JP2007191973A - Power control system for hybrid - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power control system for hybrid capable of totally and efficiently controlling a plurality of power sources and motor generator devices. <P>SOLUTION: Motor generators 17, 17a, 17b driving hydraulic devices/actuators 16, 16a and a load 16b which are operation objects, are controlled by inverters 18, 18a, 18b. The first power source 11 is an engine for driving the operation object by engine output automatically decreased or increased by governor control at the excess or shortage of power. The second power source 14 has an electric storage device 12 capable of storing electric energy generated by the motor generators 17, 17a, 17b, and a converter 13 controlling the charge/discharge to/from the electric storage device 12. A control circuit 21 computes a demand power command of the second power source 14 from the discharge demand of the second power source 14 determined from the total of demand power of the operation objects and the charged/discharged state of the electric storage device 12, to control the charge/discharge current of the second power source 14, and controls command currents to the respective inverters 18, 18a, 18b in a total control manner. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1動力源および第2動力源を有するハイブリッド用動力制御システムに関する。   The present invention relates to a hybrid power control system having a first power source and a second power source.

油圧ショベルにおいて、ブームシリンダなどの油圧シリンダの油排出回路中に回生用発電機を介在させて発電を行なうようにすることで、通常無駄になっている油圧エネルギを有効に利用するとともに、上部旋回体の旋回動作の制動時に無駄になる制動エネルギを、旋回用電動発電機により回生動力として有効に取り出すようにしたハイブリッドショベルがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−242234号公報(第1頁、図1)
In a hydraulic excavator, power is generated by interposing a regenerative generator in the oil discharge circuit of a hydraulic cylinder such as a boom cylinder, thereby effectively utilizing the normally wasted hydraulic energy and turning the upper part There is a hybrid excavator in which braking energy that is wasted during braking of a body turning operation is effectively extracted as regenerative power by a turning motor generator (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-242234 A (first page, FIG. 1)

しかしながら、複数の動力源を有するハイブリッド用動力制御システムにおいて、動力源や電動発電機を総合的に制御する方式は、現状に見当たらず、全体として効率の良いハイブリッド用動力制御システムではなかった。   However, in a hybrid power control system having a plurality of power sources, a method for comprehensively controlling the power source and the motor generator has not been found in the present situation, and is not an efficient hybrid power control system as a whole.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、複数の動力源および電動発電機を総合的に効率良く制御できるハイブリッド用動力制御システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a hybrid power control system capable of comprehensively and efficiently controlling a plurality of power sources and a motor generator.

請求項1記載の発明は、第1制御器により制御され作動対象を駆動する電動発電機と、動力過不足時はガバナ制御により自動的に減増するエンジン出力により作動対象を駆動する第1動力源と、電動発電機から発生した電気エネルギを蓄積可能な電気蓄積装置を有するとともにこの電気蓄積装置に対する充放電を制御する第2制御器を有する第2動力源と、作動対象の要求動力の合計と電気蓄積装置の充放電状態から決まる第2動力源の放電要求から第2動力源の要求動力指令を演算し第2動力源の充放電電流を制御する制御回路とを具備したことを特徴とするハイブリッド用動力制御システムである。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a motor generator that is controlled by a first controller and drives an operation target, and a first power that drives the operation target by an engine output that automatically increases and decreases by governor control when the power is excessive or insufficient. And a second power source having an electric storage device capable of storing electric energy generated from the motor generator and having a second controller for controlling charging / discharging of the electric storage device, and a total required power to be operated And a control circuit for controlling a charge / discharge current of the second power source by calculating a required power command of the second power source from a discharge request of the second power source determined from a charge / discharge state of the electric storage device. This is a hybrid power control system.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のハイブリッド用動力制御システムにおける電動発電機および第1制御器が、それぞれ複数設けられ、制御回路は、回生側の電動発電機から力行側の電動発電機に動力を供給するものである。   According to a second aspect of the present invention, a plurality of motor generators and a plurality of first controllers are provided in the hybrid power control system according to the first aspect, and the control circuit is connected to the power running side motor generator from the regeneration side motor generator. Power is supplied to the machine.

請求項3記載の発明は、請求項2記載のハイブリッド用動力制御システムにおける制御回路が、複数の電動発電機間で動力を融通し合うことと第2動力源からの放電だけでは動力が足りないときは、第1動力源とパラレル接続の電動発電機を、第1動力源を動力源とした発電機として用いることで、第1動力源から動力を融通するものである。   According to a third aspect of the present invention, the control circuit in the hybrid power control system according to the second aspect of the present invention does not have sufficient power by allowing power to be interchanged between a plurality of motor generators and only discharging from the second power source. In some cases, a motor generator that is connected in parallel with the first power source is used as a generator that uses the first power source as a power source, so that power can be accommodated from the first power source.

請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか記載のハイブリッド用動力制御システムにおける制御回路が、作動対象の各要求動力からの合計要求動力を計算する合計要求動力計算回路と、第2動力源の電気蓄積装置の充放電状態から充放電要求動力を計算する充放電要求値計算回路と、作動対象からの合計要求動力と第2動力源からの充放電要求動力とのどちらを第2動力源への指令として優先するかを決定しかつ母線内でのパワーバランスがとれるようにトータル的に制御される第1制御器への動力指令を計算する優先判別回路と、優先判別回路により計算された動力指令から電動発電機を制御する第1制御器に供給される第1制御器制御指令を計算する第1制御器制御指令計算回路と、優先判別回路により計算された充放電要求動力指令から第2動力源の第2制御器に供給される充放電制御指令を計算する充放電制御指令計算回路とを具備したものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the control circuit in the hybrid power control system according to any one of the first to third aspects includes a total required power calculation circuit for calculating a total required power from each required power to be operated, The charge / discharge required value calculation circuit for calculating the charge / discharge required power from the charge / discharge state of the electric storage device of the two power sources, and the total required power from the operation target and the charge / discharge required power from the second power source A priority determination circuit for determining whether to give priority as a command to the two power sources and calculating a power command to the first controller that is totally controlled so that the power balance in the bus is balanced; and a priority determination circuit The first controller control command calculation circuit for calculating the first controller control command supplied to the first controller for controlling the motor generator from the calculated power command, and the charge / discharge request behavior calculated by the priority determination circuit It is obtained by including a charge and discharge control command calculation circuit for calculating the charge and discharge control instruction supplied to the second controller of the second power source from the command.

請求項5記載の発明は、請求項4記載のハイブリッド用動力制御システムにおいて、母線電圧を許容範囲内に維持するように補正量を演算して充放電制御指令計算回路に供給する母線電圧偏差補正回路を具備したものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the hybrid power control system according to the fourth aspect, a bus voltage deviation correction is performed by calculating a correction amount so as to maintain the bus voltage within an allowable range and supplying the correction amount to the charge / discharge control command calculation circuit. A circuit is provided.

請求項1記載の発明によれば、作動対象の要求動力の合計と、電気蓄積装置の充放電状態から決まる第2動力源の充放電要求から、第2動力源の要求動力指令を演算し、第2動力源の充放電電流を制御することで、動力過不足時はエンジン出力がガバナ制御により自動的に減増するエンジンを用いる第1動力源は、自動的に第2動力源の放電動力を補うように制御するので、電動発電機の要求動力を、第1動力源と第2動力源とで協調して分担し、エネルギロスが少なくなるように総合的に制御できる。また、第1動力源は自動的に第2動力源の放電動力を補うことができるので、制御系を簡単にできる。   According to the first aspect of the invention, the required power command of the second power source is calculated from the total required power to be actuated and the charge / discharge request of the second power source determined from the charge / discharge state of the electrical storage device, By controlling the charging / discharging current of the second power source, when the power is excessive or insufficient, the first power source using the engine whose engine output is automatically reduced by governor control is automatically discharged power of the second power source. Therefore, the required power of the motor generator can be shared by the first power source and the second power source in a coordinated manner so that the energy loss can be comprehensively controlled. Further, since the first power source can automatically supplement the discharge power of the second power source, the control system can be simplified.

請求項2記載の発明によれば、複数の電動発電機間で力行または回生を行なって、回生側から力行側へ動力を供給することで、第1動力源および第2動力源の負担を減らし、第1動力源および第2動力源でのエネルギロスを減らすことができ、総合的な制御におけるロス低減を図れる。この制御は、第1動力源および第2動力源を並列に接続したパラレル方式だけでなく、直列に接続したシリーズ方式のハイブリッドにも適用できる。   According to the second aspect of the present invention, by performing power running or regeneration between the plurality of motor generators and supplying power from the regeneration side to the power running side, the burden on the first power source and the second power source is reduced. The energy loss in the first power source and the second power source can be reduced, and the loss can be reduced in comprehensive control. This control can be applied not only to a parallel system in which the first power source and the second power source are connected in parallel, but also to a series system hybrid in which the first power source and the second power source are connected in series.

請求項3記載の発明によれば、複数の電動発電機間で動力を融通し合うことと第2動力源からの放電だけでは動力が足りないときは、第1動力源とパラレル接続の電動発電機を、第1動力源を動力源とした発電機として用いることで、第2動力源の容量を超えた電動発電機の要求動力を、第1動力源から融通して供給または回収できる。かつ、パラレルハイブリッドに適した柔軟性のある動力供給システムを提供できるとともに、第2動力源を小容量化でき、コスト、スペースファクタ上有利である。   According to the third aspect of the present invention, when power is not sufficient only by combining power between a plurality of motor generators and discharging from the second power source, the motor generator in parallel connection with the first power source. By using the machine as a power generator using the first power source as a power source, the required power of the motor generator exceeding the capacity of the second power source can be supplied or recovered interchangeably from the first power source. In addition, a flexible power supply system suitable for the parallel hybrid can be provided, and the capacity of the second power source can be reduced, which is advantageous in terms of cost and space factor.

請求項4記載の発明によれば、トータル的に第1制御器への動力指令を計算する優先判別回路により計算された動力指令から、電動発電機を制御する第1制御器に供給される第1制御器制御指令を第1制御器制御指令計算回路により計算し、また優先判別回路により計算された充放電要求動力指令から、第2動力源の第2制御器に供給される充放電制御指令を充放電制御指令計算回路により計算するので、電動発電機の第1制御器と、第2動力源の第2制御器とを総合的に制御でき、エネルギロスを最少に制御できるとともに、第2動力源の長期間の(半永久的な)連続運転を可能にする。   According to the fourth aspect of the present invention, the first power supplied to the first controller that controls the motor generator from the power command calculated by the priority determination circuit that calculates the power command to the first controller in total. 1 controller control command is calculated by the first controller control command calculation circuit, and the charge / discharge control command supplied to the second controller of the second power source from the charge / discharge request power command calculated by the priority determination circuit Is calculated by the charge / discharge control command calculation circuit, so that the first controller of the motor generator and the second controller of the second power source can be comprehensively controlled, and the energy loss can be controlled to a minimum. Allows long-term (semi-permanent) continuous operation of the power source.

請求項5記載の発明によれば、母線電圧偏差補正回路により母線電圧を許容範囲内に維持するように補正演算することで、要求動力と供給動力との間の定常的および過渡的アンバランスを補正して、システムを運転可能範囲に保つことができ、システムの安定性を高めることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the bus voltage deviation correction circuit performs a correction operation so as to maintain the bus voltage within an allowable range, so that the steady and transient imbalance between the required power and the supplied power can be reduced. By correcting, the system can be kept within the operable range, and the stability of the system can be improved.

以下、本発明を図1乃至図4に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to one embodiment shown in FIGS.

図4に示されるように、作業機械1は、走行モータ2mにより駆動される履帯を有する下部走行体2に対して、旋回モータ3mにより回動される上部旋回体3が設けられ、この上部旋回体3に作業装置5が搭載され、この作業装置5は、上部旋回体3に対しブームシリンダ6cにより上下方向に回動されるブーム6の基端が軸支され、このブーム6の先端にスティックシリンダ7cにより回動されるスティック7が軸支され、このスティック7の先端にバケットシリンダ8cにより回動されるバケット8が軸支されている。   As shown in FIG. 4, the work machine 1 is provided with an upper swing body 3 that is rotated by a swing motor 3m with respect to a lower travel body 2 that has a crawler belt that is driven by a travel motor 2m. A work device 5 is mounted on the body 3, and the work device 5 is pivotally supported by a boom cylinder 6 c that is pivoted up and down by a boom cylinder 6 c with respect to the upper swing body 3, and a stick is attached to the tip of the boom 6. A stick 7 rotated by a cylinder 7c is pivotally supported, and a bucket 8 rotated by a bucket cylinder 8c is pivotally supported at the tip of the stick 7.

上部旋回体3は旋回モータ3mの負荷であり、この旋回モータ3mは、上部旋回体3に搭載された車載エンジン(図示せず)により駆動される発電機またはバッテリなどから供給される電力により作動される電動発電機を用いる。また、走行モータ2m、ブームシリンダ6c、スティックシリンダ7cおよびバケットシリンダ8cなどは、力行時は上記エンジンまたは電動発電機により作動される流体圧ポンプとしての油圧ポンプ(図示せず)から供給される作動流体としての作動油により作動される流体圧アクチュエータとしての油圧アクチュエータ(油圧シリンダ、油圧モータ)として機能するとともに、回生時は荷重または慣性力などにより駆動される油圧ポンプとして機能し、本来の油圧ポンプを油圧モータとして駆動する。   The upper swing body 3 is a load of the swing motor 3m, and this swing motor 3m is operated by electric power supplied from a generator or a battery driven by an in-vehicle engine (not shown) mounted on the upper swing body 3. Use a motor generator. The traveling motor 2m, the boom cylinder 6c, the stick cylinder 7c, the bucket cylinder 8c, and the like are supplied from a hydraulic pump (not shown) as a fluid pressure pump that is operated by the engine or the motor generator during power running. It functions as a hydraulic actuator (hydraulic cylinder, hydraulic motor) as a fluid pressure actuator that is actuated by hydraulic fluid as fluid, and functions as a hydraulic pump driven by a load or inertia force during regeneration. Is driven as a hydraulic motor.

このような流体圧ポンプとしての油圧ポンプから、コントロール弁により制御された作動流体としての作動油を、流体圧アクチュエータとしての油圧シリンダまたは油圧モータなどの油圧アクチュエータに供給して作動する一連の油圧関連機器群を、作動対象としての油圧装置とする。   From such a hydraulic pump as a fluid pressure pump, hydraulic oil as a working fluid controlled by a control valve is supplied to a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder or a hydraulic motor as a fluid pressure actuator to operate. The device group is a hydraulic device as an operation target.

(A) 図1は、このような作業機械1に適用されるパラレル方式のハイブリッド用動力制御システムを示し、2種以上の動力源を有し複数の作動対象としての油圧装置または作動体(以下、「油圧装置/アクチュエータ」という)を複数の電動発電機装置(モータ、インバータ)で駆動する複数のサブシステム構成において、各サブシステム(電動発電機装置)への動力供給(または回収)を、エンジンなどの第1動力源11と、バッテリなどの電気蓄積装置12と第2制御器としてのコンバータ13とで構成された単一(または複数)の電気エネルギ蓄積方式の第2動力源14とで、総合的に協調して制御するシステムである。 (A) FIG. 1 shows a parallel-type hybrid power control system applied to such a work machine 1, and has two or more power sources as a plurality of hydraulic devices or operating bodies (hereinafter referred to as operating objects). , "Hydraulic device / actuator") in a plurality of subsystem configurations that are driven by a plurality of motor generator devices (motors, inverters), power supply (or recovery) to each subsystem (motor generator device), A first power source 11 such as an engine, and a second power source 14 of a single (or a plurality of) electric energy storage system composed of an electric storage device 12 such as a battery and a converter 13 as a second controller. It is a system that performs comprehensive and coordinated control.

第1動力源11は、動力伝達装置15を介して上記のような作動対象としての油圧装置/アクチュエータ16に機械的に接続されるとともに、電動発電機17に機械的に接続されている。第2動力源14のコンバータ13は、これらの電動発電機17を制御する第1制御器としてのインバータ18、他の作動対象としての油圧装置/アクチュエータ16aまたは作動対象としての負荷16bに機械的に接続された電動発電機17a,17bを制御する第1制御器としてのインバータ18a,18bに、母線19を介してそれぞれ接続されている。電動発電機17およびインバータ18、電動発電機17aおよびインバータ18a、電動発電機17bおよびインバータ18bは、それぞれが電動発電機装置を構成している。   The first power source 11 is mechanically connected to the hydraulic device / actuator 16 as the operation target as described above via the power transmission device 15 and mechanically connected to the motor generator 17. The converter 13 of the second power source 14 is mechanically connected to an inverter 18 as a first controller for controlling the motor generator 17, a hydraulic device / actuator 16a as another operation target, or a load 16b as the operation target. The buses 19 are connected to inverters 18a and 18b as first controllers for controlling the connected motor generators 17a and 17b, respectively. The motor generator 17 and the inverter 18, the motor generator 17a and the inverter 18a, the motor generator 17b and the inverter 18b each constitute a motor generator device.

(B) 次に、以下のようなハードとソフトの組合せで構築された制御回路21を設けて、第2動力源14の出力(充電または放電指令)を算出する。なお、各記号の意味は図1中に表示する。 (B) Next, a control circuit 21 constructed by a combination of hardware and software as described below is provided to calculate the output (charge or discharge command) of the second power source 14. The meaning of each symbol is displayed in FIG.

この制御回路21は、油圧装置/アクチュエータ16,16aおよび負荷16bを操作する操作器の操作量などに基づいて必要とされる各サブシステム(電動発電機装置)の要求動力を計測する各要求動力計測回路22に、合計要求動力計算回路23が接続されている。また、電気蓄積装置12に充放電状態計測回路24を介して充放電要求値計算回路としての電気蓄積装置充放電要求値計算回路25が接続されている。また、母線19に母線電圧計測回路26を介して第1制御器制御指令計算回路としての各インバータ電流指令計算回路27が接続されている。また、合計要求動力計算回路23および電気蓄積装置充放電要求値計算回路25は、優先判別回路28に接続されている。母線電圧計測回路26は、母線電圧偏差補正回路29にも接続されている。   The control circuit 21 measures the required power of each subsystem (motor generator device) required based on the operation amount of the operating device that operates the hydraulic device / actuators 16, 16a and the load 16b. A total required power calculation circuit 23 is connected to the measurement circuit 22. In addition, an electric storage device charge / discharge request value calculation circuit 25 as a charge / discharge request value calculation circuit is connected to the electric storage device 12 via a charge / discharge state measurement circuit 24. Each inverter current command calculation circuit 27 serving as a first controller control command calculation circuit is connected to the bus 19 via a bus voltage measurement circuit 26. The total required power calculation circuit 23 and the electrical storage device charge / discharge request value calculation circuit 25 are connected to the priority determination circuit 28. The bus voltage measurement circuit 26 is also connected to a bus voltage deviation correction circuit 29.

また、母線電圧計測回路26および優先判別回路28は、各インバータ電流指令計算回路27に接続され、各インバータ電流指令計算回路27は、各インバータ18,18a,18bに対して制御信号としてのインバータ電流指令値をそれぞれ出力する。   The bus voltage measurement circuit 26 and the priority determination circuit 28 are connected to each inverter current command calculation circuit 27, and each inverter current command calculation circuit 27 outputs an inverter current as a control signal to each inverter 18, 18a, 18b. Each command value is output.

また、優先判別回路28および母線電圧偏差補正回路29は、充放電制御指令計算回路としての充放電電流計算回路30に接続され、充放電電流計算回路30は、第2動力源14のコンバータ13に対して制御信号を出力する。   The priority determination circuit 28 and the bus voltage deviation correction circuit 29 are connected to a charge / discharge current calculation circuit 30 as a charge / discharge control command calculation circuit, and the charge / discharge current calculation circuit 30 is connected to the converter 13 of the second power source 14. In response, a control signal is output.

(1) 合計要求動力計算回路23は、各アクチュエータ要求動力Pi**および合計要求動力ΣPi**の計算回路で、機器効率を補正して、各Piと、ΣPiを算出する。また、電気蓄積装置充放電要求値計算回路25は、充放電状態SOCに応じた充放電要求動力Aを算出する。 (1) The total required power calculation circuit 23 is a calculation circuit for each actuator required power Pi ** and the total required power ΣPi ** , and corrects the equipment efficiency to calculate each Pi * and ΣPi * . Further, the electrical storage device charge / discharge request value calculation circuit 25 calculates the charge / discharge request power A corresponding to the charge / discharge state SOC.

(2) 各インバータ電流指令計算回路27は、各アクチュエータ要求動力を満足する電力指令値を計算し、母線電圧偏差および合計供給可能動力および次の総合的制御機能により補正演算を実施し、最終指令値を決定する。   (2) Each inverter current command calculation circuit 27 calculates a power command value that satisfies each actuator power requirement, performs a correction operation using the bus voltage deviation and the total power that can be supplied, and the following comprehensive control function. Determine the value.

(3) 優先判別回路28は、合計アクチュエータ要求動力ΣPiと充放電要求動力Aとのどちらを第2動力源14への指令として優先するかを決定し、かつ母線内でのパワーバランスがとれるようにトータル的に制御される第1制御器制御指令としての各インバータ動力指令を計算する回路であり、充放電電流指令演算はどちらを用いて実施するかを決定(Prを算出)する。 (3) The priority determination circuit 28 determines which of the total actuator required power ΣPi * and the charge / discharge required power A is given priority as a command to the second power source 14, and can balance the power in the bus. In this way, each inverter power command as a first controller control command that is controlled in total is calculated, and it is determined (Pr * is calculated) which is used for the charge / discharge current command calculation.

例えば、合計アクチュエータ要求動力ΣPiがマイナス(回生)時で、第2動力源14がその状態より回生動力以上の充電を要求している時は、充電要求値を制御指令とし、不足分は第1動力源11で補う方式である。 For example, when the total actuator required power ΣPi * is negative (regenerative) and the second power source 14 requests charging more than the regenerative power from that state, the charging request value is used as a control command, and the shortage is This is a method supplemented by one power source 11.

さらに、優先判別回路28がトータル的に制御することを説明すると、第2動力源14への充放電電力指令をaとし、*印の付された電動発電機17のインバータ(*印付M/INV)18への電力指令をbとし、*印の付されていない電動発電機17a,17bのインバータ(*印無M/INV)18a,18bへの電力指令をcとすると、aは優先判別回路28で計算し、cは*印無M/INV18a,18bの作動対象要求動力そのものであり、bは、母線内のパワーバランスがとれるように、a+b=cとなるように計算する。   Further explaining that the priority determination circuit 28 performs total control, the charge / discharge power command to the second power source 14 is a, and the inverter of the motor generator 17 marked with * (* / M / INV) If the power command to 18 is b, and c is the power command to the inverters (M / INV) 18a, 18b of motor generators 17a, 17b not marked with *, a is a priority discrimination Calculated by the circuit 28, c is the operating target required power of the M / INVs 18a and 18b without *, and b is calculated so that a + b = c so that the power balance in the bus is balanced.

(4) 充放電電流計算回路30は、充放電電流指令を算出し、優先判別回路28のPrをベースにするが、母線電圧偏差補正回路29の出力(補正量C)、エンジン最大動力Emax、電気蓄積装置最大動力Smaxより補正演算を実施し、最終的に充放電電力指令値(Ps)または充放電電流指令値(I)を算出する。 (4) The charge / discharge current calculation circuit 30 calculates the charge / discharge current command and uses the output of the bus voltage deviation correction circuit 29 (correction amount C), engine maximum power Emax, based on Pr * of the priority determination circuit 28. Then, a correction calculation is performed from the electric storage device maximum power Smax, and finally a charge / discharge power command value (Ps) or a charge / discharge current command value (I) is calculated.

電気蓄積装置12の充放電電流制御の方法には、(i)コンバータ13の電流制御方式、(ii)母線電圧制御方式などがある。この母線電圧制御方式は、充電時は高母線電圧とし、放電時は低母線電圧に制御するもので、このとき、コンバータは必須でなくなり、指令値I=0とし、充放電電流は、母線電圧と電気蓄積装置12の内部電圧で物理的に決まる値にまかせる。   The charge / discharge current control method of the electrical storage device 12 includes (i) a current control method of the converter 13 and (ii) a bus voltage control method. In this bus voltage control method, the high bus voltage is controlled during charging and the low bus voltage is controlled during discharging. At this time, the converter is not essential, the command value I = 0, and the charge / discharge current is the bus voltage. And a value physically determined by the internal voltage of the electrical storage device 12.

(5) 第2動力源14の供給(回生)と、各電動発電機装置(電動発電機17,17a,17b、インバータ18,18a,18b)の要求値とのアンバランスがあれば、母線電圧の変化等で検知でき、前記補正演算(インバータ電流を変えるなど)をする(上記(2)参照)。   (5) If there is an imbalance between the supply (regeneration) of the second power source 14 and the required values of the motor generator devices (motor generators 17, 17a, 17b, inverters 18, 18a, 18b), the bus voltage And the correction calculation (changing the inverter current, etc.) is performed (see (2) above).

(C) 第1動力源11は、第2動力源14の過不足を補い、全体で必要な動力を供給(または回収:第2動力源14で行なう)する合計制御補正機能を、上記(2)に付加する。 (C) The first power source 11 compensates for the excess and deficiency of the second power source 14 and supplies the total power correction (or recovery: performed by the second power source 14) as a whole. ).

すなわち、上記(3)、(4)で第2動力源14からのみでは、アクチュエータ必要動力が確保できないこともあり得る。この第2動力源14での過不足分は、他のアクチュエータからの回生分で補われるとともに、第1動力源11がエンジンの場合は、ガバナ制御により動力不足時(過剰時)はエンジン出力が自動的にアップ(ダウン)するので、この第1動力源11でも補われる。この第1動力源11の出力が自動的にアップ(ダウン)されない場合は、制御指令により第1動力源11の出力をアップ(ダウン)させることで対処する。   That is, the actuator required power may not be ensured only from the second power source 14 in the above (3) and (4). The excess and deficiency at the second power source 14 is compensated by regeneration from other actuators. When the first power source 11 is an engine, the engine output is controlled by governor control when the power is insufficient (when excess). Since it automatically goes up (down), this first power source 11 is also compensated. If the output of the first power source 11 is not automatically increased (down), this is dealt with by increasing (down) the output of the first power source 11 according to a control command.

*印のないインバータ18a,18bの駆動分は、*印のあるインバータ18の経由で第1動力源11の動力を供給できる。このようにインバータ電流指令は、その負荷からのみで電流指令が決定されず、総合的に判断した指令値となる。   The drive of the inverters 18a and 18b without * can supply the power of the first power source 11 via the inverter 18 with *. Thus, the inverter current command is a command value that is comprehensively determined without being determined only from the load.

(D) 回生エネルギは、上記(B)により第2動力源14に蓄積され、また、過放電時は上記(B)-(3)で第1動力源11の出力により充電でき、第2動力源14の過放電を防止できる。 (D) The regenerative energy is stored in the second power source 14 by (B) above, and can be charged by the output of the first power source 11 by (B)-(3) at the time of overdischarge. The overdischarge of the source 14 can be prevented.

(E) パラレルハイブリッド構成であれば、アクチュエータが単一のシステムにも適用できる。 (E) The parallel hybrid configuration can be applied to a system having a single actuator.

(F) 要求動力として各サブシステム(電動発電機装置)毎に計算できる回路と母線電圧監視回路とを設けて、制御のフレキシビリティの向上を図っている。 (F) A circuit that can be calculated for each subsystem (motor generator device) as a required power and a bus voltage monitoring circuit are provided to improve control flexibility.

なお、前記(B)−(3)および(4)、(C)の各項が、パラレルハイブリッドの特徴に対応した制御方式である。   The terms (B)-(3), (4), and (C) are control methods corresponding to the features of the parallel hybrid.

次に、計算ステップおよび計算式の一例を示す。なお、これらの細かい点では種々のバリエーションがありうる。   Next, an example of a calculation step and a calculation formula will be shown. There are various variations in these details.

1.定義
SOC は、電気蓄積装置12の充電状態(state of charge)を示し、例えば電気蓄積装置12の電圧などを検出して充電状態を検出する。
1. Definition
SOC indicates the state of charge of the electrical storage device 12, and detects the state of charge by detecting the voltage of the electrical storage device 12, for example.

Pi(t)**は、各油圧装置/アクチュエータ16,16aおよび負荷16bの要求動力(時間の関数)であるとともに、機器効率を補正することにより各電動発電機17,17a,17bおよびインバータ18,18a,18bの要求動力のベース(時間の関数)となり、力行時はプラス、回生時はマイナスである。 Pi (t) ** is the required power (a function of time) of each hydraulic device / actuator 16, 16a and load 16b, and each motor generator 17, 17a, 17b and inverter 18 is corrected by correcting the device efficiency. , 18a, 18b is the base of the required power (a function of time), and is positive during power running and negative during regeneration.

Pi(t)は、Pi(t)**の補正値であり、先ず、Pi(t)=K1・Pi(t)**とし、その後、優先判別回路28でトータル制御できるように補正される。 Pi (t) * is a correction value of Pi (t) ** . First, Pi (t) * = K1 · Pi (t) **, and then corrected so that the priority determination circuit 28 can perform total control. Is done.

Pi(t)は、各インバータ18,18a,18bへのインバータ制御指令であり、電力表示されているが、通常、インバータ18,18a,18bへの指令は、各インバータ電流指令計算回路27で速度(またはトルク)に換算されて指令される。   Pi (t) is an inverter control command to each inverter 18, 18a, 18b and is displayed as power. Normally, the command to inverter 18, 18a, 18b is the speed of each inverter current command calculation circuit 27. (Or torque) is converted and commanded.

n は、図1において、*印のついているインバータ18の個数である。   n is the number of inverters 18 marked with * in FIG.

Pmg(t)**=ΣPi(t)**は、各電動発電機17,17a,17bおよびインバータ18,18a,18bの要求動力Pi(t)**の総和(時間の関数)であり、トータルとして力行時はプラス、回生時はマイナスである。 Pmg (t) ** = ΣPi (t) ** is the sum (function of time) of required power Pi (t) ** of each motor generator 17, 17a, 17b and inverter 18, 18a, 18b, The total is positive during power running and negative during regeneration.

Pmg(t)は、Pmg(t)**の補正値であり、Pmg(t)=K1・Pmg(t)**
Ps(SOC)max=Smaxは、電気蓄積装置12の供給または受入可能な許容最大動力(SOCの関数)であり、力行(供給)時はプラス、回生(受入)時はマイナスである。電気蓄積装置12の特性より設定する(一般にはプラス側とマイナス側で値が異なる)。
Pmg (t) * is a correction value for Pmg (t) ** , and Pmg (t) * = K1 · Pmg (t) **
Ps (SOC) max = Smax is an allowable maximum power (a function of SOC) that can be supplied or received by the electric storage device 12, and is positive during power running (supply) and negative during regeneration (acceptance). It is set according to the characteristics of the electrical storage device 12 (generally, the value differs on the plus side and the minus side).

Ps(SOC)c は、通常制御から電圧変動許容制御への移行ポイントとなる動力レベルである。   Ps (SOC) c is a power level that becomes a transition point from the normal control to the voltage fluctuation allowable control.

Ps(SOC)=Aは、電気蓄積装置12の充電状態が要求する充放電要求動力(SOCの関数)であり、力行(供給)時はプラス、回生(受入)時はマイナスである。 Ps (SOC) * = A is a charge / discharge required power (a function of SOC) required by the state of charge of the electrical storage device 12, and is positive during power running (supply) and negative during regeneration (acceptance).

Ps(t)=Prは、電気蓄積装置12の要求動力算定値であり、優先判別回路28の計算結果である。 Ps (t) * = Pr * is a required power calculation value of the electrical storage device 12 and a calculation result of the priority discrimination circuit 28.

Pmg(t)=Pnは、インバータ18,18a,18bへの制御指令(時間の関数)の総和であり、力行時はプラス、回生時はマイナスである。電力で示しているが、換算して電流指令とすることもできる。   Pmg (t) = Pn is the sum of control commands (functions of time) to the inverters 18, 18a, 18b, and is positive during power running and negative during regeneration. Although shown with electric power, it can also be converted into a current command.

Ps(t)=Prは、電気蓄積装置12のコンバータ13ヘの充放電制御指令(時間の関数)であり、力行時はプラス、回生時はマイナスである。電力で示しているが、換算して電流指令とすることもできる。   Ps (t) = Pr is a charge / discharge control command (a function of time) to the converter 13 of the electrical storage device 12, and is positive during power running and negative during regeneration. Although shown with electric power, it can also be converted into a current command.

V は、母線電圧である。   V is the bus voltage.

V0は、母線電圧の定常時の制御目標値である。 V0 * is a control target value at the time of steady state of the bus voltage.

ΔV は、母線電圧偏差であり、ΔV=V−V0である。 ΔV is a bus voltage deviation and ΔV = V−V0 * .

Vlo,Vhi は、母線電圧の許容範囲の下限、上限であり、機器の制約などにより決定される。   Vlo and Vhi are the lower limit and upper limit of the allowable range of the bus voltage, and are determined by the restrictions of the equipment.

K1 は、出力抑制係数(1)(≦1)であり、制御アルゴリズムの中で計算される。   K1 is an output suppression coefficient (1) (≦ 1), and is calculated in the control algorithm.

K2 は、電圧補正係数であり、母線電圧偏差ΔVに応じて制御指令を補正するときの係数である。   K2 is a voltage correction coefficient, and is a coefficient for correcting the control command in accordance with the bus voltage deviation ΔV.

K3 は、出力抑制係数(2)(≦1)であり、制御アルゴリズムの中で計算される。   K3 is an output suppression coefficient (2) (≦ 1), and is calculated in the control algorithm.

ΔPは、電圧偏差補正量であり、ΔP=−K2・ΔVである。   ΔP is a voltage deviation correction amount, and ΔP = −K 2 · ΔV.

E は、エンジン出力であり、Emax は、エンジン出力の最大値(エンジン最大動力)である。   E is the engine output, and Emax is the maximum value (engine maximum power) of the engine output.

2.制御アルゴリズム
図2に示されるように、以下のステップで制御演算を行う。なお、図1中の各回路ブロック中に記載された括弧付き番号は、以下のステップ番号と対応する。
2. Control Algorithm As shown in FIG. 2, control calculation is performed in the following steps. The numbers in parentheses described in each circuit block in FIG. 1 correspond to the following step numbers.

(ステップ1)
各要求動力計測回路22により各負荷の要求動力Pi(t)**を、母線電圧計測回路26により母線電圧Vを、充放電状態計測回路24により電気蓄積装置12の充放電状態SOCの各信号をそれぞれ検出する。
(Step 1)
The required power Pi (t) ** of each load by each required power measurement circuit 22, the bus voltage V by the bus voltage measurement circuit 26, and the charge / discharge state SOC signals of the electrical storage device 12 by the charge / discharge state measurement circuit 24 Are detected respectively.

(ステップ2)
また、合計要求動力計算回路23によって、各電動発電機およびインバータの要求動力の総和ΣPi(t)**=Pmg(t)**を計算するとともに、電気蓄積装置充放電要求値計算回路25によって、電気蓄積装置12の充電状態が要求する充放電要求動力A=Ps(SOC)を計算する。
(Step 2)
Also, the total required power calculating circuit 23, the electric generator and thereby calculates the sum of the required power of the inverter ΣPi (t) ** = Pmg ( t) **, by electrical storage device charging and discharging requirement value calculating circuit 25 The charge / discharge required power A = Ps (SOC) * required by the state of charge of the electrical storage device 12 is calculated.

(ステップ3)
合計要求動力計算回路23は、上記要求動力の総和Pmg(t)**の正負により、力行/回生の判断をする。
(Step 3)
The total required power calculation circuit 23 determines power running / regeneration based on the sign of the total required power Pmg (t) ** .

ケース1:Pmg(t)**>0の場合は、力行である。 Case 1: Pmg (t) ** > 0 is power running.

ケース2:Pmg(t)**<0の場合は、回生である。 Case 2: Pmg (t) ** If <0, regeneration.

ケース3:Pmg(t)**=0の場合は、アイドル状態または力行・回生のバランス状態であり、制御アルゴリズムでは力行/回生のどちらの状態としてもよい。 Case 3: When Pmg (t) ** = 0, it is an idle state or a balance between power running / regeneration, and the control algorithm may be in either power running / regeneration.

(ステップ4)
合計要求動力計算回路23は、上記要求動力の総和Pmg(t)**と、電気蓄積装置12の供給または受入可能な最大動力Ps(SOC)max+エンジン最大動力Emaxとを比較し、出力抑制係数K1(0≦K1<1)を計算する。
(Step 4)
The total required power calculation circuit 23 compares the above total required power Pmg (t) ** with the maximum power Ps (SOC) max that can be supplied or received by the electrical storage device 12 + the maximum engine power Emax, and the output suppression coefficient K1 (0≤K1 <1) is calculated.

(力行時)
ケース1:Pmg(t)**≦Ps(SOC)max+Emaxの場合は、K1=1である。
(During power running)
Case 1: When Pmg (t) ** ≦ Ps (SOC) max + Emax, K1 = 1.

ケース2:Pmg(t)**>Ps(SOC)max+Emaxの場合は、K1=Pmg(t)**/(Ps(SOC)max+Emax)である。 Case 2: If Pmg (t) ** > Ps (SOC) max + Emax, K1 = Pmg (t) ** / (Ps (SOC) max + Emax).

(回生時)
ケース3:Pmg(t)**≧Ps(SOC)maxの場合は、K1=1である。
(At regeneration)
Case 3: When Pmg (t) ** ≧ Ps (SOC) max, K1 = 1.

ケース4:Pmg(t)**<Ps(SOC)maxの場合は、K1=Pmg(t)**/Ps(SOC)maxである。回生時はエンジン動力を利用できない。なお、回生出力抑制の手段は、別途設ける。 Case 4: When Pmg (t) ** <Ps (SOC) max, K1 = Pmg (t) ** / Ps (SOC) max. Engine power cannot be used during regeneration. A means for suppressing the regenerative output is provided separately.

(ステップ5)
合計要求動力計算回路23は、Pmg(t)**、各負荷の要求動力Pi(t)**をK1で補正演算して、Pmg(t)およびPi(t)を求める。
(Step 5)
The total required power calculation circuit 23 corrects Pmg (t) ** and required power Pi (t) ** of each load with K1, and calculates Pmg (t) * and Pi (t) * .

Pmg(t)=K1・Pmg(t)**=K1・ΣPi(t)**
Pi(t)=K1・Pi(t)**
Pmg (t) * = K1 · Pmg (t) ** = K1 · ΣPi (t) **
Pi (t) * = K1 · Pi (t) **

(ステップ6)
優先判別回路28は、力行/回生毎に、Pmg(t)とPs(SOC)とを比較して、さらに補正された各インバータ18,18a,18bの要求動力Pi(t)を求める補正演算を実施する。また、電気蓄積装置12の要求動力算定値Ps(t)=Prも計算する。
(Step 6)
The priority discriminating circuit 28 compares Pmg (t) * and Ps (SOC) * for each power running / regeneration and obtains further corrected required power Pi (t) * of each inverter 18, 18a, 18b. Perform correction calculation. Further, the required power calculation value Ps (t) * = Pr * of the electrical storage device 12 is also calculated.

(力行時)
ケース1:Pmg(t)≦Ps(SOC)の場合は、Pi(t)=Pi(t)
ケース2:Pmg(t)>Ps(SOC)の場合は、
図1で*印の付いているインバータ18用のPi(t)=(Ps(SOC)−ΣPi(t))/nであり、
図1で*印の付いていないインバータ18a,18b用のPi(t)=Pi(t)である。
(During power running)
Case 1: When Pmg (t) * ≦ Ps (SOC) * , Pi (t) * = Pi (t) *
Case 2: When Pmg (t) * > Ps (SOC) *
Pi (t) * = (Ps (SOC) * -ΣPi (t) * ) / n for the inverter 18 marked with * in FIG.
Pi (t) * = Pi (t) * for the inverters 18a and 18b not marked with * in FIG.

負荷要求動力と要求動力補正値との差は、ガバナにより出力を自動制御された第1動力源11のエンジンが供給する。また、この第1動力源11のエンジン出力が自動的にアップ(ダウン)されない場合は、制御指令により第1動力源11の出力をアップ(ダウン)することで対処する。     The difference between the load demand power and the demand power correction value is supplied by the engine of the first power source 11 whose output is automatically controlled by the governor. Further, when the engine output of the first power source 11 is not automatically increased (down), this is dealt with by increasing (down) the output of the first power source 11 by a control command.

(回生時)
ケース3:Pmg(t)≦Ps(SOC)の場合は、Pi(t)=Pi(t)
ケース4:Pmg(t)>Ps(SOC)の場合は、
図1で*印の付いているインバータ18用のPi(t)=(Ps(SOC)−ΣPi(t))/nであり、
図1で*印の付いていないインバータ18a,18b用のPi(t)=Pi(t)である。
(At regeneration)
Case 3: When Pmg (t) * ≦ Ps (SOC) * , Pi (t) * = Pi (t) *
Case 4: If Pmg (t) * > Ps (SOC) * ,
Pi (t) * = (Ps (SOC) * -ΣPi (t) * ) / n for the inverter 18 marked with * in FIG.
Pi (t) * = Pi (t) * for the inverters 18a and 18b not marked with * in FIG.

ケース1〜4のいずれの場合も、Ps(t)=ΣPi(t)である。力行および回生の両モードで、Ps(t)=min(Pmg(t)、Ps(SOC))の演算をすることと同様である。この操作は、Pmg(t)=ΣPi(t)=Ps(SOC)となるように演算している。 In any of cases 1 to 4, Ps (t) * = ΣPi (t) * . This is the same as calculating Ps (t) * = min (Pmg (t) * , Ps (SOC) * ) in both power running and regeneration modes. This operation is performed so that Pmg (t) * = ΣPi (t) * = Ps (SOC) * .

(ステップ7)
各インバータ電流指令計算回路27により、各インバータ18,18a,18bへの制御指令Pi(t)を計算するとともに、充放電電流計算回路30により電気蓄積装置12のコンバータ13ヘの制御指令Ps(t)またはIを計算する。また、次のように母線電圧偏差補正も実施する。
(Step 7)
Each inverter current command calculation circuit 27 calculates a control command Pi (t) to each inverter 18, 18a, 18b, and a charge / discharge current calculation circuit 30 controls a control command Ps (t ) Or I. Also, bus voltage deviation correction is performed as follows.

7-1 母線電圧偏差△Vを計算する。その計算式は、定義に示されている。   7-1 Calculate the bus voltage deviation ΔV. The calculation formula is shown in the definition.

7-2 電圧偏差補正量ΔPを計算する。その計算式は、定義に示されている。   7-2 Calculate the voltage deviation correction amount ΔP. The calculation formula is shown in the definition.

7-3 制御指令を計算する。   7-3 Calculate the control command.

7-3-1 初期演算
Pi(t)=Pi(t)
Pmg(t)1=ΣPi(t)
Ps(t)1 =(Ps(SOC)+ΔP)=(Pmg(t)1+ΔP)
7-3-1 Initial operation Pi (t) = Pi (t) *
Pmg (t) 1 = ΣPi (t)
Ps (t) 1 = (Ps (SOC) * + ΔP) = (Pmg (t) 1 + ΔP)

7-3-2 最終演算
Ps(t)1 とPs(SOC)maxとを比較し、計算値を補正し、最終制御指令を決定する。なお、Ps(SOC)maxは、力行時はプラス側、回生時はマイナス側の値を選択する。Absは、絶対値演算である。
7-3-2 Final calculation Compare Ps (t) 1 and Ps (SOC) max, correct the calculated value, and determine the final control command. For Ps (SOC) max, a positive value is selected during power running and a negative value is selected during regeneration. Abs is an absolute value calculation.

ケース1:Abs(Ps(t)1)<Abs(Ps(SOC)max)の場合は、Pi(t)=Pi(t)、Pmg(t)=Pmg(t)1(参考計算)、Ps(t)=Ps(t)1である。     Case 1: If Abs (Ps (t) 1) <Abs (Ps (SOC) max), Pi (t) = Pi (t), Pmg (t) = Pmg (t) 1 (reference calculation), Ps (t) = Ps (t) 1.

ケース2:Abs(Ps(t)1)≧Abs(Ps(SOC)max)の場合は、Pi(t)=K3・Pi(t)、Pmg(t)=K3・Pmg(t)1(参考計算)、Ps(t)=K3・Ps(t)1である。     Case 2: When Abs (Ps (t) 1) ≧ Abs (Ps (SOC) max), Pi (t) = K3 · Pi (t), Pmg (t) = K3 · Pmg (t) 1 (reference) Calculation), Ps (t) = K3 · Ps (t) 1.

なお、K3 は、Abs(Ps(t))<Abs(Ps(SOC)max)を満たす係数である。電気蓄積装置12の容量は、最大回生動力>Ps(SOC)max(回生側)を満足できる容量とする。     K3 is a coefficient satisfying Abs (Ps (t)) <Abs (Ps (SOC) max). The capacity of the electrical storage device 12 is a capacity that satisfies the maximum regenerative power> Ps (SOC) max (regeneration side).

ただし、回生時に抑制が必要な場合(K3<1のとき)は、その手段については別途設ける。     However, if suppression is required during regeneration (when K3 <1), the means is provided separately.

7-4 母線電圧Vが許容範囲内にあることを確認する。   7-4 Check that the bus voltage V is within the allowable range.

Vlo<V<Vhi   Vlo <V <Vhi

(ステップ8)
各インバータ電流指令計算回路27より制御指令Pi(t)を出力するとともに、充放電電流計算回路30よりPs(t)またはIを出力する。
(Step 8)
A control command Pi (t) is output from each inverter current command calculation circuit 27, and Ps (t) or I is output from the charge / discharge current calculation circuit 30.

次に、図3に、パワーソース制限値のイメージ図を示す。この図において、Ps(SOC)maxおよびPs(SOC)cは、力行時と回生時の2種類のデータを持つ。なお、この図3は、必ずしもこの図に限定されるものではなく、パワーソース特性により最適に設定すればよい。   Next, FIG. 3 shows an image diagram of the power source limit value. In this figure, Ps (SOC) max and Ps (SOC) c have two types of data during power running and regeneration. Note that FIG. 3 is not necessarily limited to this figure, and may be optimally set according to the power source characteristics.

次に、上記実施の形態の作用効果を説明する。   Next, the function and effect of the above embodiment will be described.

(1) 油圧装置/アクチュエータ16,16aおよび負荷16bの要求動力の合計と、電気蓄積装置の充放電状態から決まる第2動力源の充放電要求から、第2動力源の要求動力指令を演算し、第2動力源14の充放電電流を制御することで、およびトータル制御的に電動発電機装置(各電動発電機17,17a,17b、各インバータ18,18a,18b)への動力指令を演算し制御することで、動力過不足時はエンジン出力がガバナ制御により自動的に減増するエンジンを用いる第1動力源は、自動的に第2動力源14の放電動力を補うように制御するので、電動発電機装置(電動発電機17,17a,17b、インバータ18,18a,18b)からなる各サブシステムの要求動力を、第1動力源11と第2動力源14とで協調して分担し、エネルギロスが少なくなるように総合的に制御できる。また、第2動力源14を制御対象とし、第1動力源11は自動的に第2動力源14の不足分の放電動力を補う方式としたので、制御系を簡単にできる。ただし、この第1動力源11の出力が自動的にアップ(ダウン)されない場合は、制御指令により第1動力源11の出力をアップ(ダウン)することで対処する必要がある。 (1) Calculate the required power command of the second power source from the total required power of the hydraulic device / actuator 16, 16a and load 16b and the charge / discharge request of the second power source determined from the charge / discharge state of the electrical storage device. By controlling the charging / discharging current of the second power source 14, and calculating the power command to the motor generator device (each motor generator 17, 17a, 17b, each inverter 18, 18a, 18b) in a total control Therefore, the first power source that uses the engine whose engine output is automatically increased or decreased by governor control when the power is excessive or insufficient automatically controls to supplement the discharge power of the second power source 14. , The required power of each subsystem comprising the motor generator device (motor generators 17, 17a, 17b, inverters 18, 18a, 18b) is shared and shared by the first power source 11 and the second power source 14. , And can be comprehensively controlled to reduce energy loss. Further, since the second power source 14 is a control target and the first power source 11 automatically compensates for the shortage of discharge power of the second power source 14, the control system can be simplified. However, when the output of the first power source 11 is not automatically increased (down), it is necessary to cope with it by increasing (down) the output of the first power source 11 by a control command.

(2) 複数のサブシステム(電動発電機17・インバータ18、電動発電機17a・インバータ18a、電動発電機17b・インバータ18b)間で力行/回生が共存するとき、回生側から力行側へ動力を供給することで、第1動力源11および第2動力源14の負担を減らし、第1動力源11および第2動力源14でのエネルギロスを減らすことができ、総合的な制御によりロス低減を図れる。この制御は、第1動力源11および第2動力源14を並列に接続したパラレル方式だけでなく、直列に接続したシリーズ方式のハイブリッドにも適用できる。 (2) When power running / regeneration coexists between multiple subsystems (motor generator 17, inverter 18, motor generator 17a, inverter 18a, motor generator 17b, inverter 18b), power is supplied from the regeneration side to the power running side. By supplying, the burden on the first power source 11 and the second power source 14 can be reduced, the energy loss in the first power source 11 and the second power source 14 can be reduced, and the loss can be reduced by comprehensive control. I can plan. This control can be applied not only to a parallel system in which the first power source 11 and the second power source 14 are connected in parallel but also to a series system hybrid in which the first power source 11 and the second power source 14 are connected in series.

(3) 複数のサブシステム間で動力を融通し合うことと第2動力源からの放電だけでは動力が足りないときは、第1動力源11とパラレル接続の電動発電機を、第1動力源11を動力源とした発電機として用いることで、第1動力源11から動力を融通するので、第2動力源14の容量を超えたサブシステム要求動力を供給・回収できる柔軟性のある動力供給システムを提供できるとともに、第2動力源14を小容量化でき、コスト、スペースファクタ上有利である。 (3) When the power is not sufficient by the interchange of power among the plurality of subsystems and the discharge from the second power source alone, the motor generator connected in parallel with the first power source 11 is connected to the first power source. By using 11 as a power generator, power is interchanged from the first power source 11, so that flexible power supply can supply and recover the subsystem required power that exceeds the capacity of the second power source 14. A system can be provided, and the capacity of the second power source 14 can be reduced, which is advantageous in terms of cost and space factor.

(4) トータル的に制御指令を計算する優先判別回路28により計算された動力指令から、電動発電機17,17a,17bを制御するインバータ18,18a,18bに供給されるインバータ電流指令をインバータ電流指令計算回路27により計算し、また優先判別回路28により計算された充放電要求動力指令から、第2動力源14のコンバータ13に供給される充放電電流指令を充放電電流計算回路30により計算するので、電動発電機17,17a,17bのインバータ18,18a,18bと、第2動力源14のコンバータ13とを総合的に制御でき、エネルギロスを最少に制御できるとともに、第2動力源14の長期間の(半永久的な)連続運転を可能にする。 (4) The inverter current command supplied to the inverters 18, 18a, 18b for controlling the motor generators 17, 17a, 17b is converted from the power command calculated by the priority determination circuit 28 for calculating the control command in total. The charge / discharge current command supplied to the converter 13 of the second power source 14 is calculated by the charge / discharge current calculation circuit 30 from the charge / discharge request power command calculated by the command calculation circuit 27 and calculated by the priority determination circuit 28. Therefore, the inverters 18, 18a, 18b of the motor generators 17, 17a, 17b and the converter 13 of the second power source 14 can be comprehensively controlled, energy loss can be controlled to a minimum, and the second power source 14 can be controlled. Enables long-term (semi-permanent) continuous operation.

すなわち、一般的には、力行動力が回生動力より大であるので、第2動力源14は次第に放電状態になるので、充電装置を用いた頻繁な充電作業が必要となるが、本実施の形態では、*印の付された電動発電機17およびインバータ18(*印付M/INV17,18という)を発電機として第2動力源14を充電できる工夫をしている。これは、作動対象が力行/回生状態によらず実施可であり、例えば*印付M/INV17,18の作動対象が力行時には,第1動力源11は力行動力と充電動力(*印付M/INV17,18は回生モードとして抑制され、充電動力を供給)の両方を分担するので、システムの運用性および信頼性を向上できる。   That is, in general, since the force action force is larger than the regenerative power, the second power source 14 is gradually discharged, so that frequent charging work using a charging device is necessary. In the embodiment, the second power source 14 is devised so that the motor generator 17 and the inverter 18 marked with * (referred to as M / INVs 17 and 18 marked with *) are used as the generator. This can be performed regardless of whether the operation target is in a power running / regenerative state. For example, when the operation target of * / M / INVs 17 and 18 is in power running, the first power source 11 has power action force and charging power (marked with *). M / INV17 and 18 are controlled as a regeneration mode and share charging power), so that the operability and reliability of the system can be improved.

(5) 要求動力と供給動力との間でアンバランスがあった場合も、母線電圧偏差補正回路29により母線電圧Vを許容範囲Vio〜Vhi内に維持するように補正演算することで、要求動力と供給動力との間の定常的および過渡的アンバランスを補正して、システムを運転可能範囲に保つことができ、システムの安定性を高めることができる。 (5) Even when there is an imbalance between the required power and the supplied power, the bus power voltage deviation correction circuit 29 performs a correction operation so that the bus voltage V is maintained within the allowable range Vio to Vhi. The steady state and transient imbalances between the power supply and the supply power can be corrected to keep the system in the operable range and to increase the stability of the system.

このようにして、作業機械に搭載されたパラレルハイブリッドに適した動力制御システムを構築できる。   In this way, a power control system suitable for the parallel hybrid mounted on the work machine can be constructed.

なお、本発明は、パラレル方式のハイブリッドに限定されるものではなく、例えば、複数のサブシステム間で相互に動力を供給し合うことで動力源の負担を軽減する技術などは、シリーズ方式のハイブリッドにも適用可能である。   The present invention is not limited to a parallel type hybrid. For example, a technique for reducing the load of a power source by mutually supplying power between a plurality of subsystems is a series type hybrid. It is also applicable to.

本発明に係るハイブリッド用動力制御システムの一実施の形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of a hybrid power control system according to the present invention. FIG. 同上制御システムの制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of a control system same as the above. 同上制御システムのパワーソース制限値を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the power source limit value of a control system same as the above. 同上制御システムを搭載した作業機械の側面図である。It is a side view of the working machine carrying a control system same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

11 第1動力源
12 電気蓄積装置
13 第2制御器としてのコンバータ
14 第2動力源
16,16a 作動対象としての油圧装置/アクチュエータ
16b 作動対象としての負荷
17,17a,17b 電動発電機
18,18a,18b 第1制御器としてのインバータ
21 制御回路
23 合計要求動力計算回路
25 充放電要求値計算回路としての電気蓄積装置充放電要求値計算回路
27 第1制御器制御指令計算回路としての各インバータ電流指令計算回路
28 優先判別回路
29 母線電圧偏差補正回路
30 充放電制御指令計算回路としての充放電電流計算回路
11 First power source
12 Electric storage device
13 Converter as second controller
14 Second power source
16, 16a Hydraulic device / actuator as target
16b Load as target
17, 17a, 17b Motor generator
18, 18a, 18b Inverter as first controller
21 Control circuit
23 Total required power calculation circuit
25 Charge / Discharge Request Value Calculation Circuit for Electric Storage Device as Charge / Discharge Request Value Calculation Circuit
27 Each inverter current command calculation circuit as the first controller control command calculation circuit
28 Priority discrimination circuit
29 Bus voltage deviation correction circuit
30 Charge / discharge current calculation circuit as charge / discharge control command calculation circuit

Claims (5)

第1制御器により制御され作動対象を駆動する電動発電機と、
動力過不足時はガバナ制御により自動的に減増するエンジン出力により作動対象を駆動する第1動力源と、
電動発電機から発生した電気エネルギを蓄積可能な電気蓄積装置を有するとともにこの電気蓄積装置に対する充放電を制御する第2制御器を有する第2動力源と、
作動対象の要求動力の合計と電気蓄積装置の充放電状態から決まる第2動力源の放電要求から第2動力源の要求動力指令を演算し第2動力源の充放電電流を制御する制御回路と
を具備したことを特徴とするハイブリッド用動力制御システム。
A motor generator controlled by a first controller and driving an operation target;
A first power source that drives an operation target by an engine output that automatically increases and decreases by governor control when power is excessive or insufficient;
A second power source having an electrical storage device capable of storing electrical energy generated from the motor generator and having a second controller for controlling charging and discharging of the electrical storage device;
A control circuit for calculating a required power command of the second power source from a discharge request of the second power source determined from a total required power of the operation target and a charge / discharge state of the electric storage device and controlling a charge / discharge current of the second power source; A hybrid power control system comprising:
電動発電機および第1制御器は、それぞれ複数設けられ、
制御回路は、回生側の電動発電機から力行側の電動発電機に動力を供給する
ことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド用動力制御システム。
A plurality of motor generators and first controllers are provided,
The hybrid power control system according to claim 1, wherein the control circuit supplies power from the regenerative motor generator to the power running motor generator.
制御回路は、
複数の電動発電機間で動力を融通し合うことと第2動力源からの放電だけでは動力が足りないときは、第1動力源とパラレル接続の電動発電機を、第1動力源を動力源とした発電機として用いることで、第1動力源から動力を融通する
ことを特徴とする請求項2記載のハイブリッド用動力制御システム。
The control circuit
When power is not sufficient only by the interchange of power between the plurality of motor generators and the discharge from the second power source, the motor generator connected in parallel with the first power source is used, and the first power source is used as the power source. The hybrid power control system according to claim 2, wherein the power is interchanged from the first power source by using the generator as described above.
制御回路は、
作動対象の各要求動力からの合計要求動力を計算する合計要求動力計算回路と、
第2動力源の電気蓄積装置の充放電状態から充放電要求動力を計算する充放電要求値計算回路と、
作動対象からの合計要求動力と第2動力源からの充放電要求動力とのどちらを第2動力源への指令として優先するかを決定しかつ母線内でのパワーバランスがとれるようにトータル的に制御される第1制御器への動力指令を計算する優先判別回路と、
優先判別回路により計算された動力指令から電動発電機を制御する第1制御器に供給される第1制御器制御指令を計算する第1制御器制御指令計算回路と、
優先判別回路により計算された充放電要求動力指令から第2動力源の第2制御器に供給される充放電制御指令を計算する充放電制御指令計算回路と
を具備したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載のハイブリッド用動力制御システム。
The control circuit
A total required power calculation circuit for calculating the total required power from each required power to be actuated;
A charge / discharge demand value calculation circuit for calculating charge / discharge demand power from the charge / discharge state of the electrical storage device of the second power source;
Decide which of the total required power from the operation target and the charge / discharge required power from the second power source should be given priority as a command to the second power source, and total so that the power balance in the bus can be balanced A priority discrimination circuit for calculating a power command to the first controller to be controlled;
A first controller control command calculation circuit for calculating a first controller control command supplied to a first controller for controlling the motor generator from the power command calculated by the priority determination circuit;
The charging / discharging control command calculation circuit which calculates the charging / discharging control command supplied to the 2nd controller of a 2nd power source from the charging / discharging request | requirement power command calculated by the priority determination circuit was provided. The hybrid power control system according to any one of claims 1 to 3.
母線電圧を許容範囲内に維持するように補正量を演算して充放電制御指令計算回路に供給する母線電圧偏差補正回路
を具備したことを特徴とする請求項4記載のハイブリッド用動力制御システム。
The hybrid power control system according to claim 4, further comprising: a bus voltage deviation correction circuit that calculates a correction amount so as to maintain the bus voltage within an allowable range and supplies the correction amount to the charge / discharge control command calculation circuit.
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