CN108699810A - 工程机械 - Google Patents

Abstract

主控制器(24)及混合动力控制器(22)控制发动机(9)、辅助发电马达(13)、液压泵(10)、蓄电装置(16)。在该情况下，混合动力控制器(22)具有进行蓄电装置(16)的状态恢复的状态恢复部(23)。状态恢复部(23)在由于蓄电装置(16)重复放电和充电而发生变化的状态量、具体地说蓄电装置(16)的电流累计值比率超过了规定阈值(L1％)的情况下，限制液压泵(10)的动力。由此，状态恢复部(23)进行蓄电装置(16)的状态恢复。

Description

工程机械

技术领域

本发明涉及液压挖掘机、轮式装载机等工程机械。

背景技术

近年来，出于对资源的枯竭和环境问题的考虑，在液压挖掘机、轮式装载机等工程机械中，也推进着节能化。即，工程机械通过发动机的动力而驱动液压泵，并通过由液压泵排出的液压油而驱动液压执行机构(液压装置、液压设备)。

对此，近年来，将驱动液压泵的动力的一部分替换成将蓄电装置作为能量供给源的电动马达的动力的混合动力式工程机械被投入到市场。另外，将驱动液压泵的所有动力以电动马达的动力替换的电动式工程机械也被投入到市场。

但是，从确保稳定性和抑制性能劣化的观点考虑，蓄电装置需要在规定的使用条件的范围内运用。因此，搭载蓄电装置的工程机械需要新的限制和运用。

例如，关于构成蓄电装置的锂离子二次电池，以确保稳定性和抑制性能劣化为目的，规定了电压、电流、温度、充电率(SOC：State Of Charge)等使用条件。因此，搭载蓄电装置的工程机械需要以不脱离蓄电装置的使用条件的方式运用。

在此，已知蓄电装置会发生可逆的性能劣化(暂时性的性能劣化)，该可逆的性能劣化与例如电池损伤那样的不可逆的性能劣化不同，虽不至于达到不可逆的性能劣化，但会导致暂时无法发挥所期望的性能。具体地说，蓄电装置在以大电流充放电(充电、放电)的情况下，电池内部电阻会暂时性增大，由此存在电池电压急剧变动的情况。已知蓄电装置会由于这样的电池电压的急剧变动而发生暂时性的性能劣化。此时，会无法准确地进行电池状态的推定、控制，其结果为，有可能无法充分地发挥逆变器和电动马达等电动设备的性能。

对此，在专利文献1中记载有与电动汽车相关的技术。该电动汽车根据将蓄电装置(锂离子二次电池)的放电电流的平方值累计加在一起而得到的电流平方累计值，控制从蓄电装置向逆变器放电的电流。另一方面，在专利文献2中记载有与作业机械相关的技术。该作业机械基于蓄电装置的充电率(SOC)，控制来自液压执行机构的返回油，并且控制通过由返回油驱动的泵动力而被驱动的发电机的再生电力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-149181号公报

专利文献2：日本特开2013-2540号公报

发明内容

然而，在如专利文献1所记载那样根据蓄电装置的状态(电流平方累计值)来控制蓄电装置的输出(放电)的结构的情况下，有可能会发生如下那样的不良情况。即，在为了抑制蓄电装置的暂时性的性能劣化(例如电压的急剧变动)而限制了蓄电装置的输出时，有可能会无法通过增加发动机的输出来提供与该限制相应地减少的输出。另外，在限制了蓄电装置的输出时，例如对液压泵的动力的影响的预测、或基于该预测进行的液压泵的控制也有可能会失败(例如延迟)。在这样的情况下，有可能会导致液压执行机构动作急剧变动等、液压执行机构的操作性降低，而给操作员(操纵人)带来不协调感。

本发明是鉴于上述现有技术的问题而研发的，其目的在于提供一种能够同时实现抑制蓄电装置的暂时性的性能劣化和改善蓄电装置使用限制时的操作感的工程机械。

本发明的工程机械具有：电动马达；通过上述电动马达而被驱动的液压泵；通过从上述液压泵供给的液压油而被驱动的液压执行机构；向上述电动马达供给电力、或以基于上述电动马达产生的发电电力充电的蓄电装置；和控制上述电动马达、上述液压泵、上述蓄电装置中的至少某一个的控制器。

为了解决上述课题，本发明采用的结构的特征在于，上述控制器构成为具有状态恢复部，该状态恢复部在由于上述蓄电装置重复放电和充电而发生变化的状态量超过了规定阈值的情况下，通过限制上述液压泵的动力来进行上述蓄电装置的状态恢复。

根据本发明，能够同时实现抑制蓄电装置的暂时性的性能劣化和改善蓄电装置使用限制时的操作感。

附图说明

图1是表示实施方式的混合动力式的液压挖掘机的主视图。

图2是概略地表示液压挖掘机的液压系统和电气系统的框图。

图3是表示第1实施方式的状态恢复部的框图。

图4是表示电流累计值比率与液压输出比率之间的关系的一个例子的特性线图。

图5是表示电流累计值比率与电池输出比率之间的关系的一个例子的特性线图。

图6是表示第2实施方式的状态恢复部的框图。

图7是表示温度比率与液压输出比率之间的关系的一个例子的特性线图。

图8是表示温度比率与电池输出比率之间的关系的一个例子的特性线图。

具体实施方式

以下，列举将本发明所涉及的工程机械的实施方式适用于混合动力式的液压挖掘机的情况为例，一边参照附图一边详细地说明。

在图1中，作为工程机械的代表例的液压挖掘机1构成为混合动力式的液压挖掘机(混合动力式工程机械)。液压挖掘机1构成为包含：能够自行的履带式的下部行驶体2；设在该下部行驶体2上的旋转轴承装置3；经由该旋转轴承装置3而能够旋转地搭载在下部行驶体2上的上部旋转体4；和能够进行俯仰动作地设在该上部旋转体4的前侧的作业装置5。此时，下部行驶体2和上部旋转体4构成了液压挖掘机1的车身。并且，液压挖掘机1能够使用作业装置5来进行砂土的挖掘作业等。

在此，下部行驶体2由以下部分构成：履带架2A；设在该履带架2A的左右两侧的驱动轮2B；在履带架2A的左右两侧设在与驱动轮2B在前后方向上相反的一侧的从动轮2C；以及卷绕在驱动轮2B和从动轮2C上的履带2D(均仅图示左侧)。左右的驱动轮2B分别通过作为液压执行机构的左右的行驶液压马达2E、2F(参照图2)而被旋转驱动，使履带2D驱动，由此使液压挖掘机1行驶。

作业装置5由以下部分构成：能够进行俯仰动作地安装在旋转架6的前部侧的动臂5A；能够转动地安装在该动臂5A的前端侧的斗杆5B；能够转动地安装在该斗杆5B的前端侧的作为作业件的铲斗5C；和驱动它们的动臂缸5D、斗杆缸5E、作为作业件缸的铲斗缸5F。由液压缸构成的动臂缸5D、斗杆缸5E、铲斗缸5F、以及行驶液压马达2E、2F、后述的旋转液压马达15A(参照图2)分别为通过液压油而被驱动的液压执行机构。

另一方面，上部旋转体4构成为包含：成为形成该上部旋转体4的支承构造体的基座(车架)的旋转架6；和搭载在该旋转架6上的操作室7、配重8、发动机9、液压泵10、辅助发电马达13、蓄电装置16、逆变器19等。

在旋转架6的前部左侧设有划分驾驶室的操作室7。在操作室7内设有供操作员落座的驾驶席，在驾驶席周围设有行驶用的操作杆及踏板装置、作业用的操作杆装置(均未图示)等。操作杆及踏板装置、操作杆装置将与基于操作员对操作杆、操作踏板的操作相应的先导信号(先导压)输出到后述的控制阀12。

而且，在操作室7内，位于驾驶席后方下侧地设有后述的混合动力控制器22及主控制器24。另一方面，在旋转架6的后端侧设有用于保持与作业装置5之间的重量平衡的配重8。

发动机9位于配重8的前侧地配置在旋转架6的后侧。发动机9是内燃机，在曲柄轴(未图示)的轴线沿左右方向延伸的横置状态下搭载在旋转架6上。如图2所示，在发动机9的左右方向的一侧(例如右侧)安装有液压泵10和辅助发电马达13。

在此，发动机9例如由电子控制式发动机构成，通过作为发动机控制单元的ECU9A而被控制。具体地说，燃料向发动机9的缸(燃烧室)内的供给量、即向缸内喷射燃料的燃料喷射装置(电子控制喷射阀)的喷射量通过ECU9A而被可变地控制。在该情况下，ECU9A与后述的主控制器24连接。ECU9A基于来自主控制器24的控制信号(指令信号)而可变地控制基于燃料喷射装置向缸内喷射的燃料喷射量，控制发动机9的旋转速度。

液压泵10安装在发动机9的输出侧。液压泵10通过发动机9及辅助发电马达13而被驱动，由此朝向搭载在液压挖掘机1上的左右的行驶液压马达2E、2F、各缸5D、5E、5F、旋转液压马达15A等各种液压执行机构(以下称为液压执行机构2E～15A)供给(排出)工作用的液压油。

液压泵10是例如由可变容量型的斜盘式液压泵等构成的可变容量型液压泵。液压泵10具有调整排出流量(泵容量)的调节器(容量可变部、倾转致动器)10A。调节器10A通过后述的主控制器24而被可变地控制。

在液压泵10的附近(例如在车身的前后方向上的前侧)设有工作油箱11。工作油箱11蓄存向液压执行机构2E～15A供给的动作油。

控制阀12是由多个方向控制阀、电磁阀等的集合体构成的控制阀装置。控制阀12根据配置在操作室7内的行驶用的操作杆及踏板装置、作业用的操作杆装置的杆操作量或踏板操作量(以下称为操作装置的杆操作量)、来自主控制器24的指令等，控制从液压泵10向各种液压执行机构2E～15A供给的液压油的方向。由此，液压执行机构2E～15A通过从液压泵10供给的液压油而被驱动。

作为电动马达的辅助发电马达13与液压泵10一起被安装在发动机9的输出侧。辅助发电马达13与发动机9机械地连接。

辅助发电马达13通过由发动机9驱动来发电产生电力，或通过从蓄电装置16供给电力来辅助(支援)发动机9的驱动。即，辅助发电马达13具有通过由发动机9驱动来发电的作为发电机的功能、和通过从蓄电装置16供给的电力来辅助发动机9的驱动的作为电动机的功能。

构造罩14位于配重8的前侧地设在旋转架6上。构造罩14覆盖发动机9、液压泵10、辅助发电马达13等。在构造罩14上设有将外部气体作为冷却风吸入的进气口14A。

旋转装置15设在旋转架6的中央部。旋转装置15使上部旋转体4相对于下部行驶体2旋转。旋转装置15构成为包含例如作为液压执行机构的旋转液压马达15A、将该旋转液压马达15A的旋转减速的减速机构(未图示)、和将通过该减速机构而减速后的旋转输出到旋转轴承装置3(的内圈的内齿)的作为龆轮(pinion)的输出轴(未图示)。旋转液压马达15A基于从液压泵10经由控制阀12供给的液压油，使上部旋转体4相对于下部行驶体2旋转驱动。

蓄电装置16进行电力的充电和放电。蓄电装置16使用例如锂离子二次电池16A而构成，被安装在旋转架6上。蓄电装置16以辅助发电马达13发电产生的电力充电，或将充电得到的电力向辅助发电马达13放电(供给)。为此，蓄电装置16经由作为直流线缆(DC线缆)的直流母线17而与逆变器19连接。

在此，蓄电装置16构成为包含将蓄电池组(battery module)串联及并联配置而得到的锂离子二次电池16A、和进行该锂离子二次电池16A的状态判定及控制的控制部(蓄电池控制器)16B。在蓄电装置16上设有检测(计测)锂离子二次电池16A的充放电电流的电流传感器16C、检测锂离子二次电池16A的电压的电压传感器16D、和检测蓄电装置16自身的温度即锂离子二次电池16A的温度的温度传感器16E。

各传感器16C、16D、16E与控制部16B连接。控制部16B基于由各传感器16C、16D、16E分别检测出的电流、电压、温度来进行所需的运算，并且进行锂离子二次电池16A的状态判定及控制。而且，控制部16B经由蓄电装置信号线18而与后述的混合动力控制器22连接。

此外，蓄电装置16除了锂离子二次电池16A以外也能够使用例如双电层电容器。在对蓄电装置16使用电容器的情况下，能够构成为，在蓄电装置16与逆变器19之间设置斩波器，通过该斩波器将连接蓄电装置16和逆变器19的直流母线17的电压保持为固定。

逆变器19控制辅助发电马达13的动作。逆变器19经由作为三相交流线缆(强电线缆)的马达电力线20而与辅助发电马达13连接。在逆变器19内收纳有由晶体管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成的多个开关元件。各开关元件的导通(闭)/截止(开)由控制部19A控制。控制部19A经由马达信号线21而与混合动力控制器22连接。

控制部19A基于混合动力控制器22的指令来进行逆变器19的转换控制。此外，虽然图示省略，但在逆变器19上也连接有从辅助发电马达13延伸的信号线。该信号线将例如来自设于辅助发电马达13的旋转检测传感器(旋转变压器(resolver))等传感器的检测信号(例如辅助马达速度信号)输出到逆变器19的控制部19A。

在辅助发电马达13发电时，逆变器19将基于辅助发电马达13产生的发电电力转换成直流电力，通过直流母线17而将直流电力充到蓄电装置16。另一方面，在将辅助发电马达13作为电动机而驱动时，逆变器19将经由直流母线17而从蓄电装置16放电得到的直流电力转换成三相交流电力，并经由马达电力线20将三相交流电力向辅助发电马达13供给。

作为控制器的混合动力控制器22控制辅助发电马达13、蓄电装置16。混合动力控制器22与蓄电装置16的控制部16B、逆变器19的控制部19A、发动机9的ECU9A、后述的主控制器24同样地，构成为包含微型计算机。混合动力控制器22与各控制部16B、19A及主控制器24电连接，构成CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)。

混合动力控制器22成为各控制部16B、19A的上级的控制器，对这些各控制部16B、19A进行统括地控制。具体地说，混合动力控制器22通过对逆变器19的控制部19A输出控制信号，来控制辅助发电马达13的动作，由此控制基于蓄电装置16进行的充电或放电。另一方面，主控制器24也与混合动力控制器22同样地，构成为包含微型计算机。主控制器24分别与ECU9A、混合动力控制器22、液压泵10的调节器10A、及构成控制阀12的电磁阀(未图示)电连接。

主控制器24与ECU9A、混合动力控制器22进行通信，例如基于操作装置的杆操作量、发动机9的转速、蓄电装置16的蓄电率(SOC)等，将各种控制信号向ECU9A、混合动力控制器22发送。由此，ECU9A基于来自主控制器24的控制信号，对发动机9的转速等进行控制。另外，混合动力控制器22基于辅助发电马达13及逆变器19的状态、和操作装置的杆操作量，对辅助发电马达13、逆变器19、蓄电装置16进行控制。而且，主控制器24通过对液压泵10的调节器10A输出控制信号，来控制液压泵10的排出流量(动力)。

另外，蓄电装置16在以大电流充放电的情况下，电池内部电阻会暂时性增大，由此有可能会发生电池电压急剧变动等暂时性的性能劣化。对此，为了抑制蓄电装置16的暂时性的性能劣化，考虑根据蓄电装置16的状态(例如放电电流的平方累计值)来控制蓄电装置16的输出(放电)。

但是，在该情况下，在为了抑制蓄电装置16的电压的急剧变动而限制了蓄电装置16的输出时，有可能无法通过增加发动机9的输出来提供与该限制相应地减少的输出。另外，在限制了蓄电装置16的输出时，例如对液压泵10的动力的影响的预测、或基于该预测进行的液压泵10的控制也有可能会失败(例如延迟)。在这样的情况下，有可能会导致液压执行机构2E～15A的动作急剧变动等、液压执行机构2E～15A的操作性降低，而给操作员带来不协调感。

对此，如图3～图5所示，在本实施方式中，混合动力控制器22在由于蓄电装置16重复放电和充电而发生变化的状态量、具体地说基于蓄电装置16的放电和充电的电流累计值(根据电流累计值求出的电流累计值比率)超过了预先设定的规定阈值(L1％)的情况下，限制液压泵10的动力(减小排出流量)。由此，混合动力控制器22具有进行蓄电装置16的状态恢复的状态恢复部23。

在此，状态恢复部23构成为包含电流累计值运算部23A、阈值输出部23B、液压输出值运算部23C和电池输出值运算部23D。电流累计值运算部23A对蓄电装置16的电流累计值进行计算(运算)。与此同时，电流累计值运算部23A对计算出的电流累计值和从阈值输出部23B输出的电流累计值阈值(劣化开始值)进行比较，计算出作为其比率的电流累计值比率。

为此，在电流累计值运算部23A中输入有蓄电装置16的电池充放电电流、即由蓄电装置16的电流传感器16C检测出的电流测定值。在电流累计值运算部23A中，根据输入的电流测定值来计算出预先设定的规定时间(单位时间)内的电流值的累计值即电流累计值。预先通过实验、计算、模拟等求出规定时间，使得能够基于电流累计值与后述的电流累计值阈值的比较(比率)来进行液压泵10的恰当的动力限制(进而是辅助发电马达13的动力限制)。

另一方面，在电流累计值运算部23A中也输入有从阈值输出部23B输出的电流累计值阈值。电流累计值阈值能够设定为不会引起暂时性的内部电阻值上升的电流累计值的阈值。换言之，电流累计值阈值能够设定为若超过了该值则蓄电装置16容易发生暂时性的性能劣化(因内部电阻暂时性增大导致的电压的急剧变动)的劣化开始值(劣化开始临界值、劣化开始判定值)。

在电流累计值运算部23A中，根据当前的电流累计值和电流累计值阈值来计算出作为其比率的电流累计值比率。电流累计值比率能够以下述的算式1表示。由电流累计值运算部23A计算出的电流累计值比率被输出到液压输出值运算部23C及电池输出值运算部23D。

【算式1】

电流累计值比率＝(当前的电流累计值/电流累计值阈值)×100[％]

在液压输出值运算部23C中输入有由电流累计值运算部23A计算出的电流累计值比率、和与应由液压泵10输出的动力相对应的液压输出请求值。在此，液压输出请求值例如能够根据操作员的杆输入(操作装置的杆操作量)来求出。即，液压输出请求值是与为了实现操作员的杆输入而需要的液压动力相对应的值。换言之，液压输出请求值是与为了实现与操作员的杆输入相应的液压执行机构2E～15A的驱动而应由液压泵10输出的动力相对应的值。液压输出请求值与操作员的杆输入具有相关关系，例如操作员的杆输入越变大，则液压输出请求值也越变大。

液压输出值运算部23C基于图4所示的关系(特性线31)，根据电流累计值比率来求出液压输出比率。与此同时，液压输出值运算部23C通过将该求出的液压输出比率和液压输出请求值相乘，来计算出液压输出指令值。在此，图4示出了电流累计值比率与液压输出比率之间的关系。如图4所示，在电流累计值比率为L1％以下时，液压输出比率成为100％。

因此，在电流累计值比率为L1％以下时，液压输出请求值直接成为液压输出指令值。即，在电流累计值比率为L1％以下时，液压输出请求值不会被限制。因此，液压输出请求值直接作为液压输出指令值而被从混合动力控制器22经由主控制器24输出到液压泵10的调节器10A。在该情况下，没有限制液压泵10的动力(排出流量)。即，操作员能够不限制液压泵10的动力地使液压执行机构2E～15A驱动。

另一方面，当电流累计值比率超过了L1％时，液压输出比率减至比100％小。因此，当电流累计值比率超过了L1％时，液压输出指令值减至比液压输出请求值小。即，当电流累计值比率超过了L1％时，比液压输出请求值受到限制后的液压输出请求值被从混合动力控制器22经由主控制器24输出到液压泵10的调节器10A，液压泵10的排出流量受到限制(减小)。

由此，液压泵10的动力受到限制，与液压输出比率为100％时相比，液压执行机构2E～15A的驱动受到限制。此时，能够将因限制液压泵10的动力而产生的剩余动力部分分配给辅助发电马达13的输出减少部分。由此，能够减小蓄电装置16的充放电的电流，从而能够进行蓄电装置16的状态恢复。

在此，在电流累计值比率超过了L1％时，液压输出比率以在电流累计值比率为L2％时成为V1％的方式，从100％向V1％线性降低。由此，液压泵10的动力在电流累计值比率为L1％到L2％之间被线性地限制。在该情况下，在将能够允许液压挖掘机1的操作性降低的液压值(能够确保操作性的最小液压值)设为操作性允许液压值、将作为液压输出上限的液压值(最大液压值)设为液压输出上限值时，液压输出比率V1％能够以下述算式2表示。此外，操作性允许液压值作为能够允许液压挖掘机1的操作性降低的液压值而预先通过实验、计算、模拟等求出。

【算式2】

V1＝(操作性允许液压值/液压输出上限值)×100[％]

而且，在电流累计值比率为L2％以上时，液压输出比率被固定为V1％。即，在实施方式中，在电流累计值比率为0％到100％之间，液压输出比率不会低于V1％。因此，在电流累计值比率为0％到L1％时、以及L1％到L2％时，液压输出比率当然为V1％以上，在为L2％到100％时，液压输出比率也为V1％以上，从而能够确保液压挖掘机1的操作性。

另一方面，在电流累计值比率超过了L2％的情况下，电池输出值运算部23D为了谋求保护蓄电装置16，而进行辅助发电马达13的输出限制。即，在电池输出值运算部23D中输入有由电流累计值运算部23A计算出的电流累计值比率、和与应由辅助发电马达13输出的动力相对应的电池输出请求值。在此，电池输出请求值例如能够根据操作员的杆输入(操作装置的杆操作量)、蓄电装置16的能够输入输出的电力、发动机9的转速(旋转速度)等来求出。在该情况下，蓄电装置16的能够输入输出的电力能够根据此时的蓄电装置16的状态、例如锂离子二次电池16A的电压、内部电阻、温度等计算出。

电池输出值运算部23D基于图5所示的关系(特性线32)，根据电流累计值比率求出电池输出比率。与此同时，电池输出值运算部23D通过将该求出的电池输出比率和电池输出请求值相乘，来计算出电池输出指令值。在此，图5示出电流累计值比率与电池输出比率之间的关系。如图5所示，在电流累计值比率为L2％以下时，电池输出比率成为100％。

因此，在电流累计值比率为L2％以下时，电池输出请求值直接成为电池输出指令值。即，在电流累计值比率为L2％以下时，电池输出请求值不会受到限制，从混合动力控制器22将电池输出请求值直接作为电池输出指令值输出到逆变器19的控制部19A。在该情况下，辅助发电马达13的动力不受限制，辅助发电马达13能够进行发动机9的驱动辅助或发电。

另一方面，在电流累计值比率超过了L2％时，电池输出比率减至比100％小。因此，当电流累计值比率超过了L2％时，电池输出指令值减至比电池输出请求值小。即，当电流累计值比率超过了L2％时，从混合动力控制器22将比电池输出请求值受到限制后的电池输出请求值输出到逆变器19。

在该情况下，辅助发电马达13的动力受到限制，基于辅助发电马达13进行的辅助或发电受到限制。由此能够降低蓄电装置16的充放电的电流，从而能够进行蓄电装置16的状态恢复。在此，电池输出比率在电流累计值比率超过了L2％时，以在电流累计值比率为100％时变成0％的方式，从100％线性降低。由此，辅助发电马达13的动力在电流累计值比率为L2％到100％之间受到线性限制。而且，在电流累计值比率成为了100％以上时，电池输出比率成为0％，混合动力控制器22停止蓄电装置16的放电及充电。

像这样，在实施方式中，状态恢复部23在蓄电装置16的电流累计值、更具体地说电流累计值比率超过了作为规定阈值(第1阈值)的L1％的情况下，限制液压泵10的动力。由此，状态恢复部23进行蓄电装置16的状态恢复(液压泵动力限制要素)。

另外，状态恢复部23在即使限制了液压泵10的动力但电流累计值比率也没有降低的情况下，也会限制辅助发电马达13的动力。即，状态恢复部23在即使限制了液压泵10的动力但例如电流累计值比率仍进一步增大、且超过了作为规定阈值(第2阈值)的L2％的情况(没有低于L2％的情况)下，也会限制辅助发电马达13的动力。在该情况下，状态恢复部23除了限制液压泵10的动力以外还限制辅助发电马达13的动力，由此进行蓄电装置16的状态恢复(电动马达动力限制要素)。

而且，状态恢复部23在即使限制了液压泵10的动力且限制了辅助发电马达13的动力但电流累计值比率仍没有降低的情况下，停止蓄电装置16的放电及充电。即，状态恢复部23在即使限制了液压泵10的动力及辅助发电马达13的动力但例如电流累计值比率仍从L2％进一步增大、并成为作为规定阈值(第3阈值)的100％以上的情况(没有低于100％的情况)下，停止蓄电装置16的放电及充电。由此，状态恢复部23进行蓄电装置16的状态恢复(电动马达停止要素)。

像这样，状态恢复部23具有液压泵动力限制要素、电动马达动力限制要素和电动马达停止要素。由此，能够同时实现抑制蓄电装置16的暂时性的性能劣化(因内部电阻暂时性增大导致的电压的急剧变动)和改善蓄电装置16的使用限制时的操作感。

此外，电流累计值比率L1、L2、液压输出比率V1根据液压泵10、液压缸5D、5E、5F、液压马达2E、2F、15A、蓄电装置16、辅助发电马达13、发动机9等搭载设备的规格、控制规范的不同等而能够取各种值。另外，关于液压输出值运算部23C的输出限制的方法(图4的电流累计值比率与液压输出比率之间的关系)、电池输出值运算部23D的输出限制的方法(图5的电流累计值比率与电池输出比率之间的关系)，也根据搭载设备的规格、控制规范的不同等而能够采用各种方法。

像这样，电流累计值比率L1、L2、液压输出比率V1、电流累计值比率与液压输出比率之间的关系(特性线31)、电流累计值比率与电池输出比率之间的关系(特性线32)能够根据液压挖掘机1的机型等来设定，使得能够同时实现抑制蓄电装置16的暂时性的性能劣化和抑制液压执行机构2E～15A的操作性降低(改善蓄电装置16的使用限制时的操作感)。

本实施方式所涉及的混合动力式的液压挖掘机1具有如上述那样的结构，接下来说明其动作。

当搭乘在操作室7中的操作员使发动机9起动后，通过发动机9来驱动液压泵10和辅助发电马达13。由此，从液压泵10排出的液压油根据设在操作室7内的操作装置的杆操作而朝向左右的行驶液压马达2E、2F、旋转液压马达15A、作业装置5的动臂缸5D、斗杆缸5E、铲斗缸5F排出。由此，液压挖掘机1能够进行基于下部行驶体2的行驶动作、上部旋转体4的旋转动作、基于作业装置5的挖掘作业等。

在此，在液压挖掘机1工作时，在发动机9的输出转矩比液压泵10的驱动转矩大时，辅助发电马达13通过剩余转矩而作为发电机被驱动。由此，辅助发电马达13产生交流电力，该交流电力通过逆变器19而被转换成直流电力，并被蓄存到蓄电装置16中。另一方面，在发动机9的输出转矩比液压泵10的驱动转矩小时，辅助发电马达13通过来自蓄电装置16的电力而作为电动机被驱动，辅助发动机9的驱动。

而且，当蓄电装置16相对于辅助发电马达13的充放电成为大电流倾向时，在混合动力控制器22的状态恢复部23中，由电流累计值运算部23A计算出的电流累计值、进一步说是电流累计值比率变大。其结果为，在状态恢复部23的液压输出值运算部23C中，基于图4的特性线31来进行液压泵10的动力的限制。另外，在状态恢复部23的电池输出值运算部23D中，基于图5的特性线32来进行辅助发电马达13的动力的限制。

如此，根据实施方式，能够同时实现抑制蓄电装置16的暂时性的性能劣化和改善蓄电装置16的使用限制时的操作感。

即，根据实施方式，混合动力控制器22的状态恢复部23在蓄电装置16的状态量(电流累计值、电流累计值比率)超过了规定阈值的情况下，限制液压泵10的动力。在此，将蓄电装置16容易发生暂时性的性能劣化(因内部电阻暂时性增大导致的电压的急剧变动)的状态量(电流累计值比率：100％)设为劣化开始值(劣化开始临界值、劣化开始判定值)。在该情况下，作为规定阈值的第1阈值、即开始液压泵10的动力限制的动力限制开始值例如能够被设定为比劣化开始值小的值(电流累计值比率：L1％)。

另一方面，状态恢复部23在限制了液压泵10的动力时，蓄电装置16的负担降低，能够进行蓄电装置16的状态恢复。即，通过限制液压泵10的动力，而能够使蓄电装置16的充放电的电流降低。因此，能够抑制蓄电装置16的状态量(电流累计值、电流累计值比率)增大，从而能够抑制状态量接近劣化开始值(电流累计值比率：100％)。由此，能够抑制蓄电装置16的暂时性的性能劣化(因内部电阻暂时性增大导致的电压的急剧变动)。

而且，液压泵10的动力的限制能够在可允许液压执行机构2E～15A的操作性降低的范围(100％≥液压输出比率≥V1％)内进行设定。因此，在通过限制液压泵10的动力而进行蓄电装置16的状态恢复时，能够抑制液压执行机构2E～15A的操作性降低、进而抑制液压执行机构2E～15A的动作急剧变动。其结果为，能够同时实现抑制蓄电装置16的暂时性的性能劣化和改善蓄电装置16的使用限制时的操作感。

根据实施方式，状态恢复部23在即使限制了液压泵10的动力但蓄电装置16的状态量(电流累计值、电流累计值比率)仍没有低于规定阈值(电流累计值比率：L1％)、并且超过了作为规定阈值的第2阈值、即电动马达动力限制开始值(电流累计值比率：L2％)的情况下，状态恢复部23限制作为电动马达的辅助发电马达13的动力。即，在该情况下，状态恢复部23除了限制液压泵10的动力以外还限制作为电动马达的辅助发电马达13的动力，由此进行蓄电装置16的状态恢复。因此，通过限制液压泵10和辅助发电马达3双方的动力，而能够使蓄电装置16的负担进一步降低。由此，能够使蓄电装置16的状态量降低，从而能够抑制蓄电装置16的性能劣化。

根据实施方式，状态恢复部23在即使限制了液压泵10的动力且限制了作为电动马达的辅助发电马达13的动力但蓄电装置16的状态量(电流累计值、电流累计值比率)仍没有低于规定阈值(电流累计值比率：L1％)、并且达到了作为规定阈值的第3阈值(电流累计值比率：100％＝劣化开始值)的情况下，状态恢复部23停止蓄电装置16的放电及充电。由此，状态恢复部23进行蓄电装置16的状态恢复。因此，能够使蓄电装置16的状态量直接降低，从而能够抑制蓄电装置16的性能劣化。

根据实施方式，使蓄电装置16的状态量为基于蓄电装置16的放电和充电的电流累计值(电流累计值比率)。因此，能够将进行液压泵10的动力限制的规定阈值(第1阈值：L1％、第2阈值：L2％、第3阈值：100％)设定为电流累计值(电流累计值比率)。在此，电流累计值(电流累计值比率)的增大与蓄电装置16的充放的电流的增大具有相关关系。因此，能够基于电流累计值在恰当的时刻限制液压泵10的动力。

接下来，图6至图8示出了本发明的第2实施方式。第2实施方式的特征在于使由于蓄电装置重复放电和充电而发生变化的状态量为蓄电装置自身的温度。此外，在第2实施方式中，对与上述第1实施方式相同的结构要素标注相同的附图标记，并省略其说明。

代替第1实施方式的状态恢复部23而在第2实施方式中使用状态恢复部41。状态恢复部41在由于蓄电装置16重复放电和充电而发生变化的状态量、具体地说蓄电装置16自身的温度(根据该温度求出的温度比率)超过了预先设定的规定阈值(M1％)的情况下，限制液压泵10的动力。由此，状态恢复部41能够进行蓄电装置16的状态恢复。

即，构成蓄电装置16的锂离子二次电池16A需要抑制因电解液的改性导致的性能降低、和因将正极和负极电分离的隔膜(separator)的损伤导致的短路等性能劣化。因此，锂离子二次电池16A例如需要以温度不会成为60℃以上的方式进行管理。于是，在第2实施方式中，由温度传感器16E(参照图2)检测蓄电装置16自身的温度、即锂离子二次电池16A的温度。并且，状态恢复部41基于由温度传感器16E检测的温度(根据该温度求出的温度比率)，限制液压泵10的动力(进而限制辅助发电马达13的动力)。由此，状态恢复部41能够进行蓄电装置16的状态恢复。

在此，状态恢复部41构成为包含温度运算部41A、阈值输出部41B、液压输出值运算部41C和电池输出值运算部41D。温度运算部41A对蓄电装置16自身的温度(锂离子二次电池16A的温度)和从阈值输出部41B输出的温度阈值(劣化开始值)进行比较，计算出作为其比率的温度比率。

为此，在温度运算部41A中输入有由温度传感器16E检测出的温度。另外，在温度运算部41A中也输入有从阈值输出部41B输出的温度阈值。温度阈值能够设定为锂离子二次电池16A不会发生性能劣化的温度的阈值(例如60℃)。换言之，温度阈值能够设定为若超过该值则锂离子二次电池16A容易发生性能劣化的劣化开始值(劣化开始临界值、劣化开始判定值)。

在温度运算部41A中，根据当前温度和温度阈值来计算出作为其比率的温度比率。温度比率能够以下述算式3表示。由温度运算部41A计算出的温度比率被输出到液压输出值运算部41C及电池输出值运算部41D。

【算式3】

温度比率＝(当前的温度/温度阈值)×100[％]

在液压输出值运算部41C中输入有由温度运算部41A计算出的温度比率、和与应由液压泵10输出的动力相对应的液压输出请求值。液压输出值运算部41C基于图7所示的关系(特性线51)，根据温度比率求出液压输出比率。与此同时，液压输出值运算部41C通过将该求出的液压输出比率和液压输出请求值相乘，来计算出液压输出指令值。在此，图7示出了温度比率与液压输出比率之间的关系。如图7所示，在温度比率为M1％以下时，液压输出比率成为100％，在温度比率超过了M1％时，液压输出比率减至比100％小。

在该情况下，能够使温度比率M1％为例如与40℃相对应的值(＝40℃/60℃≒67％)。另外，液压输出比率在温度比率超过了M1％后，在温度比率为M2％时成为V1％。液压输出比率V1％能够以上述的算式2来表示。另外，能够使温度比率M2％为例如与50℃相对应的值(＝50℃/60℃≒83％)。

另一方面，在温度比率超过了M2％的情况下，电池输出值运算部41D为了谋求保护蓄电装置16，而进行辅助发电马达13的输出限制。即，在电池输出值运算部41D中输入有由温度运算部41A计算出的温度比率、和与应由辅助发电马达13输出的动力相对应的电池输出请求值。电池输出值运算部41D基于图8所示的关系(特性线52)，根据温度比率求出电池输出比率。与此同时，电池输出值运算部41D通过将该求出的电池输出比率和电池输出请求值相乘，来计算出电池输出指令值。

在此，图8示出了温度比率与电池输出比率之间的关系。如图8所示，在温度比率为M2％以下时，电池输出比率成为100％，在温度比率超过了M2％时，液压输出比率减至比100％小。并且，在温度比率为100％以上时，电池输出比率成为0％，混合动力控制器22停止蓄电装置16的放电及充电。

像这样，在实施方式中，状态恢复部41在蓄电装置16的温度比率(温度)超过了作为规定阈值(第1阈值)的M1％(40℃)的情况下，通过限制液压泵10的动力，来进行蓄电装置16的状态恢复(液压泵动力限制要素)。

另外，状态恢复部41在即使限制了液压泵10的动力但蓄电装置16的温度比率(温度)仍没有降低的情况下，也会限制辅助发电马达13的动力。即，状态恢复部41在即使限制了液压泵10的动力但例如温度比率(温度)却进一步增大而超过了作为规定阈值(第2阈值)的M2％(50℃)的情况(没有低于第2阈值的情况)下，也会限制辅助发电马达13的动力。在该情况下，状态恢复部41除了限制液压泵10的动力以外还限制辅助发电马达13的动力，由此进行蓄电装置16的状态恢复(电动马达动力限制要素)。

而且，状态恢复部41在即使限制了液压泵10的动力且限制了辅助发电马达13的动力但蓄电装置16的温度比率(温度)仍没有降低的情况下，停止蓄电装置16的放电及充电。即，状态恢复部41在例如温度比率(温度)从M2％(50℃)进一步增大并达到了作为规定阈值(第3阈值)的100％(60℃)的情况(没有低于第3阈值的情况)下，停止蓄电装置16的放电及充电。由此，状态恢复部41进行蓄电装置16的状态恢复(电动马达停止要素)。

像这样，状态恢复部41具有液压泵动力限制要素、电动马达动力限制要素和电动马达停止要素。由此，能够同时实现抑制蓄电装置16的性能劣化和改善蓄电装置16的使用限制时的操作感。

第2实施方式如上述那样基于蓄电装置16的温度(温度比率)来进行液压泵10的动力限制、辅助发电马达13的动力限制、蓄电装置16的放充电的停止，其基本作用与基于上述第1实施方式的基本作用没有特别差异。

尤其是，根据第2实施方式，使蓄电装置16的状态量为蓄电装置16自身的温度(温度比率)。因此，能够将进行液压泵10的动力限制的规定阈值(第1阈值：M1％、第2阈值：M2％、第3阈值：100％)设定为蓄电装置16自身的温度(温度比率)。在此，蓄电装置16自身的温度增大与蓄电装置16的性能劣化的发展具有相关关系。因此，能够基于蓄电装置16自身的温度在恰当的时刻限制液压泵10的动力。

此外，在上述第1实施方式中，列举构成为混合动力控制器22具有状态恢复部23的情况为例进行了说明。但是，本发明并不限于此，例如，也可以构成为蓄电装置16的控制部16B具有状态恢复部。另外，例如也可以构成为作为发动机9的控制部的ECU9A、或逆变器19的控制部19A具有状态恢复部。而且，也可以构成为连接有混合动力控制器22及ECU9A的主控制器24具有状态恢复部。这种情况在第2实施方式中也是同样的。

在上述第1实施方式中，列举构成为计算出作为电流累计值与电流累计值阈值(劣化开始值)的比率的电流累计值比率、并根据该电流累计值比率的值来进行液压泵10的动力限制、辅助发电马达13的动力限制、蓄电装置16的停止(充电和放电停止)的情况为例而进行了说明。但是，本发明并不限于此，例如也可以构成为不计算出电流累计值比率地根据电流累计值来进行液压泵10的动力限制、辅助发电马达13的动力限制、蓄电装置16的停止。

在上述第2实施方式中，列举构成为计算出作为温度与温度阈值(劣化开始值)的比率的温度比率、并根据该温度比率的值来进行液压泵10的动力限制、辅助发电马达13的动力限制、蓄电装置16的停止(充电和放电停止)的情况为例而进行了说明。但是，本发明并不限于此，例如也可以构成为不计算出温度比率地根据温度来进行液压泵10的动力限制、辅助发电马达13的动力限制、蓄电装置16的停止。

在上述第1实施方式中，列举构成为从状态恢复部23将液压输出指令值输出到液压泵10的调节器10A的情况为例而进行了说明。即，在第1实施方式中，列举构成为通过将比液压输出请求值小的液压输出指令值从状态恢复部23输出到液压泵10的调节器10A来限制液压泵10的动力的情况为例而进行了说明。

但是，本发明并不限于此，例如也可以构成为从状态恢复部23将液压输出指令值输出到控制阀12。在此，控制阀12例如构成为根据来自由操作员操作的行驶用的操作杆及踏板装置、作业用的操作杆装置的先导信号(先导压)切换液压油相对于液压执行机构2E～15A的供给、排出的控制阀装置。在该情况下，在比液压输出请求值小的液压输出指令值被从状态恢复部输出到控制阀12时，控制阀12例如通过限制基于操作员的操作产生的先导信号(先导压)，而能够限制向液压执行机构2E～15A供给的液压油。即，也可以构成为，通过从状态恢复部23将液压输出指令值输出到控制阀12，以该控制阀12限制向液压执行机构2E～15A供给的液压油，由此(间接地)限制液压泵10的动力。这种情况在第2实施方式中也是同样的。

在上述第1实施方式中，列举由旋转液压马达15A构成了旋转装置15的驱动源的情况为例而进行了说明。但是，本发明并不限于此，例如也可以通过液压马达(旋转液压马达)与电动马达(旋转电动马达)的组合来构成旋转装置15的驱动源。另外，也可以仅通过电动马达(旋转电动马达)来构成旋转装置15的驱动源。这种情况在第2实施方式中也是同样的。

在上述各实施方式中，作为工程机械列举混合动力式的液压挖掘机1为例而进行了说明。但是，本发明并不限于此，例如能够广泛地适用于混合动力式的轮式装载机、混合动力式的自卸卡车(搬运车辆)等将与蓄电装置连接的电动马达和发动机作为液压泵的动力源的各种混合动力式的工程机械。而且，对于省去发动机而仅通过电动马达来驱动液压泵的电动式的工程机械，也能够适用本发明。另外，各实施方式是例示，当然能够进行以不同的实施方式示出的结构的局部置换或组合。

附图标记说明

1 液压挖掘机(工程机械)

2E、2F 行驶液压马达(液压执行机构)

5D 动臂缸(作业用液压缸、液压执行机构)

5E 斗杆缸(作业用液压缸、液压执行机构)

5F 铲斗缸(作业用液压缸、液压执行机构)

9 发动机

10 液压泵

13 辅助发电马达(电动马达)

15A 旋转液压马达(液压执行机构)

16 蓄电装置

22 混合动力控制器(控制器)

23、41 状态恢复部

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种工程机械，具有：

电动马达；

液压泵，其通过所述电动马达而被驱动；

液压执行机构，其通过从所述液压泵供给的液压油而被驱动；

蓄电装置，其向所述电动马达供给电力，或以基于所述电动马达产生的发电电力充电；和

控制器，其控制所述电动马达、所述液压泵、所述蓄电装置中的至少某一个，且进行所述蓄电装置的状态恢复，

所述工程机械的特征在于，

所述控制器构成为，在由于所述蓄电装置重复放电和充电而发生变化的状态量超过了规定阈值的情况下，不限制所述电动马达的动力而限制所述液压泵的动力，在即使限制了所述液压泵的动力但所述状态量仍没有低于规定阈值的情况下，除了限制所述液压泵的动力以外还限制所述电动马达的动力，由此进行所述蓄电装置的状态恢复。

2.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器构成为，在即使限制了所述液压泵的动力且限制了所述电动马达的动力但所述状态量仍没有低于规定阈值的情况下，通过停止所述蓄电装置的放电及充电，来进行所述蓄电装置的状态恢复。

3.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

所述状态量为基于所述蓄电装置的放电和充电的电流累计值。

4.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

所述状态量为所述蓄电装置自身的温度。

5.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

还具有与所述电动马达机械地连接的发动机，

所述液压泵通过所述电动马达及所述发动机而被驱动。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

根据国际检索机构的意见书，认定为权利要求1-3、5、6所涉及的发明相对于文献1(JP2005-083242A)不具有创造性，权利要求4所涉及的发明相对于文献1及文献2(JP10-210675A)不具有创造性。另外，根据国际检索机构的检索报告，认定文献3(WO2016/084421A1)为“P，X”。

于是，新的权利要求1进行了如下的(A)(B)(C)的修改。

(A)将最初申请的权利要求1和权利要求2进行了合并。

(B)使“控制器进行蓄电装置的状态恢复”这一方面为前序部分。

(C)明确了“控制器在限制液压泵的动力和电动马达的动力双方之前，不限制电动马达的动力而限制液压泵的动力”这一方面。

对此，在文献1-3任一个中均没有记载上述(C)的结构。文献1在蓄电余量为规定值以下时，限制电动发电机(20)的动力和液压泵(17)的动力双方。文献3在蓄电池(24)的温度或蓄电余量没有处于恰当范围的情况下，提高辅助泵(47)的载荷，与此相对，本申请发明限制(减小)液压泵的动力。

本申请发明由于具有上述(C)的结构，所以能够起到可同时实现抑制蓄电装置的暂时性的性能劣化和改善蓄电装置使用限制时的操作感这一固有效果。

中国专利局PCT处：

以下是根据

PCT第19条

□PCT第28条/PCT第41条

□国际初步审查报告附件

所作修改的说明，其中

1.用修改后的权利要求第1-5项替换

原权利要求第1-6项；

2.用修改后的说明书第_____页替换

原说明书第_____________页；

3.用修改后的附图第_______页替换

原附图第_______________页。

4.用修改后的摘要_________替换

原摘要_________________。

具体修改请见替换页。此外，删除了替换页中的多余的“修改后”、“删除”的表述，并调整了权利要求的编号及引用关系。

北京市金杜律师事务所

2018年8月30日

Claims (6)

1.一种工程机械，具有：

电动马达；

液压泵，其通过所述电动马达而被驱动；

液压执行机构，其通过从所述液压泵供给的液压油而被驱动；

蓄电装置，其向所述电动马达供给电力，或以基于所述电动马达产生的发电电力充电；和

控制器，其控制所述电动马达、所述液压泵、所述蓄电装置中的至少某一个，

所述工程机械的特征在于，

所述控制器构成为具有状态恢复部，该状态恢复部在由于所述蓄电装置重复放电和充电而发生变化的状态量超过了规定阈值的情况下，通过限制所述液压泵的动力，来进行所述蓄电装置的状态恢复。

2.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

所述状态恢复部构成为，在即使限制了所述液压泵的动力但所述状态量仍没有低于规定阈值的情况下，除了限制所述液压泵的动力以外还限制所述电动马达的动力，由此进行所述蓄电装置的状态恢复。

3.如权利要求2所述的工程机械，其特征在于，

所述状态恢复部构成为，在即使限制了所述液压泵的动力且限制了所述电动马达的动力但所述状态量仍没有低于规定阈值的情况下，通过停止所述蓄电装置的放电及充电，来进行所述蓄电装置的状态恢复。

4.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

所述状态量为基于所述蓄电装置的放电和充电的电流累计值。

5.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

所述状态量为所述蓄电装置自身的温度。

6.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

还具有与所述电动马达机械地连接的发动机，

所述液压泵通过所述电动马达及所述发动机而被驱动。