JP2013087456A - ハイブリッド式建設機械及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】旋回体と、旋回体に装設した作業機と、旋回体に搭載したエンジンと、エンジンによって駆動され発電可能な第1の電動機と、エンジンと第1の電動機によって駆動される油圧ポンプと、旋回体を駆動するための第2の電動機と、複数の蓄電デバイスとを有するハイブリッド式建設機械において、作業機と前記旋回体とが複合的に動作する際に、第2の電動機を、複数の蓄電デバイスのうち、選択された少なくとも1つの蓄電デバイスと、選択された少なくとも1つの蓄電デバイスよりも単位重量あたりの出力が高く、蓄積エネルギの低い蓄電デバイスとからの電力によって駆動制御し、油圧ポンプを、前記エンジンにより駆動制御する第1の制御手段を備えた。
【選択図】 図3
Description
エンジン22の動力はアシスト発電モータ23を介して油圧ポンプ41に伝達される。また、コントロールバルブ42は、後述の操作レバーからの指令に応じて、ブームシリンダ32、アームシリンダ34、バケットシリンダ36及び走行用油圧モータ13、14への動作油の吐出量及び吐出方向を制御する。
以下に示す処理の内容は、統合コントローラ100にプログラミングされ、予め定められた周期で繰り返し実行される。また、以降の説明において、各モータ23,25の出力は力行側を正の値、回生側(発電側)を負の値として定義し、キャパシタ24やバッテリ27の出力は放電側を正の値、充電側を負の値として定義する。
時刻t1において、オペレータが旋回操作レバー321を加速方向に操作すると、図11(a)に示すように旋回電動モータ25の力行出力(Ps>0)が増加し、旋回体20が加速する(旋回力行)。このとき、図11(h)のバッテリ残量SOCが高いので、バッテリ出力Pbは、図11の(d)に示すようにキャパシタ電圧制御手段302で演算した旋回時アシスト出力Psa*(=cPsaHigh)まで徐々に増加する。一方、バッテリ残量SOCは、徐々に低下していく。
時刻t0において、オペレータが操作レバー322を操作して作業機30(ブーム31、アーム33、バケット35)を動作させて掘削を開始すると、油圧ポンプ41の出力Ppが増加するため、図12(e)のエンジン要求出力Peが作業機30の単独動作で必要なエンジン出力PeHighまで増加し、図12(f)のエンジン回転数Neはこの出力に対応する回転数NeHighまで増加する。
時刻t0において、オペレータが操作レバー322を操作して作業機30(ブーム31、アーム33、バケット35)を動作させて掘削を開始すると、油圧ポンプ41の出力Ppが増加するため、図12(e)のエンジン要求出力Peが作業機30の単独動作で必要なエンジン出力PeHighまで増加し、図12(f)のエンジン回転数Neはこの出力に対応する回転数NeHighまで増加する。
20 旋回体
22 エンジン
23 アシスト発電モータ(第1の電動機)
24 キャパシタ
25 旋回電動モータ(第2の電動機)
27 バッテリ
30 作業機
31 ブーム
41 油圧ポンプ
42 コントロールバルブ
100 統合コントローラ
311 第1の制御手段
312 第2の制御手段
313 バッテリ残量推定手段
314 制御切換手段
315 エンジン回転数制御手段
Claims (6)
- 旋回体と、前記旋回体に装設した作業機と、前記旋回体に搭載したエンジンと、前記エンジンによって駆動され発電可能な第1の電動機と、前記エンジンと前記第1の電動機によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプにより生成された動力によって前記作業機を駆動操作する油圧アクチュエータと、前記旋回体を駆動するための第2の電動機と、前記第1及び第2の電動機を駆動する電力の供給及び前記第1及び第2の電動機で生成した電力の充電を行うための複数の蓄電デバイスとを有するハイブリッド式建設機械において、
前記作業機と前記旋回体とが複合的に動作する際に、
前記第2の電動機を、前記複数の蓄電デバイスのうち、選択された少なくとも1つの蓄電デバイスと、前記選択された少なくとも1つの蓄電デバイスよりも単位重量あたりの出力が高く、蓄積エネルギの低い蓄電デバイスとからの電力によって駆動制御し、
前記油圧ポンプを、前記エンジンにより駆動制御する第1の制御手段を備えた
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。 - 請求項1に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記第2の電動機を、前記エンジンにより前記第1の電動機を発電駆動して生成された電力と、前記第1の制御手段で選択された少なくとも1つの蓄電デバイスよりも単位重量あたりの出力が高く、蓄積エネルギの低い蓄電デバイスとからの電力によって駆動制御する第2の制御手段と、
前記第1の制御手段で選択された蓄電デバイスの残量に応じて前記第1の制御手段と前記第2の制御手段とを切換える制御切換手段とを更に備えた
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。 - 請求項2に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記第1の制御手段が選択されている場合は、前記エンジンのエンジン回転数を第1の回転数で制御し、前記第2の制御手段が選択されている場合は、前記エンジンのエンジン回転数を前記第1の回転数よりも高い第2の回転数で制御するエンジン回転数制御手段を更に備えた
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。 - 旋回体と、前記旋回体に装設した作業機と、前記旋回体と前記作業とを操作する為の操作手段と、前記旋回体に搭載したエンジンと、前記エンジンによって駆動され発電可能な第1の電動機と、前記エンジンと前記第1の電動機によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプにより生成された動力によって前記作業機を駆動操作する油圧アクチュエータと、前記旋回体を駆動するための第2の電動機と、前記第1及び第2の電動機を駆動する電力の供給及び前記第1及び第2の電動機で生成した電力の充電を行うための複数の蓄電デバイスとを有するハイブリッド式建設機械の制御方法であって、
前記操作手段の操作状態に応じて前記作業機と前記旋回体の複合的な動作の有無を判断する第1の手順と、
前記手順により前記作業機と前記旋回体の複合的な動作と判断された場合に、前記第2の電動機を、前記複数の蓄電デバイスのうち、選択された少なくとも1つの蓄電デバイスと、前記選択された少なくとも1つの蓄電デバイスよりも単位重量あたりの出力が高く、蓄積エネルギの低い蓄電デバイスとからの電力によって、駆動制御する第2の手順と、
前記油圧ポンプを、前記エンジンにより駆動制御する第3の手順とを実行する第1の制御モードを備えた
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械の制御方法。 - 請求項4に記載のハイブリッド式建設機械の制御方法において、
前記第2の電動機を、前記エンジンにより前記第1の電動機を発電駆動して生成された電力と、前記第1の制御モードで選択された少なくとも1つの蓄電デバイスよりも単位重量あたりの出力が高く、蓄積エネルギの低い蓄電デバイスからの電力とからの電力によって駆動制御する第2の制御モードを備え、
前記第1の制御モードで選択された蓄電デバイスの残量に応じて前記第1の制御モードと前記第2の制御モードとを切換える
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械の制御方法。 - 請求項5に記載のハイブリッド式建設機械の制御方法において、
前記第1の制御モードが選択されている場合は、エンジン回転数を第1の回転数で制御し、前記第2の制御モードが選択されている場合は、エンジン回転数を前記第1の回転数よりも高い第2の回転数で制御する
ことを特徴するハイブリッド式建設機械の制御方法。
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