DE112012000318T5

DE112012000318T5 - Hybridarbeitsmaschine und Verfahren zum Steuern einer Hybridarbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112012000318T5
Application number: DE112012000318.7T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Kawaguchi
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-05-08
Also published as: CN103562036B; KR101539167B1; JPWO2013175658A1; CN103562036A; JP5591354B2; KR20140018335A; WO2013175658A1; US20150081147A1; US9206584B2

Abstract

Ein Hybridbagger (1) weist eine Maschine (17), einen Generatormotor (19), einen Kondensator (25), einen Schwenkmotor (23), einen Spannungswandler (26), einen Spannungswandlertemperatursensor (50), einen Kondensatortemperatursensor (51) und ein Hybridsteuergerät (C2) auf. Eine Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit (C21) des Hybridsteuergeräts (C2) ändert den Betrag einer Leistung, die durch ein Regenerieren des Schwenkmotors (23) erzeugt wird, der zu dem Kondensator (25) und dem Generatormotor (19) zugeführt wird, basierend auf einer Temperatur des Spannungswandlers (26), die durch den Spannungswandlertemperatursensor (50) erfasst ist, und einer Temperatur des Kondensators (25), die durch den Kondensatortemperatursensor (51) erfasst ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hybridarbeitsmaschine, die eine Brennkraftmaschine, einen Generatormotor, eine Speicherbatterie und einen Generator aufweist, der durch ein Aufnehmen bzw. Empfangen einer Leistung von wenigstens einem von dem Generatormotor und der Speicherbatterie angetrieben wird, und auf ein Verfahren zum Steuern der Hybridarbeitsmaschine.
Stand der Technik
Es ist eine Hybridarbeitsmaschine bekannt, die einen Generatormotor durch eine Maschine antreibt und einen Elektromotor durch eine Kraft antreibt, die durch den Generatormotor erzeugt ist, um so eine Arbeitseinheit und dergleichen zu betreiben. Zum Beispiel offenbart Patentliteratur 1 eine Technik zum Verhindern der Überhitzung einer elektrischen Einheit, die an der Hybridarbeitsmaschine montiert ist.
Literaturstellenliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: WO 2008/120682 A

Zusammenfassung
Technisches Problem
In der Hybridarbeitsmaschine wird, wenn ein Elektromotor, der in dieser vorgesehen ist, z. B. ein Elektromotor, der einen oberen Schwenkkörper eines Hybridbaggers schwenkt, eine Leistung (Regenerationsenergie) durch ein Durchführen einer Regenerationstätigkeit erzeugt, während von einem Beschleunigungszustand zu einem Verzögerungszustand hin gewechselt wird, wird die Leistung in einer Speicherbatterie gespeichert, die in der Hybridarbeitsmaschine vorgesehen ist, und die gespeicherte Leistung wird zu dem Elektromotor zugeführt, wenn der Elektromotor beschleunigt wird. Auf diese Weise wird die Regenerationsenergie im Allgemeinen effektiv verwendet. In diesem Fall, obwohl die Speicherbatterie und ein Spannungswandler zwischen der Speicherbatterie und dem Elektromotor angeordnet sind, besteht ein Bedarf, ein Management bzw. eine Verwaltung durchzuführen, indem die Regenerationsenergie, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, nicht den Bereich der Leistung übersteigt, die in die Speicherbatterie und den Spannungswandler eingegeben werden kann. Patentliteratur 1 offenbart keine Konfiguration, die einen Temperaturanstieg des Spannungswandlers und der Speicherbatterie unterdrückt, wenn der Elektromotor regeneriert, und daher ist Raum für die Verbesserung.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Temperaturanstieg eines Spannungsumwandlers und einer Speicherbatterie nieder zu halten, wenn ein Elektromotor, der an einer Hybridarbeitsmaschine montiert ist, regeneriert.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Hybridarbeitsmaschine folgendes auf:
eine Brennkraftmaschine;
einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist;
eine Speicherbatterie, die eine Leistung speichert, die durch den Generatormotor erzeugt ist, und die Leistung zu dem Generatormotor zuführt;
einen Elektromotor, der durch wenigstens eine von der Leistung, die durch den Generatormotor erzeugt ist, und der Leistung, die in der Speicherbatterie gespeichert ist, angetrieben wird;
einen Spannungswandler bzw. -umwandler, der zwischen der Speicherbatterie und einem Abschnitt installiert ist, welcher den Generatormotor und den Elektromotor umfasst;
einen Spannungswandlertemperaturerfassungssensor, der eine Temperatur des Spannungswandlers erfasst;
einen Speicherbatterietemperaturerfassungssensor, der eine Temperatur der Speicherbatterie erfasst; und
eine Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung, die den Betrag der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, der zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, basierend auf der Temperatur des Spannungswandlers, welche durch den Spannungswandlertemperaturerfassungssensor erfasst ist, und der Temperatur der Speicherbatterie ändert, die durch den Speicherbatterietemperaturerfassungssensor erfasst ist.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass die Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung den Betrag der Leistung ändert, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, der zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, basierend auf einer ersten Leistungsbetriebsausgabe, die basierend auf einer Spannung der Speicherbatterie festgelegt ist, und eine Leistungsbetriebstätigkeit des Generatormotors durchführt, und einer zweiten Leistungsbetriebsausgabe, die basierend auf einer Eingabe- und Ausgabeleistung des Elektromotors und einer speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung basierend auf der Temperatur der Speicherbatterie und der Temperatur des Spannungswandlers festgelegt ist, und eine Leistungsbetriebstätigkeit des Generatormotors durchführt.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung bis zu einer vorbestimmten Temperatur hinauf konstant ist, wenn die Temperatur des Spannungswandlers steigt, und die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung bis zu einer vorbestimmten Temperatur hinauf konstant ist, wenn die Temperatur der Speicherbatterie steigt.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung basierend auf einer ersten Spannungswandlereingangsgrenzleistung, die durch die Spannung der Speicherbatterie definiert ist, einer zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung, die durch die Temperatur des Spannungswandlers definiert ist, und einer Speicherbatterieeingangsgrenzleistung festgelegt ist, die durch die Temperatur der Speicherbatterie definiert ist.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass in der ersten Leistungsbetriebsausgabe eine Bahn bzw. Kurve, die sich mit einem Anstieg in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, verschieden ist von einer Bahn bzw. Kurve, die sich mit einer Verringerung in einer Spannung der Speicherbatterie ändert.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass in der ersten Leistungsbetriebsausgabe eine Bahn bzw. Kurve, die sich mit einem Anstieg in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, verschieden ist von einer Bahn bzw. Kurve, die sich mit einer Verringerung in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, in der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung eine Bahn bzw. Kurve, die sich mit einem Anstieg in einer Temperatur des Spannungswandlers ändert, verschieden ist von einer Bahn bzw. Kurve, die sich mit einer Verringerung in einer Temperatur des Spannungswandlers ändert, und in der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung eine Bahn bzw. Kurve, die sich mit einem Anstieg in einer Temperatur der Speicherbatterie ändert, verschieden ist von einer Bahn bzw. Kurve, die sich mit einer Verringerung in einer Temperatur der Speicherbatterie ändert.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass die Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung den Betrag der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, der zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, basierend auf der zweiten Leistungsbetriebsausgabe, die basierend auf der Eingangs- und Ausgangsleistung des Elektromotors definiert ist, und die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung basierend auf der Temperatur der Speicherbatterie und der Temperatur des Spannungswandlers ändert und eine Leistungsbetriebstätigkeit des Generatormotors durchführt.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass dann, wenn die Leistungsbetriebstätigkeit des Elektromotors durchgeführt wird, die Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung einen Sollwert einer Leistung verringert, die durch den Generatormotor erzeugt wird, wenn Drehzahl des Elektromotors zunimmt.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass der Elektromotor einen oberen Schwenkkörper eines Baggers schwenkt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern einer Hybridarbeitsmaschine, die eine Brennkraftmaschine, einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, eine Speicherbatterie, die eine Leistung speichert, die durch den Generatormotor erzeugt ist, und die Leistung zu dem Generatormotor zuführt, einen Elektromotor, der durch zumindest eine von der Leistung, die durch den Generatormotor erzeugt ist, und der Leistung, die in der Speicherbatterie gespeichert ist, angetrieben wird, und einen Spannungswandler aufweist, der zwischen der Speicherbatterie und einem Abschnitt einschließlich des Generatormotors und des zweiten Generators installiert ist, die folgenden Schritte auf:
einen Messschritt eines Messens wenigstens einer Temperatur des Spannungswandlers und einer Temperatur der Speicherbatterie; und
einen Steuerschritt eines Steuerns des Betrags der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, der zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, um basierend auf der Temperatur des Spannungswandlers und der Temperatur der Speicherbatterie geändert zu werden.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass in dem Steuerschritt der Betrag der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, die zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, geändert wird, basierend auf einer ersten Leistungsbetriebsausgabe, die basierend auf der Spannung der Speicherbatterie festgelegt ist und eine Leistungsbetriebstätigkeit des Generatormotors durchführt, und einer zweiten Leistungsbetriebsausgabe, die basierend auf einer Eingabe- und Ausgabeleistung des Elektromotors und einer speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung basierend auf der Temperatur der Speicherbatterie und der Temperatur des Spannungswandlers festgelegt ist und eine Leistungsbetriebstätigkeit des Generatormotors durchführt.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung hinauf bis zu einer vorbestimmten Temperatur konstant ist, wenn die Temperatur des Spannungswandlers steigt, und die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung hinauf bis zu einer vorbestimmten Temperatur konstant ist, wenn die Temperatur der Speicherbatterie steigt.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung basierend auf einer ersten Spannungswandlereingangsgrenzleistung, die durch die Spannung der Speicherbatterie festgelegt ist, einer zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung, die durch die Temperatur des Spannungswandlers definiert ist, und einer Speicherbatterieeingangsgrenzleistung definiert ist, die durch die Temperatur der Speicherbatterie definiert ist.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass in der ersten Leistungsbetriebsausgabe eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, verschieden ist von einer Bahn, die sich mit einer Verringerung in einer Spannung der Speicherbatterie ändert.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass in der ersten Leistungsbetriebsausgabe eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, verschieden ist von einer Bahn, die sich mit einer Verringerung in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, in der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Temperatur des Spannungswandlers ändert, verschieden ist von einer Bahn, die sich mit einer Verringerung in einer Temperatur des Spannungswandlers ändert, und in der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Temperatur der Speicherbatterie ändert, verschieden ist von einer Bahn, die sich mit einer Verringerung in einer Temperatur der Speicherbatterie ändert.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass in dem Steuerschritt der Betrag der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, welcher zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, basierend auf einer zweiten Leistungsbetriebsausgabe, die basierend auf einer Eingangs- und Ausgangsleistung des Elektromotors und einer speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung basierend auf der Temperatur der Speicherbatterie und der Temperatur des Spannungswandlers definiert ist, geändert wird und eine Leistungsbetriebstätigkeit des Generatormotors durchführt.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass in dem Steuerschritt, wenn die Leistungsbetriebstätigkeit des Elektromotors durchgeführt wird, ein Sollwert einer Leistung, die durch den Generatormotor erzeugt wird, sinkt, wenn eine Drehzahl des Elektromotors steigt.
Die Erfindung kann einen Anstieg in einer Temperatur eines Spannungswandlers und einer Speicherbatterie unterdrücken bzw. niederhalten, wenn ein Elektromotor, der an einer Hybridarbeitsmaschine montiert ist, regeneriert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hybridbagger darstellt, welcher ein Beispiel einer Hybridarbeitsmaschine ist.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtungskonfiguration des Hybridbaggers darstellt, der in 1 dargestellt ist.
3 ist ein Diagramm, das einen transformatorgekoppelten Spannungswandler als einen Spannungsumwandler darstellt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess einer Überhitzungsunterdrückungssteuerung darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess darstellt, wenn eine Sollerzeugungsleistung erlangt wird.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem absoluten Wert einer Schwenkmotordrehzahl und einer Kondensatorsollspannung darstellt.
7 ist ein Diagramm, das eine Prozedur eines Erlangens einer ersten Leistungsbetriebsausgabe darstellt.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur eines Erlangens einer zweiten Leistungsbetriebsausgabe darstellt.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur eines Erlangens eines speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzwerts darstellt.
10 ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine Relation bzw. eine Beziehung zwischen einem Verlust einer Spannungswandler- und einer Kondensatorspannung darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Betriebsart zum Ausführen der Erfindung (eine Ausführungsform) wird im Detail durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hybridbagger 1 darstellt, der ein Beispiel einer Hybridarbeitsmaschine ist. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Gerätekonfiguration des Hybridbaggers 1 darstellt, der in 1 dargestellt ist. Ferner umfasst ein Konzept einer einfachen Arbeitsmaschine anstelle einer Hybridart eine Baumaschine, wie zum Beispiel einen Bagger, einen Bulldozer, einen Kipplaster und einen Radlader, und die Baumaschine mit einer eigentümlichen Hybridcharakteristikkonfiguration wird als eine Hybridarbeitsmaschine eingestellt.
(Hybridbagger)
Der Hybridbagger 1 weist einen Fahrzeugkörper 2 und eine Arbeitseinheit 3 auf. Der Fahrzeugkörper 2 weist einen unteren Fahrkörper 4 und einen oberen Schwenkkörper 5 auf. Der untere Fahrkörper 4 weist ein Paar von Fahrvorrichtungen 4a auf. Jede Fahrvorrichtung bzw. Antriebsvorrichtung 4a weist ein Raupenfahrwerk 4b auf. Jede Antriebsvorrichtung 4a treibt das Raupenfahrwerk 4b durch das sich drehende Antreiben eines rechten Antriebshydraulikmotors 34 und eines linken Antriebshydraulikmotors 35 an, die in 2 dargestellt sind, so dass der Hybridbagger 1 fährt.
Der obere Schwenkkörper 5 ist in dem oberen Abschnitt des unteren Fahrkörpers 4 vorgesehen, um schwenkbar zu sein. Der obere Schwenkkörper 5 weist einen Schwenkmotor 23 als einen Elektromotor auf, um so den oberen Schwenkkörper zu schwenken. Der Schwenkkörper 23 ist mit einer Antriebswelle einer Schwenkmaschinerie 24 (Verzögerer) verbunden. Die Drehkraft des Schwenkmotors 23 wird durch die Schwenkmaschinerie 24 übertragen und die übertragene Drehkraft wird an den oberen Schwenkkörper 5 durch ein Schwenkritzel und einen Schwenkkreis (nicht dargestellt) übertragen, um so den oberen Schwenkkörper 5 zu schwenken.
Der obere Schwenkkörper 5 ist mit einem Betriebsraum 6 versehen. Ferner weist der obere Schwenkkörper 5 einen Kraftstofftank 7, einen Hydrauliköltank 8, einen Maschinenraum 9 und ein Gegengewicht 10 auf. Der Kraftstofftank 7 speichert Kraftstoff zum Antreiben einer Maschine 17 als eine Brennkraftmaschine. Der Hydrauliköltank 8 speichert Hydrauliköl, das von einer Hydraulikpumpe 18 hinsichtlich Hydraulikeinheiten abgegeben wird, welche ein Hydraulikzylinder, wie zum Beispiel ein Auslegerhydraulikzylinder 14, ein Armhydraulikzylinder 15 und ein Schaufelhydraulikzylinder 16 sind, und ein Hydraulikmotor (ein Hydraulikaktuator), wie zum Beispiel den rechten Fahrhydraulikmotor 34 und den linken Fahrhydraulikmotor 35. Der Maschinenraum 9 beherbergt verschiedene Einheiten, wie zum Beispiel die Maschine 17, die Hydraulikpumpe 18, einen Generatormotor 19 und einen Kondensator 25 als eine Speicherbatterie. Das Gegengewicht 10 ist hinter dem Maschinenraum 9 angeordnet.
Die Arbeitseinheit 3 ist an der Mittenposition des vorderen Abschnitts des oberen Schwenkkörpers 5 befestigt und weist einen Ausleger 11, einen Arm 12, eine Schaufel 13, den Auslegerhydraulikzylinder 14, den Armhydraulikzylinder 15 und den Schaufelhydraulikzylinder 16 auf. Das Basisende des Auslegers 11 ist mit dem oberen Schwenkkörper 5 verbunden, um schwenkbar zu sein. Ferner ist das vordere Ende, das entgegengesetzt zu dem Basisende des Auslegers 11 ist, mit dem Basisende des Arms 12 verbunden, um drehbar zu sein. Die Schaufel 13 ist mit dem vorderen Ende, das entgegengesetzt zu dem Basisende des Arms 12 ist, verbunden, um drehbar zu sein. Ferner ist die Schaufel 13 mit dem Schaufelhydraulikzylinder 16 durch ein Gelenk bzw. eine Verbindung verbunden. Der Auslegerhydraulikzylinder 14, der Armhydraulikzylinder 15 und der Schaufelhydraulikzylinder 16 sind Hydraulikzylinder (Hydraulikaktuatoren), die in einer teleskopischen Art und Weise durch das Hydrauliköl betätigt werden, das von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird. Der Auslegerhydraulikzylinder 14 schwenkt den Ausleger 11. Der Armhydraulikzylinder 15 schwenkt den Arm 12. Der Schaufelhydraulikzylinder 16 schwenkt die Schaufel 13.
In 2 weist der Hybridbagger 1 die Maschine 17, die Hydraulikpumpe 18 und den Generatormotor 19 als Antriebsquellen auf. Eine Dieselmaschine wird als die Maschine 17 verwendet und eine Hydraulikpumpe mit variabler Verschiebung bzw. variablem Hub wird als die Hydraulikpumpe 18 verwendet. Die Hydraulikpumpe 18 ist zum Beispiel eine Taumelscheibenhydraulikpumpe, die die Pumpenkapazität durch ein Ändern des Neigungswinkels einer Taumelscheibe 18a ändert, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Maschine 17 ist mit einem Drehsensor 41 versehen, der die Drehzahl (die Maschinengeschwindigkeit pro Einheitszeit) der Maschine 17 erfasst. Ein Signal, das die Drehzahl (Maschinendrehzahl) der Maschine 17 repräsentiert, die durch den Drehsensor 41 erfasst wird, wird an ein Hybridsteuergerät bzw. einen Hybridcontroller C2 eingegeben. Der Drehsensor 41 wird durch ein Empfangen einer Leistung von einer Batterie (nicht dargestellt) betrieben bzw. betätigt und erfasst die Maschinendrehzahl der Maschine 17 solange wie ein Schlüsselschalter 31, der später beschrieben werden soll, auf eine An-(AN) oder eine Start-(ST)Position betätigt ist.
Die Hydraulikpumpe 18 und der Generatormotor 19 sind mechanisch an eine Antriebswelle 20 der Maschine 17 gekoppelt, und wenn die Maschine 17 angetrieben wird, werden die Hydraulikpumpe 18 und der Generatormotor 19 angetrieben. Als ein hydraulisches Antriebssystem weist das hydraulische Antriebssystem ein Betätigungs- bzw. Betriebsventil 33, den Auslegerhydraulikzylinder 14, den Armhydraulikzylinder 15, den Schaufelhydraulikzylinder 16, den rechten Fahrhydraulikmotor 34 und den linken Fahrhydraulikmotor 35 auf, und solche Hydraulikeinheiten werden unter Verwendung der Hydraulikpumpe 18 als eine Hydraulikölzuführquelle zu dem Hydraulikantriebssystem angetrieben. Ferner ist das Betätigungsventil 33 ein Strömungsrichtungssteuerventil, in dem eine Spule bzw. ein Schieber (nicht dargestellt) in Erwiderung auf die Betätigungsrichtung von jedem Betätigungshebel 32 bewegt wird, um so die Hydraulikölströmungsrichtung zu jedem Hydraulikaktuator zu regulieren und um das Hydrauliköl in Erwiderung auf den Betätigungsbetrag des Betätigungshebels 32 zu dem Hydraulikaktuator, wie zum Beispiel den Auslegerhydraulikzylinder 14, den Armhydraulikzylinder 15, den Schaufelhydraulikzylinder 16, den rechten Fahrhydraulikmotor 34 oder den linken Fahrhydraulikmotor 35 zuzuführen. Ferner kann die Ausgabe der Maschine 17 an den Generatormotor 19 durch eine PTO(Zapf-)-Welle übertragen werden. Ein elektrisches Antriebssystem weist einen ersten Inverter 21, der mit dem Generatormotor 19 durch ein Stromkabel bzw. Leistungskabel verbunden ist, einen zweiten Inverter 22 der mit dem ersten Inverter 21 durch einen Kabelbaum verbunden ist, einen Spannungswandler bzw. -umwandler 26, der zwischen dem ersten Inverter 21 und dem zweiten Inverter 22 durch einen Kabelbaum installiert ist, einen Kondensator 25, der mit dem Spannungswandler 26 durch ein Schütz bzw. eine Schaltvorrichtung 27 (eine elektromagnetische Schaltvorrichtung) verbunden ist, einen Schwenkmotor 23, der mit dem zweiten Inverter 22 durch ein Stromkabel verbunden ist, und dergleichen auf. Ferner schließt das Schütz bzw. die Schaltvorrichtung 27 den elektrischen Stromkreis zwischen dem Kondensator 25 und dem Spannungswandler 26, um so einen Stromverteilungszustand zu erlangen. Währenddessen, wenn das Hybridsteuergerät C2 bestimmt, dass der elektrische Stromkreis geöffnet werden muss aufgrund eines Leckstroms bzw. Verlustelektrizität oder dergleichen, gibt das Hybridsteuergerät C2 ein Anweisungssignal zum Ändern des Stromverteilungszustands an das Schütz 27 zu dem Trennungszustand hin aus. Dann öffnet das Schütz 27, das das Anweisungssignal von dem Hybridsteuergerät C2 empfängt, den elektrischen Stromkreis.
Der Schwenkmotor 23 ist mechanisch mit der Schwenkmaschinerie 24 verbunden, wie vorangehend beschrieben ist. Wenigstens eine der Leistung, die durch den Generatormotor 19 erzeugt ist, und der Leistung, die in dem Kondensator 25 gespeichert ist, wird die Leistungs- bzw. Stromquelle des Schwenkmotors 23 und schwenkt den oberen Schwenkkörper 5 durch die Schwenkmaschinerie 24. Das heißt der Schwenkmotor 23 schwenkt und beschleunigt den oberen Schwenkkörper 5 durch ein Durchführen einer Leistungsantriebstätigkeit unter Verwendung der Leistung bzw. des Stroms, die von einem von dem Generator 19 und dem Kondensator 25 zugeführt wird. Ferner führt der Schwenkmotor 23 eine Regenerationstätigkeit durch, wenn der obere Schwenkkörper 5 schwenkt und verzögert, und führt (lädt) die Leistung (die Regenerationsenergie), die durch die Regenerationstätigkeit erzeugt wird, zu dem Kondensator 25 zu. Ferner ist der Schwenkmotor 23 mit einem Drehsensor 55 versehen, der die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit (die Schwenkmotordrehzahl) des Schwenkmotors 23 erfasst. Der Drehsensor 55 kann die Drehzahl des Schwenkmotors 23 in der Leistungsantriebstätigkeit bzw. in der Leistungsantriebstätigkeit (die Schwenkbeschleunigung) oder der Regenerationstätigkeit (die Schwenkverzögerung) messen. Ein Signal, das die Drehzahl repräsentiert, welche durch den Drehsensor 55 gemessen ist, wird an das Hybridsteuergerät C2 eingegeben. Als der Drehsensor 55 kann zum Beispiel ein Resolver bzw. ein Drehmelder verwendet werden.
Der Generatormotor 19 führt (lädt) die erzeugte Leistung zu dem Kondensator 25 zu und führt die Leistung zu dem Schwenkmotor 23 zu, abhängig von dem Status. Als der Generatormotor 19 wird zum Beispiel ein SR(geschaltete Reluktanz)-Motor verwendet. Ferner, selbst wenn ein Synchronelektromotor unter Verwendung eines Permanentmagneten verwendet wird anstelle des SR-Motors, ist es möglich, elektrische Energie zu dem Kondensator 25 oder dem Schwenkmotor 23 zuzuführen. In einem Fall, in dem der SR-Motor als der Generatormotor 19 verwendet wird, da der SR-Motor keinen Magneten mit einem teueren seltenen Metall verwendet, ist es vorteilhaft aus Sicht der Kosten. Die Rotorwelle des Generatormotors 19 ist mechanisch mit der Antriebswelle 20 der Maschine 17 gekoppelt. Mit solch einem Aufbau erzeugt der Generatormotor 19 eine Leistung in einer Art und Weise, so dass sich die Rotorwelle des Generatormotors 19 durch das Antreiben der Maschine 17 dreht. Ferner ist ein Drehsensor 54 an der Rotorwelle des Generatormotors 19 befestigt. Der Drehsensor 54 misst die Drehzahl des Generatormotors 19 und ein Signal, das die Drehzahl repräsentiert, die durch den Drehsensor 54 gemessen ist, wird an das Hybridsteuergerät C2 eingegeben. Als der Drehsensor 54 kann zum Beispiel ein Resolver bzw. ein Drehmelder verwendet werden.
Der Spannungswandler 26 ist zwischen dem Kondensator 25 und dem Abschnitt des Generatormotors 19 und des Schwenkmotors 23 installiert. Der Spannungswandler 26 erhöht die Spannung der Leistung bzw. des Stroms (der Ladung, die in dem Kondensator 25 gespeichert ist), die zu dem Generatormotor 19 oder dem Schwenkmotor 23 durch den ersten Inverter 21 und den zweiten Inverter 22 zugeführt wird. Die erhöhte Spannung wird auf den Schwenkmotor 23 aufgebracht, um die Leistungsantriebstätigkeit (die Schwenkbeschleunigung) durchzuführen, und wird auf den Generatormotor 19 aufgebracht, wenn die Ausgabe der Maschine 17 unterstützt wird. Ferner dient der Spannungswandler 26 außerdem dazu, die Spannung fallen zu lassen (abzusenken), wenn die Leistung, die durch den Generatormotor 19 oder den Schwenkmotor 23 erzeugt ist, in den Kondensator 25 geladen wird. Der Spannungswandler 26 ist mit einem Spannungswandlertemperatursensor 50 versehen, der als ein Spannungswandlertemperaturerfassungssensor dient, der die Temperatur des Spannungswandlers 26 als den Spannungswandler erfasst. Ein Signal, das die Temperatur repräsentiert, die durch den Spannungswandlertemperatursensor 50 gemessen ist, wird an das Hybridsteuergerät C2 eingegeben. Ferner ist ein Spannungserfassungssensor 53, der als ein spannungserfassender Sensor zum Messen der Magnitude der Spannung, die durch den Spannungsinverter 26 erhöht ist, oder der Magnitude der Spannung der Leistung dient, die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, an dem Kabelbaum zwischen dem Spannungsinverter bzw. -wandler 26 und dem Abschnitt einschließlich des ersten Inverters 21 und des zweiten Inverters 22 befestigt. Ein Signal, das die Spannung repräsentiert, die durch den Spannungserfassungssensor 53 gemessen ist, wird an das Hybridsteuergerät C2 eingegeben.
In der Ausführungsform hat der Spannungswandler 26 eine Funktion eines Anhebens oder Absenkens der Eingabe-DC-Leistung und eines Ausgebens der DC-Leistung bzw. Gleichstromleistung. Mit solch einer Funktion versehen ist die Art des Spannungswandlers 26 nicht speziell beschränkt. In der Ausführungsform wird zum Beispiel ein Spannungswandler, der ein transformatorgekoppelter Spannungswandler genannt wird, welcher durch die Kombination eines Transformators und zwei Inverter bzw. Wandler erlangt wird, als der Spannungswandler 26 verwendet. Außerdem kann ein DC-DC-Wandler als der Spannungswandler 26 verwendet werden. Als Nächstes wird der transformatorgekoppelte Spannungswandler einfach beschrieben werden.
3 ist ein Diagramm, das den transformatorgekoppelten Spannungswandler als den Spannungswandler darstellt. Wie in 3 dargestellt ist, sind der erste Wandler bzw. der erste Inverter 21 und der zweite Wandler bzw. der zweite Inverter 22 miteinander durch eine positive Leitung 60 und eine negative Leitung 61 verbunden. Der Spannungswandler 26 ist zwischen der positiven Leitung 60 und der negativen Leitung 61 verbunden. Der Spannungswandler 26 führt eine AC-(Wechselstrom)-Verbindung eines Niederspannungswandlers 62 als einen primären Inverter, und einen Hochspannungswandler 63 als einen sekundären Inverter durch, was zwei Inverter durch einen Transformator 64 sind. Auf diese Weise ist der Spannungswandler 26 der transformatorgekoppelte Spannungswandler. In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Wicklungsdrahtverhältnis zwischen einer Niederspannungsspule 65 und einer Hochspannungsspule 66 des Transformators 64 auf eins zu eins gesetzt.
Der Niederspannungsinverter bzw. -wandler 62 und der Hochspannungsinverter bzw. -wandler 63 sind miteinander elektrisch in Reihe verbunden, so dass die positive Elektrode des Niederspannungswandlers 62 und die negative Elektrode des Hochspannungswandlers 63 eine additive Polarität haben. Das heißt der Spannungswandler 26 ist parallel mit dem ersten Wandler 21 verbunden, um so die gleiche Polarität zu haben.
Der Niederspannungswandler 62 weist vier IGBTs (Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode) 71, 72, 73 und 74, die mit der Niederspannungsspule 65 des Transformators 64 gebrückt sind, und Dioden 75, 76, 77 und 78 auf, die jeweils parallel mit den IGBTs 71, 72, 73 und 74 verbunden sind, um so die entgegengesetzte Polarität zu haben. Die Brückenverbindung, die hierin genannt ist, zeigt eine Verbindung, in der ein Ende der Niederspannungsspule 65 mit dem Emitter des IGBT 71 und dem Kollektor des IGBT 72 verbunden ist und das andere Ende von dieser mit dem Emitter des IGBT 73 und dem Kollektor des IGBT 74 verbunden ist. Die IGBTs 71, 72, 73 und 74 werden angeschalten, wenn ein Schaltsignal auf deren Gates bzw. Gate-Elektroden aufgebracht ist, so dass ein Strom von dem Kollektor zu dem Emitter strömt.
Ein positiver Anschluss bzw. ein positives Terminal 25a des Kondensators 25 ist elektrisch mit der positiven Elektrode des IGBT 71 durch eine positive Leitung 91 verbunden. Der Emitter des IGBT 71 ist elektrisch mit dem Kollektor des IGBT 72 verbunden. Der Emitter des IGBT 72 ist elektrisch mit einem negativen Anschluss 25b des Kondensators 25 durch eine negative Leitung 92 verbunden. Die negative Leitung 92 ist mit der negativen Leitung 61 verbunden.
Ähnlich ist das positive Terminal bzw. der positive Anschluss 25a des Kondensators 25 elektrisch mit dem Kollektor des IGBT 73 durch die positive Leitung 91 verbunden. Der Emitter des IGBT 73 ist elektrisch mit dem Kollektor des IGBT 74 verbunden. Der Emitter des IGBT 74 ist elektrisch mit dem negativen Anschluss 25b des Kondensators 25 durch die negative Leitung 92 verbunden.
Der Emitter des IGBT 71 (die Anode der Diode 75) und der Kollektor des IGBT 72 (die Kathode der Diode 76) sind mit einem Ende der Niederspannungsspule 65 des Transformators 64 verbunden und der Emitter des IGBT 73 (die Anode der Diode 77) und der Kollektor des IGBT 74 (die Kathode der Diode 78) sind mit dem anderen Ende der Niederspannungsspule 65 des Transformators 64 verbunden.
Der Hochspannungsinverter bzw. -wandler 63 weist vier IGBTs 81, 82, 83 und 84, die mit der Hochspannungsspule 66 des Transformators 64 gebrückt sind, und Dioden 85, 86, 87 und 88 auf, die jeweils parallel mit den IGBTs 81, 82, 83 und 84 verbunden sind, um so entgegengesetzte Polarität zu haben. Die Brückenverbindung, die hierin genannt ist, stellt eine Konfiguration dar, in der ein Ende der Hochspannungsspule 66 mit dem Emitter des IGBT 81 verbunden ist und der Kollektor des IGBT 82 und das andere Ende von dieser mit dem Emitter des IGBT 83 und dem Kollektor des IGBT 84 verbunden ist. Die IGBTs 81, 82, 83 und 84 werden angeschalten, wenn ein Schaltsignal auf deren Gates bzw. Gate-Elektroden aufgebracht wird, so dass ein Strom von dem Kollektor zu dem Emitter strömt.
Die Kollektoren der IGBTs 81 und 83 sind elektrisch mit der positiven Leitung 60 des ersten Wandlers 21 durch eine positive Leitung 93 verbunden. Der Emitter des IGBT 81 ist elektrisch mit dem Kollektor des IGBT 82 verbunden. Der Emitter des IGBT 83 ist elektrisch mit dem Kollektor des IGBT 84 verbunden. Die Emitter der IGBTs 82 und 84 sind elektrisch mit der positiven Leitung 91 verbunden, d. h. die Kollektoren der IGBTs 71 und 73 des Niederspannungswandlers 62.
Der Emitter des IGBT 81 (die Anode der Diode 85) und der Kollektor des IGBT 82 (die Kathode der Diode 86) sind elektrisch mit einem Endanschluss der Hochspannungsspule 66 des Transformators 64 verbunden und der Emitter des IGBT 83 (der Kollektor der Diode 87) und der Kollektor des IGBT 84 (die Kathode der Diode 88) sind elektrisch mit dem anderen Anschluss der Hochspannungsspule 66 des Transformators 64 verbunden.
Ein Kondensator 67 ist elektrisch zwischen der positiven Leitung 93, mit der die Kollektoren der IGBTs 81 und 83 verbunden sind, und der positiven Leitung 91 verbunden, mit der die Emitter der IGBTs 82 und 84 elektrisch verbunden sind. Der Kondensator 67 wird verwendet, um einen Rippelstrom zu absorbieren.
Der Transformator 64 hat eine Streuinduktivität eines konstanten Werts L. Die Streuinduktivität kann durch ein Einstellen eines Spalts zwischen der Niederspannungsspule 65 und der Hochspannungsspule 66 des Transformators 64 erlangt werden. In 1 ist die Induktanz bzw. Induktivität derart aufgeteilt, dass die Niederspannungsspule 65 einen Wert von L/2 und die Hochspannungsspule 66 einen Wert von L/2 aufweist.
In dem vorangehend beschriebenen Spannungswandlertemperatursensor 50 sind die IGBTs 71, 72, 73 und 74 des Niederspannungswandlers 62 und die IGBTs 81, 82, 83 und 84 des Hochspannungswandlers 63 parallel zu der Niederspannungsspule 65 und der Hochspannungsspule 66 befestigt, die in dem Transformator 64 vorgesehen sind. In der Ausführungsform wird eine Überhitzungsunterdrückungssteuerung basierend auf den Temperaturen der Niederspannungsspule 65 und der Hochspannungsspule 66 hinsichtlich eines Anstiegs einer Temperatur des Spannungswandlers 25 durchgeführt. Ferner werden die IGBTs 71, 72, 73 und 74 des Niederspannungswandlers 62 und die IGBTs 81, 82, 83 und 84 des Hochspannungswandlers 63 außerdem für den Fall eines Anstiegs in einer Temperatur verwendet.
Die Drehmomente des Generatormotors 19 und des Schwenkmotors 23 werden jeweils durch den ersten Wandler 21 und den zweiten Wandler 22 unter der Steuerung gesteuert, die das Hybridsteuergerät C2 verwendet. Um die Magnitude der DC-Stromeingabe an dem zweiten Inverter bzw. dem zweiten Wandler 22 zu messen, ist der zweite Wandler 22 mit einem Strommesser bzw. Amperemeter 52 versehen. Ein Signal, das den Strom repräsentiert, der durch den Strommesser 52 erfasst ist, wird in das Hybridsteuergerät C2 eingegeben. Die Menge bzw. der Betrag (die Ladungsmenge oder die Kapazität) der Leistung, die in dem Kondensator 25 gespeichert ist, kann unter Verwendung der Magnitude der Spannung als dem Index verwaltet werden. Um die Magnitude der Spannung der Leistung zu erfassen, die in dem Kondensator 25 gespeichert ist, ist ein vorbestimmter Ausgabeanschluss des Kondensators 25 mit einem Spannungssensor 28 versehen. Ein Signal, das die Spannung repräsentiert, welche durch den Spannungssensor 28 erfasst wird, wird an das Hybridsteuergerät C2 eingegeben. Das Hybridsteuergerät C2 monitort bzw. überwacht den Ladebetrag (den Betrag der Leistung (die Ladungsmenge oder die Kapazität)) des Kondensators 25 und führt eine Energieverwaltung bzw. ein Energiemanagement durch, in dem die Leistung, die durch den Generatormotor 19 erzeugt wird, an den Kondensator 25 zugeführt (geladen) wird oder zu dem Schwenkmotor 23 zugeführt wird (wo die Leistung für die Leistungsantriebstätigkeit zugeführt wird).
In der Ausführungsform wird zum Beispiel ein elektrischer Doppelschichtkondensator als der Kondensator 25 verwendet. Anstelle des Kondensators 25 kann eine Speicherbatterie, die als eine andere Sekundärbatterie dient, wie zum Beispiel eine Lithiumionenbatterie oder eine Nickelhydridbatterie, verwendet werden. Ferner wird als der Schwenkmotor 23 zum Beispiel der Permanentmagnetsynchronelektromotor verwendet, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Kondensator 25 ist mit einem Kondensatortemperatursensor 51 versehen, der als ein Speicherbatterietemperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Kondensators 25 als die Speicherbatterie dient. Ein Signal, das die Temperatur repräsentiert, die durch den Kondensatortemperaturerfassungssensor 51 gemessen wird, wird an das Hybridsteuergerät C2 eingegeben.
Das Hydraulikantriebssystem und das elektrische Antriebssystem werden in Erwiderung auf den Betrieb bzw. die Betätigung der Betätigungshebel 32, wie zum Beispiel einem Arbeitseinheitshebel, einem Fahrhebel und einem Schwenkhebel, die innerhalb des Betriebsraums 6 installiert sind, der innerhalb des Fahrzeugkörpers 2 vorgesehen ist, angetrieben. In einem Fall, in dem die Bedienperson des Hybridbaggers 1 den Betätigungshebel 32 (den Schwenkhebel) betätigt, der als eine Betriebseinheit bzw. Betätigungseinheit zum Schwenken des oberen Schwenkkörpers 5 dient, werden die Betätigungsrichtung und der Betätigungsbetrag des Schwenkhebels durch ein Potentiometer oder einen Pilotdrucksensor erfasst und der erfasste Betätigungsbetrag wird als ein elektrisches Signal an das Steuergerät C1 und das Hybridsteuergerät C2 übertragen.
Selbst wenn der andere Betätigungshebel 32 betätigt wird, wird das elektrische Signal an das Steuergerät C1 und das Hybridsteuergerät C2 in dieser Weise übertragen. In Erwiderung auf die Betätigungsrichtung und den Betätigungsbetrag des Schwenkhebels oder der Betätigungsrichtung und des Betätigungsbetrags des anderen Betätigungshebels 32, wobei das Steuergerät C1 und das Hybridsteuergerät C2 den zweiten Wandler 22, den Spannungswandler 26 und den ersten Wandler 21 steuert, um so die Drehbetätigung (die Leistungsantriebstätigkeit oder die Regenerationstätigkeit) des Schwenkmotors 23 oder die Leistungsverteilungssteuerung (das Energiemanagement), durchführt, wie zum Beispiel das Management (die Steuerung zum Laden oder Entladen) der elektrischen Energie des Kondensators 25 und das Management (die Unterstützung für die Erzeugung oder die Energieabgabe und die Leistungsantriebstätigkeit an dem Schwenkmotor 23) der elektrischen Energie des Generatormotors 19.
Eine Überwachungsvorrichtung 30 und ein Schlüsselschalter 31 sind innerhalb des Betriebsraums 6 zusätzlich zu dem Betätigungshebel 32 installiert. Die Überwachungsvorrichtung 30 weist ein Flüssigkristallpaneel, einen Betriebsknopf und dergleichen auf. Ferner kann die Überwachungsvorrichtung 30 ein Touchpaneel sein, das durch ein Integrieren der Displayfunktion bzw. der Anzeigefunktion des Flüssigkristallpaneels mit der Funktion des Betriebs- bzw. Betätigungsknopfs zum Eingeben verschiedener Informationselemente erlangt wird. Die Monitor- bzw. Überwachungsvorrichtung 30 ist eine Informationseingabe- und -ausgabevorrichtung, die eine Funktion eines Informierens der Bedienperson oder des Wartungspersonals über den Betriebszustand (den Maschinenwassertemperaturzustand, den Störungszustand der Hydraulikeinheit oder die Kraftstoffrestmenge) des Hybridbaggers 1, und eine Funktion eines Durchführens der Einstellung oder der Anweisung (die Einstellung des Ausgabeniveaus der Maschine, die Einstellung des Drehzahlniveaus der Fahrgeschwindigkeit oder die Kondensatorladungsentnahmeanweisung, die später beschrieben werden soll) aufweist, die durch die Bedienperson hinsichtlich des Hybridbaggers 1 gewünscht ist.
Der Schlüsselschalter 31 weist hauptsächlich einen Schlüsselzylinder auf. Der Schlüsselschalter 31 startet den Starter bzw. Anlasser (den die Maschine startenden Elektromotor), der an der Maschine 17 befestigt ist, durch ein Einsetzen eines Schlüssels in den Schlüsselzylinder und eines Drehens des Schlüssels und treibt die Maschine an (zum Anlassen der Maschine). Ferner gibt der Schlüsselschalter 31 eine Anweisung eines Stoppens der Maschine (zum Anhalten der Maschine) durch ein Drehen des Schlüssels in eine Richtung entgegensetzt zu dem Fall eines Startens der Maschine während des Maschinenantriebsbetriebs aus. Das heißt, der Schlüsselschalter 31 ist eine Anweisungsausgabeeinheit, die eine Anweisung an verschiedene elektrische Einheiten der Maschine 17 und des Hybridbaggers 1 ausgibt.
Wenn der Schlüssel gedreht wird (insbesondere wird der Schlüssel zu der Aus-Position betätigt, die nachfolgend beschrieben werden wird), um die Maschine 17 zu stoppen, wobei die Zufuhr (ein Fördern) der Elektrizität bzw. des Stroms zu verschiedenen elektrischen Einheiten von der Batterie (nicht dargestellt) und die Zufuhr von Kraftstoff zu der Maschine 17 unterbrochen werden, so dass die Maschine gestoppt wird. Der Schlüsselschalter 31 unterbricht das Fördern bzw. Weiterleiten des Stroms zu verschiedenen elektrischen Einheiten von der Batterie (nicht dargestellt), wenn der Schlüssel zu der Aus-(AUS)-Position gedreht wird und leitet den Strom zu verschiedenen elektrischen Einheiten von der Batterie (nicht dargestellt), wenn der Schlüssel zu der An-(AN)-Position betätigt wird. Dann, wenn der Schlüssel weiter von dieser Position zu der Start-(ST)-Position gedreht wird, wird der Starter bzw. Anlasser (nicht dargestellt) durch das Steuergerät C1 gestartet, wodurch die Maschine startet. Die Schlüsseldrehposition ist an der An-(AN)-Position, während die Maschine 17 angetrieben wird, nachdem die Maschine 17 gestartet ist.
Ferner, anstelle des Schlüsselschalters 31, der hauptsächlich den Schlüsselzylinder umfasst, kann eine andere Anweisungsausgabeeinheit, zum Beispiel ein Drückknopfschlüsselschalter, eingesetzt werden, d. h. der Schlüsselschalter kann derart gestaltet sein, dass die Maschine einen An-(AN)-Zustand erlangt, wenn ein Knopf einmalig gedrückt wird, während die Maschine 17 gestoppt ist, wobei die Maschine einen Start-(ST)-Zustand erlangt, wenn der Knopf weitergedrückt wird, und die Maschine einen Aus-(AUS)-Zustand erlangt, wenn der Knopf gedrückt wird, während die Maschine 17 angetrieben wird. Ferner kann der Schlüsselschalter gestaltet sein, um die Maschine 17 als die Bedingung zu starten, in der der Knopf kontinuierlich gedrückt wird, während die Maschine 17 gestoppt ist, s dass der Maschinenzustand von dem Aus-(AUS)-Zustand zu dem Start-(ST)-Zustand hin umgeschaltet wird.
Das Steuergerät C1 wird durch die Kombination einer Berechnungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) und einem Speicher (eine Speichervorrichtung) erlangt. Das Steuergerät C1 steuert die Maschine 17 und die Hydraulikpumpe 18 basierend auf dem Anweisungssignal, das von der Überwachungsvorrichtung 30 ausgegeben wird, dem Anweisungssignal, das in Erwiderung auf die Schlüsselposition des Schlüsselschalters 31 ausgegeben ist, und dem Anweisungssignal (das Signal, das den Betätigungsbetrag oder die Betätigungsrichtung repräsentiert), das in Erwiderung auf die Betätigung des Betätigungshebels 32 ausgegeben ist. Die Maschine 17 ist eine Maschine, in der eine elektronische Steuerung durch eine Commonrail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung 40 durchgeführt werden kann. Die Maschine 17 kann eine Sollmaschinenausgabe durch ein geeignetes Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung des Steuergeräts C1 erlangen und kann durch ein Einstellen der Maschinendrehzahl und des auszugebenden Drehmoments in Erwiderung auf den Lastzustand des Hybridbaggers 1 angetrieben werden.
Das Hybridsteuergerät C2 als die Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung wird durch die Kombination einer Berechnungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer CPU und eines Speichers (eine Speichervorrichtung) erlangt. Das Hybridsteuergerät C2 steuert den ersten Wandler 21, den zweiten Wandler 22 und den Spannungswandler bzw. -umwandler 26, die wie vorangehend beschrieben sind, unter der Kooperation mit dem Steuergerät C1 und steuert die Leistungsverteilung des Generatormotors 19, des Schwenkmotors 23 und des Kondensators 25. Ferner erlangt das Hybridsteuergerät C2 Erfassungswerte, die durch verschiedene Sensoren, wie zum Beispiel den Spannungssensor 28, den Spannungswandlertemperatursensor 50 und den Kondensatortemperatursensor 51, erlangt werden, und führt ein Verfahren eines Steuerns der Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform basierend auf den Erfassungswerten durch. Das Verfahren eines Steuerns der Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform ist die Steuerung zum Unterdrücken des Überhitzens des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25, wenn der Schwenkmotor 23 die Regenerationstätigkeit (die Schwenkverzögerung) durchführt. In der nachfolgenden Beschreibung ist das Verfahren eines Steuerns der Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform geeignet als die Überhitzungsunterdrückungssteuerung bezeichnet. Die Überhitzungsunterdrückungssteuerung wird durch eine Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 des Hybridsteuergeräts C2 realisiert.
(Überhitzungsunterdrückungssteuerung)
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess bzw. einen Verlauf der Überhitzungsunterdrückungssteuerung darstellt. Die Überhitzungsunterdrückungssteuerung ist die Steuerung, in der das Überhitzen des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 durch ein Ändern des Betrags der Leistung, die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, welcher zu dem Kondensator 25 zugeführt wird, und des Betrags der Leistung, der zu dem Generatormotor 19 zugeführt wird, basierend auf der Spannungswandlertemperatur Tt und der Kondensatortemperatur Tc unterdrückt bzw. niedergehalten wird. Die Überhitzungsunterdrückungssteuerung kann durch ein Durchführen eines Computerprogramms zum Ausführen solch einer Steuerung durch das Hybridsteuergerät C2 realisiert werden. Das Computerprogramm ist in zum Beispiel einer Speichereinheit C22 des Hybridsteuergeräts C2 gespeichert.
Wenn die Überhitzungsunterdrückungssteuerung durchgeführt wird, erlangt die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 des Hybridsteuergeräts C2, das in 2 dargestellt ist, die Informationen, die für die Überhitzungsunterdrückungssteuerung notwendig sind, durch ein Messen (Schritt S101). Schritt S101 entspricht dem Messprozess der Überhitzungsunterdrückungssteuerung. Um die Informationen, die für die Überhitzungsunterdrückungssteuerung notwendig sind, zu erlangen, werden die Spannung Vc des Kondensators 25, die Leistung Pm des Schwenkmotors 23, die Temperatur Tt des Spannungswandlers 26, die Temperatur Tc des Kondensators 25 und die erhöhte Spannung bzw. angehobene Spannung Vb in Schritt S101 gemessen.
Die Spannung Vc des Kondensators 25 ist die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators 25 und ist angemessen als die Kondensatorspannung Vc bezeichnet. Die Leistung Pm des Schwenkmotors 23 ist die Leistung, die auf den Schwenkmotor 23 aufgebracht wird, oder die Leistung (bezeichnet als die Regenerationsenergie oder die Regenerationsleistung), die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, und ist geeignet bezeichnet als die Schwenkmotorleistung Pm. Die Temperatur Tt des Spannungswandlers 26 ist die Temperatur der Spule des Spannungswandlers 26 und ist geeignet bezeichnet als die Spannungswandlertemperatur Tt. Die Temperatur Tc des Kondensators 25 ist die Temperatur der Zelle, die den Kondensator 25 bildet, und ist geeignet bezeichnet als die Kondensatortemperatur Tc. Ferner ist der Spannungswandlertemperatursensor 50 an jeder von einer Vielzahl von Positionen innerhalb des Spannungswandlers 26 vorgesehen und der repräsentative Wert (zum Beispiel der Durchschnittswert oder der Maximalwert) der Messwerte kann als die Spannungswandlertemperatur Tt berechnet werden. Ferner, selbst in der Kondensatortemperatur Tc des Kondensators 25, ist der Kondensatortemperatursensor 51 an jeder von einer Vielzahl von Positionen innerhalb des Kondensators 25 vorgesehen und der repräsentative Wert (zum Beispiel der Durchschnittswert oder der Maximalwert) der Messwerte kann als die Kondensatortemperatur Tc berechnet werden.
Die Kondensatorspannung Vc wird durch den Spannungssensor 28 gemessen, der in 2 dargestellt ist. Die Schwenkmotorleistung Pm ist die Leistung (die zweite Wandlerleistung Pi2) des zweiten Wandlers bzw. des zweiten Inverters 22. Wenn der Schwenkmotor 23 die Leistungsantriebstätigkeit (die Schwenkbeschleunigung) durchführt, kann die zweite Wandlerleistung Pi2 durch ein Multiplizieren der Spannung, die durch den Spannungswandler 26 angehoben ist, d. h. die angehobene Spannung Vb, die durch den Spannungserfassungssensor 53 erfasst ist, mit dem Messwert des DC-Stroms erlangt werden, der in den zweiten Wandler 22 eingegeben wird und durch das Strommessgerät 52 gemessen wird. Die zweite Wandlerleistung Pi2 ist als ein positiver Wert eingestellt, wenn der Schwenkmotor 23 die Leistungsantriebstätigkeit (die Schwenkbeschleunigung) durchführt, und ist als ein negativer Wert eingestellt, wenn der Schwenkmotor die Regenerationstätigkeit (die Schwenkverzögerung) durchführt. Währenddessen, wenn der Schwenkmotor 23 die Regenerationstätigkeit (die Schwenkverzögerung) durchführt, stellt die angehobene bzw. erhöhte Spannung Vb den Wert der Spannung der in den Spannungswandler 26 einzugebenden Leistung dar. Auf diese Art kann die Schwenkmotorleistung Pm durch den Messwert des Spannungserfassungssensors 53 und den Messwert des Strommessers 52 erlangt werden, der in 2 dargestellt ist. Die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 erlangt entsprechende Messwerte von dem Spannungserfassungssensor 53 und dem Strommesser 52 und erlangt die Schwenkmotorleistung Pm. Die Schwenkmotorleistung Pm wird in einer beliebigen von der Leistungsantriebstätigkeit und der Regenerationstätigkeit des Schwenkmotors 23 erlangt. Die Schwenkmotorleistung Pm wird ein positiver Wert, wenn der Schwenkmotor 23 die Leistungsantriebstätigkeit durchführt, und die Schwenkmotorleistung Pm wird ein negativer Wert, wenn der Schwenkmotor 23 die Regenerationstätigkeit durchführt. Die Spannungswandlertemperatur Tt wird durch den Spannungswandlertemperatursensor 50 gemessen und die Kondensatortemperatur Tc wird durch den Kondensatortemperatursensor 51 gemessen.
Als Nächstes erlangt die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 die Sollerzeugungsleistung Pg (Schritt S102A), die erste Leistungsantriebsausgabe P1 (Schritt S102B) und die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 (Schritt S102C). Die Sollerzeugungsleistung Pg ist die Sollleistung, die durch den Generatormotor 19 erzeugt wird. Die erste Leistungsantriebsausgabe P1 und die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 sind die zu dem Generatormotor 19 zuzuführende Leistung, wenn der Generatormotor 19 die Leistungsantriebstätigkeit durch zumindest einen Teil der Leistung durchführt, die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird. Die erste Leistungsantriebsausgabe P1 ist definiert basierend auf der Spannung des Kondensators 25, d. h. die Kondensatorspannung Vc. Die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 ist definiert basierend auf der Differenz zwischen der Schwenkmotorleistung Pm, die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, und die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm basierend auf der Temperatur (die Kondensatortemperatur Tc) des Kondensators 25 und der Temperatur (die Spannungswandlertemperatur) Tt des Spannungswandlers 26. In der Ausführungsform werden Schritt S102A, Schritt S102B und Schritt S102C parallel durchgeführt, jedoch können diese Schritte in Reihe durchgeführt werden. In dem Fall eines Durchführens des letztgenannten Prozesses tut die Reihenfolge des Prozesses nichts zur Sache.
Als Nächstes wählt die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 den Maximalwert der ersten Leistungsantriebsausgabe P1 und der zweiten Leistungsantriebsausgabe P2 (Schritt S103) aus. Hier wird der ausgewählte Maximalwert als PM eingestellt. Als Nächstes, wenn PM größer als 0 ist (Ja in Schritt S104), erlangt die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 den Anweisungswert (den Drehmomentanweisungswert) Tqc des Drehmoments des Generatormotors 19 unter Verwendung des Maximalwerts PM (Schritt S105). Der Drehmomentanweisungswert Tqc in diesem Fall wird verwendet, um einen Teil der Leistung, die durch die Regenerationstätigkeit (die Schwenkverzögerung) des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, zu dem Generatormotor 19 zuzuführen, ohne in dem Kondensator 25 gespeichert zu werden, so dass der Generatormotor 19 die Leistungsantriebstätigkeit durchführt. Das Vorzeichen des Drehmomentanweisungswerts Tqc in diesem Fall wird positiv. Wenn PM größer als 0 ist (PM > 0), kann der Schwenkmotor 23 die Leistung durch die Regeneration erzeugen oder der Schwenkmotor 23 kann die Leistung durch die Leistungsantriebstätigkeit verbrauchen. Wie vorangehend beschrieben ist, ist der Drehmomentanweisungswert Tqc in Anbetracht der Kondensatorspannung Vc oder der Spannungswandlertemperatur Tt und der Kondensatortemperatur Tc definiert. In dem Fall von PM > 0 (wenn PM größer als 0 ist), führt der Generatormotor 19 die Leistungsantriebstätigkeit durch.
In dem Fall, in dem PM gleich wie oder kleiner als 0 ist (Nein in Schritt S104), erlangt die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 den Drehmomentanweisungswert Tqc unter Verwendung der Sollerzeugungsleistung Pg. Der Drehmomentanweisungswert Tqc in diesem Fall ist ein Anweisungswert zum Veranlassen des Generatormotors 19, die Regenerationstätigkeit (die Erzeugung) durchzuführen, und ist ein Drehmomentanweisungswert zum Laden der Leistung, die durch den Generatormotor 19 erzeugt ist, in den Kondensator 25. Das Vorzeichen des Drehmomentanweisungswerts Tqc in diesem Fall wird negativ. Wenn PM gleich wie oder kleiner als 0 ist, kann der Schwenkmotor 23 die Leistungsantriebstätigkeit durchführen, d. h. der Schwenkmotor kann die Leistung durch ein Empfangen einer Leistung erzeugen oder der Schwenkmotor 23 kann die Leistung durch die Regeneration erzeugen. Wenn der Wert von PM gleich wie oder kleiner als 0 ist, führt der Generatormotor 19 die Regenerationstätigkeit (die Erzeugung bzw. Generation) durch und, wie vorangehend beschrieben ist, wird der Drehmomentanweisungswert Tqc aus der Sollerzeugungsleistung Pg festgelegt. Der Drehmomentanweisungswert Tqc kann erlangt werden durch ein Teilen des Werts von PM oder der Sollerzeugungsleistung Pg durch die Drehzahl Ng des Generatormotors 19, die durch den Drehsensor 54 gemessen wird, der in 2 dargestellt ist. Ferner kann als die Drehzahl Ng die Drehzahl, die durch den Drehsensor 41 gemessen wird, der die Drehzahl der Maschine 17 misst, als die Drehzahl Ng verwendet werden. Schritt S102A bis Schritt S106 entsprechen dem Steuerprozess. In diesem Fall kann der Prozess (Schritt S101B) eines Erlangens der ersten Leistungsantriebsausgabe P1 nicht durchgeführt werden und der nachfolgende Prozess kann unter Verwendung der zweiten Leistungsantriebsausgabe P2 durchgeführt werden, die in Schritt S102C als PM in Schritt S103 erlangt wird. Als Nächstes wird die Sollerzeugungsleistung Pg beschrieben werden.
(Sollerzeugungsleistung Pg)
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess darstellt, wenn die Sollerzeugungsleistung Pg erlangt wird. Das Hybridsteuergerät C2 berechnet der Reihe nach die zweite Wandlerleistung (die Schwenkwandlerleistung) Pi2 (die Schwenkmotorleistung Pm), die die Leistung des zweiten Wandlers 22 als die durch den Schwenkmotor 23 zu verbrauchende Schwenkleistung ist, und speichert die Leistung in dem Speicher (die Speichereinheit C22 oder den Speicher (nicht dargestellt)), der in dem Hybridsteuergerät C2 vorgesehen ist (Schritt S202). Wie vorangehend beschrieben ist, kann die zweite Wandlerleistung Pi2 durch ein Multiplizieren der Spannung, die durch den Spannungswandler 26 erhöht ist, d. h. die erhöhte Spannung Vb, die durch den Spannungserfassungssensor 23 erfasst ist, mit dem Messwert des DC-Stroms bzw. des Gleichstroms, der in den zweiten Inverter 22 eingegeben ist und durch den Strommesser 52 gemessen ist, erlangt werden.
Als Nächstes vergleicht das Hybridsteuergerät C2 die zweite Wandlerleistung Pi2 mit 0 (kW) und wählt den Maximalwert aus (Schritt S202). Dem ist so, da ein nachfolgend zu beschreibender Prozess lediglich in dem Fall durchgeführt wird, in dem die zweite Wandlerleistung Pi2 positiv ist, d. h. die Leistungsantriebstätigkeit durchführt (der Schwenkmotor 23 schwenkt in einem Beschleunigungszustand). Aus diesem Grund wird in Schritt S202 ein negativer Wert nicht als die zweite Wandlerleistung Pi2 ausgegeben. Ferner, wenn die zweite Wandlerleistung Pi2 negativ ist, d. h. die Regenerationstätigkeit durchgeführt wird (der Schwenkmotor 23 schwenkt in einem Verzögerungszustand), wird ein nachfolgend zu beschreibender Prozess nicht durchgeführt.
Wenn die zweite Wandlerleistung Pi2 größer als 0 (kW) ist, d. h. positiv, führt das Hybridsteuergerät C2 eine Berechnung durch, in der die zweite Wandlerleistung Pi2 mit einem vorbestimmten Koeffizienten K2 (Schritt S203) multipliziert wird. Der spezifische Wert des Koeffizienten K2 wird eingestellt in Anbetracht der Leistung, die zu dem Kondensator 25 durch die Erzeugung des Schwenkmotors 23 zurückgeführt wird (d. h. geladen wird), wenn der Schwenkmotor 23 die Regenerationstätigkeit durchführt. Da die Leistung, die größer ist als jene der Leistungsantriebstätigkeit, im Wesentlichen nicht physikalisch zu dem Kondensator 25 zurückgeführt (geladen) wird, wenn der Schwenkmotor 23 die Regenerationstätigkeit durchführt, muss der Koeffizient K2 ein Wert gleich wie oder größer als 0 sein. Ferner kann in der Berechnung in Schritt S203 eine Berechnung durchgeführt werden, um den Wert kleiner als die zweite Wandlerleistung Pi2 zu erlangen, und zum Beispiel kann eine vorbestimmte Ganzzahl von der zweiten Wandlerleistung Pi2 subtrahiert werden.
Das Hybridsteuergerät C2 empfängt ein Signal (eine Schwenkmotordrehzahl Nm), die den Messwert Nm der Drehzahl (die Schwenkmotordrehzahl) des Schwenkmotors 23 repräsentiert, die durch den Drehsensor 55 gemessen wird, von dem Drehsensor 55 in Echtzeit (Schritt S204). Danach erlangt das Hybridsteuergerät C2 den absoluten Wert der Schwenkmotordrehzahl Nm (Schritt S205) und stellt die Sollspannung (die Kondensatorsollspannung) Vct des Kondensators 25 in Erwiderung auf den Wert ein (Schritt S206).
6 ist ein Diagramm, das eine Relation zwischen dem absoluten Wert der Schwenkmotordrehzahl Nm und der Kondensatorsollspannung Vct darstellt. Im Allgemeinen hat der Kondensator 25 einen Betriebsspannungsbereich, in dem seine Leistung dargestellt werden kann. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Kondensatorsollspannung Vct innerhalb des Betriebsspannungsbereichs ungeachtet des Werts der Schwenkmotordrehzahl Nm (Eigenschaft bzw. Charakteristik 1) einzustellen. Ferner, wenn der absolute Wert der Schwenkmotordrehzahl Nm groß ist, ist die Energie groß, die zurückgeführt wird, wenn der Schwenkmotor 23 die Regenerationstätigkeit durchführt (die Schwenkverzögerung), d. h. die Leistung, die in den Kondensator 25 geladen wird. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass die Kondensatorsollspannung Vct eingestellt ist, um kleiner zu werden, wenn der Absolutwert der Schwenkmotordrehzahl Nm steigt und die Energiespeicherkapazität bleibt (Eigenschaft bzw. Charakteristik 2).
Die Linie L1, die in 6 dargestellt ist, ist derart eingestellt, dass die Beziehung zwischen der Schwenkmotordrehzahl Nm und der Kondensatorsollspannung Vct zwei vorangehend beschriebene Charakteristiken bzw. Eigenschaften erfüllt. In 6 ist der Betriebsspannungsbereich des Kondensators 25 eingestellt auf den Bereich von Vc1 bis Vc2 (Vc1 < Vc2). Ferner kann in 6 in Anbetracht des Falls, in dem das Hybridsteuergerät C2 eine andere Steuerung durchführt, der Bereich der Kondensatorsollspannung Vct eingestellt sein, um schmäler als der Bereich von Vc1 bis Vc2 zu sein, als der Betriebsspannungsbereich. Ferner muss die Beziehung zwischen der Schwenkmotordrehzahl Nm und der Kondensatorsollspannung Vct nicht notwendigerweise eingestellt sein, um linear zu sein, wenn die zwei vorangehend beschriebenen Charakteristiken erfüllt sind. Ferner kann die Kondensatorsollspannung Vct eingestellt sein, um konstant zu sein, ungeachtet der Schwenkmotordrehzahl Nm.
Danach, nach Schritt S206, berechnet das Hybridsteuergerät C2 in Echtzeit die Spannungsdifferenz (Vct – Vc) zwischen der eingestellten Kondensatorsollspannung Vct und der Spannung (die Kondensatorspannung Vc) des Kondensators 25, die durch den Spannungssensor 28 gemessen wird, der in 2 dargestellt ist, (Schritt S211) (Schritt S207) und multipliziert die erlangte Spannungsdifferenz mit dem Koeffizienten K1 (Schritt S208). Der Koeffizient K1 ist eine vorbestimmte Ganzzahl und ist ein Koeffizient, in dem die Spannungsdifferenz (Vct – Vc), die in Schritt S207 erlangt ist, in den Leistungswert (die Dimension der zweiten Wandlerleistung Pi2) umgewandelt wird. Aus diesem Grund hat der Koeffizient eine physikalische Dimension (hiernach eine Dimension eines Stroms) verschieden von dem Koeffizienten K2, der vorangehend beschrieben ist.
Das Hybridsteuergerät C2 erlangt die Summe des Berechnungswerts (Pi2 × K2), der in Schritt S203 erlangt wird, und des Berechnungswerts ((Vct – Vc) × K1), der in Schritt S208 erlangt wird (Schritt S209), und erzeugt die Sollerzeugungsleistung Pg unter Verwendung des erlangten Summenwerts (Schritt S210). In Schritt S210 erzeugt das Hybridsteuergerät C2 die Sollerzeugungsleistung Pg lediglich, wenn die Ausgabe, die durch Schritt S209 erhalten wird, positiv ist, und gibt die Erzeugungsfähigkeit des Generatormotors 19 als die Sollerzeugungsleistung Pg aus, wenn die erzeugte Erzeugungsanweisung die Erzeugungsfähigkeit des Generatormotors 19 übersteigt. Ferner kann in Schritt S210 ein Filter einer vorbestimmten Frequenz zwischengeschaltet werden.
Ferner kann der Koeffizient K2 in Erwiderung auf die Außenlufttemperatur T (zum Beispiel Celsius' Temperaturskala) geändert werden. Es wird angenommen, dass die Baumaschine in einem weiten Temperaturbereich von einer niedrigen Temperatur von 0°C oder weniger bis zu einer hohen Temperatur verwendet wird. Im Allgemeinen, da die Effizienz des Kondensators 25 steigt, wenn die Außenlufttemperatur hoch ist, kann der Koeffizient K2 verringert werden, wenn die Außenlufttemperatur höher wird. Ferner kann die Innentemperatur des Kondensators 25 anstelle der Außenlufttemperatur T verwendet werden.
Übrigens ist die Beziehung zwischen dem Koeffizienten K2 und verschiedenen Bedingungen nicht auf den Fall einer linearen Änderung beschränkt und die Änderung kann durch eine geeignete Funktion eingestellt werden. Ferner kann der Wert des Koeffizienten K1, der mit der Spannungsdifferenz zwischen der Kondensatorsollspannung Vct und der Kondensatorspannung Vc multipliziert werden soll, änderbar sein. Zum Beispiel in dem Wert, der in Schritt S209 erlangt wird, wenn die Zeit, in der der Wert ((Vct – Vc) × K1), der in Schritt S208 erlangt wird, größer ist als ein vorbestimmter Referenzwert, für eine vorbestimmte Zeit fortgesetzt wird, kann das Hybridsteuergerät C2 eine Steuerung durchführen, in der der Wert des Koeffizienten K1 geändert wird. Ferner kann die Spannungsdifferenz (Vct – Vc) nach der Umwandlung mit einer geeigneten Funktion anstelle der Multiplikation des Koeffizienten K1 ausgegeben werden. Als Nächstes wird die erste Leistungsantriebsausgabe beschrieben werden.
(Erste Leistungsantriebsausgabe P1)
7 ist ein Diagramm, das eine Sequenz darstellt, in der die erste Leistungsantriebsausgabe P1 erlangt wird. Die erste Leistungsantriebsausgabe P1 wird basierend auf der Kondensatorspannung Vc definiert. Die erste Leistungsantriebsausgabe P1 ist ein konstanter Wert (in diesem Beispiel 0) in einem beliebigen Bereich, wenn die Kondensatorspannung Vc ansteigt, und steigt mit einem Anstieg in der Kondensatorspannung Vc, wenn die Kondensatorspannung Vc den vorbestimmten Wert Vc3 übersteigt. Dann, wenn die Kondensatorspannung größer als der vorbestimmte Wert Vc4 (> Vc1) wird, wird die erste Leistungsantriebsausgabe P1 ein konstanter Wert.
Die erste Leistungsantriebsausgabe P1 ist ein konstanter Wert, bis die Kondensatorspannung Vc der vorbestimmte Wert Vc5 (< Vc4) wird, wenn die Kondensatorspannung Vc von dem Wert größer als der vorbestimmte Wert Vc4 sinkt, und verringert sich mit einer Verringerung in der Kondensatorspannung Vc, wenn die Kondensatorspannung Vc kleiner als der vorbestimmt Wert Vc5 wird. Dann, wenn die Kondensatorspannung Vc kleiner als der vorbestimmte Wert Vc6 wird (< Vc5), wird die erste Leistungsantriebsausgabe P1 ein konstanter Wert (in diesem Beispiel 0).
Auf diese Weise ändert sich die erste Leistungsantriebsausgabe P1 mit einer Hystereseeigenschaft. Das heißt, die erste Leistungsantriebsausgabe P1 hängt insofern von dem Prozess ab. Insbesondere ist in der ersten Leistungsantriebsausgabe P1 die Bahn (die Bahn, die durch den Pfeil I dargestellt ist), wenn mit einem Anstieg in der Kondensatorspannung Vc geändert wird, verschieden von der Bahn (die Bahn, die durch den Pfeil D dargestellt ist) mit einer Verringerung in der Kondensatorspannung Vc. Auf diese Weise, da sich der Zustand der ersten Leistungsantriebsausgabe P1 mit der Hystereseeigenschaft ändert, ist das Verfolgen bzw. Nachlaufen (hunting) der ersten Leistungsantriebsausgabe P1 unterdrückt und daher ist die Stabilität der Steuerung verbessert. Ferner weist die Ausführungsform außerdem eine Konfiguration auf, in der sich die erste Leistungsantriebsausgabe P1 ohne die Hysteresecharakteristik ändert.
Die Beziehung zwischen der ersten Leistungsantriebsausgabe P1 und der Kondensatorspannung Vc wird zum Beispiel in dem Kennfeld M1 beschrieben, das in 7 dargestellt ist, und in der Speichereinheit C22 des Hybridsteuergeräts C2 gespeichert, das in 2 dargestellt ist. Wenn die erste Leistungsantriebsausgabe P1 erlangt wird, liest die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21, die in 2 dargestellt ist, das Kennfeld M1 von der Speichereinheit C22 aus und erlangt die erste Leistungsantriebsausgabe P1 entsprechend der Kondensatorspannung Vc, die in Schritt S101 von 4 gemessen wird, aus dem Kennfeld M1. Auf diese Weise wird die erste Leistungsantriebsausgabe P1 erlangt. Als Nächstes wird die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 beschrieben werden.
(Zweite Leistungsantriebsausgabe P2)
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Sequenz bzw. einen Ablauf darstellt, in dem die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 erlangt wird. Die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 wird basierend auf der Differenz zwischen der speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung Plm und der eingabe- und ausgabeseitigen Leistung als die durch den Schwenkmotor 23 zu verbrauchende oder zu erzeugende Leistung, d. h. die Schwenkmotorleistung Pm, erlangt werden. Wenn die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 erlangt wird, erlangt die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21, die in 2 dargestellt ist, die Differenz Pd (= Plm – Pm) zwischen der speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung Plm und der Schwenkmotorleistung Pm (Schritt S301). Die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm ist der Eingangsgrenzwert des Spannungswandlers 26 oder des Kondensators 25, der basierend auf zumindest der Temperatur (die Spannungswandlertemperatur Tt) des Spannungswandlers 26 und der Temperatur (die Kondensatortemperatur Tc) des Kondensators 25 festgelegt ist. Die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm wird nachfolgend beschrieben werden.
Als Nächstes multipliziert die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 die Differenz Pd mit dem Zuwachs K3 (Schritt S302). Danach vergleicht die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 die Maximalausgabe Pgmax als den Maximalwert, der durch den Generatormotor 19 erzeugt wird, welcher in 2 dargestellt ist, mit dem Wert (Pd × K3), der durch ein Multiplizieren der Differenz Pd mit dem Zuwachs K3 erlangt wird, und wählt den minimalen Wert aus (Schritt S303). Der Prozess wird in Schritt S303 derart durchgeführt, dass der Wert gleich wie oder größer als die maximale Ausgabe Pgmax des Generatormotors 19 nicht als die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 definiert wird. Die Maximalausgabe Pgmax ist ein Wert, der die Fähigkeit bzw. das Leistungsvermögen des Generatormotors 19 ist, und wird in der Speichereinheit C22 vorab gespeichert. Als Nächstes wird der Wert, der in Schritt S303 ausgewählt ist, mit 0 (kW) verglichen und der maximale Wert wird ausgewählt (Schritt S304). Der Prozess wird in Schritt S304 durchgeführt, um keinen negativen Wert auszugeben. Der Wert, der in Schritt S304 ausgewählt wird, ist die zweite Leistungsantriebsausgabe P2. Auf diese Weise wird die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 erlangt. Als Nächstes wird die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm beschrieben werden.
(speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm)
9 ist ein Flussdiagramm, das eine Sequenz bzw. einen Ablauf darstellt, in dem die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm erlangt wird. Die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm ist basierend auf der ersten Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1, die durch die Kondensatorspannung Vc definiert ist, der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2, die durch die Spannungswandlertemperatur Tt definiert ist, und der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm definiert, die durch die Kondensatortemperatur Tc definiert ist. Wenn die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm erlangt wird, erlangt die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21, die in 2 dargestellt ist, die erste Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1 entsprechend der Kondensatorspannung Vc unter Verwendung des Kennfelds M2 (Schritt S401A), erlangt die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 entsprechend der Spannungswandlertemperatur Tt unter Verwendung des Kennfelds M3 (Schritt S401B), und erlangt die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm entsprechend der Kondensatortemperatur Tc unter Verwendung des Kennfelds M4 (Schritt S401C). In diesem Beispiel werden Schritt S401A, Schritt S401B und Schritt S401C parallel durchgeführt, jedoch können sie der Reihe nach durchgeführt werden. In dem Fall des Prozesses, der der Reihe nach durchgeführt wird, spielt die Reihenfolge keine Rolle.
Als Nächstes vergleicht die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 die erste Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1, die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 und die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm miteinander und wählt den maximalen Wert aus (Schritt S402). Der Wert, der in Schritt S402 ausgewählt wird, wird als Plm0 eingestellt. In diesem Beispiel wird die Leistung, wenn der Kondensator 25 geladen wird, als ein negativer Wert eingestellt und die Leistung, wenn der Kondensator 25 entladen wird, wird als ein positiver Wert eingestellt. In Schritt S402 werden die negativen Werte miteinander verglichen und daher, wenn der Maximalwert ausgewählt wird, verringert sich der absolute Wert des ausgewählten Werts.
Als Nächstes vergleicht die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 Plm0 mit 0 (kW) und wählt den minimalen Wert aus (Schritt S403). Das ist so, da ein positiver Wert nicht als die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm ausgegeben wird. Der Wert, der in Schritt S403 ausgewählt wird, ist die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm. Auf diese Weise wird die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm erlangt. Als Nächstes werden die erste Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1, die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 und die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm beschrieben werden.
(Erste Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1)
Wie in dem Kennfeld M2 von 9 dargestellt ist, ist die erste Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1 durch die Magnitude der Kondensatorspannung Vc definiert. In diesem Beispiel verringert sich die erste Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1, wenn die Kondensatorspannung Vc steigt. Da die erste Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1 ein negativer Wert ist, steigt der absolute Wert, wenn die Kondensatorspannung Vc steigt. Dem ist so, da der Kondensator 25 eine Charakteristik aufweist, in der die Leistung, die eingegeben werden kann, ebenfalls steigt, wenn die Kondensatorspannung Vc steigt. Die Beziehung zwischen der ersten Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm1 und der Kondensatorspannung Vc ist in dem vorangehend beschriebenen Kennfeld M2 beschrieben. Das Kennfeld M2 ist in der Speichereinheit C22 des Hybridsteuergeräts C2 gespeichert, das in 2 dargestellt ist, und wird durch die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 ausgelesen, wenn die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm erlangt wird.
(Zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2)
Wie in 9 dargestellt ist, wird die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 durch die Spannungswandlertemperatur Tt definiert. In diesem Beispiel ist die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 ein konstanter Wert in einem bestimmten Bereich, wenn die Spannungswandlertemperatur Tt steigt, und steigt mit einem Anstieg in der Spannungswandlertemperatur Tt, wenn die Spannungswandlertemperatur Tt den vorbestimmten Wert Tt1 übersteigt. Da die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 ein negativer Wert ist, verringert sich der absolute Wert, wenn die Spannungswandlertemperatur Tt steigt. Wenn die Spannungswandlertemperatur Tt größer als der vorbestimmte Wert Tt2 (> Tt1) wird, wird die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 ein konstanter Wert.
Die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 ist ein konstanter Wert, bis die Spannungswandlertemperatur Tt der vorbestimmte Wert Tt3 (< Tt2) wird, wenn die Spannungswandlertemperatur Tt von dem Wert größer als der vorbestimmte Wert Tt2 sinkt, und sinkt mit einer Verringerung in der Spannungswandlertemperatur Tt, wenn die Spannungswandlertemperatur Tt kleiner als der vorbestimmte Wert Tt3 wird. In diesem Fall steigt der absolute Wert der Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2. Dann, wenn die Spannungswandlertemperatur Tt kleiner als der vorbestimmte Wert Tt4 (< Tt3) wird, wird die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 ein konstanter Wert.
Auf diese Weise ändert sich die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 mit einer Hysteresecharakteristik. Das heißt, die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 hängt von dem Prozess insofern ab. Insbesondere ist in der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 die Bahn (die Bahn, die durch den Pfeil I dargestellt ist), wenn sie sich mit einem Anstieg der Spannungswandlertemperatur Tt ändert, verschieden von der Bahn (die Bahn, die durch den Pfeil D dargestellt ist), wenn sie sich mit einer Verringerung in der Spannungswandlertemperatur Tt ändert. In dieser Weise, da sich der Zustand der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 mit der Hysteresecharakteristik ändert, wird das Nachverfolgen bzw. Nachjagen (hunting) der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 unterdrückt und daher wird die Stabilität der Steuerung verbessert. Ferner weist die Ausführungsform ebenfalls eine Konfiguration auf, in der sich die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 ohne die Hysteresecharakteristik ändert. Die Relation zwischen der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 und der Spannungswandlertemperatur Tt ist in dem vorangehend beschriebenen Kennfeld M3 beschrieben. Das Kennfeld M3 ist in der Speichereinheit C22 des Hybridsteuergeräts C2 gespeichert, das in 2 dargestellt ist, und wird durch die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 ausgelesen, wenn die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm erlangt wird.
(Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm)
Wie in 9 dargestellt ist, ist die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm durch die Kondensatortemperatur Tc definiert. In diesem Beispiel ist die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm ein konstanter Wert in einem bestimmten Bereich, wenn die Kondensatortemperatur Tc steigt, und steigt mit einem Anstieg in der Kondensatortemperatur Tc, wenn die Kondensatortemperatur Tc den vorbestimmten Wert Tc1 übersteigt. Da die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm ein negativer Wert ist, verringert sich der absolute Wert, wenn die Kondensatortemperatur Tc steigt. Wenn die Kondensatortemperatur Tc größer als der vorbestimmte Wert Tc2 (> Tc1) wird, wird die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm ein konstanter Wert.
Die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm ist ein konstanter Wert, bis die Kondensatortemperatur Tc der vorbestimmte Wert Tc3 (< Tc2) wird, wenn die Kondensatortemperatur Tc von dem Wert größer als der vorbestimmte Wert Tc2 sinkt, und verringert sich mit einer Verringerung in der Kondensatortemperatur Tc, wenn die Kondensatortemperatur Tc kleiner als der vorbestimmte Wert Tc3 wird. In diesem Fall steigt der absolute Wert der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm. Dann, wenn die Kondensatortemperatur Tc kleiner als der vorbestimmte Wert Tc4 (< Tc3) wird, wird die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm ein konstanter Wert.
In dieser Weise ändert sich die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm mit der Hysteresecharakteristik. Das heißt die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm hängt soweit von dem Prozess ab. Insbesondere ist die Bahn (die Bahn, die durch den Pfeil I dargestellt ist), wenn sie sich mit einem Anstieg in der Kondensatortemperatur Tc ändert, verschieden von der Bahn (die Bahn, die durch den Pfeil D dargestellt ist), wenn sie sich mit einer Verringerung in der Kondensatortemperatur Tc ändert. Auf diese Weise, da sich der Zustand der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm mit der Hysteresecharakteristik bzw. -eigenschaft ändert, ist das Nachjagen bzw. Nachverfolgen (hunting) der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm unterdrückt und daher ist die Steuerungsstabilität verbessert. Ferner weist die Ausführungsform außerdem eine Konfiguration auf, in der die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm sich ohne die Hysteresecharakteristik ändert. Die Beziehung zwischen der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm und der Kondensatortemperatur Tc ist in dem vorangehend beschriebenen Kennfeld M4 beschrieben. Das Kennfeld M4 ist in der Speichereinheit C22 des Hybridsteuergeräts C2 gespeichert, das in 2 dargestellt ist, und wird durch die Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit C21 ausgelesen, wenn die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm erlangt wird.
Wie vorangehend beschrieben ist, basiert die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 auf der Differenz Pd zwischen der speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung Plm und der Schwenkmotorleistung Pm. Wenn die Differenz Pd größer als 0 ist, d. h. ein positiver Wert ist, ist die Schwenkmotorleistung Pm die Leistung, die durch die Regeneration (die Schwenkverzögerung) des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, und wird größer als die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm. In diesem Fall, wenn die gesamte Schwenkmotorleistung Pm in dem Kondensator 25 durch den Spannungswandler 26 gespeichert wird, wird die Leistung, die zumindest einen Eingangsgrenzwert bzw. Eingabegrenzwert des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 übersteigt, dorthin zugeführt und daher besteht eine Möglichkeit, dass die Überhitzung auftreten kann. Aus diesem Grund wird in der Überhitzungsunterdrückungssteuerung, wenn der Wert der zweiten Leistungsantriebsausgabe P2 größer als 0 ist, zumindest ein Teil der Leistung, die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, zu dem Generatormotor 19 zugeführt, so dass die Leistungsantriebstätigkeit (der Leistungsverbrauch) des Generatormotors durchgeführt wird. Die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung Plm, die verwendet wird, wenn die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 erlangt wird, wird basierend auf der Spannungswandlertemperatur Tt und der Kondensatortemperatur Tc eingestellt, wie vorangehend beschrieben ist (siehe 9). Aus diesem Grund kann der Einfluss solch einer Temperatur hinsichtlich des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 in der zweiten Leistungsantriebsausgabe P2 (siehe 8) widergespiegelt werden. Mit solch einer Konfiguration kann die Leistung, die durch den Spannungswandler 26 zu dem Kondensator 25 zugeführt wird, kleiner als die Eingangsgrenzwerte des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 werden. Folglich, da der Verlust, d. h., die Wärmeerzeugungsmenge des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 verringert werden kann, kann die Überhitzung des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 effektiv unterdrückt bzw. niedergehalten werden.
Ferner, da die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung Ptlm2 derart eingestellt ist, dass der Absolutwert davon sinkt, wenn die Spannungswandlertemperatur Tt steigt, und die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung Pclm derart eingestellt ist, dass der Absolutwert davon sinkt, wenn die Kondensatortemperatur Tc steigt. Aus diesem Grund ändert sich der Betrag (der Leistungsverbrauch) der Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors 19 in Erwiderung auf einen Anstieg in der Temperatur von jedem von dem Spannungswandler 26 und dem Kondensator 25. Das heißt, zumindest ein Teil der Leistung (die Regenerationsleistung), die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, wird zu dem Generatormotor 19 zugeführt. Mit solch einer Konfiguration kann die Überhitzungsunterdrückungssteuerung eine Verschlechterung in einem Kraftstoffverbrauch so minimal wie möglich während des normalen Betriebs des Hybridbaggers 1, der in 1 und 2 dargestellt ist, unterdrücken. Wenn die Leistung, die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, zu dem Generatormotor 19 zugeführt wird, wird die Energie durch die Leistungsantriebstätigkeit (den Leistungsverbrauch) des Generatormotors 19 gelöscht bzw. verworfen. Im Grunde genommen, wenn die verworfene Energie in dem Kondensator 25 gespeichert (geladen) wird, muss der Hybridbagger 1 nicht die Maschine 17 zum Ergänzen der verworfenen Energie antreiben. Das heißt die Erzeugung des Generatormotors 19 wird nicht gebraucht und daher kann der niedrige Kraftstoffverbrauch erlangt werden. Jedoch, da ein Bedarf besteht, einen übermäßigen Anstieg in der Temperatur des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 zu verhindern, wird die Überhitzungsunterdrückungssteuerung der Ausführungsform verwendet. Gemäß der Überhitzungsunterdrückungssteuerung der Ausführungsform, lediglich wenn die Temperatur des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 steigt, wird die Regenerationsleistung, die durch den Schwenkmotor 23 erzeugt wird, zu dem Generatormotor 19 zugeführt, um so dessen Leistungsantriebstätigkeit durchzuführen. Aus diesem Grund verursacht die Überhitzungsunterdrückungssteuerung der Ausführungsform keinerlei Einfluss in dem normalen Betrieb (wenn der Spannungswandler 26 und der Kondensator 25 bei einer normalen Temperatur beibehalten werden) und kann eine Verschlechterung in dem Kraftstoffverbrauch in dem normalen Betrieb so minimal wie möglich unterdrücken.
Ferner, da die Überhitzungsunterdrückungssteuerung den Betrag der Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors 19 ändert, wenn die Temperatur des Spannungswandlers 26 und des Kondensators 25 steigt, kann die Kondensatorspannung Vc leicht hochgehalten werden. In dem Kondensator 25 verringern sich die Eingabe- und Ausgabeströme, wenn die Kondensatorspannung Vc steigt, und daher kann der Wärmeerzeugungsbetrag verringert werden. Ferner gibt es einen Vorteil, in dem der Eingangsgrenzwert steigt. Wie vorangehend beschrieben ist, da die Überhitzungsunterdrückungssteuerung die Kondensatorspannung Vc hochhalten kann, kann der Kondensator 25 bei dem noch vorteilhafteren Zustand betrieben werden und kann der Schwenkmotor 23 häufig in Übereinstimmung mit lediglich der Leistung betrieben werden, die von dem Kondensator 25 abgegeben wird.
Ferner ändert die Überhitzungsunterdrückungssteuerung die Eingabe und die Ausgabe des Schwenkmotors 23 nicht, d. h., die Schwenkmotorleistung Pm, wenn die zweite Leistungsantriebsausgabe P2 erlangt wird. Aus diesem Grund gibt es keinen Einfluss auf das Schwenkverhalten, wenn der obere Schwenkkörper 5, der in 1 dargestellt ist, geschwenkt wird.
Ferner ändert die Überhitzungsunterdrückungssteuerung keine Parameter, wie zum Beispiel die Sollerzeugungsleistung Pg und den Koeffizienten K2 des Generatormotors 10 in Erwiderung auf die Spannungswandlertemperatur Tt oder die Kondensatortemperatur Tc. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Änderung in einem Erzeugungszustand (eine Erhöhung und eine Verringerung in der Erzeugungsmenge) des Generatormotors 19 durch einen Arbeitszustand, wie zum Beispiel einen Aushub unter Verwendung des Hybridbaggers 1, der in 1 dargestellt ist, nieder zu halten. Zum Beispiel, da die Überhitzungsunterdrückungssteuerung einen Anstieg und eine Verringerung in einem Erzeugungsbetrag des Generatormotors 10 während des Aushubs unter Verwendung des Hybridbaggers 1 niederhalten kann, kann eine Änderung in einer Aushubkraft niedergehalten werden, und daher tritt keinerlei Einfluss auf die Arbeitsleistung auf. Das heißt, ein Anstieg und eine Verringerung in einem Erzeugungsbetrag des Generatormotors 19 während des Aushubs erhöht und verringert die Pumpenabsorptionspferdestärke bzw. -leistung der Hydraulikpumpe 18. Die Maschinenausgabe ist die Summe des Erzeugungsbetrags des Generatormotors 10 und der Pumpenabsorptionspferdestärke bzw. -leistung der Hydraulikpumpe 18. Wenn der Erzeugungsbetrag steigt, sinkt die Pumpenabsorptionsleistung. Währenddessen, wenn der Erzeugungsbetrag sinkt, steigt die Pumpenabsorptionsleistung. Das heißt, die Maschinenausgabe wird konstant. Auf diese Weise, wenn die Pumpenabsorptionsleistung mit einem Anstieg und einer Verringerung in dem Erzeugungsbetrag steigt und fällt, ändert sich die Strömungsrate des Hydrauliköls, das von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird, und daher ändert sich die Strömungsrate des Hydrauliköls, das zu jedem Hydraulikaktuator der Arbeitseinheit 3 zugeführt wird. Folglich ändert sich die Bewegung der Arbeitseinheit 3, so dass sich die Bedienperson unkomfortabel fühlt und die Arbeitsleistung beeinflusst wird. Gemäß der Ausführungsform, da die Überhitzungsunterdrückungssteuerung lediglich in dem Fall eines Regenerierens des Schwenkmotors 23 durchgeführt wird, ist es möglich, den Einfluss auf das Arbeitsverhalten bzw. die Arbeitsleistung zu verringern, wenn der Aushub unter Verwendung des Hybridbaggers 1 durchgeführt wird.
10 ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Verlust Pls des Spannungswandlers 26 und der Kondensatorspannung Vc darstellt. Insbesondere, wenn der transformatorgekoppelte Spannungswandler als der Spannungswandler 26 verwendet wird, wird der Verlust (der Spannungswandlerverlust) Pls des Spannungswandlers 26 der minimale Wert Plsmin, wenn die Kondensatorspannung Vc Vcb ist. In dem Kondensator 25, da die Eingangs- und Ausgangsströme sinken, wenn die Kondensatorspannung Vc steigt, kann die Wärmeerzeugungsmenge verringert werden, jedoch hat die Charakteristik des Spannungswandlers 26 einen Wert (Vcb) der Kondensatorspannung Vc, wenn der Spannungswandlerverlust Pls in der Charakteristik des Spannungswandlers 26 minimal wird, der wie vorangehend beschrieben ist. Aus diesem Grund, wenn eine Spannung höher als der Wert (Vcb) der Kondensatorspannung auf den Spannungswandler 26 aufgebracht wird, steigt der Spannungswandlerverlust Pls, so dass die Wärmeerzeugungsmenge des Spannungswandlers 26 steigt. Wenn eine große Differenz zwischen der Kondensatorspannung Vc zum Starten der Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors 19 und der Spannung Vcb vorliegt, wenn der Spannungswandlerverlust Pls minimal wird, steigt der Spannungswandlerverlust Pls, verglichen mit dem Fall, in dem die Überhitzung des Spannungswandlers 26 durch ein Unterdrücken der Leistung, die durch den Spannungswandler 26 hindurch tritt, unterdrückt wird und daher besteht eine Möglichkeit, dass die Überhitzung des Spannungswandlers 26 leicht auftreten kann.
Wenn sich die Kondensatorspannung Vc beim Starten der Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors 19 ändert, besteht eine Möglichkeit, dass der Betriebszustand des Hybridbaggers 1, der in 1 dargestellt ist, beeinflusst werden kann zusätzlich zu dem Fall des Regenerierens des Schwenkmotors 23. Zum Beispiel, wenn die Arbeit durch den Betrieb der Bedienperson gestartet wird, wenn die Maschine 17, die in 2 dargestellt ist, in einem Leerlaufzustand ist, wird die Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors 19 durchgeführt, um so das Ansprechverhalten der Arbeitseinheit 3 zu verbessern, wodurch der Maschine 17 geholfen wird (unterstützt wird). Aus diesem Grund, wenn die Maschine 17 in einem Leerlaufzustand ist, wird die Kondensatorspannung Vc relativ hoch gehalten, und wenn die nächste Arbeit gestartet wird, besteht eine Notwendigkeit, der Maschine 17 durch den Generatormotor 19 ausreichend zu helfen (unterstützen). Jedoch, wie vorangehend beschrieben ist, wenn die Kondensatorspannung Vc beim Starten der Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors 19 auf einen Wert eingestellt ist (die Spannung Vcb, die in 10 dargestellt ist), bei dem der Spannungswandlerverlust Pls des Spannungswandlers 26 minimal wird, ist die Standby- bzw. Bereitstellungsspannung des Kondensators 25 eingestellt, um niedrig zu sein. Aus diesem Grund, besteht eine Möglichkeit, dass der Betrag (der Unterstützungsbetrag) eines Unterstützens bzw. Förderns der Ausgabe der Maschine 17 durch den Generatormotor 19 nicht gewährleistet ist, wenn die Arbeit in einem Fall beginnt, in dem die Maschine 17 in einem Leerlaufzustand ist.
Die Überhitzungsunterdrückungssteuerung braucht nicht die Einstellung der Kondensatorspannung Vc zu ändern, wenn die Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors 19 gestartet wird, und ändert den Leistungsantriebstätigkeitsbetrag des Generatormotors 19, d. h., den Zuführbetrag (den Leistungsverbrauchsbetrag) der Leistung (der Regenerationsleistung), die durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, zu dem Generatormotor 19 basierend auf der speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung Plm. Da die Überhitzungsunterdrückungssteuerung den Betrag der zu dem Spannungswandler 26 und dem Kondensator 25 in dieser Weise einzugebenden Leistung steuern kann, ist es möglich, die Verluste von sowohl dem Spannungswandler 26 als auch dem Kondensator 25 geeignet zu reduzieren, d. h. die Wärmeerzeugungsmenge.
Auf diese Weise reduziert die Überhitzungsunterdrückungssteuerung drastisch die Eingabe an den Spannungswandler 26 und den Kondensator 25, wenn der Schwenkmotor 23 regeneriert, ohne die Lade- und Entladebalance anders als in dem Fall des Regenerierens des Schwenkmotors 23 zu beeinflussen, und daher kann dessen Wärme niedergehalten werden.
Während die Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Ausführungsform nicht auf den vorangehend beschriebenen Inhalt beschränkt. In der Ausführungsform ist eine Beschreibung vorgenommen, in der der Hybridbagger 1 den Schwenkmotor 23 als den Elektromotor aufweist, der die Schwenkbeschleunigung (die Leistungsantriebstätigkeit) und die Schwenkverzögerung (die Regenerationstätigkeit) des oberen Schwenkkörpers 5 durchführt. Jedoch kann der Hybridbagger 1 den Schwenkmotor 23 und den Hydraulikmotor aufweisen, die miteinander integriert sind. Das heißt, wenn der obere Schwenkkörper 5 des Hybridbaggers 1 in einem Beschleunigungszustand schwenkt, kann der Hydraulikmotor die Drehung des Schwenkmotors 23 fördern (unterstützen). Selbst in diesem Fall führt der Schwenkmotor 23 die Erzeugungstätigkeit durch, um so die Regenerationsleistung zu erzeugen, wenn die Schwenkverzögerung (die Regenerationstätigkeit) durchgeführt wird. Ferner umfassen die vorangehend beschriebenen Komponenten eine Komponente, die von dem Fachmann leicht angenommen werden kann, eine Komponente, die im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweist, und eine sogenannte äquivalente Komponente. Ferner können die vorangehend beschriebenen Komponenten geeignet miteinander kombiniert werden. Ferner können verschiedene Weglassungen, Ersatz und Modifikationen der Komponenten in dem Schutzumfang durchgeführt werden, ohne von dem Geist der Ausführungsform abzuweichen. Ferner ist der Elektromotor nicht auf den Schwenkmotor beschränkt, der den oberen Schwenkkörper des Hybridbaggers schwenkt.
Bezugszeichenliste

1: Hybridbagger
17: Maschine
19: Generatormotor
21: erster Wandler bzw. Inverter
22: zweiter Wandler bzw. Inverter
23: Schwenkmotor
25: Kondensator
26: Spannungswandler
28: Spannungssensor
41, 45, 55: Drehsensor
50: Spannungswandlertemperatursensor
51: Kondensatortemperatursensor
52: Strommesser
53: Spannungserfassungssensor
C1: Steuergerät
C2: Hybridsteuergerät
C21: Überhitzungsunterdrückungssteuereinheit
C22: Speichereinheit
M1, M2, M3, M4: Kennfeld
P1: erste Leistungsantriebsausgabe
P2: zweite Leistungsantriebsausgabe
Pclm: Speicherbatterieeingangsgrenzleistung
Pg: Sollerzeugungsleistung
Pgmax: maximale Ausgabe
Plm: speicherbatterieseitiger Eingangsgrenzwert
Pm: Schwenkmotorleistung
Ptlm1: erste Spannungswandlereingangsgrenzleistung
Ptlm2: zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung
Tc: Kondensatortemperatur
Tt: Spannungswandlertemperatur
Vc: Kondensatorspannung

Claims

Hybridarbeitsmaschine, die folgendes aufweist: eine Brennkraftmaschine; einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist; eine Speicherbatterie, die eine Leistung speichert, die durch den Generatormotor erzeugt ist, und die die Leistung an den Generatormotor zuführt; einen Elektromotor, der durch zumindest eine von der Leistung, die durch den Generatormotor erzeugt ist, und der Leistung, die in der Speicherbatterie gespeichert ist, angetrieben wird; einen Spannungswandler, der zwischen der Speicherbatterie und einem Abschnitt einschließlich des Generatormotors und des Elektromotors installiert ist; einen Spannungswandlertemperaturerfassungssensor, der eine Temperatur des Spannungswandlers erfasst; einen Speicherbatterietemperaturerfassungssensor, der eine Temperatur der Speicherbatterie erfasst; und eine Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung, die den Betrag der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, der zu der Speicherbatterie und den Generatormotor zugeführt wird, basierend auf der Temperatur des Spannungswandlers, die durch den Spannungswandlertemperaturerfassungssensor erfasst ist, und der Temperatur der Speicherbatterie ändert, die durch den Speicherbatterietemperaturerfassungssensor erfasst ist.
Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung den Betrag der Leistung ändert, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt ist, der zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, basierend auf einer ersten Leistungsantriebsausgabe, die basierend auf einer Spannung der Speicherbatterie definiert ist und eine Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors durchführt, und einer zweiten Leistungsantriebsausgabe, die basierend auf einer Eingangs- und Ausgangsleistung des Elektromotors und einer speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung basierend auf der Temperatur der Speicherbatterie und der Temperatur des Spannungswandlers definiert ist und eine Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors durchführt.
Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung hinauf bis zu einer vorbestimmten Temperatur konstant ist, wenn die Temperatur des Spannungswandlers steigt, und die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung hinauf bis zu einer vorbestimmten Temperatur konstant ist, wenn die Temperatur der Speicherbatterie steigt.
Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung basierend auf einer ersten Spannungswandlereingangsgrenzleistung, die durch die Spannung der Speicherbatterie definiert ist, einer zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung, die durch die Temperatur des Spannungswandlers definiert ist, und einer Speicherbatterieeingangsgrenzleistung definiert ist, die durch die Temperatur der Speicherbatterie definiert ist.
Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 2 oder 4, wobei in der ersten Leistungsantriebsausgabe eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, von einer Bahn verschieden ist, die sich mit einer Verringerung in einer Spannung der Speicherbatterie ändert.
Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 4, wobei in der ersten Leistungsantriebsausgabe eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, von einer Bahn verschieden ist, die sich mit einer Verringerung in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, in der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Temperatur des Spannungswandlers ändert, von einer Bahn verschieden ist, die sich mit einer Verringerung in einer Temperatur des Spannungswandlers ändert, und in der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Temperatur der Speicherbatterie ändert, von einer Bahn verschieden ist, die sich mit einer Verringerung in einer Temperatur der Speicherbatterie ändert.
Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung den Betrag der Leistung ändert, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt ist, der zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, basierend auf einer zweiten Leistungsantriebsausgabe, die definiert ist basierend auf der Eingangs- und Ausgangsleistung des Elektromotors und der speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung basierend auf der Temperatur der Speicherbatterie und der Temperatur des Spannungswandlers, und eine Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors durchführt.
Hybridarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei dann, wenn die Leistungsantriebstätigkeit des Elektromotors durchgeführt wird, die Überhitzungsunterdrückungssteuervorrichtung einen Sollwert einer Leistung, die durch den Generatormotor erzeugt wird, verringert, wenn sich eine Drehzahl des Elektromotors erhöht.
Hybridarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Elektromotor einen oberen Schwenkkörper eines Baggers schwenkt.
Verfahren eines Steuerns einer Hybridarbeitsmaschine mit einer Brennkraftmaschine, einem Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, einer Speicherbatterie, die eine Leistung speichert, die durch den Generatormotor erzeugt wird, und die Leistung zu dem Generatormotor zuführt, einem Elektromotor, der durch zumindest eine von der Leistung, die durch den Generatormotor erzeugt wird, und der Leistung, die in der Speicherbatterie gespeichert ist, angetrieben wird, und einem Spannungswandler, der zwischen der Speicherbatterie und einem Abschnitt einschließlich des Generatormotors und des zweiten Generators installiert ist, wobei das Verfahren folgendes aufweist: einen Messschritt eines Messens wenigstens einer Temperatur des Spannungswandlers und einer Temperatur der Speicherbatterie; und einen Steuerschritt eines Steuerns des Betrags der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, der zu der Speicherbatterie und dem Elektromotor zugeführt wird, um basierend auf der Temperatur des Spannungswandlers und der Temperatur der Speicherbatterie geändert zu werden.
Verfahren eines Steuerns einer Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 10, wobei in dem Steuerschritt der Betrag der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, der zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, geändert wird, basierend auf einer ersten Leistungsantriebsausgabe, die basierend auf der Spannung der Speicherbatterie definiert ist und die eine Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors durchführt, und einer zweiten Leistungsantriebsausgabe, die definiert ist basierend auf einer Eingangs- und Ausgangsleistung des Elektromotors und einer speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung basierend auf der Temperatur der Speicherbatterie und der Temperatur des Spannungswandlers und die eine Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors durchführt.
Verfahren eines Steuerns einer Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 11, wobei die zweite Spannungswandlereingangsgrenzleistung hinauf bis zu einer vorbestimmten Temperatur konstant ist, wenn die Temperatur des Spannungswandlers steigt, und die Speicherbatterieeingangsgrenzleistung hinauf bis zu einer vorbestimmten Temperatur konstant ist, wenn die Temperatur der Speicherbatterie steigt.
Verfahren eines Steuerns einer Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 11, wobei die speicherbatterieseitige Eingangsgrenzleistung basierend auf einer ersten Spannungswandlereingangsgrenzleistung, die durch die Spannung der Speicherbatterie definiert ist, einer zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung, die durch die Temperatur des Spannungswandlers definiert ist, und einer Speicherbatterieeingangsgrenzleistung definiert ist, die durch die Temperatur der Speicherbatterie definiert ist.
Verfahren eines Steuerns einer Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 11 oder 13, wobei in der ersten Leistungsantriebsausgabe eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, von einer Bahn verschieden ist, die sich mit einer Verringerung in einer Spannung der Speicherbatterie ändert.
Verfahren eines Steuerns einer Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 13, wobei in der ersten Leistungsantriebsausgabe eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, von einer Bahn verschieden ist, die sich mit einer Verringerung in einer Spannung der Speicherbatterie ändert, in der zweiten Spannungswandlereingangsgrenzleistung eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Temperatur des Spannungswandlers ändert, von einer Bahn verschieden ist, die sich mit einer Verringerung in einer Temperatur des Spannungswandlers ändert, und in der Speicherbatterieeingangsgrenzleistung eine Bahn, die sich mit einem Anstieg in einer Temperatur der Speicherbatterie ändert, von einer Bahn verschieden ist, die sich mit einer Verringerung in einer Temperatur der Speicherbatterie ändert.
Verfahren eines Steuerns einer Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 10, wobei in dem Steuerschritt der Betrag der Leistung, die durch ein Regenerieren des Elektromotors erzeugt wird, der zu der Speicherbatterie und dem Generatormotor zugeführt wird, basierend auf der zweiten Leistungsantriebsausgabe, die definiert ist basierend auf einer Eingangs- und Ausgangsleistung des Elektromotors und einer speicherbatterieseitigen Eingangsgrenzleistung basierend auf der Temperatur der Speicherbatterie und der Temperatur des Spannungswandlers, geändert wird und die eine Leistungsantriebstätigkeit des Generatormotors durchführt.
Verfahren eines Steuerns einer Hybridarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei in dem Steuerschritt, wenn die Leistungsantriebstätigkeit des Elektromotors durchgeführt wird, ein Sollwert einer Leistung, die durch den Generatormotor erzeugt wird, sinkt, wenn eine Drehzahl des Elektromotors steigt.