DE112016000007T5

DE112016000007T5 - Hybrid-Arbeitsmaschinensteuervorrichtung, Hybrid-Arbeitsmaschine, Hybrid-Arbeitsmaschinenmotorsteuerverfahren

Info

Publication number: DE112016000007T5
Application number: DE112016000007.3T
Authority: DE
Inventors: Tsubasa Ohira; Masaru Shizume; Tadashi Kawaguchi; Tomotaka Imai
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-12-01
Also published as: KR20170087823A; JPWO2016108292A1; CN107182203A; JP6093905B2; WO2016108292A1; US20170203753A1

Abstract

Eine Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung, die an einer Hybrid-Arbeitsmaschine mit einer Arbeitseinheit montiert ist, die mit Betriebsöl arbeitet, das aus einer Hydraulikpumpe zugeführt wird, und die einen Verbrennungsmotor steuert, der einen Generatormotor und die Hydraulikpumpe mit erzeugtem Strom antreibt, das Drehmoment erhöht, das erforderlich ist, dass der Generatormotor elektrischen Strom nach Ablauf einer Zeitspanne erzeugt, und das Absorptionsdrehmoment vermindert, das die Hydraulikpumpe absorbiert, wenn der Generatormotor elektrischen Strom während des Betriebs des Verbrennungsmotors erzeugt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zur Steuerung eines Motors, der in einer Arbeitsmaschine vorgesehen ist und als Stromquelle dient.
Hintergrund
Eine Arbeitsmaschine weist einen Verbrennungsmotor auf, beispielsweise als Stromquelle zur Erzeugung von Bewegungsenergie oder Energie zum Bedienen einer Arbeitseinheit. Unlängst, wie beispielsweise in der Patentliteratur 1 beschrieben, wurde eine Arbeitsmaschine entwickelt, in der ein Verbrennungsmotors und ein Generatormotor kombiniert sind, so dass durch den Verbrennungsmotor erzeugter Strom als Strom für eine Arbeitsmaschine verwendet und der Generatormotor durch den Verbrennungsmotor zur Erzeugung von elektrischem Strom angetrieben wird.
Entgegenhaltungen
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr.
Kurzdarstellung
Technisches Problem
In einer Hybrid-Arbeitsmaschine, die einen Verbrennungsmotor und einen durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Generatormotor aufweist, kann, wenn der Generatormotor durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen, die Drehzahl des Verbrennungsmotors nach einer kurzzeitigen Abnahme ansteigen. Während der Stromerzeugung darf eine solche Variation in die Drehzahl, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors nach kurzzeitiger Abnahme zunimmt, nicht zulässig sein.
Ein Gegenstand eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Hybrid-Arbeitsmaschine, die einen durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Generatormotor aufweist, in dem eine Variation in der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterdrückt wird, wenn der Generatormotor elektrischen Strom erzeugt.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung, die an einer Hybrid-Arbeitsmaschine mit einer Arbeitseinheit, die mit aus einer Hydraulikpumpe zugeführtem Betriebsöl arbeitet, angebracht ist und die einen Verbrennungsmotor steuert, der einen Generatormotor und die Hydraulikpumpe mit erzeugtem Strom antreibt, folgendes auf: eine Prozessoreinheit, die das Drehmoment erhöht, das erforderlich ist, dass der Generatormotor nach Ablauf einer Zeitspanne elektrischen Strom erzeugt, und das Absorptionsdrehmoment vermindert, das die hydraulische Pump absorbiert, wenn der Generatormotor elektrischen Strom während des Betriebs des Verbrennungsmotors erzeugt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ändert die Prozessoreinheit in der Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt eine Rate (oder Grad), bei der das für den Generatormotor zur Erzeugung von elektrischem Strom erforderliche Drehmoment erhöht wird, nach Ablauf einer Zeitspanne auf der Grundlage eines Betrages an elektrischem Strom, der in einer Batteriespeichereinheit gespeichert ist, die den durch den Generatormotor erzeugten elektrischen Strom speichert.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht in der Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt die Prozessoreinheit die Rate, wenn der Betrag an elektrischem Strom abnimmt.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in der Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Aspekte 1 bis 3 bestimmt, ob der Generatormotor elektrischen Strom auf der Grundlage eines Betrags an elektrischem Strom erzeugt, die in einer Batteriespeichereinheit gespeichert ist, die den durch den Generatormotor erzeugten elektrischen Strom speichert.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist in der Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Aspekte 1 bis 4 die Hybrid-Arbeitsmaschine eine Schwenkstruktur mit der Arbeitseinheit auf, und die Prozessoreinheit ändert eine Rate, bei der das für den Generatormotor zur Erzeugung von elektrischem Strom erforderliche Drehmoment nach Ablauf einer Zeitspanne zunimmt, auf der Grundlage der Schwenk-PS (PS: Pferdestärke), die zum Schwenken der Schwenkstruktur erforderlich sind.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht in der Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung gemäß dem fünften Aspekt die Prozessoreinheit die Rate mit zunehmenden Schwenk-PS.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Hybrid-Arbeitsmaschine folgendes auf: die Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Aspekte 1 bis 6; den Verbrennungsmotor; eine durch den Verbrennungsmotor angetriebene Hydraulikpumpe; den durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Generatormotor; und eine Batteriespeichereinheit, die durch den Generatormotor erzeugten elektrischen Strom speichert.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Motorsteuerverfahren zur Steuerung einer Hybrid-Arbeitsmaschine, wobei das Motorsteuerverfahren einen Verbrennungsmotor steuert, der an der Hybrid-Arbeitsmaschine angebracht ist, wobei eine Arbeitseinheit durch eine Hydraulikpumpe betrieben wird, und der einen Generatormotor und die Hydraulikpumpe mit erzeugtem Strom antreibt, wobei das Motorsteuerverfahren folgendes umfasst: Bestimmen, ob der Generatormotor elektrischen Strom während des Betriebs des Verbrennungsmotors erzeugt; und Erhöhen des Drehmoments, das erforderlich ist, dass der Generatormotor elektrischen Strom erzeugt, nach Ablauf einer Zeitspanne, und Vermindern des Absorptionsdrehmoments, das die Hydraulikpumpe absorbiert, wenn der Generatormotor elektrischen Strom während des Betriebs des Verbrennungsmotors erzeugt.
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Hybrid-Arbeitsmaschine bereitzustellen, die einen durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Generatormotor aufweist, in dem eine Variation in der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterdrückt wird, wenn der Generatormotor elektrischen Strom erzeugt. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht und erläutert einen Bagger, der eine Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform ist.
2 ist ein schematisches Schaubild und erläutert ein Antriebssystem des Baggers gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm und erläutert ein Beispiel eines Drehmomentdiagramms, das zur Steuerung eines Motors gemäß einer Ausführungsform verwendet wird.
4 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Betriebszustands eines Verbrennungsmotors, wenn ein Generatormotor durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen.
5 ist ein Diagramm und erläutert in einer Ausführungsform ein Beispiel einer Änderung mit der Zeit im Stromerzeugungsdrehmoment, wenn ein Generatormotor elektrischen Strom erzeugt.
6 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Betriebszustands eines Verbrennungsmotors, wenn ein Generatormotor durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen.
7 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Betriebszustands eines Verbrennungsmotors, wenn ein Generatormotor durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen.
8 ist ein Diagramm, gemäß einem Vergleichsbeispiel, zum Beschreiben eines Betriebszustands eines Verbrennungsmotors, wenn ein Generatormotor durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen.
9 ist ein Zeitdiagramm, gemäß einem Vergleichsbeispiel, zum Beschreiben eines Betriebszustands eines Verbrennungsmotors, wenn ein Generatormotor durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen.
10 ist ein Diagramm und erläutert ein Gestaltungsbeispiel einer Hybridsteuerung, einer Motorsteuerung und einer Pumpensteuerung.
11 ist ein Schaubild und erläutert ein Steuersystem eines Baggers.
12 ist ein Steuerblockschaubild einer Hybridsteuerung, die eine Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren gemäß einer Ausführungsform ausführt.
13 ist ein Steuerblockschaubild einer Hybridsteuerung, die ein Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren ausführt, gemäß einer Ausführungsform.
14 ist ein Steuerblockschaubild einer Hybridsteuerung, die ein Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren ausführt, gemäß einer Ausführungsform.
15 ist ein Ablaufdiagramm und erläutert ein Verfahren einer Eingangsgrößenberechnungseinheit.
16 ist ein Steuerblockschaubild einer Hybridsteuerung, die ein Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren ausführt, gemäß einer Ausführungsform.
17 ist ein Ablaufdiagramm und erläutert ein Beispiel eines Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahrens gemäß einer Ausführungsform.
18 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines modifizierten Beispiels einer Leistungsbefehlskurve gemäß einer Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
Art und Weisen (Ausführungsformen) zur Durchführung der vorliegenden Erfindung werden im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
<Gesamtstruktur der Baumaschine>
1 ist eine perspektivische Ansicht und erläutert einen Bagger 1, der eine Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform ist. Die Bagger 1 weist einen Fahrzeugkörper 2 und eine Arbeitseinheit 3 auf. Der Fahrzeugkörper 2 weist eine untere Fahrstruktur 4 und eine obere Schwenkstruktur 5 auf. Die untere Fahrstruktur 4 weist ein Paar von Fahreinrichtungen 4a, 4a auf. Die Fahreinrichtungen 4a, 4a weisen Gleisketten 4b auf. Die Fahreinrichtungen 4a, 4a weisen jeweils einen Fahrmotor 21 auf. Der Fahrmotor 21, der in 1 erläutert ist, treibt die linke Gleiskette 4b an. Obwohl nicht in 1 erläutert, weist der Bagger 1 auch einen Fahrmotor auf, der die rechte Gleiskette 4b. antreibt. Der Fahrmotor, der die linke Gleiskette 4b antreibt, wird als linker Fahrmotor bezeichnet, und der Fahrmotor, der die rechte Gleiskette 4b antreibt, wird als rechter Fahrmotor bezeichnet. Der rechte Fahrmotor und der linke Fahrmotor treiben die Gleisketten 4b, 4b an, um zu ermöglichen, dass Bagger 1 fährt oder schwenkt.
Die obere Schwenkstruktur 5, die ein Beispiel einer Schwenkstruktur ist, ist auf der unteren Fahrstruktur 4 bereitgestellt, so dass sie zum Schwenken in der Lage ist. Die Bagger 1 schwenkt mit Hilfe eines Schwenkmotors, um zu ermöglichen, dass die obere Schwenkstruktur 5 schwenkt. Der Schwenkmotor kann ein Elektromotor sein, der elektrischen Strom in Drehkraft umwandelt, er kann ein hydraulischer Motor sein, der Druck (hydraulischen Druck) von Betriebsöl in Drehkraft umwandelt, und kann eine Kombination aus Hydraulik- und Elektromotor sein. In der Ausführungsform ist der Schwenkmotor ein Elektromotor.
Die obere Schwenkstruktur 5 weist ein Fahrerhaus 6 auf. Zusätzlich weist der obere Schwenkkörper 5 einen Kraftstofftank 7, einen Betriebsöltank 8, einen Motorraum 9 und ein Gegengewicht 10 auf. De Kraftstofftank 7 lagert den Kraftstoff zum Antreiben des Motors. Der Betriebsöltank 8 lagert das Betriebsöl, das von einer Hydraulikpumpe an Hydraulikzylinder, wie ein Auslegerzylinder 14, ein Armzylinder 15 und ein Löffelzylinder 16, und eine hydraulische Vorrichtung, wie der Fahrmotor 21, abgegeben wird. Der Motorraum 9 beherbergt Vorrichtungen, wie einen Motor, der als Stromquelle des Baggers dient, und eine Hydraulikpumpe, die die hydraulische Vorrichtung mit hydraulischem Öl versorgt. Das Gegengewicht 10 ist hinten im Motorraum 9 angeordnet. Ein Geländer 5T ist am oberen Teil der oberen Schwenkstruktur angebracht.
Die Arbeitseinheit 3 ist in einer mittleren Position eines vorderen Teils der oberen Schwenkstruktur 5 angebracht. Die Arbeitseinheit 3 weist einen Ausleger 11, einen Arm 12, einen Löffel 43, den Auslegerzylinder 14, den Armzylinder 15 und den Löffelzylinder 16 auf. Ein Basis-Endabschnitt des Auslegers 11 ist mit der oberen Schwenkstruktur 5 mit einem Bolzen gekoppelt. Mit einer solchen Struktur wird der Ausleger 11 bezüglich der oberen Schwenkstruktur 5 bedient.
Die Ausleger 11 ist mit dem Arm 12 mit einem Bolzen gekoppelt. Genauer ist ein distales Ende des Auslegers 11 mit dem Basis-Ende des Arms 12 mit einem Bolzen gekoppelt. Das distale Ende des Arms 12 ist mit dem Löffel 13 durch einen Bolzen gekoppelt. Mit einer solchen Struktur arbeitet der Arm 12 bezüglich der oberen Schwenkstruktur 11. Zusätzlich arbeitet der Löffel 13 bezüglich des Arms 12.
Die Auslegerzylinder 14, der Armzylinder 15, und der Löffelzylinder 16 sind Hydraulikzylinder, die mit dem durch die Hydraulikpumpe ausgestoßenen Betriebsöl angetrieben werden. Der Auslegerzylinder 14 bedient den Ausleger 11. Der Armzylinder 15 bedient den Arm 12. Der Löffelzylinder 16 bedient den Löffel 13. Auf diese Weise arbeitet die Arbeitseinheit 3 mit dem aus der Hydraulikpumpe 18 zugeführten Betriebsöl mit Hilfe des Auslegerzylinders 14, des Armzylinders 15 und des Löffelzylinders 16.
<Antriebssystem 1PS des Baggers 1>
2 ist ein schematisches Schaubild und erläutert ein Antriebssystem des Baggers 1 gemäß der Ausführungsform. In der Ausführungsform ist der Bagger 1 eine Hybrid-Arbeitsmaschine, in der ein Verbrennungsmotor 17, ein Generatormotor 19, der durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen, eine Batteriespeichereinheit 22, die elektrischen Strom speichert, und ein Motor, der angetrieben wird, indem ihm der durch den Generatormotor erzeugte elektrische Strom 19, oder der aus der Batteriespeichereinheit 22 entladene elektrische Strom kombiniert zugeführt wird. Genauer gesagt bewirkt der Bagger 1, dass die obere Schwenkstruktur 5 mit Hilfe eines Elektromotors 24 (hier im Folgenden entsprechend als eine Schwenkmotor 24 bezeichnet) schwenkt.
Die Bagger 1 weist den Verbrennungsmotor 17, die Hydraulikpumpe 18, den Generatormotor 19 und den Schwenkmotor 24 auf. Der Verbrennungsmotor 17 ist eine Stromquelle des Baggers 1. In der Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 17 ein Dieselmotor. Der Generatormotor 19 ist mit einer Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 verbunden. Mit einer solchen Struktur wird der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben, um elektrischen Strom zu erzeugen. Ferner wird der Generatormotor 19 mit dem elektrischen Strom angetrieben, der aus der Batteriespeichereinheit 22 zugeführt wird, um den Verbrennungsmotor 17 zu unterstützen, wenn der durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugte Strom nicht ausreicht.
In der Ausführungsform ist, obwohl der Verbrennungsmotor 17 ein Dieselmotor ist, der Verbrennungsmotor 17 nicht darauf beschränkt. Obwohl der Generatormotor 19 beispielsweise ein geschalteter Reluktanz(SR)-Motor ist; ist der Generatormotor nicht darauf beschränkt. In der Ausführungsform ist, obwohl der Generatormotor 19 eine Struktur aufweist, in der ein Rotor 19R direkt mit der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 verbunden ist, ist der Generatormotor 19 nicht auf eine solche Struktur begrenzt. Zum Beispiel kann der Rotor 19R des Generatormotors 19 eine Struktur aufweisen, in der der Rotor 19R und die Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 über eine Zapfwelle (PTO) verbunden sind. Der Rotor 19R des Generatormotors 19 kann mit einer Getriebevorrichtung wie ein mit der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 verbundenes Reduktionsgetriebe verbunden sein und kann durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben werden. In der Ausführungsform dient eine Kombination des Verbrennungsmotors 17 und des Generatormotors 19 als Stromquelle für den Bagger 1. Die Kombination des Verbrennungsmotors 17 und des Generatormotors 19 wird entsprechend als Motor 36 bezeichnet. Die Motor 36 ist ein Hybrid-Motor, in dem der Verbrennungsmotor 17 und der Generatormotor 19 kombiniert sind, um Strom zu erzeugen, der für den Bagger 1 erforderlich ist.
Die Hydraulikpumpe 18 führt der hydraulischen Vorrichtung Betriebsöl zu, um beispielsweise die Arbeitseinheit 3 zu betreiben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine variable hydraulische Verdrängerpumpe, wie eine hydraulische Taumelscheibenpumpe, als Hydraulikpumpe 18 verwendet. Ein Eingabeteil 18I der Hydraulikpumpe 18 ist mit einer Kraftübertragungswelle 19S verbunden, die mit dem Rotor des Generatormotors 19 verbunden ist. Mit einer solchen Struktur wird die Hydraulikpumpe 18 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben.
Das Antriebssystem 1PS weist die Batteriespeichervorrichtung 22 und eine Schwenkmotor-Steuervorrichtung 24I als elektrisches Antriebssystem zum Antreiben des Schwenkmotors 24 auf. In der Ausführungsform ist, obwohl die Batteriespeichereinheit 22 ein Kondensator (genauer ein elektrischer Doppelschichtkondensator) ist, die Batteriespeichereinheit 22 nicht darauf beschränkt, sondern kann eine Sekundärbatterie, wie eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Lithiumionenbatterie, oder eine Bleisäurebatterie sein. Die Schwenkmotor-Steuervorrichtung 24I ist zum Beispiel ein Umrichter.
Der durch den Generatormotor erzeugte elektrische Strom 19 oder der elektrische Strom, der aus der Batteriespeichereinheit 22 entladen wird, wird dem Schwenkmotor 24 über ein Stromkabel zugeführt, um zu ermöglichen, dass die obere Schwenkstruktur 5, die in 1 erläutert ist, schwenkt. D.h. der Schwenkmotor 24 führt einen Bestromungsvorgang mit dem elektrischen Strom, der aus dem Generatormotor 19 zugeführt (erzeugt) wird, oder dem elektrischen Strom, der aus der Batteriespeichervorrichtung 22 zugeführt (entladen) wird, durch, um zu ermöglichen, dass der obere Schwenkkörper 5 schwenkt. Der Schwenkmotor 24 führt (lädt) der Batteriespeichervorrichtung 22 22 elektrischen Strom durch die Durchführung eines Regenerationsvorgangs zu, wenn der obere Schwenkkörper 5 langsamer wird. Weiterhin führt der Generatormotor 19 den selbst erzeugten elektrischen Strom der Batteriespeichervorrichtung 22 zu (lädt). D.h. die Batteriespeichervorrichtung 22 kann den durch den Generatormotor 19 erzeugten elektrischen Strom speichern.
Der Generatormotor 19 erzeugt elektrischen Strom, indem er durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, und treibt den Verbrennungsmotor 17 an, indem er mit dem aus der Batteriespeichereinheit 22 zugeführten elektrischen Strom angetrieben wird. Eine Hybridsteuerung 23 steuert den Generatormotor 19 mit Hilfe einer Generatormotor-Steuervorrichtung 19I. D.h. der Hybridregler 23 erzeugt ein Steuersignal zum Antreiben des Generatormotors 19 und leitet das Steuersignal an die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I weiter. Die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I ermöglicht, dass der Generatormotor 19 den elektrischen Strom auf der Grundlage des Steuersignals (Regeneration) erzeugt, oder ermöglicht, dass der Generatormotor 19 Strom erzeugt (Durchführen eines Bestromungsvorgangs). Die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I ist zum Beispiel ein Umrichter.
Ein Drehzahlsensor 25m ist in Generatormotor 19 bereitgestellt. Der Drehzahlsensor 25m weist eine Drehzahl des Generatormotors 19 nach, d.h. eine Motorgeschwindigkeit pro Zeiteinheit des Rotors 19R. Der Drehzahlsensor 25m wandelt die nachgewiesene Drehzahl in ein elektrisches Signal um, und gibt das elektrische Signal an die Hybridsteuerung 23 aus. Die Hybridsteuerung 23 erfasst die durch den Drehzahlsensor 25m nachgewiesene Drehzahl des Generatormotors 19 und verwendet eine solche Drehzahl zum Steuern von Betriebszuständen des Generatormotors 17 und des Verbrennungsmotors 19. Ein Drehmelder oder ein Drehdecoder oder dergleichen werden zum Beispiel als Drehzahlsensor 25m verwendet. In einer Ausführungsform sind die Drehzahl des Generatormotors 19 und die Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 die gleiche Drehzahl. In einer Ausführungsform kann der Drehzahlsensor 25m eine Motorgeschwindigkeit des Rotors 19R des Generatormotors 19 nachweisen, und die Hybridsteuerung 23 kann die Motorgeschwindigkeit in die Drehzahl umwandeln. Ein durch einen Drehzahlnachweissensor 17n des Verbrennungsmotors 17 nachgewiesener Wert kann als Drehzahl des Generatormotors 19 verwendet werden.
Der Drehzahlsensor 25m ist im Schwenkmotor 24 bereitgestellt. Der Drehzahlsensor 25m weist die Drehzahl des Schwenkmotors 24 nach. Der Drehzahlsensor 25m wandelt die nachgewiesene Drehzahl in ein elektrisches Signal um, und gibt das elektrische Signal an die Hybridsteuerung 23 aus. Zum Beispiel wird ein eingebetteter synchroner Magnetmotor als Schwenkmotor 24 verwendet. Ein Drehmelder oder ein Drehdecoder oder dergleichen werden zum Beispiel als Drehzahlsensor 25m verwendet.
Die Hybridsteuerung 23 nimmt das Nachweiswertsignal auf, das durch einen Temperatursensoren erhalten wurde, wie ein Thermistor oder Thermoelement, die im Generatormotor 19, im Schwenkmotor 24, in der Speichervorrichtung 22, in der Schwenkmotor-Steuervorrichtung 24I und in der Generatormotor-Steuervorrichtung 19I (nachstehend beschrieben) bereitgestellt sind. Die Hybridsteuerung 23 verwaltet die Temperaturen der jeweiligen Vorrichtungen, wie der Batteriespeichervorrichtung 22, auf der Grundlage der erfassten Temperatur und führt Lade/Entlade-Steuerung der Speichervorrichtung 22, Stromerzeugungssteuerung des Generatormotors 19/Hilfssteuerung des Verbrennungsmotors 17, und Bestromungssteuerung/Regenerationssteuerung des Schwenkmotors 24 aus. Ferner führt die Hybridsteuerung 23 das Steuerverfahren gemäß der Ausführungsform aus.
Die Batteriespeichervorrichtung 22 ist mit einem Transformator 22C verbunden. Der Transformator 22C ist mit der Generatormotor-Steuervorrichtung 19I und der Schwenkmotor-Steuervorrichtung 24I verbunden. Der Transformator 22C überführt elektrische Gleichstromenergie zu/von der Generatormotor-Steuervorrichtung 19I und der Schwenkmotor-Steuervorrichtung 24I. Die Hybridsteuerung 23 ermöglicht es, dass der Transformator 22C elektrischen Strom in die und aus der Generatormotor-Steuervorrichtung 19I und der Schwenkmotor Steuervorrichtung 24I überträgt und empfängt, und ermöglicht es, dass der Transformator 22C elektrischen Gleichstrom in die und aus der Batteriespeichervorrichtung 22 überträgt und empfängt.
Das Antriebssystem 1PS weist Bedienhebel 26R, 26L auf, die rechts und links bezüglich einer Bedienperson-Sitzposition im Fahrerhaus 6 bereitgestellt sind, das auf dem Fahrzeug-Hauptkörper 2 bereitgestellt ist, der in 1 erläutert ist. Die Bedienhebel 26R, 26L sind Vorrichtungen, mit denen die Arbeitseinheit 3 bedient und die Fortbewegung des Baggers 1 bewerkstelligt wird. Die Bedienhebel 26R, 26L bedienen die Arbeitseinheit 3 und den oberen Schwenkkörper 5 gemäß der jeweiligen Arbeitsgänge.
Pilotdruck wird auf der Grundlage des Bedienbetrags der Bedienhebel 26R, 26L erzeugt. Der Pilotdruck wird einem später beschriebenen Steuerventil zugeführt. Das Steuerventil treibt eine Spule der Arbeitsvorrichtung 3 gemäß dem Pilotdruck an. Mit der Bewegung der Spule wird dem Auslegerzylinder 14, dem Armzylinder 15 und dem Löffelzylinder 16 ein hydraulisches Fluid zugeführt. Als Ergebnis wird zum Beispiel der Ausleger 11 gemäß einer Vorwärts/Rückwärts-Bedienung des Bedienhebels 26R auf und ab bewegt, und der Löffel 13 führt einen Grab/Kipp-Betrieb gemäß Rechts/Links-Bedienung des Bedienhebels 26R durch. Ferner führt beispielsweise der Arm 12 einen Grab/Kipp-Betrieb gemäß einer Bedienung des Bedienhebels 26L in der Vorwärts-rückwärts-Richtung durch. Der Bedienbetrag der Bedienhebel 26R, 26L wird ferner durch eine Hebelbedienbetragsnachweiseinheit 27 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Hebelbedienbetragsnachweiseinheit 27 weist einen Drucksensor 27S auf. Der Drucksensor 27S weist einen Pilotdruck nach, der gemäß einer Bedienung der Bedienhebel 26L, 26R erzeugt wird. Der Drucksensor 27S gibt eine Spannung entsprechend dem nachgewiesenen Pilotdruck aus. Die Hebelbedienbetragsnachweiseinheit 27 berechnet einen Hebelbedienbetrag durch Umwandeln der durch die Drucksensor 27S ausgegebenen Spannungen in einen Bedienbetrag.
Die Hebelbedienbetragsnachweiseinheit 27 gibt den Hebelbedienbetrag an mindestens eine von einer Pumpensteuerung 33 und der Hybridsteuerung 23 als elektrisches Signal aus. Wenn die Bedienhebel 26L, 26R elektrische Hebel sind, weist die Hebelbedienbetragsnachweiseinheit 27 eine elektrische Nachweisvorrichtung wie ein Potentiometer auf. Die Hebelbedienbetragsnachweiseinheit 27 wandelt eine Spannung, die durch die elektrische Nachweisvorrichtung gemäß dem Hebelbedienbetrag erzeugt wurde, in den Hebelbedienbetrag um und berechnet den Hebel-Bedienbetrag. Als Ergebnis wird der Schwenkmotor 24 in einer Links-Rechts-Schwenkrichtung gemäß der Bedienung des Schalthebels 26L in der Links-Rechts-Richtung angetrieben. Zusätzlich wird der Fahrmotor 21 durch die linken und rechten Fahrhebel (nicht erläutert) angetrieben.
Ein Kraftstoff-Einstellrad 28 ist im Fahrerhaus 6, das in 1 erläutert ist, bereitgestellt. In der folgenden Beschreibung wird der Kraftstoff-Stellwähler 28 entsprechend als Drosselwähler 28 bezeichnet. Die Drosselscheibe 28 stellt einen Kraftstoff-Zufuhrbetrag für den Verbrennungsmotor 17 ein. Die Sollwert (auch als Führungsgröße bezeichnet) der Drosselscheibe 28 wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und an eine Steuervorrichtung 30 des Verbrennungsmotors (hierin im Folgenden entsprechend als Motorsteuerung 30 bezeichnet) ausgegeben.
Die Motorsteuerung 30 erfasst die Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 und einen Sensor-Ausgabewert, wie eine Wassertemperatur, aus den Sensoren 17C, die den Zustand des Verbrennungsmotors 17 nachweisen. Dann erfasst die Motorsteuerung 30 den Zustand des Verbrennungsmotors 17 aus den aufgenommenen Ausgabewerten der Sensoren 17C und stellt den in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Betrag an Kraftstoff ein, um dadurch die Leistung des Verbrennungsmotors 17 zu steuern. In der Ausführungsform weist die Motorsteuerung 30 einen Computer mit einem Prozessor wie eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) und einen Speicher auf.
Die Motorsteuerung 30 erzeugt ein Steuerbefehlssignal zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 17 auf der Grundlage des Sollwerts der Drosselscheibe 28. Die Motorsteuerung 30 überträgt das erzeugte Steuersignal an eine Common-Rail-Steuereinheit 32. Die Common-Rail-Steuereinheit 32, die das Steuersignal empfängt, stellt den Betrag an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff ein. D.h. in der Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 17 ein Dieselmotor, der zur elektronischen Common-Rail-Steuerung in der Lage ist. Die Motorsteuerung 30 kann ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor 17 den Ziel-Ausstoß durch Steuern der Menge an in den Verbrennungsmotor 17 injizierten Kraftstoff mit Hilfe der Common-Steuereinheit 32 erzeugt. Ferner kann die Motorsteuerung 30 das Drehmoment frei einstellen, das bei einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 zu einem gegebenen Zeitpunkt ausgegeben werden kann. Die Hybridsteuerung 23 und die Pumpensteuerung 33 empfangen den Sollwert der Drosselscheibe 28 aus der Motorsteuerung 30.
Der Verbrennungsmotor 17 weist den Drehzahlnachweissensor 17n auf. Der Drehzahlnachweissensor 17n weist die Drehzahl der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 nach (d.h. die Motorgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der Abtriebswelle 17S). Die Motorsteuerung 30 und die Pumpensteuerung 33 nehmen die durch die Drehzahlnachweissensor 17n nachgewiesene Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 auf und verwenden eine solche Drehzahl zum Steuern des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 17. In der Ausführungsform kann der Drehzahlnachweissensor 17n zum Nachweis der Motorgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 17 konfiguriert sein, und die Motorsteuerung 30 und die Pumpensteuerung 33 können zur Überführung der Motorgeschwindigkeit in die Drehzahl konfiguriert sein. In der Ausführungsform kann der Wert, der durch den Drehzahlsensor 25m des Generatormotors 19 nachgewiesen wurde, als aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 verwendet werden.
Die Pumpensteuerung 33 steuert die Durchflussrate des aus der Hydraulikpumpe 18 abgegebenen Betriebsöls. In der Ausführungsform weist die Pumpensteuerung 33 einen Computer auf, der einen Prozessor, wie eine CPU, und einen Speicher aufweist. Die Pumpensteuerung 33 empfängt die aus der Motorsteuerung 30 und der Hebelbedienbetragsnachweiseinheit 27 übertragenen Signale. Ferner erzeugt die Pumpensteuerung 33 ein Steuerbefehlssignal zum Einstellen der Durchflussrate des aus der Hydraulikpumpe 18 abgegebenen Betriebsöls. Die Pumpensteuerung 33 ändert die Durchflussrate des aus der Hydraulikpumpe 18 abgegebenen Betriebsöls durch Ändern eines Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe 18 unter Verwendung des erzeugten Steuersignals.
Ein Signal aus einem Taumelscheibenwinkelsensor 18a, der den Taumelscheibenwinkel der Hydraulikpumpe 18 nachweist, wird in die Pumpensteuerung 33 eingegeben. Wenn der Taumelscheibenwinkelsensor 18a den Taumelscheibenwinkel nachweist, kann die Pumpensteuerung 33 eine Pumpenkapazität der Hydraulikpumpe 18 berechnen. Eine Pumpendruck-Nachweiseinheit 20a zum Nachweisen eines Entlastungsdrucks (hierin im Folgenden entsprechend als Pumpenentlastungsdruck bezeichnet) der Hydraulikpumpe 18 ist im Inneren eines Steuerventils 20 bereitgestellt. Der nachgewiesene Pumpen-Entlastungsdruck wird in ein elektrisches Signal übergeführt und in die Pumpensteuerung 33 eingegeben.
Die Motorsteuerung 30, die Pumpensteuerung 33 und die Hybridsteuerung 23 sind über ein fahrzeuginternes lokales Netzwerk (LAN) 35, wie ein Controller Area Network (CAN), verbunden. Mit einer solchen Struktur können die Motorsteuerung 300, die Pumpensteuerung 33 und die Hybridsteuerung 23 untereinander Informationen austauschen.
In der Ausführungsform steuert mindestens die Motorsteuerung 30 den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17. In diesem Fall steuert die Motorsteuerung 30 den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17 unter Verwendung der durch mindestens eine der Pumpensteuerung 33 und der Hybridsteuerung 23 erzeugten Informationen. Auf diese Weise funktioniert in einer Ausführungsform mindestens eine der Motorsteuerung 30, der Pumpensteuerung 33 und der Hybridsteuerung 23 als Motorsteuervorrichtung einer Arbeitsmaschine (hierin im Folgenden entsprechend als Motorsteuervorrichtung bezeichnet). D.h. mindestens eine von ihnen setzt ein Motor-Steuerverfahren einer Arbeitsmaschine (hierin im Folgenden entsprechend als Motor-Steuerverfahren bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform um und steuert den Betriebszustand des Motors 36. In der folgenden Beschreibung können, wenn die Motorsteuerung 30, die Pumpensteuerung 33 und die Hybridsteuerung 23 nicht unterschiedlich sind, diese Steuerungen manchmal als Motor-Steuervorrichtung bezeichnet werden. In der Ausführungsform realisiert die Motorsteuerung 23 die Funktion der Steuervorrichtung für eine Hybrid-Arbeitsmaschine.
<Steuerung des Motors 36>
3 ist ein Diagramm und erläutert ein Beispiel eines für die Steuerung des Motors 36 verwendeten Drehmoment-Diagramms gemäß der Ausführungsform. Das Drehmoment-Diagramm wird zur Steuerung des Motors 36 (besonders des Verbrennungsmotors 17) verwendet. Das Drehmomentdiagramm stellt eine Beziehung zwischen dem Drehmoment T (N m) der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 und der Drehzahl n (U/min: rev/min) der Abtriebswelle 17S dar. In der Ausführungsform ist, da der Rotor 19R des Generatormotors 19 mit der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 verbunden ist, die Drehzahl n der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 die gleiche wie die Drehzahl des Rotors 19R des Generatormotors 19. In der folgenden Beschreibung bedeutet die Drehzahl n mindestens eine der Drehzahl der Abtriebswelle 17S des Verbrennungsmotors 17 und der Drehzahl des Rotors 19R des Generatormotors 19. In einer Ausführungsform ist Leistung des Verbrennungsmotors 17 (eine Leistung, wenn der Generatormotor 19 als Motor arbeitet) PS (Pferdestärke), und eine Einheit ist Energie.
Das Drehmomentdiagramm weist eine Maximaldrehmomentkurve TL, eine Grenzkurve VL, eine Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL, eine Anpassungsroute ML, und eine Leistungsbefehlskurve IL auf. Die Maximaldrehmomentkurve TL gibt eine maximale Leistung an, die der Verbrennungsmotor 17 während des Betriebs des Baggers 1, der in 1 erläutert ist, erzeugen kann. Die Maximaldrehmomentkurve TL gibt die Beziehung zwischen der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 und dem Drehmoment T an, das der Verbrennungsmotor 17 bei jeder Drehzahl n erzeugen kann.
Das Drehmomentdiagramm wird zur Steuerung des Verbrennungsmotors 17 verwendet. In der Ausführungsform speichert die Motorsteuerung 30 das Drehmoment-Diagramm in einer Speichereinheit und verwendet das Drehmoment-Diagramm zur Steuerung des Verbrennungsmotors 17. Mindestens eine der Hybridsteuerung 23 und der Pumpensteuerung 33 können das Zungenkurvendiagramm in der Speichereinheit speichern.
Das durch die Maximaldrehmomentkurve TL angegebene Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 wird unter Berücksichtigung beispielsweise der Haltbarkeit und eines Abgasgrenzwerts des Verbrennungsmotors 17 bestimmt. Daher kann der Verbrennungsmotor 17 ein Drehmoment erzeugen, das größer ist als das Drehmoment T, das der Maximaldrehmomentkurve TL entspricht. In der Praxis steuert die Motor-Steuervorrichtung (beispielsweise die Motorsteuerung 30) den Verbrennungsmotor 17 so, dass das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 die Maximaldrehmomentkurve TL nicht überschreitet.
Die durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugte Leistung (d.h. PS) wird am Schnittpunkt Pcnt der Grenzkurve VL und der Maximaldrehmomentkurve TL maximal. Der Schnittpunkt Pcnt wird als Bemessungspunkt bezeichnet. Die Leistung des Verbrennungsmotors 17 am Bemessungspunkt Pcnt wird als Bemessungsleistung bezeichnet. Die Maximaldrehmomentkurve TL wird basierend auf der Abgasgrenze bestimmt, wie vorstehend beschrieben. Die Grenzkurve VL wird auf der Grundlage einer Höchstdrehzahl bestimmt. Daher ist die Bemessungsleistung die maximale Leistung des Verbrennungsmotors 17, die auf der Grundlage des Abgasgrenzwert und der maximalen Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 bestimmt wird.
Die Grenzkurve VL begrenzt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17. D.h. die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 wird durch die Motorsteuervorrichtung (zum Beispiel die Motorsteuerung 30) gesteuert, um die Grenzkurve VL nicht zu überschreiten. Die Grenzkurve VL definiert die maximale Drehzahl des Verbrennungsmotors 17. D.h. die Motorsteuervorrichtung (zum Beispiel die Motorsteuerung 30) steuert den Verbrennungsmotor 17, so dass die maximale Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 nicht die Drehzahl überschreitet, die durch die Grenzkurve VL definiert ist.
Die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL gibt ein maximales Drehmoment an, das die hydraulische Pumpe 18, die in 2 erläutert ist, bezüglich der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 aufnehmen kann. In der Ausführungsform gleicht der Verbrennungsmotor 17 auf der Anpassungskurve ML die Leistung des Verbrennungsmotors 17 der Last der Hydraulikpumpe 18 an. 3 erläutert eine Anpassungskurve MLa und eine Anpassungskurve MLb. Die Anpassungskurve MLb ist der Maximaldrehmomentkurve TL näher als die Anpassungskurve MLa.
Die Anpassungskurve MLb wird so eingestellt, dass wenn der Verbrennungsmotor 17 mit einer vorbestimmten (beispielsweise bei der gleichen) Leistung arbeitet, die Drehzahl n geringer ist als die Anpassungskurve MLa. Wenn dadurch der Verbrennungsmotor 17 das gleiche Drehmoment T erzeugt, ist es, da es die Anpassungskurve MLb ermöglicht, dass der Verbrennungsmotor 17 bei einer geringeren Drehzahl n arbeitet, möglich, den durch interne Reibung des Verbrennungsmotors 17 erzeugten Verlust zu reduzieren.
Gemäß der Anpassungskurve ML nimmt das Drehmoment T zu, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zunimmt. Die Anpassungskurve ML und die Grenzkurve TL schneiden sich in einem Bereich zwischen einer Drehzahl ntmax entsprechend einem Drehmoment-Maximumpunkt Pmax, der durch die Grenzkurve TL definiert ist, und einer Drehzahl ncnt entsprechend dem Nennleistungspunkt Pcnt. Im maximalen Drehmomentpunkt Pmax wird das durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugte Drehmoment T maximal.
Die Anpassungskurve ML kann so gelegt werden, dass sie durch einen Punkt hindurchgeht, an dem eine zufriedenstellende Kraftstoffverbrauchsrate erhalten wird. Die Anpassungskurve MLb wird so eingestellt, dass sie zwischen 80% und 95% des Drehmoments T liegt, das durch die Maximaldrehmomentkurve TL in einem Bereich bestimmt wird, in dem der Verbrennungsmotor 17 das maximale Drehmoment T erzeugt.
Die Leistungsanforderungskurve IL gibt Ziele der Drehzahl n und des Drehmoments T des Verbrennungsmotors 17 an. D.h. der Verbrennungsmotor 17 wird gesteuert, so dass er bei der Drehzahl n und dem Drehmoment T arbeitet, das aus der Leistungsbefehlskurve IL erhalten wird. Auf diese Weise entspricht die Leistungsbefehlskurve IL einer zweiten Beziehung, die die Beziehung zwischen Drehmoment T und Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 angibt, die zur Definition der Größe der durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugten Energie verwendet wird. Die Leistungsbefehlskurve IL entspricht einem Sollwert (hierin im Folgenden entsprechend als Leistungssollwert bezeichnet) der PS (d.h. der Leistung), die der Verbrennungsmotor 17 erzeugen soll. D.h. die Motorsteuervorrichtung, zum Beispiel die Motorsteuerung 30, steuert das Drehmoment T und die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17, so dass sie das Drehmoment T und die Drehzahl n auf der der Leistungsführungsgröße entsprechenden Leistungsbefehlskurve IL sind. Zum Beispiel werden, wenn ein Leistungsanforderungskurve ILt der Leistungsführungsgröße entspricht, das Drehmoment T und die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 so gesteuert, dass sie die Werte auf der Leistungsanforderungskurve ILt sind.
Das Drehmoment-Kurvendiagramm weist eine Vielzahl von Leistungsbefehlskurven IL auf. Ein Wert zwischen den nebeneinanderliegenden Leistungsbefehlskurven IL wird zum Beispiel durch Interpolation erhalten. In der Ausführungsform ist die Leistungsanforderungskurve IL eine PS-Äquivalenzkurve. Die PS-Äquivalenzkurve bestimmt die Beziehung zwischen Drehmoment T und Drehzahl n, so dass die Leistung des Verbrennungsmotors 17 konstant wird. In der Ausführungsform ist die Leistungsanforderungskurve IL nicht auf die PS-Äquivalenzkurve begrenzt, sondern kann eine äquivalente Drosselkurve sein. Eine äquivalente Drosselkurve gibt die Beziehung zwischen Drehmoment T und Drehzahl n an, wenn der Einstellwert (Drosselöffnung) des Kraftstoff-Stellwählers (d.h. der Drosselwähler 28) der gleiche ist. Der Einstellwert des Drosselwählers 28 ist ein Sollwert zum Bestimmen der Menge des Kraftstoffs, die die Common-Rail-Steuereinheit 32 in den Verbrennungsmotor 17 injiziert. Ein Beispiel, in dem die Ausgabebefehlslinie IL eine äquivalente Drossellinie ist, wird später beschrieben.
In der Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor 17 so gesteuert, dass er bei dem Drehmoment T und der Drehzahl nm entsprechend einem Übereinstimmungspunkt MP arbeitet. Der Übereinstimmungspunkt MP ist ein Schnittpunkt der Anpassungskurve ML, die durch eine durchgezogene Linie in 3 angegeben wird, einer Leistungsbefehlskurve ILe, die durch die durchgezogene Linie in 3 angegeben wird, und einer Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL, die durch die durchgezogene Linie angegeben wird. Der Übereinstimmungspunkt MP ist ein Punkt, wobei die Leistung des Verbrennungsmotors 17 und die Last der Hydraulikpumpe 18 ausgeglichen sind. Die durch die durchgezogene Linie angegebene Leistungsanforderungskurve ILt entspricht dem Ziel der durch die hydraulische Pumpe 18 am Übereinstimmungspunkt MP absorbierten Leistung des Verbrennungsmotors 17 und der Ziel-Leistung des Verbrennungsmotors 17.
Wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, wird ein Befehl an die Pumpensteuerung 33 und die Hybridsteuerung 23 ausgegeben, so dass die Leistung des Verbrennungsmotors 17, die durch die Hydraulikpumpe 18 gezogen wird, um die PS (d.h. um eine Stromerzeugungsleistung Wga) abnimmt, die durch den Generatormotor 19 absorbiert werden. Die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL bewegt sich hin zu einer durch eine gepunktete Linie angegebenen Position. Eine Leistungsbefehlskurve ILp entspricht den Pumpenabsorptions-PS zu diesem Zeitpunkt. Die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL schneidet die Leistungsanforderungskurve ILp bei einer Drehzahl nm an einem Übereinstimmungspunkts MPa. Die Leistungsbefehlskurve Ile, die durch den Übereinstimmungspunkt MPa hindurchläuft, ist eine Addition der Leistungsbefehlskurve ILp und der Leistung Pga, die durch den Generatormotor 19 absorbiert wird.
Die Ausführungsform erläutert ein Beispiel, in dem die Leistung des Verbrennungsmotors 17 und die Last der Hydraulikpumpe 18 am Übereinstimmungspunkts MPa ausgeglichen sind, der ein Schnittpunkt der Anpassungskurve MLa, der Leistungsanforderungskurve ILt und der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL ist. Allerdings ist die Ausführungsform nicht auf dieses Beispiel begrenzt, und die Leistung des Verbrennungsmotors 17 und die Last der Hydraulikpumpe 18 können an einem Übereinstimmungspunkt MPb ausgeglichen sein, der ein Schnittpunkt der Anpassungskurve MLb, der Leistungsbefehlskurve ILe und der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL ist.
Auf diese Weise werden der Motor 36 (d.h. der Verbrennungsmotor 17 und der Generatormotor 19) auf der Grundlage der Maximaldrehmomentkurve TL, der Grenzkurve VL, der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL, der Anpassungskurve ML und der Leistungsbefehlskurve IL, die im Drehmomentdiagramm mitumfasst sind, gesteuert. Als Nächstes wird ein Fall beschrieben, wobei der Generatormotor 19 des Motors 36 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird und der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt.
<Fall, wobei der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt>
4 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17, wenn der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen, und die erzeugte Leistung Pga oder größer ist. Die Leistungsbefehlskurve ILe in 4 ist eine Leistungsbefehlskurve, wenn nur der Verbrennungsmotor 17 betrieben wird. Die Leistungsbefehlskurve ILg in 4 ist eine Leistungsbefehlskurve, die eine Zielleistung angibt, wenn der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen. Die gleiche Leistungsbefehlskurve ILe und die gleiche Leistungsbefehlskurve ILg treffen auf 6 und 7 zu, die später beschrieben werden.
In 4 gibt die Leistungsbefehlskurve ILe eine an den Verbrennungsmotor 17 ausgegebene Sollwertleistung an, wenn der Generatormotor 19 keinen Strom erzeugt. Die Leistungsbefehlskurve ILg gibt eine an den Verbrennungsmotor 17 ausgegebene Sollwertleistung an, wenn der Generatormotor 19 Strom erzeugt. Da Energie zur Stromerzeugung erforderlich ist, wenn der Generatormotor 19 Strom erzeugt, ist die Leistungsbefehlskurve ILg zur Stromerzeugung größer als die Leistungsbefehlskurve ILe zur Nicht-Stromerzeugung. D.h. der Verbrennungsmotor 17 erzeugt eine größere Leistung während der Stromerzeugungszeit als während der Zeit der Nicht-Stromerzeugung.
In 4 gleicht die Leistung des Verbrennungsmotors 17, wenn der Generatormotor 19 keinen Strom erzeugt, die Last der Hydraulikpumpe 18 an einem Übereinstimmungspunkt MP0 aus, der ein Schnittpunkt der Anpassungskurve ML, der Leistungsbefehlskurve ILe und der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL0 ist. Am Übereinstimmungspunkt MP0 ist die Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 nm1.
Wenn ein Stromerzeugungsbefehl von der Hybridsteuerung 23, die in 2 erläutert ist, an den Generatormotor 19 ausgegeben wird, und der Generatormotor 19 die Stromerzeugung beginnt, erzeugt der Verbrennungsmotor 17 Strom zum Antreiben des Generatormotors 19. Da die an den Verbrennungsmotor 17 während der Stromerzeugung ausgegebene Sollwertleistung die Leistungsbefehlskurve ILg ist, ist der Übereinstimmungspunkt zum Beispiel MP1. Die Drehzahl am Übereinstimmungspunkt MP1 ist größer als die Drehzahl nm am Übereinstimmungspunkt MP1. Wenn der Generatormotor 19 die Stromerzeugung stoppt, braucht der Verbrennungsmotor 17 den Generatormotor 19 nicht anzutreiben. Da also die an den Verbrennungsmotor 17 ausgegebene Sollwertleistung während der gestoppten Stromerzeugung die Leistungsbefehlskurve ILe aus der Leistungsbefehlskurve ILg ist, geht der Übereinstimmungspunkt auf MP0 zurück. Die Drehzahl nm1 am Übereinstimmungspunkt MP0 ist kleiner als die Drehzahl am Übereinstimmungspunkt MP1.
Wenn die Leistung des Verbrennungsmotors 17 abrupt mit der Stromerzeugung des Generatormotors 19 zunimmt, nimmt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 abrupt zu. Als Ergebnis kann die Bedienperson des Baggers 1 das Gefühl verspüren, dass etwas nicht stimmt. Beispielsweise während der Zerspanung oder Grabung, welches ein Betrieb ist, der nicht den Betrieb der oberen Schwenkstruktur 5 des Baggers 1 einschließt, wenn die Spannung der Batteriespeichereinheit 22 bis auf eine Spannung abnimmt, bei der Stromerzeugung auf Grund der natürlichen Entladung beginnt, beginnt der Generatormotor 19 mit der Stromerzeugung. In diesem Fall kann, obwohl sich die Bedienung der Bedienhebel 26L, 26R des Baggers 1 von der Bedienperson nicht ändert, die Bedienperson ein Gefühl der verspüren, dass etwas nicht stimmt, da die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 die Pumpendurchflussrate auf Grund einer Änderung in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 ändert, so dass sich beim Bedienen ein Gefühl, dass die Arbeitseinheit 3 ausbricht, und sich das durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugte Geräusch ändern.
In der Ausführungsform, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom während des Betriebs des Verbrennungsmotors 17 erzeugt, moduliert die Hybridsteuerung 23, die in 2 erläutert ist, das Stromerzeugungsdrehmoment, welches das Drehmoment ist, das erforderlich ist, um zu ermöglichen, dass der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt (d.h. das Stromerzeugungsdrehmoment nach Ablauf einer Zeitspanne erhöht). Mit einer solchen Steuerung wird, da die Drehzahl n und das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 während der Stromerzeugung nach Ablauf einer Zeitspanne schrittweise zunehmen, eine abrupte Zunahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 unterdrückt, und das Gefühl, dass etwas nicht stimmt, nimmt ab. Als Nächstes wird ein Steuerungsbeispiel des Generatormotors 19 und des Verbrennungsmotors 17 während der Stromerzeugung näher beschrieben.
<Steuerungsbeispiel, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt>
5 ist ein Diagramm und erläutert ein Beispiel einer Änderung nach Ablauf einer Zeitspanne t im Stromerzeugungsdrehmoment Tg, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, gemäß der Ausführungsform. 6 und 7 sind Schaubilder zum Beschreiben des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 17, wenn der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen. 6 erläutert den Zustand zu der Zeit t = t1 und 7 erläutert den Zustand zu der Zeit t = t2.
In der Ausführungsform hat, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, das Stromerzeugungsdrehmoment einen negativen Wert. Wenn der Generatormotor 19 als Motor zur Unterstützung des Verbrennungsmotors 17 arbeitet, hat das Antriebsdrehmoment, das das durch den Generatormotor 19 erzeugte Drehmoment ist, einen positiven Wert. In der Ausführungsform nehmen das Stromerzeugungsdrehmoment Tg und der Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc nach Ablauf einer Zeitspanne t ab. Dies bedeutet, dass die Absolutwerte des Stromerzeugungsdrehmoments Tg und des Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwerts Tgc nach Ablauf einer Zeitspanne t zunehmen, wie in 5 erläutert. In der Ausführungsform ist, obwohl sich der Absolutwerte des Stromerzeugungsdrehmoments Tg und des Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwerts Tgc gemäß einer linearen Zeitfunktion t ändern, die Änderung in den Absolutwerten des Stromerzeugungsdrehmoments Tg und des Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwerts Tgc nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können sich die Absolutwerte des Stromerzeugungsdrehmoments Tg und des Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwerts Tgc gemäß einer quadratischen Funktion, einer kubischen Funktion, einer exponentiellen Funktion oder jeder anderen Funktion der Zeit t ändern.
Wenn der Generatormotor 19 keinen elektrischen Strom erzeugt, arbeitet der Verbrennungsmotor 17 am Übereinstimmungspunkt MP0, wie in 6 erläutert. Der Übereinstimmungspunkt MP0 ist der Schnittpunkt der Anpassungskurve ML, der Leistungsbefehlskurve ILe und der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL0. Am Übereinstimmungspunkt MP0 ist die Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 nm0.
Wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom auf Grund von mangelndem Betrag von in der Batteriespeichereinheit 22 gespeicherter Ladung erzeugt, berechnet die Hybridsteuerung 23, die in 2 erläutert ist, eine Stromerzeugungszielleistung Pgt, die PS (d.h. eine Leistung) bedeutet, die erforderlich sind, dass der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt. Ferner berechnet die Hybridsteuerung 23 ein Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt, das das Stromerzeugungsdrehmoment ist, das erforderlich ist, dass der Generatormotor 19 elektrischen Strom aus der erhaltenen Stromerzeugungszielleistung Pgt erzeugt. Die Stromerzeugungszielleistung Pgt und das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt sind negative Werte.
Die Hybridsteuerung 23 erhöht die Absolutwerte |Pgt| und |Tgt| der erhaltenen Stromerzeugungszielleistung Pgt und des erhaltenen Stromerzeugungszieldrehmoments Tgt nach Ablauf einer Zeitspanne t und gibt die Absolutwerte an die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I aus, die in 2 erläutert ist. Die Stromerzeugungsleistung Pg und das Stromerzeugungsdrehmoment Tg, die durch die Hybridsteuerung 23 ausgegeben werden, werden entsprechend als Stromerzeugungsleistung Pgot und Stromerzeugungsdrehmoment Tgot bezeichnet.
Die Pumpensteuerung 33, die in 2 erläutert ist, erfasst die Stromerzeugungsleistung Pgot aus der Hybridsteuerung 23 über das fahrzeuginterne LAN 35. Die Stromerzeugungsleistung, die die Pumpensteuerung 33 erfasst, kann der Absolutwert |Pgt| der Stromerzeugungszielleistung Pgt sein. Die Pumpensteuerung 33 addiert den Absolutwert |Pgot| der Stromerzeugungsleistung Pgot zu der durch die Leistungsbefehlskurve ILe angegebene Leistung, die eine an den Verbrennungsmotor 17 ausgegebene Sollwertleistung ist, wenn der Generatormotor 19 keinen elektrischen Strom zum Berechnen des ausgegeben Sollwerts während der Stromerzeugung erzeugt. In dem Beispiel, das in 6 erläutert ist, ist der während der Stromerzeugung ausgegebene Sollwert eine Leistungsbefehlskurve ILg1.
Das Drehmoment Te ist ein Wert, der durch Addieren des Absolutwerts |Tgot| des Stromerzeugungsdrehmoments Tgot zu dem Drehmoment, das durch den Verbrennungsmotor 17 erzeugt wird, wenn der Generatormotor 19 keinen elektrischen Strom erzeugt, erhalten wird. Das Drehmoment Te ist das Gleiche wie das Drehmoment, das aus dem Schnittpunkt der Anpassungskurve ML und der Leistung berechnet wird, die durch die Leistungsbefehlskurve ILg1 angegeben wird, die der ausgegebene Sollwert des Verbrennungsmotors 17 während der Stromerzeugung ist.
Wenn der Generatormotor 19 die Stromerzeugung startet und ein Zeitraum t = t1 verstreicht, arbeitet der Verbrennungsmotor 17 am Übereinstimmungspunkt MP1, wie in 6 erläutert. Der Übereinstimmungspunkt MP1 ist der Schnittpunkt der Anpassungskurve ML und der Leistungsbefehlskurve ILg1. Am Übereinstimmungspunkt MP1 ist die Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 nm1.
Wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, nimmt die von der Hydraulikpumpe 18 absorbierte Leistung des Verbrennungsmotors 17 um einen Betrag ab, der den durch den Generatormotor 19 erzeugten PS entspricht (d.h. dem Absolutwert |Pgot| der Stromerzeugungsleistung Pgot). Die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL0 bewegt sich zur Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL1, die durch eine Punktlinie angegeben ist. Die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL1 verläuft durch den Schnittpunkt der Leistungsbefehlskurve ILe, wenn der Generatormotor 19 keinen elektrischen Strom erzeugt, und die Drehzahl nm1 des Verbrennungsmotors 17 am Übereinstimmungspunkt MP1. Das Drehmoment, das durch die Hydraulikpumpe 18 absorbiert wird, die in 2 erläutert ist, ist Tp. Während der Stromerzeugung ist ein Wert, der erhalten wird durch Addieren des Drehmoments Tp, das durch die Hydraulikpumpe 18 absorbiert wird, und des Absolutwerts |Tgot| des Stromerzeugungsdrehmoments Tgot das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 17.
Wenn der Zeitraum t von t0 bis t2 verstreicht, nehmen die Stromerzeugungsleistung Pgot und das Stromerzeugungsdrehmoment Tgot ab. D.h. die Absolutwerte |Pgot| und |Tgot| der Stromerzeugungsleistung Pgot und das Stromerzeugungsdrehmoment Tgot nehmen zu. Zu der Zeit t = t2 ist der ausgegebene Sollwert des Verbrennungsmotors 17 während der Stromerzeugung eine Leistungsbefehlskurve ILg2. Die Absolutwerte |Pgot| und |Tgot| der Stromerzeugungsleistung Pgot und das Stromerzeugungsdrehmoment Tgot zu der Zeit t = t2 sind größer als der Werte zu der Zeit t = t1. Somit ist die Leistungsbefehlskurve ILg2, die den ausgegebenen Sollwert zu der Zeit t = t2 darstellt, größer als die Leistungsbefehlskurve ILg1, die den ausgegebenen Sollwert zu der Zeit t = t1 darstellt.
Zu der Zeit t = t2 arbeitet der Verbrennungsmotor 17 am Übereinstimmungspunkt MP2, wie in 7 erläutert. Der Übereinstimmungspunkt MP2 ist der Schnittpunkt der Anpassungskurve ML und der Leistungsbefehlskurve ILg2. Am Übereinstimmungspunkt MP2 ist die Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 nm2. Zu der Zeit t= t2 bewegt sich die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL0 während der Nicht-Stromerzeugung zur Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL2, die durch die durchgezogene Linie angegeben ist. Die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL2 verläuft durch den Schnittpunkt der Leistungsbefehlskurve ILe, wenn der Generatormotor 19 keinen elektrischen Strom erzeugt, und die Drehzahl nm1 des Verbrennungsmotors 17 am Übereinstimmungspunkt MP2.
Wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, verringert die Pumpensteuerung 33, die in 2 erläutert ist, das Pumpenabsorptionsdrehmoment von Drehmoment Te zu Drehmoment Tp, so dass der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugen kann. Ein Unterschied zwischen Drehmoment Te und Drehmoment Tp ist das Drehmoment, das der Generatormotor 19 während der Stromerzeugung absorbiert. Die Pumpensteuerung 33, die in 2 erläutert ist, ändert den Sollwert der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL von der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL0 auf die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL2, so dass sich das durch die Hydraulikpumpe 18 absorbierte Drehmoment von Te zu Tp ändert und den Sollwert an die Hydraulikpumpe 18 ausgibt. D.h. die Pumpensteuerung 33 vermindert das Absorptionsdrehmoment, das das durch die Hydraulikpumpe 18 absorbierte Drehmoment ist. Als Ergebnis ändert sich, wie in 6 und 7 erläutert, die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve in der Reihenfolge PL0, PL1 und PL2.
Da im Betrieb der Hydraulikpumpe 18 eine Reaktionsverzögerung eintritt, nachdem ein Sollwert für die Verringerung des Pumpenabsorptionsdrehmoments ausgegeben ist, nimmt das aktuelle Pumpenabsorptionsdrehmoment nach und nach ab. Im Gegensatz dazu spricht der Betrieb des Generatormotors 19 im Wesentlichen ohne jede Verzögerung an. Daher ist, wenn das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt aus der Hybridsteuerung 23 an die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I ausgegeben wird, eine Zunahme in dem durch den Generatormotor 19 absorbierten Drehmoment (d.h. das Drehmoment, mit dem der Verbrennungsmotor 17 den Generatormotor 19 antreibt) schneller als eine Abnahme im Pumpenabsorptionsdrehmoment. Als Ergebnis nimmt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 abrupt ab, auf Grund der übergroßen Last, die auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt. Wenn danach das Pumpenabsorptionsdrehmoment auf dem Zielwert abnimmt, kann ein Phänomen auftreten, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 wieder zunimmt.
In der Ausführungsform nehmen die Absolutwerte |Pgot| und |Tgot| der Stromerzeugungsleistung Pgot und das Stromerzeugungsdrehmoment Tgot nach Ablauf einer Zeitspanne t zu. Daher nimmt, da der ausgegebene Sollwert des Verbrennungsmotors 17 auch nach Ablauf einer Zeitspanne t zunimmt, das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 17 auch nach Ablauf einer Zeitspanne zu. Wenn der ausgegebene Sollwert und das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 17 nach Ablauf einer Zeitspanne t zunehmen, bewegt sich der Übereinstimmungspunkt MP vom Übereinstimmungspunkt MP0, wenn der Generatormotor 19 keinen elektrischen Strom erzeugt, zum Übereinstimmungspunkt MP2 entlang der Anpassungskurve ML, wie durch einen Pfeil trg in 7 angegeben. Daher wird unterdrückt, dass das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 17 die Maximaldrehmomentkurve TL in einem Zeitraum vom Start der Stromerzeugung des Generatormotors 19 bis zu der Zeit, bei der der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, um mit der Stromerzeugungszielleistung Pgt und dem Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt zu arbeiten, überschreitet. Als Ergebnis nimmt ein Phänomen zu, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 wieder zunimmt, nachdem eine abrupte Abnahme unterdrückt wird. D.h. in der Ausführungsform werden eine Abnahme und eine Zunahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 durch Erhöhen der Absolutwerte |Pgot| und |Tgot| der Stromerzeugungsleistung Pgot und des Stromerzeugungsdrehmoments Tgot nach Ablauf einer Zeitspanne t unterdrückt, um einen Zeitraum sicherzustellen, bis das Pumpenabsorptionsdrehmoment bis auf den Zielwert abnimmt.
Ein Zeitraum vom Start der Stromerzeugung des Generatormotors 19 bis zu der Zeit, bei der der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, um mit der Stromerzeugungszielleistung Pgt und dem Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt zu arbeiten, ändert sich gemäß einem Zunahmebetrag (d.h. einer Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate) pro Zeiteinheit im Absolutwert |Tg| des Stromerzeugungsdrehmoments Tg. Wenn die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate gering ist, nehmen die Zunahmerate der Absolutwerte |Pgot| und |Tgot| der Stromerzeugungsleistung Pgot und das Stromerzeugungsdrehmoment Tgot relativ ab. Wenn die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate hoch ist, nehmen die Zunahmerate der Absolutwerte |Pgot| und |Tgot| der Stromerzeugungsleistung Pgot und das Stromerzeugungsdrehmoment Tgot relativ zu.
In der Ausführungsform ist die Einheit der Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate N∙m/sec. Die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate kann ein vorbestimmter Wert sein und kann gemäß einer Betriebsbedingung des Baggers 1 oder dem Zustand des Baggers 1 geändert werden.
In der Ausführungsform, erhöht die Hybridsteuerung 23 nach Ablauf einer Zeitspanne t den Absolutwert |Tgot| des Stromerzeugungsdrehmoments Tgot von einem Absolutwert eines ersten Werts bis zu einem Absolutwert eines zweiten Werts. Der erste Wert ist zum Beispiel 0 [N/m], und der zweite Wert ist zum Beispiel ein sehr niedriges Stromerzeugungsdrehmoment. Da der Generatormotor 19 mit einem Stromerzeugungsdrehmoment, das kleiner ist als das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment, keinen elektrischen Strom wirksam erzeugen kann, nimmt der Betrag an elektrischem Strom, der in der Batteriespeichereinheit 22 gespeichert wird, kaum zu, auch wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt. In der Ausführungsform, ermöglicht es die Hybridsteuerung 23, dass der Generatormotor 19 die Stromerzeugung startet, wenn der Absolutwert |Tgt| des Stromerzeugungszieldrehmoments Tgt gleich oder größer ist als das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment. Eine durch das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment und die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zu dieser Zeit bestimmte Leistung wird als niedrigste Stromerzeugungsleistung bezeichnet.
In der Ausführungsform erhöht unter Verwendung des Absolutwerts des zweiten Werts als niedrigstes Stromerzeugungsdrehmoment die Hybridsteuerung 23 nach Ablauf einer Zeitspanne t den Absolutwert |Tgot| des Stromerzeugungsdrehmoments Tgot vom ersten Wert auf den zweiten Wert. Mit diesem Verfahren wird, da der Absolutwert |Tgot| des Stromerzeugungsdrehmoments Tgot den Absolutwert |Tgt| des Stromerzeugungszieldrehmoments Tgt ohne Verzögerung erreicht, wenn er den zweiten Wert erreicht, eine Reaktionsverzögerung in der Stromerzeugung unterdrückt. Ferner wird, da der Absolutwert |Tgot| des Stromerzeugungsdrehmoments Tgot nach Ablauf einer Zeitspanne t vom ersten Wert auf den zweiten Wert zunimmt, ein Gefühl, dass ewas nicht stimmt, auf Grund einer abrupten Zunahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zu Beginn der Stromerzeugung unterdrückt.
<Bespiel für die Änderung der Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate>
In der Ausführungsform kann die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate (oder -grad) auf der Grundlage von Schwenk-PS geändert werden, die erforderlich sind, um das Schwenken der oberen Schwenkstruktur 5 zu ermöglichen. Die Schwenk-PS sind die PS, die erforderlich sind, dass der Schwenkmotor 24, der in 2 erläutert ist, das Schwenken der oberen Schwenkstruktur 5 ermöglicht.
Ob der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, wird auf der Grundlage eines Betrags an elektrischem Strom bestimmt, die in der Batteriespeichereinheit 22 (in der Ausführungsform eine Spannung an den Ausgängen der Batteriespeichereinheit 22) gespeichert ist. Die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate kann auf der Grundlage der Spannung an den Ausgängen der Batteriespeichereinheit 22 geändert werden (zum Beispiel kann die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate erhöht werden, wenn die Spannung an den Ausgängen abnimmt). Da die Schwenk-PS zunehmen, wenn die obere Schwenkstruktur 5 beschleunigt, nimmt auch der durch den Generatormotor erzeugte elektrische Strom 19 zum Antrieb des Schwenkmotors 24 zu. Daher kann, auch wenn die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate auf der Grundlage der Spannung an den Ausgängen der Batteriespeichereinheit 22 geändert wird, da es nicht möglich ist, die Zunahme in den Schwenk-PS auszugleichen, der Betrag an durch den Generatormotor erzeugten elektrischen Strom 19 unzureichend sein.
In der Ausführungsform erhöht die Hybridsteuerung 23 die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate mit Zunahme der Schwenk-PS. In diesem Fall kann die Hybridsteuerung 23 die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate auf einen konstanten Wert einstellen, wenn die Schwenk-PS zwischen 0 und einer vorbestimmten Größe liegen, und kann die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate erhöhen, wenn die Schwenk-PS zunehmen, wenn die Schwenk-PS die vorbestimmte Größe aufweisen oder größer sind. Wenn die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate erhöht wird, wenn die Schwenk-PS zunehmen, kann die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate gemäß einer linearen Funktion, einer quadratischen Funktion, einer exponentiellen Funktion oder der anderen Funktion der Schwenk-PS zunehmen. Die Hybridsteuerung 23 kann eine Drehmoment-Zunahmerate erhöhen und das Befehlsdrehmoment von Te0 auf Tep ändern.
Wenn die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate erhöht wird, wenn die Schwenk-PS zunehmen, wird es, da eine verstriche Reaktionszeitspanne abnimmt, bis der Verbrennungsmotor 19 das Stromerzeugungsdrehmoment erzeugt, mit dem der Generatormotor 19 elektrischen Strom wirksam erzeugen kann, leicht, den elektrischen Strom sicherzustellen, der erforderlich ist, dass die obere Schwenkstruktur 5 schwenkt. Obwohl die Zunahmerate der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zunimmt, wenn die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate zunimmt, wird kein exakter Betrieb der Arbeitseinheit 3 während des Schwenkens der oberen Schwenkstruktur 5 durchgeführt. Daher besteht, auch wenn die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate während des Schwenkens der oberen Schwenkstruktur 5 erhöht wird, im Wesentlichen keine Beeinflussung der Bedienperson des Baggers 1. Daher ist eine Zunahme in der Zunahmerate der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zulässig.
Wenn der Generatormotor 19 als Motor arbeitet, ist es möglich, den Verbrennungsmotor 17 zu unterstützen. Wenn der Generatormotor 19 als Motor arbeitet, verwendet der Generatormotor 19 den in der Batteriespeichereinheit 22 gespeicherten elektrischen Strom. Wenn der Generatormotor 19 den Verbrennungsmotor 17 häufig unterstützt, nimmt der in der Batteriespeichereinheit 22 gespeicherte elektrische Strom ab, und die Spannung an den Ausgängen fällt stark ab. Wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt und das Stromerzeugungsdrehmoment Tg nach Ablauf einer Zeitspanne t erhöht wird, kann der Betrag an elektrischem Strom unzureichend werden, und die Spannung an den Ausgängen der Batteriespeichereinheit 22 kann anormal abfallen.
Zum Beispiel umfasst die Unterstützung des Verbrennungsmotors 17 Motordrehzahlunterstützung. Die Motordrehzahlunterstützung umfasst das Bedienen der Bedienhebel 26R, 26L zur Erhöhung der Drehzahl n von einem Zustand, in dem die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 niedrig ist, in einen Hebel-Neutralzustand. Nachdem die Drehzahl n mit der Motordrehzahlunterstützung zunimmt, obwohl sich ein Unterstützungsmodus in einen Stromerzeugungsmodus ändert, bedarf es einer Unterdrückung einer Variation in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17.
In der Ausführungsform kann die Hybridsteuerung 23, die in 2 erläutert ist, die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate auf der Grundlage des Betrags an in der Batteriespeichereinheit 22 gespeichertem elektrischem Strom ändern. Beispielsweise kann die Hybridsteuerung 23 die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate erhöhen, wenn der Betrag an in der Batteriespeichereinheit 22 gespeichertem elektrischem Strom abnimmt (d.h. die Spannung an den Ausgängen der Batteriespeichereinheit 22 fällt ab).
In der Ausführungsform ändert die Hybridsteuerung 23 die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate auf der Grundlage einer Stromerzeugungszielleistung, die aus einer Spannungsabweichung bestimmt wird, die eine Abweichung ist zwischen einer Zielspannung an den Ausgängen der Batteriespeichereinheit 22 und der vorliegenden Spannung an den Ausgängen. Genauer, erhöht sich die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate wenn die Stromerzeugungszielleistung zunimmt (d.h. die Spannungsabweichung nimmt zu). Da die Spannungsabweichung zunimmt, wenn der Betrag an in der Batteriespeichereinheit 22 gespeichertem elektrischem Strom abnimmt, wird die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate erhöht, wenn der Betrag an in der Batteriespeichereinheit 22 gespeichertem elektrischem Strom abnimmt. Es ist nicht zwingend, die Menge an durch den Generatormotor erzeugten elektrischen Strom 19 zu sichern, während eine Variation in die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 unterdrückt wird, wenn der Betrieb des Generatormotors 19 von einem Unterstützungsmodus in einen Stromerzeugungsmodus übergeht.
Wenn die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate auf der Grundlage der Stromerzeugungszielleistung geändert wird, kann die Hybridsteuerung 23 die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate auf einen konstanten Wert einstellen, wenn der Absolutwert der Stromerzeugungszielleistung zwischen 0 und einer vorbestimmten Größe liegt, und kann die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate erhöhen, wenn der Absolutwert der Stromerzeugungszielleistung zunimmt, wenn der Absolutwert der Stromerzeugungszielleistung gleich oder größer ist als die vorbestimmte Größe. Da die Stromerzeugungszielleistung einen negativen Wert hat, wird der Absolutwert der Stromerzeugungszielleistung verwendet.
Mit einem solchen Verfahren nimmt, auch wenn der Generatormotor 19 den Verbrennungsmotor 17 häufig unterstützt, die Möglichkeit ab, dass die Spannung an den Ausgängen der Batteriespeichereinheit 22 anormalerweise abnimmt. Eine Situation, in der der Generatormotor 19 den Verbrennungsmotor 17 häufig unterstützt, ist ein Zustand, in dem die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 variiert. Es ist somit erlaubt, die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate zu erhöhen, so dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 abrupt zunimmt.
<Ausführungsform und Vergleichsbeispiel>
8 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors 17, wenn der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen, gemäß einem Vergleichsbeispiel. 9 ist ein Zeitdiagramm zum Beschreiben des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, wenn der Generatormotor durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, um elektrischen Strom zu erzeugen, gemäß dem Vergleichsbeispiel. Die vertikalen Achsen in 9 geben die Stromerzeugungsleistung Pg, das Absorptionsdrehmoment TP der Hydraulikpumpe 18 und die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 an. Die horizontalen Achsen in 9 geben die Zeit t an, und die Stromerzeugung durch den Generatormotor 19 startet zur Zeit t0. Die durchgezogenen Linien in 9 geben die Ausführungsform an, und die durchbrochenen Linien geben das Vergleichsbeispiel an. In dem Vergleichsbeispiel sind die Leistung des Verbrennungsmotors 17 und die Last der Hydraulikpumpe 18 am Übereinstimmungspunkt MP0 ausgeglichen, der der Schnittpunkt der Anpassungskurve ML, der Leistungsbefehlskurve ILe und der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL0 ist. Wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, gibt die Hybridsteuerung 23 das Zielstromerzeugungsdrehmoment Tgt an die Generatormotorsteuervorrichtung 19I ohne Änderung des Zielstromerzeugungsdrehmoments nach Ablauf einer Zeitspanne aus.
Im Vergleichsbeispiel ändert sich, wenn die Stromerzeugung des Generatormotors 19 zu der Zeit t0 startet, die Stromerzeugungsleistung Pg von 0 auf die Stromerzeugungszielleistung Pgt, wie in 9 erläutert. Die an den Verbrennungsmotor 17 ausgegebene Sollwertleistung ist eine Leistungsbefehlskurve ILg2, die durch Addieren der Stromerzeugungszielleistung Pgt zur Leistungsbefehlskurve ILe erhalten wird. Die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL0, die durch den Schnittpunkt der Leistungsbefehlskurve ILe verläuft, und die Anpassungskurve ML werden zur Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL2 geändert. Die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL2 verläuft durch eine Koordinate, die durch eine Drehzahl nm2, entsprechend dem Schnittpunkt der Leistungsbefehlskurve ILg2 und der Anpassungskurve ML, und das Drehmoment Te2p auf der Leistungsbefehlskurve ILe entsprechend der Drehzahl nm2 bestimmt wird.
Am Schnittpunkt der Leistungsbefehlskurve ILe und der Anpassungskurve ML ist das Drehmoment des Verbrennungsmotors 17 Te0 und die Drehzahl ist nm0. Am Schnittpunkt der Leistungsbefehlskurve ILg2 und der Anpassungskurve ML ist das Drehmoment des Verbrennungsmotors 17 Te2 und die Drehzahl ist nm2. Am Schnittpunkt der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL2 und der Leistungsbefehlskurve ILg2 ist das Drehmoment des Verbrennungsmotors 17 Te2p und die Drehzahl ist nm2.
Wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, ändert sich das Pumpenabsorptionsdrehmoment von Te0 auf Te2p. Die Pumpensteuerung 33, die in 2 erläutert ist, erzeugt einen Pumpenabsorptionsdrehmoment-Sollwert, so dass sich das durch die Hydraulikpumpe 18 absorbierte Drehmoment von Te0 auf Te2p ändert und den Sollwert an die Hydraulikpumpe 18 ausgibt. Als Ergebnis ändert sich, da die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve von PL0 zu PL2 übergeht, auch das Pumpenabsorptionsdrehmoment von Drehmoment Te0 entsprechend der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL0 zu Drehmoment Te2p entsprechend der Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve PL2. Da eine Reaktionsverzögerung beim Betrieb der Hydraulikpumpe 18 auftritt, nimmt das aktuelle Pumpenabsorptionsdrehmoment schrittweise ab, nachdem der geänderte Pumpenabsorptionsdrehmoment-Sollwert ausgegeben ist.
Die Betrieb des Generatormotors 19 spricht im Wesentlichen ohne eine Verzögerung an, wenn ein Befehl ausgegeben wird. Somit erzeugt der Generatormotor 19 in dem Vergleichsbeispiel elektrischen Strom entsprechend der Stromerzeugungszielleistung Pgt zu der Zeit t0, wie durch eine durchbrochene Linie in 9 angegeben. Wenn das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt von der Hybridsteuerung 23 an die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I ausgegeben wird, ändert sich die an den Verbrennungsmotor 17 ausgegebene Sollwertleistung von der Leistungsbefehlskurve ILe auf die Leistungsbefehlskurve ILg2 zu der Zeit t0. Als Ergebnis wikt das Drehmoment Te2 am Schnittpunkt der Leistungsbefehlskurve ILg2 und der Anpassungskurve ML auf den Verbrennungsmotor 17.
Wenn die Stromerzeugung startet, wirkt das Drehmoment Te2, das durch Addieren des Stromerzeugungsdrehmoments Tgt, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 die Drehzahl nm0 erreicht, erhalten wird, auf den Verbrennungsmotor 17, der mit dem Drehmoment Te0 betreiben wird, bevor die Stromerzeugung des Generatormotors 19 startet, bevor das Pumpenabsorptionsdrehmoment, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 die Drehzahl nm2 ist, Te2p erreicht. Als Ergebnis nimmt, da das Drehmoment, die Maximaldrehmomentkurve TL überschreitet, auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17, wie durch die durchbrochene Linie angegeben, zwischen der Zeit t0 und der Zeit t2 in 9 ab. Danach nimmt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 zu, wenn sich das Pumpenabsorptionsdrehmoment an Te2p annähert. Wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 die Drehzahl nm2 erreicht, arbeitet der Verbrennungsmotor 17 am Übereinstimmungspunkt MP2, der der Schnittpunkt der Anpassungskurve ML und der Leistungsbefehlskurve ILg2 ist.
In dem Vergleichsbeispiel kann, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 bis auf die Zieldrehzahl nm2 nach Ablauf einer Zeitspanne t unter Verwendung der Drehzahl nm2 am Schnittpunkt der Anpassungskurve ML und der Leistungsbefehlskurve ILg als Zieldrehzahl erhöht werden. Allerdings ist es, auch wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 nach Ablauf einer Zeitspanne t erhöht wird, unvermeidbar, dass das Drehmoment Te2, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 die Drehzahl n0 erreicht, auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, bevor das Pumpenabsorptionsdrehmoment, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 die Drehzahl n2 erreicht, Te2p erreicht. Als Ergebnis kann, da das Drehmoment, das Maximaldrehmomentkurve TL überschreitet, auf den Verbrennungsmotor 17 wirkt, ein Phänomen auftreten, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 nach einer kurzzeitigen Abnahme ansteigt. Insbesondere bei Annäherung der Anpassungskurve ML an die Maximaldrehmomentkurve TL, wie die Anpassungskurve MLb, die in 3 erläutert ist, nimmt die Möglichkeit, dass der Verbrennungsmotor 17 das Drehmoment T größer als das Drehmoment T erzeugen kann, das durch die Anpassungskurve ML bestimmt ist, ab. Daher ist es in dem Vergleichsbeispiel, je mehr sich die Anpassungskurve ML der Maximaldrehmomentkurve TL annähert, umso wahrscheinlicher, dass das Phänomen auftritt, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 während der Stromerzeugung des Generatormotors 19 abnimmt.
In der Ausführungsform nimmt, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, das Stromerzeugungsdrehmoment Pg eher als die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 nach Ablauf einer Zeitspanne t zu. Mit einem solchen Verfahren nimmt in der Ausführungsform die Leistungsbefehlskurve IL entsprechend dem ausgegebenen Sollwert schrittweise zu, und die Pumpenabsorptionsdrehmomentkurve nimmt schrittweise von PL0 auf PL2 ab, wie in 9 erläutert. Als Ergebnis kann in der Ausführungsform während der Stromerzeugung des Generatormotors 19, da die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 schrittweise nach Ablauf einer Zeitspanne t erhöht werden kann, eine abrupte Zunahme in der Drehzahl n unterdrückt werden.
In der Ausführungsform wird, da das Stromerzeugungsdrehmoment Tg nach Ablauf einer Zeitspanne t erhöht wird, unterdrückt, dass das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 17 die Maximaldrehmomentkurve TL überschreitet, bis der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 mit dem Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt angetrieben wird. Als Ergebnis wird ein Phänomen, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 auf Grund von Anwendung einer zu großen Last auf den Verbrennungsmotor 17 abrupt abnimmt, unterdrückt. In der Ausführungsform kann, auch wenn sich die Anpassungskurve ML der Maximaldrehmomentkurve TL annähert, um den Verbrennungsmotor 17 auf der Seite der niedrigen Drehzahl zu betreiben, wo eine zufriedenstellende Kraftstoffeffizienz erhalten wird, ein Phänomen, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 während der Stromerzeugung des Generatormotors 19 abnimmt, unterdrückt werden. Auf diese Weise ist es in der Ausführungsform möglich, eine Zunahme und eine Abnahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 während der Stromerzeugung des Generatormotors 19 zu unterdrücken.
<Konfigurationsbeispiel für Hybridsteuerung 23>
10 ist ein Diagramm und erläutert ein Konfigurationsbeispiel der Hybridsteuerung 23, der Motorsteuerung 30 und der Pumpensteuerung 33. Die Hybridsteuerung 23, die Motorsteuerung 30 und die Pumpensteuerung 33 weisen jeweils eine Prozessoreinheit 100P, eine Speichereinheit 100M, und eine Eingabe- und Ausgabeeinheit 100IO auf. Die Prozessoreinheit 100P ist eine CPU, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, oder dergleichen. Die Prozessoreinheit 100P führt das Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren gemäß der Ausführungsform aus.
Wenn die Prozessoreinheit 100P eine spezielle Hardware ist, entspricht einer oder eine Kombination von verschiedenen Schaltkreisen einem programmierten Prozessor, und eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) der Prozessoreinheit 100P.
Mindestens einer von verschiedenen nichtflüchtigen oder flüchtigen Speichern wie ein Direktzugriffsspeicher (RAM) und ein Nurlesespeicher (ROM) und verschiedene Platten wie eine Magnetplatte werden als Speichereinheit 100M verwendet. Die Speichereinheit 100M speichert ein Computerprogramm, um zu ermöglichen, dass die Prozessoreinheit 100P die Motorsteuerung gemäß einer Ausführungsform ausführt und Informationen verwendet, wenn die Prozessoreinheit 100P die Motorsteuerung gemäß einer Ausführungsform ausführt. Die Prozessoreinheit 100P verwirklicht die Motorsteuerung gemäß der Ausführungsform durch Lesen des Computerprogramms aus der Speichereinheit 100M und Ausführen des Computerprogramms. Die Eingabe- und Ausgabeeinheit 23IO ist eine Schnittstellenschaltung zum Anschließen der Hybridsteuerung 23, der Motorsteuerung 30 oder der Pumpensteuerung 33 an Vorrichtungen.
<Baggersteuersystem>
11 ist ein Diagramm und erläutert ein Steuersystem 1CT des Baggers 1. Die Spannung an den Ausgängen Ec der Batteriespeichereinheit 22, die Drehzahl ng des Generatormotors 19, die Drehzahl nrm des Schwenkmotors 24 und das Drehmoment Trm des Schwenkmotors 24 werden in die Hybridsteuerung 23 eingegeben. Die Hybridsteuerung 23 erzeugt einen Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc, der ein Sollwert für das Stromerzeugungsdrehmoment Tg ist, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom unter Verwendung dieser Eingabewerte erzeugt.
Der Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc wird an die Generatormotor-Steuervorrichtung 19I übertragen, um zu ermöglichen, dass der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt. Die Motorsteuerung 30 nimmt den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc von der Hybridsteuerung 23 über das fahrzeuginterne LAN 35 auf und verwendet den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc zum Steuern des Verbrennungsmotors 17. Die Pumpensteuerung 33 nimmt den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc von der Hybridsteuerung 23 über das fahrzeuginterne LAN 35 auf und verwendet den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc zum Steuern der Hydraulikpumpe 18. Die Durchflussrate des aus der Hydraulikpumpe 18 abgegebenen Betriebsöls wird mit einem sich ändernden Winkel einer Taumelscheibe 18SP gesteuert.
<Steuerblock der Hybridsteuerung 23>
12 bis 14 sind Steuerblockschaubilder der Hybridsteuerung 23, die das Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren gemäß der Ausführungsform ausführt. 15 ist ein Ablaufdiagramm und erläutert das Verfahren einer Eingangsgrößenberechnungseinheit. 16 ist ein Steuerblockschaubild der Hybridsteuerung 23, die das Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren gemäß der Ausführungsform ausführt.
Wie in 12 erläutert, weist die Hybridsteuerung 23 eine Stromerzeugungszielleistungsberechnungseinheit 50, eine Schwenk-PS-Berechnungseinheit 51, eine Stromerzeugungszieldrehmomentberechnungseinheit 52, eine Stromerzeugungsdrehmomentmodulationsberechnungseinheit 53 und eine Pumpensollwertberechnungseinheit 57 auf. Diese Einheiten führen das Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren gemäß der Ausführungsform aus. Diese Funktionen werden durch die Prozessoreinheit 100P der Hybridsteuerung 23 realisiert. Die Prozessoreinheit 100P liest das Computerprogramm, das das Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahren gemäß der Ausführungsform ausführt, aus der Speichereinheit 100M und führt es aus, um zum Beispiel die Funktionen der Stromerzeugungszielleistungsberechnungseinheit 50, der Schwenk-PS-Berechnungseinheit 51, der Stromerzeugungszieldrehmomentberechnungseinheit 52 und der Stromerzeugungsdrehmomentmodulationsberechnungseinheit 53 auszuführen.
Die Stromerzeugungszielleistungsberechnungseinheit 50 berechnet die Stromerzeugungszielleistung Pgt unter Verwendung der Spannung an den Ausgängen Ec der Batteriespeichereinheit 22. Die Stromerzeugungszielleistung Pgt wird durch Multiplizieren eines Verstärkungsfaktors G, der ein negativer Wert ist, mit einer Spannungsabweichung ΔEc, die eine Abweichung zwischen der Zielspannung an den Ausgängen Ect der Batteriespeichereinheit 22 und der vorliegenden Spannung an den Ausgängen Ec ist, berechnet. In der Ausführungsform besteht der Grund dafür darin, dass das Stromerzeugungsdrehmoment Tg und die Stromerzeugungsleistung Pg als negativer Wert dargestellt sind, wie oben beschrieben. Die Stromerzeugungszielleistungsberechnungseinheit 50 gibt die berechnete Stromerzeugungszielleistung Pgt an die Stromerzeugungszieldrehmomentberechnungseinheit 52 aus. In der Ausführungsform ist die Zielspannung an den Ausgängen Ect ein feststehender Wert und wird in der Speichereinheit 100M der Hybridsteuerung 23 gespeichert.
Die Schwenk-PS-Berechnungseinheit 51 berechnet die Schwenk-PS Pr unter Verwendung der Drehzahl nrm des Schwenkmotors 24 und des Drehmoments Trm des Schwenkmotors 24 und gibt die Schwenk-PS Pr an die Stromerzeugungsdrehmomentmodulationsberechnungseinheit 53 aus. Die Schwenk-PS Pr können durch die Gleichung (1) berechnet werden. H in Gleichung (1) ist ein Koeffizient. In der Ausführungsform ist der Koeffizient H ein feststehender Wert und ist in der Speichereinheit 100M der Hybridsteuerung 23 gespeichert. Pr = 2 × π/60 × nrm × Trm/1000 × H (1)
Die Stromerzeugungszieldrehmomentberechnungseinheit 52 berechnet das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt unter Verwendung der Stromerzeugungszielleistung Pgt und gibt das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt an die Stromerzeugungsdrehmomentmodulationsberechnungseinheit 53 aus. Die Stromerzeugungsdrehmomentmodulationsberechnungseinheit 53 erzeugt den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc unter Verwendung der Stromerzeugungszielleistung Pgt, des Stromerzeugungszieldrehmoments Tgt und der Schwenk-PS Pr und gibt den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc aus.
Die Pumpensollwertberechnungseinheit 57 multipliziert das durch die Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc bestimmte Drehmoment mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors 17, um die Absorptions-PS der Hydraulikpumpe 18 zu berechnen. In diesem Beispiel wird, da der Generatormotor 19 durch den Verbrennungsmotor 17 angetrieben wird, die Drehzahl ng des Generatormotors 19 als die Drehzahl des Verbrennungsmotors 17 verwendet. Die Pumpensollwertberechnungseinheit 57 berechnet einen an die Hydraulikpumpe 18 ausgegebenen Sollwert PLc aus den berechneten Absorptions-PS der Hydraulikpumpe 18. Der Sollwert PLc ist ein Befehl zum Einstellen eines Neigungswinkels der Taumelscheibe 18SP der Hydraulikpumpe 18 auf eine Größe, die zum Absorbieren der Absorptions-PS der Hydraulikpumpe 18 erforderlich ist. Die Pumpensollwertberechnungseinheit 57 kann das Absorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe 18 durch Ändern der Absorptions-PS der Hydraulikpumpe 18 erhöhen und erniedrigen.
Wie in 13 erläutert, weist die Stromerzeugungsdrehmomentmodulationsberechnungseinheit 53 eine Stromerzeugungsdrehmomentzunahmerateänderungseinheit 54, eine Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 und eine Modulationsverarbeitungseinheit 56 auf. Die Stromerzeugungsdrehmomentzunahmerateänderungseinheit 54 berechnet einen ersten Wert Tgmmax, der den Maximalwert der Stromerzeugungsdrehmomentzunahmerate und einen zweiten Wert Tgmmin bestimmt, der den Minimumwert der Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate aus den Schwenk-PS Pr und der Stromerzeugungszielleistung Pgt bestimmt und den ersten und zweiten Wert an die Modulationsverarbeitungseinheit 56 ausgibt.
Die Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 berechnet eine Ungültigkeitsflagge Fmi und einen Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm unter Verwendung des Stromerzeugungszieldrehmoments Tgt, eines bisherigen Werts Tgtmb und des niedrigsten Stromerzeugungsdrehmoments Tgmin und gibt die Ungültigkeitsflagge Fmi und den Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm an die Modulationsverarbeitungseinheit 56 aus. Die Modulationsverarbeitungseinheit 56 erzeugt den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc unter Verwendung des ersten Werts Tgmmax, des zweiten Werts Tgmmin, der Ungültigkeitsflagge Fmi und des Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewerts INm und gibt den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc aus. Der bisherige Wert Tgtmb ist der Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc, den die Modulationsverarbeitungseinheit 56 vor einem Zyklus des Steuerungszyklus der Hybridsteuerung 23 ausgibt.
Wie in 14 erläutert, weist die Stromerzeugungsdrehmomentzunahmerateänderungseinheit 54 eine erste Umwandlungseinheit 54A, eine zweite Umwandlungseinheit 54B, eine Maximalwertselektionseinheit 54C und eine Inversionseinheit 54D auf. Die erste Umwandlungseinheit 54A berechnet einen ersten Parameter Tgmf zum Ändern der Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate unter Verwendung der Schwenk-PS Pr und gibt den ersten Parameter Tgmf aus. Die zweite Umwandlungseinheit 54B berechnet einen zweiten Parameter Tgms zum Ändern der Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate unter Verwendung der Stromerzeugungszielleistung Pgt und gibt den zweiten Parameter Tgms aus.
Die ersten Umwandlungseinheit 54A berechnet den ersten Parameter Tgmf unter Verwendung einer ersten Umwandlungstabelle MPA. Die erste Umwandlungstabelle MPA beschreibt die Beziehung zwischen den Schwenk-PS Pr und dem ersten Parameter Tgmf. Gemäß der ersten Umwandlungstabelle MPA hat der erste Parameter Tgmf einen konstanten Wert Tgmf1, wenn die Schwenk-PS Pr kleiner ist als ein vorbestimmter Wert Pr1, und der erste Parameter Tgmf nimmt mit einer Zunahme in den Schwenk-PS Pr zu, wenn die Schwenk-PS Pr den vorbestimmten Wert Pr1 erreichen oder größer sind.
Die zweiten Umwandlungseinheit 54B berechnet den zweiten Parameter Tgms unter Verwendung der zweiten Umwandlungstabelle MPB. Die zweite Umwandlungstabelle MPB beschreibt die Beziehung zwischen der Stromerzeugungszielleistung Pgt und dem zweiten Parameter Tgms. Gemäß der zweiten Umwandlungstabelle MPB hat der zweite Parameter Tgms einen konstanten Wert Tgms1, wenn der Absolutwert der Stromerzeugungszielleistung Pgt kleiner ist als ein vorbestimmter Wert Pgt1, und der zweite Parameter Tgms nimmt mit einer Zunahme in der Stromerzeugungszielleistung Pgt zu, wenn der Absolutwert der Stromerzeugungszielleistung Pgt einen vorbestimmten Wert Pft1 oder größeren Wert erreicht.
In der Ausführungsform sind der erste Parameter Tgmf und der zweite Parameter Tgms das Drehmoment und die Einheit ist Nm. Da der erste Parameter Tgmf und der zweite Parameter Tgms jeweils im Steuerzyklus der Hybridsteuerung 23 berechnet werden, sind der erste Parameter Tgmf und der zweite Parameter Tgms pro Steuerzyklus die Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate.
Die Maximalwertselektionseinheit 54C wählt jeweils den größeren des ersten Parameters Tgmf und des zweiten Parameters Tgms aus und gibt den Ausgewählten aus. Der durch die Maximalwertselektionseinheit 54C ausgegebene Wert ist der erste Wert Tgmmax. Der durch die Maximalwertselektionseinheit 54C ausgegebene Wert wird an die Inversionseinheit 54D weitergegeben. Die Inversionseinheit 54D ordnet dem durch die Maximalwertselektionseinheit 54C ausgegebenen Wert ein Minuszeichen zu und gibt den Wert aus. Der durch die Inversionseinheit 54D ausgegebene Wert ist der zweite Wert Tgmmin. Der Absolutwert des ersten Werts Tgmmax und der Absolutwert des zweiten Werts Tgmmin sind gleich.
Der Prozess der Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 wird unter Verwendung von 15 beschrieben. In Schritt S1 vergleicht die Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 den früheren Wert Tgtmb und das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin. Wenn der frühere Wert Tgtmb kleiner ist als das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin (Schritt S1: Ja), vergleicht die Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt und das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin in Schritt S2.
Wenn das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt kleiner ist als das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin (Schritt S2: Ja), stellt die Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 die Ungültigkeitsflagge Fmi auf RICHTIG in Schritt S3 und stellt den Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm auf das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt in Schritt S4 ein.
Wenn der frühere Wert Tgtmb gleich oder größer ist als das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin (Schritt S1: Nein), stellt die Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 die Ungültigkeitsflagge Fmi auf FALSCH in Schritt S5 und stellt den Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm auf das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt in Schritt S6 ein.
Wenn das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt gleich oder größer ist als das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin (Schritt S2: Nein), stellt die Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 die Ungültigkeitsflagge Fmi auf RICHTIG in Schritt S7 und stellt den Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm auf das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin in Schritt S8 ein.
Mit einem solchen Verfahren kann die Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 das Stromerzeugungsdrehmoment Tg nach Ablauf einer Zeitspanne t erhöhen, wenn das Stromerzeugungsdrehmoment Tg zwischen 0 und dem niedrigsten Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin liegt. Ferner kann die Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 das Stromerzeugungsdrehmoment Tg auf das Stromerzeugungszieldrehmoment Tgt einstellen, wenn das Stromerzeugungsdrehmoment Tg gleich oder größer ist als das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment Tgmin.
Wie in 16 erläutert, weist die Modulationsverarbeitungseinheit 56 ein erstes Addier-Subtrahier-Einrichtung 56A, eine Minimalwertselektionseinheit 56B, eine Maximalwertselektionseinheit 56C, ein zweites Addier-Subtrahier-Einrichtung 56D, eine Selektionseinheit 56E, eine Ungültigkeitsflaggenausgabeeinheit 56F und eine Speichereinheit 56G für frühere Werte auf. Das erste Addier-Subtrahier-Einrichtung 56A subtrahiert den früheren Wert Tgtmb von dem Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm, der von der Eingangsgrößenberechnungseinheit 55 ausgegeben wird, und gibt den Subtraktionswert an die Minimalwertselektionseinheit 56B für frühere Werte aus.
Die Minimalwertselektionseinheit 56B wählt jeweils einen kleineren des Werts, der von dem ersten Addier-Subtrahier-Einrichtung 56A ausgegeben wird, und des ersten Werts Tgmmax, der durch die Stromerzeugungsdrehmomentzunahmerateänderungseinheit 54 berechnet wird, aus, und gibt die Wahl an die Maximalwertselektionseinheit 56C aus. Die Maximalwertselektionseinheit 56C wählt jeweils einen größeren des Werts, der von der Minimalwertselektionseinheit 56B ausgegeben wird, und des zweiten Werts Tgmmin, der durch die Stromerzeugungsdrehmomentzunahmerateänderungseinheit 54 berechnet wird, aus und gibt die Wahl auf das zweite Addier-Subtrahier-Einrichtung 56D aus.
Das zweite Addier-Subtrahier-Einrichtung 56D addiert den Wert, der von der Maximalwertselektionseinheit 56C ausgegeben wird, und den früheren Wert Tgtmb und gibt den Additionswert an die Selektionseinheit 56E aus. Die Selektionseinheit 56E wählt eine Eingabe gemäß dem Wert der Ungültigkeitsflagge Fmi, der von der Ungültigkeitsflaggenausgabeeinheit 56F auf die Selektionseinheit 56E ausgegeben wird, und gibt sie aus. Wenn die Ungültigkeitsflagge Fmi FALSCH anzeigt, erhöht die Hybridsteuerung 23 das Stromerzeugungsdrehmoment Tg nach Ablauf einer Zeitspanne. Somit gibt die Selektionseinheit 56E das Ergebnis, das von dem zweiten Addier-Subtrahier-Einrichtung 56D berechnet wurde, als einen gegenwärtigen Wert Tgtm aus. Der gegenwärtige Wert Tgtm ist der Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc.
Wenn die Ungültigkeitsflagge Fmi RICHTIG anzeigt, gibt die Hybridsteuerung 23 den Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm wie er ist, ohne Erhöhen des Stromerzeugungsdrehmoments Tg nach Ablauf einer Zeitspanne, aus. Somit gibt die Selektionseinheit 56E den Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm, der in die Modulationsverarbeitungseinheit 56 eingegeben wird, als gegenwärtigen Wert Tgtm (d.h. als Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc) aus. Speichereinheit für frühere Werte 56G bedeutet, dass der frühere Wert Tgtmb der Modulationsverarbeitungseinheit 56 in der Speichereinheit 100M der Hybridsteuerung 23 gespeichert ist.
Die Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm wird durch das erste Addier-Subtrahier-Einrichtung 56A, die Minimalwertselektionseinheit 56B, die Maximalwertselektionseinheit 56C und das zweite Addier-Subtrahier-Einrichtung 56D verarbeitet und damit die Ausgabe der Selektionseinheit 56E moduliert. Als Ergebnis nimmt der Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc nach Ablauf einer Zeitspanne t zu. Als Ergebnis wird eine abrupte Zunahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, unterdrückt.
In der Ausführungsform erhöht die Hybridsteuerung 23 den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc nach Ablauf einer Zeitspanne t unter Verwendung des früheren Werts des Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwerts Tgc, der durch die Modulationsverarbeitungseinheit 56 ausgegeben wird, und die ersten und zweiten Werte Tgmmax und Tgmmin zum Bestimmen der Stromerzeugungsdrehmoment-Zunahmerate. Ein Verfahren zum Erhöhen des Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwerts Tgc nach Ablauf einer Zeitspanne t ist nicht auf das in der Ausführungsform verwendete Verfahren begrenzt. Beispielsweise kann die Modulationsverarbeitungseinheit 56 den Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc ändern, der an den Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm nach einer Primärverzögerung ausgegeben wird. In diesem Fall wird zum Beispiel die Beziehung zwischen dem Stromerzeugungsdrehmoment-Sollwert Tgc und dem Stromerzeugungsdrehmoment-Eingabewert INm durch die Gleichung (2) dargestellt. Δtc ist ein Steuerzyklus der Hybridsteuerung 23 und τ ist eine Relaxationszeit. Tgc = INm × Δtc/(Δtc + τ) + Tgtmb × τ/(Δtc + τ) (2)
<Motorsteuerverfahren gemäß Ausführungsform>
17 ist ein Ablaufdiagramm und erläutert ein Beispiel eines Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuerverfahrens gemäß der Ausführungsform. In Schritt S101 bestimmt die Hybridsteuerung 23, die in 2 erläutert ist, ob der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, auf der Grundlage der Menge an in der Batteriespeichereinheit 22 gespeichertem elektrischem Strom. Beispielsweise bestimmt die Hybridsteuerung 23, dass der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt, wenn eine Spannungsabweichung, die eine Abweichung ist zwischen der Zielspannung an den Ausgängen der Batteriespeichereinheit 22 und der vorliegenden Spannung an den Ausgängen, gleich oder kleiner ist als ein Schwellenwert.
Wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt (Schritt S101: Ja), moduliert die Hybridsteuerung 23 das Stromerzeugungsdrehmoment Tg und gibt das modulierte Stromerzeugungsdrehmoment (Schritt S102) aus. D.h. die Hybridsteuerung 23 erhöht das Stromerzeugungsdrehmoment Tg nach Ablauf einer Zeitspanne, gibt das erhöhte Stromerzeugungsdrehmoment aus und vermindert das Absorptionsdrehmoment, das durch die Hydraulikpumpe 18 absorbiert wird. Als Ergebnis wird, da das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 nach Ablauf einer Zeitspanne t zunimmt, eine abrupte Zunahme in der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 unterdrückt, wenn der Generatormotor 19 elektrischen Strom erzeugt.
Wenn der Generatormotor 19 keinen elektrischen Strom erzeugt (Schritt S101: Nein), gibt die Hybridsteuerung 23 das Stromerzeugungsdrehmoment Tg aus, ohne selbiges zu modulieren.
<Modifiziertes Beispiel der Leistungsbefehlskurve>
18 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines modifizierten Beispiels der Leistungsbefehlskurve gemäß der Ausführungsform. Wie vorstehend beschrieben, obwohl die Leistungsbefehlskurve IL, die in 4, 6, und 7 erläutert ist, eine äquivalente PS-Kurve ist, ist eine Leistungsbefehlskurve gemäß einem modifizierten Beispiel eine äquivalente Drosselkurve. Das Drehmomentdiagramm, das in 18 erläutert ist, erläutert äquivalente Drosselkurven EL1, EL2, und EL3, äquivalente PS-Kurven EP0 und EP, eine Grenzkurve VL, eine Maximaldrehmomentkurve TL des Verbrennungsmotors 17 und eine Anpassungskurve ML.
Die äquivalenten Drosselkurven EL1, EL2, und EL3 erläutern die Beziehung zwischen Drehmoment T und Drehzahl n, wenn der Einstellwert (eine Drosselöffnung) einer Kraftstoff-Einstellscheibe (d.h. die Drosselscheibe 28, die in 2 erläutert ist) der gleiche ist. Der Einstellwert von Drosselscheibe 28 ist ein Sollwert zum Bestimmen der Menge an Kraftstoff, die die Common-Rail-Steuereinheit 32 in den Verbrennungsmotor 17 injiziert.
Die äquivalente Drosselkurve EL1 entspricht einem Fall, wobei der Einstellwert der Drosselscheibe 28 100% beträgt (d.h. die in den Verbrennungsmotor 17 injizierte Menge an Kraftstoff ist am größten). Die äquivalente Drosselkurve EL2 entspricht einem Fall, wobei der Einstellwert der Drosselscheibe 28 0% beträgt. Die äquivalente Drosselkurve EL3 stellt eine Vielzahl von Kurven dar, entsprechend großen Einstellwerten der Drosselscheibe 28 in dieser Reihenfolge. Die äquivalente Drosselkurve EL3 hat einen Wert zwischen dem Maximalwert und dem Minimumwert der Kraftstoffinjektionsmenge.
Die erste äquivalente Drosselkurve EL1 erläutert die Beziehung zwischen Drehmoment T und Drehzahl n entsprechend einem Fall, wobei die in den Verbrennungsmotor 17 injizierte Menge an Kraftstoff am größten ist. In der folgenden Beschreibung, gemäß der ersten äquivalenten Drosselkurve EL1, wird die Leistung bei der Drehzahl entsprechend der Nennleistung des Verbrennungsmotors 17 auf gleich oder größer als die Nennleistung eingestellt.
Die zweite äquivalente Drosselkurve EL2 erläutert die Beziehung zwischen Drehmoment T und Drehzahl n entsprechend einem Fall, wobei die in den Verbrennungsmotor 17 injizierte Menge an Kraftstoff 0 ist. Die äquivalente Drosselkurve EL2 wird bestimmt, so dass das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 abnimmt, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 17 von dem Punkt aus zunimmt, bei dem das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 0 ist und die Drehzahl n 0 ist. Die Abnahmerate des Drehmoments T wird auf der Grundlage des Reibungsdrehmoments Tf bestimmt, das durch die interne Reibung des Verbrennungsmotors 17 erzeugt wird.
Eine Vielzahl von dritten äquivalenten Drosselkurven EL3 ist zwischen der ersten äquivalenten Drosselkurve EL1 und der zweiten äquivalenten Drosselkurve EL2 vorhanden. Die dritte äquivalente Drosselkurve EL3 wird durch Interpolation der Werte der ersten äquivalenten Drosselkurve EL1 und der zweiten äquivalenten Drosselkurve EL2 erhalten.
Die erste äquivalente Drosselkurve EL1, die zweite äquivalente Drosselkurve EL2 und die dritte äquivalente Drosselkurve EL3 geben die Ziele der Drehzahl n und das Drehmoment T des Verbrennungsmotors 17 an. Insbesondere wird bei diesen äquivalenten Drosselkurven der Verbrennungsmotor 17 so gesteuert, dass mit der Drehzahl n und dem Drehmoment T gearbeitet wird, die aus der dritten äquivalenten Drosselkurve EL3 erhalten werden. Die äquivalente PS-Kurve EP bestimmt die Beziehung zwischen Drehmoment T und Drehzahl n, so dass die Leistung des Verbrennungsmotors 17 konstant wird. Ein Punkt, an dem die dritte Drosselkurve EL3 eine willkürliche äquivalente PS-Kurve EP schneidet, kann bestimmt werden, so dass sich die Kurven zum Beispiel auf der Anpassungskurve ML schneiden.
Die Steuervorrichtungen (zum Beispiel die Motorsteuerung 30 und die Pumpensteuerung 33, die in 2 erläutert sind), steuern den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 17 wie bei der Ausführungsform unter Verwendung der dritten äquivalenten Drosselkurve EL3.
In der Ausführungsform ist, obwohl der Bagger 1 mit dem Verbrennungsmotor 17 als Beispiel einer Arbeitsmaschine erläutert ist, die Arbeitsmaschine, auf die die Ausführungsform angewendet werden kann, nicht auf diese begrenzt. Beispielsweise kann die Arbeitsmaschine ein Radlader, ein Bulldozer, ein Kipplaster oder dergleichen sein. Der Typ von Motor, mit dem die Arbeitsmaschine montiert ist, ist nicht besonders eingeschränkt.
Obgleich die Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die Ausführungsform nicht auf den oben beschriebenen Inhalt beschränkt. Ferner umfassen die oben beschriebenen konstituierenden Elemente, diejenigen, auf die die Fachwelt unschwer kommen kann, diejenigen, die im Wesentlichen die gleichen sind wie die konstituierenden Elemente, und diejenigen im Bereich der sogenannten Äquivalente. Weiterhin können die oben beschriebenen konstituierenden Elemente entsprechend miteinander kombiniert werden. Weiterhin können verschiedene Streichungen, Substitutionen oder Änderungen an den konstituierenden Elementen vorgenommen werden, ohne vom Geist der Ausführungsform abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: BAGGER
2: FAHRZEUGKÖRPER
3: ARBEITSEINHEIT
5: OBERE SCHWENKSTRUKTUR
17: VERBRENNUNGSMOTOR
18: HYDRAULISCHE PUMPE
19: GENERATORMOTOR
19I: GENERATORMOTORSTEUERVORRICHTUNG
22: BATTERIESPEICHERVORRICHTUNG
23: HYBRIDSTEUERUNG
24: SCHWENKMOTOR (MOTOR)
24I: SCHWENKMOTORSTEUERVORRICHTUNG
30: MOTORSTEUERUNG
36: MOTOR
50: STROMERZEUGUNGSZIELLEISTUNGSBERECHNUNGSEINHEIT
51: SCHWENK-PS-BERECHNUNGSEINHEIT
52: Stromerzeugungszieldrehmomentberechnungseinheit
53: STROMERZEUGUNGSDREHMOMENTMODULATIONBERECHNUNGSEINHEIT
54: STROMERZEUGUNGSDREHMOMENTZUNAHMERATEÄNDERUNGSEINHEIT
54A: ERSTE UMWANDLUNGSEINHEIT
54B: ZWEITE UMWANDLUNGSEINHEIT
54C: MAXIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
54D: INVERSIONSEINHEIT
55: EINGABEWERTBERECHNUNGSEINHEIT
56: MODULATIONSVERARBEITUNGSEINHEIT
56A: ERSTES ADDITIONS-SUBTRAKTIONSEINRICHTUNG
56B: MINIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
56C: MAXIMALWERTSELEKTIONSEINHEIT
56D: ZWEITES ADDITIONS-SUBTRAKTIONSEINRICHTUNG
56E: SELEKTIONSEINHEIT
56G: SPEICHEREINHEIT FÜR FRÜHEREN WERT
56F: UNGÜLTIGKEITSFLAGGEN-AUSGABEEINHEIT
57: PUMPEN-STEUERBEFEHLSWERTBERECHNUNGSEINHEIT

Claims

Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung, die an einer Hybrid-Arbeitsmaschine mit einer Arbeitseinheit angebracht ist, die mit Betriebsöl arbeitet, das aus einer Hydraulikpumpe zugeführt wird und die einen Verbrennungsmotor steuert, der einen Generatormotor und die Hydraulikpumpe mit erzeugtem Strom antreibt, umfassend: eine Prozessoreinheit, die das Drehmoment erhöht, das dafür erforderlich ist, dass der Generatormotor elektrischen Strom nach Ablauf einer Zeitspanneerzeugt und die Absorption von Drehmoment vermindert, das die Hydraulikpumpe absorbiert, wenn der Generatormotor elektrischen Strom während des Betriebs des Verbrennungsmotors erzeugt.
Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Prozessoreinheit eine Rate ändert, bei der das für den Generatormotor zur Erzeugung von elektrischem Strom erforderliche Drehmoment nach Ablauf der Zeitspanne auf der Grundlage eines Betrags an elektrischem Strom erhöht wird, der in einer Batteriespeichereinheit gespeichert ist, die den durch den Generatormotor erzeugten elektrischen Strom speichert.
Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Prozessoreinheit die Rate erhöht, wenn der Betrag an elektrischem Strom abnimmt.
Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung nach einem der Anspruchs 1 bis 3, wobei bestimmt wird, ob der Generatormotor elektrischen Strom auf der Grundlage eines Betrags an elektrischem Strom erzeugt, der in einer Batteriespeichereinheit gespeichert ist, die den durch den Generatormotor erzeugten elektrischen Strom speichert.
Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Hybrid-Arbeitsmaschine eine Schwenkstruktur mit der Arbeitseinheit aufweist, und die Prozessoreinheit eine Rate ändert, bei der das für den Generatormotor zur Erzeugung von elektrischem Strom erforderliche Drehmoment nach Ablauf der Zeitspanne auf der Grundlage der Schwenk-PS, die erforderlich sind, dass die Schwenkstruktur schwenkt, erhöht wird.
Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Prozessoreinheit die Rate erhöht, wenn die Schwenk-PS zunehmen.
Hybrid-Arbeitsmaschine, umfassend: die Hybrid-Arbeitsmaschinen-Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; den Verbrennungsmotor; eine durch den Verbrennungsmotor angetriebene Hydraulikpumpe; den durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Generatormotor; und eine Batteriespeichereinheit, die durch den Generatormotor erzeugten elektrischen Strom speichert.
Motorsteuerverfahren zur Steuerung einer Hybrid-Arbeitsmaschine, wobei das Motorsteuerverfahren einen Verbrennungsmotor steuert, der an der Hybrid-Arbeitsmaschine mit einer Arbeitseinheit angebracht ist, die durch eine Hydraulikpumpe betrieben wird und die einen Generatormotor und die Hydraulikpumpe mit erzeugtem Strom antreibt, wobei das Motorsteuerverfahren folgendes aufweist: Bestimmen, ob der Generatormotor während des Betriebs des Verbrennungsmotors elektrischen Strom erzeugt oder nicht; und Erhöhen des Drehmoments, das erforderlich ist, dass der Generatormotor elektrischen Strom nach Ablauf einer Zeitspanne erzeugt, und Vermindern des Absorptionsdrehmoments, das die Hydraulikpumpe absorbiert, wenn der Generatormotor elektrischen Strom während des Betriebs des Verbrennungsmotors erzeugt.