JP2005307785A - Drive control device for hybrid construction machine - Google Patents
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Description
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に於ける駆動制御装置に関し、特にエンジンにより駆動される油圧ポンプを駆動源とした駆動と、電動機を駆動源とした駆動の、2つの駆動方式で駆動可能なハイブリッド建設機械の駆動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a drive control device for construction machines such as a hydraulic excavator, and in particular, can be driven by two drive systems: a drive using a hydraulic pump driven by an engine and a drive using a motor as a drive source. The present invention relates to a drive control device for a hybrid construction machine.
近年、排気ガスや騒音等の作業環境を改善した建設機械が種々提案されている。その一つに、エンジンで発電機を駆動し、この発電機で発生した電力によって電動機を駆動し、そしてこの電動機で油圧ポンプを駆動するハイブリッド建設機械が知られており、更に、発電機からの余剰電力をバッテリに蓄え、蓄電されたバッテリの電力で必要に応じて電動機を駆動するハイブリッド建設機械が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, various construction machines having improved work environments such as exhaust gas and noise have been proposed. For example, a hybrid construction machine is known in which a generator is driven by an engine, an electric motor is driven by electric power generated by the generator, and a hydraulic pump is driven by the electric motor. There is known a hybrid construction machine that stores surplus power in a battery and drives an electric motor as necessary with the stored battery power (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1記載の発明は、エンジンで直接油圧ポンプを駆動するものではないので、作業に伴う負荷がそのままエンジン負荷とはならず、エンジン負荷を一定とすることが可能であり、エンジンを高効率で運転することができるが、油圧ポンプを駆動する電動機は出力の大きいものが必要となり、発電機も比較的大きいものが必要となるという問題があった。 In the invention described in Patent Document 1, since the hydraulic pump is not directly driven by the engine, the load associated with the work does not directly become the engine load, and the engine load can be kept constant. Although it can be operated with efficiency, there has been a problem that an electric motor for driving the hydraulic pump requires a large output and a generator needs a relatively large one.
そこで、発電機及び電動機を必要以上に大きくすることなく、エンジンの燃費と出力性能を向上させることができる構造にするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 Therefore, there is a technical problem to be solved in order to make the structure capable of improving the fuel consumption and output performance of the engine without making the generator and the motor unnecessarily large. It aims at solving.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、蓄電を行う蓄電装置と、発電機としての作動と電動機としての作動を選択的に行うことが可能な電動/発電機と、前記油圧ポンプで駆動されて油圧作業部を作動する油圧アクチュエータと、前記蓄電装置の電力で駆動して電動作業部を作動する電動作業部用アクチュエータとを備えるハイブリッド建設機械の駆動制御装置に於いて、前記油圧ポンプの吸収トルクを検出する吸収トルク検出手段と、前記吸収トルク検出手段で検出された吸収トルクが予め定めた設定値よりも小さい時に、前記エンジンの余剰トルクで前記電動/発電機を前記発電機として作動させ、前記吸収トルクが予め定めた設定値以上の時に、前記電動/発電機を前記トルクアシスト用電動機として作動させるように自動的に切り換える制御手段、とを備えたハイブリッド建設機械の駆動制御装置を提供する。 The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is an engine, a hydraulic pump driven by the engine, a power storage device for storing power, and an operation as a generator. An electric motor / generator capable of selectively operating as an electric motor, a hydraulic actuator driven by the hydraulic pump to operate a hydraulic working unit, and an electric working unit driven by electric power of the power storage device In a drive control device for a hybrid construction machine having an electric working unit actuator that operates, an absorption torque detecting means for detecting an absorption torque of the hydraulic pump, and an absorption torque detected by the absorption torque detecting means are predetermined. When the set value is smaller than the set value, the motor / generator is operated as the generator with surplus torque of the engine, and the absorption torque is set to a predetermined value. When the above automatic switch control means to actuate the motor / generator as a motor for the torque assist to provide a drive control apparatus for a hybrid construction machine which includes a city.
この構成によれば、制御手段は、前記吸収トルク検出手段で検出された油圧ポンプの吸収トルクが予め定めた設定値よりも小さい時には、電動/発電機を発電機態様に自動的に切り換えてエンジンの余剰トルクで電動/発電機を回転させ、該回転で発電された電気エネルギーを蓄電装置に電力として蓄える。反対に、前記吸収トルクが予め定めた設定値よりも大きい時には、電動/発電機を電動機態様に自動的に切り換え、蓄電装置に蓄えられている電力で電動/発電機を電動機として回転駆動させ、この回転駆動力でエンジンをアシストする。 According to this configuration, when the absorption torque of the hydraulic pump detected by the absorption torque detection unit is smaller than a predetermined set value, the control unit automatically switches the electric / generator to the generator mode and automatically changes the engine. The electric / generator is rotated with the surplus torque, and the electric energy generated by the rotation is stored in the power storage device as electric power. On the contrary, when the absorption torque is larger than a predetermined set value, the motor / generator is automatically switched to the motor mode, and the motor / generator is driven to rotate as the motor with the electric power stored in the power storage device, The engine is assisted with this rotational driving force.
請求項1記載の発明は、油圧ポンプの吸収トルクが予め設定された設定値より大きい時には、電動/発電機をトルクアシスト用電動機として作動させて、エンジンをアシストするので、エンジンの負荷が軽減されて燃費の向上を図ることができる。又、エンジンをアシストすることによって、エンジンは最大出力以上の仕事が可能になるので、エンジンを小さくすることも可能になる。更に、その切り換え操作を制御手段が自動的に行うので、切り換え操作を簡単、且つ、適正に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, when the absorption torque of the hydraulic pump is larger than a preset value, the motor / generator is operated as a torque assisting motor to assist the engine, so that the engine load is reduced. This can improve fuel efficiency. Further, by assisting the engine, the engine can perform work exceeding the maximum output, so that the engine can be made smaller. Further, since the control means automatically performs the switching operation, the switching operation can be performed easily and appropriately.
エンジンの燃費と出力性能を向上させるという目的を達成するために、吸収トルク検出手段で検出された吸収トルクが予め定めた設定値よりも小さい時に、エンジンの余剰トルクで電動/発電機を発電機として作動させ、吸収トルクが予め定めた設定値よりも大きい時に、電動/発電機をトルクアシスト用電動機として作動させるように自動的に切り換えるコントローラを設けたハイブリッド建設機械の駆動制御装置を提供する。 In order to achieve the purpose of improving the fuel consumption and output performance of the engine, the generator / generator is driven by the surplus torque of the engine when the absorption torque detected by the absorption torque detecting means is smaller than a preset value. And a drive control device for a hybrid construction machine provided with a controller that automatically switches the motor / generator to operate as a torque assisting motor when the absorption torque is greater than a predetermined set value.
以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。図1は本発明を適用した建設機械としての油圧ショベルを示す。該油圧ショベル10は、下部走行体11の上に旋回機構12を介して上部旋回体13が旋回自在に載置されている。上部旋回体13には、その前方一側部にキャブ14が設けられ、且つ、前方中央部にブーム15が俯仰可能に取り付けられている。又、ブーム15の先端にアーム16が上下回動自在に取り付けられ、更に該アーム16の先端にバケット17が取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hydraulic excavator as a construction machine to which the present invention is applied. In the
図2は図1に示した油圧ショベルに係わる駆動制御装置の概略構成を示すブロック回路図である。図2に於いて、本実施の形態に係わる駆動制御装置は、油圧ショベル10を駆動するエンジン21と、該エンジン21のパワーラインに接続した電動/発電機22及び油圧ポンプ23と、制御手段としてのコントローラ24と、蓄電装置25と、該蓄電装置25に蓄電されている電力で駆動し油圧ショベルの電動作業部を駆動する電動アクチュエータとしての電動機26と、該電動機26と蓄電装置25との電力授受の制御を行う電動機制御部としてのインバータ27と、電動/発電機22と蓄電装置25との電力授受の制御を行う電動/発電機制御部としてのインバータ28と、油圧ポンプ23から吐出される圧油の吐出流量を制御するコントロールバルブ30と、該油圧ポンプ23からの圧油で駆動されて油圧ショベルの油圧作業部を作動する油圧作業部用のアクチュエータ31と、油圧ポンプ23の吸収トルクを検出する吸収トルク検出手段33とを備えている。
FIG. 2 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of a drive control apparatus related to the hydraulic excavator shown in FIG. In FIG. 2, the drive control apparatus according to the present embodiment includes an
前記エンジン21は、本実施例ではディーゼルエンジンである。前記電動/発電機22は、該エンジン21により回転された機械エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電装置25に蓄える発電機としての機能と、蓄電装置25からの電気エネルギーを受け取り、この受け取った電気エネルギーで回転して機械エネルギーに変換し、この回転でエンジン21をアシストする電動機としての機能とを有し、電動機と発電機を1つのハウジング内に収納させた構造になっている。
The
前記コントローラ24は、マイクロコンピュータ(通称「マイコン」)であり、装置全体の動作を予め決められた手順に従って制御するもので、例えば吸収トルク検出手段33で検出した油圧ポンプ23の吸収トルク状態により、電動/発電機22をアシスト用電動機として機能させる電動機態様として作動させるか、或いは、発電機として機能させる発電機態様として作動させるかの判断をし、その切り換え指令をインバータ28に出力する。
The
このように構成された駆動制御装置は、装置全体がコントローラ24によって制御される。そして、油圧アクチュエータ31は、油圧ポンプ23からの圧油で駆動されて油圧系の作業部を作動する。一方、電動作業部用のアクチュエータである電動機26は、蓄電装置25に蓄えられている電力(電気エネルギー)で駆動されて電動系の作業部を作動させる。
The drive control apparatus configured as described above is controlled by the
図3はコントローラ24にプログラムされている制御手順の一例を示すフローチャートである。図3のフローチャートを用いて図2に示した駆動制御装置の動作を次に説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a control procedure programmed in the
コントローラ24には、吸収トルク検出手段33から油圧ポンプ23の吸収トルクT1の情報が逐次入力される。ステップS1では吸収トルクT1が予め定めた設定値Tsよりも小さい時は、ステップS2に移行する。ステップS2では、インバータ28を介して電動/発電機22を発電機態様に切り換え、エンジン21の余剰トルクで電動/発電機22を回転駆動させて、ここで発電された電気エネルギーを蓄電装置25に電力として蓄える。
Information about the absorption torque T1 of the
反対に、吸収トルクT1が予め定めた設定値Ts以上の時は、ステップS3に移行し、インバータ28を介して電動/発電機22を電動機態様に切り換える。そして、蓄電装置25に蓄えられている電力で電動/発電機22を電動機として回転駆動させ、この電動/発電機22の回転駆動力でエンジン21のアシストを行う。又、ステップS2及びステップS3からはステップS1に戻って同じ処理動作を繰り返す。
On the other hand, when the absorption torque T1 is equal to or greater than the predetermined set value Ts, the process proceeds to step S3, and the motor /
従って、本実施の形態に於ける駆動制御装置によれば、油圧ポンプ23の吸収トルクT1が予め定めた設定値Tsよりも小さくて、エンジン21に大きな負荷がかかっていない時には、電動/発電機22を発電機態様にしてエンジン21の余剰トルクで電動/発電機22を回転させて蓄電装置25に充電を行わせ、吸収トルクT1が予め定めた設定値Ts以上の時には、電動/発電機22をトルクアシスト用電動機態様にして蓄電装置25に蓄えられている電力で該電動/発電機22を回転駆動させ、この回転駆動でエンジン21をアシストするようにしているので、エンジン21の負荷を減らして燃費の向上を図ることができる。又、エンジン21をアシストすることによって、エンジン21は最大出力以上の仕事が可能になるので、該エンジンを小さくすることができる。更に、その切り換え操作をコントローラ24が予め設定された手順に従って自動的に行うので、切り換え操作を簡単、且つ、適正に行うことができる。
Therefore, according to the drive control apparatus in the present embodiment, when the absorption torque T1 of the
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
21 エンジン
22 電動/発電機
23 油圧ポンプ
24 コントローラ(制御手段)
25 蓄電装置
26 電動機(電動アクチュエータ)
27 インバータ(電動機制御部)
28 インバータ(電動/発電機制御部)
30 コントロールバルブ
31 アクチュエータ(油圧アクチュエータ)
33 吸収トルク検出手段
21
25
27 Inverter (motor controller)
28 Inverter (motor / generator controller)
30
33 Absorption torque detection means
Claims (1)
前記油圧ポンプの吸収トルクを検出する吸収トルク検出手段と、
前記吸収トルク検出手段で検出された吸収トルクが予め定めた設定値よりも小さい時に、前記エンジンの余剰トルクで前記電動/発電機を前記発電機として作動させ、前記吸収トルクが予め定めた設定値以上の時に、前記電動/発電機を前記トルクアシスト用電動機として作動させるように自動的に切り換える制御手段、
とを備えたことを特徴とするハイブリッド建設機械の駆動制御装置。 An engine, a hydraulic pump driven by the engine, a power storage device for storing power, an electric / generator capable of selectively performing an operation as a generator and an operation as an electric motor, and driving by the hydraulic pump In a drive control device for a hybrid construction machine, comprising: a hydraulic actuator that operates the hydraulic working unit; and an electric actuator that operates with the electric power of the power storage device to operate the electric working unit.
Absorption torque detecting means for detecting absorption torque of the hydraulic pump;
When the absorption torque detected by the absorption torque detecting means is smaller than a predetermined set value, the motor / generator is operated as the generator with surplus torque of the engine, and the absorption torque is set to a predetermined set value. Control means for automatically switching the motor / generator to operate as the torque assist motor at the above time,
And a drive control apparatus for a hybrid construction machine.
Priority Applications (1)
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JP2004123162A JP2005307785A (en) | 2004-04-19 | 2004-04-19 | Drive control device for hybrid construction machine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010013879A (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | Driving system of hybrid construction machine |
JP2013071823A (en) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Kobe Steel Ltd | Winch operation controller of crane |
-
2004
- 2004-04-19 JP JP2004123162A patent/JP2005307785A/en active Pending
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