JP5208067B2 - Control device for hybrid construction machine - Google Patents
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Description
この発明は、スタンバイ時のエネルギーをバッテリーにチャージする建設機械の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a construction machine that charges a battery with energy during standby.
本出願人は、この種の建設機械を、特願2008−143410号にかかわる出願としてすでに提供している。
上記特願2008−143410号にかかわる発明(以下「従来の建設機械」という)は、アクチュエータを制御する操作弁をすべて中立位置に保っているとき、すなわち各アクチュエータが非作動状態にあるとき、その中立流路の最下流に設けた絞りの上流側の圧力でレギュレータを制御し、可変容量型ポンプの傾転角を最小にして、その一回転当たりの押し除け容積を最少に保つ。
そして、上記従来の建設機械は、押し除け容積を最少に保った可変吐出量型ポンプの吐出量を回生エネルギーとして利用し、バッテリーをチャージするようにしている。
The present applicant has already provided this type of construction machine as an application related to Japanese Patent Application No. 2008-143410.
The invention related to the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2008-143410 (hereinafter referred to as “conventional construction machine”) is that when all the operation valves for controlling the actuators are kept in the neutral position, that is, when each actuator is in a non-operating state. The regulator is controlled by the pressure on the upstream side of the throttle provided at the most downstream side of the neutral flow path, and the tilt angle of the variable displacement pump is minimized to keep the displacement volume per rotation to a minimum.
In the conventional construction machine, the discharge amount of the variable discharge amount pump that keeps the displacement volume to a minimum is used as regenerative energy to charge the battery.
上記のようにした従来の装置では、回生エネルギーを利用して発電をしようとしたときポンプの傾転角が最小になって、その1回転当たりの押し除け容積が小さくなってしまう。そのために、バッテリーをチャージするためのエネルギーが不足気味になるとともに、押しのけ容積を小さくした状態でポンプを使用すると、ポンプ効率も悪くなり、その分、エネルギーロスも大きくなるという問題があった。 In the conventional apparatus as described above, the tilt angle of the pump is minimized when generating power using regenerative energy, and the displacement volume per one rotation is reduced. For this reason, there is a problem that the energy for charging the battery becomes insufficient, and when the pump is used in a state where the displacement volume is reduced, the pump efficiency is deteriorated and the energy loss is increased accordingly.
また、ポンプの押し除け容積を小さくした状態で、大きな油圧エネルギーを得ようとすれば、当該ポンプの回転数を上げなければならない。しかし、ポンプの回転数を上げるためには、その原動機であるエンジンの回転数を上げなければならないが、エンジンの回転数を上げれば、それだけエネルギーの消費量が多くなるとともに、騒音の原因にもなるという問題があった。 Further, if a large hydraulic energy is to be obtained in a state where the displacement of the pump is reduced, the rotational speed of the pump must be increased. However, in order to increase the number of revolutions of the pump, it is necessary to increase the number of revolutions of the engine, which is the prime mover. There was a problem of becoming.
この発明の目的は、回生エネルギーを効率よく利用できるようにしたハイブリッド建設機械の制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a control device for a hybrid construction machine that can efficiently use regenerative energy.
この発明は、可変容量型ポンプと、この可変容量型ポンプに接続するとともに複数の操作弁を設けてなる回路系統と、この回路系統に設けた操作弁のすべてが中立位置を保っているとき可変容量型ポンプの吐出油をタンクに導く中立流路と、最下流に位置する操作弁のさらに下流側における上記中立流路に設けたパイロット圧発生用の絞りと、上記最下流の操作弁とパイロット圧発生用の絞りとの間に発生する圧力を導くパイロット流路と、このパイロット流路に接続するとともに可変容量型ポンプの傾転角を制御するレギュレータとを備えたハイブリッド建設機械の制御装置を前提にする。 The present invention provides a variable displacement pump, a circuit system connected to the variable displacement pump and provided with a plurality of operation valves, and variable when all of the operation valves provided in the circuit system maintain a neutral position. A neutral flow path that guides the discharge oil of the displacement pump to the tank, a throttle for generating a pilot pressure provided in the neutral flow path further downstream of the operation valve located on the most downstream side, the most downstream operation valve and the pilot A control device for a hybrid construction machine, comprising a pilot flow path for guiding pressure generated between a pressure generating throttle and a regulator connected to the pilot flow path and controlling a tilt angle of a variable displacement pump Make assumptions.
上記の装置を前提にしつつ、第1の発明は、上記各操作弁が中立位置にあることを検出する中立位置検出手段と、上記可変容量型ポンプとは別のパイロット圧力源に接続した電磁可変減圧弁と、通常制御位置と回生エネルギー制御位置とに切り換え可能であって、通常制御位置ではパイロット流路とレギュレータとを接続し、回生エネルギー制御位置では電磁可変減圧弁とレギュレータとを接続する電磁切換弁と、発電機に連係した発電用油圧モータと、上記可変容量型ポンプをアシストするアシストポンプと、上記可変容量型ポンプと最上流の上記操作弁と間に接続した3位置切換弁であって、その第1位置で可変容量型ポンプを上記回路系統に接続し、第2位置で可変容量型ポンプを発電用油圧モータに接続し、第3位置でアシストポンプを可変容量型ポンプとの合流点に接続するメイン切換弁と、このメイン切換弁のパイロット室にパイロット圧を導くとともに、このパイロット圧でメイン切換弁を切り換える電磁パイロット制御弁と、上記中立位置検出手段、上記電磁可変減圧弁、電磁切換弁および電磁パイロット制御弁を制御するコントローラとを備えている。 On the premise of the above-mentioned device, the first invention is a variable electromagnetic solenoid connected to a neutral pressure detection means for detecting that each operation valve is in a neutral position and a pilot pressure source different from the variable displacement pump. The pressure reducing valve can be switched between a normal control position and a regenerative energy control position, and the pilot flow path and the regulator are connected at the normal control position, and the electromagnetic variable pressure reducing valve and the regulator are connected at the regenerative energy control position. A switching valve, a power generation hydraulic motor linked to the generator, an assist pump for assisting the variable displacement pump, and a three-position switching valve connected between the variable displacement pump and the most upstream operation valve. The variable displacement pump is connected to the circuit system at the first position, the variable displacement pump is connected to the hydraulic power generating motor at the second position, and the assist pump is connected at the third position. Is connected to the junction of the variable displacement pump, an electromagnetic pilot control valve that guides the pilot pressure to the pilot chamber of the main switching valve and switches the main switching valve with the pilot pressure, and the neutral position detection And a controller for controlling the electromagnetic variable pressure reducing valve, the electromagnetic switching valve, and the electromagnetic pilot control valve.
そして、上記コントローラは、中立位置検出手段から中立信号が入力したとき、電磁パイロット制御弁を制御してパイロット圧力源とメイン切換弁のパイロット室とを接続してメイン切換弁を第2位置に切り換え、メイン切換弁を介して可変容量型ポンプと発電用油圧モータとを接続するとともに、電磁切換弁を回生エネルギー制御位置に保持して、電磁可変減圧弁をレギュレータに接続し、電磁可変減圧弁を制御してレギュレータに作用させる圧力を制御し、可変容量型ポンプの吐出流量を制御する。さらに、アシストポンプを駆動させるための駆動信号が入力したとき、電磁パイロット制御弁を制御して上記メイン切換弁を第3位置に切り換える構成にしている。 When the neutral signal is input from the neutral position detecting means, the controller controls the electromagnetic pilot control valve to connect the pilot pressure source and the pilot chamber of the main switching valve to switch the main switching valve to the second position. The variable displacement pump and the power generation hydraulic motor are connected via the main switching valve, the electromagnetic switching valve is held at the regenerative energy control position, the electromagnetic variable pressure reducing valve is connected to the regulator, and the electromagnetic variable pressure reducing valve is The pressure applied to the regulator is controlled to control the discharge flow rate of the variable displacement pump. Further, when a drive signal for driving the assist pump is input, the electromagnetic pilot control valve is controlled to switch the main switching valve to the third position.
第2の発明は、コントローラは、電磁可変減圧弁の二次側の圧力であるレギュレータに作用する圧力を、可変容量型ポンプの最少傾転角を維持する圧力から、最大傾転角を維持する圧力範囲まで制御可能にしている。 In the second invention, the controller maintains the maximum tilt angle from the pressure that maintains the minimum tilt angle of the variable displacement pump from the pressure acting on the regulator, which is the pressure on the secondary side of the electromagnetic variable pressure reducing valve. Control is possible up to the pressure range.
第3の発明は、上記発電用油圧モータとアシストポンプとを連係して回転させる構成にするとともに、発電用油圧モータに連係した発電機を駆動モータとして上記アシストポンプを回転させる構成にしている。 According to a third aspect of the invention, the power generating hydraulic motor and the assist pump are configured to rotate in association with each other, and the assist pump is rotated using a generator linked to the power generating hydraulic motor as a drive motor.
第1〜3の発明によれば、レギュレータに作用する圧力を電磁可変減圧弁で可変制御できるので、可変容量型ポンプの傾転角を必要に応じて自由に制御できる。したがって、バッテリをチャージするためのチャージ量が可変になり、エネルギーを適正に維持できるとともに、傾転角の小さいポンプ効率の悪い領域を使わず、エネルギーロスが少なくなる。
また、上記のように可変容量型ポンプの傾転角を自由に制御できるので、可変容量型ポンプの吐出量を大きくするためにエンジン回転数を上げたりしなくてもよくなり、その分、エネルギーロスも少なくなる。
According to the first to third aspects of the invention, the pressure acting on the regulator can be variably controlled by the electromagnetic variable pressure reducing valve, so that the tilt angle of the variable displacement pump can be freely controlled as necessary. Therefore, the amount of charge for charging the battery is variable, energy can be properly maintained, and energy loss is reduced without using a region with a small tilt angle and poor pump efficiency.
In addition, since the tilt angle of the variable displacement pump can be freely controlled as described above, it is not necessary to increase the engine speed in order to increase the discharge amount of the variable displacement pump. Loss is also reduced.
さらに、可変容量型ポンプと発電用油圧モータとは、メイン切換弁を介して接続されるので、可変容量型ポンプと発電用油圧モータとの間に、特別なバルブなどを設ける必要がなくなり、その分、回路構成も簡素化できる。 Furthermore, since the variable displacement pump and the power generation hydraulic motor are connected via a main switching valve, there is no need to provide a special valve or the like between the variable displacement pump and the power generation hydraulic motor. Therefore, the circuit configuration can be simplified.
また、メイン切換弁は、第1位置から第3位置まで切り換え可能にするとともに、第1位置では可変容量型ポンプを複数の操作弁を備えた回路系統に接続し、第2位置では可変容量型ポンプを発電用油圧モータに接続し、第3位置ではアシストポンプを可変容量型ポンプとの合流点に接続する。このようにひとつのメイン切換弁で3方向の切り換えが可能なので、回路構成を簡素化できる。 The main switching valve can be switched from the first position to the third position, and at the first position, the variable displacement pump is connected to a circuit system including a plurality of operation valves, and at the second position, the variable displacement pump. The pump is connected to the power generation hydraulic motor, and the assist pump is connected to the junction with the variable displacement pump at the third position. As described above, since one main switching valve can be switched in three directions, the circuit configuration can be simplified.
第3の発明によれば、発電用油圧モータとアシストポンプとを一方向に回転させるとともに、アシストポンプは発電機を駆動源にして回転するので、発電機を駆動電動モータとしても活用でき、発電用油圧モータで直接アシストポンプを駆動された分だけ、駆動電動モータの駆動力が少なくて済み、効率的な構成となる。 According to the third aspect of the invention, the power generation hydraulic motor and the assist pump are rotated in one direction, and the assist pump is rotated by using the generator as a drive source. Therefore, the generator can be used as a drive electric motor. The drive power of the drive electric motor can be reduced by the amount that the assist pump is directly driven by the hydraulic motor, and the configuration is efficient.
図1に示した第1実施形態は、パワーショベルの制御装置で、図示していない回転数センサーを備えたエンジンEで駆動する可変容量型の第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2を設けているが、これら第1,2可変容量型ポンプMP1、MP2は同軸回転するものである。なお、図中符号1はエンジンEに設けたジェネレータで、エンジンEの余力を利用して発電機能を発揮するものである。
The first embodiment shown in FIG. 1 is a control device for a power shovel, and is provided with variable displacement type first and second variable displacement pumps MP1 and MP2 driven by an engine E having a rotational speed sensor (not shown). However, the first and second variable displacement pumps MP1 and MP2 rotate coaxially. In the figure,
上記第1可変容量型ポンプMP1は第1回路系統に接続しているが、この第1回路系統は、その上流側から順に、旋回モータを制御する操作弁2、アームシリンダを制御する操作弁3、ブームシリンダを制御するブーム2速用の操作弁4、予備用アタッチメントを制御する操作弁5および左走行用のモータを制御する操作弁6を接続している。
The first variable displacement pump MP1 is connected to a first circuit system. The first circuit system is an
上記各操作弁2〜6のそれぞれは、中立流路7およびパラレル通路8を介して第1可変容量型ポンプMP1に接続している。
上記中立流路7であって、左走行モータ用の操作弁6の下流にはパイロット圧を生成するためのパイロット圧制御用の絞り9を設けている。この絞り9はそこを流れる流量が多ければ、その上流側に高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。
Each of the
A
また、上記中立流路7は、上記操作弁2〜6のすべてが中立位置もしくは中立位置近傍にあるとき、第1可変容量型ポンプMP1から吐出された油の全部または一部を、絞り9を介してタンクTに導くが、このときには絞り9を通過する流量も多くなるので、上記したように高いパイロット圧が生成される。
In addition, the
一方、上記操作弁2〜6がフルストロークの状態で切り換えられると、中立流路7が閉ざされて流体の流通がなくなる。したがって、この場合には、絞り9を流れる流量がなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。
ただし、操作弁2〜6の操作量によっては、ポンプ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ、一部が中立流路7からタンクに導かれることになるので、絞り9は、中立流路7に流れる流量に応じたパイロット圧を生成する。言い換えると、絞り9は、操作弁2〜6の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。
On the other hand, when the
However, depending on the operation amount of the
また、上記中立流路7であって、操作弁6と絞り9との間にはパイロット流路10を接続しているが、このパイロット流路10は、電磁切換弁11を介して、第1可変容量型ポンプMP1の傾転角を制御するレギュレータ12に接続している。
上記レギュレータ12は、パイロット流路10のパイロット圧と逆比例して第1可変容量型ポンプMP1の傾転角を制御し、その1回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁2〜6をフルストロークして中立流路7の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第1可変容量型ポンプMP1の傾転角が最大になり、その1回転当たりの押し除け量が最大になる。
Further, in the
The
また、上記電磁切換弁11には、電磁可変減圧弁13を介してパイロット油圧源PPに接続しているが、この電磁切換弁11が図示のノーマル位置である通常制御位置にあるとき、レギュレータ12がパイロット流路10に接続し、ソレノイドが励磁して回生エネルギー制御位置に切り換わるとレギュレータ12が電磁可変減圧弁13に接続する。
The
また、上記第1可変容量型ポンプMP1と第1回路系統の最上流の操作弁2との間にはメイン切換弁14を接続している。そして、このメイン切換弁14はその両端に設けたパイロット室14a,14bに作用するパイロット圧によって切り換わるもので、一方のパイロット室14aは第1電磁制御弁15を介して上記パイロット油圧源PPに接続し、他方のパイロット室14bは第2電磁制御弁16を介してパイロット油圧源PPに接続している。
A
上記のようにしたメイン切換弁14は、図示の中立位置である第1位置と、図面左側位置である第2位置と、図面右側位置である第3位置とに切り換え可能にしている。そして、このメイン切換弁14が上記第1位置(中立位置)にあるとき、第1可変容量型ポンプMP1は第1回路系統に接続される。また、上記左側位置である第2位置に切り換えられたときには、第1可変容量型ポンプMP1は発電用油圧モータMに接続し、上記右側位置である第3位置にあるときには、第1可変容量型ポンプMP1は第1回路系統に接続するとともに、アシストポンプAPがこの第1可変容量型ポンプMP1とメイン切換弁14との間における合流点に接続される。
The
なお、図中符号17は上記発電用油圧モータM側からの逆流を防ぐチェック弁であり、符号18は第1可変容量型ポンプMP1からアシストポンプAPへの流れを防止するチェック弁である。
In the figure,
そして、上記電磁切換弁11および第1,2電磁制御弁15,16のソレノイドはコントローラCに接続して、それらの切り換え動作をコントローラCが制御するようにしている。
また、上記電磁可変減圧弁13のソレノイドもコントローラCに接続し、当該減圧弁13の二次圧をコントローラCで制御できるようにしている。
The solenoids of the
The solenoid of the electromagnetic variable
一方、上記第2可変容量型ポンプMP2は第2回路系統に接続しているが、この第2回路系統は、その上流側から順に、右走行用モータを制御する操作弁19、バケットシリンダを制御する操作弁20、ブームシリンダを制御する操作弁21およびアームシリンダを制御するアーム2速用の操作弁22を接続している。
On the other hand, the second variable displacement pump MP2 is connected to the second circuit system. The second circuit system controls the
上記各操作弁19〜22は、中立流路23を介して第2可変容量型ポンプMP2に接続するとともに、操作弁20および操作弁21はパラレル通路24を介して第2可変容量型ポンプMP2に接続している。
上記中立流路23であって、操作弁22の下流側にはパイロット圧制御用の絞り25を設けているが、この絞り25は、第1回路系統の絞り9と全く同様に機能するものである。
The
In the
そして、上記中立流路23であって、最下流の操作弁22と上記絞り25との間には、パイロット流路26を接続しているが、このパイロット流路26は、電磁切換弁27を介して、第2可変容量型ポンプMP2の傾転角を制御するレギュレータ28に接続している。
上記レギュレータ28は、パイロット流路26のパイロット圧と逆比例して第2可変容量型ポンプMP2の傾転角を制御し、その1回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁19〜22をフルストロークして中立流路23の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第2可変容量型ポンプMP2の傾転角が最大になり、その1回転当たりの押し除け量が最大になる。
In addition, a
The
また、上記電磁切換弁27には、上記電磁可変減圧弁13を介してパイロット油圧源PPに接続しているが、この電磁切換弁27が図示のノーマル位置である通常制御位置にあるとき、レギュレータ28がパイロット流路26に接続し、ソレノイドが励磁して回生エネルギー制御位置に切り換わるとレギュレータ28が電磁可変減圧弁13に接続する。つまり、電磁可変減圧弁13に対して、上記電磁切換弁11,27が並列に接続され、これら電磁切換弁11,27には、電磁可変減圧弁13で制御された同じ圧力が導かれることになる。
The
また、上記第2可変容量型ポンプMP2と第2回路系統の最上流の操作弁19との間にはメイン切換弁29を接続している。そして、このメイン切換弁29はその両端に設けたパイロット室29a,29bに作用するパイロット圧によって切り換わるもので、一方のパイロット室29aは上記第1電磁制御弁15を介して上記パイロット油圧源PPに接続し、他方のパイロット室29bは第2電磁制御弁16を介してパイロット油圧源PPに接続している。
A
上記のようにしたメイン切換弁29は、図示の中立位置である第1位置と、図面左側位置である第2位置と、図面右側位置である第3位置とに切り換え可能にしている。そして、このメイン切換弁29が上記第1位置(中立位置)にあるとき、第2可変容量型ポンプMP2は第2回路系統に接続される。また、上記左側位置である第2位置に切り換えられたときには、第2可変容量型ポンプMP2は発電用油圧モータMに接続し、上記右側位置である第3位置にあるときには、第2可変容量型ポンプMP2は第2回路系統に接続するとともに、アシストポンプAPがこの第2可変容量型ポンプMP2とメイン切換弁29との間における合流点に接続される。
The
なお、図中符号30は上記発電用油圧モータM側からの逆流を防ぐチェック弁であり、符号31は第2可変容量型ポンプMP2からアシストポンプAPへの流れを防止するチェック弁である。
また、上記電磁切換弁27のソレノイドはコントローラCに接続して、それらの切り換え動作をコントローラCが制御できるようにしている。
In the figure,
The solenoid of the
上記のようにした操作弁2〜6および19〜22には、その中立位置を検出するための図示していない中立位置検出手段を設けているが、この中立位置検出手段は、操作弁2〜6および19〜22の中立位置を電気的なセンサーを利用して検出してもよいし、油圧的に検出するようにしてもよい。操作弁2〜6および19〜22の中立位置を油圧的に検出するとは、例えば、各操作弁2〜6および19〜22に、それらを直列につなぐパイロットラインを設け、上記操作弁を中立位置から切り換え位置に切り換えたとき、上記パイロットラインがふさがれてその圧力が変化する構成が考えられるが、この圧力変化を電気信号に変換する。
いずれにしても、操作弁2〜6および19〜22が中立位置にあるかどうかの電気信号はコントローラCに入力されるようにしている。
The
In any case, an electrical signal indicating whether or not the
さらに、上記発電用油圧モータMは発電機32に連係し、発電用油圧モータMが回転することによって、発電機32が回転して発電機能を発揮するとともに、この発電機32で発電された電力は、インバータ33を介してバッテリー34に充電されるようにしている。そして、このバッテリー34はコントローラCに接続し、バッテリー34の充電量をコントローラCが把握できるようにしている。
上記のようにした発電用油圧モータMは、可変容量型であって、その傾転角を、コントローラCに接続したレギュレータ35で制御できるようにしている。
Further, the power generation hydraulic motor M is linked to the
The power generation hydraulic motor M as described above is a variable displacement type, and its tilt angle can be controlled by a
なお、図中符号36はバッテリーチャージャーで、ジェネレータ1で発電された電力をバッテリー34に充電するためのものであるが、この実施形態では、バッテリーチャージャー36を、家庭用の電源などの別系統の電源37にも接続している。
In the figure,
また、上記のようにした発電用油圧モータMにはアシストポンプAPを連係しているが、このアシストポンプAPは発電用油圧モータMに連係して回転する構成にしている。ただし、このアシストポンプAPは、可変容量型にするとともに、その傾転角をレギュレータ38で制御できるようにしている。したがって、発電用油圧モータMが発電機能を発揮しているときには、アシストポンプAPの傾転角を最少にして、その負荷が発電用油圧モータMにほとんど作用しない状態に設定できる。そして、発電機32を電動モータとして機能させれば、上記アシストポンプAPが回転してポンプ機能を発揮させることができる。
Further, although the assist pump AP is linked to the power generation hydraulic motor M as described above, the assist pump AP is configured to rotate in conjunction with the power generation hydraulic motor M. However, the assist pump AP is of a variable capacity type, and its tilt angle can be controlled by the
上記のようにした実施形態において、コントローラCは、すべての操作弁2〜6,19〜22が中立位置に保たれていなければ、これら操作弁に接続したアクチュエータが作動状態にあると判定して、電磁切換弁11,27、電磁制御弁15,16および電磁可変減圧弁13のソレノイドを励磁せず、それら各弁をノーマル状態に保つ。また、上記のように電磁制御弁15,16をノーマル位置に保った状態では、メイン切換弁14,29のパイロット室14a,14bおよび29a、29bのそれぞれには、パイロット圧が作用しないので、メイン切換弁14,29も図示の中立位置である第1位置を維持し、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出油を、それぞれの回路系統に導く。
In the embodiment as described above, the controller C determines that the actuators connected to these operation valves are in the operating state unless all the
上記の状態では、当該操作弁の操作量に応じて中立流路7,23に流れる流量が変化する。そして、中立流路7,23に流れる流量に応じて、パイロット圧発生用の絞り9,25の上流側に発生するパイロット圧が変化するが、このパイロット圧に応じてレギュレータ12,28は第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の傾転角を制御する。すなわち、パイロット圧が小さくなればなるほど、上記傾転角を大きくして第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の1回転当たりの押し除け量を多くする。反対にパイロット圧が大きくなればなるほど、上記傾転角を小さくして第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の1回転当たりの押し除け量を少なくする。
したがって、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2は、操作弁の操作量に応じた要求流量に見合った流量を吐出することになる。
In the above state, the flow rate flowing through the
Therefore, the first and second variable displacement pumps MP1 and MP2 discharge a flow rate corresponding to the required flow rate corresponding to the operation amount of the operation valve.
また、第1電磁制御弁15のソレノイドを励磁して、第1電磁制御弁15を図示のノーマル位置から切り換え位置に切り換えると、メイン切換弁14,29の一方のパイロット室14a,29aにパイロット圧が導かれ、メイン切換弁14,29は図面左側位置である第2位置に切り換わる。メイン切換弁14,29が上記第2位置に切り換われば、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2と第1,2回路系統との接続が遮断されるとともに、それら可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出油はそれぞれ合流して発電用油圧モータMに供給される。
したがって、発電用油圧モータMが回転して発電機32を回転させるので、発電機32が発電機能を発揮するとともに、その発電された電力はインバータ33を介してバッテリー34に充電される。
Further, when the solenoid of the first
Therefore, since the power generation hydraulic motor M rotates to rotate the
さらに、第2電磁制御弁16のソレノイドを励磁して、第2電磁制御弁16を図示のノーマル位置から切り換え位置に切り換えると、メイン切換弁14,29の他方のパイロット室14b,29bにパイロット圧が導かれ、メイン切換弁14,29は図面右側位置である第3位置に切り換わる。メイン切換弁14,29が上記第3位置に切り換われば、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2と第1,2回路系統とが接続されるとともに、アシストポンプAPが、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2との間における合流点に接続される。したがって、可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出量とアシストポンプAPの吐出量の合計量が、第1,2回路系統に供給されることになる。
Further, when the solenoid of the second
なお、上記アシストポンプAPは、可変容量型であってその傾転角をレギュレータ38で制御できるようにしている。また、このアシストポンプAPは、発電機32を電動モータとして機能させることによって回転するもので、バッテリー34に充電した電力をこのアシストポンプAPを介して利用することができる。
発電用油圧モータMとアシストポンプAPとを一方向に回転させるとともに、アシストポンプAPは発電機32を駆動源にして回転するので、発電機32を駆動電動モータとしても活用でき、発電用油圧モータMで直接アシストポンプAPを駆動する分だけ、駆動電動モータの駆動力が少なくて済み、効率的な構成となる。
The assist pump AP is a variable displacement type, and its tilt angle can be controlled by the
The power generation hydraulic motor M and the assist pump AP are rotated in one direction, and the assist pump AP is rotated by using the
次に、図2に基づいてこの実施形態の制御フローを説明する。
コントローラCは、上記中立位置検出手段の信号に基づいて各アクチュエータの作動状態を読み込む(ステップS1)。そして、コントローラCは、すべての操作弁2〜6、19〜22が中立位置にあるか否かを判定し(ステップS2)、いずれかの操作弁が中立位置以外の切り換え位置にあるときには、操作弁に接続されたアクチュエータが作業中であると判断してステップS3に移行する。
Next, the control flow of this embodiment will be described based on FIG.
The controller C reads the operating state of each actuator based on the signal from the neutral position detecting means (step S1). Then, the controller C determines whether or not all the
そして、上記ステップS3では、オペレータの入力信号に応じて、アシストポンプAPのアシストを必要としているか否かを判定し、オペレータがアシストを必要とする旨の信号を入力していれば、コントローラCは、ステップS4に移行して、第2電磁制御弁16のソレノイドを励磁し、当該第2電磁制御弁16を切り換える。このようにして第2電磁制御弁16が切り換えられれば、メイン切換弁14,29のパイロット室14b,29bにパイロット圧が作用して、メイン切換弁14,29が第3位置に切り換わる。したがって、上記したようにアシストポンプAPの吐出油が第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出油と合流して第1,2回路系統に供給され、アシスト付きの作業が実施される(ステップS5)。
In step S3, it is determined whether or not the assistance of the assist pump AP is required according to the input signal from the operator. If the operator inputs a signal indicating that the assistance is required, the controller C In Step S4, the solenoid of the second
また、上記ステップS3において、オペレータからアシストを必要とする信号が入力されていなければ、コントローラCは、ステップS6に移行し、第1,2電磁制御弁15,16のソレノイドを非励磁状態にして、メイン切換弁14,29を第1位置に保つ。したがって、このときにはアシストポンプAPからのアシストがない状態での作業が実施されることになる(ステップS7)。
In step S3, if a signal requiring assistance is not input from the operator, the controller C moves to step S6 and sets the solenoids of the first and second
上記ステップS2ですべての操作弁が中立位置にあると判定したときには、上記各アクチュエータが非作業状態にあると判断してステップS8に移行する。このステップS8において、オペレータからのスタンバイ回生信号が入力されているかどうかを判定し、スタンバイ回生信号が入力されていなければ、ステップS1に戻る。 When it is determined in step S2 that all the operation valves are in the neutral position, it is determined that each actuator is in a non-working state, and the process proceeds to step S8. In step S8, it is determined whether or not a standby regeneration signal from the operator is input. If the standby regeneration signal is not input, the process returns to step S1.
上記ステップS8においてスタンバイ回生信号が入力されていると、コントローラCは、ステップS9に移行してバッテリー34がフル充電近傍の状態にあるかどうかを判定する。
バッテリー34がフル充電近傍の状態にあれば、コントローラCは、ステップS10,S11に移行して、電磁切換弁11,27および第1,2電磁制御弁15,16のソレノイドを非励磁にし、それら各弁を図示のノーマル位置に保つとともにステップS1に戻る。
When the standby regeneration signal is input in step S8, the controller C proceeds to step S9 and determines whether or not the
If the
上記のように電磁切換弁11,27および第1,2電磁制御弁15,16のそれぞれがノーマル位置を保てば、メイン切換弁14,29が第1位置を保つので、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出油は、メイン切換弁14,29を通って中立流路7,23からパイロット流路10,26を経由するとともに、電磁切換弁11,27を通ってレギュレータ12,28にいたる。
したがって、レギュレータ12,28は、絞り9,25の上流に発生するパイロット圧によって、可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出量を最少すなわちスタンバイ流量に保つとともに、そのスタンバイ流量は絞り9,25を介してタンクTに戻される。
As described above, if each of the
Therefore, the
また、コントローラCが上記ステップS9においてバッテリー34の充電量が不足していると判定すると、コントローラCは、ステップS12に移行し、第1電磁制御弁15のソレノイドを励磁して、第1電磁制御弁15を図示のノーマル位置から切り換え位置に切り換える。第1電磁制御弁15がこのように切り換われば、パイロット油圧源PPからの圧力が、メイン切換弁14,29のパイロット室14a,29aに導かれるので、メイン切換弁14,29は図示の左側位置である第2位置に切り換わり、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2を発電用油圧モータMに連通させる。
If the controller C determines that the amount of charge of the
第1電磁制御弁15を切り換えてメイン切換弁14,29を切り換え位置に切り換えたら、コントローラCは、ステップS13に移行して電磁切換弁11,27をノーマル位置である通常制御位置から回生エネルギー制御位置に切り換えて、レギュレータ12,28とパイロット流路10,26との連通を遮断するとともに、電磁可変減圧弁13を上記レギュレータ12,28に連通させる。
When the first
上記のように第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2を発電用油圧モータMに連通させるとともに、電磁可変減圧弁13をレギュレータ12,28に連通させたら、コントローラCは、ステップS14に移行し、エンジンEに備えた上記回転数センサーからの信号に基づいて、現状のエンジンEの回転数が高速か低速かを判定する。なお、高速か低速かの判定基準は、コントローラCにあらかじめ記憶されているものである。
そして、エンジン回転数が高速の場合に、コントローラCは、ステップS15に移行し、電磁可変減圧弁13を制御してその二次圧を、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の一回転当たりの押し除け量が最小近傍になるように設定する。
As described above, when the first and second variable displacement pumps MP1 and MP2 are communicated with the power generation hydraulic motor M and the electromagnetic variable
Then, when the engine speed is high, the controller C proceeds to step S15, and controls the electromagnetic variable
上記のようにエンジンEの回転数が高いときに、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の一回転当たりの押し除け量を最小近傍に設定したのは、その一回転当たりの押し除け量が少なくても、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の単位時間当たりの吐出量はエンジンEの回転数で確保できるからである。 When the rotational speed of the engine E is high as described above, the displacement amount per rotation of the first and second variable displacement pumps MP1 and MP2 is set to the minimum vicinity. This is because the discharge amount per unit time of the first and second variable displacement pumps MP1 and MP2 can be secured by the rotational speed of the engine E even if the number is small.
また、上記ステップS14においてエンジン回転数が低いと判定されたときには、コントローラCは、ステップS16でバッテリー34の充電状況を判定する。このときバッテリーの充電量が多いと判定したときには、コントローラCは、現状の充電量を基準にして必要充電量を演算するとともに、その必要充電量に応じたポンプ吐出量を決定する(ステップS17)。
When it is determined in step S14 that the engine speed is low, the controller C determines the charging state of the
そして、コントローラCは、ステップS18に移行して、電磁可変減圧弁13の励磁電流を制御するが、この励磁電流に応じて電磁可変減圧弁13の二次圧が制御されるとともに、この制御された二次圧がレギュレータ12,28に作用する。したがって、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出量は、上記必要充電量を充電するのに必要な吐出量を確保することになる。
Then, the controller C proceeds to step S18 to control the excitation current of the electromagnetic variable
一方、ステップS16において、バッテリー29の充電量が少ないと判定したときには、コントローラCは、現状の充電量を基準にして必要充電量を演算するとともに、その必要充電量に応じたポンプ吐出量を決定する(ステップS19)が、このときには、第1,2可変吐出量型ポンプMP1,MP2の吐出量がスタンバイ流量よりも多くなるようにしている。
なお、上記充電量の多少を判定する基準は、コントローラCにあらかじめ記憶されているものである。
そして、コントローラCは、ステップS19に移行して、電磁可変減圧弁13の励磁電流を制御するが、この励磁電流に応じて電磁可変減圧弁13の二次圧が制御されるとともに、この制御された二次圧がレギュレータ12,28に作用する。したがって、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出量は、上記必要充電量を充電するのに必要な吐出量を確保することになる。
On the other hand, when it is determined in step S16 that the charge amount of the
The reference for determining the amount of charge is stored in the controller C in advance.
Then, the controller C proceeds to step S19 to control the exciting current of the electromagnetic variable
上記のようにして電磁可変減圧弁13が制御され、その制御された二次圧に応じて第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の吐出量が制御されるとともに、その吐出量に応じて発電用油圧モータMが動作して、スタンバイ回生制御が実行される(ステップS20)。
The electromagnetic variable
したがって、この実施形態によれば、電磁可変減圧弁13を制御してレギュレータ12,28に導かれる圧力を自由に制御できるので、バッテリー34をチャージするためのエネルギーが不足気味になることもなく、ポンプ効率の良いところを利用しているので、エネルギーロスが少なくなる。
また、上記のように第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2の傾転角を自由に制御できるので、当該可変容量型ポンプの吐出量を大きくするためにエンジン回転数を上げたりしなくてもよくなり、その分、エネルギーロスも少なくなる。
Therefore, according to this embodiment, the electromagnetic variable
Further, since the tilt angles of the first and second variable displacement pumps MP1 and MP2 can be freely controlled as described above, it is not necessary to increase the engine speed in order to increase the discharge amount of the variable displacement pump. The energy loss is reduced accordingly.
さらに、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2と発電用油圧モータMおよびアシストポンプAPとは、メイン切換弁14,29を介して直接接続されるので、第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2と発電用油圧モータMとの間、あるいは第1,2可変容量型ポンプMP1,MP2とアシストポンプAPとの間に、特別なバルブを設ける必要がなくなり、その分、回路構成も簡素化できる。
Furthermore, since the first and second variable displacement pumps MP1 and MP2, the power generation hydraulic motor M and the assist pump AP are directly connected via the
この発明は、パワーショベルに用いるのに最適である。 The present invention is most suitable for use in a power shovel.
MP1,MP2 第1,2可変容量型ポンプ
2〜6 操作弁
7 中立流路
9 絞り
10 パイロット流路
11 電磁切換弁
12 レギュレータ
13 電磁可変減圧弁
14 メイン切換弁
15 第1電磁制御弁
16 第2電磁制御弁
PP パイロット油圧源
19〜22 操作弁
23 中立流路
25 絞り
T タンク
26 パイロット流路
27 電磁切換弁
28 レギュレータ
29 メイン切換弁
M 発電用油圧モータ
32 発電機
MP1, MP2 1st and 2nd variable displacement pumps 2-6
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