CN111148905A - 电动式液压工程机械的液压驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过对驱动向多个驱动器供给压力油的液压泵的电动机的转速进行控制，进行液压泵的流量控制的电动式液压工程机械的液压驱动装置，其不会使电动机的响应性过度恶化，且将电动机消耗的动力可靠地限制在预定的最大容许动力的范围内。因此，控制器(50)具有最大角加速度限制部(容许速率计算部(50n)及速率限制部(50j))，计算主泵(2)消耗的液压动力，基于该液压动力的大小和预先设定的电动机(1)能够消耗的最大容许动力计算电动机(1)容许的最大角加速度，并以电动机(1)的角加速度不超过最大角加速度的方式限制电动机(1)的角加速度。

Description

电动式液压工程机械的液压驱动装置

技术领域

本发明涉及一种由电动机驱动液压泵进行各种作业的液压挖掘机等电动式液压工程机械的液压驱动装置，特别是涉及一种通过电动机的转速控制进行液压泵的流量控制的电动式液压工程机械的液压驱动装置。

背景技术

由电动机驱动液压泵，通过多个驱动器进行各种作业的液压挖掘机等电动式液压工程机械由于以不排放发动机的尾气的点、低噪音的点等为代表的特征，被利用于不建议尾气排放的环境，例如室内、地下等作业环境。

作为这样的电动式液压工程机械的液压驱动装置，已知专利文献1及2所记载的装置。

在专利文献1中，作为电动式液压工程机械的液压驱动装置，公开了以下技术：将控制电动机的转速，对液压泵进行负载感应控制的算法组装入控制器。

在专利文献2中提出了一种电动回转控制装置，其针对驱动工程机械的回转体的电动机，设置限制电动机的速度指令的变化量的转换速率限制部，在要求回转扭矩大，且电动机无法跟随速度指令的情况下，以限制电动机的速度指令的变化量(角加速度)的方式对转换速率限制部设定转换速率，减小速度指令的最大变化量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2013/058326号公报

专利文献2：日本特开2014-194120号公报

发明内容

发明所要解决的课题

根据专利文献1的技术，通过电动机的转速控制进行负载感应控制，因此电动机根据由各操作杆的操作输入决定的要求流量控制转速，因此，在例如各操作杆输入小且要求流量小的情况等下，电动机的转速被抑制为较低。

在此，就液压泵而言，已知，其转速越大，在泵内进行旋转运动、往复运动的部件引起的工作油的搅拌阻力、它们的粘性阻力越增加，由此效率恶化。

因此，在将电动机的转速设为恒定，通过控制液压泵的容量(倾转角)控制液压泵的吐出流量的电动式液压工程机械的情况下，无法得到高的泵效率。

在专利文献1的技术中，在操作杆输入小且要求流量小的情况下，电动机的转速被抑制为较低，因此液压泵的效率提高，其结果，能够抑制电池的耗能。

但是，专利文献1也具有如下改善的余地。

在专利文献1中，如上所述，通过进行电动机的转速控制而进行液压泵的流量控制(负载感应控制)，因此，例如在杆中立的状态下，如果从电动机的转速被抑制为较低的状态为了使某驱动器工作而急操作对应的操作杆，则电动机的转速急剧增加，以使液压泵的吐出流量增加。此时，在电动机中，有时除了用于驱动液压泵的扭矩，还产生抵抗电动机的转子具有的惯性力矩的扭矩，在电动机产生过大的电流。如果产生这样的过大的电流，则电池的寿命显著受损。另外，在从商用电源、外部电池供给电源而工作的情况下，有时超过商用电源的容许功率而断路器断开，外部电池的寿命显著受损。

针对这样的课题，考虑在专利文献1的结构中设置如专利文献2记载那样的转换速率限制部，对电动机的转速的变化量(角加速度)设置限制，使电动机的转速不会急剧増加。

但是，即使在该情况下，也存在以下的问题。

在专利文献1中，在要求回转扭矩大且电动机无法追随速度指令的情况下，设定于转换速率限制部的转换速率为预定的某恒定的值，不能根据液压泵的液压的负荷的大小而变化。

因此，例如在液压泵的负荷压力小且吐出流量也小的状态下，由于因液压负荷而引起的负荷扭矩小，因此即使因电动机的转子的惯性力矩引起的负荷扭矩增大，在电动机产生的电流过大的可能性也低。但是，如上所述地，转换速率是预定的某恒定的值，因此，即使在这样的情况下，动力机的转速的变化量也被恒定的转换速率过度限制，因此，有时液压泵的流量控制的响应性(各驱动器的响应性)显著受损，给操作人员带来大的不适感。

本发明的目的在于，在通过控制对向多个驱动器供给压力油的液压泵进行驱动的电动机的转速来进行液压泵的流量控制的电动式液压工程机械的液压驱动装置中，通过根据液压泵消耗的负荷动力的大小将电动机的转速的变化量调整为最佳，能够使电动机的响应性不会过度恶化，且将电动机消耗的动力可靠地限制在预定的最大容许动力的范围内。

用于解决课题的方案

为了解决这样的课题，本发明为一种电动式工程机械的液压驱动装置，其具备：电动机；液压泵，其由该电动机驱动；多个驱动器，其由从该液压泵吐出的压力油驱动；控制阀装置，其将从上述液压泵吐出的压力油分配供给至上述多个驱动器；以及控制器，其通过控制上述电动机的转速来控制上述液压泵的吐出流量，其中，上述控制器计算上述液压泵消耗的液压动力，基于该液压动力的大小和预先设定的上述电动机能够消耗的最大容许动力计算上述电动机容许的最大角加速度，并以不超过上述最大角加速度的方式限制上述电动机的角加速度，控制上述电动机的转速。

这样，控制器基于液压泵消耗的液压动力的大小和预先设定的上述电动机能够消耗的最大容许动力计算电动机容许的最大角加速度，以不超过该最大角加速度的方式限制电动机的角加速度，控制上述电动机的转速，由此，即使液压动力因液压泵的负荷压力等变化而变动，由于与之相应地限制电动机的角加速度，因此电动机消耗的动力也可靠地限制在预定的最大容许动力的范围内。

另外，在液压动力小，不需要限制电动机的角加速度的情况下，能够将电动机的角加速度(转速増加比例)设定得较大，因此电动机的转速快递增加，能够以良好的响应性驱动多个驱动器。

发明效果

根据本发明，即使电动机驱动的液压泵的消耗动力因液压泵的负荷压力等变化而变动，由于与之相应地限制电动机的角加速度，因此电动机消耗的动力也可靠地限制在预定的最大容许动力的范围内。

另外，在液压泵的消耗动力小，能够将动力用于电动机的转速上升的情况下，能够将电动机的角加速度设定得较大，因此电动机的转速快速增加，能够以良好的响应性驱动多个驱动器。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的电动式液压工程机械的液压驱动装置的图。

图2是表示搭载本实施方式的液压驱动装置的电动式液压工程机械的一例的液压挖掘机的外观的图。

图3是表示本实施方式的控制器的CPU进行的处理内容的功能块图。

图4是表示本实施方式的容许速率计算部的功能块图的图。

图5是表示设定于表格的马力控制特性的图。

图6是本实施方式的速率限制部的功能块图。

图7是表示可用于使动力机加速的动力(容许加速动力)的计算方法的思路的图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

～结构～

图1是表示本发明的一实施方式的电动式液压工程机械的液压驱动装置的图。

本实施方式的液压驱动装置具备：电动机1；由电动机1驱动的可变容量型的主泵2(液压泵)及固定容量型的先导泵30；作为由从可变容量型的主泵2突出的压力油驱动的多个驱动器的起重臂缸筒3a、悬臂缸筒3b、回转马达3c、铲斗缸筒3d(参照图2)、摆动缸筒3e(参照图2)、行驶马达3f、3g(参照图2)、刮板缸筒3h(参照图2)；用于将从可变容量型的主泵2吐出的压力油向多个驱动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h引导的压力油供给路5；以及与压力油供给路5的下游连接，且引导从可变容量型的主泵2吐出的压力油的控制阀块4(控制阀装置)。以下，将“驱动器3a、3b、3c、3d、3f、3g、3h”简略地标记为“驱动器3a、3b、3c……”。

控制阀块4构成将从主泵2(液压泵)吐出的压力油分配供给至多个驱动器3a、3b、3c……的控制阀装置，在控制阀块4内配置有用于控制多个驱动器3a、3b、3c……的多个换向阀6a、6b、6c……和分别位于多个换向阀6a、6b、6c……的各入口开口的下游侧的多个压力补偿阀7a、7b、7c……。在压力补偿阀7a、7b、7c……设有对压力补偿阀7a、7b、7c……的阀柱沿关闭方向施力的弹簧，而且向对压力补偿阀7a、7b、7c……的阀柱沿打开方向施力的一侧引导多个换向阀6a、6b、6c……的入口开口的下游侧的压力，向对压力补偿阀7a、7b、7c……的阀柱沿关闭方向施力的一侧引导后述的多个驱动器3a、3b、3c……的最高负荷压力Plmax。

多个换向阀6a、6b、6c……和多个压力补偿阀7a、7b、7c……构成了将从主泵2吐出的压力油分配供给至多个驱动器3a、3b、3c……的控制阀装置。

另外，在控制阀块4内，在压力油供给路5的下游设有：溢流阀14，如果压力油供给路5的压力(主泵2的吐出压力)成为预先决定的设定压力以上，则该溢流阀14将压力油供给路5的压力油排出到油箱；以及卸荷阀15，如果压力油供给路5的压力(主泵2的吐出压力)与最高负荷压力Plmax的差压成为某设定压力以上，则该卸荷阀15将压力油供给路5的压力油排出到油箱。

而且，在控制阀块4内配置有与多个换向阀6a、6b、6c……的负荷压力检测端口连接的梭阀9a、9b、9c……。梭阀9a、9b、9c……分别以并排(tournament)形式连接，在最高位的梭阀9c检测最高负荷压力，并输出到油路8。梭阀9a、9b、9c……构成检测多个驱动器3a、3b、3c……的最高负荷压力的最高负荷压力检测装置。

卸荷阀15具备：沿关闭卸荷阀15的方向引导多个驱动器3a、3b、3c……的最高负荷压力的承压部15a；沿关闭卸荷阀15的方向设置的弹簧15b；以及沿打开卸荷阀15的方向引导压力油供给路5的压力(主泵2的吐出压力)的承压部15c。

在可变容量型的主泵2具备对其容量(倾转角)进行调整的调节器活塞17和以与调节器活塞17对置的朝向配置的弹簧18，且构成为进行马力控制，该马力控制为，向调节器活塞17引导压力油供给路5的压力，若压力油供给路5的压力变高，则减小其倾转，降低可变容量型的主泵2的吸收动力。

在先导泵30的压力油供给路31设有：先导溢流阀32，其保持压力油供给路31的压力恒定，在压力油供给路31形成先导液压源；以及切换阀100，其切换是否将压力油供给路31的压力供给至用于进行多个换向阀6a、6b、6c……的工作的多个先导阀(未图示)。多个先导阀(未图示)分别内置于包括起重臂缸筒3a、悬臂缸筒3b、铲斗缸筒3d、回转马达3c用的操作杆装置124A、124B(参照图2)的多个操作杆装置，通过操作操作杆装置的操作杆而工作，将从压力油供给路31引导的压力油作为先导一次压力生成多个换向阀6a、6b、6c……的用于工作的操作先导压力。切换阀100通过操作设于液压挖掘机等工程机械的驾驶室108(参照图2)内的门锁杆24切换是将压力油供给路31的压力作为先导一次压力向多个先导阀(未图示)供给，还是将供给到先导阀的先导一次压力排出到油箱。

另外，本实施方式的液压驱动装置具备控制器50、指示基准转速的基准转速指示刻度盘51、用于控制电动机1的转速的逆变器60、经由直流电力供给路65与逆变器60连接且向逆变器60供给直流电力的电池70、内置设定电动机1能够消耗的最大容许动力的输入装置81的监视器80、经由直流电力供给路65与逆变器60连接的AC/DC转换器90、以及与AC/DC转换器90连接的连接器91，AC/DC转换器90将从商用电源92供给的交流电力转换成直流电力供给至逆变器60。

另外，本实施方式的液压驱动装置具备：压力传感器40，其与压力油供给路5连接，检测作为主泵2的吐出压力的泵压Pps；以及压力传感器41，其与引导最高负荷压力的油路8连接，检测最高负荷压力Pplmax，来自压力传感器40、41的压力信号与来自基准转速指示刻度盘51的基准转速信号及来自输入装置81的最大容许动力的信号一同输入控制器50。

在图2中表示搭载有本实施方式的液压驱动装置的电动式液压工程机械的一例的液压挖掘机的外观。

液压挖掘机具备上部回转体102、下部行驶体101以及摆动式的前作业机104，前作业机104由起重臂111、悬臂112、铲斗113构成。上部回转体102和下部行驶体101通过回转轮215旋转自如地连接，上部回转体102能够相对于下部行驶体101通过回转马达3c的旋转而回转。在上部回转体的前部安装有摇柱103，在该摇柱103可上下运动地安装有前作业机104。摇柱103能够通过摆动缸筒3e的伸缩而相对于上部回转体102沿水平方向转动，前作业机104的起重臂111、悬臂112、铲斗113能够通过起重臂缸筒3a、悬臂缸筒3b以及铲斗缸筒3d的伸缩沿上下方向转动。在下部行驶体101的中央框架105安装有惰轮211和通过刮板缸筒3h的伸缩进行上下动作的刮板106。行驶马达3f、3g的旋转经由驱动轮210驱动左右的履带212，由此下部行驶体101进行行驶。

就上部回转体102而言，在回转框架107之上设置有搭载电池70的电池搭载部109和驾驶室108，在驾驶室108内设有驾驶座122、起重臂缸筒3a、悬臂缸筒3b、铲斗缸筒3d、回转马达3c用的操作杆装置124A、124B、监视器80以及门锁杆24(参照图1)。

图3是表示本实施方式的控制器50的CPU进行的处理内容的功能块图。

在图3中，来自压力传感器41、40的信号Vplmax、Vps分别经由表格50a、50b转化成最高负荷压力Pplmax、泵压Pps，导入差分器50d，计算LS差压Pls(Pls＝Pps-Pplmax)。

另一方面，来自基准转速指示刻度盘51的信号Vec经由表格50c转换成基准转速Nb，经由表格50f计算目标LS差压Pgr。LS差压Pls和目标LS差压Pgr被导入差分器50e，计算两者的差压偏差ΔP(ΔP＝Pgr-Pls)。该差压偏差ΔP为表示主泵2要求的吐出流量的盈亏的参数。将差压偏差ΔP输入表格50h，计算与差压偏差ΔP(吐出流量的盈亏)相应的所需假想容量变化量(增减量)Δq。

假想容量变化量Δq由速率限制部50j通过后述的容许速率计算部50n计算出的最大假想容量变化量Δqlimit限制，输出限制后假想容量变化量Δq’。

图4表示本实施方式的速率限制部50j的功能块图。

速率限制部50j具有最小值选择器50ja，将通过表格50h计算出的假想容量变化量Δq和通过容许速率计算部50n计算出的最大假想容量变化量Δqlimit输入最小值选择器50ja，它们中的较小的一方作为限制后假想容量变化量Δq’输出。

限制后假想容量变化量Δq’通过滞后单元50m及加法器50l加到一控制循环前的后述的限制后假想容量q’，计算新的假想容量q。假想容量q由限制器50o限制最小值/最大值，计算限制后假想容量q’。上述限制后假想容量q’乘以增益50p，然后与上述的基准转速Nb一同导入乘法器50q，计算目标流量Qd(Qd＝q’×Nb/1000)。

目标流量Qd乘以增益50r，将该值通过除法器50u除以后述的容量限制值qlimit，从而计算电动机1的目标转速Nd(Nd＝Qd×1000/qlimit)。将目标转速Nd通过表格50s转换成指令值Vinv，该Vinv被输出至逆变器60。

另一方面，通过表格50b转换成的压力油供给路5的压力即泵压Pps导入表格50g，计算容量限制值qlimit。在表格50g设定有模拟基于可变容量型主泵2的调节器活塞17和弹簧18的马力控制特性的特性。

图5是表示设定于表格50g的马力控制特性的图。

在图5中，在压力油供给路5的压力Pps＜Ppq1的情况下，容量限制值qlimit与主泵2的物理上的最大容量qmax相等(qlimit＝qmax)。在Ppq1≤Pps＜Ppq2的情况下，在随着泵压Pps变大而该值变小时，在Pps＝Ppq2的情况下达到最小值qmin。

通过表格50g计算出的容量限制值qlimit乘以增益50t，然后通过乘法器50i乘以上述的基准转速Nb，计算最大限制流量Qlimit。最大限制流量Qlimit与上述的目标流量Qd被输入最小值选择器50k，选择它们中的较小的一方作为限制后流量Q’而输出。

限制后流量Q’是由电动机1驱动且通过调节器活塞17和弹簧18进行马力控制的主泵2吐出的流量的推断值，表格50g、增益50t、乘法器50i以及最小值选择器50k作为推断主泵2实际吐出的流量的泵流量推断部y发挥作用。

作为泵流量推断值的限制后流量Q’、上述的目标流量Qd、上述的泵压Pps、上述的基准转速Nb、以及通过设于监视器80内的输入装置81输入的最大容许动力Pwmax均导入容许速率计算部50n，通过容许速率计算部50n计算出的最大假想容量变化量Δqlimit导入上述的速率限制部50j。

图6表示本实施方式的容许速率计算部50n的功能块图。

容许速率计算部50n具备最大角加速度运算部50na和最大速率计算部50nb。

向最大角加速度运算部50na导入通过输入装置81输入的最大容许动力Pwmax、限制后流量Q’、泵压Pps以及目标流量Qd，运算电动机1的最大角加速度dωlimit。

最大角加速度运算部50na由液压动力计算部50nc、转换参数计算部50nd、减法器50ne及乘法器50nf、以及最大容许动力设定部50ng构成。

将通过输入装置81输入的最大容许动力Pwmax导入最大容许动力设定部50ng，并将该最大容许动力Pwmax存储于存储器(未图示)，设定最大容许动力Pwmax。监视器80根据电动机1的电源是电池70还是商用电源92来显示多个最大容许电力Pwlimit，且构成为能够通过输入装置81的操作选择所希望的最大容许电力Pwlimit。

将限制后流量Q’及泵压Pps导入液压动力计算部50nc，液压动力计算部50nc根据限制后流量Q’和泵压Pps进行Pps×Q’/60的运算，计算主泵2消耗的液压动力Pwh。在减法器50ne中，从最大容许动力Pwmax减去液压动力Pwh，计算可消耗于电动机1的加速的加速动力Pwa。

图7表示可用于使电动机1加速的动力的计算方法的思路。

例如在可变容量型的主泵2的吐出压力或其吐出流量小且液压动力小的情况下，如图7的左侧的条形图所示，可以将最大容许动力Pwmax中的大部分用于电动机1的加速。

相反地，在主泵2的吐出压力及吐出流量大且液压动力大的情况下，如图7的右侧的条形图所示，最大容许动力Pwmax中的可用于电动机1的加速的动力很少。

基于这样的思路，通过液压动力计算部50nc计算主泵2的液压动力Pwh，在减法器50ne中，从最大容许动力Pwmax减去液压动力Pwh，从而计算可消耗于电动机1的加速的加速动力Pwa。

将目标流量Qd导入转换参数计算部50nd，转换参数计算部50nd使用目标流量Qd运算1/Im×1/(2π×Qd×1000)的转换参数。在此，Im是电动机1的转子具有的惯性力矩。该转换参数的值通过乘法器50nf与可消耗于电动机1的加速的加速动力Pwa相乘，计算最大角加速度dωlimit。即，通过将1/(2π×Qd×1000)与可消耗于电动机1的加速的加速动力Pwa，将加速动力Pwa转换成扭矩，进一步地，通过对其乘以1/Im，可计算电动机1容许的最大的角加速度dωlimit。

在最大速率计算部50nb中，根据作为最大角加速度运算部50na的运算结果的最大角加速度dωlimit，使用可变容量型主泵2的最大容量qmax、一控制循环时间Δt以及基准转速Nb，计算容许的最大假想容量变化量Δqlimit。

在此，如上所述，qmax是可变容量型主泵2的物理上的最大容量，Δt是控制器50的一控制循环时间。

就可变容量型主泵2的最大容量qmax、一控制循环时间Δt以及基准转速Nb而言，只要操作人员不操作基准转速指示刻度盘，均不是在每一控制循环更新的值，而是恒定的值，因此，最大假想容量变化量Δqlimit也与容许的最大角加速度dωlimit的大小成比例地变动。

～与技术方案的对应～

表格50a、50b、50c、50f、50h、50s、差分器50d、50e、滞后单元50m、加法器50l、限制器50o、增益50p、50r、乘法器50q以及除法器50u构成电动机转速控制部50A，控制器50在该电动机转速控制部50A中运算与主泵2(液压泵)的吐出流量的盈亏相应的主泵2的所需假想容量变化量Δq。

由表格50g、增益50t、乘法器50i以及最小值选择器50k构成的泵流量推断部、容许速率计算部50n以及速率限制部50j构成最大角加速度限制部50B，控制器50在该最大角加速度限制部50B中运算主泵2(液压泵)消耗的液压动力Pwh，并基于该液压动力的大小和预先设定的电动机1可消耗的最大容许动力Pwmax计算电动机1容许的最大角加速度dωlimit，以不超过该最大角加速度dωlimit的方式限制电动机1的角加速度，控制上述电动机的转速。

另外，在本实施方式中，在上述最大角加速度限制部50B中，控制器50通过从最大容许动力Pwmax减去主泵2消耗的液压动力Pwh，计算电动机1可消耗于加速的容许加速动力Pwa，并基于该容许加速动力Pwa计算最大角加速度dωlimit。

进一步地，控制器50在上述最大角加速度限制部50B中根据电动机1容许的最大角加速度dωlimit计算主泵2容许的最大假想容量变化量Δqlimit，且以不超过最大假想容量变化量Δqlimit的方式限制主泵2的所需假想容量变化量Δq，由此以不超过最大角加速度dωlimit的方式限制电动机1的角加速度，控制上述电动机的转速。

另外，在本实施方式中，控制器50在上述电动机转速控制部50A中运算主泵2的吐出压力(泵压Pps)和多个驱动器3a、3b、3c……的最高负荷压力Pplmax的差压(LS差压Pls)与负载感应控制的目标差压(目标LS差压Pgr)的差压偏差ΔP，且基于该差压偏差ΔP运算主泵2的所需假想容量变化量Δq，并以使主泵2的吐出压力比最高负荷压力高出目标差压的方式进行负载感应控制，在上述最大角加速度限制部50B中，以基于差压偏差ΔP运算出的主泵2的所需假想容量变化量Δq不超过最大假想容量变化量Δqlimit的方式进行限制。

～工作～

对如上构成的本实施方式的液压驱动装置的工作进行说明。

从电池70供给的直流电力及从商用电源92经由连接器91并由AC/DC转换器90从交流电力转换而供给的直流电力经由直流电力供给路65向驱动电动机1的逆变器60供给。

从内置于监视器80内的输入装置81向控制器50输入最大容许电力Pwlimit，在最大容许动力设定部50ng预先设定最大容许电力Pwlimit。

就最大容许电力Pwlimit而言，在电动机1的电源是电池70的情况下，考虑电池70的容量，以不引起因过电流而导致的寿命缩短的方式设定。另外，在电动机1的电源是商用电源92的情况下，考虑商用电源92的容许电力，以断路器不会断开的方式设定。

来自基准转速指示刻度盘51的输入通过控制器50的表格50c转换成基准转速Nb，通过表格50f转换成目标LS差压Pgr。

基准转速Nb设定电动机1的目标转速Nd的最大值，能够根据基准转速Nb的大小调整各驱动器的最大速度。即，在进行注重速度的作业的情况下，只要基准转速Nb设定得较大即可，在注重微操作性的作业的情况下，只要基准转速Nb设定得较小即可。

目标LS差压Pgr根据基准转速指示刻度盘51的输入，以随着基准转速Nb变大，目标LS差压Pgr也变大的方式设定。

从固定容量型的先导泵30吐出的压力油供给至先导泵30的压力油供给路31，通过先导溢流阀32，在压力油供给路31生成先导一次压力Ppi0。

先导一次压力Ppi0经由通过门锁杆24进行切换工作的切换阀100向包括操作杆装置124A、124B的所有操作杆装置的先导阀分别供给。

(a)所有的操作杆为中立的情况

在所有的操作杆装置的操作杆为中立的情况下，内置于这些操作杆装置的所有的先导阀为中立，换向阀6a、6b、6c……也全部保持中立。

由于所有的换向阀6a、6b、6c……为中立，因此作为驱动器3a、3b、3c……的负荷压力，油箱压经由梭阀9a、9b、9c……作为最高负荷压力Pplmax导入卸荷阀15及压力传感器41。

如果压力油供给路5的压力为由弹簧15b和最高负荷压力Pplmax决定的压力以上，则卸荷阀15打开开口，将压力油供给路5的压力油排出到油箱，因此，如上所述地最高负荷压力Pplmax为油箱压的情况下，其设定压力为由弹簧15b预先决定的压力，压力油供给路5的压力保持为由弹簧15b确定的压力。

在此，由弹簧15b确定的压力在基准转速Nb为最大时设定为比通过表50f运算的目标LS差压Pgr稍高。

另一方面，压力油供给路5的压力Pps导入与压力油供给路5连接的压力传感器40，与上述的最高负荷压力Pplmax一同导入控制器50。

在所有的操作杆为中立的情况下，在由差分器50e运算的LS差压Pls(＝Pps-Pplmax＝Pps)与上述的目标LS差压Pgr之间，Pls＞Pgr的关系成立，因此差压偏差ΔP(＝Pgr-Pls)为负值。

由于差压偏差ΔP为负值，因此通过表格50h计算的假想容量变化量Δq也为负值。

在假想容量变化量Δq为负值的情况下，假想容量变化量Δq比作为容许速率计算部50n的输出的最大假想容量变化量Δqlmit小，假想容量变化量Δq不被最大假想容量变化量Δqlmit限制地作为限制后假想容量变化量Δq’导入加法器50l。在加法器50l中，在一循环前的限制后假想容量q’加上上述限制后假想容量变化量Δq’，但利用限制器50o限制其最小值，该最小值作为新的限制后假想容量q’运算。

如上所述，在所有的操作杆为中立的情况下，假想容量变化量Δq为负值，因此限制后假想容量q’维持为其最小值。

限制后假想容量q’乘以增益50p之后，通过乘法器50q与基准转速Nb相乘，再乘以增益50r，并通过除法器50u除以容量限制值qlimit，从而计算目标转速Nd，但在如上所述地所有操作杆为中立的情况下，由于限制后假想容量q’保持为最小值，因此目标转速Nd也保持为其最小值(最小转速)。

目标转速Nd通过表格50s转换成对逆变器60的指令值Vinv，指令值Vinv导入逆变器60。

逆变器60根据指令值Vinv控制电动机1的转速，以使电动机1的转速成为目标转速Nd(最小转速)。

(b)操作任意的操作杆的情况

在将多个驱动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h中的例如操作杆装置124A的操作杆向起重臂提升方向操作的情况下，操作杆装置124A的对应的先导阀被操作，用于驱动起重臂缸筒3a的换向阀6a向起重臂提升方向切换。如果换向阀6a切换，则起重臂缸筒3a的负荷压力经由梭阀9a、9b、9c……作为最高负荷压力Pplmax而被检测，且最高负荷压力Pplmax导入卸荷阀15及压力传感器41。

就卸荷阀15而言，根据弹簧15b和最高负荷压力Pplmax，其设定压力为由最高负荷压力Pplmax(起重臂缸筒3a的负荷压力)+弹簧15b决定的值，卸荷阀15在直至压力油供给路5的压力上升到其设定压力以上为止，切断将压力油供给路5的压力油排出至油箱的油路。

另一方面，在刚对操作杆装置124A的与起重臂提升方向对应的先导阀进行操作后，压力油供给路5的压力Pps比最高负荷压力Pplmax，即起重臂缸筒3a的负荷压力低，因此，在控制器50中，通过差分器50d运算的LS差压Pls(Pls＝Pps-Pplmax)为Pls＜0，通过差分器50e计算的差压偏差ΔP(＝Pgr-Pls)为正值。因为差压偏差ΔP为正，所以通过表格50h计算的假想容量变化量Δq也为正值。

假想容量变化量Δq通过速率限制部50j被限制为最大假想容量变化量Δqlimit，然后通过加法器50l与一控制循环前的限制后假想容量q’相加，再通过限制器50o被最小值/最大值限制，计算新的限制后假想容量q’。

限制后假想容量q’通过增益50p、乘法器50q、增益50r、除法器50u转换成目标转速Nd，经由表格50s作为指令值Vinv输出到逆变器60。

如上所述，假想容量变化量Δq为正值，因此电动机1的转速直至LS差压Pls与目标LS差压Pgr相等为止连续增加，如果达到Pls＝Pgr，则以维持该状态的方式控制电动机1的转速。

这样，控制器50控制可变容量型主泵2的转速，从而以使泵压Pps比最高负荷压力Pplmax高出目标LS差压Pgr的方式控制从可变容量型主泵2吐出的流量，进行所谓负载感应控制。

而且，通过具有模拟主泵2的马力控制特性的特性的表格50g、增益50t、乘法器50i，根据泵压Pps和基准转速Nb计算主泵2实际可吐出的最大容许流量Qlimit，由最小值选择器50k选择最大容许流量Qlimit和通过乘法器50q计算出的目标流量Qd中的较小的一方作为限制后流量Q’，从而推断主泵2实际吐出的流量。该流量Q’与目标流量Qd、泵压Pps以及基准转速Nb一同导入容许速率计算部50n，计算最大假想容量变化量Δqlimit，通过速率限制部50j限制假想容量变化量Δq。

在此，如上所述，在容许速率计算部50n中，从基于来自输入装置81的输入预先设定的最大容许动力Pwmax减去可变容量型主泵2消耗的液压动力Pwh，计算电动机1可消耗于加速的加速动力Pwa，使用该加速动力Pwa计算最大假想容量变化量Δqlimit。

由此，在可变容量型主泵2消耗的液压动力Pwh小的情况下，最大假想容量变化量Δqlimit成为足够大的值，假想容量Δq不会被速率限制部50j限制。因此，电动机1的转速上升急剧，负载感应控制以高的响应性进行。

另一方面，在可变容量型主泵2消耗的液压动力Pwh大的情况下，最大假想容量变化量Δqlimit成为小的值，因此假想容量Δq被速率限制部50j限制。因此，电动机1的转速上升平缓，负载感应控制以低的响应性进行。

～效果～

如上，根据本实施方式，通过控制电动机1的转速，对可变容量型主泵2进行负载感应控制，因此，在所需流量小的情况下，相比以恒定的电动机转速控制可变容量型主泵2的倾转进行负载感应控制的情况，能够在搅拌阻力、摩擦阻力小、效率高、更低转速的区域使用可变容量型主泵2，能够将电池70或商用电源92的消耗电力抑制为较低。

另外，即使可变容量型主泵2消耗的液压动力变动，由于与之相应地限制电动机1的角加速度，因此电动机1消耗的总动力可靠地限制在预先确定的最大容许动力内。

进一步地，在液压动力小，不需要限制电动机1的角加速度的情况下，能够使电动机1的转速快速增加，以良好的响应性进行液压泵的负载感应控制。因此，相比始终将电动机1的角加速度限制为恒定的值的情况相比，能够以良好的响应性驱动多个驱动器，能够将给操作人员带来的不适感抑制为较低，能够得到良好的操作性。

～其它～

以上说明的实施方式能够在本发明的范围内进行各种变形。

例如，在上述实施方式中，运算与主泵2的吐出流量的盈亏相应的主泵2的所需假想容量变化量Δq，以不超过最大假想容量变化量Δqlimi的方式限制主泵2的所需假想容量变化量，由此，以不超过最大角加速度dωlimit的方式限制电动机1的角加速度，但也可以是，根据电动机1的目标转速Nd的变化量计算电动机1的角加速度，直接以使该角加速度不超过最大角加速度dωlimit的方式进行限制。

另外，在上述的实施方式中，对控制器50的电动机转速控制应用负载感应控制的算法，作为表示主泵2要求的吐出流量的盈亏的参数，计算负载感应控制的差压偏差ΔP，根据该差压偏差ΔP运算主泵2的所需假想容量变化量Δq，但也可以是，对控制器50的电动机转速控制应用所谓正控制的算法，即，计算包括操作杆装置124A、124B的所有的操作杆装置的要求流量的总和，根据该要求流量的总和使主泵2的吐出流量增加，作为表示主泵2要求的吐出流量的盈亏的参数，计算正控制的要求流量的总和与主泵2的实际吐出流量的流量偏差，根据该流量偏差运算主泵2的所需假想容量变化量Δq。

进一步地，在上述实施方式中，电动式作业车辆构成为，作为电动机1的电源，能够选择使用电池70和商用电源92，使用输入装置81输入最大容许动力Pwmax并设定于控制器50，但是，在使用电池70和商用电源92的一方的电动式作业车辆中将最大容许动力Pwmax作为固定值处理的情况下，也可以将最大容许动力Pwmax预先存储设定于控制器。

另外，在上述实施方式中，构成为，将主泵2设为可变容量型，使用调节器活塞17和弹簧18控制主泵2的容量，进行马力控制，但也可以是，将主泵2设为固定容量型，将马力控制的算法装入控制器50，通过控制器50对电动机1的旋转控制进行马力控制。

进一步地，上述实施方式对电动式工程机械为在下部行驶体具有履带的液压挖掘机的情况进行了说明，但也可以是除此以外的工程机械，例如轮式的液压挖掘机、液压起重机等，在该情况下也能得到同样的效果。

符号说明

1—电动机，2—可变容量型主泵(液压泵)，3a～3h—驱动器，4—控制阀块(控制阀装置)，5—压力油供给路，6a～6c—换向阀，7a～7c—压力补偿阀，9a～9c—梭阀，17—调节器活塞，18—弹簧，14—溢流阀，15—卸荷阀，15a、15c—承压部，15b—弹簧，30—先导泵，31、31a—先导泵的压力油供给路，24—门锁杆，32—先导溢流阀，40、41—压力传感器，60a～60h—先导阀，50—控制器，50A—电动机转速控制部，50B—最大角加速度限制部，50y—泵流量推断部，50j—速率限制部(最大角加速度限制部)，50n—容许速率计算部(最大角加速度限制部)，50na—最大角加速度运算部，50nb—最大速率计算部，50nc—液压动力计算部，50nd—转换参数计算部，50ne—减法器，50nf—乘法器，50ng—最大容许动力设定部，51—基准转速指示刻度盘，60—逆变器，65—直流电力供给路，70—电池，80—监视器，81—输入装置，90—AC/DC转换器，91—连接器，92—商用电源。

Claims (5)

1.一种电动式工程机械的液压驱动装置，其具备：

电动机；

液压泵，其由该电动机驱动；

多个驱动器，其由从该液压泵吐出的压力油驱动；

控制阀装置，其将从上述液压泵吐出的压力油分配供给至上述多个驱动器；以及

控制器，其通过控制上述电动机的转速来控制上述液压泵的吐出流量，

上述电动式工程机械的液压驱动装置的特征在于，

上述控制器计算上述液压泵消耗的液压动力，基于该液压动力的大小和预先设定的上述电动机能够消耗的最大容许动力计算上述电动机容许的最大角加速度，并以不超过上述最大角加速度的方式限制上述电动机的角加速度，控制上述电动机的转速。

2.根据权利要求1所述的电动式工程机械的液压驱动装置，其特征在于，

上述控制器通过从上述最大容许动力减去上述液压泵消耗的上述液压动力，计算上述电动机能够消耗于加速的容许加速动力，并基于该容许加速动力计算上述最大角加速度。

3.根据权利要求1所述的电动式工程机械的液压驱动装置，其特征在于，

就上述控制器而言，

运算与上述液压泵的吐出流量的盈亏相应的上述液压泵的所需假想容量变化量，

根据上述电动机容许的上述最大角加速度计算上述液压泵容许的最大假想容量变化量，以不超过上述最大假想容量变化量的方式限制上述液压泵的所需假想容量变化量，由此，以不超过上述最大角加速度的方式限制上述电动机的角加速度，控制上述电动机的转速。

4.根据权利要求3所述的电动式工程机械的液压驱动装置，其特征在于，

就上述控制器而言，

运算差压偏差，该差压偏差为上述液压泵的吐出压力和上述多个驱动器的最高负荷压力的差压与负载感应控制的目标差压的差压偏差，并基于该差压偏差运算上述液压泵的所需假想容量变化量，以使上述液压泵的吐出压力比上述最高负荷压力高出上述目标差压的方式进行负载感应控制，且

以上述差压偏差运算出的上述液压泵的所需假想容量变化量不超过上述最大假想容量变化量的方式进行限制。

5.根据权利要求1所述的电动式工程机械的液压驱动装置，其特征在于，

还具备输入装置，该输入装置将上述电动机能够消耗的上述最大容许动力输入并设定于上述控制器。

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