DE112008000589B4

DE112008000589B4 - Energieerzeugungssteuerverfahren einer Hybridbaumaschine und Hybridbaumaschine

Info

Publication number: DE112008000589B4
Application number: DE112008000589.3T
Authority: DE
Inventors: Jun Morinaga; Tadashi Kawaguchi; Hiroaki Inoue
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2028-03-22
Also published as: KR20100014931A; WO2008117748A1; KR101516830B1; JP5002004B2; CN101663442A; US8207708B2; DE112008000589T5; US20100097037A1; CN101663442B; JPWO2008117748A1

Abstract

Energieerzeugungssteuerverfahren einer Hybridbaumaschine, die ausgestattet ist mit einer Maschine (2) und einem Generatormotor (3), die miteinander gekoppelt sind, einem Umrichter (5), der mit dem Generatormotor (3) verbunden ist, zum Antreiben des Generatormotors (3), einem Schwenkmotor (7) zum Schwenken eines Teils einer Karosserie relativ zu anderen Teilen, einem Schwenkumrichter (8), der mit dem Schwenkmotor (7) verbunden ist, zum Antreiben des Schwenkmotors (7), und einem Kondensator (6), der jeweils parallel zu dem Umrichter (5) und dem Schwenkumrichter (8) geschaltet ist, zum Speichern von durch den Generatormotor (3) und den Schwenkmotor (7) erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie an den Generatormotor (3) und den Schwenkmotor (7), wobei das Verfahren aufweist: einen Schwenkenergie-Berechnungsschritt zum sequentiellen Berechnen einer Schwenkenergie entsprechend einer durch den Schwenkmotor (7) verbrauchten elektrischen Energie; einen Schwenkenergie-Umwandlungsschritt zum Umwandeln eines Werts der Schwenkenergie zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors (7), der in dem Schwenkenergie-Berechnungsschritt berechnet wird, in einen kleineren Wert; einen Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt zum Erzeugen eines Energieerzeugungsbefehls des Generatormotors (3) unter Verwendung des in dem Schwenkenergie-Umwandlungsschritt erhaltenen Werts; und einen Ausgabeschritt zum Ausgeben des in dem Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt erzeugten Energieerzeugungsbefehls an den Umrichter (5), der den Generatormotor (3) antreibt, wobei eine Schwenkenergie des Schwenkmotors (7), die in dem Leistungsbetrieb zugeführt wird, eine Energie ist, die von dem Generatormotor (3) zugeführt ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Energieerzeugungssteuerverfahren einer Hybridbaumaschine, die mit einer (Brennkraft-)Maschine und einem Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, als Antriebsquellen und mit einem Schwenkmotor zum Schwenken eines Teils einer Karosserie relativ zu anderen Teilen ausgestattet ist, sowie die Hybridbaumaschine.
HINTERGRUNDTECHNIK
Herkömmlich werden bei einem Hybridfahrzeug, das mit der (Brennkraft-)Maschine und dem Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, als die Antriebsquellen ausgestattet ist, verschiedene Ansätze bezüglich einer Energieerzeugungssteuerung des Generatormotors zu der Zeit eines Betriebs verfolgt.
Zum Beispiel ist als eine Technik bei der Hybridbaumaschine wie etwa einem Hydraulikbagger, die mit dem Schwenkmotor zum Schwenken eines Teils des Fahrzeugs relativ zu anderen Teilen ausgestattet ist, die Technik offenbart, eine Sollenergiespeichermenge eines Kondensators basierend auf verschiedenen Energien bzw. Arbeitsaufwänden einer Betriebs- bzw. Arbeitsmaschine zu ändern, um eine Energieerzeugungssteuerung durchzuführen, um so einen kleinen Kondensator, der eine Energiespeichervorrichtung ist, und eine längere Betriebslebensdauer von diesem zu erreichen (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
Es ist schwierig, bei der mit dem Schwenkmotor ausgestatteten Hybridbaumaschine eine durch den Schwenkmotor verbrauchte elektrische Energie zu schätzen. Dies ist deshalb so, weil es eine Vielfalt von Arbeiten gibt und eine Schwankung bzw. Veränderung einer (Bedien-)Hebelbedienung durch den Bediener besteht. Bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technik wird die Energieerzeugungssteuerung im Wesentlichen unabhängig von der durch den Schwenkmotor verbrauchten elektrischen Energie basierend auf Eigenschaften einer solchen Hybridbaumaschine durchgeführt.

Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. JP 2002-359 935 A

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Es besteht jedoch eine Möglichkeit darin, dass eine Spannung des Kondensators zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors schnell ansteigt und von einem geeigneten Bereich abweicht, wenn die Energieerzeugungssteuerung durchgeführt wird, ohne die durch den Schwenkmotor verbrauchte elektrische Energie hinreichend zu berücksichtigen. Wenn die Spannung des Kondensators von dem geeigneten Bereich abweicht, wird das System funktionsunfähig und wird die Betriebslebensdauer des Kondensators kurz. Daher wird in Betracht gezogen, einen schnellen Anstieg der Spannung des Kondensators durch Erhöhung einer Kapazität des Kondensators zu unterbinden; in diesem Fall wird der Kondensator jedoch größer und besteht ein Problem hinsichtlich eines Raums, in dem der Kondensator installiert wird, sowie des Gewichts und der Kosten des Kondensators.
Die vorliegende Erfindung ist unter den vorstehend beschriebenen Umständen gemacht, und eine Aufgabe von dieser besteht darin, das Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine, das im Stande ist, die Spannung des Kondensators in dem geeigneten Bereich zu halten, während die Kapazität des Kondensators minimiert wird, und sicher zu verhindern, dass das System funktionsunfähig wird, sowie die Hybridbaumaschine bereitzustellen.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Energieerzeugungssteuerverfahren einer Hybridbaumaschine, die ausgestattet ist mit einer Maschine und einem Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, einem Umrichter, der mit dem Generatormotor verbunden ist, zum Antreiben des Generatormotors, einem Kondensator, der parallel zu dem Umrichter geschaltet ist, zum Speichern von durch den Generatormotor erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie an den Generatormotor, und einem Schwenkmotor, der mit elektrischer Energie von dem Generatormotor und dem Kondensator versorgt wird, zum Schwenken eines Teils einer Karosserie relativ zu anderen Teilen: einen Schwenkenergie-Berechnungsschritt zum sequentiellen Berechnen einer Schwenkenergie entsprechend einer durch den Schwenkmotor verbrauchten elektrischen Energie; einen Schwenkenergie-Umwandlungsschritt zum Umwandeln eines Werts der Schwenkenergie zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors, der in dem Schwenkenergie-Berechnungsschritt berechnet wird, in einen kleineren Wert; einen Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt zum sequentiellen Erzeugen eines Energieerzeugungsbefehls des Generatormotors unter Verwendung des in dem Schwenkenergie-Umwandlungsschritt umgewandelten Werts; und einen Ausgabeschritt zum Ausgeben des in dem Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt erzeugten Energieerzeugungsbefehls an den Umrichter.
Vorteilhafterweise wandelt der Schwenkenergie-Umwandlungsschritt in dem Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine den Wert der Schwenkenergie derart um, dass die Spannung selbst dann innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wenn sich eine Spannung des Kondensators zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors ändert.
Vorteilhafterweise führt der Schwenkenergie-Umwandlungsschritt in dem Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine einen Vorgang des Multiplizierens des Werts der Schwenkenergie mit einem Koeffizienten durch, der kleiner 1 ist.
Vorteilhafterweise ändert der Schwenkenergie-Umwandlungsschritt in dem Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine den Koeffizienten zum Multiplizieren des Werts der Schwenkenergie gemäß einem vorbestimmten Messwert, der innerhalb oder außerhalb der Hybridbaumaschine gemessen wird.
Vorteilhafterweise umfasst das Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine zusätzlich: einen Sollspannung-Einstellschritt zum Einstellen einer Sollspannung des Kondensators gemäß einer Motordrehzahl des Schwenkmotors; einen Spannungsdifferenz-Berechnungsschritt zum Berechnen einer Differenz zwischen der in dem Sollspannung-Einstellschritt eingestellten Sollspannung und der Spannung des Kondensators; und einen Spannungsdifferenz-Umwandlungsschritt zum Umwandeln der in dem Spannungsdifferenz-Berechnungsschritt berechneten Spannungsdifferenz in eine physikalische Größe mit der gleichen Dimension wie die Schwenkenergie. Der Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt berechnet eine Summe des in dem Spannungsdifferenz-Umwandlungsschritt umgewandelten Werts und des in dem Schwenkenergie-Umwandlungsschritt umgewandelten Werts, und er erzeugt den Energieerzeugungsbefehl unter Verwendung der berechneten Summe.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hybridbaumaschine, die ausgestattet ist mit einer Maschine und einem Generatormotor, die miteinander gekoppelt sind, als Antriebsquellen und mit einem Schwenkmotor zum Schwenken eines Teils einer Karosserie relativ zu anderen Teilen: einen Umrichter, der mit dem Generatormotor verbunden ist, zum Antreiben des Generatormotors; einen Kondensator, der parallel zu dem Umrichter geschaltet ist, zum Speichern von durch den Generatormotor erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie an den Generatormotor; und eine Steuereinheit zum sequentiellen Berechnen einer Schwenkenergie entsprechend einer durch den Schwenkmotor verbrauchten elektrischen Energie, Umwandeln eines Werts der berechneten Schwenkenergie in einen kleineren Wert, sequentiellen Erzeugen eines Energieerzeugungsbefehls des Generatormotors unter Verwendung des umgewandelten Werts, und Ausgeben des erzeugten Energieerzeugungsbefehls an den Umrichter.
Vorteilhafterweise stellt die Steuereinheit bei der Hybridbaumaschine eine Sollspannung des Kondensators gemäß einer Motordrehzahl des Schwenkmotors ein, berechnet sie eine Spannungsdifferenz zwischen der eingestellten Sollspannung und einer Spannung des Kondensators, wandelt sie die berechnete Spannungsdifferenz in eine physikalische Größe mit der gleichen Dimension wie die Schwenkenergie um, und berechnet sie eine Summe eines durch Umwandlung der Spannungsdifferenz erhaltenen Werts und eines durch Umwandlung der Schwenkenergie erhaltenen Werts und erzeugt sie den Energieerzeugungsbefehl unter Verwendung der berechneten Summe.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Schwenkenergie entsprechend der durch den Schwenkmotor verbrauchten elektrischen Energie sequentiell berechnet, wird die berechnete Schwenkenergie in einen kleineren Wert umgewandelt, wird der Energieerzeugungsbefehl des Generatormotors unter Verwendung des umgewandelten Werts sequentiell erzeugt, und wird der erzeugte Energieerzeugungsbefehl an einen Umrichter für den Generatormotor ausgegeben, so dass der Generatormotor Energie bzw. Strom unter Berücksichtigung einer Energie erzeugen kann, die zu der Zeit einer Regeneration von dem Schwenkmotor zurückgeführt wird. Daher wird es möglich, eine Steuerung innerhalb eines Betriebsspannungsbereichs zu realisieren, in dem der Kondensator sein Leistungsvermögen bieten kann, ohne die Kapazität des Kondensators unnötig zu erhöhen, und wird es möglich, sicher zu verhindern, dass das System in Folge der Abweichung von dem Betriebsspannungsbereich von diesem oder dergleichen funktionsunfähig wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines wesentlichen Teils einer Hybridbaumaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Darstellung, die eine äußere Konfiguration der Hybridbaumaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Ablaufdiagram, das eine Übersicht eines Prozesses eines Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Darstellung, die eine Übersicht des Prozesses des Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
5 ist ein Prozessablaufdiagram, das eine Übersicht eines ausführlicheren Prozesses des Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer zeitlichen Änderung einer elektrischen Energie eines Schwenkumrichters zeigt.
7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer zeitlichen Änderung einer Schwenkmotordrehzahl zeigt.
8 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Absolutwert der Schwenkmotordrehzahl und einer Sollkondensatorspannung zeigt.
9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer zeitlichen Änderung einer Kondensatorspannung zeigt.
10 ist ein Prozessablaufdiagram, das eine Übersicht eines Prozesses des Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Koeffizienten und der Schwenkmotordrehzahl in einem Fall einer Änderung des mit einer Schwenkenergieausgabe zu multiplizierenden Koeffizienten gemäß der Schwenkmotordrehzahl zeigt.
12 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Koeffizienten und der elektrischen Energie eines Schwenkumrichters in einem Fall einer Änderung des mit der Schwenkenergieausgabe zu multiplizierenden Koeffizienten gemäß der elektrischen Energie des Schwenkumrichters zeigt.
13 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Koeffizienten und einer Außertemperatur in einem Fall einer Änderung des mit der Schwenkenergieausgabe zu multiplizierenden Koeffizienten gemäß der Außentemperatur zeigt.
Bezugszeichenliste

1: Hydraulikbagger
2: (Brennkraft-)Maschine
3: Generatormotor
4: Hydraulikpumpe
5: Umrichter
6: Kondensator
7: Schwenkmotor
8: Schwenkumrichter
9: Schwenkmaschinerie
10: Steuereinheit
10a: Speicher
11: Bedienungseingabeeinheit
21: Ausleger-Betätigungsventil
22: Arm-Betätigungsventil
23: Schaufel-Betätigungsventil
24: linkes Fahrbetätigungsventil
25: rechtes Fahrbetätigungsventil
31: Ausleger-Hydraulikzylinder
32: Arm-Hydraulikzylinder
33: Schaufel-Hydraulikzylinder
34: linker Fahrhydraulikzylinder
35: rechter Fahrhydraulikzylinder
101: Fahrkarosserie
102: Schwenkkarosserie
103: Ausleger
104: Arm
105: Schaufel

BESTE ART(EN) ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend ist hierin unter Bezugnahme auf die anhängende Zeichnung eine beste Art zum Ausführen der vorliegenden Erfindung (was hierin nachstehend als ein „Ausführungsbeispiel” bezeichnet wird) beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines wesentlichen Teils einer Hybridbaumaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Hybridbaumaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst eine (Brennkraft-)Maschine und einen Generator- bzw. Stromerzeugermotor, die miteinander gekoppelt sind, als Antriebsquellen, und sie weist eine elektrische Schwenkfunktion auf. Obwohl bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Fall eines Hydraulikbaggers mit einer Aushubfunktion als die Hybridbaumaschine beschrieben ist, ist dies nichts weiter als ein Beispiel.
2 ist eine Darstellung, die eine äußere Konfiguration des Hydraulikbaggers zeigt, welcher die Hybridbaumaschine darstellt. Ein in der Zeichnung gezeigter Hydraulikbagger 1 ist mit einer Fahrkarosserie bzw. einem -fahrzeugaufbau bzw. einem -körper 101 mit einem Paar rechter und linker Raupenketten, sowie einer Schwenkkarosserie bzw. einem -fahrzeugaufbau bzw. einem -körper 102 ausgestattet, die/der sich über der Fahrkarosserie 101 befindet und um eine Schwenkachse drehbar ist, die in einer vorbestimmten Richtung relativ zu der Fahrkarosserie 101 ausgerichtet ist. Zusätzlich umfasst der Hydraulikbagger 1 eine Betriebs- bzw. Arbeitsmaschine zum Ausheben, die aus einem Ausleger 103, einem Arm 104 und einer Schaufel 105 besteht.
Von diesen ist der Ausleger 103 so angebracht, dass er relativ zu der Fahrkarosserie 101 in einer Auf- und -Ab-Richtung drehbar ist.
Als nächstes ist unter Bezugnahme auf 1 eine innere Konfiguration des Hydraulikbaggers 1 beschrieben. Der Hydraulikbagger 1 ist ausgestattet mit einer (Brennkraft-)Maschine 2, welche die Antriebsquelle darstellt, einem Generator- bzw. Stromerzeugermotor 3 und einer Hydraulikpumpe 4, die jeweils eine mit einer Abtriebswelle der Maschine 2 gekoppelte Antriebswelle aufweisen, einem Umrichter bzw. Inverter 5, der mit dem Generatormotor 3 verbunden ist, um den Generatormotor 3 anzutreiben, und einem Kondensator 6, der parallel zu dem Umrichter 5 geschaltet ist, um durch den Generatormotor 3 erzeugte elektrische Energie zu speichern und die elektrische Energie an den Generatormotor 3 zuzuführen.
Auch ist der Hydraulikbagger 1 ausgestattet mit einem Schwenkmotor 7, welcher die Antriebsquelle zum Schwenken der Schwenkkarosserie 102 darstellt, einem Schwenkumrichter bzw. -inverter 8, der parallel zu dem Kondensator 6 und parallel zu dem Umrichter 5 geschaltet ist, zum Antreiben des Schwenkmotors 7, und einer Schwenkmaschinerie bzw. einem -mechanismus 9, die/der mit einer Antriebswelle des Schwenkmotors 7 gekoppelt ist, zum Schwenken der Schwenkkarosserie 102.
Ferner ist der Hydraulikbagger 101 ausgestattet mit einer Steuereinheit 10 zum elektronischen Steuern der Maschine 2, der Hydraulikpumpe 4, des Umrichters 5 und des Schwenkumrichters 8, sowie einer Bedienungseingabeeinheit 11, die aus einem Bedienhebel oder dergleichen für einen Bediener besteht, zum Eingeben einer gewünschten Bedienung.
Die Hydraulikpumpe 4 ist durch ein (Rohr-)Leitungssystem mit verschiedenen Betätigungs- bzw. Betriebsventilen verbunden, wie etwa einem Ausleger-Betätigungsventil 21, einem Arm-Betätigungsventil 22, einem Schaufel-Betätigungsventil 23, einem linken Fahrbetätigungsventil 24 und einem rechten Fahrbetätigungsventil 25. Die Hydraulikpumpe 4 ist vom Verstelltyp, und eine Kapazität von dieser ändert sich in Folge einer Änderung eines Neigungs- bzw. Kippwinkels einer schrägen Platte.
Unter Druck stehendes Öl, das von der Hydraulikpumpe 4 ausgestoßen wird, wird durch das Ausleger-Betätigungsventil 21, das Arm-Betätigungsventil 22, das Schaufel-Betätigungsventil 23, das linke Fahrbetätigungsventil 24 beziehungsweise das rechte Fahrbetätigungsventil 25 an einen Ausleger-Hydraulikzylinder 31, einen Arm-Hydraulikzylinder 32, einen Schaufel-Hydraulikzylinder 33, einen linken Fahrhydraulikzylinder 34 beziehungsweise einen rechten Fahrhydraulikzylinder 35 zugeführt, die als Aktoren dienen. Dies ermöglicht, dass der Ausleger 103, der Arm 104, die Schaufel 105, die linke Raupenkette und die rechte Raupenkette arbeiten bzw. betätigt werden.
Die Steuereinheit 10 empfängt eine Eingabe einer Maschinendrehzahl der Maschine 2, eines Ausstoßdrucks der Hydraulikpumpe 4, einer Spannung des Kondensators 6, eines an den Schwenkumrichter 8 einzugebenden Gleichstroms (wobei dieser zur Zeit einer Ausgabe ein umgekehrtes Vorzeichen aufweist), einer Motordrehzahl des Schwenkmotors 7, sowie einer Bedienungsgröße bzw. eines -betrags der Bedienungseingabeeinheit 11 durch den Bediener, die jeweils durch eine vorbestimmte Messeinrichtung gemessen werden, und sie führt eine Antriebssteuerung des Hydraulikbaggers 1 basierend auf der Eingabe der verschiedenen Messwerte durch. Die verschiedenen Messwerte werden im Wesentlichen in Echtzeit gemessen. Die Steuereinheit 10 umfasst einen Speicher 10a zum Speichern eines Programms zur Steuerung verschiedener Betriebe bzw. Arbeiten des Hydraulikbaggers 1 und der vorstehend beschriebenen verschiedenen Messwerte.
3 ist ein Ablaufdiagram, das eine Übersicht eines Prozesses eines Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
Zunächst berechnet die Steuereinheit 10 eine durch den Schwenkmotor 7 verbrauchte Schwenkenergie (Schritt S1). Die Steuereinheit 10 führt einen nachstehend zu beschreibenden Prozess nur dann durch, wenn die Schwenkenergie des Schwenkmotors 7 (zu einer Zeit eines Leistungs- bzw. Leistungsbetriebs) positiv ist (JA in Schritt S2). Wenn die Schwenkenergie des Schwenkmotors 7 (zu einer Zeit einer Regeneration) negativ ist (NEIN in Schritt S2), kehrt der Vorgang zu dem Schritt S1 zurück.
Wenn die durch die Steuereinheit 10 berechnete Schwenkenergie positiv ist, liest die Steuereinheit 10 einen Wert der Schwenkenergie aus dem Speicher 10a, und wandelt sie den gelesenen Wert der Schwenkenergie in einen kleineren Wert um (Schritt S3). Als nächstes erzeugt die Steuereinheit 10 unter Verwendung der umgewandelten Schwenkenergie einen Energieerzeugungsbefehl an den Generatormotor 3 (Schritt S4), und gibt sie den erzeugten Energieerzeugungsbefehl an den Umrichter 5 aus (Schritt S5). Daraufhin kehrt die Steuereinheit 10 zu dem Schritt S1 zurück.
4 ist eine Darstellung, die die Übersicht des Prozesses des Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine schematisch zeigt, der vorstehend beschrieben ist. Eine Kurve C1 stellt eine zeitliche Änderung einer Energieerzeugungsmenge G dar, die durch den Generatormotor 3 basierend auf dem durch die Steuereinheit 10 in dem Schritt S5 ausgegebenen Energieerzeugungsbefehl erzeugt wird. Zusätzlich stellt eine Kurve C2 die zeitliche Änderung der Energieerzeugungsmenge G des Generatormotors 3 dar, die durch ein herkömmliches Energieerzeugungssteuerverfahren gesteuert wird. Das heißt, dass die Kurve C2 die zeitliche Änderung der Energieerzeugungsmenge G darstellt, die durch den Generatormotor 3 basierend auf dem durch die Steuereinheit 10 ausgegebenen Energieerzeugungsbefehl erzeugt wird, wenn der Prozess in dem Schritt S3 nicht durchgeführt wird.
Eine Kurve C3 stellt eine zeitliche Änderung einer Schwenkenergie P_S des Schwenkmotors 7 dar. Bei der Kurve C3 entspricht ein Bereich P_S > 0 der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors 7, und entspricht ein Bereich P_S < 0 der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors 7. Eine Größe der Schwenkenergie P_S wird gemäß der Bedienungsgröße des Bedienhebels der Bedienungseingabeeinheit 11 durch den Bediener bestimmt, und der Schwenkmotor 7 führt einen regenerativen Betrieb durch, wenn der Bedienhebel der Bedienungseingabeeinheit 11 in eine Ausgangsstellung zurückkehrt. Im Allgemeinen ist die zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors 7 verbrauchte elektrische Energie größer als die zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors 7 erzeugte elektrische Energie.
Eine Kurve C4 stellt eine zeitliche Änderung einer Kondensatorspannung V des Kondensators 6 in einem Fall dar, in dem die Energieerzeugungsmenge G des Generatormotors 3 sich im Zeitablauf gemäß der Kurve C1 ändert, und in dem die Schwenkenergie P_S des Schwenkmotors 7 sich im Zeitablauf gemäß der Kurve C3 ändert. Auch stellt eine Kurve C5 die zeitliche Änderung der Kondensatorspannung V in einem Fall dar, in dem die Energieerzeugungsmenge G des Generatormotors 3 sich im Zeitablauf gemäß der Kurve C2 ändert, und in dem die Schwenkenergie P_S des Schwenkmotors 7 sich im Zeitablauf gemäß der Kurve C3 ändert. Gemäß 4 ist ein Betriebsspannungsbereich, in dem der Kondensator 6 sein Leistungsvermögen bieten kann, auf (V1, V2) festgelegt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist, um die Schwenkenergie P_S zu liefern, die zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors 7 verbraucht wird, die durch den Generatormotor 3 erzeugte elektrische Energie nicht ausreichend, und es ist außerdem die elektrische Energie von dem Kondensator 6 erforderlich. Daher verringert sich die Kondensatorspannung V zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors 7. Andererseits wird die elektrische Energie zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors 7 von dem Schwenkmotor 7 an den Kondensator 6 zurückgeführt, so dass eine Menge elektrischer Ladung des Kondensators 6 ansteigt und die Kondensatorspannung V ansteigt.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinheit 10 eine derartige Steuerung durchführt, dass eine durch zeitliches Integrieren einer Verringerung der Energieerzeugungsmenge G erhaltene Energie (eine Fläche eines durch die Kurven C1 und C2 umschlossenen Bereichs D1) im Wesentlichen gleich einer Energie ist, die durch zeitliches Integrieren der zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors 7 erzeugten elektrischen Energie erhalten wird (einer Fläche eines durch die Kurve C3 und eine t-Achse eingeschlossenen Bereichs D2). Da die Energie, die der Verringerung der Energieerzeugungsmenge G entspricht, gleich der Energie ist, die durch den Kondensator 6 zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors 7 zugeführt wird, indem die vorstehend beschriebene Steuerung durchgeführt wird, gleicht die Energie, die durch den Kondensator 6 zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors 7 geliefert wird, im Wesentlichen der Energie, die zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors 7 an den Kondensator 6 zurückgeführt wird. Daher ist die Kondensatorspannung V vor und nach der Erzeugung der Schwenkenergie P_S durch den Schwenkmotor 7 im Wesentlichen gleich (V0 gemäß 4).
Hierin ist zum Vergleich das herkömmliche Energieerzeugungssteuerverfahren beschrieben. In einem Fall des herkömmlichen Energieerzeugungssteuerverfahrens ist es nicht notwendig, dass der Kondensator 6 die elektrische Energie zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors 7 liefert. Daher ist die Kondensatorspannung V zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors 7 konstant. Da die elektrische Energie zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors 7 von dem Schwenkmotor 7 an den Kondensator 6 zurückgeführt wird, steigt auch die Kondensatorspannung V ausgehend von einem Wert V0 vor einer Erzeugung der Schwenkenergie P_S durch den Schwenkmotor 7 an. Bei der gemäß 4 gezeigten Kurve C5 ist ein Maximalwert Vmax der Kondensatorspannung V höher als ein oberer Grenzwert V2 des Betriebsspannungsbereichs des Kondensators 6.
Auf diese Art und Weise gibt es bei dem herkömmlichen Energieerzeugungssteuerverfahren einen Fall, in dem die Kondensatorspannung V von dem Betriebsspannungsbereich des Kondensators 6 abweicht und das System funktionsunfähig wird. Andererseits wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn die elektrische Energie an den Schwenkmotor 7 zugeführt wird, die Energieerzeugungsmenge des Generatormotors 3 verringert und die Verringerung durch die Zuführung von dem Kondensator 6 kompensiert, so dass es möglich ist, die Kondensatorspannung V stets in einem funktionsfähigen Bereich zu halten. Somit kann der stabile Systembetrieb realisiert werden.
5 ist ein Prozessablaufdiagram, das eine Übersicht eines ausführlicheren Prozesses des Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine zeigt, der unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben ist. Die Steuereinheit 10 berechnet sequentiell die elektrische Energie des Schwenkumrichters 8 (elektrische Energie P von Schwenkumrichter) als die durch den Schwenkmotor 7 verbrauchte Schwenkenergie, um diese in dem Speicher 10a zu speichern (Schritt S11). Die elektrische Energie P des Schwenkumrichters wird durch Multiplikation des Messwerts der Spannung des Kondensators 6 mit dem Messwert des an den Schwenkumrichter 8 eingegebenen Gleichstroms berechnet. 6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer zeitlichen Änderung der elektrischen Energie P des Schwenkumrichters zeigt, wenn der Bediener eine bestimmte Bedienung (die hierin nachstehend als „Bedienung A” bezeichnet wird) durchführt. Eine gemäß 6 gezeigte Kurve L1 schwankt, während der Leistungsbetrieb (P > 0) und die Regeneration (P < 0) wiederholt werden, und der Maximalwert zu der Zeit eines Leistungsbetriebs ist Pmax.
Daraufhin führt die Steuereinheit 10 einen nachstehend zu beschreibenden Prozess nur dann durch, wenn die elektrische Energie P des Schwenkumrichters positiv ist, nämlich zu der Zeit eines Leistungsbetriebs (JA in Schritt S12). Wenn die elektrische Energie P des Schwenkumrichters negativ ist, nämlich zu der Zeit einer Regeneration (NEIN in Schritt S12), kehrt der Vorgang zu dem Schritt S11 zurück.
Wenn die elektrische Energie P des Schwenkumrichters positiv ist, führt die Steuereinheit 10 einen Vorgang des Multiplizierens der elektrischen Energie P des Schwenkumrichters mit einem vorbestimmten Koeffizienten K2 durch (Schritt S13). Der Koeffizient K2 ist eine Konstante, die kleiner 1 ist, und ein spezieller Wert von diesem wird eingestellt, indem die elektrische Energie berücksichtigt wird, die durch die Energieerzeugung durch den Schwenkmotor 7 zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors 7 an den Kondensator 6 zurückgeführt wird (die einem Bereich P < 0 gemäß 6 entspricht). Jedoch ist es physikalisch im Wesentlichen unmöglich, dass der Schwenkmotor 7 die elektrische Energie, die größer ist als diejenige zu der Zeit eines Leistungsbetriebs, zu der Zeit einer Regeneration an den Kondensator 6 zurückführt, so dass es notwendig ist, dass der Koeffizient K2 ein Wert ist, der nicht kleiner 0 ist. Unterdessen kann ein Vorgang, der einen Wert ergibt der kleiner ist als die elektrische Energie P des Schwenkumrichters, als der Vorgang in dem Schritt S13 verwendet werden, und es ist zum Beispiel möglich, eine vorbestimmte Konstante von der elektrischen Energie P des Schwenkumrichters zu subtrahieren.
Die Steuereinheit 10 empfängt auch die Motordrehzahl des Schwenkmotors 7 (Schwenkmotordrehzahl ω) in Echtzeit (Schritt S14). 7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer zeitlichen Änderung der Schwenkmotordrehzahl ω zeigt. Eine gemäß 7 gezeigte Kurve L2 entspricht der gemäß 6 gezeigten elektrischen Energie P des Schwenkumrichters, und sie stellt die zeitliche Änderung in der gleichen Zeitperiode wie gemäß 6 dar, in der der Bediener die Bedienung A durchführt. Gemäß einer solchen Kurve L2 dreht sich der Schwenkmotor 7 gemäß einer Schwenkrichtung mit einer maximalen Motordrehzahl ωmax. Die Drehung des Schwenkmotors 7 ändert sich gemäß der Hebelbedienung, die durch den Bediener an der Bedienungseingabeeinheit 11 durchgeführt wird. Das heißt, dass die gemäß 7 gezeigte zeitliche Änderung diejenige ist, wenn der Bediener eine bestimmte Hebelbedienung durchführt.
Als nächstes übernimmt die Steuereinheit 10 einen Absolutwert bzw. Betrag der Schwenkmotordrehzahl ω (Schritt S15), und stellt sie eine Sollspannung Vcap0 des Kondensators 6 gemäß diesem Wert ein (Schritt S16).
8 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen (dem Absolutwert) der Schwenkmotordrehzahl ω und der Sollkondensatorspannung Vcap0 zeigt. Im Allgemeinen weist der Kondensator 6 den Betriebsspannungsbereich auf, in dem dieser sein Leistungsvermögen bieten kann. Daher ist es bevorzugt, dass die Sollkondensatorspannung Vcap0 so eingestellt wird, dass sie ungeachtet des Werts der Schwenkmotordrehzahl ω in dem Betriebsspannungsbereich enthalten ist. Zusätzlich wird berücksichtigt, dass die zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors 7 zurückgeführte Energie mit einem ansteigenden Absolutwert der Schwenkmotordrehzahl ω größer wird, so dass es eher wünschenswert ist, dass die Sollkondensatorspannung Vcap0 so eingestellt wird, dass sie mit ansteigendem Absolutwert der Schwenkmotordrehzahl ω kleiner wird, um Platz zur Speicherung der Energie zu lassen.
Eine gemäß 8 gezeigte gerade Linie L3 ist derart eingestellt, dass die Beziehung zwischen der Schwenkmotordrehzahl ω und der Sollkondensatorspannung Vcap0 die beiden vorstehend beschriebenen Eigenschaften erfüllt. Gemäß 8 ist der Betriebsspannungsbereich des Kondensators 6 auf (Vcap1, Vcap2) eingestellt. Zusätzlich ist es gemäß 8 auch möglich, den Bereich des Werts der Sollkondensatorspannung Vcap0 unter Berücksichtigung eines Falls, in dem die Steuereinheit 10 eine andere Steuerung durchführt, enger einzustellen als den Betriebsspannungsbereich (Vcap1, Vcap2).
Unterdessen ist es nicht notwendig, dass die Beziehung zwischen der Schwenkmotordrehzahl ω und der Sollkondensatorspannung Vcap0 notwendigerweise linear ist, solange diese zumindest die beiden vorstehend beschriebenen Eigenschaften erfüllt. Es ist auch möglich, die Sollkondensatorspannung Vcap0 ungeachtet der Schwenkmotordrehzahl ω konstant zu machen.
Folgend auf den Schritt S16 berechnet die Steuereinheit 10 eine Differenz Vcap0 – Vcap zwischen der eingestellten Sollkondensatorspannung Vcap0 und der in Echtzeit empfangenen Spannung Vcap des Kondensators 6 (Schritt S17), und multipliziert sie die Differenz mit einem Koeffizienten K1 (Schritt S18). Hierin ist der Koeffizient K1 eine vorbestimmte Konstante, welche den Koeffizienten darstellt, um die in dem Schritt S17 erhaltene Spannungsdifferenz Vcap0 – Vcap in einen Wert einer elektrischen Energie (Dimension bzw. Maßeinheit der elektrischen Energie P des Schwenkumrichters) umzuwandeln, und weist dieser im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Koeffizienten K2 eine physikalische Dimension bzw. Maßeinheit auf (hierin die Maßeinheit von Strom). Unterdessen kann die physikalische Maßeinheit von K1 eine Maßeinheit der Kondensatorkapazität oder eine Maßeinheit einer Multiplikation des Stroms und der Kapazität sein.
Die Steuereinheit 10 erhält eine Summe von P × K2 (Schritt S19), was in dem Schritt S13 erhalten wird, und (Vcap0 – Vcap) × K1, was in dem Schritt S18 erhalten wird, und sie erzeugt den Energieerzeugungsbefehl, der an den Umrichter 5 auszugeben ist, unter Verwendung der Summe (Schritt S20). In dem Schritt S20 erzeugt die Steuereinheit 10 den Energieerzeugungsbefehl nur dann, wenn die Ausgabe in dem Schritt S19 positiv ist, und gibt sie eine Energieerzeugungskapazität des Generatormotors 3 als den Energieerzeugungsbefehl aus, wenn der erzeugte Energieerzeugungsbefehl die Energieerzeugungskapazität des Generatormotors 3 überschreitet. Auch kann in dem Schritt S20 ein Filter einer vorbestimmten Frequenz zwischengeschaltet sein.
In einem Wert der Summe, die in dem Schritt S19 erhalten wird, ist grundsätzlich P × K2 dominant, und es ist festgelegt, dass ein Beitrag von (Vcap0 – Vcap) × K1 ansteigt, wenn der Hydraulikbagger 1 einen ungewöhnlichen Betrieb durchführt. Im Speziellen besteht eine Tendenz darin, dass der Wert von Vcap0 – Vcap zu der Zeit eines ungewöhnlichen Betriebs größer ist als zu der Zeit eines normalen Betriebs. Als der hierin verwendete ungewöhnliche Betrieb wird zum Beispiel ein Fall betrachtet, in dem die Schaufel 105 plötzlich mit irgendetwas kollidiert, so dass sie stehenbleibt. Wenn die Schaufel 105 in Folge einer äußeren Ursache plötzlich stehenbleibt, wird die Schwenkmotordrehzahl ω plötzlich gleich 0, so dass die Sollkondensatorspannung Vcap0 plötzlich groß wird (siehe 8). Als Folge hiervon wird die Differenz Vcap0 – Vcap zwischen dieser und der Kondensatorspannung Vcap groß und steigt ein Verhältnis des Beitrags von (Vcap0 – Vcap) × K1 in der in dem Schritt S19 erhaltenen Summe an.
Danach gibt die Steuereinheit 10 den erzeugten Energieerzeugungsbefehl an den Umrichter 5 aus. Der Umrichter 5 treibt den Generatormotor 3 gemäß dem eingegebenen Energieerzeugungsbefehl an. Dies ermöglicht, dass der Generatormotor 3 eine elektrische Energie erzeugt (Schritt S21).
Gemäß der Energieerzeugung durch den Generatormotor 3 ändert sich die Kondensatorspannung Vcap im Zeitablauf. Wie vorstehend beschrieben empfängt die Steuereinheit 10 den Messwert der Kondensatorspannung Vcap im Wesentlichen in Echtzeit (Schritt S22). Daher wird die Änderung der Kondensatorspannung Vcap durch die Energieerzeugung durch den Generatormotor 3 im Wesentlichen in Echtzeit an die Steuereinheit 10 übertragen.
9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer zeitlichen Änderung der Kondensatorspannung Vcap zeigt. Eine gemäß 9 gezeigte Kurve L4 entspricht der gemäß 6 gezeigten elektrischen Energie P des Schwenkumrichters und der gemäß 7 gezeigten Schwenkmotordrehzahl ω, und sie stellt die zeitliche Änderung in der gleichen Zeitperiode wie gemäß 6 und 7 dar, in der der Bediener die Bedienung A durchführt. Die Kurve L4 schwankt stets innerhalb des Betriebsspannungsbereichs, ohne von dem Betriebsspannungsbereich (Vcap1, Vcap2) des Kondensators 6 abzuweichen. Wie daraus klar ist, ist es gemäß dem Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel möglich, die Spannung des Kondensators 6 in einem geeigneten Bereich zu halten.
Unterdessen verwendet die Steuereinheit 10, wie es in dem vorstehend beschriebenen Schritt S17 beschrieben ist, sequentiell den Messwert der Kondensatorspannung Vcap, wenn sie die Spannungsdifferenz zwischen der Kondensatorspannung Vcap und der Sollkondensatorspannung Vcap0 berechnet.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Schwenkenergie (elektrische Energie des Schwenkumrichters) entsprechend der durch den Schwenkmotor verbrauchten elektrischen Energie sequentiell berechnet, wird die berechnete Schwenkenergie in den kleineren Wert umgewandelt, wird der Energieerzeugungsbefehl des Generatormotors unter Verwendung des umgewandelten Werts sequentiell erzeugt, und wird der erzeugte Energieerzeugungsbefehl an den Umrichter für den Generatormotor ausgegeben, so dass der Generatormotor Energie unter Berücksichtigung der Energie erzeugen kann, die von dem Schwenkmotor zu der Zeit einer Regeneration zurückzuführen ist. Daher wird es möglich, die Steuerung des Kondensators innerhalb des Betriebsspannungsbereichs zu realisieren, ohne die Kapazität des Kondensators unnötig zu erhöhen, und wird es möglich, den Systemausfall bzw. die Systemstörung in Folge der Abweichung des Kondensators von dem Betriebsspannungsbereich sicher zu verhindern.
Auch wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Schwenkenergie entsprechend der durch den Schwenkmotor verbrauchten Energie sequentiell berechnet, die berechnete Schwenkenergie in den kleineren Wert umgewandelt, der Energieerzeugungsbefehl des Generatormotors unter Verwendung des umgewandelten Werts sequentiell erzeugt, und der erzeugte Energieerzeugungsbefehl an den Umrichter für den Generatormotor ausgegeben, so dass der Generatormotor eine Energie unter Berücksichtigung der Energie erzeugen kann, die von dem Schwenkmotor zu der Zeit einer Regeneration zurückgeführt wird. Daher wird es möglich, die Steuerung innerhalb des Betriebsspannungsbereichs zu realisieren, in dem der Kondensator sein Leistungsvermögen bieten kann, ohne die Kapazität des Kondensators unnötig zu erhöhen, und wird es möglich, sicher zu verhindern, dass das System in Folge einer Abweichung von dem Betriebsspannungsbereich von diesem oder dergleichen funktionsunfähig wird.
Unterdessen kann, obwohl bei dem ersten Ausführungsbeispiel die elektrische Energie des Schwenkumrichters als die Schwenkenergie verwendet ist, ein Drehmoment und die Motordrehzahl des Schwenkmotors stattdessen verwendet werden, oder kann eine Bedienungsgröße der Bedienungseingabeeinheit (ein Hebelweg) verwendet werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
10 ist ein Prozessablaufdiagram, das eine Übersicht eines Prozesses des Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Wert des Koeffizienten K2 gemäß der Motordrehzahl ω des Schwenkmotors 7 geändert, wenn die Steuereinheit 10 den Vorgang des Multiplizierens der elektrischen Energie P des Schwenkumrichters mit dem vorbestimmten Koeffizienten K2 durchführt (Schritt S13').
11 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl ω des Schwenkmotors 7 und dem Koeffizienten K2 zeigt. Gemäß einer in 11 gezeigten geraden Linie L5 wird der Koeffizient K2 kleiner, wenn die Motordrehzahl ω des Schwenkmotors 7 größer wird. Der Koeffizient K2 wird auf diese Weise eingestellt, da die Energieerzeugungsmenge durch den Generatormotor 3 umso kleiner sein kann, je größer die Schwenkmotordrehzahl ω ist.
Die Konfiguration des Hybridbaumaschine und des Prozesses des Energieerzeugungssteuerverfahrens der Hybridbaumaschine sind mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Punkte die gleichen wie diejenigen des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
(Weiteres Ausführungsbeispiel)
Obwohl die beste Art zum Ausführen der Erfindung bis hierher beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht nur durch die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
12 ist eine Darstellung, die ein weiteres Einstellungsbeispiel des Koeffizienten K2 zeigt, der mit der Schwenkumrichterausgabe (Schwenkenergie) zu multiplizieren ist. Eine in der Zeichnung gezeigte gerade Linie L6 stellt einen Fall dar, in dem der Koeffizient K2 gemäß der elektrischen Energie P (> 0) des Schwenkumrichters geändert wird. In diesem Fall ist es notwendig, die Energieerzeugungsmenge des Generatormotors 3 mit ansteigender Energie P des Schwenkumrichters zu erhöhen, so dass es konfiguriert ist, dass der Wert des Koeffizienten K2 mit ansteigender elektrischer Energie P des Schwenkumrichters ansteigt.
13 ist eine Darstellung, die ein noch weiteres Einstellungsbeispiel des Koeffizienten K2 zeigt, der mit der Schwenkumrichterausgabe (Schwenkenergie) zu multiplizieren ist. Eine in der Zeichnung gezeigte gerade Linie L7 stellt einen Fall dar, in dem der Koeffizient K2 gemäß einer Außentemperatur T geändert wird (wobei gemäß 13 eine Temperatur in Grad Celsius angenommen wird). Es wird angenommen, dass die Baumaschine in einem breiten Temperaturbereich von einer niedrigen Temperatur von 0°C oder darunter bis zu einer hohen Temperatur verwendet wird (Tmin bis Tmax). Im Allgemeinen erhöht sich die Effizienz bzw. der Wirkungsgrad des Generatormotors 3 mit ansteigender Außentemperatur T, so dass der Koeffizient K2 umso kleiner gemacht werden kann, je höher die Außentemperatur T ist. Unterdessen kann eine Innentemperatur des Kondensators anstelle der Außentemperatur T verwendet werden.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung nur ein Fall beschrieben ist, in dem sich die Beziehung zwischen dem Koeffizienten K2 und verschiedenen Bedingungen linear ändert, kann die Änderung durch eine geeignete Funktion festgelegt sein.
Auch kann der Wert des Koeffizienten K1 variabel gemacht werden, der mit der Spannungsdifferenz zwischen der Sollkondensatorspannung Vcap0 und der Kondensatorspannung Vcap zu multiplizieren ist. Zum Beispiel kann es konfiguriert sein, dass die Steuereinheit 10 eine Steuerung zum Ändern des Werts des Koeffizienten K1 durchführt, wenn sich eine Zeitperiode, in der der Beitrag von (Vcap0 – Vcap) × K1 in der in dem Schritt S19 gemäß 5 erhaltenen Summe größer ist als ein vorbestimmter Bezugswert, für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt. Auch ist es möglich, die Spannungsdifferenz Vcap0 – Vcap zur Ausgabe anstelle eines Multiplizierens mit dem Koeffizienten K1 durch eine geeignete Funktion umzuwandeln.
Auf diese Art und Weise kann die vorliegende Erfindung verschiedene Ausführungsbeispiele umfassen, die hierin nicht beschrieben sind, und ist es möglich, verschiedene Entwurfs- bzw. Konstruktionsänderungen oder dergleichen vorzunehmen, ohne von dem durch die Patentansprüche festgelegten Umfang der technischen Idee abzuweichen.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben ist die vorliegende Erfindung nützlich bei einer Steuerung der Energieerzeugung der Hybridbaumaschine, die mit dem Kondensator als eine Energiespeichervorrichtung und dem Schwenkmotor ausgestattet ist.

Claims

Energieerzeugungssteuerverfahren einer Hybridbaumaschine, die ausgestattet ist mit einer Maschine (2) und einem Generatormotor (3), die miteinander gekoppelt sind, einem Umrichter (5), der mit dem Generatormotor (3) verbunden ist, zum Antreiben des Generatormotors (3), einem Schwenkmotor (7) zum Schwenken eines Teils einer Karosserie relativ zu anderen Teilen, einem Schwenkumrichter (8), der mit dem Schwenkmotor (7) verbunden ist, zum Antreiben des Schwenkmotors (7), und einem Kondensator (6), der jeweils parallel zu dem Umrichter (5) und dem Schwenkumrichter (8) geschaltet ist, zum Speichern von durch den Generatormotor (3) und den Schwenkmotor (7) erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie an den Generatormotor (3) und den Schwenkmotor (7), wobei das Verfahren aufweist: einen Schwenkenergie-Berechnungsschritt zum sequentiellen Berechnen einer Schwenkenergie entsprechend einer durch den Schwenkmotor (7) verbrauchten elektrischen Energie; einen Schwenkenergie-Umwandlungsschritt zum Umwandeln eines Werts der Schwenkenergie zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors (7), der in dem Schwenkenergie-Berechnungsschritt berechnet wird, in einen kleineren Wert; einen Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt zum Erzeugen eines Energieerzeugungsbefehls des Generatormotors (3) unter Verwendung des in dem Schwenkenergie-Umwandlungsschritt erhaltenen Werts; und einen Ausgabeschritt zum Ausgeben des in dem Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt erzeugten Energieerzeugungsbefehls an den Umrichter (5), der den Generatormotor (3) antreibt, wobei eine Schwenkenergie des Schwenkmotors (7), die in dem Leistungsbetrieb zugeführt wird, eine Energie ist, die von dem Generatormotor (3) zugeführt wird, der gemäß dem in dem Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt erzeugten Energieerzeugungsbefehl angetrieben wird, und eine von dem Kondensator (6) zugeführte Energie ist, die einer Verringerung der in dem Schwenkenergie-Umwandlungsschritt verringerten Schwenkenergie entspricht.
Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine gemäß Anspruch 1, wobei der Schwenkenergie-Umwandlungsschritt den Wert der Schwenkenergie derart umwandelt, dass die Spannung selbst dann innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wenn sich eine Spannung des Kondensators (6) zu der Zeit einer Regeneration des Schwenkmotors (7) ändert.
Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schwenkenergie-Umwandlungsschritt einen Vorgang des Multiplizierens des Werts der Schwenkenergie mit einem Koeffizienten durchführt, der kleiner 1 ist.
Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine gemäß Anspruch 3, wobei der Schwenkenergie-Umwandlungsschritt den Koeffizienten zum Multiplizieren des Werts der Schwenkenergie gemäß einem vorbestimmten Messwert ändert, der innerhalb oder außerhalb der Hybridbaumaschine gemessen wird.
Energieerzeugungssteuerverfahren der Hybridbaumaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, zusätzlich mit: einem Sollspannung-Einstellschritt zum Einstellen einer Sollspannung des Kondensators (6) gemäß einer Motordrehzahl des Schwenkmotors (7); einem Spannungsdifferenz-Berechnungsschritt zum Berechnen einer Differenz zwischen der in dem Sollspannung-Einstellschritt eingestellten Sollspannung und der Spannung des Kondensators (6); und einem Spannungsdifferenz-Umwandlungsschritt zum Umwandeln der in dem Spannungsdifferenz-Berechnungsschritt berechneten Spannungsdifferenz in eine physikalische Größe mit der gleichen Dimension wie die Schwenkenergie, wobei der Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt eine Summe des in dem Spannungsdifferenz-Umwandlungsschritt umgewandelten Werts und des in dem Schwenkenergie-Umwandlungsschritt umgewandelten Werts berechnet und den Energieerzeugungsbefehl des Generatormotors (3) unter Verwendung der berechneten Summe erzeugt.
Hybridbaumaschine, die ausgestattet ist mit einer Maschine (2) und einem Generatormotor (3), die miteinander gekoppelt sind, als Antriebsquellen, und mit einem Schwenkmotor (7) zum Schwenken eines Teils einer Karosserie relativ zu anderen Teilen, wobei die Hybridbaumaschine aufweist: einen Umrichter (5), der mit dem Generatormotor (3) verbunden ist, zum Antreiben des Generatormotors (3); einem Schwenkumrichter (8), der mit dem Schwenkmotor (7) verbunden ist, zum Antreiben des Schwenkmotors (7); einen Kondensator (6), der jeweils parallel zu dem Umrichter (5) und dem Schwenkumrichter (8) geschaltet ist, zum Speichern von durch den Generatormotor (3) und den Schwenkmotor (7) erzeugter elektrischer Energie und zum Zuführen von elektrischer Energie an den Generatormotor (3) und den Schwenkmotor (7); und eine Steuereinheit zum sequentiellen Berechnen einer Schwenkenergie entsprechend einer durch den Schwenkmotor (7) verbrauchten elektrischen Energie, Umwandeln eines Werts der berechneten Schwenkenergie in einen kleineren Wert zu der Zeit eines Leistungsbetriebs des Schwenkmotors (7), Erzeugen eines Energieerzeugungsbefehls des Generatormotors (3) unter Verwendung des durch die Umwandlung erhaltenen Werts, und Ausgeben des erzeugten Energieerzeugungsbefehls an den Umrichter (5), der den Generatormotor (3) antreibt, wobei eine Schwenkenergie des Schwenkmotors (7), die in dem Leistungsbetrieb zugeführt wird, eine Energie ist, die von dem Generatormotor (3) zugeführt wird, der gemäß dem in dem Energieerzeugungsbefehl-Erzeugungsschritt erzeugten Energieerzeugungsbefehl angetrieben wird, und eine von dem Kondensator (6) zugeführte Energie ist, die einer Verringerung der in dem Schwenkenergie-Umwandlungsschritt verringerten Schwenkenergie entspricht.
Hybridbaumaschine gemäß Anspruch 6, wobei die Steuereinheit eine Sollspannung des Kondensators (6) gemäß einer Motordrehzahl des Schwenkmotors (7) einstellt, eine Spannungsdifferenz zwischen der eingestellten Sollspannung und der Spannung des Kondensators (6) berechnet, die berechnete Spannungsdifferenz in eine physikalische Größe mit der gleichen Dimension wie die Schwenkenergie umwandelt, und eine Summe eines durch Umwandlung der Spannungsdifferenz erhaltenen Werts und eines durch Umwandlung der Schwenkenergie erhaltenen Werts berechnet und den Energieerzeugungsbefehl des Generatormotors (3) unter Verwendung der berechneten Summe erzeugt.