘机的怠速时间变长时,也具有制冷剂的液体温度成为低温的可能性。
另一方面,液压挖掘机的起动时或者怠速时进行暖机运转。暖机运转中,从安全的角度考虑,驾驶员将门锁控制杆61操纵到上升位置(锁定位置)。而且,驾驶员在一段时间之内,不会操纵操作杆62。由此,控制器50检测到非操作状态。
在低温时低温模式被选择(S170),当控制器50检测到非操作状态时,作为暖机运转的一种,PCU25的加热模式功能25b工作。
PCU25进行在电容器23与辅助马达22之间重复充放电的控制。通过增加对电容器23充放电的能量,而使电容器23发热,从而使制冷剂的液体温度上升。由此,制冷剂的粘性降低。并且为了使制冷剂的液体温度上升,控制器50在加热模式功能工作时,进行使泵32的转速降低的控制。
这时,也可以为,将处于暖机运转中的状况显示在监视器63中,促使驾驶员注意。
当制冷剂的液体温度成为基准温度T1L以上时,通常模式被选择。PCU25将加热模式功能25b停止。
本实施方式中,PCU25也具有加热模式功能25b,能够仅通过基本构成的简单的构成,防止以低温时的制冷剂的粘性增加为原因的能量效率降低。也就是说,得到与第一实施方式相同的效果。
<第三实施方式>
~构成~
为了方便而省略了说明,但在第一以及第二实施方式中,液压挖掘机还具有旋转件停车制动器。在图7中,追记旋转件停车制动器68。
旋转件停车制动器68具有气缸室、制动部件和弹簧部件。若在气缸室中未供给有液压油,则制动部件根据弹簧部件的弹压力而作用至旋转用液压电机16的旋转轴67,从而制动会工作。当在气缸室中供给有液压油时,通过使其液压油与弹簧部件的弹压力对抗而使制动部件从旋转用液压电机16的旋转轴67脱落,从而使制动被解除。
旋转轴67是旋转用液压电机16和旋转电动电机24的共同的旋转轴,旋转件停车制动器68能够将旋转用液压电机16的驱动制止,并且也能将旋转电动马达24的驱动制止。
在旋转件停车制动器68的气缸室中,以与门锁控制杆61和操作杆62的操作连动的方式供给有来自先导泵66的液压油。也就是说,当门锁控制杆61被操作至上升位置(锁定位置),或者,操作杆62未被操作时,旋转件停车制动器68将旋转用液压电机16和旋转电动电机24的驱动制止(制动工作),当门锁控制杆61被操作至下降位置(锁定解除位置),且操作杆62被操作时,旋转件停车制动器68将制动解除。
~控制~
控制器50输入门锁控制杆61、操作杆62的操作信号,并检测旋转件停车制动器68的工作和非工作(参照图4)。
基于控制器50进行的模式判断处理与第一实施方式相同(参照图5),省略详细说明。
PCU25在通常模式(步骤S160)中,进行能量管理及动力流程控制(参照图6)。
作为本实施方式的特征,在低温模式(步骤S170)中,当控制器50检测出旋转件停车制动器68的动作时,PCU25进行对旋转电动马达24进行驱动的控制。由此,通过促使旋转电动马达24的发热,而助长制冷剂的液体温度上升(加热模式功能25c)(参照图2、图3追记)。
~动作·效果~
本实施方式与第二实施方式相同地,在液压挖掘机的暖机运转时等特别有效。
液压挖掘机的起动时液压挖掘机没有充分地暖机,也具有制冷剂的液体温度处于低温(不足基准温度T1L(第一阈值))的可能性。而且,在作业的间歇等,当液压挖掘机的怠速时间变长时,也具有制冷剂的液体温度成为低温的可能性。
另一方面,暖机运转中,从安全的角度考虑,驾驶员会将门锁控制杆61操纵到上升位置(锁定位置),在一段时间之内,不会操纵操作杆62。由此,旋转件停车制动器68将旋转用液压电机16、旋转电动马达24的驱动制止,控制器50检测出制动动作。
在低温时低温模式被选择(S170),当控制器50检测到制动工作时,作为暖机运转的一种,PCU25的加热模式功能25c工作。
PCU25进行驱动旋转电动马达24的动力运转控制。另一方面,旋转电动马达24通过旋转件停车制动器68被制动,并维持制止状态。欲驱动旋转电动马达24的电能的大部分转变为热能。通过使旋转电动马达24发热而使制冷剂的液体温度上升。由此,制冷剂的粘性降低。并且为了使制冷剂的液体温度上升,控制器50在加热模式功能工作时,进行使泵32的转速降低的控制。
这时,可以为,将处于暖机运转中的状况显示在监视器63中,促使驾驶员注意。
当制冷剂的液体温度成为基准温度T1L以上时,通常模式被选择。PCU25将加热模式功能25c停止。
本实施方式中,PCU25也具有加热模式功能25c,能够仅通过基本构成的简单的构成,防止以低温时的制冷剂的粘性增加为原因的能量效率降低。也就是说,得到与第一实施方式相同的效果。
<其他实施方式>
本发明并不限于上述实施方式,在不脱离其主旨以及技术的思想的范围内,能够有各种的变形。本发明的本质是,PCU25具有加热模式功能25a、25b、25c。以下,说明其他的实施方式。
1.在各实施方式中,分别具有加热模式功能25a、25b、25c,但是也可以具有多个或者全部。加热模式功能25a、25b、25c不会互相干涉,通过具有多个,而使制冷剂的液体温度更加上升。
2.在各实施方式中,在图2中表示了混合动力式液压挖掘机的驱动系统的一例,但是本发明的冷却系统也能够适用在其他的驱动系统中。图8是表示其他的驱动系统的一例的图。辅助马达22连结于发动机11与液压泵12之间,通过发动机11驱动液压泵12时的剩余扭矩来驱动。PCU25将由辅助马达22产生的电力蓄电于电容器23中,而且,从电容器23接受电力的供给,并驱动旋转电机24。另一方面,当发动机负荷变大时,PCU25从电容器23接受电力的供给,并将辅助马达22作为电动机来驱动,对不足扭矩的部分、发动机11进行辅助。而且,PCU25对将旋转马达24制动时的回收能量,用于驱动辅助马达22而将发动机11辅助,还是将其蓄电至电容器23中进行控制。
也就是说,相对于图2所示的驱动系统为液压电动复合旋转式,图8所示的驱动系统为电动单独旋转式,在这一点上不同。但是,通过使PCU25具有加热模式功能25a、25b、25c,而得到与所述实施方式相同效果。
附图标记说明
10液压系统
11发动机
12液压泵
13方向控制阀单元
14液压执行机构
15被驱动部件
16旋转液压马达
20电动系统
22第一电动机(辅助马达)
23蓄电装置(电容器)
24第二电动机(旋转电动马达)
25PCU
25a、25b、25c加热模式功能
30冷却回路
31散热器
32泵
50控制器
51~54温度检测传感器
61门锁控制杆
62操作杆
63监视器
64调节器
65先导压遮断阀
66先导泵
67旋转轴
68旋转件停车制动器
80发动机冷却回路
81散热器
82泵
100下部行驶体
101上部旋转体
102前部装置
103a、103b、103c履带式行驶装置
104a、104b行驶马达
105旋转马达
106发动机室
107驾驶室
111动臂
112斗杆
113铲斗
114动臂液压缸
115斗杆液压缸
116铲斗液压缸。
Claims (6)
1.一种混合动力式作业机的冷却系统,该冷却系统搭载在混合动力式作业机上,该混合动力式作业机具有:发动机(11);由所述发动机驱动的液压泵(12);由来自所述液压泵的排出油驱动的液压执行机构(14);由所述发动机驱动的第一电动机(22);将基于所述第一电动机以及第二电动机(24)而产生的发电电力充电的蓄电装置(23);由所述第一电动机以及所述蓄电装置的电力而驱动的所述第二电动机;和动力控制单元即PCU(25),该动力控制单元对所述第一电动机以及所述第二电动机的驱动以及所述蓄电装置的充放电进行控制,
所述混合动力式作业机的冷却系统具有将制冷剂冷却的散热器(31)、和使所述制冷剂循环的泵(32),通过所述泵使由所述散热器冷却了的制冷剂循环,并通过该制冷剂将所述蓄电装置和所述PCU和所述第二电动机的各电动设备冷却,其特征在于,
所述混合动力式作业机的冷却系统还具有对所述制冷剂的液体温度进行检测的液体温度检测传感器(51~54),
所述PCU具有,在处于所述检测液体温度不足第一阈值的低温模式的情况下,促使任意的电动设备发热的加热模式功能(25a、25b、25c),所述PCU在处于所述检测液体温度为所述第一阈值以上但不足第二阈值的通常模式的情况下,进行对所述蓄电装置与所述第一电动机的最佳的能量回收比例进行设定的控制,所述加热模式功能使处于所述低温模式的情况下的所述蓄电装置的能量回收比例,成为所述通常模式的所述蓄电装置的能量回收比例的最大值以上。
2.根据权利要求1所述的混合动力式作业机的冷却系统,其特征在于,所述PCU基于所述液体温度检测传感器所检测的液体温度,来控制所述蓄电装置的充放电,
在所述低温模式时,所述加热模式功能工作。
3.根据权利要求1所述的混合动力式作业机的冷却系统,其特征在于,所述混合动力式作业机具有对作业机的非操作状态进行检测的非操作状态检测机构(50、61、62),
所述加热模式功能在处于所述低温模式,且所述非操作状态检测机构检测出作业机的非操作状态时,进行在所述蓄电装置与所述第一电动机之间反复充放电的控制。
4.根据权利要求1所述的混合动力式作业机的冷却系统,其特征在于,所述混合动力式作业机具有对所述第二电动机的驱动进行制动的制动装置(68),
所述加热模式功能在处于所述低温模式,且所述制动装置对第二电动机的驱动进行制止时,进行驱动所述第二电动机的动力运转控制。
5.根据权利要求1所述的混合动力式作业机的冷却系统,其特征在于,在所述加热模式功能工作时,降低所述泵的转速。
6.根据权利要求1所述的混合动力式作业机的冷却系统,其特征在于,所述混合动力式作业机具有显示装置(63),
所述显示装置在所述加热模式功能工作时,显示加热模式功能正在工作的状况。
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