CN113994092B - 电动式液压作业机械 - Google Patents

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Abstract

电动式液压作业机械通过电动机驱动液压泵，对多个执行机构供给液压油来进行作业，该作业机械中所使用的液压驱动装置使液压泵的消耗动力不超过预先决定的值。因此，控制器基于液压泵的容量、由压力传感器检测到的液压泵的排出压力、和电动机的目标转速来计算液压泵将要消耗的目标动力，并以使目标动力处于最大容许动力的范围内的方式限制电动机的目标转速。

Description

电动式液压作业机械
技术领域
本发明涉及由电动机驱动液压泵来进行各种作业的液压挖掘机等电动式液压作业机械。
背景技术
由电动机驱动液压泵并由多个执行机构进行各种作业的液压挖掘机等电动式液压作业机械根据发动机不排放废气和低噪音等特点，利用于不希望排放废气的环境、例如室内和地下等作业环境。
在专利文献1中公开了一种电动式液压作业机械，其在内置的蓄电池的基础上，还具有：商用电源连接器以及外部蓄电池连接器；将从该商用电源连接器供给的交流电力转换为直流电力并使该直流电力与从内置蓄电池向电动机驱动用逆变器供给直流电力的线路合流的交直流转换器；和将从外部蓄电池供给的直流电力的电压转换并将该直流电力与上述同样地与从内置蓄电池向电动机驱动用逆变器供给直流电力的线路合流的电压调整器。
若使用专利文献1的技术，则因为具有商用电源连接器以及外部蓄电池连接器，所以即使在运转中发生如内置蓄电池的充电剩余容量不足那样的事态，也能够使用经由商用电源连接器馈电的商用交流电力或者经由外部蓄电池连接器供给的直流电力来驱动液压泵。由此，能够使电动式液压作业机械持续运转，能够避免因内置蓄电池的充电切断而导致电动式液压作业机械在施工现场无法驾驶那样的事态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－84838号公报
发明内容
但是，在专利文献1中仍存在如下问题。
例如，若在内置蓄电池的充电剩余容量低的状态下操作作业机(例如液压挖掘机的前作业机)，则因驱动液压泵的电动机的消耗电力会导致蓄电池电压急剧降低，有时蓄电池电压低于驱动电动机的逆变器的容许范围，导致电动式液压作业机械急停止。
即便在经由商用电源连接器通过商用电源运转的情况下，有时驱动液压泵的电动机的消耗电力(或电流)也会超过商用电源的电力容量(或电流容量)，商用电源所具有的断路器进行切断工作，电动式液压作业机械急剧停止动作，作业机急停止。
这样地，若电动式液压作业机械的作业机在工作中急停止，则存在损害作业机械的稳定性而导致发生倾倒的可能性的情况、和必须随时恢复逆变器和断路器等而损害操作员的利便性的情况等。
本发明的目的为，提供一种由电动机驱动液压泵来进行作业的电动式液压作业机械，其在液压泵将要消耗的动力增加的情况下，使电动机的消耗动力不超过预先决定的值，能够可靠地防止因内置蓄电池电压的异常降低、和商用电源的断路器工作而发生的作业机的急停止。
为了解决这样的课题，本发明的电动式液压作业机械具有：电动机；由所述电动机驱动的液压泵；和基于所述电动机的目标转速来控制所述电动机的转速的控制器，所述电动式液压作业机械驱动所述液压泵来进行作业，其具有：设定所述电动机能够消耗的最大容许动力的最大容许动力设定装置；和检测所述液压泵的排出压力的压力传感器，所述控制器基于所述液压泵的容量、由所述压力传感器检测到的所述液压泵的排出压力、和所述电动机的目标转速来计算所述液压泵将要消耗的目标动力，并以使所述目标动力处于所述最大容许动力的范围内的方式控制所述电动机的目标转速。
发明效果
根据本发明，因为电动机所消耗的动力可靠地限制在最大容许动力以下，所以能够在电动式液压作业机械的运转中，防止向电动机供给电力的内置蓄电池电压的异常降低、和商用电源的断路器工作至切断位置，能够可靠地防止作业机的急停止。
附图说明
图1是表示第1实施方式的电动式液压作业机械的外观的图。
图2是表示第1实施方式的电动式液压作业机械所具有的液压驱动装置的图。
图3是表示由扭矩控制活塞12d控制的主泵2的吸收扭矩特性的图。
图4是第1实施方式的控制器50的功能框图。
图5是表示第2实施方式的电动式液压作业机械所具有的液压驱动装置的图。
图6是表示由扭矩控制活塞控制的主泵的吸收扭矩特性的图。
图7是表示固定容量型的主泵的吸收扭矩特性的图。
图8是第2实施方式的控制器55的功能框图。
具体实施方式
以下，依照附图来说明本发明的实施方式。
＜第1实施方式＞
～构成～
图1是表示本发明的第1实施方式的电动式液压作业机械的外观的图。
电动式液压作业机械具有下部行驶体101、上部旋转体102和摇摆式的前作业机104，前作业机104由动臂111、斗杆112、铲斗113构成。上部旋转体102和下部行驶体101通过旋转轮215而旋转自如地连接，上部旋转体102相对于下部行驶体101通过旋转电机3c的旋转而能够旋转。在上部旋转体102的前部安装有摇摆柱103，在该摇摆柱103，能够上下动地安装有前作业机104。摇摆柱103通过摇摆液压缸3e的伸缩相对于上部旋转体102能够沿水平方向转动，前作业机104的动臂111、斗杆112、铲斗113通过动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b、铲斗液压缸3d的伸缩能够沿上下方向转动。在下部行驶体101的中央车架上，安装有右左的行驶装置105a、105b、和通过铲板液压缸3h的伸缩而进行上下动作的铲板106。右左的行驶装置105a、105b分别具有驱动轮210a、210b、从动轮211a、211b、履带212a、212b，右左的行驶电机3f、3g的旋转经由驱动轮210a、210b来驱动履带212a、212b，由此进行行驶。
在上部旋转体102，设置有将蓄电池70搭载在旋转架107上的蓄电池搭载部109、和在内部形成驾驶室108的舱室110，在驾驶室108内设有驾驶席122、动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b、铲斗液压缸3d、旋转电机3c用的右左的操作杆装置124A、124B、显示器80、和门锁杆24(参照图2)。
图2是表示第1实施方式的电动式液压作业机械所具有的液压驱动装置的图。
液压驱动装置具有：电动机1；由电动机1驱动的可变容量型的主液压泵(以下称为主泵)2以及固定容量型的先导泵30；由从主泵2排出的液压油驱动的多个执行机构、即动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b、旋转电机3c、铲斗液压缸3d(参照图1)、摇摆液压缸3e(同上)、行驶电机3f、3g(同上)、铲板液压缸3h(同上)；用于将从主泵2排出的液压油向多个执行机构3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h引导的液压油供给路5；和与液压油供给路5的下游连接且引导从主泵2排出的液压油的控制阀块4。以下，将“执行机构3a、3b、3c、3d、3f、3g、3h”简略标记为“执行机构3a、3b、3c···”。
控制阀块4是将从主泵2排出的液压油向多个执行机构3a、3b、3c···分配供给的控制阀装置，在控制阀块4内配置有用于控制多个执行机构3a、3b、3c···的多个方向切换阀6a、6b、6c···、和分别位于多个方向切换阀6a、6b、6c···的各入口节流开口的下游侧的多个压力补偿阀7a、7b、7c···。对于多个压力补偿阀7a、7b、7c···，在将压力补偿阀7a、7b、7c···的滑阀向关闭方向施力的朝向上引导有方向切换阀6a、6b、6c···入口节流开口的上游侧的压力，在向打开方向施力的朝向上引导有执行机构3a、3b、3c···的负荷压、和后述的压差减压阀11的输出压。在压力补偿阀7a、7b、7c···与方向切换阀6a、6b、6c···之间，分别设有防止液压油从方向切换阀6a、6b、6c···向压力补偿阀7a、7b、7c···逆流的止回阀8a、8b、8c···。
另外，在控制阀块4内配置有与多个方向切换阀6a、6b、6c···的负荷压检测端口连接的梭动阀9a、9b、9c···。梭动阀9a、9b、9c···以分级式(tournament)连接，对最上位的梭动阀9a检测最高负荷压，并将其向油路8输出。
而且，在控制阀块4内，在液压油供给路5的下游配置有：若液压油供给路5的压力(主泵2的排出压力)成为预先决定的设定压力以上则将液压油供给路5的液压油向油箱排出的主溢流阀14；将液压油供给路5的压力(主泵2的排出压力)Pps与后述的最高负荷压Pplmax之间的压差设为绝对压Pls(＝Pps－Pplmax)并输出的压差减压阀11；和若液压油供给路5的压力(主泵2的排出压力)Pps与最高负荷压Pplmax之间的压差成为设定压(解锁压差)以上则将液压油供给路5的液压油向油箱排出的解锁阀15。解锁阀15具有将解锁阀15的滑阀向关闭方向施力的受压部15a、15d以及弹簧15b、和向打开方向施力的受压部15c，对于受压部15a引导有多个执行机构3a、3b、3c···的最高负荷压Pplmax，对于受压部15d引导有后述的原动机转速检测阀13的输出压Pgr(目标LS压差)，对于受压部15c引导有液压油供给路5的压力(主泵2的排出压力)Pps，通过弹簧15b的弹簧定数、和引导至受压部15d的原动机转速检测阀13的输出压(目标LS压差Pgr)来设定解锁阀15的解锁压差。
可变容量型的主泵2具有调节器12，调节器12被引导有液压油供给路5的压力(主泵2的排出压力)Pps，并具有以使主泵2的吸收扭矩不超过由弹簧12e设定的规定值的方式控制主泵2的容量(倾转角)的扭矩控制活塞12d。
图3是表示由扭矩控制活塞12d控制的主泵2的吸收扭矩特性的图。图3中，横轴为主泵2的排出压力Pps，纵轴为主泵2的容量q(倾转角)。
在主泵2的排出压力Pps上升至Ppq1之前，主泵2的容量q等于由主泵2的规格决定的最大容量qmax，若排出压力Pps上升至Ppq1以上，则随着排出压力Pps上升而容量q从最大容量qmax逐渐变小，若排出压力Pps达到Ppq2，则容量q等于qmin。在排出压力从Ppq1到达Ppq2之间，主泵2的吸收扭矩保持为由弹簧12e设定的规定值。Ppq2是由主溢流阀14的设定压力决定的最大压力。
调节器12还具有：控制主泵2的排出流量的流量控制活塞12c；和切换向流量控制活塞12c引导由后述的先导溢流阀32生成的固定的先导压Pi0或将流量控制活塞12c的压力向油箱排出的LS阀12b。
对于LS阀12b，在切换为向流量控制活塞12c引导固定的先导压Pi0的方向上，引导有压差减压阀11的输出压Pls，在切换为向油箱排出流量控制活塞12c的液压油的方向上，引导有原动机转速检测阀13的输出压Pgr(目标LS压差)。LS阀12b和流量控制活塞12c以使液压油供给路5的压力(主泵2的排出压力)Pps与由从主泵202排出的液压油驱动的执行机构的最高负荷压Plmax相比仅高出原动机转速检测阀13的输出压Pgr(目标LS压差)的方式控制主泵2的容量。
原动机转速检测阀13设于先导泵30的先导压供给路31a，从先导泵30的排出流量检测电动机1的转速。原动机转速检测阀13具有：连接在先导泵30的液压油供给路31a与先导液压油供给路31b之间的流量检测阀13a；和将该流量检测阀13a的前后压差作为目标LS压差Pgr而输出的压差减压阀13b。在原动机转速检测阀13的下游的先导压供给路31b上设有：先导溢流阀32，其将先导压供给路31b的压力保持为固定，且在先导压供给路31b上形成先导液压源；和切换阀100，其切换是否将先导压供给路31b的压力向用于使多个方向切换阀6a、6b、6c···工作的未图示的多个先导阀(减压阀)供给。多个先导阀分别内置于包括动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b、铲斗液压缸3d、旋转电机3c用的操作杆装置124A、124B(参照图1)在内的多个操作杆装置内，通过操作对应的操作杆装置的操作杆而工作，将从先导压供给路31b经由先导压供给路31c引导的液压油作为先导一次压，生成用于使多个方向切换阀6a、6b、6c···工作的操作先导压。
在切换阀100，设有用于切换是否允许操作杆装置的操作杆的操作的上述的门锁杆24，切换阀100通过操作员在驾驶室108(参照图1)内操作门锁杆24而切换向多个先导阀(未图示)作为先导一次压而供给先导压供给路31b的压力，还是向油箱排出供给至先导阀的先导一次压。
接着，说明本实施方式的电动式液压作业机械的特征性构成。
本实施方式中，主泵2是由电动机1驱动的液压泵，电动式液压作业机械是驱动主泵2来进行作业的电动式液压作业机械。另外，电动式液压作业机械具有基于电动机1的目标转速来控制电动机1的转速的控制器50，控制器50基于主泵2(液压泵)的容量、由压力传感器41检测到的主泵2的排出压力、和电动机1的预先设定的目标转速来计算主泵2将要消耗的目标动力，并以使该目标动力处于最大容许动力的范围内的方式限制电动机1的目标转速。以下进行详细说明。
本实施方式中，液压驱动装置具有用于控制电动机1的转速的逆变器60、和以向逆变器60经由直流电力供给路65供给直流电力的方式连接的蓄电池70。另外，液压驱动装置具有与直流电力供给路65连接的AC/DC转换器90、和与AC/DC转换器90连接的连接器91，并构成为，当在连接器91上连接有商用电源92时，将从商用电源92供给的交流电力经由连接器91、AC/DC转换器90向逆变器60供给直流电力。
液压驱动装置还具有：指示电动机1的目标转速的目标转速指示转盘(目标转速指示装置)51；内置有设定电动机1能够消耗的最大容许动力的最大容许动力设定装置81的显示器80；和与液压油供给路5连接且作为主泵2的排出压力Pps而检测液压油供给路5的压力的压力传感器41，压力传感器41的输出、目标转速指示转盘51的输出、最大容许动力设定装置81的输出分别向控制器50引导。控制器50将电动机1的目标转速作为指令转速向逆变器60输出。
在内置于显示器80的最大容许动力设定装置81中，与电源的类型相应地存储有多个与向电动机1供给电力的电源对应的最大容许动力，并构成为，从该存储的最大容许动力中选择与向电动机1供给电力的电源即蓄电池70以及商用电源92对应的动力，来设定最大容许动力。作为最大容许动力例如存储有电流值。
图4是第1实施方式的控制器50的功能框图。
图4中，控制器50作为其处理功能，而具有表格50a、乘算部50b、乘算部50c、最小值选择部50d、除算部50e、除算部50f、和最小值选择部50g。
在表格50a中设定有与由上述的调节器12的扭矩控制活塞12d控制的主泵2的吸收扭矩特性(参照图3)相同的特性。来自压力传感器41的输出、即主泵2的排出压力Pps引导至表格50a，将主泵2的排出压力Pps参照表格50a来计算主泵2的容量q。
此外，主泵2也可以为固定容量型，在该情况下，如后述的第2实施方式的液压泵21那样地，准备如图7所示的设定了固定的容量qmax的表格，根据届时的主泵的排出压来计算容量即可。另外，也可以为，将固定的容量qmax储存在控制器50的存储器内，使用该容量qmax。
来自目标转速指示转盘51的输入、即目标转速Nac与由表格50a计算出的容量q一起被引导至乘算部50b，来计算目标流量Qac。该目标流量Qac和来自压力传感器41的输出、即主泵2的排出压力Pps被引导至乘算部50c，计算目标动力Pwac。
而且，来自内置于显示器80的最大容许动力设定装置81的输出、即最大容许动力Pwmax、和由乘算部50c计算出的目标动力Pwac被引导至最小值选择部50d，计算限制后动力Pwreg。限制后动力Pwreg和来自压力传感器41的输出、即主泵2的排出压力Pps被引导至除算部50e，计算限制后流量Qreg。限制后流量Qreg和由表格50a计算出的容量q被引导至除算部50f，计算限制后转速Nreg。
限制后转速Nreg、和来自目标转速指示转盘51的输入即目标转速Nac被输入最小值选择部50g，限制后转速Nreg和目标转速Nac中的较小一方的值被选择作为指令转速Nd，向逆变器60输出。
这样地，控制器50基于目标动力Pwac和由最大容许动力设定装置81设定的最大容许动力Pwmax中的较小一方的动力、即限制后动力Pwreg来计算电动机1的第1目标转速(限制后转速)Nreg，并将该第1目标转速Nreg和由目标转速指示装置(目标转速指示转盘)51指示的电动机1的目标转速Nac中的较小一方的目标转速选择作为第2目标转速(指令目标转速)Nd，基于第2目标转速Nd来控制电动机1的转速。
～动作～
说明第1实施方式的动作。
从固定容量式的先导泵30排出的液压油向先导压供给路31a供给，原动机转速检测阀13与先导泵30的排出流量相应地输出目标LS压差Pgr。由先导溢流阀32生成的先导1次压Ppi0经由通过门锁杆切换工作的切换阀100而向包括操作杆装置124A、124B的多个操作杆装置的各自的先导阀供给。
若包括操作杆装置24A、124B(参照图1)的多个操作杆装置中的任意的操作杆装置的操作杆被操作，则对应的先导阀工作并切换对应的方向切换阀，向对应的执行机构供给液压油。此时方向切换阀以与操作杆的操作量相应的行程切换，由电动机1驱动的主泵2通过基于调节器12的LS阀12b和流量控制活塞12c进行的负载感应控制而排出与操作杆的操作量相应的流量，执行机构以与操作杆的操作量相应的速度驱动。
此外，本实施方式中，基于LS阀12b和流量控制活塞12c进行的主泵2的流量控制是通常的负载感应控制，由此省略详细说明。
从蓄电池70供给的直流电力、或者从商用电源92经由连接器91由AC/DC转换器90从交流电力转换并供给的直流电力、或者这双方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。
从内置于显示器80内的最大容许动力设定装置81预先设定的最大容许动力Pwmax向控制器50输入。
来自压力传感器41的输出作为泵排出压力Pps，来自目标转速指示转盘51的输出作为目标转速Nac，分别向控制器50输入。
以下分情况说明控制器50内的处理。
(a)主泵2的目标动力Pwac与最大容许动力Pwmax相比相同或小的情况(Pwac≤Pwmax)
对于最小值选择部50d引导有最大容许动力Pwmax和目标动力Pwac，选择最小值即Pwac，限制后动力Pwreg成为Pwreg＝Pwac。
在除算部50e计算Pwreg/Pps。此时，在Pwac≤Pwmax的情况下，Pwreg＝Pwac，因此限制后流量Qreg成为Qreg＝Pwreg/Pps＝Pwac/Pps＝Qac。
在除算部50f计算Qreg/q。此时，如上所述地Qreg＝Qac，因此限制后转速Nreg成为Nreg＝Qreg/q＝Qac/q＝Nac。
限制后转速Nreg和目标转速Nac输入至最小值选择部50g，最小值被选择。此时，如上所述地Nreg＝Nac，因此不会由最小值选择部50g限制从控制器50向逆变器60输出的指令转速Nd，成为Nd＝Nac。
(b)主泵2的目标动力Pwac比最大容许动力Pwmax大的情况(Pwac＞Pwmax)
对于最小值选择部50d分别引导有最大容许动力Pwmax和目标动力Pwac。该情况下，最大容许动力Pwmax被选择作为最小值，限制后动力Pwreg成为Pwreg＝Pwmax。
限制后流量Qreg由除算部50e计算为Qreg＝Pwmax/Pps。此时，原本Qac＝Pwac/Pps的关系成立，因此根据这两个式子，Qreg/Qac＝Pwmax/Pwac(＜1)的关系成立。
接着，限制后转速Nreg由除算部50f计算为Nreg＝Qreg/q＝Pwmax/Pps/q。该情况下也是原本Nac＝Qac/q的关系成立，因此根据这两个式子，Nreg/Nac＝Qreg/Qac＝Pwmax/Pwac(＜1)的关系成立。
限制后转速Nreg和目标转速Nac输入至最小值选择部50g。此时，如上所述地Nreg＜Nac，因此比目标转速Nac小的值即Nreg被选择作为指令转速Nd，从控制器50向逆变器60输出。
～效果～
本实施方式获得以下的效果。
1.控制器50基于主泵2的容量q、由压力传感器41检测到的主泵2的排出压力Pps、和电动机1的目标转速Nac来计算主泵2将要消耗的目标动力Pwac，并以使目标动力Pwac处于最大容许动力Pwmax的范围内的方式向逆变器60输出指令转速Nd，限制电动机1的目标转速Nac，因此，电动机1的消耗动力会可靠地限制在最大容许动力Pwmax以下。由此在电动式液压作业机械的运转中，能够防止向电动机1供给电力的蓄电池70的电压的异常降低、和商用电源92的断路器工作至切断位置，能够可靠地防止前作业机104的急停止。
2.另外，即便操作员不用手动操作目标转速指示转盘51，也以使电动机1的消耗动力不超过最大容许动力Pwmax的方式限制电动机1的目标转速Nac，因此能够可靠地防止蓄电池70的电压的异常降低、和因商用电源92的断路器工作而发生的前作业机104的急停止，并且不会不必要地降低前作业机104的工作速度，能够将作业效率的降低抑制在最小限度。
也就是说，通常，电动式液压作业机械的电动机所消耗的电力与由电动机驱动的液压泵的消耗动力几乎相等，与“排出压力”ד排出流量”呈比例是已知的，排出流量与电动机的转速呈比例，由此在想要抑制电动机的消耗电力的情况下，操作员通常进行将目标转速指示转盘的指示值设定得小的操作。但是，将目标转速指示转盘的指示值设定得小至什么程度才能够防止电动式液压作业机械在运转中停止，是需要操作员一边进行实际作业一边自己学习，因为其烦杂而成为损害操作员的舒适性的原因。另外，若使目标转速指示转盘的指示值过小，则电动式液压作业机械的液压泵的负荷变小，在不需要将转速抑制得低的情况下，作业机的动作速度会变慢，成为作业效率降低的原因。
在本实施方式中，控制器50基于主泵2的容量q、由压力传感器41检测到的主泵2的排出压力Pps、和由目标转速指示转盘51指示的电动机1的目标转速Nac来计算主泵2将要消耗的目标动力Pwac。因此，电动式液压作业机械的操作员不需要操作电动机1的目标转速指示转盘51去限制电动机1的转速，能够节省操作量。
另外，在电动机1的目标动力小的情况下，不会不必要地限制电动机1的转速，使前作业机104的工作速度降低，因此，能够将电动式液压作业机械的作业效率的降低抑制为最小限度。
3.最大容许动力设定装置81构成为，从预先存储的多个最大容许动力中选择与向电动机1供给电力的电源、即蓄电池70以及商用电源92对应的动力来设定最大容许动力，因此，即便是不熟悉电动式液压作业机械的操作的操作员，也能够容易地设定最大容许动力。
4.控制器50在表格50a中设定与主泵2的吸收扭矩特性(参照图4)相同的特性，将由压力传感器1检测到的主泵2的排出压力Pps参照表格50a来计算主泵2的容量q，因此能够正确计算主泵2的吸收扭矩，能够可靠地防止向电动机1供给电力的蓄电池70的电压的异常降低、和商用电源92的断路器工作至切断位置。
5.控制器50并非将基于限制后动力Pwreg计算出的电动机1的限制后转速(第1目标转速)Nreg直接作为指令转速Nd向逆变器60输出，而是将限制后转速Nreg和由目标转速指示转盘51指示的目标转速Nac中的较小一方的目标转速(第2目标转速)作为指令转速Nd向逆变器60输出，来控制电动机1的转速，因此，在主泵2的目标动力Pwac与最大容许动力Pwmax相比相同或小的情况(Pwac≤Pwmax)下，能够不影响控制器50的处理速度或者应答性地，进行稳定的电动机1的转速控制。
＜第2实施方式＞
与第1实施方式不同的部分为中心来说明本发明的第2实施方式的构成、动作、效果。
～构成～
图5是表示第2实施方式的电动式液压作业机械所具有的液压驱动装置的图。
第2实施方式中，液压驱动装置与第1实施方式不同的点为如下：液压泵是不进行基于负载感应的流量控制的液压泵，且作为该液压泵而具有两个液压泵(第1液压泵以及第2液压泵)；两个液压泵中的一个液压泵为分流型，与其对应地作为检测液压泵的排出压力的压力传感器而具有三个压力传感器；控制阀块是具有不进行分流控制的开中心型的方向切换阀的控制阀装置；和液压泵的调节器构成为，进行全扭矩控制(在具有多个液压泵的情况下，以使多个液压泵的吸收扭矩的合计不超过规定值的方式控制一个液压泵的容量的扭矩控制)。
图5中，本实施方式的液压驱动装置具有作为由电动机1驱动的分流型液压泵的可变容量型的主液压泵(第1液压泵)20、和作为固定容量型液压泵的主液压泵(第2液压泵)21。分流型的主泵20具有将从包括斜盘、活塞等共通的压送机构推出的液压油排出的两个排出端口20a、20b，从排出端口20a、20b排出的液压油向各自的方向切换阀供给。
此外，主泵20也可以为具有一个排出端口的液压泵。另外，主泵20也可以为具有一个排出端口的两个以上的液压泵。
本实施方式的液压驱动装置还具有：用于将从主泵20的一方的排出端口20a排出的液压油向多个执行机构3a、3d、3g引导的液压油供给路5a；用于将从主泵20的另一方的排出端口20b排出的液压油向多个执行机构3b、3f引导的液压油供给路5b；用于将从主泵21排出的液压油向多个执行机构3c、33，3h引导的液压油供给路5c；和与液压油供给路5a、5b、5c的下游连接且引导有从主泵20、21排出的液压油的控制阀块40。多个执行机构3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h如由第1实施方式说明那样地，分别为动臂液压缸、斗杆液压缸、旋转电机、铲斗液压缸、摇摆液压缸、行驶电机、铲板液压缸。
控制阀块40是将从主泵20、21排出的液压油向多个执行机构3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h分配供给的控制阀装置，在控制阀块40内配置有用于控制多个执行机构3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的多个方向切换阀16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h；和与液压油供给路5a、5b、5c连接并当液压油供给路5a、5b、5c的压力成为预先决定的设定压力以上时将所述液压油供给路5a、5b、5c的液压油向油箱排出的主溢流阀14a、14b、14c，在液压油供给路5a、5b、5c与多个方向切换阀16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h之间，分别设有防止液压油从方向切换阀16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h向液压油供给路5a、5b、5c逆流的止回阀18a、18b、18c、18d、18e、18f、18g、18h。
可变容量型的主泵20具有调节器22，调节器22分别被引导有液压油供给路5a、5b的压力(主泵20的两个排出端口20a、20b的排出压力)和液压油供给路5c的液压油，并具有以使主泵20的吸收扭矩与主泵21的吸收扭矩的合计不超过由弹簧22e设定的规定值的方式控制主泵20的容量(倾转角)的扭矩控制活塞22f、22g、22h。
图6是表示由扭矩控制活塞22f、22g、22h控制的主泵20的吸收扭矩特性的图。图6中，横轴为主泵20的平均排出压力(Pps1+Pps2)/2，纵轴为主泵20的容量q12(倾转角)。另外，Pps1、Pps2是主泵20的两个排出端口20a、20b各自的排出压力，Pps3是主泵21的排出压力。
与图3所示的第1实施方式中的调节器12的吸收扭矩特性同样地，在主泵20的平均排出压力(Pps1+Pps2)/2上升至Ppq1a～Ppq1c之前，主泵20的容量q12等于由主泵2的规格决定的最大容量qmax12，若平均排出压力(Pps1+Pps2)/2上升至Ppq1a～Ppq1c以上，则随着平均排出压力(Pps1+Pps2)/2上升而容量q12从最大容量qmax12逐渐变小，若平均排出压力(Pps1+Pps2)/2到达Ppq2，则容量q12等于qmin12a～qmin12c。在平均排出压力(Pps1+Pps2)/2处于Ppq1a～Ppq1c与Ppq2之间，主泵20的吸收扭矩保持在由弹簧22e设定的规定值。Ppq2是由主溢流阀14a、14b的设定压力决定的最大压力。
从Ppq1a～Ppq1c至Ppq2之间的特性根据主泵21的排出压力Pps3的大小而变化，在排出压力Pps3的值较小的情况下，成为曲线a上的特性，在排出压力Pps3的值较大的情况下，成为曲线c上的特性，在排出压力Pps3的值处于其中间的情况下，成为曲线b上的特性。
固定容量型的先导泵30与先导压供给路31b直接连接，在先导压供给路31b上与第1实施方式同样地设有先导溢流阀32和切换阀100。
图7是表示固定容量型的主泵21的吸收扭矩特性的图。图7中，横轴为主泵21的排出压力Pps3，纵轴为主泵21的容量q3(倾转角)。主泵21为固定容量型，由此，容量无论主泵21的排出压力Pps3的值都固定为qmax3。Ppq3是由主溢流阀14c的设定压力决定的最大压力。
另外，本实施方式中，液压驱动装置具有将电动机1的目标转速作为指令转速向逆变器60输出的控制器55，且具有与液压油供给路5a、5b连接并检测主泵20的两个排出端口20a、20b的排出压力Pps1、Pps2的压力传感器41a、41b、和与液压油供给路5c连接并检测主泵21的排出压力Pps3的压力传感器41c。压力传感器41a、41b、41c的输出、目标转速指示转盘51的输出、最大容许动力设定装置81的输出分别引导至控制器55。
图8是第2实施方式的控制器55的功能框图。
图8中，控制器55作为其处理功能而具有加算部55a、增益部55b、表格55c、增益部55d、乘算部55e、乘算部55f、加算部55g、表格55h、乘算部55i、乘算部55j、最小值选择部55k、增益部55l、除算部50m、除算部55n、最小值选择部55o。
来自压力传感器41a、41b的输出、即主泵20的排出压力Pps1、Pps2被引导至加算部55a，而且由增益部55b乘以1/2来计算主泵20的两个排出端口20a、20b的平均排出压力(Pps1+Pps2)/2。该主泵20的平均排出压力(Pps1+Pps2)/2被引导至表格55c。另外，来自压力传感器41c的输出、即主泵21的排出压力Pps3引导至表格55c。
在表格55c中设定有与由上述的调节器22的扭矩控制活塞22f、22g、22h控制的主泵20的吸收扭矩特性(图6)相同的特性。主泵20的平均排出压力(Pps1+Pps2)/2和主泵21的排出压力Pps3引导至表格55c，将主泵20的平均排出压力(Pps1+Pps2)/2和主泵21的排出压力Pps3参照表格55c来计算主泵20的容量q12。
由表格55c计算出的主泵20的容量q12由增益部55d乘以2倍。
另外，来自目标转速指示转盘51的输入、即目标转速Nac以由增益部55d计算出的容量q12*2一起引导至乘算部55e，计算主泵20的目标流量Q12ac。目标流量Q12ac是主泵20的两个排出端口20a、20b的排出流量的合计。该目标流量Q12ac和由增益部55b计算出的主泵20的平均排出压力(Pps1+Pps2)/2引导至乘算部55f，计算主泵20的目标动力Pw12ac。
另一方面，在表格55h中设定有与上述的固定容量型的主泵21的吸收扭矩特性(参照图7)相同的特性。来自压力传感器41c的输出、即主泵21的排出压力Pps3引导至表格55h，将主泵21的排出压力Pps3参照表格55h来计算主泵21的容量q3。表格55h与排出压力Pps3的值无关地，作为容量q3而输出固定的值qmax3。
此外，由于容量qmax3是固定的，所以也可以代替使用表格55h来计算容量qmax3，而将固定的容量qmax3存储至控制器55的存储器，使用该容量qmax3。
另外，来自目标转速指示转盘51的输入、即目标转速Nac与由表格55h计算出的容量q3一同引导至乘算部55i，计算主泵21的目标流量Q3ac。该目标流量Q3ac和来自压力传感器41c的输出、即主泵21的排出压力Pps3引导至乘算部55j，计算主泵21的目标动力Pw3ac。
由乘算部55f计算出的目标动力Pw12ac和由乘算部55j计算出的目标动力Pw3ac由加算部55g相加，计算合计的目标动力Pw123ac。
来自内置于显示器80的最大容许动力设定装置81的输出、即最大容许动力Pwmax、和由加算部55g计算出的目标动力Pw123ac引导至最小值选择部55k，计算限制后动力Pwreg。最小值选择部55k的输出、即限制后动力Pwreg引导至增益部55l，对限制后动力Pwreg乘以Pw12ac/Pw123ac，计算主泵20能够使用的限制后动力Pw12reg。Pw12ac/Pw123ac表示由乘算部55f计算出的可变容量型的主泵20的目标动力Pw12ac相对于由加算部55g计算出的可变容量型的主泵20和固定容量型的主泵21的合计的目标动力Pw123ac之比，换言之，表示限制为最大容许动力Pwmax的动力中的可变容量型的主泵20能够消耗的动力。
限制后动力Pw12reg和由增益部55b计算出的主泵20的平均排出压力(Pps1+Pps2)/2引导至除算部50m，计算限制后流量Q12reg。限制后流量Q12reg和由增益部55d计算出的容量q12*2引导至除算部55n，计算限制后转速Nreg。
限制后转速Nreg和来自目标转速指示转盘51的输入、即目标转速Nac输入至最小值选择部55o，限制后转速Nreg和目标转速Nac中的较小一方的值被选择作为指令转速Nd，向逆变器60输出。
这样地，在本实施方式中，液压驱动装置具有包括两个主泵20、21(第1液压泵以及第2液压泵)的多个液压泵，作为压力传感器，具有包括检测两个主泵20、21各自的排出压力的第1压力传感器41a、41b以及第2压力传感器41c的多个压力传感器，控制器55基于两个主泵20、21(第1液压泵以及第2液压泵)的容量、由第1压力传感器41a、41b以及第2压力传感器41c检测到的两个主泵20、21的排出压力、和电动机1的目标转速来计算两个主泵20、21(第1液压泵以及第2液压泵)将要消耗的目标动力。
另外，主泵20(第1液压泵)为可变容量型，主泵21(第2液压泵)为固定容量型，主泵20(第1液压泵)具有调节器22，该调节器22分别被引导有主泵20的排出压力和主泵21(第2液压泵)的排出压力，并具备以使主泵20的吸收扭矩和主泵21的吸收扭矩的合计不超过规定值的方式控制主泵20的容量的第1扭矩控制活塞22f、22g以及第2扭矩控制活塞22h，控制器55的表格55c作为主泵20的吸收扭矩特性而设定了由第1扭矩控制活塞22f、22g以及第2扭矩控制活塞22h控制的主泵20的吸收扭矩特性。
～动作～
说明第2实施方式的动作。
若操作包括操作杆装置24A、124B(参照图1)的多个操作杆装置中的任意的操作杆装置的操作杆，则对应的方向切换阀被切换，向对应的执行机构供给液压油。此时，方向切换阀以与操作杆的操作量相应的行程切换，由电动机1驱动的主泵20、21排出与电动机1的转速和调节器22的扭矩控制活塞22f、22g、22h的吸收扭矩控制相应的流量，执行机构以与操作杆的操作量相应的速度驱动。
此外，本实施方式中，进行吸收扭矩控制的调节器22以及开中心型的方向切换阀的工作是通常性的，因此省略详细说明。
从蓄电池70供给的直流电力、或者从商用电源92经由连接器91由AC/DC转换器90从交流电力转换并供给的直流电力、或者其双方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。
从内置于显示器80内的最大容许动力设定装置81预先设定的最大容许动力Pwmax向控制器50输入。
来自压力传感器41a、41b、41c的输出作为泵排出压力Pps1、Pps2、Pps3，来自目标转速指示转盘51的输出作为目标转速Nac，分别向控制器55输入。
以下分情况来说明控制器55内的处理。
(a)主泵20和主泵21的目标动力Pw123ac与最大容许动力Pwmax相比相同或小的情况(Pw123ac≤Pwmax)，
对于最小值选择部55k，引导有最大容许动力Pwmax和目标动力Pw123ac，选择最小值即Pw123ac，限制后动力Pwreg成为Pwreg＝Pw123ac。
由增益部55l向限制后动力Pwreg乘以Pw12ac/Pw123ac，主泵20能够使用的限制后动力Pw12reg成为Pw12reg＝Pwreg(＝Pw123ac)×Pw12ac/Pw123ac＝Pw12ac。
由除算部55m计算Pw12reg/(Pps1+Pps2)/2。此时，Pw123ac≤Pwmax的情况下，Pw12reg＝Pw12ac，因此，限制后流量Q12reg成为Q12reg＝Pw12reg/(Pps1+Pps2)/2＝Pw12ac/(Pps1+Pps2)/2＝Q12ac。
由除算部55n计算Q12reg/(2×q12ac)。此时，如上所述地Q12reg＝Q12ac，因此限制后转速Nreg成为Nreg＝Q12reg/(2×q12ac)＝Q12ac/(2×q12ac)＝Nac。
限制后转速Nreg和目标转速Nac向最小值选择部55o输入，选择最小值。此时，如上所述地Nreg＝Nac，因此不会由最小值选择部55o限制从控制器55向逆变器60输出的指令转速Nd，成为Nd＝Nac。
(b)主泵20和主泵21的目标动力Pw123ac比最大容许动力Pwmax大的情况(Pw123ac＞Pwmax)
对于最小值选择部55k，引导有最大容许动力Pwmax和目标动力Pw123ac。该情况下，最大容许动力Pwmax作为最小值而被选择，限制后动力Pwreg成为Pwreg＝Pwmax。
由增益部55l向限制后动力Pwreg乘以Pw12ac/Pw123ac，主泵20能够消耗的限制后动力Pw12reg计算为Pw12reg＝Pwreg(＝Pwmax)×Pw12ac/Pw123ac。
限制后流量Q12reg由除算部55m计算为Q12reg＝Pwmax×Pw12ac/Pw123ac/(Pps1+Pps2)/2。此时，原本Q12ac＝Pw12ac/(Pps1+Pps2)/2的关系成立，因此根据这两个式子，Q12reg/Q12ac＝Pwmax/Pw123ac(＜1)的关系成立。
接着，限制后转速Nreg由除算部55n计算为Nreg＝Q12reg/(2×q12)＝Q12ac×(Pwmax/Pw123ac)/(2×q12)。该情况下，原本，Nac＝Q12ac/(2×q12)的关系成立，因此根据这两个式子，Nreg/Nac＝Q12reg/Q12ac＝Pwmax/Pw123ac(＜1)的关系成立。
限制后转速Nreg和目标转速Nac输入至最小值选择部55o。此时，如上所述地，Nreg＜Nac，因此作为比目标转速Nac小的值的Nreg被选择作为指令转速Nd，从控制器55向逆变器60输出。
～效果～
本实施方式获得以下的效果。
1.控制器55基于主泵20、21的容量q12、q3、由压力传感器41a、41b、41c检测到的主泵20、21的排出压力Pps1、Pps2、和电动机1的目标转速Nac来计算主泵20、21将要消耗的目标动力Pw123ac，并以使目标动力Pw123ac处于最大容许动力Pwmax的范围内的方式向逆变器60输出指令转速Nd，限制电动机1的目标转速Nac，因此，电动机1消耗的动力会可靠地限制在最大容许动力Pwmax以下，由此与第1实施方式同样地，电动机1的消耗动力会可靠地限制在最大容许动力Pwmax以下。由此在电动式液压作业机械的运转中，能够防止向电动机1供给电力的蓄电池70的电压的异常降低、和商用电源92的断路器工作至切断位置，能够可靠地防止前作业机104的急停止。
另外，能够获得与第1实施方式的2～5项相同的效果，即电动式液压作业机械的操作员不需要操作电动机1的目标转速指示转盘51去限制电动机1的转速，能够节省操作量等。
2.液压驱动装置作为液压泵而具有包括两个主泵20、21(第1液压泵以及第2液压泵)的多个液压泵，作为压力传感器，具有包括检测两个主泵20、21各自的排出压力Pps1、Pps2的第1压力传感器41a、41b以及第2压力传感器41c的多个压力传感器，控制器55基于两个主泵20、21(第1液压泵以及第2液压泵)的容量q12、q3、由第1压力传感器41a、41b以及第2压力传感器41c检测到的两个主泵20、21的排出压力Pps1、Pps2、和电动机1的目标转速Nac来计算两个主泵20、21(第1液压泵以及第2液压泵)将要消耗的目标动力Pw123ac。
由此即使在液压驱动装置作为液压泵而具有多个液压泵(主泵20、21)的情况下，也能够计算多个液压泵(两个主泵20、21)将要消耗的目标动力Pw123ac，并以使目标动力Pw123ac处于最大容许动力Pwmax的范围内的方式限制电动机1的目标转速Nac。
3.主泵20为可变容量型，主泵21为固定容量型，主泵20(第1液压泵)的调节器22分别被引导有主泵20的排出压力和主泵21(第2液压泵)的排出压力，并具有以使主泵20的吸收扭矩和主泵21的吸收扭矩的合计不超过规定值的方式控制主泵20的容量的扭矩控制活塞(第1扭矩控制活塞)22f、22g以及扭矩控制活塞(第2扭矩控制活塞)22h，即使在进行全扭矩控制的情况下，由于控制器55的表格55c设定了与主泵20的吸收扭矩特性相同的吸收扭矩特性，表格55h设定了与主泵21的吸收扭矩特性相同的吸收扭矩特性，所以，控制器55能够计算两个主泵20、21将要消耗的目标动力Pw123ac，并以使目标动力Pw123ac处于最大容许动力Pwmax的范围内的方式限制电动机1的目标转速Nac。
附图标记说明
1 电动机
2 可变容量型的主泵(液压泵)
3a～3h 执行机构
4 控制阀块
5 液压油供给路
5a、5b、5c 液压油供给路
6a～6c 方向切换阀
7a～7c 压力补偿阀
8a～8c 止回阀
9a～9c 梭动阀
11 压差减压阀
12、22 调节器
12d 扭矩控制活塞
12e、22e 弹簧
12c 流量控制活塞
12bLS 阀
13 原动机转速检测阀
14 主溢流阀
14a、14b、14c 主溢流阀
15 解锁阀
15a、15c、15d 受压部
15b 弹簧
20 可变容量型的主泵(第1液压泵)
21 固定容量型的主泵(第2液压泵)
22f、22g、22h 扭矩控制活塞
30 先导泵
31a、31b、31c 先导压供给路
24 门锁杆
32 先导溢流阀
40 控制阀块
41 压力传感器
41a、41b、41c 压力传感器
50、55 控制器
51 目标转速指示转盘
60 逆变器
65 直流电力供给路
70 蓄电池
80 显示器
81 最大容许动力设定装置
90 AC/DC转换器
91 连接器
92 商用电源
100 切换阀。

Claims (6)

1.一种电动式液压作业机械，具有：电动机；由所述电动机驱动的液压泵；和基于所述电动机的目标转速来控制所述电动机的转速的控制器，所述电动式液压作业机械驱动所述液压泵来进行作业，其特征在于，具有：
设定所述电动机能够消耗的最大容许动力的最大容许动力设定装置；
检测所述液压泵的排出压力的压力传感器；和
指示所述电动机的目标转速的目标转速指示装置，
所述控制器基于所述液压泵的容量、由所述压力传感器检测到的所述液压泵的排出压力、和由所述目标转速指示装置指示的所述电动机的目标转速来计算所述液压泵将要消耗的目标动力，
所述控制器基于所述目标动力和由所述最大容许动力设定装置设定的所述最大容许动力中的较小一方来计算所述电动机的第1目标转速，并将所述第1目标转速和由所述目标转速指示装置指示的所述电动机的目标转速中的较小一方选择作为第2目标转速，并基于所述第2目标转速以使所述目标动力处于所述最大容许动力的范围内的方式控制所述电动机的目标转速。
2.根据权利要求1所述的电动式液压作业机械，其特征在于，
还具有向所述电动机供给电力的电源，
在所述最大容许动力设定装置中，根据所述电源的类型而存储有多个与向所述电动机供给电力的电源对应的最大容许动力。
3.根据权利要求1所述的电动式液压作业机械，其特征在于，
所述液压泵为可变容量型，
所述控制器具有设定了与所述液压泵的吸收扭矩特性相同的特性的表格，将由所述压力传感器检测到的所述液压泵的排出压力参照所述表格来计算所述液压泵的容量，并使用计算出的所述液压泵的容量来计算所述目标动力。
4.根据权利要求3所述的电动式液压作业机械，其特征在于，
所述液压泵具有调节器，该调节器被引导有所述液压泵的排出压力，并具有以使所述液压泵的吸收扭矩不超过规定值的方式控制所述液压泵的容量的扭矩控制活塞，
所述表格作为所述吸收扭矩特性而设定了与由所述扭矩控制活塞控制的所述液压泵的吸收扭矩特性相同的特性。
5.根据权利要求1所述的电动式液压作业机械，其特征在于，
所述液压泵由包括第1液压泵和第2液压泵的多个液压泵构成，
所述压力传感器具有包括检测所述第1液压泵的排出压力的第1压力传感器、和检测所述第2液压泵的排出压力的第2压力传感器的多个压力传感器，
所述控制器基于所述第1液压泵以及所述第2液压泵的容量、由所述第1压力传感器以及所述第2压力传感器检测到的所述第1液压泵以及所述第2液压泵的排出压力、和所述电动机的目标转速来计算所述第1液压泵以及所述第2液压泵将要消耗的动力并将其作为所述目标动力。
6.根据权利要求5所述的电动式液压作业机械，其特征在于，
所述第1液压泵为可变容量型，所述第2液压泵为固定容量型，
所述第1液压泵具有调节器，该调节器分别被引导有所述第1液压泵的排出压力和所述第2液压泵的排出压力，并具有以使所述第1液压泵的吸收扭矩和所述第2液压泵的吸收扭矩的合计不超过规定值的方式控制所述第1液压泵的容量的第1扭矩控制活塞以及第2扭矩控制活塞，
所述控制器具有：设定了与由所述第1扭矩控制活塞以及所述第2扭矩控制活塞控制的所述第1液压泵的吸收扭矩特性相同的特性的第1表格；和设定了与所述第2液压泵的吸收扭矩特性相同的特性的第2表格，将由所述第1压力传感器及所述第2压力传感器检测到的所述第1液压泵的排出压力参照所述第1表格来计算所述第1液压泵的容量，使用计算出的所述第1液压泵的容量来计算第1目标动力，将由所述第2压力传感器检测到的所述第2液压泵的排出压力参照所述第2表格来计算所述第2液压泵的容量，使用计算出的所述第2液压泵的容量来计算第2目标动力，将所述第1目标动力和所述第2目标动力相加来计算所述目标动力。
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