DE112016000002T5

DE112016000002T5 - Baumaschine, Hybrid-Hydraulikbagger und Verfahren zum Steuern von Ausgangsdrehmoment für Motorgenerator

Info

Publication number: DE112016000002T5
Application number: DE112016000002.2T
Authority: DE
Inventors: Tsubasa Ohira; Tomotaka Imai; Hiroaki Take; Masaru Shizume
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-07-28
Also published as: WO2016088904A1; JPWO2016088904A1; US20170204589A1; KR20170087822A; CN105829615A; JP5970625B1

Abstract

Eine Baumaschine enthält einen Unterwagen, einen Oberwagen, der schwenkbar auf dem Unterwagen angeordnet ist und von einem Dreh-Motorgenerator (19) angetrieben wird, sowie Arbeitsausrüstung, die sich an dem Oberwagen befindet. Die Baumaschine enthält des Weiteren eine Einheit (38) zur Erfassung von Schwenkgeschwindigkeit, die eine Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens erfasst, eine Einheit (31) zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit, die eine Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines Maßes (21) der Betätigung eines Schwenkhebels zum Schwenken des Oberwagens berechnet, eine Einheit (34) zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes, die einen Drehmoment-Sollwert auf Basis einer Sollgeschwindigkeit berechnet, die auf der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit basiert, eine Einheit (35) zur Ausgabe eines Sollwertes, die einen Drehmoment-Sollwert an den Dreh-Motorgenerator (19) auf Basis des durch die Einheit (34) zur Berechnung des Drehmoment-Sollwertes berechneten Drehmoment-Sollwertes und der durch die Einheit (38) zur Erfassung von Schwenkgeschwindigkeit erfassten Schwenkgeschwindigkeit ausgibt, sowie eine Einheit (36) zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes, die die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit (35) zur Ausgabe des Sollwertes unter vorgegebenen Bedingungen beschränkt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baumaschine, einen Hybrid-Hydraulikbagger sowie ein Verfahren zum Steuern von Ausgangsdrehmoment für einen Motorgenerator.
Technischer Hintergrund
Bekannt ist ein Hybrid-Elektro-Drehbagger, der einen Motorgenerator zum Antreiben eines Oberwagens und einen Hydraulikantrieb zum Antreiben sonstiger Arbeitsausrüstung und eines Trägers enthält (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Da bei dem Elektro-Drehbagger der Motorgenerator dazu dient, den Oberwagen zu schwenken, wird die Bewegung des Oberwagens durch einen Vorgang zum Anheben eines Auslegers und/oder eines Stiels selbst dann nicht beeinflusst, wenn der Oberwagen gleichzeitig mit dem Vorgang des Anhebens des Auslegers und Stiels geschwenkt wird, die hydraulisch angetrieben werden. Dementsprechend kann ein Energieverlust in einem Steuerventil und dergleichen gegenüber einem Fall verringert werden, indem der Oberwagen hydraulisch angetrieben wird, sodass bessere Energieeffizienz möglich ist.
Wenn die Schwenkgeschwindigkeit eines derartigen Elektro-Drehbaggers gesteuert werden soll, wird eine Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines Hebel-Signals eines Schwenkhebels berechnet. Dann wird die Hebel-Sollgeschwindigkeit mit einer Ist-Geschwindigkeit verglichen, um eine Abweichung zu bestimmen, und ein Drehmoment-Sollwert wird auf Basis der Abweichung berechnet, um die Schwenkbewegung des Elektro-Drehbaggers unter Verwendung eines Drehmomentes zu beschleunigen oder abzubremsen, das entsprechend dem Drehmoment-Sollwert ausgegeben wird.
Insbesondere eine Ruck-Sollgeschwindigkeit, mit der die am besten geeignete Beschleunigung (Ruck-Wert) für die Hebel-Sollgeschwindigkeit erzeugt wird, wird auf Basis des Hebel-Signals des Schwenkhebels berechnet. Dann wird ein Vorwärts-Drehmoment-Sollwert (feed-forward torque command value), durch den eine Konstantgeschwindigkeits-Abweichung der Schwenkgeschwindigkeit in Bezug auf die berechnete Ruck-Sollgeschwindigkeit verringert wird, berechnet, um die Schwenkgeschwindigkeit zu steuern (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
Liste der Anführungen
Patentdokument/e

Patentdokument 1 WO 2005/111322
Patentdokument 2 WO 2006/054581

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösendes Problem/lösende Probleme
Der Elektro-Drehbagger führt mitunter Aushubarbeiten durch, bei denen ein Löffel seitlich an eine Wand der Baugrube gepresst wird. In diesem Fall ist es notwendig, den Ausleger, den Stiel und/oder den Löffel zu betätigen, während der Schwenkhebel betätigt wird.
Dabei wirkt, obwohl der Schwenkhebel von einer Bedienungsperson betätigt wird, eine Rückwirkungskraft von der Wand der Baugrube auf den Oberwagen, sodass die Schwenkgeschwindigkeit auf im Wesentlichen Null gehalten wird.
Wenn die Bedienungsperson den Schwenkhebel in diesem Zustand in Leerlaufstellung bringt, wird, da die Rückwirkungskraft größer ist als ein Ausgangsdrehmoment eines Schwenkmotors der Oberwagen zu einer Seite entgegengesetzt zu der Wand der Baugrube zurückgedrückt, sodass es zu Vibrationen kommt, bevor der Oberwagen zum Halten kommt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Baumaschine, einen Hybrid-Hydraulikbagger und ein Verfahren zum Steuern von Ausgangs-Drehmoment für einen Motorgenerator zu schaffen, mit denen Vibrationen bei Unterbrechung der Schwenkbewegung eingeschränkt werden können, wenn Aushub mit seitlichem Druck durchgeführt wird, bei dem ein Schwenkvorgang und eine Betätigung der Arbeitsausrüstung gleichzeitig durchgeführt werden.
Mittel zum Lösen des Problems/der Probleme
Eine Baumaschine gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält:
einen Unterwagen;
einen Oberwagen, der schwenkbar auf dem Unterwagen angeordnet ist und von einem Motorgenerator angetrieben wird,
Arbeitsausrüstung, die sich an dem Oberwagen befindet;
eine Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens erfasst;
eine Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines Maßes der Betätigung eines Schwenkhebels berechnet, der zum Schwenken des Oberwagens eingerichtet ist;
eine Einheit zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes, die einen Drehmoment-Sollwert auf Basis einer Sollgeschwindigkeit berechnet, die auf der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit basiert;
eine Einheit zur Ausgabe eines Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie den Drehmoment-Sollwert an den Motorgenerator auf Basis des durch die Einheit zur Berechnung des Drehmoment-Sollwertes berechneten Drehmoment-Sollwertes und der durch die Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit erfassten Schwenkgeschwindigkeit ausgibt; sowie
eine Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit zur Ausgabe des Sollwertes beschränkt, wenn die durch die Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit erfasste Ist-Drehgeschwindigkeit unter einem ersten Schwellenwert liegt, eine Abweichung zwischen der durch die Einheit zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit und der durch die Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit erfassten Ist-Schwenkgeschwindigkeit über einem zweiten Schwellenwert liegt, und eine durch die Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit berechnete Hebel-Sollgeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Gemäß dem oben dargestellten Aspekt der Erfindung wird, wenn die Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens unter dem ersten Schwellenwert liegt und die Abweichung zwischen der Hebel-Sollgeschwindigkeit und der Ist-Schwenkgeschwindigkeit über dem zweiten Schwellenwert liegt, der Oberwagen unabhängig von der Betätigung des Schwenkhebels nicht geschwenkt, sodass festgestellt werden kann, dass die Baumaschine Aushubarbeit mit seitlichem Druck ausführt. Dann kann, wenn sich herausstellt, dass die Hebel-Sollgeschwindigkeit unter dem vorgegebenen Wert liegt, bestimmt werden, dass eine Bedienungsperson die Aushubarbeit mit seitlichem Druck unterbricht. Dabei wird, da die Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit zur Ausgabe des Sollwertes beschränkt, die Einheit zur Ausgabe des Sollwertes daran gehindert, einen Drehmoment-Sollwert in der gleichen Richtung wie einer Richtung einer Rückwirkungskraft auszugeben, die auf die Arbeitsausrüstung wirkt, sodass die Erzeugung von Schwingungen an dem Oberwagen verhindert werden kann.
Ein Hybrid-Hydraulikbagger gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält:
einen Unterwagen;
einen Oberwagen, der schwenkbar an dem Unterwagen angeordnet ist und von dem Motorgenerator angetrieben wird; und
Arbeitsausrüstung, die an dem Oberwagen angeordnet ist, wobei die Arbeitsausrüstung einen Ausleger, der schwenkbar an dem Oberwagen angeordnet ist, einen Stiel, der schwenkbar an dem Ausleger angeordnet ist, sowie einen Löffel umfasst, der schwenkbar an dem Stiel angeordnet ist, wobei
eine elektrische Energie zwischen dem Motorgenerator und einem Akkumulator oder einem Generatormotor übertragen wird, und
der Ausleger, der Stiel und der Löffel hydraulisch angetrieben werden. Der Hydraulikbagger enthält des Weiteren:
eine Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens erfasst;
eine Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines Maßes der Betätigung eines Schwenkhebels berechnet, der zum Schwenken des Oberwagens eingerichtet ist;
eine Einheit zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes, die einen Drehmoment-Sollwert auf Basis einer Sollgeschwindigkeit berechnet, die auf der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit basiert;
eine Einheit zur Ausgabe eines Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie den Drehmoment-Sollwert an den Motorgenerator auf Basis des durch die Einheit zur Berechnung des Drehmoment-Sollwertes berechneten Drehmoment-Sollwertes und der durch die Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit erfassten Schwenkgeschwindigkeit ausgibt; sowie
eine Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit zur Ausgabe des Sollwertes beschränkt, wenn die durch die Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit erfasste Ist-Drehgeschwindigkeit unter einem ersten Schwellenwert liegt, eine Abweichung zwischen der durch die Einheit zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit und der durch die Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit erfassten Ist-Schwenkgeschwindigkeit über einem zweiten Schwellenwert liegt, und eine durch die Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit berechnete Hebel-Sollgeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Gemäß diesem Aspekt kann/können der/die gleiche/n Effekt/e und Vorteil/e wie diejenigen des oben dargestellten Aspekts der Erfindung erzielt werden.
Ein Verfahren zum Steuern von Ausgangsdrehmoment für einen Motorgenerator gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei einer Baumaschine durchgeführt, die einen Unterwagen, einen Oberwagen, der schwenkbar an dem Unterwagen angeordnet ist und von einem Motorgenerator angetrieben wird, Arbeitsausrüstung, die sich an dem Oberwagen befindet, sowie eine Steuereinrichtung enthält. Das Verfahren schließt die im Folgenden aufgeführten Schritte ein, die durch die Steuereinrichtung der Baumaschine durchgeführt werden:
Erfassen einer Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens;
Berechnen einer Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines Maßes der Betätigung eines Schwenkhebels, der zum Schwenken des Oberwagens eingerichtet ist;
Berechnen eines Drehmoment-Sollwerts auf Basis der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit;
Ausgeben des Drehmoment-Sollwertes an den Motorgenerator auf Basis des berechneten Drehmoment-Sollwertes und der erfassten Ist-Geschwindigkeit des Oberwagens; sowie
Beschränken der Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes an den Motorgenerator, wenn:
die erfasste Ist-Schwenkgeschwindigkeit unter einem ersten Schwellenwert liegt;
eine Abweichung zwischen der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit und der erfassten Ist-Schwenkgeschwindigkeit größer ist als ein zweiter Schwellenwert; und
die berechnete Hebel-Sollgeschwindigkeit Null beträgt.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann/können der/die gleiche/n Effekt/e und Vorteil/e wie diejenigen des oben dargestellten Aspekts der Erfindung erzielt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung/en
1 ist eine Perspektivansicht, die einen Aufbau einer Baumaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Antriebssystems der Baumaschine gemäß der beispielhaften Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Funktions-Blockdiagramm einer Schwenk-Steuereinrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform.
4 ist eine grafische Darstellung, die der Erläuterung einer Einheit zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit der beispielhaften Ausführungsform dient.
5 ist ein Flussdiagramm, das der Erläuterung einer Funktion der beispielhaften Ausführungsform dient.
6 ist eine Perspektivansicht, die der Erläuterung eines Effekts der beispielhaften Ausführungsform dient.
7 ist eine grafische Darstellung, die der Erläuterung des Effekts der beispielhaften Ausführungsform dient.
Beschreibung der Ausführungsform/en
Eine/mehrere beispielhafte Ausführungsform/en der Erfindung wird/werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
[1] Gesamtaufbau
1 zeigt eine Arbeitsmaschine gemäß der beispielhaften Ausführungsform in Form eines Hybrid-Elektro-Drehbaggers 1. Der Elektro-Drehbagger 1 enthält einen Unterwagen 2, einen Oberwagen 3 sowie Arbeitsausrüstung 5.
Der Unterwagen 2 enthält, obwohl nicht dargestellt, einen Drehgestellrahmen sowie ein Paar Fahrvorrichtungen 2A (mitunter im Folgenden zusammen als eine Fahrvorrichtung 2A bezeichnet), die sich an beiden Enden des Drehgestellrahmens in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs senkrecht zu einer Fahrtrichtung befinden. Jede der Fahrvorrichtungen 2A enthält ein Antriebsrad und ein Laufrad, die an dem Drehgestellrahmen angeordnet sind, sowie eine Raupenkette, die um das Antriebsrad und das Laufrad herum läuft. Die Fahrvorrichtung 2A bewegt den Elektro-Drehbagger 1 vorwärts und rückwärts, wenn das Antriebsrad in einer Richtung angetrieben wird, in der die Raupenkette 2B verläuft.
Der Oberwagen 3 ist über einen Drehkranz schwenkbar an dem Drehgestellrahmen des Unterwagens 2 angeordnet. Der Oberwagen 3 wird von einem Motorgenerator (weiter unten beschrieben) angetrieben.
Eine Kabine 4 befindet sich an einer vorderen linken Seite des Oberwagens 3 in der Fahrtrichtung. Die Arbeitsausrüstung 5 befindet sich vorn in der Mitte des Oberwagens 3 und grenzt an die Kabine 4 an. Ein Ballastgewicht 3A befindet sich an einer hinteren Seite des Oberwagens 3 (d. h. einer Seite, die der Kabine 4 und der Arbeitsausrüstung 5 gegenüberliegt. Das Ballastgewicht 3A dient dazu, ein Gleichgewicht während der Aushubarbeit mit dem Elektro-Drehbagger 1 aufrechtzuerhalten.
Eine Bedienungsperson steigt in die Kabine 4 ein, um den Elektro-Drehbagger 1 zu bedienen. In der Kabine 4 befindet sich, obwohl in 1 nicht dargestellt, ein Fahrersitz. Bedienhebel befinden sich an beiden Seiten des Fahrersitzes. Ein/mehrere Fahrpedal/e mit Schrägstrich befindet/befinden sich an der Bodenfläche der Kabine 4.
Die Arbeitsausrüstung 5 enthält einen Ausleger 6, einen Stiel 7, einen Löffel 8 sowie Zylinder, die einen Auslegerzylinder 6A, einen Stielzylinder 7A bzw. einen Löffelzylinder 8A zum Bewegen des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 einschließen.
Ein unteres Ende des Auslegers 6 ist beweglich mit dem Oberwagen 3 verbunden. Der Auslegerzylinder 6A, der Enden hat, die mit dem Oberwagen 3 bzw. dem Ausleger 6 verbunden sind, ist so eingerichtet, dass er ausgefahren und eingefahren wird, um den Ausleger 6 vertikal zu bewegen.
Ein unteres bzw. hinteres Ende des Stiels 7 ist schwenkbar mit einem vorderen Ende des Auslegers 6 verbunden, sodass der Arm 7 durch Ausfahren und Einfahren des Stielzylinders 7A, der Enden hat, die mit dem Ausleger 6 bzw. dem Stiel 7 verbunden sind, vertikal bewegt werden kann.
Ein hinteres Ende des Löffels 8 ist schwenkbar mit einem vorderen Ende des Stiels 7 verbunden, sodass der Löffel 8 durch Ausfahren und Einfahren des Löffelzylinders 8A, der Enden hat, die mit dem Stiel 7 bzw. dem Löffel 8 verbunden sind, bewegt werden kann.
Der Auslegerzylinder 6A, der Stielzylinder 7A und der Löffelzylinder 8A sind Hydraulikzylinder, die mit Hydrauliköl angetrieben werden, das von einer Hydraulikpumpe ausgestoßen wird.
Es ist anzumerken, dass, obwohl der Oberwagen 3 in der beispielhaften Ausführungsform von dem Motorgenerator angetrieben wird, der Schutzumfang der Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Das heißt, der Elektro-Drehbagger 1 kann alternativ ein Hybrid- oder elektrisch angetriebener Elektro-Drehbagger sein, bei dem der Ausleger 6, der Stiel 7, der Löffel 8 oder/und der Unterwagen 2 mit dem Motorgenerator angetrieben wird/werden.
2 zeigt einen Gesamtaufbau eines Antriebssystems des Elektro-Drehbaggers 1. Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung ein Schwenk-Mittelpunkt des Oberwagens 3 als ein Ursprung 3 bezeichnet wird, die Fahrtrichtung des Unterwagens 2 als eine Längsrichtung bezeichnet wird, und eine Richtung im rechten Winkel zu der Fahrtrichtung als eine Querrichtung bezeichnet wird.
Der Elektro-Drehbagger 1 enthält einen Verbrennungsmotor 11 (Antriebsquelle), einen Generatormotor 13, der von dem Motor 11 angetrieben wird, um Strom zu erzeugen, einen Akkumulator 17, der zum Speichern der elektrischen Energie eingerichtet ist, Wechselrichter 131, 171, einen Transformator 17C, eine Hydraulikpumpe 12, Bedienhebel 20L, 20R, ein Hydraulik-Steuerventil 14, eine Motor-Steuerung 11A, eine Pumpen-Steuerung 14A, eine Hybrid-Steuerung 16 sowie einen Multimonitor 23. Die von dem Generatormotor 13 erzeugte elektrische Energie und/oder die von dem Akkumulator 17 abgegebene elektrische Energie wird einem Dreh-Motorgenerator 19 zugeführt, um den Dreh-Motorgenerator 19 anzutreiben und eine Schwenkbewegung des Oberwagens 3 zu bewirken.
Der Motor 11 wird mittels eines Steuer- bzw. Bedienbefehls von der Motor-Steuerung 11A gesteuert, um die Hydraulikpumpe 12 und den Generatormotor 13 anzutreiben.
Das hydraulische Antriebssystem schließt das Hydraulik-Steuerventil 14, den oben beschriebenen Auslegerzylinder 6A, den Stielzylinder 7A, den Löffelzylinder 8A sowie einen Fahrmotor 15 ein, die von der Hydraulikpumpe 12 (Hydraulikquelle) angetrieben werden. Das Hydraulik-Steuerventil 14 wird mit einem Vorsteuer-Hydraulikdruck (PPC-Druck) angesteuert, der durch Betätigen der Bedienhebel 20L, 20R erzeugt wird. Die Hydraulikpumpe ist eine Verstellpumpe, die eine Verstelleinheit (z. B. eine Taumelscheibe und eine Achse) aufweist. Die Hydraulikpumpe 12 enthält einen Sensor zur Erfassung des Winkels der Taumelscheibe, mit dem ein Winkel der Taumelscheibe der Hydraulikpumpe 12 erfasst wird. Der erfasste Winkel der Taumelscheibe wird in die Pumpen-Steuerung 14A eingegeben, und die Pumpen-Steuerung 14A gibt einen Steuerbefehl zum variablen Steuern eines Ausgangsstroms der Hydraulikpumpe 12 aus.
Ein Motor-Antriebssystem schließt den Generatormotor 13, die Hybrid-Steuerung 16, den Akkumulator 17, den Dreh-Motorgenerator 19, die Wechselrichter 13l, 19l und den Transformator 17C ein.
Die Hybrid-Steuerung 16 schließt eine Eingabe-Einheit, eine Ausgabe-Einheit, eine Berechnungs-Einheit und einen Speicher ein.
Die Eingabe-Einheit der Hybrid-Steuerung 16 empfängt einen Schwenk-Betätigungsbefehl für den Oberwagen 3 und Informationen, die über einen Sensor erfasst werden, der vor allem an dem Motor-Antriebssystem vorhanden ist (z. B. eine Positions-Information über den Dreh-Motorgenerator 19 und Spannung zwischen Systemen, die mit den Wechselrichtern 13l, 19l und dem Transformator 17C verbunden sind).
Die Ausgabe-Einheit der Hybrid-Steuerung 16 gibt einen Befehl an die Wechselrichter 13l, 19l und den Transformator 17C aus. Die Wechselrichter 13l, 19l und der Transformator 17C sind über Stromleitungen miteinander verbunden. In Reaktion auf den Befehl von der Hybrid-Steuerung 16 wird die elektrische Energie zwischen dem Wechselrichter 13l und dem Generatormotor 13, zwischen dem Wechselrichter 19l und dem Dreh-Motorgenerator 19 sowie zwischen dem Transformator 17C und dem Akkumulator 17 übertragen.
Die Berechnungs-Einheit der Hybrid-Steuerung 16 berechnet eine Drehgeschwindigkeit des Dreh-Motorgenerators 19 und einen Antriebsbefehl für den Dreh-Motorgenerator 19 (weiter unten beschrieben).
Der Speicher der Hybrid-Steuerung 16 steuert Antriebskennlinien des Dreh-Motorgenerators 19.
Der Dreh-Motorgenerator 19 wird mit dem Strom von dem Generatormotor 13 und/oder dem Akkumulator 17 angetrieben. Der Dreh-Motorgenerator 19 wandelt eine Bremskraft in die elektrische Energie um, wenn der Oberwagen 3 gebremst wird, und führt die elektrische Energie dem Generatormotor 13 sowie dem Akkumulator 17 zu.
Der Dreh-Motorgenerator 19 enthält einen Sensor 24 (z. B. einen sogenannten Resolver), der eine Drehposition des Dreh-Motorgenerators 19 erfasst und die erfasste Drehposition an die Hybrid-Steuerung 16 ausgibt. Es ist anzumerken, dass die elektrische Energie für den Dreh-Motorgenerator 19 unter Verwendung einer Spannung zwischen den Systemen und dem Strom oder der Drehgeschwindigkeit des Dreh-Motorgenerators 19 berechnet wird.
Diese Antriebssysteme sind so eingerichtet, dass sie in Reaktion auf eine Betätigung eines linken Bedienhebels 20L und eines rechten Bedienhebels 20R, die sich in der Kabine 4 befinden, durch eine Bedienungsperson angetrieben werden.
Das heißt, der Ausleger 6 ist so eingerichtet, dass er nach oben oder nach unten bewegt wird, wenn die Bedienungsperson den rechten Bedienhebel 20R in der Längsrichtung betätigt. Der Löffel 8 ist so eingerichtet, dass er den Aushub/Entladevorgang durchführt, wenn die Bedienungsperson den rechten Bedienhebel 20R in der Querrichtung betätigt. Der Stiel 7 ist so eingerichtet, dass er den Entlade/Aushub-Vorgang durchführt, wenn die Bedienungsperson den linken Bedienhebel 20L in der Längsrichtung betätigt. Der Oberwagen 3 ist so eingerichtet, dass er in der Querrichtung geschwenkt wird, wenn die Bedienungsperson den linken Bedienhebel 20L in der Querrichtung betätigt.
Wenn der linke Bedienhebel 20L in der Querrichtung betätigt wird, um den Oberwagen 3 zu schwenken, wird der durch die Einheit 21 zur Erfassung von PPC-Druck erfasste PPC-Befehl von der Pumpen-Steuerung 14A und der Hybrid-Steuerung 16 empfangen.
Die Hybrid-Steuerung 16 gibt einen Schwenk-Befehl an den Wechselrichter 19l aus. Der Wechselrichter 19l führt die elektrische Energie dem Dreh-Motorgenerator 19 zu, um den Dreh-Motorgenerator 19 anzutreiben.
Des Weiteren wird in Reaktion auf die Betätigung der Bedienhebel 20L, 20R der PPC-Druck direkt in das Hydraulik-Steuerventil 14 eingeleitet, um das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 12 so zu steuern, dass die Zylinder 6A, 7A, 8A und der Fahrmotor 15 angetrieben werden.
Ein Drosselklappenschalter 22 und der Multimonitor 23 befinden sich in der Kabine 4 an dem Oberwagen 3.
Ein Steuerbefehl an die Motor-Steuerung 11A wird ausgegeben, indem der Drosselklappenschalter 22 betätigt wird, um die Ausgangsleistung des Motors 11 zu steuern.
Der Multimonitor 23 enthält eine Bedieneinheit 23A und eine Anzeige 23B. Der Multimonitor 23 kann ein Touchscreen sein, der so eingerichtet ist, dass er über eine direkte Berührung der Anzeige betätigt wird.
Die Bedieneinheit 23A schließt eine Vielzahl von Betätigungsknöpfen ein, die unabhängig von dem Monitor sind, und ist zum Umschalten des Status der Anzeige sowie zum Eingeben eines Betätigungsbefehls eingerichtet.
Der Status des Motors 11 (z. B. eine Kraftstoff-Restmenge und eine Kühlwasser-Temperatur) sowie Temperaturbedingungen und dergleichen des Generator-Motors 13, des Akkumulators 17 und des Dreh-Motorgenerators 19 werden auf der Anzeige 236 angezeigt.
[2] Aufbau von Berechnungs-Einheit 18 von Hybrid-Steuerung 16
3 zeigt ein Funktions-Blockdiagramm einer Berechnungs-Einheit 18 der Hybrid-Steuerung 16 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Berechnungs-Einheit 18 der Hybrid-Steuerung 16 enthält eine Einheit 31 zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit, eine Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit, eine Einheit 33 zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit, eine Einheit 34 zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes, eine Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes sowie eine Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe eines Sollwertes.
Des Weiteren ist die Hybrid-Steuerung 16 mit einer Einheit 37 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie die Schwenkgeschwindigkeit des von dem Dreh-Motorgenerator 19 angetriebenen Oberwagens 3 erfasst, mit einer Einheit 38 zur Erfassung der Drehposition, die so eingerichtet ist, dass sie die Drehposition des Dreh-Motorgenerators 19 erfasst, sowie mit einer Einheit 39 zur Erfassung eines Ausgangs-Drehmomentes verbunden, die so eingerichtet ist, dass sie ein Ausgangs-Drehmoment des Dreh-Motorgenerators 19 erfasst, sodass eine Ist-Schwenkgeschwindigkeit und eine Ist-Drehposition des Oberwagens 3 und ein Erfassungswert des Ausgangs-Drehmomentes des Dreh-Motorgenerators 19 zu der Hybrid-Steuerung 16 zurückgeführt werden. Die Schwenkgeschwindigkeit, die durch die Einheit 37 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit erfasst wird, und die Drehposition des Dreh-Motorgenerators 19, die durch die Einheit 38 zur Erfassung der Drehposition erfasst wird, werden auf Basis des Erfassungswertes des oben beschriebenen Sensors 24 (siehe 2) ermittelt. Das Ausgangs-Drehmoment des Dreh-Motorgenerators 19 wird auf Basis der oben beschriebenen Spannung zwischen den Systemen sowie der Drehgeschwindigkeit des Dreh-Motorgenerators 19 oder des in den Dreh-Motorgenerator 19 eingegebenen Stroms ermittelt. Es ist anzumerken, dass bei der folgenden Beschreibung die Betätigung des linken Bedienhebels 20L in der Breitenrichtung zum Betätigen des Oberwagens 3 als die Betätigung des ”Schwenkhebels 20L” bezeichnet wird.
Die Einheit 31 zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit berechnet die Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines durch die Einheit 21 zur Erfassung von PPC-Druck erfassten Maßes der Betätigung des Schwenkhebels 20L. Die Einheit 31 zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit enthält eine Tabelle, in der das Maß der Betätigung des Hebels mit der Hebel-Sollgeschwindigkeit verknüpft ist, und berechnet die Hebel-Sollgeschwindigkeit unter Bezugnahme auf die Tabelle und gibt sie aus.
Die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechnet eine Ruck-Sollgeschwindigkeit, die einen Gradienten der Beschleunigung oder Abbremsung des Oberwagens 3 einschließt, auf Basis der durch die Einheit 31 zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit. Das heißt, die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit empfängt, wie in 4 gezeigt, eine Hebel-Sollgeschwindigkeit Vi des Schwenkhebels 20L während einer Beschleunigung-Periode (empfängt eine von Vi auf 0 geänderte Hebel-Sollgeschwindigkeit während einer Abbremsung-Periode) und berechnet die Beschleunigung (Abbremsung) G so, dass ein konstanter Ruck-Wert JA ermittelt werden kann, bis die Beschleunigung eine vorgegebene Beschleunigung Ga erreicht (oder die Abbremsung G während der Abbrems-Periode Abbremsung Gb erreicht). Um plötzliche Beschleunigung (Abbremsung des Oberwagens 3 zu vermeiden, wenn die Hebel-Sollgeschwindigkeit Vi eingegeben wird (wenn die eingegebene Hebel-Sollgeschwindigkeit während der Abbremsungs-Periode Vi auf 0 geändert wird), wird die Beschleunigung Ga (Abbremsung Gb während der Abbremsungs-Periode) auf Basis des Ruck-Wertes JA in Form des Gradienten der Beschleunigung (eines Ruck-Wertes Jb in Form des Gradienten der Abbremsung während der Abbremsungs-Periode) berechnet, und wird eine Ruck-Sollgeschwindigkeit Vo berechnet und ausgegeben, um eine allmähliche Beschleunigung (Abbremsung) durchzuführen. Es ist anzumerken, dass, wenn sich der Oberwagen 3 in einem Zustand niedriger Geschwindigkeit befindet, in dem die Schwenkgeschwindigkeit auf einem ersten Schwellenwert (weiter unten beschrieben) oder darunter liegt, die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit in einem Abschnitt, in dem die Hebel-Sollgeschwindigkeit von Vi auf 0 geändert wird, die Hebel-Sollgeschwindigkeit als die Ruck-Sollgeschwindigkeit ausnahmsweise ausgibt. Anschließend wird, wenn die Schwenkgeschwindigkeit unter den ersten Schwellenwert fällt (d. h. unmittelbar vor dem Unterbrechen der Schwenkbewegung) der oben beschriebene Ausnahmeprozess beendet.
Die Einheit 33 zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit berechnet eine Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit zum Steuern der Position des Oberwagens 3 unter Bezugnahme auf die aktuelle Position (Ursprung) des Dreh-Motorgenerators 19. Das heißt, die Einheit 33 zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit berechnet die Ursprungsposition des Dreh-Motorgenerators 19 auf Basis der durch die Einheit 38 zur Erfassung der Drehposition erfassten aktuellen Position des Dreh-Motorgenerators 19, der durch die Einheit 37 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit erfassten Ist-Schwenkgeschwindigkeit, des durch die Einheit 39 zur Erfassung eines Ausgangs-Drehmomentes erfassten Ausgangs-Drehmomentes des Dreh-Motorgenerators 19, der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit und der Ruck-Sollgeschwindigkeit.
Wenn der Oberwagen 3 tatsächlich in einer Richtung geschwenkt wird, die sich von der durch den Hebel-Betätigungsbefehl des Schwenkhebels 20L angegebenen Richtung unterscheidet, berechnet die Einheit 33 zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit die Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit, indem sie eine Differenz zwischen der Ursprungsposition und der aktuellen Position des Dreh-Motorgenerators 19 verstärkt. Die berechnete Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit ist eine Sollgeschwindigkeit, bei der ein Blockier- bzw. Arretiermoment zum Arretieren der Position des Oberwagens 3 ausgeübt wird, sodass der Dreh-Motorgenerator 19 trotz einer von außen wirkenden Kraft nicht umgekehrt gedreht wird, während der Oberwagen 3 in Stillstand ist, oder die Hebel-Sollgeschwindigkeit.
Die Einheit 34 zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes berechnet einen Vorwärts-Drehmoment-Sollwert (im Folgenden als ein FF-Drehmoment-Sollwert bezeichnet) auf Basis der durch die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechneten Beschleunigung G und eines vorgegebenen Wertes der Trägheit. Es ist anzumerken, dass die Einheit 34 zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes den FF-Drehmoment-Sollwert so berechnet, dass er Null beträgt, wenn die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes durch die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes beschränkt wird, wie dies weiter unten beschrieben ist.
Die Einheit 35 zur Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes gibt den durch die Einheit 34 zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes berechneten Drehmoment-Sollwert an den Dreh-Motorgenerator 19 aus. Das heißt, die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes addiert die berechnete Ruck-Sollgeschwindigkeit zu der Rückwirkungskraft-Steuerungs-Sollgeschwindigkeit, um eine Sollgeschwindigkeit festzulegen, und subtrahiert die durch die Einheit 37 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit erfasste Ist-Schwenkgeschwindigkeit von der Sollgeschwindigkeit, um eine Differenz zu bestimmen. Dann führt die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes eine Drehmomentumwandlung der Differenz durch, um einen Geschwindigkeitsabweichungs-Drehmoment-Sollwert zu definieren.
Anschließend addiert die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes den Drehmomentumwandlung unterzogenen Geschwindigkeitsabweichungs-Drehmoment-Sollwert zu dem durch die Einheit 34 zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes berechneten FF-Drehmoment-Sollwert, um den Drehmoment-Sollwert zu berechnen, und gibt den Drehmoment-Sollwert an den Dreh-Motorgenerator 19 aus.
Die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes beschränkt eine Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes unter vorgegebenen Bedingungen.
Die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes wird durch die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes beschränkt, wenn alle der im Folgenden aufgeführten Bedingungen erfüllt sind.

Bedingung 1:: Die durch die Einheit 37 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit erfasste Ist-Schwenkgeschwindigkeit liegt unter einem ersten Schwellenwert.
Bedingung 2:: Die Bedienungsperson bringt den Schwenkhebel 20L in eine Leerlaufstellung, wenn der Neigungswinkel des Schwenkhebels 20L kleiner ist als ein vorgegebener Winkel, und versucht, die Schwenkbewegung des Oberwagens 3 zum Halten zu bringen.
Bedingung 3:: Die durch die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechnete Ruck-Sollgeschwindigkeit liegt unter einem dritten Schwellenwert.
Bedingung 4:: Eine Abweichung zwischen der Sollgeschwindigkeit, die ermittelt wird, indem die Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit zu der berechneten Ruck-Sollgeschwindigkeit addiert wird, und der Ist-Sollgeschwindigkeit liegt über einem zweiten Schwellenwert (d. h., ein Aushubvorgang wird durchgeführt und dabei wirkt eine Kraft von außen auf den Löffel 8 in der Schwenkrichtung).

Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der zweite Schwellenwert als eine Drehgeschwindigkeit definiert, die höher ist als die als der erste Schwellenwert definierte Drehgeschwindigkeit, und ist der dritte Schwellenwert als eine Drehgeschwindigkeit definiert, die höher ist als die als der zweite Schwellenwert definierte Drehgeschwindigkeit.
Die im Folgenden beschriebene Feststellung wird entsprechend den oben beschriebenen Bedingungen getroffen. Unter Verwendung der Bedingungen 1 und 2 als Teil der Feststellungs-Bedingungen kann festgestellt werden, dass die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens niedrig ist und die Bedienungsperson versucht, die Schwenkbewegung zum Stillstand zu bringen. Unter Verwendung der Bedingung 3 als einer der Feststellungs-Bedingungen kann festgestellt werden, dass die Ruck-Sollgeschwindigkeit niedrig ist und die Schwenkgeschwindigkeit niedrig ist. Unter Verwendung der Bedingung 4 als einer der Feststellungs-Bedingungen kann festgestellt werden, dass sich die Schwenk-Sollgeschwindigkeit aufgrund einer Kraft von außen von der Ist-Schwenkgeschwindigkeit unterscheidet.
Unter Verwendung der oben aufgeführten Bedingungen 1 bis 4 zum Beschränken der Ausgabe des FF-Drehmoment-Sollwertes kann unbeabsichtigte Ausgabe des FF-Drehmoments vermieden werden, das erzeugt wird, wenn die Geschwindigkeit der Schwenkbewegung niedrig ist und die Rückwirkungskraft ausgeübt wird und der Oberwagen in einer nichtbeabsichtigten Richtung bewegt wird. Es ist anzumerken, dass von den oben aufgeführten Bedingungen die Bedingung 3 nicht notwendig ist.
Des Weiteren setzt die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes auch den FF-Drehmoment-Sollwert auf 0, um die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes zu beschränken, wenn die durch die Einheit 33 zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit berechnete Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit niedriger ist als die durch die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechnete Ruck-Sollgeschwindigkeit.
Hingegen setzt die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes den FF-Drehmoment-Sollwert nicht auf 0, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind.

Bedingung 5:: Die Kraft von außen wird nicht auf den Löffel 8 ausgeübt, und die Ist-Schwenkgeschwindigkeit unterscheidet sich nicht erheblich von der Ruck-Sollgeschwindigkeit.
Bedingung 6:: Das Geschwindigkeitsabweichungs-Drehmoment, das auf Basis der Abweichung zwischen der Sollgeschwindigkeit und der Ist-Schwenkgeschwindigkeit ermittelt wird, wirkt in der gleichen Richtung wie der FF-Drehmoment-Sollwert (Absolutwert der Ist-Schwenkgeschwindigkeit > Absolutwert der Ruck-Sollgeschwindigkeit).

Wenn die oben aufgeführten Bedingungen erfüllt sind, setzt die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes den FF-Drehmoment-Sollwert nicht auf 0, sondern gibt den berechneten FF-Drehmoment-Sollwert selbst dann direkt an die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes aus, wenn die Bedingungen 1 bis 3 erfüllt sind.
[3] Effekte der Ausführungsform (Verfahren zum Steuern von Ausgangs-Drehmoment für Motorgenerator)
Im Folgenden werden Effekte der beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf ein in 5 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben.
Zunächst erfasst die Einheit 21 zur Erfassung von PPC-Druck das Maß der Betätigung des Schwenkhebels 20L (Schritt S1) und gibt das erfasste Maß der Betätigung des Hebels an die Einheit 31 zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit aus.
Die Einheit 31 zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit berechnet die Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis des Maßes der Betätigung des Hebels (Schritt S2) und gibt die Hebel-Sollgeschwindigkeit an die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit aus.
Die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechnet die Ruck-Sollgeschwindigkeit auf Basis der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit (Schritt S3).
Die Einheit 34 zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes berechnet den FF-Drehmoment-Sollwert auf Basis der Beschleunigung G, die auf Basis der Ruck-Sollgeschwindigkeit berechnet wird, sowie des Wertes der Trägheit (Schritt S4).
Die Einheit 33 zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit berechnet die Ursprungsposition des Dreh-Motorgenerators 19 und die Differenz zwischen der Ursprungsposition und der Ist-Schwenkposition und führt Verstärkung sowie Integration der Differenz durch, um die Rückwirkungskraft-Sollgeschwindigkeit zu berechnen (Schritt S5).
Die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes stellt fest, ob die Ist-Schwenkgeschwindigkeit unter dem ersten Schwellenwert liegt (die oben beschriebene Bedingung 1) (Schritt S6).
Wenn die Bedingung 1 erfüllt ist (JA in Schritt S6), stellt die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes fest, ob die Hebel-Sollgeschwindigkeit 0 beträgt (zweite Bedingung), um zu ermitteln, ob die Bedienungsperson versucht, die Schwenkbewegung des Oberwagens 3 zum Halten zu bringen (Schritt S7).
Wenn die zweite Bedingung erfüllt ist (JA in Schritt S7), stellt die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes fest, ob die Ruck-Sollgeschwindigkeit auf oder unter dem dritten Schwellenwert liegt (die dritte Bedingung) (Schritt S8).
Wenn die dritte Bedingung erfüllt ist (JA in Schritt S8), stellt die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes fest, ob der Befehlswert, der ermittelt wird, indem die Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit zu der Ruck-Sollgeschwindigkeit addiert wird, über dem zweiten Schwellenwert liegt (die vierte Bedingung) (Schritt S9). Wenn die vierte Bedingung erfüllt ist (JA in Schritt S9), setzt die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes den FF-Drehmoment-Sollwert auf 0 und gibt den FF-Drehmoment-Sollwert an die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes aus (Schritt S11).
Wenn hingegen eine von der ersten bis vierten Bedingung (S6 bis S9) nicht erfüllt ist (S6 bis S9: NEIN), stellt die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes fest, ob die Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit höher ist als die Ruck-Sollgeschwindigkeit (Schritt S10). Wenn die Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit nicht höher ist als die Ruck-Sollgeschwindigkeit (Schritt S10: NEIN), gibt die Einheit 34 zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes das auf Basis der Beschleunigung G und des Wertes der Trägheit bestimmte FF-Drehmoment an die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes aus (Schritt S12).
Wenn die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes feststellt, dass die Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit höher ist als die Ruck-Sollgeschwindigkeit (JA in Schritt S10) setzt die Einheit 34 zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes den FF-Drehmoment-Sollwert auf 0 und gibt den FF-Drehmoment-Sollwert an die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes aus (Schritt S11).
Die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes addiert den Geschwindigkeitsabweichungs-Drehmoment-Sollwert zu dem FF-Drehmoment-Sollwert, um den Drehmoment-Sollwert zu definieren, und gibt den Drehmoment-Sollwert an den Dreh-Motorgenerator 19 aus (Schritt S13).
[4] Vorteil/e der beispielhaften Ausführungsform/en
Die beispielhafte Ausführungsform weist die im Folgenden aufgeführten Vorteile auf.
Es wird angenommen, dass ein Aushubvorgang durchgeführt wird und dabei eine linke Seite des Löffels 8, wie in 6 gezeigt, in Kontakt mit einer Wand W der Baugrube ist. Die Bedienungsperson betätigt einen Löffel-Bedienhebel, um eine nach unten gerichtete Aushubkraft F1 auszuüben, und bewegt gleichzeitig den Schwenkhebel 20L nach links. In diesem Zustand ist, da eine Rückwirkungskraft F2 von der Wand W der Baugrube auf den Löffel 8 wirkt, die Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 3 unabhängig von der konstanten Ausgabe der Ruck-Sollgeschwindigkeit im Wesentlichen Null.
Wenn die Bedienungsperson den Schwenkhebel 20L zu einem Zeitpunkt t1 in eine Leerlaufstellung bringt (siehe 7), wird die nach links gerichtete Ruck-Sollgeschwindigkeit verringert, bis die Ruck-Sollgeschwindigkeit, unmittelbar bevor die Schwenkbewegung zum Halten gebracht wird, auf Basis der Hebel-Sollgeschwindigkeit angewiesen wird. Bei der Ruck-Sollgeschwindigkeit unmittelbar bevor die Schwenkbewegung zum Halten kommt, wird, da die Rückwirkungskraft F2 von der Wand W der Baugrube das Ausgangsdrehmoment des Dreh-Motorgenerators 19 übersteigt, der Oberwagen 3 nach rechts geschwenkt. Dabei kommt es, da der FF-Drehmoment-Sollwert F3 ausgegeben wird und eine nach rechts gerichtete Schwenkbewegung verursacht, zu einer starken Drehmomentfluktuation aufgrund von Vibrationen an dem Dreh-Motorgenerator 19. Durch die darauf folgende Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit wird das Geschwindigkeitsabweichungs-Drehmoment verstärkt, das im Gleichgewicht mit der Rückwirkungskraft F2 ist, sodass der Oberwagen 3 zum Halten gebracht wird.
Der oben beschriebene Vorgang ist in einem in 7 gezeigten Diagramm sichtbar. Es ist anzumerken, dass die obere Seite einer Ordinatenachse des Diagramms eine linke Seite in der Schwenkrichtung in 6 darstellt und die untere Seite eine rechte Seite in der Schwenkrichtung in 6 darstellt. Wenn die Bedienungsperson den Schwenkhebel 20L betätigt und den Löffel 8 an die Wand der Baugrube W presst und dann den Schwenkhebel 20L in die Leerlaufstellung bringt, verringert sich, da die Ist-Schwenkgeschwindigkeit niedrig ist, die Ruck-Sollgeschwindigkeit entsprechend der Hebel-Sollgeschwindigkeit bis zu einem Zeitpunkt unmittelbar bevor die Schwenkbewegung zum Halten kommt, und nähert sich auf Basis der Ruck-Sollgeschwindigkeit von dem Zeitpunkt unmittelbar bevor die Schwenkbewegung zum Halten kommt, Null.
Es wird ein Vergleichsbeispiel beschrieben, das keine Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes aufweist (beispielsweise ein Fall, bevor keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden). Die Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 3 nimmt nicht zu, während die Arbeitsausrüstung 5 durch eine Betätigung des Schwenkhebels 20L an die Wand W der Baugrube gepresst wird, da das Ausgangsdrehmoment des Dreh-Motorgenerators 19 im Gleichgewicht mit der Rückwirkungskraft F2 ist. Wenn die Bedienungsperson den Schwenkhebel 20L zu dem Zeitpunkt t1 in die Leerlaufstellung bringt, wird der Oberwagen 3 aufgrund der Rückwirkungskraft F2 von der Wand W der Baugrube in einer Richtung (einer negativen Richtung) geschwenkt, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der die Arbeitsausrüstung 5 an die Wand W der Baugrube gepresst wird.
Dabei nimmt das von der Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes ausgegebene Ausgangsdrehmoment schnell ab, wenn der Schwenkhebel 20L in die Leerlaufstellung gebracht wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Geschwindigkeitsabweichungs-Drehmoment in Verbindung mit der Verringerung der Ruck-Sollgeschwindigkeit schnell abnimmt und das nach rechts gerichtete FF-Drehmoment ausgegeben wird. Wenn der FF-Drehmoment-Sollwert F3 ausgegeben wird, wird der Drehmoment-Sollwert in einer Richtung an den Dreh-Motorgenerator 19 ausgegeben, durch die die schnelle Verringerung des von der Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes ausgegebenen Ausgangsdrehmomentes gefördert wird, sodass die nach rechts gerichtete Schwenkbewegung unterstützt wird. Anschließend wird entsprechend der stärkeren Rückwirkungskraftsteuerung das durch die Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes ausgegebene Ausgangsdrehmoment nach links ausgegeben, um die Position der Arbeitsausrüstung 2 zu einem Zeitpunkt t2 beizubehalten und die Arbeitsausrüstung zum Halten zu bringen.
Im Unterschied dazu kann bei der Anordnung, die entsprechend der beispielhaften Ausführungsform abgewandelt ist (beispielsweise in einem Fall, nachdem die Gegenmaßnahmen ergriffen werden), da der FF-Drehmoment-Sollwert auf Null gesetzt wird und der FF-Drehmoment-Sollwert von der Einheit 35 zur Ausgabe des Sollwertes nicht ausgegeben wird, wenn alle der oben beschriebenen Bedingungen, beginnend mit der Bedingung 1, erfüllt sind, wie in 7 mit unterbrochenen Linien dargestellt, die Verringerung des Ausgangsdrehmomentes des Dreh-Motorgenerators 19 eingeschränkt werden, sodass die Änderung der Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 3 eingeschränkt werden kann und die Schwingungen verringert werden.
Des Weiteren erhält, da der FF-Drehmoment-Sollwert auf Null gesetzt wird, wenn die Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit die Ruck-Sollgeschwindigkeit übersteigt, der Drehmoment-Sollwert auf Basis der Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit Priorität, sodass der Oberwagen 3 mit dem Drehmoment-Sollwert in einer Richtung, in der der Rückwirkungskraft F2 Widerstand entgegengesetzt wird, schnell zum Halten gebracht werden kann.
[5] Abwandlung/en der Ausführungsform/en
Es versteht sich, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebene/n beispielhafte/n Ausführungsform/en beschränkt ist, sondern die im Folgenden beschriebenen Abwandlungen einschließt.
Bei der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist die Einheit 33 zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit vorhanden, und die Einheit 36 zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes schränkt den FF-Drehmoment-Sollwert ein, wenn die durch die Einheit 33 zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit berechnete Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit höher ist als die durch die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechnete Ruck-Sollgeschwindigkeit. Der Schutzumfang der Erfindung ist jedoch nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt, und die Beträge der Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit sowie der Ruck-Sollgeschwindigkeit werden nicht notwendigerweise verglichen.
Der FF-Drehmoment-Sollwert wird bei der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform auf Basis der durch die Einheit 32 zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechneten Beschleunigung berechnet. Der Schutzumfang der Erfindung ist jedoch nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt, und der FF-Drehmoment-Sollwert kann als Alternative dazu berechnet werden, indem die Beschleunigung unter Verwendung anderer Verfahren berechnet wird.
Die spezifische Struktur und Form der Umsetzung der Erfindung können auf verschiedene Weise abgewandelt werden, sofern eine derartige Abwandlung mit einer Aufgabe der Erfindung vereinbar ist (z. B. wird der Oberwagen unter Verwendung eines Motorgenerators und eines hydraulischen Antriebsmechanismus angetrieben).
Erläuterung von Bezugszeichen
1 ... Elektro-Drehbagger, 2 ... Unterwagen, 2A ... Fahrvorrichtung, 2B ... Raupenkette, 3 ... Oberwagen, 4 ... Kabine, 5 ... Arbeitsausrüstung, 6 ... Ausleger, 6A ... Auslegerzylinder, 7 ... Stiel, 7A ... Stielzylinder, 8 ... Löffel, 8A ... Löffelzylinder, 11 ... Motor, 11A ... Motor-Steuerung, 12 ... Hydraulikpumpe, 13 ... Generatormotor, 13l ... Wechselrichter, 14 ... Hydraulik-Steuerventil, 14A ... Pumpen-Steuerung, 15 ... Fahrmotor, 16 ... Hybrid-Steuerung, 17 ... Akkumulator, 17C ... Transformator, 18 ... Berechnungs-Einheit, 19 ... Dreh-Motorgenerator, 19l ... Wechselrichter, 20L ... Schwenkhebel, 20R ... rechter Bedienhebel, 21 ... Einheit zur Erfassung von PPC-Druck, 22 ... Drosselklappenschalter, 23 ... Multimonitor, 23A ... Steuer-Einheit, 23B ... Anzeige, 24 ... Sensor, 31 ... Einheit zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit, 32 ... Einheit zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit, 33 ... Einheit zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit, 34 ... Einheit zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes, 35 ... Einheit zur Ausgabe des Sollwertes, 36 ... Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes, 37 ... Einheit zur Erfassung der Schwenkgeschwindigkeit, 38 ... Einheit zur Erfassung der Drehposition, 39 ... Einheit zur Erfassung eines Ausgangsdrehmomentes, 3A ... Ballastgewicht, W ... Wand der Baugrube.

Claims

Baumaschine, die umfasst: einen Unterwagen; einen Oberwagen, der schwenkbar auf dem Unterwagen angeordnet ist und von einem Motorgenerator angetrieben wird, Arbeitsausrüstung, die sich an dem Oberwagen befindet; eine Einheit zur Erfassung von Schwenkgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens erfasst; eine Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines Maßes der Betätigung eines Schwenkhebels berechnet, der zum Schwenken des Oberwagens eingerichtet ist; eine Einheit zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie einen Drehmoment-Sollwert auf Basis einer Sollgeschwindigkeit berechnet, die auf der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit basiert; eine Einheit zur Ausgabe eines Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie den Drehmoment-Sollwert an den Motorgenerator auf Basis des durch die Einheit zur Berechnung des Drehmoment-Sollwertes berechneten Drehmoment-Sollwertes und der durch die Einheit zur Erfassung von Schwenkgeschwindigkeit erfassten Schwenkgeschwindigkeit ausgibt; sowie eine Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit zur Ausgabe des Sollwertes beschränkt, wenn: die durch die Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit erfasste Ist-Drehgeschwindigkeit unter einem ersten Schwellenwert liegt; eine Abweichung zwischen der durch die Einheit zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit und der durch die Einheit zur Erfassung von Schrittgeschwindigkeit erfassten Ist-Schwenkgeschwindigkeit über einem zweiten Schwellenwert liegt; und die durch die Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit berechnete Hebel-Sollgeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Baumaschine nach Anspruch 1, wobei die Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes so eingerichtet ist, dass sie die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes beschränkt, wenn die durch die Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit berechnete Hebel-Sollgeschwindigkeit Null beträgt.
Baumaschine nach Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren umfasst: eine Einheit zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Ruck-Sollgeschwindigkeit, die einen Gradienten für eine Beschleunigung oder Abbremsung des Oberwagens einschließt, auf Basis der durch die Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit berechnet, wobei die Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit zur Ausgabe des Sollwertes einschränkt, wenn die durch die Einheit zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechnete Ruck-Sollgeschwindigkeit unter einem dritten Schwellenwert liegt.
Baumaschine nach Anspruch 3, die des Weiteren umfasst: eine Einheit zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit, die für eine Positionssteuerung des Oberwagens eingesetzt werden kann, unter Bezugnahme auf eine aktuelle Position des Motorgenerators berechnet, wobei die Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit zur Ausgabe des Sollwertes beschränkt, wenn die durch die Einheit zur Berechnung einer Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit berechnete Rückwirkungskraftsteuerungs-Sollgeschwindigkeit niedriger ist als die durch die Einheit zur Berechnung einer Ruck-Sollgeschwindigkeit berechnete Ruck-Sollgeschwindigkeit.
Hybrid-Hydraulikbagger, der umfasst: einen Unterwagen; einen Oberwagen, der schwenkbar an dem Unterwagen angeordnet ist und von einem Motorgenerator angetrieben wird; und Arbeitsausrüstung, die an dem Oberwagen angeordnet ist, wobei die Arbeitsausrüstung einen Ausleger, der schwenkbar an dem Oberwagen angeordnet ist, einen Stiel, der schwenkbar an dem Ausleger angeordnet ist, sowie einen Löffel umfasst, der schwenkbar an dem Stiel angeordnet ist, wobei eine elektrische Energie zwischen dem Motorgenerator und einem Akkumulator oder einem Generatormotor übertragen wird, und der Ausleger, der Stiel und der Löffel hydraulisch angetrieben werden und der Hybrid-Hydraulikbagger des Weiteren umfasst: eine Einheit zur Erfassung von Schwenkgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens erfasst; eine Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit, die so eingerichtet ist, dass sie eine Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines Maßes der Betätigung eines Schwenkhebels berechnet, der zum Schwenken des Oberwagens eingerichtet ist; eine Einheit zur Berechnung eines Drehmoment-Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie einen Drehmoment-Sollwert auf Basis einer Sollgeschwindigkeit berechnet, die auf der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit basiert; eine Einheit zur Ausgabe eines Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie den Drehmoment-Sollwert an den Motorgenerator auf Basis des durch die Einheit zur Berechnung des Drehmoment-Sollwertes berechneten Drehmoment-Sollwertes und der durch die Einheit zur Erfassung von Schrittgeschwindigkeit erfassten Schwenkgeschwindigkeit ausgibt; sowie eine Einheit zur Beschränkung von Ausgabe des Sollwertes, die so eingerichtet ist, dass sie die Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes von der Einheit zur Ausgabe des Sollwertes beschränkt, wenn: die durch die Einheit zur Erfassung von Drehgeschwindigkeit erfasste Ist-Drehgeschwindigkeit unter einem ersten Schwellenwert liegt; eine Abweichung zwischen der durch die Einheit zur Berechnung der Hebel-Sollgeschwindigkeit berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit und der durch die Einheit zur Erfassung von Schwenkgeschwindigkeit erfassten Ist-Schwenkgeschwindigkeit über einem zweiten Schwellenwert liegt; und die durch die Einheit zur Berechnung einer Hebel-Sollgeschwindigkeit berechnete Hebel-Sollgeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Verfahren zum Steuern von Ausgangsdrehmoment für einen Motorgenerator, das bei einer Baumaschine durchgeführt wird, die einen Unterwagen, einen Oberwagen, der schwenkbar an dem Unterwagen angeordnet ist und von den Motorgenerator angetrieben wird, Arbeitsausrüstung, die sich an dem Oberwagen befindet, sowie eine Steuereinrichtung umfasst, wobei das Verfahren die im Folgenden aufgeführten Schritte umfasst, die durch die Steuereinrichtung der Baumaschine durchgeführt werden: Erfassen einer Ist-Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens; Berechnen einer Hebel-Sollgeschwindigkeit auf Basis eines Maßes der Betätigung eines Schwenkhebels, der zum Schwenken des Oberwagens eingerichtet ist; Berechnen eines Drehmoment-Sollwerts auf Basis der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit; Ausgeben des Drehmoment-Sollwertes an den Motorgenerator auf Basis des berechneten Drehmoment-Sollwertes und der erfassten Ist-Geschwindigkeit des Oberwagens; sowie Beschränken der Ausgabe des Drehmoment-Sollwertes an den Motorgenerator, wenn: die erfasste Ist-Schwenkgeschwindigkeit unter einem ersten Schwellenwert liegt; eine Abweichung zwischen der berechneten Hebel-Sollgeschwindigkeit und der erfassten Ist-Schwenkgeschwindigkeit größer ist als ein zweiter Schwellenwert; und die berechnete Hebel-Sollgeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Wert liegt.