DE10216308A1 - Radlader - Google Patents
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Abstract
Radlader, der Vorgänge durch Antreiben einer Hydraulikpumpe (8) zum Antrieb einer Arbeitsmaschine und von Antriebsrädern (6) eines Fahrzeuges (101) mittels eines Motors (1) durchführt, aufweisend einen ersten Elektromotor (11), der zum Übetragen von Drehmoment auf die Antriebsräder (6) geeignet ist; Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Übertragen von elektrischer Energie auf den ersten Elektromotor (11) und von diesem; und eine Steuereinrichtung (10, 20) zur Steuerung eines Generatorbetriebs des ersten Elektromotors (11), der die Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern (6) aufnimmt und elektrischen Strom beim Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges (101) erzeugt und die erzeugte elektrische Energie in den Elektrizitätsspeichermitteln (13) speichert.
Description
Die Erfindung betrifft einen Radlader.
Ein Radlader wird im allgemeinen zum Ausheben von
Naturboden mittels einer Schaufel und Abladen desselben auf
einen Kipper verwendet. Fig. 4 zeigt eine Reihe von Fahrmustern
eines Radladers 101 vom Ausheben bis zum Abladen auf einen
Kipper 103, wobei dieses Fahrmuster V-förmiges Fahren genannt
wird, welches am häufigsten verwendet wird (zum Beispiel in der
veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 7-39675).
Speziell fährt der Radlader 101 nach vorn zu einem Naturboden
102 im zweiten Vorwärtsgang F2 (Fahrgang W1). Wenn sich der
Radlader dem Naturboden 102 nähert (0,5 m bis 1,0 m), dringt er
in den Naturboden 102 im ersten Vorwärtsgang F1 ein, um die
Traktionskraft beim Aushubvorgang (Fahrgang W2) zu erhöhen.
Wenn das Ausheben beendet ist, wird der Radlader 101 aus der
Aushubposition mit hoher Geschwindigkeit in einem zweiten
Rückwärtsgang R2 (Fahrgang W3) zurückgesetzt. Danach wird die
Fahrtrichtung des Radladers 101 derart geändert, daß er sich
dem Kipper 103 mit hoher Geschwindigkeit im F2 (Fahrgang W4)
nähert. Wenn der Abladevorgang am Kipper 103 beendet ist,
bewegt sich der Radlader mit hoher Geschwindigkeit im R2
(Fahrgang W5) von dem Kipper 103 weg.
Das V-förmige Fahren wird in einem Zeitzyklus von etwa 30
Sekunden durchgeführt. In einem Zyklus bewegt sich der Radlader
zweimal nach vorn und zurück, und es ist üblich, einen Schalt
vorgang für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt während der Fahrt
unter Verwendung der Fahrzeugträgheitsabsorptionswirkung in
einer Fluidkupplung, wie einem Drehmomentwandler, beim Schalten
für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt durchzuführen, um den Zeit
zyklus während des Betriebes zu verkürzen. Zum Beispiel tritt
beim Schalten aus dem Fahrgang W3 in den Fahrgang W4 die
Bedienperson das Gaspedal mit einer Geschwindigkeit in Nähe der
maximalen Geschwindigkeit während des Rückwärtsfahrens im Fahr
gang W3, schaltet das Getriebe von Rückwärtsfahrt in Vorwärts
fahrt mittels eines Schaltvorgangs, und drückt das Gaspedal
nieder, um die Motorabtriebsleistung zu drosseln. Ein Brems
pedal wird derart betätigt, daß es leicht niedergedrückt wird.
Jedoch weist der herkömmliche Radlader die nachfolgend
beschriebenen Nachteile auf. Speziell wird die Verzögerung
während der Rückwärtsfahrt mittels einer Gaspedalbetätigung
beim Schalten in Vorwärtsfahrt durchgeführt, und die
Verzögerung während der Vorwärtsfahrt wird mittels einer
Gaspedalbetätigung beim Schalten in Rückwärtsfahrt unter
Verwendung der Motorabtriebsleistung durchgeführt, und daher
ist der Kraftstoffverbrauch unbefriedigend und ein Kühler mit
großen Abmessungen wird infolge des Problems des Wärme
ausgleichs benötigt.
Beim Schalten in den Fahrgang W4, nachdem die Motor
drehzahl verringert ist, führt das Fahrzeug gleichzeitig
- 1. einen Lenkvorgang, und
- 2. einen Hubvorgang des Auslegers beim Abladen durch, und
- 3. beschleunigt den Fahrzeugkörper nach vorn, und
- 4. fährt den Motor selbst hoch,
und daher reicht die Abtriebsleistung des Motors nicht aus, um
das Hochfahren der Motordrehzahl zu vermindern, was gelegent
lich eine schlechte Beschleunigung bewirkt.
Mit der Erfindung wird ein Radlader geschaffen, bei dem
der Kraftstoffverbrauch verringert wird und der eine
ausgezeichnete Beschleunigungsfähigkeit hat, wobei eine
fehlende Abtriebsleistung des Motors ausgeschlossen ist.
Dies wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung erreicht
durch einen Radlader, der Vorgänge durch Antreiben einer
Hydraulikpumpe zum Antrieb einer Arbeitsmaschine und von
Antriebsrädern eines Fahrzeuges mittels eines Motors durch
führt, aufweisend einen ersten Elektromotor, der zum Übertragen
von Drehmoment auf die Antriebsräder geeignet ist,
Elektrizitätsspeichermittel zum Übertragen von elektrischer
Energie auf den ersten Elektromotor und von diesem, und eine
Steuereinrichtung zur Steuerung eines Generatorbetriebs des
ersten Elektromotors, der die Drehmomentübertragung von den
Antriebsrädern aufnimmt und elektrischen Strom beim
Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges erzeugt und die erzeugte
elektrische Energie in den Elektrizitätsspeichermitteln
speichert.
Gemäß der obigen Struktur wird ein regeneratives Bremsen
von dem ersten Elektromotor beim Verzögerungsvorgang des
Fahrzeugs durchgeführt, und von dem Fahrzeug erhaltene
kinetische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt und
gespeichert. Demzufolge ist es nicht nötig, die Motorabtriebs
leistung zur Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu
verwenden, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird und
es möglich ist, die Größe des Kühlers infolge Verbesserung des
Wärmeausgleichs zu verringern.
Ferner kann der Radlader eine Struktur aufweisen, bei der
die Steuereinrichtung das Entladen der elektrischen Energie
steuert, die in den Elektrizitätsspeichermitteln gespeichert
ist, und einen Motorbetrieb des ersten Elektromotors bei einem
Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges steuert, um das
Drehmoment auf die Antriebsräder zu übertragen.
Gemäß der obigen Struktur wird unter Verwendung der
elektrischen Energie, die in den Elektrizitätsspeichermitteln
gespeichert ist, durch regeneratives Bremsen der Motorbetrieb
des ersten Elektromotors bei einem Beschleunigungsvorgang des
Fahrzeuges durchgeführt, um die Motorabtriebsleistung zum
Antrieb der Antriebsräder zu unterstützen. Infolgedessen wird
die Belastung auf den Motor verringert, und das Fehlen von
Abtriebsleistung kann verhindert werden und die
Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges kann verbessert werden.
Ferner kann der Radlader einen zweiten Elektromotor
aufweisen, der zum Übertragen von Drehmoment auf die
Hydraulikpumpe geeignet ist, wobei die Elektrizitätsspeicher
mittel zum Übertragen von elektrischer Energie auf den zweiten
Elektromotor und von diesem geeignet sind, und wobei die
Steuereinrichtung die Entladung der elektrischen Energie
steuert, die in den Elektrizitätsspeichermitteln gespeichert
ist, und einen Motorbetrieb des zweiten Elektromotors beim
Betrieb einer Arbeitsmaschine des Fahrzeuges steuert, um das
Drehmoment auf die Hydraulikpumpe zu übertragen.
Gemäß der obigen Struktur wird unter Verwendung der
elektrischen Energie, die in den Elektrizitätsspeichermitteln
gespeichert ist, durch regeneratives Bremsen der Motorbetrieb
des zweiten Elektromotors beim Betrieb der Arbeitsmaschine des
Fahrzeuges durchgeführt, um die Motorabtriebsleistung zum
Antrieb der Hydraulikpumpe zu unterstützen, wodurch die
Belastung auf den Motor verringert wird und es möglich ist, das
Fehlen der Abtriebsleistung zu verhindern.
Ferner kann der Radlader einen Widerstand aufweisen, der
zum Verbinden mit dem Elektromotor geeignet ist, wobei die
Steuereinrichtung die Funktion des Erfassens einer Ladungsmenge
der Elektrizitätsspeichermittel hat, und von dem ersten
Elektromotor erzeugte elektrische Energie dem Widerstand
zuführt, wenn die Steuereinrichtung erfaßt, daß die Ladungs
menge der Elektrizitätsspeichermittel volle Ladung erreicht.
Gemäß der obigen Struktur kann, wenn die Elektrizitäts
speichermittel die volle Ladung erreichen, die infolge des
regenerativen Bremsens erzeugte elektrische Energie in dem
Widerstand verbraucht werden, und daher ist, selbst wenn die
Elektrizitätsspeichermittel die volle Ladung haben, ein
regeneratives Bremsen möglich. Dementsprechend ist es
notwendig, die Motorabtriebsleistung zur Verzögerung wie nach
dem Stand der Technik zu verwenden, und der Kraftstoffverbrauch
wird verbessert und der Kühler kann infolge der Verbesserung
des Wärmeausgleichs in den Abmessungen verringert werden.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung weist der Radlader
auf: einen Motor, einen Generator, der von dem Motor
angetrieben wird, Elektrizitätsspeichermittel zum Speichern
elektrischer Energie, die von dem Generator erzeugt wird, einen
ersten Elektromotor, der zum Übertragen der elektrischen
Energie auf die Elektrizitätsspeichermittel und von diesen und
zum Übertragen von Drehmoment auf Antriebsräder eines
Fahrzeuges geeignet ist, einen zweiten Elektromotor, der zum
Übertragen der elektrischen Energie auf die Elektrizitäts
speichermittel und von diesen und zum Übertragen von Drehmoment
auf eine Hydraulikpumpe zum Antreiben einer Arbeitsmaschine
geeignet ist, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines
Generatorbetriebs des ersten Elektromotors, der die
Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern aufnimmt und
elektrischen Strom erzeugt, und zum Speichern der erzeugten
elektrischen Energie in den Elektrizitätsspeichermitteln bei
einem Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges.
Gemäß der obigen Struktur wird das regenerative Bremsen
mittels des ersten Elektromotors bei einem Verzögerungsvorgang
des Fahrzeuges durchgeführt, und die von dem Fahrzeug erhaltene
kinetische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt und
gespeichert. Demzufolge wird, da es nicht erforderlich ist, die
Motorabtriebsleistung zur Verzögerung wie nach dem Stand der
Technik zu verwenden, der Kraftstoffverbrauch verbessert, und
der Kühler kann infolge der Verbesserung des Wärmeausgleichs in
der Größe verringert werden.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Systemblockschema nach einer ersten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm nach der ersten Ausführungsform;
Fig. 3 ein Systemblockdiagramm nach einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 4 ein Diagramm, das ein übliches V-förmiges
Fahrmuster eines Radladers nach dem Stand der Technik zeigt.
Mit Bezug auf die Zeichnung werden nachfolgend bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei
der die Abtriebsleistung eines Motors 1 über einen Drehmoment
wandler 2 auf ein Getriebe 3 übertragen wird und Antriebsräder
6 über eine Gelenkwelle 4 und ein Differential 5 antreibt. Das
Getriebe 3 weist eine Mehrzahl von Solenoidventilen (nicht
gezeigt) zum Schalten einer Kupplung auf, welche die Getriebe
gänge wechseln kann, zum Beispiel von einem ersten Gang in
einen zweiten Gang, und Vorwärts (F)- oder Rückwärts (R)-Fahrt.
Die Abtriebsleistung des Motors 1 treibt eine Hydraulik
pumpe 8 für eine Arbeitsmaschine und eine Hydraulikpumpe 9 für
die Lenkung über ein Getriebe 7 an, das zwischen dem Motor 1
und dem Drehmomentwandler 2 vorgesehen ist. Auslaßfluid aus der
Hydraulikpumpe 8 wird einem Arbeitsmaschinen-Hydraulikkreis
(nicht gezeigt) zugeführt und treibt die Arbeitsmaschine an
(zum Beispiel einen Ausleger und eine Schaufel, die nicht
gezeigt sind). Auslaßfluid aus der Hydraulikpumpe 9 wird einem
Lenkungshydraulikkreis (nicht gezeigt) zugeführt und treibt
einen Lenkungszylinder (nicht gezeigt) zugeführt. Ein erster
Elektromotor 11, ein zweiter Elektromotor 12, ein Kondensator
13, ein Widerstand 14 und eine Systemsteuereinrichtung 20 sind
mit einer Leistungszuführsteuereinrichtung 10 verbunden. Der
erste Elektromotor 11, der auch als Generator dient, ist an
einem Getriebe 4a angebracht, das an der Gelenkwelle 4
vorgesehen ist, und der zweite Elektromotor 12, der auch als
Generator dient, ist an Antriebswellen der Hydraulikpumpen 8
und 9 angebracht. Die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 und
die Systemsteuereinrichtung 20 bilden eine Steuereinrichtung.
Der Kondensator 13 ist zum Beispiel ein elektrischer
Doppelschichtkondensator, welcher eine geringe Energiedichte
(gespeicherte Energie pro Gewichtseinheit) im Vergleich zu
einer Sekundärbatterie, wie einer Lithiumionenbatterie,
aufweist. Jedoch kann der Kondensator 13 einen verhältnismäßig
hohen Strom passieren und speichert daher elektrische Energie,
die sowohl aus einem Generatorbetrieb der Elektromotoren 11 und
12 erzeugt wird als auch elektrischen Strom zuführt, wenn die
Elektromotoren 11 und 12 einen Motorbetrieb durchführen. Die
Leistungszuführsteuereinrichtung 10 steuert die Ladung und
Entladung des Kondensators 13 und einen Generatorbetrieb oder
einen Motorbetrieb der Elektromotoren 11 und 12 entsprechend
den Befehlen von der Systemsteuereinrichtung 20, die später
beschrieben wird. Die Leistungszuführsteuereinrichtung 10
erfaßt eine Ladungsmenge des Kondensators 13.
In der Systemsteuereinrichtung 20 sind i) ein Beschleuni
gungssignal von einem Beschleunigungssensor 21a zum Erfassen
eines Betätigungswertes eines Gaspedals 21, ii) ein Bremssignal
von einem Bremssensor 22a zum Erfassen eines Betätigungswertes
der Bremse 22, iii) ein FR-Signal von einem Vorwärts- und
Rückwärtsfahrhebel 23, iv) ein Getriebegangsignal von einem
Gangwählhebel 24, v) ein Schaufelwinkelsignal von einem
Schaufelwinkelsensor 25 zum Erfassen eines Drehwinkels der
Schaufel, vi) ein Auslegerwinkelsignal von einem Ausleger
winkelsensor 26 zum Erfassen eines Drehwinkels des Auslegers,
vii) ein Hydrauliksignal von einem Drucksensor 27 zum Erfassen
von Auslaßdruck der Hydraulikpumpe 8, viii) ein Fahrzeug
geschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
28 zum Erfassen der Geschwindigkeit und der Fahrtrichtung des
Fahrzeuges, und ix) ein Ladungsmengensignal des Kondensators 13
von der Leistungszuführsteuereinrichtung 10 eingegeben. Das
erwähnte Fahrzeug ist hier ein Radlader und wird nachfolgend
als Fahrzeug 101 bezeichnet.
Die Bremse 22 ist derart eingestellt, daß sie nur durch
regeneratives Bremsen arbeitet, wie später beschrieben ist, bis
der Betriebswert einen vorbestimmten Betriebswert erreicht, und
nachdem der vorbestimmte Betriebswert überschritten ist, wird
der Hydraulikkreis der Bremse auch betrieben. Der Beschleuni
gungssensor 21a, der Bremssensor 22a, der Schaufelwinkelsensor
25 und der Auslegerwinkelsensor 26 sind Sensoren, von denen
jeder mit einem Potentiometer in seiner Mitte versehen ist. Der
Vorwärts- und Rückwärtsfahrhebel 23 und der Gangwählhebel 24
werden unter Verwendung von Hall-ICs geschaltet, und ein
Magnet, der an jedem der Hebel fixiert ist, wird durch die
Hall-ICs erfaßt, die entsprechend den Hebelpositionen platziert
sind, wodurch die Hebelpositionen erfaßt werden und das FR-
Signal und das Getriebegangsignal ausgegeben werden. Der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28 weist zwei elektromagnetische
Meßfühler auf, welche an einem Getriebeabtriebsabschnitt des
Getriebes 3 angebracht sind, und erzeugen einen Spannungsimpuls
durch Drehung der Getriebezahnräder, und die beiden elektro
magnetischen Meßfühler sind derart platziert, daß sie um ein
Viertel der Zahnteilung versetzt sind. Dadurch wird sowohl die
Drehrichtung (speziell die Fahrtrichtung des Fahrzeuges 101)
als auch die Drehzahl des Getriebes erfaßt.
Mit Bezug auf Fig. 2 wird die Wirkungsweise einer
Steuerung der Systemsteuereinrichtung 20 erläutert. In Schritt
S1 werden das FR-Signal und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
miteinander verglichen und es wird bestimmt, ob die Position
des Vorwärts- und Rückwärtsfahrhebels 23 der Fahrtrichtung des
Fahrzeuges 101 entspricht oder nicht. Wenn ja, wird ein Befehl
zum Fortfahren mit Schritt S2 gegeben. In Schritt S2 wird
bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht kleiner als eine
festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (zum Beispiel 10 km/h)
ist oder nicht, und ob basierend auf dem Beschleunigungssignal
das Gaspedal AUS ist (das Gaspedal wird nicht betätigt) oder
nicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die
festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ist oder das Gaspedal
betätigt wird, wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S3
gegeben. In Schritt S3 wird bestimmt, ob basierend auf dem
Bremssignal die Bremse betätigt wird oder nicht, und wenn die
Bremse nicht betätigt wird, wird ein Befehl zum Fortfahren mit
Schritt S4 gegeben. In Schritt S4 wird bestimmt, ob basierend
auf dem Ladungsmengensignal die Ladungsmenge des Kondensators
13 nicht kleiner als ein spezifizierter Wert C1 ist oder nicht.
Wenn die Ladungsmenge kleiner als der spezifizierte Wert C1
ist, wird bestimmt, daß die Ladungsmenge unzureichend ist, und
ein Befehl zum Zurückgehen zu Schritt S1 wird gegeben. Wenn die
Ladungsmenge nicht kleiner als der spezifizierte Wert C1 ist,
wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S5 gegeben.
In Schritt S5 wird bestimmt, ob basierend auf dem FR-
Signal die Position des Vorwärts- und Rückwärtsfahrhebels 23
vorwärts (F) ist oder nicht, ob basierend auf dem Getriebegang
signal die Position des Gangwählhebels 24 der zweite Gang ist
oder nicht, ob basierend auf dem Auslegerwinkelsignal der
Auslegerwinkel nicht größer als ein festgelegter Winkel α ist
(das obere Ende des Auslegers ist in einer unteren Position)
oder nicht, ob basierend auf dem Schaufelwinkelsignal der
Schaufelwinkel nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert β ist
(die Schaufel ist in einer Kipp-Position) oder nicht, ob
basierend auf dem Hydraulikdrucksignal der Auslaßdruck der
Hydraulikpumpe 8 für die Arbeitsmaschine ansteigt (nicht
kleiner als ein vorbestimmter Wert P1) oder nicht, und ob
basierend auf dem Beschleunigungssignal das Gaspedal 21
vollständig betätigt ist oder nicht. Wenn "JA" in Schritt S5,
wird ein Auslegerhubvorgang im beladenen Zustand durchgeführt,
und gleichzeitig wird der Fahrzeugkörper im zweiten Vorwärts
gang (F2) (ein Fahrgang W4 beim V-förmigen Fahren) voll
beschleunigt, und in diesem Falle wird der Vorgang in Schritt
56 durchgeführt. Speziell gibt die Systemsteuereinrichtung 20
einen Motorbetriebsbefehl für den zweiten Elektromotor 12 an
die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 in Schritt S6 ab,
wodurch die Leistungssteuereinrichtung 10 die Entladung des
Kondensators 13 und den Motorbetrieb des Elektromotors 12
steuert. Der Motorbetrieb ist beendet, wenn der Kondensator 13
einen vorbestimmten Wert der Entladung erreicht hat.
Wenn "NEIN" in Schritt S5, wird ein Befehl zum Fortfahren
mit Schritt S7 gegeben, und es wird bestimmt, ob basierend auf
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal die Fahrzeuggeschwindigkeit
nicht größer als eine festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit V2
(zum Beispiel 5 km/h) ist oder nicht, und ob basierend auf dem
Beschleunigungssignal das Gaspedal 21 voll betätigt ist oder
nicht. Wenn "NEIN" in Schritt S7, wird ein Befehl zum Zurück
gehen zu Schritt S1 gegeben. Wenn "JA", ist es der Fall, in dem
das Fahrzeug in einem niedrigen Gang voll beschleunigt wird,
und der Vorgang in Schritt S8 wird durchgeführt. Speziell gibt
in Schritt S8 die Systemsteuereinrichtung 20 einen Motor
betriebsbefehl für den ersten Elektromotor 11 an die Leistungs
zuführsteuereinrichtung 10 ab, wodurch die Leistungszuführ
steuereinrichtung 10 die Entladung des Kondensators 13 und den
Motorbetrieb des Elektromotors 11 steuert. Der Motorbetrieb ist
beendet, wenn der Kondensator 13 einen vorbestimmten Wert der
Entladung erreicht hat.
Wenn "NEIN" in Schritt S1, oder wenn "JA" in Schritt S2,
oder wenn "JA" in Schritt S3, wird Verzögerung gewünscht, und
daher wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S9 gegeben. In
Schritt S9 wird bestimmt, ob die Ladungsmenge des Kondensators
13 nicht größer als der spezifizierte Wert C2 ist (die Ladungs
menge ist im wesentlichen gleich der vollen Ladung) oder nicht.
Wenn "JA", wird nicht die volle Ladung erreicht, und daher wird
in diesem Falle der Vorgang in Schritt S10 durchgeführt.
Speziell gibt in Schritt S10 die Systemsteuereinrichtung 20
einen Ladungsbefehl für den Kondensator 13 und einen Generator
betriebsbefehl für den ersten Elektromotor 11 an die Leistungs
zuführsteuereinrichtung 10 ab, wodurch die Leistungszuführ
steuereinrichtung 10 die Ladung des Kondensators 13 und den
Generatorbetrieb des Elektromotors 11 steuert. Wenn "NEIN" in
Schritt S9, wird die volle Ladung erreicht, und in diesem Falle
wird der Vorgang in Schritt S11 durchgeführt, um eine
übermäßige Ladung zu verhindern. Speziell gibt in Schritt S11
die Systemsteuereinrichtung 20 den Generatorbetriebsbefehl und
einen Befehl zum Entladen des elektrischen Stroms für den
ersten Elektromotor 11 an die Leistungszuführsteuereinrichtung
10 ab, wodurch die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 den
Generatorbetrieb des Elektromotors 11 steuert und den von dem
Elektromotor 11 erzeugten elektrischen Strom dem Widerstand 14
zuführt, wo er verbraucht wird.
Gemäß der obigen Struktur wird der durch die Drehung der
Antriebsräder 6 angetriebene Elektromotor 11 als Generator
(regenerativer Betrieb) bei der Verzögerung des Fahrzeuges 101
betrieben, um zu verzögern (regeneratives Bremsen), und daher
kann elektrischer Strom, der aus von dem Fahrzeug 101
erhaltener kinetischer Energie erzeugt wird, in dem Kondensator
13 als Elektrizitätsspeichermittel gespeichert werden.
Dementsprechend ist es nicht nötig, Motorabtriebsleistung zur
Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu verwenden. Selbst
wenn der Kondensator 13 die volle Ladung erreicht, wird der
elektrische Strom, der vom regenerativen Bremsen erzeugt wird,
in dem Widerstand 14 verbraucht, und daher ist es nicht nötig,
Abtriebsleistung des Motors 1 zur Verzögerung zu verwendet.
Demzufolge werden der Kraftstoffverbrauch und der Wärme
ausgleich verbessert, wodurch es möglich ist, einen Kühler mit
geringen Abmessungen zu verwenden.
Außerdem ist es möglich, die Elektromotoren 11 und 12
durch elektrischen Strom anzutreiben, der infolge regenerativen
Bremsens (Hilfsbetrieb) gespeichert wird. Dadurch kann die
Abtriebslast des Motors 1 beim Schwerlastbetrieb, bei dem der
Auslegeranhebevorgang im beladenen Zustand durchgeführt wird
und wo der Fahrzeugkörper voll in den zweiten Vorwärtsgang F2
beschleunigt wird, verringert werden und das Fehlen der
Abtriebsleistung des Motors 1 kann verhindert werden. Bei dem
Fahrzeug 101, das mit einem Motor mit großen Abmessungen
versehen ist, bei dem herkömmlich kein unzureichender Abtrieb
auftritt, kann ein Motor mit geringen Abmessungen anstelle des
Motors mit großen Abmessungen eingebaut werden, wodurch es
möglich ist, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
Die Beschleunigung des Fahrzeuges 101 durch den Motor 1
wird durch den Motorbetrieb des Elektromotors 11 und nicht
begrenzt auf Schwerlastbetrieb unterstützt, wenn das Gaspedal
21 voll betätigt ist, wodurch es möglich ist, die
Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges 101 zu verbessern.
Ferner wird die Traktionskraft des Fahrzeuges 101 unterstützt,
wenn natürlicher Boden ausgehoben wird, wodurch die Aushub
leistung verbessert werden kann.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist auch
die Struktur möglich, bei welcher der zweite Elektromotor 12
weggelassen ist. Bei dieser Struktur sind die Schritte S5 und
S6 aus dem Flußdiagramm in Fig. 2 weggelassen, und wenn "JA" in
Schritt S4, wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S7
gegeben. In diesem Falle wird auch regeneratives Bremsen beim
Verzögerungsvorgang durchgeführt, und der Motor 1 wird auch
beim Antreiben der Antriebsräder 6 unter Verwendung von
Regenerationsenergie bei voller Betätigung des Gaspedals 21
unterstützt. Infolgedessen ist es nicht nötig, Motorabtriebs
leistung bei der Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu
verwenden, wodurch es möglich ist, den Kraftstoffverbrauch und
die Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges 101 zu verbessern.
Ferner ist bei der oben beschriebenen ersten Ausführungs
form die Kapazität des Kondensators 13 ausreichend, wenn
elektrischer Strom gespeichert werden kann, der zum Durchführen
des Motorbetriebs der Elektromotoren 11 und 12 in einem Zyklus
der wiederholten Vorgänge erforderlich ist. Es gibt den Fall,
in dem der erforderliche elektrische Strom nicht nur mit dem
regenerativen Bremsen bei Verzögerung in einem Zyklus
zurückgewonnen werden kann. In diesem Falle kann, wenn die
Abtriebsleistung des Motors 1 stimmt, zum Beispiel wenn der
Arbeitsmaschinenbetrieb und der Lenkungsbetrieb nicht
durchgeführt werden (speziell, wenn der Auslaßdruck der
Hydraulikpumpen 8 und 9 kleiner als der vorbestimmte Druck
ist), der zweite Elektromotor 12 als Generator betrieben werden
und der erzeugte elektrische Strom kann in dem Kondensator 13
gespeichert werden.
Ferner kann der Motor 1 konstant mit einer Nenndrehzahl
während des Betriebs gedreht werden. Wenn die Abtriebsleistung
stimmt, kann der von dem Restdrehmoment erzeugte elektrische
Strom aufgeladen werden, und der Motor 1 kann mit dem
gespeicherten elektrischen Strom unterstützt werden, wenn die
Abtriebsleistung des Motors 1 unzureichend ist. Dadurch kann
die auf den Motor 1 ausgeübte Belastung ausgeglichen werden,
und die Motorgröße mit der Nennabtriebsleistung, die
herkömmlich auf die Maximallast eingestellt ist, kann auf die
mit der Durchschnittslast verringert werden, wodurch es möglich
ist, die Motorgröße zu verringern und den Kraftstoffverbrauch
zu verbessern. Wenngleich als Ladungsmittel der Kondensator 13
als Beispiel genannt ist, kann jedoch eine zweite Batterie, wie
eine Lithiumionenbatterie, verwendet werden, soweit sie die
Spezifikation erfüllt.
Die Erläuterung wird mit dem V-förmigen Fahren
durchgeführt, jedoch können dieselben Wirkungen mit dem I-
Überkreuzfahren und Last- und Förderfahren erreicht werden.
Hierbei ist das I-Überkreuzfahren das Fahren, bei dem sich ein
Kipper 103 in einem Bereich zwischen dem Radlader 101 und dem
Naturboden 102 bei jedem Beladen des Kippers 103 bewegt, wie
mit Bezug auf Fig. 4. gezeigt ist. Das Last- und Förderfahren
ist das Fahren, bei dem die Vorwärtsfahrstrecke länger als beim
V-förmigen Fahren ist, und zum Beispiel werden Erdboden und
Sand in einen Trichter gefördert.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der
Erfindung mit einem Radlader des elektrisch angetriebenen Typs
erläutert, wie in Fig. 3 gezeigt ist (speziell der Radlader 101
des elektrisch angetriebenen Typs). Die sich von Fig. 1
unterscheidende Struktur erläuternd ist ein Generator 31 mit
dem Motor 1 verbunden, wobei elektrischer Strom, der durch
Drehung des Motors 1 erzeugt wird, in dem Kondensator 13 über
die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 gespeichert wird. Die
Antriebsräder 6 werden von dem ersten Elektromotor 11
angetrieben, der durch Zuführen elektrischen Stroms von dem
Kondensator 13 angetrieben wird. Die Hydraulikpumpen 8 und 9
werden von dem zweiten Elektromotor 12 angetrieben, der durch
Zuführen elektrischen Stroms von dem Kondensator 13 angetrieben
wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28 ist an einem
Getriebeabschnitt des Getriebes 4a angebracht und erfaßt die
Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung des Fahrzeuges 101.
Bei dieser Struktur wird auch regeneratives Bremsen unter
Verwendung des Elektromotors 11 bei Verzögerung des Fahrzeuges
101 durchgeführt, und erzeugter elektrischer Strom wird
gespeichert und, wenn notwendig, entladen, um die Elektro
motoren 11 und 12 anzutreiben. Die Abtriebsleistung des Motors
1 wird nicht zum Bremsen verwendet, und Energie wird durch
regeneratives Bremsen zurückgewonnen, wodurch es möglich ist,
den herkömmlichen großen Motor in seinen Abmessungen zu
verringern und den Kraftstoffverbrauch wie bei der zuvor
genannten ersten Ausführungsform zu verringern. Ferner kann
durch konstantes Drehen des Motors 1 bei Nenndrehzahlen der
Motor weiter in der Größe verringert werden und der
Kraftstoffverbrauch kann weiter verbessert werden, wie oben
beschrieben ist.
Wie soweit erläutert, wird gemäß der Erfindung regenera
tives Bremsen bei Verzögerung des Fahrzeuges durchgeführt, und
daher ist es nicht nötig, die Abtriebsleistung des Motors bei
Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu verwenden,
wodurch es möglich ist, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern
und die Größe des Kühlers zu verringern. Da durch das
regenerative Bremsen die kinetische Energie des Fahrzeuges bei
Verzögerung in elektrische Energie umgewandelt und gespeichert
wird und die Motorabtriebsleistung durch die gespeicherte
elektrische Energie bei Beschleunigung des Fahrzeuges und beim
Betrieb der Arbeitsmaschine unterstützt wird, wird die
Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges verbessert und das
Fehlen der Abtriebsleistung des Motors kann verhindert werden,
und eine Verringerung der Größe des Motors wird ermöglicht.
Claims (5)
1. Radlader, der Vorgänge durch Antreiben einer Hydraulik
pumpe (8) zum Antrieb einer Arbeitsmaschine und von Antriebs
rädern (6) eines Fahrzeuges (101) mittels eines Motors (1)
durchführt, aufweisend:
einen ersten Elektromotor (11), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Antriebsräder (6) geeignet ist;
Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Übertragen von elektrischer Energie auf den ersten Elektromotor (11) und von diesem; und
eine Steuereinrichtung (10, 20) zur Steuerung eines Generatorbetriebs des ersten Elektromotors (11), der die Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern (6) aufnimmt und elektrischen Strom beim Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges (101) erzeugt und die erzeugte elektrische Energie in den Elektrizitätsspeichermitteln (13) speichert.
einen ersten Elektromotor (11), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Antriebsräder (6) geeignet ist;
Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Übertragen von elektrischer Energie auf den ersten Elektromotor (11) und von diesem; und
eine Steuereinrichtung (10, 20) zur Steuerung eines Generatorbetriebs des ersten Elektromotors (11), der die Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern (6) aufnimmt und elektrischen Strom beim Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges (101) erzeugt und die erzeugte elektrische Energie in den Elektrizitätsspeichermitteln (13) speichert.
2. Radlader nach Anspruch 1,
wobei die Steuereinrichtung (10, 20) das Entladen der
elektrischen Energie steuert, die in den Elektrizitäts
speichermitteln (13) gespeichert ist, und einen Motorbetrieb
des ersten Elektromotors (11) bei einem Beschleunigungsvorgang
des Fahrzeuges (101) steuert, um das Drehmoment auf die
Antriebsräder (6) zu übertragen.
3. Radlader nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend:
einen zweiten Elektromotor (12), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Hydraulikpumpe (8) geeignet ist,
wobei die Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Übertragen von elektrischer Energie auf den zweiten Elektromotor (12) und von diesem geeignet sind; und
wobei die Steuereinrichtung (10, 20) die Entladung der elektrischen Energie steuert, die in den Elektrizitäts speichermitteln (13) gespeichert ist, und einen Motorbetrieb des zweiten Elektromotors (12) beim Betrieb einer Arbeits maschine des Fahrzeuges (101) steuert, um das Drehmoment auf die Hydraulikpumpe (8) zu übertragen.
einen zweiten Elektromotor (12), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Hydraulikpumpe (8) geeignet ist,
wobei die Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Übertragen von elektrischer Energie auf den zweiten Elektromotor (12) und von diesem geeignet sind; und
wobei die Steuereinrichtung (10, 20) die Entladung der elektrischen Energie steuert, die in den Elektrizitäts speichermitteln (13) gespeichert ist, und einen Motorbetrieb des zweiten Elektromotors (12) beim Betrieb einer Arbeits maschine des Fahrzeuges (101) steuert, um das Drehmoment auf die Hydraulikpumpe (8) zu übertragen.
4. Radlader nach Anspruch 1, ferner aufweisend:
einen Widerstand (14), der zum Verbinden mit dem Elektro motor (11) geeignet ist,
wobei die Steuereinrichtung (10, 20) die Funktion des Erfassens einer Ladungsmenge der Elektrizitätsspeichermittel (13) hat, und
von dem ersten Elektromotor (11) erzeugte elektrische Energie dem Widerstand (14) zuführt, wenn die Steuereinrichtung (10, 20) erfaßt, daß die Ladungsmenge der Elektrizitäts speichermittel (13) volle Ladung erreicht.
einen Widerstand (14), der zum Verbinden mit dem Elektro motor (11) geeignet ist,
wobei die Steuereinrichtung (10, 20) die Funktion des Erfassens einer Ladungsmenge der Elektrizitätsspeichermittel (13) hat, und
von dem ersten Elektromotor (11) erzeugte elektrische Energie dem Widerstand (14) zuführt, wenn die Steuereinrichtung (10, 20) erfaßt, daß die Ladungsmenge der Elektrizitäts speichermittel (13) volle Ladung erreicht.
5. Radlader, aufweisend:
einen Motor (1);
einen Generator (31), der von dem Motor (1) angetrieben wird;
Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Speichern elektrischer Energie, die von dem Generator (31) erzeugt wird;
einen ersten Elektromotor (11), der zum Übertragen der elektrischen Energie auf die Elektrizitätsspeichermittel (13) und von diesen und zum Übertragen von Drehmoment auf Antriebs räder (6) eines Fahrzeuges (101) geeignet ist;
einen zweiten Elektromotor (12), der zum Übertragen der elektrischen Energie auf die Elektrizitätsspeichermittel (13) und von diesen und zum Übertragen von Drehmoment auf eine Hydraulikpumpe (8) zum Antreiben einer Arbeitsmaschine geeignet ist; und
eine Steuereinrichtung (10, 20) zur Steuerung eines Generatorbetriebs des ersten Elektromotors (11), der die Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern (6) aufnimmt und elektrischen Strom erzeugt, und zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie in den Elektrizitätsspeichermitteln (13) bei einem Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges (101).
einen Motor (1);
einen Generator (31), der von dem Motor (1) angetrieben wird;
Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Speichern elektrischer Energie, die von dem Generator (31) erzeugt wird;
einen ersten Elektromotor (11), der zum Übertragen der elektrischen Energie auf die Elektrizitätsspeichermittel (13) und von diesen und zum Übertragen von Drehmoment auf Antriebs räder (6) eines Fahrzeuges (101) geeignet ist;
einen zweiten Elektromotor (12), der zum Übertragen der elektrischen Energie auf die Elektrizitätsspeichermittel (13) und von diesen und zum Übertragen von Drehmoment auf eine Hydraulikpumpe (8) zum Antreiben einer Arbeitsmaschine geeignet ist; und
eine Steuereinrichtung (10, 20) zur Steuerung eines Generatorbetriebs des ersten Elektromotors (11), der die Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern (6) aufnimmt und elektrischen Strom erzeugt, und zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie in den Elektrizitätsspeichermitteln (13) bei einem Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges (101).
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