CN110446639B - 作业车辆的电力再生系统 - Google Patents

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Abstract

无需在高压直流线路中设置蓄电池等蓄电装置，有效利用再生电力。作业车辆的电力再生系统具有：由发动机(11)驱动的第1发电机(12)以及第2发电机(31)；用于向行驶马达(10L、R)供给电力的第1电气回路(C1)；用于向辅助设备(35)供给电力的第2电气回路(C2)；从第1电气回路向第2电气回路供给电力的降压装置(21)；和判断作业车辆的行驶模式为动力运行模式或再生模式中的哪一个并控制降压装置的驱动的控制器(51)，控制器在为再生模式的情况下，将再生电力从第1电气回路经由降压装置向第2电气回路供给，使辅助设备由再生电力驱动。

Description

作业车辆的电力再生系统
技术领域
本发明涉及作业车辆的电力再生系统。
背景技术
作为本发明的背景技术，例如在专利文献1中记载了“一种混合动力式自卸卡车，其具有：对驱动轮驱动的驱动电机；将发电机旋转驱动而发电的发动机；将发电机的输出从交流转换为直流的整流器；与整流器的直流输出线路连接且控制驱动电机的转速的逆变器；与整流器的直流输出线路以及逆变器的输入电源线路并联连接的蓄电池；和根据加速量而将速度指令信号向逆变器输出的控制器，其中，驱动电机具有比发动机大的最大输出，控制器具有蓄电池充放电控制机构，该机构在对于驱动电机的驱动而需要比发动机的最大输出时的发电电力更大的电力的情况下，将能够从蓄电池放电的指令向蓄电池开闭开关输出而通过放电电流对驱动电机的驱动电力进行辅助”(参照说明书摘要)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-299901号公报
发明内容
在专利文献1中构成为，在电气回路的高电压直流线路中搭载有蓄电池(例如锂离子电池、铅蓄电池等)，由此不得不将大量的蓄电池串联连接。即，专利文献1增加了蓄电池数量，由此自卸卡车的重量增加，其结果为具有油耗恶化的课题。
由此，期待一种技术，其在作业车辆的电力再生系统中，无需在高压直流线路中设置蓄电池等蓄电装置，能够有效利用再生电力。
为了解决上述课题，具有代表性的本发明为一种作业车辆的电力再生系统，其特征在于，具有：由发动机驱动的第1发电机以及第2发电机；由所述第1发电机发电、并用于向与所述作业车辆的驱动轮连接的行驶马达供给电力的第1电气回路；由所述第2发电机发电、并用于向所述作业车辆的辅助设备供给电力的第2电气回路；高压侧与所述第1电气回路连接、且低压侧与所述第2电气回路连接、并且从所述第1电气回路向所述第2电气回路供给电力的降压装置；和判断所述作业车辆的行驶模式为通常的行驶状态、即动力运行模式或获得再生电力的行驶状态、即再生模式中的哪一个并控制所述降压装置的驱动的控制器，所述控制器在所述作业车辆的行驶模式为所述再生模式的情况下，以将所述再生电力从所述第1电气回路经由所述降压装置向所述第2电气回路供给的方式控制所述降压装置的驱动，使所述辅助设备由所述再生电力驱动。
发明效果
根据本发明，在作业车辆的电力再生系统中，无需在高压直流线路中设置蓄电池等蓄电装置，能够有效利用再生电力。此外，上述之外的课题、构成以及效果通过以下的实施方式的说明而明确。
附图说明
图1是作业车辆的代表例、即自卸卡车的侧视图。
图2是自卸卡车的电力再生系统的构成图。
图3是DC-DC转换器的构成图。
图4是表示基于控制器执行的各设备的控制的框线图。
图5是用于说明行驶判断部的功能的框线图。
图6是表示基于控制器执行的DC-DC转换器的控制顺序的流程图。
图7是表示自卸卡车的行驶状态和各设备的动作的时刻的时序图。
图8是表示发动机转速与发动机输出之间的关系的特性图。
图9是用于说明行驶判断部的功能的框线图。
图10是本发明的第2实施方式的电力再生系统的构成图。
图11是表示自卸卡车的行驶状态和各设备的动作的时刻的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的各实施方式。此外，在各图中对于相同要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
「第1实施方式」
以下，说明本发明的作业车辆的电力再生系统的第1实施方式。本发明的第1实施方式的电力再生系统是适用于作为作业车辆的代表例的自卸卡车的例子。
(自卸卡车100的外观)
图1是作为作业车辆的代表例的自卸卡车的侧视图。图1所示的自卸卡车100是特别地针对矿山所使用的车辆，在车架1上搭载有用于装载土砂等的车厢5，车架1和车厢5由左右一对的升降液压缸6而连结。另外，在车架1上，经由未图示的机构部件而安装有左右一对的前轮2、左右一对的后轮3、燃料箱9等。在各后轮3的旋转轴部，收纳有用于驱动各后轮3的行驶马达10、和调节各后轮3的转速的减速机。
在车架1上还安装有可供操作员步行的甲板D。在甲板D上搭载有用于供操作员为了操作自卸卡车100而搭乘的驾驶舱4、收纳有各种电力设备的控制柜8、和用于将剩余能量作为热量而散热的多个栅格箱7。另外，在图1中，在被前轮2遮挡的部分中，搭载有发动机11、主要用于驱动后轮3的作为行驶马达10L、10R用电力源的第1发电机12、与主要用于将栅格箱7内冷却的风扇36机械连接的作为风扇电机(辅助设备电机)35用电力源的第2发电机31、和主要作为液压设备用液压源的未图示的主泵等。
(自卸卡车100的操作方法)
在驾驶舱4内设置有未图示的加速踏板、制动踏板、升降踏板、以及方向盘。操作员能够操作驾驶舱4内的加速踏板或制动踏板，来控制自卸卡车100的加速力或制动力。并且，操作员通过使方向盘向左右旋转而进行自卸卡车100的转向操作，通过踏入升降踏板而使车厢5通过升降液压缸6起立来进行卸载操作。此外，用于进行转向操作、卸载操作的液压系统是公知的，由此不进行详述。
(自卸卡车100的电力再生系统的构成)
图2是自卸卡车的电力再生系统的构成图。如图2所示，自卸卡车100的电力再生系统具有由发动机11驱动的第1发电机12以及第2发电机31、第1电气回路C1、第2电气回路C2、作为降压装置的DC-DC转换器21、和控制器51。
第1电气回路C1将由第1发电机12发电的电力向与自卸卡车100的后轮(驱动轮)3L、3R连接的行驶马达10L、10R供给。第2电气回路C2将由第2发电机31发电的电力向与自卸卡车100的风扇(辅助设备)36连接的风扇电机(辅助设备电机)35供给。
DC-DC转换器21的高压侧与第1电气回路C1连接，低压侧与第2电气回路C2连接。并且，DC-DC转换器21从第1电气回路C1向第2电气回路C2供给电力。控制器51控制DC-DC转换器21的驱动。虽然具体后述，但控制器51判断自卸卡车100的行驶模式为通常的行驶状态、即动力运行模式或获得再生电力的行驶状态、即再生模式中的哪一个，并控制DC-DC转换器21的驱动。
在第1电气回路C1中，第1发电机12的三相交流输出经由作为二极管桥式的第1整流回路14而向行驶马达用逆变器(第1电力转换装置)13L、13R输入，行驶马达用逆变器13L、13R的输出分别与行驶马达10L、10R电连接。此外，作为第1整流回路14也可以代替二极管桥式，例如使用如三相逆变器那样的双向电力转换装置。
另外，行驶马达10L、10R的轴经由减速机G1、G2分别与后轮3L、3R机械连接，行驶马达10L、10R的转矩经由减速机G1、G2向后轮3L、3R传递。
在处于第1整流回路14的输出侧且处于行驶马达用逆变器13L、13R的直流输入部的高压直流线路18上，连接有栅格电阻(电阻器)16以及斩波器15。在此，在第1电气回路C1中，没有连接用于将由行驶马达10L、10R再生的电力储存的蓄电装置。由此，在本实施方式中，由行驶马达10L、10R再生的再生电力并没有被蓄电装置储存，而是斩波器15工作并经由栅格箱7内的栅格电阻16放电至大气。另外，通过第1电压检测器17检测高压直流线路18的第1电压值，并向控制器51输出。
另一方面，在第2电气回路C2中，第2发电机31的三相交流输出经由作为二极管桥式的第2整流回路32，与风扇电机用逆变器(第2电力转换装置)34连接，风扇电机用逆变器34的输出与多个风扇电机35连接。另外，风扇电机35的输出轴与风扇36连接。另外，由第2电压检测器37检测辅助设备直流线路38的第2电压值，并向控制器51输出。在此，在第1实施方式中，为了辅助设备直流线路38的电力的稳定而设有蓄电池33，但并不一定需要设置蓄电池33。此外，在第1实施方式中，作为与辅助设备直流线路38连接的电气部件而仅图示了风扇电机用逆变器34，但也可以为，例如将对空调用逆变器或第1发电机的励磁用电源等直流电压进行电力转换的电力转换装置与辅助设备直流线路38连接。
如图2所示，控制器51使用了包括CPU(Central Processing Unit)、ROM(ReadOnly Memory)或HDD(Hard Disc Drive)等存储装置、和RAM(Random Access Memory)在内的硬件而构成，该存储装置存储了用于执行基于CPU的处理的各种程序，该RAM成为CPU执行程序时的作业区域。
对于控制器51输入有：由第1电压检测器17检测到的第1电气回路C1的电压值VHV、由未图示的第1电流检测器检测到的第1电气回路C1的电流、由转矩传感器T1、T2检测到的行驶马达10L、10R的转矩T、由转速传感器R1、R2检测到的行驶马达10L、10R的转速ω、由速度传感器S1、S2检测到的自卸卡车100的车辆速度V、由第2电压检测器37检测到的第2电气回路C2的电压值VLV、和由未图示的第2电流检测器检测到的第2电气回路C2的电流。
控制器51基于所输入的第1电气回路C1内的电流以及电压、第2电气回路C2内的电流以及电压、行驶马达10L、10R的转矩T、自卸卡车100的车辆速度V，而将用于控制DC-DC转换器21的输出电压、即辅助设备直流线路38的电压的控制信号向DC-DC转换器21输出。
另外，控制器51基于自卸卡车100的状态或操作员的操作输入，向发动机11或行驶马达用逆变器13L、13R、斩波器15、风扇电机用逆变器34的各半导体开关(未图示)适当输出开-关信号，而使行驶马达10L、10R、栅格电阻16、风扇电机35在恰当的时刻驱动，由此控制第1电气回路C1以及第2电气回路C2的电力的流动。
当由发动机11驱动第1发电机12时，所产生的三相交流电压通过第1整流回路14转换为直流电压，并向行驶马达用逆变器13L、13R输入。若在该状态下操作员踏入加速踏板，则从控制器51向行驶马达用逆变器13L、13R输入用于加速的控制信号，向行驶马达10L、10R供给电力。通过该电力，行驶马达10L、10R经由减速机G1、G2驱动后轮3L、3R，使自卸卡车100前进或者后退。
另一方面，当操作员踏入制动踏板时、或下坡中的制动动作时，从控制器51向行驶马达用逆变器13L、13R输入减速用的控制信号，行驶马达10L、10R将自卸卡车100的动能转换为电能。即，行驶马达10L、10R执行作为发电机的动作。
此时产生的电力(再生电力)作为直流电压而储存在行驶马达用逆变器13L、13R的高压直流线路18中，但对于安全存储的电力具有界限，由此需要放电功能。因此，在直流电压超过规定值的情况下，控制器51使与高压直流线路18连接的斩波器15动作。由此，将从第1发电机12朝着行驶马达10L、10R的电能的流动切换为从行驶马达10L、10R朝向栅格电阻16流动，对栅格电阻16施加直流电压，由此能够将电能消耗为热量。
栅格电阻16的热量通常通过周围的大气而自然空冷。但是，在发热能量大的情况下，栅格电阻16的温度上升，具有引起基于高温导致的损伤的可能性。由此，控制器51驱动风扇36，通过强制空冷来进行栅格电阻16的冷却。
另一方面，当由发动机11驱动第2发电机31时，所产生的三相交流电压通过第2整流回路32而转换为直流电压，向风扇电机用逆变器34输入。在需要栅格电阻16的冷却的情况下，从控制器51向风扇电机用逆变器34输入用于驱动风扇电机35的控制信号，风扇36旋转。通过因风扇36的旋转所产生的风，冷却栅格电阻16。
接着，说明DC-DC转换器21的构成。图3是DC-DC转换器21的构成图。如图3所示，高压直流线路18与DC-DC转换器21的高压侧的输入端子41A、41B连接，DC-DC转换器21的输入端子41A、41B与例如由绝缘型电压型全桥等回路构成的将直流电压转换为矩形波等交流信号的电压型逆变器43连接。电压型逆变器43与例如中心抽头型等的具有绝缘功能的变压器44的一次绕组连接，根据变压器44的圈数比而将由电压型逆变器43生成的交流信号变压，并向变压器44的二次绕组输出。变压器44的二次绕组与例如由二极管和扼流圈构成的整流回路45连接，向变压器44的二次绕组输出的交流信号由整流回路45转换为直流电压，并向低压侧的输出端子42A、42B输出。输出端子42A、42B与辅助设备直流线路38连接，向辅助设备直流线路38供给直流电力。
此外，DC-DC转换器21的回路构成只要是将作为高电压的高压直流线路18的电压转换为作为低电压的辅助设备直流线路38的电压的回路构成即可。另外，图3仅使用了一个DC-DC转换器，但也可以将多个DC-DC转换器多并联、多串联地连接。顺便来说，在本实施方式中，处于高压侧的输入端子41A、41B的电压为大约1800～2000V，处于低压侧的输出端子42A、42B的电压为大约320V～350V。这样地，DC-DC转换器21作为将电压从高压侧向低压侧降压的降压机构而发挥作用。
这样，控制器51在自卸卡车100的制动动作时，使行驶马达10L、10R作为发电机动作而将动能转换为电能，并将电能通过栅格电阻16而转换为热能，由此获得制动力。另外，将所产生的热量由风扇36强制空冷，向大气中释放，由此确保稳定的制动力。
此外，虽未图示，但自卸卡车100在减速器的基础上还具有机械式的制动系统，能够根据状况区分使用基于电气的减速(减速器制动)和机械式的制动系统来降低车身的速度。
(基于控制器51执行的控制)
接下来，说明基于控制器51执行的包括DC-DC转换器21在内的各设备的控制。图4是表示基于控制器51执行的各设备的控制的框线图，图5是用于说明图4所示的行驶判断部61的功能的框线图。如图4所示，控制器51输出斩波器驱动指令、DC/DC Duty*指令、第2发电机转矩指令来控制各设备。以下，具体说明。
(斩波器驱动指令的输出)
如图5所示，在行驶判断部61中，基于从检测行驶马达10L、10R转矩的转矩传感器T1、T2所输出的转矩T、从检测自卸卡车100的车辆速度的速度传感器S1、S2所输出的车辆速度V，来判断自卸卡车100的行驶模式。行驶判断部61在车辆速度V为正且转矩T正，或车辆速度V为负且转矩T为负的情况下，判断为动力运行模式，行驶判断部61输出动力运行模式A。在车辆速度V为正且转矩T为负，或车辆速度V为负且转矩T为正的情况下判断为再生模式，行驶判断部61输出再生模式B。在车辆速度V为零的情况下，处于自卸卡车100停止的状态、或者在坂道上自卸卡车100的行驶马达10L、10R仅产生转矩T的状态，由此行驶判断部61输出0。
这样，行驶判断部61通过行驶马达10L、10R的转矩T和自卸卡车100的车辆速度V，来判断自卸卡车100的当前的行驶模式为通常的行驶状态、即动力运行模式、还是为获得再生电力的行驶状态、即再生模式。
如图4所示，与行驶判断部61连接的电阻器驱动判断部71与检测高压直流线路18的电压的第1电压检测器17连接。电阻器驱动判断部71保持有为了斩波器15的驱动用而预先决定的第4阈电压值(第4阈值)VM1。在行驶判断部61的输出为再生模式B，且第1电压检测器17的电压值(第1电压值)VHV比VM1大的情况(VHV＞VM1)下，电阻器驱动判断部71输出1。
在行驶判断部61的输出为动力运行模式A或者0的情况、或第1电压检测器17的电压值VHV为VM1以下的情况(VHV≦VM1)下，电阻器驱动判断部71输出0。在电阻器驱动判断部71的输出为1的情况下，控制器51输出斩波器驱动指令，起动斩波器15。由此，再生电力借助栅格电阻16而被消耗。另一方面，在电阻器驱动判断部71的输出为0的情况下，控制器51输出斩波器停止指令，停止斩波器15。
(DC/DC Duty*指令的输出)
切换部74与行驶判断部61连接，输入有来自行驶判断部61的行驶判断结果(A、B、0)、行驶马达10L、10R的转矩指令值T*、和行驶马达10L、10R的转速ω。切换部74根据行驶马达10L、10R的转矩指令值T*和检测到的转速ω来运算对于行驶马达10L、10R所必要的电力P(＝T×ω)，并输出所必要的电力P以及来自行驶判断部61的信息。
第1阈判断部72与切换部74连接，在行驶判断部61的输出为A而处于动力运行模式的情况下，根据预先保持的动力运行模式时的行驶马达10L、10R的转矩-转速表，而输出对于高压直流线路18所必要的第1阈电压指令值(第1阈值)VA*。
第2阈判断部73与切换部74连接，在行驶判断部61的输出为B而处于再生模式的情况下，根据预先保持的再生模式时的行驶马达10L、10R的转矩-转速表，输出对于高压直流线路18所必要的第2阈电压指令值(第2阈值)VB*。
DC-DC转换器驱动判断部75与第1阈判断部72以及第2阈判断部73连接，分别输入有计算出的第1阈电压指令值VA*以及第2阈电压指令值VB*、和作为高压直流线路18的第1电压检测器17的输出的电压值VHV。在高压直流线路18的第1电压检测器17的电压值VHV比VA*或VB*大(VHV＞VA*或VB*)的情况下，DC-DC转换器驱动判断部75输出1。另一方面，在高压直流线路18的第1电压检测器17的电压值VHV为VA*或VB*以下(VHV≦VA*或VB*)的情况下，DC-DC转换器驱动判断部75输出0。另外，DC-DC转换器驱动判断部75预先保持有最大电压值VM2，在高压直流线路18的第1电压检测器17的电压值VHV为VM2以上(VHV≧VM2)的情况下，DC-DC转换器驱动判断部75输出0。
DC-DC转换器电压控制部91具有减法运算器82、PI控制部83、和限制器84。辅助设备直流线路38的第2电压检测器37的输出、即电压值(第2电压值)VLV、和辅助设备直流线路38的电压指令值VLV*输入至减法运算器82。减法运算器82进行电压指令值VLV*和第2电压检测器37的电压值VLV的减法运算，向PI控制部83输出电压偏差ΔVLV。PI控制部83向限制器84输出使电压偏差ΔVLV变成0的Duty值。限制器84具有对从PI控制部83输出的Duty*值施加限制的功能。
在从PI控制部83输出的Duty*值为最大限制值Duty＿max以上的情况(Duty*≧Duty＿max)下，限制器84向DC-DC转换器控制部87输出Duty＿max。另外，在从PI控制部83输出的Duty值为最小限制值Duty＿min以下的情况(Duty*≦Duty＿min)下，限制器84向DC-DC转换器控制部87输出Duty＿min。在从PI控制部83输出的Duty*值为限制器84的限制值内的情况(Duty＿min＜Duty*＜Duty＿max)下，限制器84向DC-DC转换器控制部87输出从PI控制部83所输出的Duty*值。
另外，辅助设备直流线路38的第2电压检测器37的输出、即电压值(第2电压值)VLV输入至第3阈判断部81。第3阈判断部81预先保持有辅助设备直流线路38的最大电压值(第3阈值)VC。第3阈判断部81对辅助设备直流线路38的最大电压值VC、和辅助设备直流线路38的第2电压检测器37的电压值VLV进行比较，并在电压值VLV为辅助设备直流线路38的最大电压值VC以上的情况(VLV≧VC)下，第3阈判断部81输出0，在电压值VLV比辅助设备直流线路38的最大电压值VC小的情况(VLV＜VC)下，第3阈判断部81输出1。
DC-DC转换器控制部87输入有DC-DC转换器驱动判断部75的输出、限制器84的输出、和第3阈判断部81的输出。DC-DC转换器控制部87在满足DC-DC转换器驱动判断部75的输出为0、或者第3阈判断部81的输出为0的任一个条件的情况下，输出0，进行DC-DC转换器21的驱动停止。DC-DC转换器控制部87在DC-DC转换器驱动判断部75的输出为1且第3阈判断部81的输出为1的情况下，输出限制器84的输出值(即Duty*值)，驱动DC-DC转换器21。
(第2发电机转矩指令的输出)
第2发电机转矩控制部92具有减法运算器82、PI控制部85、和限制器86。辅助设备直流线路38的第2电压检测器37的输出、即电压值VLV、和辅助设备直流线路38的电压指令值VLV*输入至减法运算器82。减法运算器82进行电压指令值VLV*和电压值VLV的减法运算，向PI控制部85输出电压偏差ΔVLV。
PI控制部85向限制器86输出使电压偏差ΔVLV变成0的转矩指令值T2*。限制器86具有对从PI控制部85输出的转矩指令值T2*施加限制的功能。在从PI控制部85输出的转矩指令值T2*为最大限制值T＿max以上的情况(T2*≧T＿max)下，限制器86输出T＿max。另外，在从PI控制部85输出的转矩指令值T2*为最小限制值T＿min以下的情况(T2*≦T＿min)下，限制器86输出T＿min。在从PI控制部85输出的转矩指令值T2*为限制器86的限制值内的情况(T＿min＜T2*＜T＿max)下，限制器86输出从PI控制部85所输出的转矩指令值T2*。根据从限制器86所输出的转矩指令值T2*，第2发电机31通过发动机11进行发电。
接下来说明控制器51的控制流程。图6是表示基于控制器51执行的DC-DC转换器21的控制顺序的流程图。如图6所示，控制器51判断辅助设备直流线路38的电压值VLV是否小于辅助设备直流线路38的最大电压值(第3阈电压)VC(S1)。在VLV小于VC的情况(S1/是)下，控制器51根据行驶马达10L、10R的转矩T以及自卸卡车100的车辆速度V来判断自卸卡车100的行驶模式为动力运行模式和再生模式中的哪一个，计算高压直流线路18的电压阈值(第1阈电压指令值VA*、第2阈电压指令值VB*)(S2)。
在行驶模式为再生模式的情况(S3/是)下，控制器51判断高压直流线路18的电压值VHV是否大于第2阈电压指令值VB*(S4)。在大于的情况(S4/是)，控制器51根据再生模式中Duty*值来驱动DC-DC转换器21(S5)。另一方面，在行驶模式为动力运行模式的情况(S6/是)下，控制器51判断高压直流线路18的电压值VHV是否大于第1阈电压指令值VA*(S7)。在大于的情况(S7/是)下，控制器51根据动力运行模式中Duty*值来驱动DC-DC转换器21(S8)。此外，在S4中为否的情况、在S6中为否的情况、以及在S7中为否的情况下，控制器51不驱动(停止)DC-DC转换器21。
(自卸卡车100的行驶状态和各设备的动作)
接下来说明与自卸卡车100的行驶状态对应的各设备的动作。图7是表示自卸卡车100的行驶状态和各设备的动作的时刻的时序图。
＜时刻t0～t1＞
当自卸卡车100开始行驶时，由于行驶马达用逆变器13L、13R驱动，并驱动行驶马达10L、10R，所以通过第1发电机12产生电力，高压直流线路18的电压上升。
＜时刻t1～t2＞
在自卸卡车100的行驶中，当第1发电机12发电产生了对行驶马达10L、10R进行驱动的电力以上的电力时，高压直流线路18的电压上升至为了驱动行驶马达所必要的电压指令值以上。此时，自卸卡车为动力运行模式且高压直流线路的检测电压大于第1阈电压指令值VA*，由此DC-DC转换器21驱动。DC-DC转换器21将由第1发电机12发电的剩余电力向辅助设备直流线路38供给。此时，第2发电机31的输出降低。
＜时刻t2～t3＞
高压直流线路18的检测电压等于第1阈电压指令值VA*，DC-DC转换器21停止动作。
＜时刻t3～t4＞
当自卸卡车100开始减速时，自卸卡车100成为再生模式。当高压直流线路18的电压超过由行驶马达10L、10R的转矩指令值T*以及转速ω计算出的第2阈电压指令值VB*时，DC-DC转换器21驱动。DC-DC转换器21将来自行驶马达10L、10R的再生电力向辅助设备直流线路38供给。此时，第2发电机31的输出降低。
＜时刻t4～t5＞
当通过来自行驶马达10L、10R的再生电力，而高压直流线路18的电压到达至最大电压值VM1时，斩波器15驱动，以使高压直流线路18的电压不会超过最大电压值VM1的方式控制。
(效果)
如以上所说明那样，根据第1实施方式，在行驶马达10L、10R为再生模式的情况下，无需在高压直流线路18中使用蓄电池，能够通过栅格电阻16消耗在减速时(基于减速器制动执行的制动时)产生的电力。并且，由于不需要在高压直流线路18中搭载蓄电池，所以能够谋求自卸卡车100的轻量化。
另外，能够与在减速时产生的电力的大小、输出变动的快慢无关地消耗再生电力，且通过将减速器的电力的一部分经由DC-DC转换器21向辅助设备直流线路38供给，而能够由辅助设备直流线路38消耗再生电力。
而且，在行驶马达10L、10R为动力运行模式的情况下，能够将由发动机11和第1发电机12产生的能量一部分经由DC-DC转换器21向辅助设备直流线路38供给，可抑制基于动力运行时的剩余电力造成的高压直流线路18的电压上升。由此，能够降低第2发电机31、甚至发动机11的输出，有助于自卸卡车100的油耗改善以及自卸卡车100的安全性提高。
另外，在第1实施方式中，在第1电气回路C1中没有搭载蓄电池，由此每当自卸卡车100的行驶模式切换为动力运行模式和再生模式时，能够立即(无需等待向蓄电池的蓄电完成)地驱动DC-DC转换器21而将剩余电力从第1电气回路C1向第2电气回路C2供给，由此与现有技术相比，可进一步谋求能量的有效利用。即，通过根据行驶模式来切换DC-DC转换器21的动作，能够将再生电力立即向辅助设备类供给而消耗。
另外，在第1实施方式中，行驶判断部61构成为，判断自卸卡车100的行驶模式，由此控制器51能够考虑发动机效率、同时控制发动机转速。若参照图8所示的发动机转速与发动机输出的特性图来说明，则点P2的发动机效率比点P1高，由此通过控制器51以将发动机转速从N1仅提高至N2的方式控制，而能够提高发动机效率并谋求油耗改善。此外，该效果在将本发明的电力再生系统适用于作为作业车辆的轮式装载机的情况下更加显著。这是因为，轮式装载机会重复执行被称为所谓的V字挖掘的动作。
此外，在第1实施方式中，将从DC-DC转换器21供给电力的被供给对象设为风扇电机35，但也可以为，为了冷却未图示的行驶马达10L、10R或第1发电机12而输送空气的行驶马达用吹风机或第1发电机用吹风机，或者第1发电机12的励磁用电源。
(行驶判断部61的其他例)
在第1实施方式中，能够代替图5所示的行驶判断部61而适用图9所示的行驶判断部62。图9是用于说明行驶判断部62的功能的框线图。如图9所示，行驶判断部62基于在某一时间T1检测的从检测自卸卡车100的车辆速度V的速度传感器S1、S2输出的前次取样时的车辆速度V-1、和在某一时间T2(T1＜T2)检测的自卸卡车100的车辆速度V，来判断自卸卡车100的行驶模式。
行驶判断部62在车辆速度V与前次取样时的车辆速度V-1之间的差量、即车辆速度偏差ΔV(＝V-V-1)为正的情况下，判断为动力运行模式，输出动力运行模式A。行驶判断部62在车辆速度V与前次取样时的车辆速度V-1之间的差量、即车辆速度偏差ΔV(＝V-V-1)为负的情况下，判断为再生模式，输出再生模式B。在车辆速度偏差ΔV(＝V-V-1)为零的情况下，由于自卸卡车是停止的，所以行驶判断部62输出零。也可以这样地构成行驶判断部62，能够判断自卸卡车100的行驶模式。但是，为了不将上坡时的减速判断为再生模式而并用检测车身倾斜的未图示的倾斜传感器。此外，行驶判断部62可以代替行驶判断部61来使用，也可以与行驶判断部61一同使用。
「第2实施方式」
图10是本发明的第2实施方式的电力再生系统的构成图。与第1实施方式主要不同的点在于，DC-DC转换器驱动判断部75中的动力运行模式下的第1阈电压指令值VA*的设定方法。
如图10所示，在DC-DC转换器最小驱动设定部88中输入有辅助设备直流线路38的电压值VLV。DC-DC转换器最小驱动设定部88基于所输入的辅助设备直流线路38的电压值VLV，计算能够使辅助设备直流线路38的电压值VLV由DC-DC转换器21输出的高压直流线路18的第1阈电压指令值VA*。计算方法为，当将DC-DC转换器21的变压器圈数比设为N，将最大Duty比设为Duty＿max时，由式(1)表示。
VA*＝VLV×N/Duty＿max 式(1)
基于该式(1)，DC-DC转换器最小驱动设定部88将计算出的高压直流线路18的第1阈电压指令值VA*向DC-DC转换器驱动判断部75输出。DC-DC转换器驱动判断部75与第2阈判断部73以及DC-DC转换器最小驱动设定部88连接，分别输入有计算出的第1阈电压指令值VA*以及第2阈电压指令值VB*、作为高压直流线路的第1电压检测器17输出的电压值VHV。
在高压直流线路18的第1电压检测器17的电压值VHV大于第1阈电压指令值VA*或第2阈电压指令值VB*(VHV＞VA*或VB*)的情况下，DC-DC转换器驱动判断部75输出1，在高压直流线路18的第1电压检测器17的电压值VHV为VA*或VB*以下(VHV≦VA*或VB*)的情况下，DC-DC转换器驱动判断部75输出0。另外，DC-DC转换器驱动判断部75预先保持有最大电压值VM2，在高压直流线路18的第1电压检测器17的电压值VHV为VM2以上(VHV≧VM2)的情况下，DC-DC转换器驱动判断部75输出0。
(自卸卡车100的行驶状态和各设备的动作)
接下来说明与自卸卡车100的行驶状态对应的各设备的动作。图11是表示自卸卡车100的行驶状态和各设备的动作的时刻的时序图。
＜时刻t6～t7＞
当自卸卡车100开始行驶时，由于驱动行驶马达用逆变器13L、13R，并驱动行驶马达10L、10R，所以通过第1发电机12产生电力，高压直流线路18的电压上升。
＜时刻t7～t8＞
在自卸卡车100的行驶中，自卸卡车100为动力运行模式且高压直流线路18的检测电压为第1阈电压指令值VA*以上，由此DC-DC转换器21驱动。DC-DC转换器21将由第1发电机12产生的剩余电力向辅助设备直流线路38供给。此时，第2发电机31的输出降低。
＜时刻t8～t9＞
高压直流线路18的检测电压等于第1阈电压指令值VA*，DC-DC转换器21不驱动。当自卸卡车100开始减速时，自卸卡车100成为再生模式。当高压直流线路18的电压超过由行驶马达10L、10R的转矩指令值T*以及转速ω计算出的第2阈电压指令值VB*时，DC-DC转换器21驱动。DC-DC转换器21将来自行驶马达10L、10R的再生电力向辅助设备直流线路38供给。此时，第2发电机31的输出降低。
＜时刻t9～t10＞
当通过来自行驶马达10L、10R的再生电力，高压直流线路的电压到达至最大电压值VM1时，斩波器15驱动，以使高压直流线路的电压不会超过最大电压值VM1的方式控制。
(效果)
如以上说明那样，根据第2实施方式，能够起到与第1实施方式相同的作用效果。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，包括各种变形例。例如，上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的实施方式，并非限定于一定要具有所说明的全部构成。例如，本发明在自卸卡车之外，还能够适用于上述的轮式装载机和叉型装载器等各种作业车辆。
附图标记的说明
10L、10R 行驶马达
11 发动机
12 第1发电机
13L、13R 行驶马达用逆变器(第1电力转换装置)
14 第1整流回路
16 栅格电阻(电阻器)
17 第1电压检测器
18 高压直流线路
21 DC-DC转换器(降压装置)
31 第2发电机
32 第2整流回路
34 风扇电机用逆变器(第2电力转换装置)
35 风扇电机(辅助设备)
36 风扇
37 第2电压检测器
38 辅助设备直流线路
100 自卸卡车
C1 第1电气回路
C2 第2电气回路
VHV 第1电压值
VLV 第2电压值
VA* 第1阈电压指令值(第1阈值)
VB* 第2阈电压指令值(第2阈值)
VC 最大电压值(第3阈值)
VM1 第4阈电压值(第4阈值)

Claims (5)

1.一种作业车辆的电力再生系统，其特征在于，具有：
由发动机驱动的第1发电机以及第2发电机；
由所述第1发电机发电、并用于向与所述作业车辆的驱动轮连接的行驶马达供给电力的第1电气回路；
由所述第2发电机发电、并用于向所述作业车辆的辅助设备供给电力的第2电气回路；
高压侧与所述第1电气回路连接且低压侧与所述第2电气回路连接、并且从所述第1电气回路向所述第2电气回路供给电力的降压装置；和
判断所述作业车辆的行驶模式为通常的行驶状态、即动力运行模式或获得再生电力的行驶状态、即再生模式中的哪一个并控制所述降压装置的驱动的控制器，
所述控制器在所述作业车辆的行驶模式为所述再生模式的情况下，以将所述再生电力从所述第1电气回路经由所述降压装置向所述第2电气回路供给的方式控制所述降压装置的驱动，使所述辅助设备由所述再生电力驱动，
所述第1电气回路由与所述第1发电机连接的第1整流回路、输入侧与所述第1整流回路连接且输出侧与所述行驶马达连接的第1电力转换装置、与所述第1电力转换装置的输入侧连接的电阻器以及斩波器、和检测所述第1电气回路内的电压的第1电压检测器构成，
所述第2电气回路的构成至少包括与所述第2发电机连接的第2整流回路、输入侧与所述第2整流回路连接且输出侧与所述作业车辆的辅助设备连接的第2电力转换装置、和检测所述第2电气回路内的电压的第2电压检测器，
所述控制器在所述行驶模式为所述动力运行模式且由所述第1电压检测器检测到的第1电压值比第1阈值大的情况下、或在所述行驶模式为所述再生模式且所述第1电压值比第2阈值大的情况下，驱动所述降压装置，从所述第1电气回路向所述第2电气回路供给电力，其中，所述第1电气回路没有搭载蓄电池。
2.根据权利要求1所述的作业车辆的电力再生系统，其特征在于，
所述第1阈值以及所述第2阈值是分别基于所述行驶马达的转矩与转速之间的关系所决定的值。
3.根据权利要求1所述的作业车辆的电力再生系统，其特征在于，
所述控制器在所述行驶模式为所述再生模式且所述第1电压值比第4阈值大的情况下，驱动所述电阻器来消耗电能。
4.根据权利要求1所述的作业车辆的电力再生系统，其特征在于，
所述控制器在由所述第2电压检测器检测到的第2电压值为第3阈值以上的情况下，停止所述降压装置的驱动。
5.根据权利要求1所述的作业车辆的电力再生系统，其特征在于，
所述控制器基于由所述第2电压检测器检测到的第2电压值来设定所述动力运行模式时的所述第1阈值，
在由所述第1电压检测器检测到的所述第1电压值在所述动力运行模式时比所述第1阈值大的情况下，输出所述降压装置的驱动指令。
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