DE112013005395T5 - Hybridarbeitsmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Einheit 100 zum Bestimmen eines Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung ändert ein Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, in WAHR, wenn mindestens ein Autoverzögerungszustand D1 WAHR ist, ein Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2 AUS ist, ein Nullklemmen-Flag D3 AUS ist und der Zustand D4 eines hydraulischen Sperrschalters SPERREN ist. Die Einheit 100 zum Bestimmen eines Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung ändert das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, in UNWAHR, wenn der Autoverzögerungszustand D1 UNWAHR ist, der Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2 AN ist, das Nullklemmen-Flag D3 AN ist oder der Zustand SPERREN des hydraulischen Sperrschalters D4 aufgehoben ist. Eine Einheit 120 zum Bestimmen eines Transformator-Sollsteuerungszustands bestimmt, dass der Transformator in einen Stoppzustand zu bringen ist, wenn das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, WAHR ist, und eine Transformatorsteuereinheit 130 gibt den bestimmten Transformatorstoppbefehl an einen Transformator 26 aus.

Description

• GEBIET DER ERFINDUNG
• Vorliegende Erfindung betrifft eine Hybridarbeitsmaschine, bei der der Kraftstoffverbrauch verbessert werden kann, indem ein Transformator während des Leerlaufzustands gestoppt wird, ohne dass dies von einem Maschinenführer als unkomfortabel empfunden wird.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Es gibt eine Hybridarbeitsmaschine, die konfiguriert ist für den Betrieb einer Arbeitseinheit oder dergleichen durch den Antrieb eines Generatormotors mit einer Antriebsmaschine und den Antrieb eines Motors mit Energie, die durch den Generatormotor erzeugt wird. Patentliteratur 1 beschreibt zum Beispiel eine Technologie, bei der eine Hydraulikpumpe und ein Generatormotor durch eine Antriebsmaschine angetrieben werden und eine Batterie durch einen Energieerzeugungsbetrieb des Generatormotors geladen wird. Ferner wird ein Schwenkmotor durch Batteriestrom angetrieben, wodurch ein oberer Drehkörper geschwenkt wird, an dem eine Arbeitseinheit montiert ist. Die Arbeitseinheit wird durch Hydrauliköl angetrieben, das von einer Hydraulikpumpe geliefert wird, und ein unterer Fahrkörper wird durch einen Hydraulikmotor angetrieben, dessen Antrieb durch die Hydraulikpumpe erfolgt. Ferner ist eine Parkbremse, die den oberen Drehkörper stoppt und arretiert, gemäß Patentliteratur 1 so konfiguriert, dass diese unter der Bedingung gelöst wird, dass der Zylinderdruck der Arbeitseinheit einen Einstellwert oder höheren Wert erreicht, und dass der obere Drehkörper gestoppt und arretiert wird, indem bezüglich des Schwenkmotors eine Geschwindigkeitsregelung oder eine Positionsregelung durchgeführt werden.
• Zusätzlich beschreibt Patentliteratur 2 eine Technologie, die sich auf ein Invertersystem eines Hybridfahrzeugs bezieht, wobei der Wirkungsgrad eines Inverters insgesamt verbessert wird, indem der Verstärkungsbetrieb an einer Aufwärts-/Abwärtsstellerschaltung während des Leerlaufzustands gestoppt und ein Verlust an einer Halbleitervorrichtung in der Aufwärts-/Abwärtsstellerschaltung verringert wird.
• DOKUMENTLISTE
• PATENTLITERATUR
• Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentpublikation Nr. 2005-299102
• Patentliteratur 2: Offengelegte japanische Patentpublikation Nr. 2002-171606
• ÜBERSICHT
• Technisches Problem
• Eine Hybridarbeitsmaschine, die derart konfiguriert ist, dass sie über einen Transformator mit Energie aus einem Kondensator versorgt wird, verfügt über eine Autoverzögerungsfunktion zum Schalten eines Betriebszustands in einen Leerlaufzustand bei niedriger Drehzahl der Antriebsmaschine, wenn der Betrieb einer Arbeitseinheit oder ein Fahrbetrieb für eine bestimmte Zeitdauer gestoppt werden. Ferner befindet sich der Transformator bei dieser Hybridarbeitsmaschine auch im Leerlauf in einem Anlaufzustand. Im Leerlaufzustand wird nur wenig Strom in den Kondensator gespeist oder von dem Kondensator abgegeben, während im Anlaufzustand des Transformators Strom aus dem Kondensator in den Transformator geleitet wird. Aus diesem Grund nimmt die Spannung an dem Kondensator wegen des Umwandlungsverlustes an dem Transformator und des Schaltverlustes an einer Halbleitervorrichtung allmählich ab. Aufgrund dieser Spannungsabnahme an dem Kondensator muss der Kondensator mit neuer Energie versorgt werden, und die Steuerung zum Erhöhen der Drehzahl der Antriebsmaschine erfolgt durch ein Verlassen des Leerlaufzustands, so dass der Generatormotor, der mit der Antriebsmaschine verbunden ist, veranlasst wird, Energie zu erzeugen. Da sich der Transformator aber im Anlaufzustand befindet, kann es zu dem Problem kommen, dass die Drehzahl der Antriebsmaschine steigt und der Brennstoffwirkungsgrad sich verschlechtert, auch wenn der Zustand durch die Autoverzögerungsfunktion in den Leerlaufzustand geschaltet wird.
• Hier ist es denkbar, den Transformator anzuhalten, wenn sich die Hybridarbeitsmaschine in einem Autoverzögerungszustand befindet. Wird aber der Transformator nur unter der Bedingung gestoppt, dass der Zustand der Autoverzögerungszustand ist, kann es vorkommen, dass der Transformator auch gestoppt wird, wenn der Schwenkbetrieb und der Betrieb der Arbeitseinheit kontinuierlich erfolgen, und nicht nur, wenn der Schwenkbetrieb und der Betrieb der Arbeitseinheit durch eine diesbezügliche Hebelbetätigung für eine bestimmte Dauer gestoppt werden. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn ein Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl ein AN-Zustand ist oder wenn ein hydraulischer Sperrschalter in einem AUS-Zustand ist, wobei der Bediener in diesen Fällen den Schwenkbetrieb und den Betrieb der Arbeitseinheit fortsetzt. Wenn der Transformator gestoppt wird, obwohl der Bediener die Absicht hat, den Betrieb fortzusetzen, wie vorstehend beschrieben, verstreicht eine für das Anlaufen des Transformators benötigte Anlaufzeit entgegen der Absicht des Maschinenführers, der unter Umständen denkt, dass der Transformator sofort anläuft. Diese Situation, die entgegen der Absicht des Maschinenführers eintritt, empfindet der Maschinenführer gegebenenfalls als unkomfortabel.
• Vorliegende Erfindung ist das Ergebnis der vorstehend beschriebenen Situation, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Hybridarbeitsmaschine anzugeben, deren Kraftstoffverbrauch verbessert werden kann, indem ein Transformator während des Leerlaufzustands angehalten wird, ohne dass dies von dem Fahrer, der die Maschine bedient, als unkomfortabel empfunden wird.
• Problemlösung
• Zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems umfasst eine Hybridarbeitsmaschine gemäß vorliegender Erfindung: eine Antriebsmaschine; einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine verbunden ist; eine Speicherbatterie, die konfiguriert ist für die Speicherung der durch den Generatormotor erzeugten Energie und für die Versorgung des Generatormotors mit Energie; einen Motor, der konfiguriert ist für den Antrieb durch zumindest die durch den Generatormotor erzeugte Energie und/oder durch zumindest die in der Speicherbatterie gespeicherte Energie; einen Transformator, der zwischen die Speicherbatterie und sowohl den Generatormotor als auch den Motor geschaltet ist; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Stoppen des Transformators, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt ist, eine Bedingung umfassend, dass sich die Antriebsmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, und eine Bedingung umfassend, dass ein Motorantriebsbefehl für den Antrieb des Motors nicht ausgegeben wird.
• Darüber hinaus umfasst eine Hybridarbeitsmaschine gemäß vorliegender Erfindung: eine Antriebsmaschine; einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine verbunden ist; eine Speicherbatterie, die konfiguriert ist für die Speicherung der durch den Generatormotor erzeugten Energie und für die Versorgung des Generatormotors mit Energie; einen Motor, der konfiguriert ist für den Antrieb durch zumindest die durch den Generatormotor erzeugte Energie und/oder zumindest durch die in der Speicherbatterie gespeicherte Energie; einen Transformator, der zwischen die Speicherbatterie und sowohl den Generatormotor als auch den Motor geschaltet ist; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Stoppen des Transformators, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt ist, eine Bedingung umfassend, dass sich die Antriebsmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, und eine Bedingung umfassend, dass sich ein hydraulischer Sperrschalter in einem Sperrzustand befindet.
• Darüber hinaus umfasst eine Hybridarbeitsmaschine gemäß vorliegender Erfindung: eine Antriebsmaschine; einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine verbunden ist; eine Speicherbatterie, die konfiguriert ist für die Speicherung von Energie, die durch den Generatormotor erzeugt wird, und für die Versorgung des Generatormotors mit Energie; einen Motor, der konfiguriert ist für den Antrieb durch zumindest die durch den Generatormotor erzeugte Energie und/oder zumindest durch die in der Speicherbatterie gespeicherte Energie; einen Transformator, der zwischen die Speicherbatterie und sowohl den Generatormotor als auch den Motor geschaltet ist; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Stoppen des Transformators, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt ist, eine Bedingung umfassend, dass sich die Antriebsmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, eine Bedingung umfassend, dass ein Motorantriebsbefehl für den Antrieb des Motors nicht ausgegeben wird, und eine Bedingung, dass sich ein hydraulischer Sperrschalter im Sperrzustand befindet.
• Bei der vorstehend beschriebenen Hybridarbeitsmaschine gemäß vorliegender Erfindung ist der Motor ein Schwenkmotor, der konfiguriert ist für das Schwenken eines Drehkörpers, und die Steuereinheit ist konfiguriert für das Stoppen des Transformators, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt ist, wobei eine Bedingung, dass eine Nullklemme AUS ist, hinzukommt.
• Bei der vorstehend beschriebenen Hybridarbeitsmaschine gemäß vorliegender Erfindung erlaubt die Steuereinheit den Start des Transformators auf der Basis einer Drehzahl des Generatormotors.
• Bei der vorstehend beschriebenen Hybridarbeitsmaschine gemäß vorliegender Erfindung erlaubt die Steuereinheit den Start des Transformators zu einer Zeit, zu der mindestens eine der Vielzahl von Bedingungen nicht erfüllt ist.
• Bei der vorstehend beschriebenen Hybridarbeitsmaschine gemäß vorliegender Erfindung stoppt die Steuereinheit den Transformator, indem die Stromzufuhr zu dem Transformator unterbrochen wird, während ein Schütz, das konfiguriert ist für die Herstellung und Unterbrechung der Verbindung zwischen der Speicherbatterie und dem Transformator, verbunden bleibt.
• Gemäß vorliegender Erfindung wird der Transformator gestoppt, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt ist, unter anderem eine Bedingung, dass sich eine Antriebsmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, und eine Bedingung, dass ein Motorantriebsbefehl für den Antrieb eines Motors nicht ausgegeben wird. Wird der Transformator von dem Stoppzustand in den Anlaufzustand rücküberführt, kann der Transformator nur gestartet werden, wenn mindestens eine der vorstehend beschriebenen Bedingungen verneint wird. Aus diesem Grund lässt sich der Kraftstoffverbrauch verbessern, indem der Transformator während des Leerlaufzustands gestoppt wird, ohne dass dieser Vorgang von dem Fahrer, der die Arbeitsmaschine bedient, als unkomfortabel empfunden wird.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hybridbaggers als Beispiel einer Hybridarbeitsmaschine;
• 2 zeigt in einem Blockdiagramm eine Vorrichtungskonfiguration des in 1 dargestellten Hybridbaggers;
• 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Detailkonfiguration eines Transformators darstellt;
• 4 zeigt in einem Blockdiagramm eine Steuerungskonfiguration zum Stoppen/Starten des Transformators durch eine Hybridsteuerung;
• 5 ist ein Zustandsübergangsdiagramm bei der Start/Stopp-Steuerung des Transformators durch die Hybridsteuerung;
• 6 ist eine schematische Darstellung einer Detailkonfiguration einer Einheit zum Bestimmen eines Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung;
• 7 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der detaillierten Verarbeitung durch eine Einheit zum Bestimmen eines Transformatorstart-Erlaubnis-Flag;
• 8 ist ein Diagramm zur Darstellung der Bestimmungsverarbeitung in einem Autoverzögerungszustand, der in 6 gezeigt ist;
• 9 ist ein Diagramm zur Darstellung der Bestimmungsverarbeitung einer Pumpensteuerung in dem Autoverzögerungszustand, der in 8 gezeigt ist;
• 10 ist ein Diagramm, das die Bestimmungsverarbeitung in einem Autoverzögerungs-Freigabezustand eines in 8 gezeigten Hybridsystems darstellt.
• BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für die Implementierung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
• 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Hybridbagger 1 als Beispiel einer Hybridarbeitsmaschine. 2 zeigt in einem Blockdiagramm eine Vorrichtungskonfiguration des in 1 dargestellten Hybridbaggers 1. Es ist zu beachten, dass das Konzept einer reinen Arbeitsmaschine, die kein Hybrid ist, Baumaschinen wie Bagger, Bulldozer, Kipper und Radlader umfasst und dass vorliegend eine Hybridarbeitsmaschine dahingehend definiert wird, dass diese eine für Hybriden einzigartige Konfiguration hat, wobei in den vorstehend genannten Baumaschinen ein Elektromotor enthalten ist, der für den Antrieb durch die Antriebskraft einer Antriebsmaschine sowie durch Energie im Austausch mit anderen Energieversorgungseinrichtungen konfiguriert ist.
• (Hybridbagger)
• Der Hybridbagger 1 hat einen Fahrzeugkörper 2 und eine Arbeitseinheit 3. Der Fahrzeugkörper 2 hat einen unteren Fahrkörper 4 und einen oberen Drehkörper 5. Der untere Fahrkörper 4 hat ein Paar von Fahrvorrichtungen 4a, die jeweils mit Raupenketten 4b versehen sind. Durch den Antrieb eines rechten Hydraulikfahrmotors 34 und eines linken Hydraulikfahrmotors 35, die in 2 dargestellt sind, kann der Hybridbagger 1 durch die jeweiligen Fahrvorrichtungen 4a und die Raupenketten 4b fahren.
• Der obere Drehkörper 5 ist schwenkbar auf einem oberen Bereich des unteren Fahrkörpers 4 vorgesehen. Der obere Drehkörper 5 hat einen Schwenkmotor 23, so dass der Drehkörper selbst geschwenkt werden kann. Der Schwenkmotor 23 ist mit einer Antriebswelle eines Schwenkmechanismus 24 (Reduzierer) verbunden. Die Drehkraft des Schwenkmotors 23 wird über den Schwenkmechanismus 24 übertragen, die übertragene Drehkraft wird über ein Schwenkritzel, einen Drehkranz etc., die nicht dargestellt sind, auf den oberen Drehkörper 5 übertragen, wodurch der obere Drehkörper 5 geschwenkt wird. Der Schwenkmotor wird in der vorliegenden Ausführungsform elektrisch angetrieben. Es ist zu beachten, dass der Schwenkmotor auch durch die Kombination eines Elektromotors und eines Hydraulikmotors angetrieben werden kann. Ferner kann ein durch den Elektromotor angetriebener elektrischer Aktuator nicht nur den oberen Drehkörper, sondern auch eine Hydraulikpumpe oder dergleichen antreiben, die für den Antrieb der Arbeitseinheit konfiguriert ist.
• Auf dem oberen Drehkörper 5 ist ein Bedienerraum 6 vorgesehen. Ferner enthält der obere Drehkörper 5 einen Kraftstofftank 7, einen Hydrauliköltank 8, einen Antriebsmaschinenraum 9 und ein Gegengewicht 10. Der Kraftstofftank 7 speichert Kraftstoff für den Antrieb einer Antriebsmaschine 17, die eine Brennkraftmaschine ist. Der Hydrauliköltank 8 speichert Hydrauliköl, das von einer Hydraulikpumpe 18 an Hydraulikeinrichtungen abzugeben ist, die Hydraulikzylinder wie einen Ausleger-Hydraulikzylinder 14, einen Stiel-Hydraulikzylinder 15 und einen Löffel-Hydraulikzylinder 16 und die Hydraulikmotoren (Hydraulikaktuatoren) wie den rechten Hydraulikfahrmotor 34 und den linken Hydraulikfahrmotor 35 umfassen. In dem Antriebsmaschinenraum 9 sich verschiedene Vorrichtungen untergebracht, zum Beispiel die Antriebsmaschine 17, die Hydraulikpumpe 18, ein Generatormotor 19 und ein Kondensator 25 als Speicherbatterie. Das Gegengewicht 10 ist hinter dem Antriebsmaschinenraum 9 angeordnet.
• Die Arbeitseinheit 3 ist in einer zentralen Position eines Frontbereichs des oberen Drehkörpers 5 montiert und umfasst einen Ausleger 11, einen Stiel 12, einen Löffel 13, den Ausleger-Hydraulikzylinder 14, den Stiel-Hydraulikzylinder 15 und den Löffel-Hydraulikzylinder 16. Ein unterer Endbereich des Auslegers 11 ist mit dem oberen Drehkörper 5 schwenkbar verbunden. Ferner ist ein vorderer Endbereich des Auslegers 11 auf einer dem unteren Endbereich gegenüberliegenden Seite mit einem unteren Endbereich des Stiels 12 verbunden. Der Löffel 13 ist auf der dem unteren Endbereich gegenüberliegenden Seite mit einem vorderen Endbereich des Stiels 12 schwenkbar verbunden. Ferner ist der Löffel 13 über ein Zwischenglied mit dem Löffel-Hydraulikzylinder 16 verbunden. Der Ausleger-Hydraulikzylinder 14, der Stiel-Hydraulikzylinder 15 und der Löffel-Hydraulikzylinder 16 sind Hydraulikzylinder (Hydraulikaktuatoren), die derart konfiguriert sind, dass sie durch Hydrauliköl aus der Hydraulikpumpe 18 aus- und eingefahren werden. Der Ausleger-Hydraulikzylinder 14 schwenkt den Ausleger 11. Der Stiel-Hydraulikzylinder 15 schwenkt den Stiel 12. Der Löffel-Hydraulikzylinder 16 schwenkt den Löffel 13.
• Der Hybridbagger 1 in 2 enthält die Antriebsmaschine 17, die Hydraulikpumpe 18 und den Generatormotor 19 als Antriebsquellen. Als Antriebsmaschine 17 ist eine Dieselmaschine und als Hydraulikpumpe 18 eine hydraulische Verstellpumpe vorgesehen. Die Hydraulikpumpe 18 ist zum Beispiel eine Hydraulikpumpe mit Taumelscheibe, bei der die Pumpenleistung durch eine Änderung des Neigungswinkels einer Taumelscheibe 18a geändert wird, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In der Antriebsmaschine 17 ist ein Rotationssensor 41 vorgesehen, der konfiguriert ist für die Detektion einer Drehzahl der Antriebsmaschine 17 (Antriebsmaschinendrehzahl pro Zeiteinheit). Ein Signal, das die durch den Rotationssensor 41 detektierte Drehzahl der Antriebsmaschine 17 (Antriebsmaschinendrehzahl) anzeigt, wird von einer Antriebsmaschinensteuerung C12 erfasst und wird über ein fahrzeuginternes Netzwerk von der Antriebsmaschinensteuerung C12 in einer Hybridsteuerung C2 empfangen. Der Rotationssensor 41 detektiert die Antriebsmaschinendrehzahl der Antriebsmaschine 17.
• Eine Antriebswelle 20 der Antriebsmaschine 17 ist mechanisch mit der Hydraulikpumpe 18 und dem Generatormotor 19 verbunden, und die Hydraulikpumpe 18 und der Generatormotor 19 werden durch den Antrieb der Antriebsmaschine 17 angetrieben. Als hydraulisches Antriebssystem sind ein Betätigungsventil 33, der Ausleger-Hydraulikzylinder 14, der Stiel-Hydraulikzylinder 15, der Löffel-Hydraulikzylinder 16, der rechte Hydraulikfahrmotor 34, der linke Hydraulikfahrmotor 35 etc. vorgesehen. Die Hydraulikpumpe 18 wirkt als Hydraulikölversorgungsquelle für das hydraulische Antriebssystem und treibt diese Hydraulikvorrichtungen an. Ein rechter Bedienhebel 32R und ein linker Bedienhebel 32L sind als Bedienhebel auf der rechten und linken Seite eines Fahrersitzes vorgesehen. Eine vertikale Bewegung des Auslegers 11 und eine Aushub-/Abladebewegung des Löffels 13 können entsprechend der Betätigung des rechten Bedienhebels 32R nach vorne, nach hinten, nach rechts und nach links ausgeführt werden. Die Aushub-/Abladebewegung des Stiels 12 und die Schwenkbewegung des oberen Drehkörpers 5 zur Seite können entsprechend der Betätigung des linken Bedienhebels 32L nach vorne, nach hinten, nach links und nach rechts ausgeführt werden. Außerdem ist das Betätigungsventil 33 ein Strömungsrichtungssteuerventil, das konfiguriert ist für die Bewegung eines nicht dargestellten Schiebers entsprechend der Betätigungsrichtungen der Bedienhebel 32 und das eine Strömungsrichtung des Hydrauliköls zu den jeweiligen hydraulischen Aktuatoren einstellt. Ferner ist das Betätigungsventil 33 konfiguriert für die Zufuhr des Hydrauliköls zu den hydraulischen Aktuatoren, zum Beispiel zu dem Ausleger-Hydraulikzylinder 14, dem Stiel-Hydraulikzylinder 15 und dem Löffel-Hydraulikzylinder 16 entsprechend dem Betätigungsbetrag der Bedienhebel 32 und auch zu dem rechten Hydraulikfahrmotor 34 oder zu dem linken Hydraulikfahrmotor 35 entsprechend der Betätigung eines rechten und eines linken Betätigungshebels, die nicht dargestellt sind. Ferner kann die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 17 über eine Zapfwelle (PTO = Power Takeoff Shaft) auf den Generatormotor 19 übertragen werden. Es ist zu beachten, dass der Pumpendruck des von der Hydraulikpumpe 18 abgegebenen Hydrauliköls durch einen Drucksensor 61 erfasst und in sonstigen Steuerungen C1 empfangen wird. Es ist zu beachten, dass die sonstigen Steuerungen C1 abgesehen von der Hybridsteuerung C2 Steuerungen wie eine Pumpensteuerung C11 und die Antriebsmaschinensteuerung C12 umfassen.
• Ein elektrisches Antriebssystem enthält einen ersten Inverter 21, der über ein Stromkabel mit dem Generatormotor 19 verbunden ist, einen zweiten Inverter 22, der über einen Kabelbaum mit dem ersten Inverter 21 verbunden ist, einen Transformator 26, der über einen Kabelbaum zwischen den ersten Inverter 21 und den zweiten Inverter 22 geschaltet ist, einen Kondensator 25, der über ein Schütz 27 (elektromagnetisches Schütz) mit dem Transformator 26 verbunden ist, den Schwenkmotor 23, der über ein Stromkabel mit dem zweiten Inverter 22 verbunden ist, usw. Es ist zu beachten, dass das Schütz 27 einen Stromkreis zwischen dem Kondensator 25 und dem Transformator 26 normalerweise schließt, um einen stromführenden Zustand herzustellen. Andererseits bestimmt die Hybridsteuerung C2 die Notwendigkeit des Öffnens des Stromkreises abhängig von der Detektion eines Kriechverlustes und dergleichen. Wenn eine solche Bestimmung vorliegt, wird an das Schütz 27 ein Befehlssignal für die Änderung des stromführenden Zustands in den stromlosen Zustand ausgegeben. Ferner öffnet das Schütz 27, das das Befehlssignal von der Hybridsteuerung C2 empfangen hat, den Stromkreis.
• Der Schwenkmotor 23 ist mit dem Schwenkmechanismus 24 mechanisch verbunden, wie vorstehend beschrieben. Zumindest die durch den Generatormotor 19 erzeugte Energie oder zumindest die in dem Kondensator 25 gespeicherte Energie wird eine Energiequelle des Schwenkmotors 23, der den oberen Drehkörper 5 über den Schwenkmechanismus 24 schwenkt. Insbesondere beschleunigt der Schwenkmotor 23 die Schwenkbewegung des oberen Drehkörpers 5 durch einen Leistungsbetrieb mit der Energie, die zumindest von dem Generatormotor 19 oder zumindest von dem Kondensator 25 bereitgestellt wird. Ferner arbeitet der Schwenkmotor 23 im Regenerativbetrieb, während die Schwenkbewegung des oberen Drehkörpers 5 verzögert wird, und liefert (lädt) die durch den Regenerativbetrieb erzeugte Energie (regenerative Energie) an (in) den Kondensator 25 oder leitet die Abtriebsleistung der Welle über den Generatormotor 19 zurück zur Antriebsmaschine 17. Es ist zu beachten, dass der Schwenkmotor 23 mit einem Rotationssensor 55 ausgestattet ist, der konfiguriert ist für die Detektion der Drehzahl des Schwenkmotors 23 (Schwenkmotordrehzahl). Der Rotationssensor 55 kann die Drehzahl des Schwenkmotors 23 zum Zeitpunkt des Leistungsbetriebs (Schwenkbeschleunigung) oder zum Zeitpunkt des Regenerativbetriebs (Schwenkverzögerung) messen. Ein Signal, das die durch den Rotationssensor 55 gemessene Drehzahl anzeigt, wird von der Hybridsteuerung C2 empfangen. Als Rotationssensor 55 kann zum Beispiel ein Drehmelder verwendet werden.
• Der Generatormotor 19 liefert (lädt) die erzeugte Energie an (in) den Kondensator 25 und versorgt abhängig von der Situation auch den Schwenkmotor 23 mit Energie. Als Generatormotor 19 wird zum Beispiel ein SR-Motor (Switched Reluctance Motor = geschalteter Reluktanzmotor) verwendet. Es ist zu beachten, dass bei Verwendung eines Synchronmotors mit einem Permanentmagnet anstelle des SR-Motors der Synchronmotor auch die Funktion der Energieversorgung des Kondensators 25 oder des Schwenkmotors 23 übernehmen kann. Falls der SR-Motor als Generatormotor 19 verwendet wird, schafft dies einen Kostenvorteil, da in dem SR-Motor kein Permanentmagnet verwendet wird, der ein teures Seltenmetall enthält. Der Generatormotor 19 hat eine Rotorwelle, die mit der Antriebswelle 20 der Antriebsmaschine 17 mechanisch verbunden ist. Bei dieser Konfiguration wird die Rotorwelle des Generatormotors 19 durch den Antrieb der Antriebsmaschine 17 gedreht, wodurch der Generatormotor 19 die Energie erzeugt. Ferner ist ein Rotationssensor 54 an der Rotorwelle des Generatormotors 19 befestigt. Der Rotationssensor 54 misst eine Drehzahl des Generatormotors 19 (Generatormotordrehzahl), und ein Signal, das eine durch den Rotationssensor 54 gemessene Generatormotordrehzahl anzeigt, wird von der Hybridsteuerung C2 empfangen. Als Rotationssensor 54 kann zum Beispiel ein Drehmelder verwendet werden.
• Der Transformator 26 ist zwischen dem Kondensator 25 und sowohl dem Generatormotor 19 als auch dem Schwenkmotor 23 angeordnet. Der Transformator 26 erhöht optional die Spannung des Stroms (in dem Kondensator 25 gespeicherte elektrische Ladung), der über den ersten Inverter 21 und den zweiten Inverter 22 zu dem Generatormotor 19 oder zu dem Schwenkmotor 23 geleitet wird. Die erhöhte Spannung wird an dem Schwenkmotor 23 angelegt, wenn der Schwenkmotor 23 zum Arbeiten im Leistungsbetrieb veranlasst wird (Schwenkbeschleunigung), und wird an dem Generatormotor 19 angelegt, wenn die Leistung der Antriebsmaschine 17 unterstützt wird. Es ist zu beachten, dass der Transformator 26 über eine Funktion verfügt zum Absenken (Herunterstufen) der Spannung auf 1/2, wenn der Kondensator 25 mit der durch den Generatormotor 19 oder den Schwenkmotor 23 erzeugten Energie geladen wird. Ein Transformator-Temperatursensor 50, der für die Detektion einer Temperatur des Transformators 26 konfiguriert ist, ist an dem Transformator 26 befestigt. Ein Signal, das die durch den Transformator-Temperatursensor 50 gemessene Transformatortemperatur anzeigt, wird von der Hybridsteuerung C2 empfangen. Ferner ist ein Spannungsdetektionssensor 53 an dem Kabelbaum zwischen dem Transformator 26 und sowohl dem ersten Inverter 21 als auch dem zweiten Inverter 22 befestigt, um die Höhe der durch den Transformator 26 erhöhten Spannung oder die Höhe der Spannung des Stroms, der durch die Regeneration des Schwenkmotors 23 erzeugt wird, zu messen. Ein Signal, das die durch den Spannungsdetektionssensor 53 gemessene Spannung anzeigt, wird von der Hybridsteuerung C2 empfangen.
• Gemäß vorliegender Ausführungsform hat der Transformator 26 die Funktion, den empfangenen Gleichstrom zu erhöhen oder zu verringern und diesen als den Gleichstrom auszugeben. Der Transformator 26 ist nicht auf einen speziellen Typ beschränkt, solange er über die vorstehend beschriebenen Funktionen verfügt. Gemäß vorliegender Ausführungsform wird zum Beispiel ein Transformator verwendet, der als übertragergekoppelter Transformator bezeichnet wird, bei dem der Transformator und zwei Inverter mit dem Transformator 26 kombiniert sind. Abgesehen von dem vorgenannten Transformator kann als Transformator 26 auch ein DC-DC-Wandler verwendet werden. Es folgt nunmehr eine kurze Erläuterung des übertragergekoppelten Transformators.
• 3 zeigt in einem Diagramm als Transformator den übertragergekoppelten Transformator. Wie in 3 gezeigt ist, sind der erste Inverter 21 und der zweite Inverter 22 über eine positive Elektrodenleitung 60 und eine negative Elektrodenleitung 61 verbunden. Der Transformator 26 ist zwischen die positive Elektrodenleitung 60 und die negative Elektrodenleitung 61 geschaltet. Der Transformator 26 arbeitet mit einer AC-(Wechselstrom)-Verbindung unter Verwendung eines Transformators 64 zwischen den beiden Invertern: einem niederdruckseitigen Inverter 62, nämlich einem primärseitigen Inverter mit einem hochdruckseitigen Inverter 63, nämlich einem sekundären Inverter. Dadurch ist der Transformator 26 der übertragergekoppelte Transformator. In der folgenden Beschreibung ist zu beachten, dass ein Wicklungsverhältnis zwischen einer niederdruckseitigen Spule 65 und einer hochdruckseitigen Spule 66 des Transformators auf eins zu eins festgelegt ist. Ferner kann das Wicklungsverhältnis optional geändert werden.
• Der niederdruckseitige Inverter 62 und der hochdruckseitige Inverter 63 sind elektrisch in Reihe geschaltet, so dass eine positive Elektrode des niederdruckseitigen Inverters 62 und eine negative Elektrode des hochdruckseitigen Inverters 63 additive Polarität aufweisen. Mit anderen Worten: der Transformator 26 ist parallelgeschaltet, so dass er die gleiche Polarität wie der erste Inverter 21 hat.
• Der niederdruckseitige Inverter 62 enthält: vier IGBTSs (Isolated Gate Bipolar Transistor = Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) 71, 72, 73, 74, die mit der niederdruckseitigen Spule 65 des Transformators 64 über eine Brückenschaltung verbunden sind; und Dioden 75, 76, 77, 78, die mit den IGBTs jeweils parallelgeschaltet sind und entgegengesetzte Polaritäten aufweisen. Die Brückenschaltung, auf die hier Bezug genommen wird, zeigt eine Konfiguration, bei welcher ein Ende der niederdruckseitigen Spule 65 mit einem Emitter des IGBT 71 und einem Kollektor des IGBT 72 verbunden ist und das andere Ende mit einem Emitter des IGBT 73 und einem Kollektor des IGBT 74 verbunden ist. Die IGBTs 71, 72, 73, 74 werden aktiviert, indem Schaltsignale an den Gates angelegt werden und Strom von den Kollektoren zu den Emittern fließt.
• Ein positiver Elektrodenanschluss 25a des Kondensators 25 ist über eine positive Elektrodenleitung 91 mit einem Kollektor des IGBT 71 elektrisch verbunden. Der Emitter des IGBT 71 ist mit dem Kollektor des IGBT 72 elektrisch verbunden. Der Emitter des IGBT 71 ist mit dem Kollektor des IGBT 72 elektrisch verbunden. Der Emitter des IGBT 72 ist mit einem negativen Elektrodenanschluss 25b des Kondensators 25 über eine negative Elektrodenleitung 92 elektrisch verbunden. Die negative Elektrodenleitung 92 ist mit der negativen Elektrodenleitung 61 verbunden.
• In der gleichen Weise ist der positive Elektrodenanschluss 25a des Kondensators 25 über die positive Elektrodenleitung 91 mit dem Kollektor des IGBT 73 elektrisch verbunden. Der Emitter des IGBT 73 ist mit dem Kollektor des IGBT 74 elektrisch verbunden. Der Emitter des IGBT 74 ist über die negative Elektrodenleitung 92 mit dem negativen Elektrodenanschluss 25b des Kondensators 25 elektrisch verbunden.
• Der Emitter des IGBT 71 (Anode der Diode 75) und der Kollektor des IGBT 72 (Kathode der Diode 76) sind mit einem Anschluss der niederdruckseitigen Spule 65 des Transformators 64 verbunden, und auch der Emitter des IGBT 73 (Anode der Diode 77) und der Kollektor des IGBT 74 (Kathode der Diode 78) sind mit dem anderen Anschluss der niederdruckseitigen Spule 65 des Transformators 64 verbunden.
• Der hochdruckseitige Inverter 63 enthält: vier IGBTs 81, 82, 83, 84, die über eine Brückenschaltung mit der hochdruckseitigen Spule 66 des Transformators 64 verbunden sind; und Dioden 85, 86, 87, 88, die mit den IGBTs 81, 82, 83, 84 jeweils parallelgeschaltet sind und entgegengesetzte Polaritäten aufweisen. Die Brückenschaltung, auf die hier Bezug genommen wird, hat eine Konfiguration, bei der ein Ende der hochdruckseitigen Spule 66 mit einem Emitter des IGBT 81 und einem Kollektor des IGBT 82 verbunden ist und das andere Ende mit einem Emitter des IGBT 83 und einem Kollektor des IGBT 84 verbunden ist. Die IGBTs 81, 82, 83, 84 werden aktiviert, indem Schaltsignale an Gates angelegt werden und Strom von den Kollektoren zu den Emittern fließt.
• Die Kollektoren der IGBTs 81, 83 sind über eine positive Elektrodenleitung 93 mit der positiven Elektrodenleitung 60 des ersten Inverters 21 elektrisch verbunden. Der Emitter des IGBT 81 ist mit dem Kollektor des IGBT 82 elektrisch verbunden. Der Emitter des IGBT 83 ist mit dem Kollektor des IGBT 84 elektrisch verbunden. Die Emitter der IGBTs 82, 84 sind mit der positiven Elektrodenleitung 91, nämlich den Kollektoren der IGBTs 71, 73 des niederdruckseitigen Inverters 62 elektrisch verbunden.
• Der Emitter des IGBT 81 (Anode der Diode 85) und der Kollektor des IGBT 82 (Kathode der Diode 86) sind mit einem Anschluss der hochdruckseitigen Spule 66 des Transformators 64 elektrisch verbunden, und auch der Emitter des IGBT 83 (Kollektor der Diode 87) und der Kollektor des IGBT 84 (Kathode der Diode 88) sind mit dem anderen Anschluss der hochdruckseitigen Spule 66 des Transformators 64 elektrisch verbunden.
• Ein Kondensator 67 ist elektrisch zwischen die positive Elektrodenleitung 61, die mit den Kollektoren der IGBTs 81, 83 verbunden ist, und die positive Elektrodenleitung 91, die mit den Emittern der IGBTs 82, 84 verbunden ist, geschaltet. Der Kondensator 67 dient zum Absorbieren von Brummstrom. Der zum Absorbieren von Brummstrom verwendete Kondensator 67 kann mit der Kollektorseite des IGBT 71 und mit der Emitterseite des IGBT 72 verbunden sein.
• Der Transformator 64 hat eine Streuinduktivität mit einem konstanten Wert L. Die Streuinduktivität lässt sich erzielen, indem ein Spalt zwischen der niederdruckseitigen Spule 65 und der hochdruckseitigen Spule 66 des Transformators 64 eingestellt wird. In 3 ist die Streuinduktivität geteilt, so dass der Induktivitätswert an der niederdruckseitigen Spule L/2 wird und der an der hochdruckseitigen Spule 66 L/2 wird.
• Der vorstehend beschriebene Transformator-Temperatursensor 50 ist jeweils an der niederdruckseitigen Spule 65 und an der hochdruckseitigen Spule 66, die in dem Transformator 64 enthalten sind, und jeweils auch an den IGBTs 71, 72, 73, 74 des niederdruckseitigen Inverters 62 und jeweils an den IGBTs 81, 82, 83, 84 des hochdruckseitigen Inverters 63 befestigt.
• Der Strom an dem Generatormotor 19 und an dem Schwenkmotor 23 wird jeweils unter Steuerung der Hybridsteuerung C2 durch den ersten Inverter 21 und den zweiten Inverter 22 gesteuert. Ein Amperemesser 52 ist an dem zweiten Inverter 22 vorgesehen, um die Höhe eines in den zweiten Inverter 22 eingespeisten Gleichstroms zu messen. Ein Wert des Stroms, der in dem zweiten Inverter 22 fließt, kann auch ohne die Verwendung eines Amperemessers auf der Basis eines Drehzahl- und eines Drehmoment-Befehlswerts des Schwenkmotors 23 und eines geschätzten Umwandlungswirkungsgrads an dem Inverter berechnet werden. Ein Signal, das den durch den Amperemesser 52 detektierten Strom anzeigt, wird von der Hybridsteuerung C2 empfangen. Eine in dem Kondensator 25 gespeicherte Energiemenge (Lademenge oder Kapazität) kann unter Verwendung der Spannungshöhe als Index gesteuert werden. Ein Spannungssensor 28 ist an einem vorgegebenen Ausgangsanschluss des Kondensators vorgesehen, um die Höhe der Spannung der in dem Kondensator 25 gespeicherten Energie zu detektieren. Ein Signal, das die durch den Spannungssensor 28 detektierte Spannung des Kondensators anzeigt, wird von der Hybridsteuerung C2 empfangen. Die Hybridsteuerung C2 überwacht die Lademenge (Strommenge (Lademenge oder Kapazität)) des Kondensators 25 und verwaltet die Energie, indem sie beispielsweise die durch den Generatormotor 19 erzeugte Energie in den Kondensator 25 speist (lädt) oder den Schwenkmotor 23 versorgt (Energieversorgung für den Leistungsbetrieb).
• Gemäß vorliegender Ausführungsform wird als Kondensator 25 zum Beispiel ein elektrischer Zweischichtkondensator verwendet. Anstelle des Kondensators 25 kann auch eine Speicherbatterie verwendet werden, die die Funktion einer weiteren Sekundärbatterie hat, zum Beispiel eine Lithium-Eisen-Zelle und Nickel-Wasserstoff-Zelle. Ferner wird als Schwenkmotor 23 ein Permanentmagnet-Synchronmotor verwendet, wobei der Schwenkmotor nicht auf letzteren beschränkt ist. Ein Kondensator-Temperatursensor 51, der für die Detektion einer Temperatur des Kondensators 25 als Speicherbatterie konfiguriert ist, ist an dem Kondensator 25 befestigt. Ein Signal, das die durch den Kondensator-Temperatursensor 51 gemessene Kondensatortemperatur anzeigt, wird von der Hybridsteuerung C2 empfangen.
• Das hydraulische Antriebssystem und das elektrische Antriebssystem werden in Abhängigkeit von der Betätigung der Bedienhebel 32, zum Beispiel eines Hebels für die Arbeitseinheit und eines Hebels für den Schwenkbetrieb, die in dem auf dem Fahrzeugkörper 2 angeordneten Bedienerraum 6 vorgesehen sind, angesteuert. Wie vorstehend beschrieben, werden eine vertikale Bewegung des Auslegers und eine Aushub- oder Abladebewegung des Löffels in Abhängigkeit einer Betätigung des rechten Bedienhebels 32R nach vorne, nach hinten, nach rechts oder nach links ausgeführt, und eine Schwenkbewegung zur Seite und eine Aushub- oder Abladebewegung des Stiels werden in Abhängigkeit einer Betätigung des linken Bedienhebels 32L nach vorne, nach hinten, nach rechts und nach links ausgeführt. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Hebeln sind der rechte und der linke Fahrhebel vorgesehen, die nicht dargestellt sind. Wenn ein Bediener des Hybridbaggers 1 den linken Bedienhebel 32L (Hebel für den Schwenkbetrieb) als Betätigungseinheit für das Schwenken des oberen Drehkörpers 5 betätigt, werden eine Betätigungsrichtung und ein Betätigungsbetrag des Hebels für den Schwenkbetrieb durch ein Potentiometer, einen Pilotdrucksensor oder dergleichen detektiert, und der detektierte Betätigungsbetrag wird als elektrisches Signal zu sonstigen Steuerungen C1 und auch zur Hybridsteuerung C2 übertragen.
• Wird der andere Bedienhebel 32 betätigt, wird in der gleichen Weise ein elektrisches Signal zu sonstigen Steuerungen C1 und zur Hybridsteuerung C2 übertragen. Die Hybridsteuerung C2 steuert den zweiten Inverter 22, den Transformator 26 und den ersten Inverter 21 entsprechend der Betätigungsrichtung und dem Betätigungsbetrag des Hebels für den Schwenkbetrieb oder entsprechend der Betätigungsrichtung und dem Betätigungsbetrag des anderen Bedienhebels 32, um eine Leistungsübertragungssteuerung (Energieverwaltung), zum Beispiel eine Drehung des Schwenkmotors (Leistungsbetrieb und Regenerationsbetrieb), eine Elektroenergieverwaltung für den Kondensator 25 (Lade- oder Entladesteuerung) und eine Elektroenergieverwaltung für den Generatormotor 19 (Unterstützung bei der Energieerzeugung oder der Leistungsabgabe der Antriebsmaschine und im Leistungsbetrieb des Schwenkmotors 23) durchzuführen.
• Eine Überwachungsvorrichtung 30 und ein Schlüsselschalter 31 sind zusätzlich zu den Bedienhebeln 32 in dem Bedienerraum 6 vorgesehen. Die Überwachungsvorrichtung 30 wird durch ein Flüssigkristallpanel, einen Bedienknopf usw. gebildet. Ferner kann die Überwachungsvorrichtung 30 auch ein Touchpanel sein, in welchem eine Displayfunktion des Flüssigkristallpanels und eine Funktion für die Eingabe von verschiedenen Arten von Informationen mit dem Bedienknopf integriert sind. Die Überwachungsvorrichtung 30 ist eine Informations-Eingabe-/Ausgabevorrichtung mit einer Mitteilungsfunktion, um den Bediener oder einen Servicetechniker über die Betriebszustände des Hybridbaggers 1 (Wassertemperatur der Antriebsmaschine, Ausfälle in Hydraulikvorrichtungen etc. oder Restkraftstoffmenge usw.) zu informieren, und mit einer Einstellfunktion, damit ein Bediener gewünschte Einstellungen oder Befehlserteilungen (Einstellung des Leistungsniveaus der Antriebsmaschine, Einstellung der Drehzahlhöhe oder der Höhe der Fahrgeschwindigkeit etc. oder, wie später beschrieben, den Befehl an den Kondensator, Ladung abzugeben) bezüglich des Hydraulikbaggers 1 vornehmen kann. Zum Beispiel enthält die Überwachungsvorrichtung 30 einen Autoverzögerungsschalter SW1 zum Einstellen einer Autoverzögerungsfunktion. Es ist zu beachten, dass die Autoverzögerungsfunktion zum Verbessern des Kraftstoffverbrauchs verwendet wird, was dadurch geschieht, dass die Drehzahl der Antriebsmaschine in einen Leerlaufzustand geschaltet wird, wenn die Arbeitseinheit für eine vorgegebene Zeitspanne angehalten wird.
• Eine Drosselwählscheibe 56 ist ein Schalter zum Einstellen einer Kraftstoffzuführmenge zur Antriebsmaschine 17, wobei ein Einstellwert der Drosselwählscheibe 56 in ein elektrisches Signal umgewandelt und an sonstige Steuerungen C1 ausgegeben wird.
• Ein Schwenksperrschalter 57 ist ein Schalter zum Sperren des oberen Drehkörpers 5 mit einem Sperrbolzen oder dergleichen. Ferner ist ein nicht dargestellter PPC-Sperrhebel vorgesehen, um die Versorgung der Pilothydraulik zu unterbrechen, die für den Antrieb der Arbeitseinheit 3 ausgebildet ist. Der PPC-Sperrhebel enthält einen hydraulischen Sperrschalter 58. Wenn der PPC-Sperrhebel in den Sperrzustand gebracht wird, betätigt der hydraulische Sperrschalter 58 zusammen die Hybridsteuerung C2 und die Pumpensteuerung C11 und sendet an diese ein den Sperrzustand des Betriebs anzeigendes Signal von dem Hebel der Arbeitseinheit.
• Der Schlüsselschalter 31 hat als Hauptkomponente einen Schlüsselzylinder. Der Schlüsselschalter 31 ist konfiguriert für das Starten eines Starters (Anlassermotor der Antriebsmaschine), der mit der Antriebsmaschine 17 verbunden ist, und für den Antrieb der Antriebsmaschine (Antriebsmaschinenstart) durch das Einführen des Schlüssels in den Schlüsselzylinder und das Herumdrehen des Schlüssels. Ferner ist der Schlüsselschalter 31 konfiguriert für die Ausgabe eines Befehls zum Stoppen der Antriebsmaschine (Antriebsmaschinenstopp), indem der Schlüssel während des Antriebs der Antriebsmaschine in die zur Anlassrichtung entgegengesetzte Richtung gedreht wird. Mit anderen Worten: der Schlüsselschalter 31 ist eine Befehlsausgabeeinheit, die konfiguriert ist für die Ausgabe des Befehls an die Antriebsmaschine 17 und an verschiedene elektrische Einrichtungen des Hybridbaggers 1.
• Wenn der Schlüssel gedreht wird (bzw. in eine später beschriebene AUS-Position gebracht wird), um die Antriebsmaschine 17 zu stoppen, werden die Kraftstoffzufuhr zur Antriebsmaschine 17 und die Stromzufuhr (Energieversorgung) zu den verschiedenen Arten von elektrischen Einrichtungen aus einer nicht dargestellten Batterie unterbrochen, wodurch die Antriebsmaschine gestoppt wird. Wird der Schlüssel in die AUS-Position gedreht, unterbricht der Schlüsselschalter 31 die Energieversorgung der verschiedenen Arten von elektrischen Einrichtungen aus der nicht dargestellten Batterie. Wird der Schlüsselschalter 31 in eine AN-Position gedreht, versorgt der Schlüsselschalter die verschiedenen elektrischen Einrichtungen mit Strom aus der nicht dargestellten Batterie. Wird der Schlüssel von der AN-Position in die START-Position (ST) gedreht, kann die Antriebsmaschine durch den Start des Anlassermotors gestartet werden. Nach dem Starten der Antriebsmaschine 17 bleibt der Schlüssel in der Drehstellung der AN-Position, während die Antriebsmaschine 17 angetrieben wird.
• Es ist zu beachten, dass anstelle des Schlüsselschalters 31 mit dem Schlüsselzylinder als Hauptkomponente eine andere Befehlsausgabeeinheit verwendet werden kann, zum Beispiel ein Drucktastenschalter. Insbesondere kann ein Drucktastenschalter über Funktionen verfügen zum Ändern des Zustands in AN, wenn der Knopf bei gestoppter Antriebsmaschine 17 einmal gedrückt wird, und zum Ändern des Zustands in START (ST), wenn der Knopf erneut gedrückt wird, und ferner zum Ändern des Zustands in AUS, wenn der Knopf bei laufender Antriebsmaschine 17 gedrückt wird. Ferner wird der Zustand von AUS in START (ST) geändert, so dass die Antriebsmaschine 17 gestartet werden kann, wenn der Knopf bei gestoppter Antriebsmaschine 17 für eine vorgegebene Dauer gedrückt wird.
• Die sonstigen Steuerungen C1 steuern die Antriebsmaschine 17 und die Hydraulikpumpe 18 auf der Basis eines Befehlssignals, das von der Überwachungsvorrichtung 30 ausgegeben wird, eines Befehlssignals, das in Reaktion auf die Schlüsselposition des Schlüsselschalters 31 ausgegeben wird, und eines Befehlssignals, das in Reaktion auf die Betätigung der Bedienhebel 32 ausgegeben wird (Signal, das den vorstehend beschriebenen Betätigungsbetrag und die Betätigungsrichtung anzeigt). Die Antriebsmaschine 17 wird hauptsächlich durch die Antriebsmaschinensteuerung C12 innerhalb der sonstigen Steuerungen C1 gesteuert. Ferner wird die Hydraulikpumpe 18 hauptsächlich durch die Pumpensteuerung C11 innerhalb der sonstigen Steuerungen C1 gesteuert. Die Antriebsmaschine 17 ist eine Antriebsmaschine, die geeignet ist für die Durchführung einer elektrischen Steuerung mit einem Common Rail-Kraftstoffinjektor 40. Die Antriebsmaschine 17 kann eine Soll-Antriebsleistung erreichen, indem eine Kraftstoffeinspritzmenge mit den sonstigen Steuerungen C1 in geeigneter Weise gesteuert wird, und der Antrieb kann erfolgen, indem eine Drehzahl und ein Drehmoment der Antriebsmaschine eingestellt werden, die/das entsprechend einem Lastzustand des Hybridbaggers 1 ausgegeben werden kann.
• Die Hybridsteuerung C2 steuert den Energietransfer mit dem Generatormotor 19, dem Schwenkmotor 23 und dem Kondensator 25 durch eine Steuerung des ersten Inverters 21, des zweiten Inverters 22 und des Transformators 26 unter einer Koordinationssteuerung mit den sonstigen Steuerungen C1, wie vorstehend beschrieben. Ferner verfügt der Hybridbagger 1 über eine Funktion zum Stoppen des Transformators, und die Hybridsteuerung C2 stoppt den Transformator 26 zum Zeitpunkt der Verzögerung und steuert auch die Erlaubnis zum Starten des Transformators 26.
• (Steuerung des Stoppens/Startens des Transformators)
• Die nachstehende Beschreibung gibt unter Bezugnahme auf die 4 und 5 einen Überblick über die Stoppsteuerung des Transformators 26 während der Verzögerung und über die Startsteuerung des Transformators 26 durch die Hybridsteuerung C2. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungskonfiguration zum Stoppen/Starten des Transformators durch die Hybridsteuerung C2 darstellt. 5 ist ein Zustandsübergangsdiagramm beim Steuern des Stoppens/Startens des Transformators durch die Hybridsteuerung C2.
• Wie in 4 dargestellt ist, enthält die Hybridsteuerung C2 eine Einheit 100 zum Bestimmen eines Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, eine Einheit 110 zum Bestimmen eines Transformatorstart-Erlaubnis-Flag, eine Einheit 120 zum Bestimmen eines Transformator-Sollsteuerungszustands und eine Transformatorsteuereinheit 130. Es ist zu beachten, dass in der Hybridsteuerung C2 ein Autoverzögerungszustand D1, ein Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2, ein Nullklemmen-Flag D3, ein Zustand D4 des hydraulischen Sperrschalters und eine Generatormotordrehzahl D10 empfangen werden. Ferner wird der Steuerungszustand des Transformators 26 durch die Transformatorsteuereinheit 130 je nach Notwendigkeit an die Einheit 100 zum Bestimmen eines Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, an die Einheit 110 zum Bestimmen eines Transformatorstart-Erlaubnis-Flag und an die Einheit 120 zum Bestimmen eines Transformator-Sollsteuerungszustands rückgemeldet.
• Die Einheit 100 zum Bestimmen eines Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung setzt ein Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, das für das Stoppen des Transformators 26 konfiguriert ist, auf WAHR und gibt dieses an die Einheit 120 zum Bestimmen des Transformator-Sollsteuerungszustands aus, wenn sich der Transformator 26 in einem Transformator-Anlaufzustand ST1 oder in einem Transformator-Stoppzustand ST2 befindet, der Autoverzögerungszustand D1 eine Autoverzögerung (WAHR) ist, der Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl AUS ist, das Nullklemmen-Flag D3 AUS ist und der Zustand D4 des hydraulischen Sperrschalters ein Sperrzustand ist. Es ist zu beachten, dass die Nullklemme dazu dient, eine vorliegende Position des oberen Drehkörpers 5 entsprechend einem Positionssteuerbefehls zu halten, damit der obere Drehkörper durch den Schwenkmotor 23 nicht geschwenkt wird, und auch dazu, einen Zustand jenem der Drehsperre anzugleichen, indem der Schwenkmotor 23 mit Energie versorgt wird. Wenn ferner der Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2 AUS ist, zeigt dies einen Zustand an, in dem ein Schwenkbefehl nicht an den Schwenkmotor 23 ausgegeben wird und in dem ein Unterstützungsbefehl von dem zweiten Inverter 22 nicht an den Schwenkmotor 23 ausgegeben wird, wobei aufgrund der Tatsache, dass der Hebel für den Antrieb des Schwenkmotors 23 nicht betätigt wird, bestimmt wird, dass der Bediener nicht die Absicht hat, einen Vorgang auszuführen.
• Die Einheit 110 zum Bestimmen eines Transformatorstart-Erlaubnis-Flag ändert das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 auf der Basis der Generatormotordrehzahl D10 und des Steuerungszustands des Transformators 26 in WAHR und gibt dieses an die Einheit 120 zum Bestimmen des Transformator-Sollsteuerungszustands aus.
• Die Einheit 120 zum Bestimmen des Transformator-Sollsteuerungszustands bestimmt auf der Basis des Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, des Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 und des Steuerungszustands des Transformators 26 einen neuen Steuerungszustand des Transformators 26. Ferner gibt die Transformatorsteuereinheit 130 den durch die Einheit 120 zum Bestimmen des Transformator-Sollsteuerungszustands bestimmten Zustand als Steuerbefehl an den Transformator 26 aus.
• An diesem Punkt schaltet die Einheit 120 zum Bestimmen des Transformator-Sollsteuerungszustands den Steuerungszustand des Transformators 26 auf der Basis des Zustandsübergangsdiagramms, das in 5 dargestellt ist. Ein Bereitstellungszustand ST0 ist ein Zustand unmittelbar nach dem Drehen des Schlüssels auf AN oder unmittelbar nach dem Drehen des Schlüssels auf AUS, in dem sich das Schütz 27 in einem unterbrochenen Zustand befindet, während es mit Strom versorgt wird. Der Transformator-Anlaufzustand ST1 ist ein Zustand, in dem der Transformator gestartet wird und Strom in den Kondensator 25 geleitet oder von dem Kondensator 25 abgegeben wird. Der Stoppzustand ST2 des Transformators ist ein Zustand, in dem der Transformator 26 gestoppt wird, während das Schütz 27 verbunden bleibt, und in dem verhindert wird, dass ein Übertragungsverlust in dem Transformator 26 und ein Schaltverlust an einer Halbleitervorrichtung entstehen.
• In den Fällen zum Beispiel, in denen ein vorliegender Steuerungszustand der Einheit 120 zum Bestimmen eines Transformator-Sollsteuerungszustands der Transformator-Anlaufzustand ST1 ist, und in dem Fall, in dem das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, WAHR ist, wird der Zustand ST1 in den Transformator-Stoppzustand ST2 geschaltet, um den Transformator 26 zu stoppen (S1). Ferner wird in dem Fall, in dem der vorliegende Steuerungszustand des Transformators der Transformator-Stoppzustand ST2 ist, und in dem Fall, in dem das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, UNWAHR und das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 WAHR ist, der Zustand ST2 in den Transformator-Anlaufzustand ST1 geschaltet, um den Transformator 26 zu starten (S2). Ferner wird in dem Fall, in dem der vorliegende Steuerungszustand der Transformator-Stoppzustand ST2 ist, und in dem Fall, in dem ein Hybridsystemzustand D21 einen Zustand des Messens der geschätzten Kapazität des Kondensators anzeigt, der Zustand ST2 in den Transformator-Anlaufzustand ST1 geschaltet, um den Transformator 26 zu starten (S3).
• Ferner wird in dem Fall, in dem der vorliegende Steuerungszustand der Einheit 120 zum Bestimmen des Transformator-Sollsteuerungszustands der Transformator-Stoppzustand ST2 ist, und in dem Fall, in dem der Schlüssel in den AUS-Zustand gedreht wird, der Zustand ST2 in den Bereitstellungszustand ST0 geschaltet, um den Transformator 26 auf den Bereitstellungszustand einzustellen (S4).
• Wie in 5 dargestellt ist, wird der Zustand in geeigneter Weise zwischen dem Bereitstellungszustand ST0 und dem Transformator-Anlaufzustand ST1 geschaltet. In dem Fall zum Beispiel, in dem der vorliegende Steuerungszustand der Transformator-Anlaufzustand ST1 ist, in dem Fall, in dem das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 UNWAHR ist, und in dem Fall, in dem der Schlüssel in den AUS-Zustand gedreht wird und dergleichen, wird der Zustand ST1 in den Bereitstellungszustand ST0 geschaltet, um den Transformator 26 auf den Bereitstellungszustand einzustellen, ebenso wie in S4. Ferner wird in dem Fall, in dem vorliegende Steuerungszustand der Bereitstellungszustand ST0 ist, und in dem Fall, in das Transformator-Starterlaubnis-Flag F2 WAHR ist oder dergleichen, der Zustand ST0 in den Transformator-Anlaufzustand ST1 geschaltet, um den Transformator 26 zu starten.
• (Details der Einheit zum Bestimmen des Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung)
• 6 zeigt in einem Diagramm eine Detailkonfiguration der Einheit 100 zum Bestimmen des Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung. Wie 6 zeigt, gibt die Einheit 100 zum Bestimmen des Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1 = WAHR, aus, wenn die folgenden fünf UND-Bedingungen erfüllt sind:
• 1) Der Steuerungszustand des Transformators 26 ist der Transformator-Anlaufzustand ST1 oder der Transformator-Stoppzustand ST2;
• 2) Der Autoverzögerungszustand D1 = WAHR;
• 3) Der Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2 = AUS;
• 4) Das Nullklemmen-Flag D3 = AUS; und
• 5) Der Zustand des hydraulischen Sperrschalters D4 = Sperren.
• Sind diese fünf UND-Bedingungen nicht erfüllt, wird das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1 = UNWAHR, ausgegeben.
• Der Grund für die Festlegung dieser fünf UND-Bedingungen ist, dass diese Bedingungen sämtlich Zustände sind, in denen der Transformator 26 nicht notwendigerweise im Einsatz ist. Mit anderen Worten: diese Bedingungen sind Zustände, in denen der Schwenkmotor 23 nicht angesteuert wird. Wenn ferner eine dieser Bedingungen nicht erfüllt wird, zum Beispiel der Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2 in den AN-Zustand wechselt, wird das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, als UNWAHR ausgegeben, wodurch bestimmt wird, dass die Absicht zum Ansteuern des Schwenkmotors 23 besteht.
• Es ist zu beachten, dass die Bedingungen nicht auf diese fünf UND-Bedingungen beschränkt sind, sondern dass die Anzahl der Bedingungen ebenso verringert werden kann. Es können zum Beispiel die folgenden drei UND-Bedingungen festgelegt werden:
• 1) Der Steuerungszustand des Transformators 26 ist der Transformator-Anlaufzustand ST1 oder der Transformator-Stoppzustand ST2;
• 2) Der Autoverzögerungszustand D1 = WAHR; und
• 3) Der Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2 = AUS;
• oder es können die folgenden drei UND-Bedingungen festgelegt werden:
• 1) Der Steuerungszustand des Transformators 26 ist der Transformator-Anlaufzustand ST1 oder der Transformator-Stoppzustand ST2;
• 2) Der Autoverzögerungszustand D1 = WAHR; und
• 3) Der Zustand des hydraulischen Sperrschalters D4 = Sperren;
• oder es können die folgenden vier UND-Bedingungen festgelegt werden:
• 1) Der Steuerungszustand des Transformators 26 ist der Transformator-Anlaufzustand ST1 oder der Transformator-Stoppzustand ST2;
• 2) Der Autoverzögerungszustand D1 = WAHR;
• 3) Der Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2 = AUS; und
• 4) Der Zustand des hydraulischen Sperrschalters D4 = Sperren.
• Ferner muss das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, UNWAHR sein, wenn der Zustand von dem Transformator-Stoppzustand ST2 in den Transformator-Anlaufzustand ST1 geschaltet wird. In diesem Fall aber wird die Bedingung des hydraulischen Sperrschalters D4 vorzugsweise in die Bedingung geändert, dass das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1 = WAHR ist, wobei eine Aufwärmzeit nach dem Ansteuern des Transformators 26 berücksichtigt wird. Mit anderen Worten: falls der hydraulische Sperrschalter 58 zum Einsatz kommt, kann die Aufwärmzeit nach dem Ansteuern des Transformators 26 durch die für die Betätigung des hydraulischen Sperrschalters 58 benötigte Zeit ausgeglichen werden, so dass seitens des Bedieners kein unkomfortables Empfinden bei der Bedienung hervorgerufen wird.
• Die Stromzufuhr von dem Kondensator 25 zu dem Schwenkmotor 23 kann somit ohne Unterbrechen des Schützes 27 unterbrochen werden, während der Transformator gestoppt wird. Während des Stoppens des Transformators muss die Stromzufuhr von dem Kondensator 25 gestoppt werden. Eine Erhöhung der Frequenz zum Stoppen des Transformators erhöht auch die Häufigkeit des Abschaltens des Schützes 27, wodurch dessen Lebensdauer verkürzt wird. Gemäß dem in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Transformatorstopp kann die Bestromung durch die Schaltvorrichtung unterbrochen werden. Die Stromzufuhr von dem Kondensator 25 kann daher ohne Unterbrechung des Schützes 27 unterbrochen werden. Mit dieser Konfiguration lässt sich eine Verkürzung der Lebensdauer des Schützes 27 entsprechend unterbinden.
• (Details der Einheit zum Bestimmen des Transformatorstart-Erlaubnis-Flag)
• 7 zeigt in einem Flussdiagramm die detaillierte Verarbeitung durch die Einheit 110 zum Bestimmen des Transformatorstart-Erlaubnis-Flag. Wie in 7 dargestellt ist, bestimmt die Einheit 110 zum Bestimmen des Transformatorstart-Erlaubnis-Flag zunächst, ob der Steuerungszustand des Transformators 26 der Bereitstellungszustand ST0 ist (Schritt S101).
• Wenn der Steuerungszustand des Transformators 26 der Bereitstellungszustand ST0 ist (Schritt S101, Ja), wird bestimmt, ob die Generatormotordrehzahl D10 niedriger ist als eine zweite Stoppdrehzahl N2 (800 U/min zum Beispiel) (Schritt S102). Wenn die Generatormotordrehzahl D10 niedriger ist als die zweite Stoppdrehzahl N2 (800 U/min zum Beispiel), (Schritt S102, Ja), wird das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 als UNWAHR ausgegeben. Wenn die Generatormotordrehzahl D10 hingegen nicht niedriger ist als die zweite Stoppdrehzahl N2 (800 U/min zum Beispiel), (Schritt S102, Nein), wird das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 als WAHR ausgegeben.
• Wenn ferner der Steuerungszustand des Transformators 26 nicht der Bereitstellungszustand ST0 ist (Schritt S101, Nein), wird bestimmt, ob die Generatormotordrehzahl D10 geringer ist als eine erste Stoppdrehzahl N1 (300 U/min zum Beispiel) (Schritt S103). Wo die Generatormotordrehzahl D10 geringer ist als die erste Stoppdrehzahl N1 (300 U/min zum Beispiel) (Schritt S103, Ja), wird das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 als UNWAHR ausgegeben. Wo die Generatormotordrehzahl D10 hingegen nicht geringer ist als die erste Stoppdrehzahl (300 U/min zum Beispiel) (Schritt S103, Nein), wird das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 als WAHR ausgegeben.
• Insbesondere wird ein Schwellwert der Generatormotordrehzahl D10 für die Ausgabe des Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 als WAHR entsprechend einem Ladezustand des Transformators 26 geändert. Insbesondere wenn der Steuerungszustand des Transformators 26 der Bereitstellungszustand ST0 ist, wird bestimmt, dass der Ladezustand gut ist, und die Schwelle der Generatormotordrehzahl D10 wird auf die hohe zweite Stoppdrehzahl N2 (800 U/min zum Beispiel) gesetzt. Dadurch wird verhindert, dass das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 als WAHR ausgegeben wird, wenn die Generatormotordrehzahl D10 zum Beispiel 600 U/min beträgt. Wenn der Steuerungszustand des Transformators 26 andererseits nicht der Bereitstellungszustand ST0 ist, sondern zum Beispiel der Transformator-Stoppzustand ST2, wird bestimmt, dass der Ladezustand nicht gut ist, und die Schwelle der Generatormotordrehzahl D10 wird auf die niedrige und hohe erste Stoppdrehzahl N1 (300 U/min zum Beispiel) gesetzt. Dadurch wird das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 als WAHR ausgegeben, wenn die Generatormotordrehzahl D10 zum Beispiel 600 U/min beträgt.
• (Bestimmungsverarbeitung für den Autoverzögerungszustand D1)
• Für den Autoverzögerungszustand D1, der für die Bestimmung des Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, verwendet wird, wie in 6 dargestellt, werden ein Autoverzögerungszustand D101 der Pumpensteuerung C11 und ein Autoverzögerungs-Freigabezustand D102 des Hybridsystems (Hybridsteuerung C2) verwendet, wie in 8 dargestellt. Wenn der Autoverzögerungszustand D101 in 8 WAHR und der Autoverzögerungs-Freigabezustand D102 WAHR ist, wird der Autoverzögerungszustand D1 als WAHR ausgegeben. In anderen Fällen wird der Autoverzögerungszustand D1 als UNWAHR ausgegeben.
• (Bestimmungsverarbeitung für den Autoverzögerungszustand D101 der Pumpensteuerung C11)
• Wie in 9 dargestellt ist, enthält die Pumpensteuerung C11 eine Einheit 201 zum Aktualisieren eines Autoverzögerungszählers und eine Einheit 202 zum Bestimmen eines Autoverzögerungszustands. In der Einheit 201 zum Aktualisieren des Autoverzögerungszählers werden erhalten: ein von der Antriebsmaschinensteuerung C12 übertragenes Antriebsmaschinenzustands-Flag, ein von der Hybridsteuerung C2 übertragener Befehl zum Unterbinden einer erzwungenen Autoverzögerung, ein Alle-Hebel-Neutral-Flag, ein von der Überwachungsvorrichtung 30 übertragener Autoverzögerungsschalter und ein Drossel-Autoverzögerungs-Flag. Das Alle-Hebel-Neutral-Flag wird auf der Basis eines Hebelwertsignals, das von einem Schwenkhebelwert, einem Auslegerhebelwert, einem Stielhebelwert, einem Löffelhebelwert, einem Wert des rechten Fahrhebels und einem Wert des linken Fahrhebels hergeleitet wird, und auch auf der Basis eines Signals, das von einem Serviceschalter erhalten wird, auf WAHR gesetzt, wenn der Wert aller Hebel neutral ist. Das Drossel-Autoverzögerungs-Flag wird auf WAHR gesetzt, wenn ein Wert der Drosselwählscheibe aufgrund einer Hystereseverarbeitung ein AN-Schwellwert oder kleinerer Wert wird, und das Flag wird auf UNWAHR gesetzt, wenn der Wert der Drosselwählscheibe ein AUS-Schwellwert oder größerer Wert wird. Das Flag wird auf WAHR gesetzt, wenn der Wert der Drosselwählscheibe 25% oder weniger eines Maximalwerts beträgt. Es ist zu beachten, dass ein WAHR-Zustand des Befehls zum Unterbinden einer erzwungenen Autoverzögerung zum Beispiel einen Zustand anzeigt, in dem die Kapazität des Kondensators gemessen wird.
• Die Einheit 201 zum Aktualisieren des Autoverzögerungszählers lässt den Autoverzögerungszähler aufwärts zählen, wenn der Autoverzögerungsschalter AN ist oder das Alle-Hebel-Neutral-Flag der Drossel-Autoverzögerung WAHR ist und das Alle-Hebel-Neutral-Flag WAHR ist; und wenn der Befehl zum Unterbinden der erzwungenen Autoverzögerung UNWAHR ist; oder wenn das Antriebsmaschinenzustands-Flag gestoppt wird. Dagegen wird der vorliegende Autoverzögerungszähler gelöscht, wenn die vorstehend genannten Bedingungen nicht erfüllt sind. Ferner gibt die Einheit 201 für die Aktualisierung des Autoverzögerungszählers den aktualisierten Zählwert an die Einheit 202 zum Bestimmen des Autoverzögerungszustands aus.
• In der Einheit 202 zum Bestimmen des Autoverzögerungszustands werden das Antriebsmaschinenzustands-Flag und der Autoverzögerungszähler empfangen. Ferner gibt die Einheit 202 zum Bestimmen des Autoverzögerungszustands den Autoverzögerungszustand D101 der Pumpensteuerung C11 an die Hybridsteuerung C2 als WAHR aus, wenn ein Wert des Autoverzögerungszählers gleich einer oder größer als eine Autoverzögerungs-Freigabezeit ist oder wenn das Antriebsmaschinenzustands-Flag gestoppt wird.
• (Bestimmungsverarbeitung für den Autoverzögerungs-Freigabezustand D102 des Hybridsystems)
• Wie in 10 dargestellt ist, empfängt die Hybridsteuerung C2 ein Zähler-Flag 301 für die Autoverzögerungsfreigabe und eine Einheit 302 zum Bestimmen des Autoverzögerungs-Freigabezustands. In der Einheit 302 zum Bestimmen des Autoverzögerungs-Freigabezustands werden aufgenommen: ein Freigabeschalter für das Laden des Kondensators, ein Ready-Flag der Antriebsmaschinentemperatur, ein Zählwert nach dem Starten der Antriebsmaschine, ein Kondensatortemperatur-Flag für die Aktivierung eines Leerlaufs bei niedriger Drehzahl, ein Generatormotor-Bereitschaftszustand, ein Schwenksperrschalter, ein Generatormotordrehmoment, eine Kondensatorspannung und ein Zähler-Flag 301 für Autoverzögerungs-Freigabe.
• Der Schalter für die Freigabe der Kondensatorladung wird von der Überwachungsvorrichtung 30 übertragen. Aufgrund der Hystereseverarbeitung und auf der Basis der Wassertemperatur der Antriebsmaschine wird das Ready-Flag der Antriebsmaschinentemperatur WAHR, wenn die Wassertemperatur der Antriebsmaschine gleich T12 oder höher ist, und das Ready-Flag der Antriebsmaschinentemperatur wird UNWAHR, wenn die Wassertemperatur der Antriebsmaschine gleich t11 oder niedriger wird. Der Zähler zählt nach dem Starten der Antriebsmaschine eine kontinuierliche Stopp-Periode nach dem Antriebsmaschinenstart auf der Basis des Antriebsmaschinenzustands-Flag. Aufgrund der Hystereseverarbeitung und auf der Basis der Kondensatortemperatur wird das Kondensatortemperatur-Flag für die Aktivierung des Leerlaufs bei niedriger Drehzahl WAHR, wenn die Kondensatortemperatur gleich T2 oder höher ist, und das Kondensatortemperatur-Flag für die Aktivierung des Leerlaufs bei niedriger Drehzahl wird UNWAHR, wenn die Kondensatortemperatur gleich T1 oder niedriger ist.
• Das Zähler-Flag 301 für die Autoverzögerungsfreigabe zählt auf der Basis des Steuerungszustands des Transformators 26 einen Zählwert für die Autoverzögerungsfreigabe während des Stoppens des Transformators, CT1, und einen Zählwert für die Autoverzögerungsfreigabe während des Nichtstoppens des Transformators, C2. Entsprechend diesem Zählwert wird, wenn der Autoverzögerungs-Freigabezustand zunächst WAHR ist und der Steuerungszustand des Transformators 26 der Stoppzustand ST2 des Transformators ist, der Zählwert für die Freigabe der Autoverzögerung während des Stoppens des Transformators, CT1, hochgezählt und der Zählwert für die Freigabe der Autoverzögerung während des Nichtstoppens des Transformators, CT2, gelöscht. Ferner wird, wenn der Autoverzögerungs-Freigabezustand WAHR ist und der Steuerungszustand des Transformators 26 nicht der Stoppzustand ST2 des Transformators ist, der Zählwert für die Freigabe der Autoverzögerung während des Stoppens des Transformators, CT1, gelöscht und der Zählwert für die Freigabe der Autoverzögerung während des Nichtstoppens des Transformators, CT2, hochgezählt. Dagegen werden der Zählwert für die Freigabe der Autoverzögerung während des Stoppens des Transformators, CT1, und der Zählwert für die Freigabe der Autoverzögerung während des Nichtstoppens des Transformators, CT2, gelöscht, wenn der Autoverzögerungs-Freigabezustand nicht WAHR ist.
• Ferner wird das Zähler-Flag für die Autoverzögerungsfreigabe in WAHR geändert, wenn der Zählerwert für die Freigabe der Autoverzögerung während des Stoppens des Transformators, CT1, der wie vorstehend beschrieben gezählt wurde, eine erste Zählwertschwelle CTth1 überschreitet, oder wenn der solchermaßen gezählte Zählwert für die Freigabe der Autoverzögerung während des Nichtstoppens des Transformators, CT2, eine zweite Zählwertschwelle CTth2 überschreitet. In anderen Fällen wird das Zähler-Flag für die Autoverzögerungsfreigabe in UNWAHR geändert.
• Wenn der Autoverzögerungs-Freigabezustand UNWAHR ist, ändert die Einheit 302 zum Bestimmen des Autoverzögerungs-Freigabezustands den Autoverzögerungs-Freigabezustand D102 in WAHR unter den folgenden UND-Bedingungen, nämlich: dass das Kondensatortemperatur-Flag für die Aktivierung des Leerlaufs bei niedriger Drehzahl WAHR ist; dass der Schalter zum Freigeben der Kondensatorladung UNWAHR ist; dass die Kondensatorspannung die Kondensatorspannung für die Autoverzögerungsfreigabe überschreitet; dass der Generatormotor-Bereitschaftszustand WAHR ist; dass der Schwenksperrschalter AUS ist; dass eine Generatormotordrehmoment-Wartezeit (Gen Trq Zero Wait Time = 1000 msec) oder mehr verstrichen ist, nachdem das Generatormotordrehmoment den Wert 0 [Nm] erreicht hat; dass das Ready-Flag der Antriebsmaschinentemperatur WAHR ist; und dass der Zähler nach dem Start der Antriebsmaschine die Autoverzögerungsfreigabe-Startzeit oder eine längere Zeit zeigt. Wenn eine der vorstehenden Bedingungen nicht erfüllt ist, wird der Autoverzögerungs-Freigabezustand D102 in UNWAHR geändert und als UNWAHR ausgegeben.
• Wenn ferner der Autoverzögerungs-Freigabezustand nicht UNWAHR ist, ändert die Einheit 302 zum Bestimmen des Autoverzögerungs-Freigabezustands den Autoverzögerungs-Freigabezustand D102 in WAHR und gibt diesen unter den folgenden ODER-Bedingungen aus, nämlich: dass das Kondensatortemperatur-Flag für die Freigabe des Leerlaufs bei niedriger Drehzahl FALSCH ist, dass der Schalter für die Freigabe der Kondensatorladung WAHR ist, dass die Kondensatorspannung niedriger ist als die Kondensatorspannung für die Freigabe der Autoverzögerung, dass der Schwenksperrschalter AN ist, dass das Ready-Flag der Antriebmaschinentemperatur UNWAHR ist, dass der Zählerwert nach dem Antriebsmaschinenstart kleiner ist als die Startzeit für die Freigabe der Autoverzögerung oder dass das Zähler-Flag für die Freigabe der Autoverzögerung WAHR ist. In anderen Fällen wird der Freigabezustand D102 für die Autoverzögerung in WAHR geändert und als WAHR ausgegeben.
• Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, in WAHR geändert, um den Transformator 26 zu stoppen, wenn eine Vielzahl von UND-Bedingungen erfüllt wird, unter anderem: die Bedingung, dass sich die Antriebsmaschine in dem Autoverzögerungszustand D1 befindet, welcher der Leerlaufzustand bei niedriger Drehzahl ist, der WAHR ist; und die erschwerende Bedingung, dass sich die Antriebsmaschine in dem Zustand befindet, die einer Absicht des Bedieners, den oberen Drehkörper 5 oder die Arbeitseinheit nicht zu betätigen, entspricht, wie zum Beispiel die Bedingungen, dass der Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl D2 entsprechend der Schwenkhebelbetätigung AUS ist, dass das Nullklemmen-Flag D3 AUS ist und dass der Zustand D4 des hydraulischen Sperrschalters der Sperrzustand ist. Aus diesem Grund wird bei einer Rückkehr von dem Stoppzustand des Transformators das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, nur in UNWAHR geändert, wenn mindestens eine der vorstehenden Bedingungen verneint wird. An diesem Punkt wird der Transformator 26 in Übereinstimmung mit der Absicht des Bedieners gestartet, weshalb die Betätigung durch den Bediener intermediär ist. Aus diesem Grund kann eine Anlaufzeit des Transformators vor einer möglichen Ansteuerung des Schwenkmotors 23 durch die Zeit ausgeglichen werden, die entsteht, bevor der Bediener den Vorgang ausführt. Es gibt daher keine Unterbrechung des Startvorgangs des Schwenkmotors 23 und dementsprechend kein unkomfortables Gefühl seitens des Bedieners.
• Beim Stoppen des Transformators kann ein Verfahren zum Abschalten des Schützes angewendet werden, doch wenn der Transformator erneut gestartet wird, können durch eine Spannungsdifferenz, die beim Anschalten entsteht, Funken gebildet werden, wenn nicht die Spannung rund um das Schütz auf andere Weise vereinheitlicht wird, und unter Umständen kann der Fall eintreten, dass das Schütz 27 verschweißt. Aus diesem Grund muss der Spannungsunterschied rund um das Schütz 27 bei dessen Verbindung gering gehalten werden. Der Transformator 26 muss jedoch gestartet werden, um den Spannungsunterschied wieder auszugleichen, und es dauert, bis der Transformator gestartet wird. Wenn der Transformator dagegen ohne Abschalten des Schützes 27 gestoppt wird, wie bei vorliegender Ausführungsform, kann die Anlaufzeit verkürzt werden. Ferner wird die Lebensdauer des Schützes 27 verlängert, das damit auch länger eingesetzt werden kann.
• Ferner wird beim Starten des Transformators das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 auf der Basis der Generatormotordrehzahl in WAHR geändert. Jedoch muss der Strom unmittelbar nach der Regenerierung geladen werden, und die Generatormotordrehzahl wird gegebenenfalls verringert. In einem solchen Fall kann das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 in WAHR geändert werden, auch wenn die Generatormotordrehzahl verringert wird.
• Gemäß der vorliegend beschriebenen Ausführungsform kann der Transformator von dem Transformator-Stoppzustand in den Transformator-Anlaufzustand rücküberführt werden, wenn das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, UNWAHR und das Transformatorstart-Erlaubnis-Flag F2 WAHR ist. Der Transformator kann jedoch auch in den Transformator-Anlaufzustand zurückgeführt werden, wenn das Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung, F1, UNWAHR ist, wenngleich sich der Kraftstoffwirkungsgrad im Vergleich zu dem vorstehenden Fall etwas verschlechtert.
• BEZUGSZEICHEN
• Bezugszeichenliste

1

Hybridbagger

2

Fahrzeugkörper

3

Arbeitseinheit

4

unterer Fahrkörper

4a

Fahrvorrichtung

4b

Raupenkette

5

oberer Drehkörper

6

Bedienerraum

7

Kraftstofftank

8

Hydrauliköltank

9

Antriebsmaschinenraum

10

Gegengewicht

11

Ausleger

12

Stiel

13

Löffel

14

Ausleger-Hydraulikzylinder

15

Stiel-Hydraulikzylinder

16

Löffel-Hydraulikzylinder

17

Antriebsmaschine

18a

Taumelscheibe

18

Hydraulikpumpe

19

Generatormotor

20

Antriebswelle

21

erster Inverter

22

zweiter Inverter

23

Schwenkmotor

24

Schwenkmechanismus

25

Kondensator

26

Transformator

27

Schütz

28

Spannungssensor

30

Überwachungsvorrichtung

31

Schlüsselschalter

32

Bedienhebel

32R

rechter Bedienhebel

32L

linker Bedienhebel

33

Betätigungsventil

34

rechter Hydraulikfahrmotor

35

linker Hydraulikfahrmotor

40

Kraftstoffinjektor

41

Rotationssensor

50

Transformator-Temperatursensor

51

Kondensator-Temperatursensor

52

Amperemesser

53

Spannungsdetektionssensor

54, 54

Rotationssensor

56

Drosselwählscheibe

61

Drucksensor

57

Schwenksperrschalter

58

hydraulischer Sperrschalter

100

Einheit zum Bestimmen des Transformatorstopp-Flag während der

Verzögerung

110

Einheit zum Bestimmen des Transformatorstart-Erlaubnis-Flag

120

Einheit zum Bestimmen des Transformator-Sollsteuerungszustands

130

Transformatorsteuereinheit

201

Einheit zum Aktualisieren des Autoverzögerungszählers

202

Einheit zum Bestimmen des Autoverzögerungszustands

301

Zähler-Flag für die Freigabe der Autoverzögerung

302

Einheit zum Bestimmen des Freigabezustands der Autoverzögerung

C1

sonstige Steuerungen

C11

Pumpensteuerung

C12

Antriebsmaschinensteuerung

C2

Hybridsteuerung

D1

Autoverzögerungszustand

D10

Generatormotordrehzahl

D2

Schwenkmotor-Unterstützungsbefehl

D3

Nullklemmen-Flag

D4

Zustand des hydraulischen Sperrschalters

D20

Hybridsteuerungszustand

D101

Autoverzögerungszustand

D102

Autoverzögerungs-Freigabezustand

F1

Transformatorstopp-Flag während der Verzögerung

F2

Transformatorstart-Erlaubnis-Flag

ST0

Bereitstellungszustand

ST1

Transformator-Anlaufzustand

ST2

Transformator-Anlaufzustand

SW1

Autoverzögerungsschalter

Claims (7)

1. Hybridarbeitsmaschine, umfassend: eine Antriebsmaschine; einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine verbunden ist; eine Speicherbatterie, die konfiguriert ist für die Speicherung der durch den Generatormotor erzeugten Energie und für die Energieversorgung des Generatormotors; einen Motor, der konfiguriert ist für den Antrieb durch zumindest die durch den Generatormotor erzeugte Energie und/oder zumindest durch die in der Speicherbatterie gespeicherte Energie; einen Transformator, der zwischen die Speicherbatterie und sowohl den Generatormotor als auch den Motor geschaltet ist; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Stoppen des Transformators, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt wird, eine Bedingung umfassend, dass sich die Antriebsmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, und eine Bedingung umfassend, dass ein Motorantriebsbefehl für den Antrieb des Motors nicht ausgegeben wird.
2. Hybridarbeitsmaschine, umfassend: eine Antriebsmaschine; einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine verbunden ist; eine Speicherbatterie, die konfiguriert ist für die Speicherung der durch den Generatormotor erzeugten Energie und für die Energieversorgung des Generatormotors; einen Motor, der konfiguriert ist für den Antrieb durch zumindest die von dem Generatormotor erzeugte Energie und/oder zumindest durch die in der Speicherbatterie gespeicherte Energie; einen Transformator, der zwischen die Speicherbatterie und sowohl den Generatormotor als auch den Motor geschaltet ist; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Stoppen des Transformators, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt wird, eine Bedingung umfassend, dass sich die Antriebsmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, und eine Bedingung umfassend, dass sich ein hydraulischer Sperrschalter in einem Sperrzustand befindet.
3. Hybridarbeitsmaschine, umfassend: eine Antriebsmaschine; einen Generatormotor, der mit einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine verbunden ist; eine Speicherbatterie, die konfiguriert ist für die Speicherung der von dem Generatormotor erzeugten Energie und für die Energieversorgung des Generatormotors; einen Motor, der konfiguriert ist für den Antrieb durch zumindest die von dem Generatormotor erzeugte Energie und/oder zumindest durch die in der Speicherbatterie gespeicherte Energie; einen Transformator, der zwischen die Speicherbatterie und sowohl den Generatormotor als auch den Motor geschaltet ist; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Stoppen des Transformators, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt wird, eine Bedingung umfassend, dass sich die Antriebsmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, eine Bedingung umfassend, dass ein Motorantriebsbefehl für den Antrieb des Motors nicht ausgegeben wird, und eine Bedingung, dass sich ein hydraulischer Sperrschalter in einem Sperrzustand befindet.
4. Hybridarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motor ein Schwenkmotor ist, der für das Schwenken eines Drehkörpers konfiguriert ist, und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist für das Stoppen des Transformators, wenn eine Vielzahl von Bedingungen erfüllt wird, die durch eine Bedingung, das eine Nullklemme AUS ist, ergänzt wird.
5. Hybridarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinheit den Start des Transformators auf der Basis einer Generatormotordrehzahl erlaubt.
6. Hybridarbeitsmaschine nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit den Start des Transformators zu einer Zeit erlaubt, zu der zumindest eine der Vielzahl von Bedingungen nicht erfüllt wird.
7. Hybridarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit den Transformator stoppt, indem die Stromversorgung des Transformators unterbrochen wird, während ein Schütz, das konfiguriert ist für das Herstellen und Trennen der Verbindung zwischen der Speicherbatterie und dem Transformator, verbunden bleibt.

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