JP6093904B2 - ハイブリッド作業機械の制御装置、ハイブリッド作業機械、及びハイブリッド作業機械の制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る作業機械である油圧ショベル1を示す斜視図である。油圧ショベル1は、車両本体2と作業機3とを有する。車両本体2は、下部走行体4と上部旋回体5とを有する。下部走行体4は、一対の走行装置4a,4aを有する。各走行装置4a,4aは、それぞれ履帯4b、4bを有する。各走行装置4a,4aは、走行モータ21を有する。図2に示される走行モータ21は、左側の履帯4bを駆動する。図1には記載されていないが、油圧ショベル1は、右側の履帯4bを駆動する走行モータも有している。左側の履帯4bを駆動する走行モータを左走行モータ、右側の履帯4bを駆動する走行モータを右走行モータと称する。右走行モータと左走行モータとは、それぞれ履帯4b、4bを駆動することによって、油圧ショベル1を走行又は旋回させる。
図2は、実施形態に係る油圧ショベル1の駆動システムを示す概略図である。実施形態において、油圧ショベル1は、内燃機関17と、内燃機関17によって駆動されて発電する発電電動機19と、電力を蓄える蓄電装置22と、発電電動機19が発電した電力又は蓄電装置22から放電される電力が供給されて駆動する電動機とが組み合わせられたハイブリッド作業機械である。より詳細には、油圧ショベル1は、上部旋回体5を電動機24(以下、適宜旋回モータ24と称する)で旋回させる。
図3は、内燃機関17及び排ガス処理装置40の一例を示す図である。図3に示すように、排ガス処理装置40は、内燃機関17から排気管44に排出された排ガスを浄化する装置である。排ガス処理装置40は、例えば排ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)を低減させる。排ガス処理装置40は、内燃機関17の排ガスを排ガス中のスス等の微粒子を除去する微粒子捕集フィルタ41と、排ガス中のNOxを還元する還元触媒42と、排気管44に還元剤Rを供給する還元剤供給部43と、排気管44に燃料を供給する燃料ドーザ45とを有している。
図4は、実施形態に係る機関36の制御に用いられるトルク線図の一例を示す図である。トルク線図は、機関36、より詳細には内燃機関17の制御に用いられる。トルク線図は、内燃機関17の出力シャフト17SのトルクT(N×m)と、出力シャフト17Sの回転速度n(rpm:rev/min)との関係を示している。実施形態において、内燃機関17の出力シャフト17Sには、発電電動機19のロータ19Rが連結されている。このため、内燃機関17の出力シャフト17Sの回転速度nは、発電電動機19のロータ19Rの回転速度と同一回転にある。以下において、回転速度nというときには、内燃機関17の出力シャフト17Sの回転速度及び発電電動機19のロータ19Rの回転速度のうち、少なくとも一方をいうものとする。実施形態において、内燃機関17の出力、発電電動機19が電動機として動作する場合の出力は馬力であり、単位は仕事率である。発電電動機19が発電機として動作する場合の出力は電力であり、単位は仕事率である。
図5は、ハイブリッドコントローラ23の構成例を示す図である。ハイブリッドコントローラ23は、処理部23Pと、記憶部23Mと、入出力部23IOとを有する。処理部23Pは、CPU(Central Processing Unit)、マイクロプロセッサ(microprocessor)、又はマイクロコンピュータ(microcomputer)等である。
図11は、実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御方法の一例を示すフローチャートである。ステップS101において、エンジンコントローラ30の判定部23Jは、出力制限モードであるか否かを判定する。出力制限モードである場合(ステップS101のYes)、ステップS102において、アシスト制御部23Aは、発電電動機19及び蓄電装置22によるアシスト動作を制限する。そして、機関制御部23Cは、アシスト制御部23Aで制限されたアシスト動作の制限内容に応じて、内燃機関17及び発電電動機19の動作を制御する。一方、出力制限モードでない場合(ステップS101のNo)、アシスト制御部23Aは、アシスト動作を制限しない。つまり、機関制御部23Cが作業時に回転速度上昇制御を行う場合、アシスト制御部23Aは、蓄電装置22及び発電電動機19にアシスト動作を行わせる。
5 上部旋回体
17 内燃機関
18 油圧ポンプ
19 発電電動機
22 蓄電装置
23 ハイブリッドコントローラ
26L,26R 操作レバー
30 エンジンコントローラ
23A アシスト制御部
23C 機関制御部
23M 記憶部
23P 処理部
23IO 入出力部
23J 判定部
33 ポンプコントローラ
36 機関
40 排ガス処理装置
41 微粒子捕集フィルタ
42 還元触媒
45 噴射装置
46 冷却装置
Claims (8)
- 作業機と、
前記作業機に動力を供給する内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に接続された発電電動機と、
前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有するハイブリッド作業機械を制御する制御装置において、
前記内燃機関には排ガス処理装置が設けられ、当該排ガス処理装置の浄化能力が低下又は低下の可能性がある場合には前記内燃機関の出力が制限され、
前記内燃機関の出力が制限されている場合には、作業時に前記作業機の作業要求に基づく前記内燃機関の出力を増加させる際に前記蓄電装置に蓄電された電力を前記発電電動機に供給するアシスト動作を制限するアシスト制御部と、
前記アシスト制御部により前記アシスト動作が制限された状態で前記内燃機関及び前記発電電動機を制御する機関制御部と、を備え、
前記機関制御部は、前記アシスト動作が制限されていない状態における前記作業機が作業を行わない無負荷時の前記内燃機関の回転速度よりも、前記アシスト動作が制限された状態における前記無負荷時の前記内燃機関の回転速度を高く設定する、
ハイブリッド作業機械の制御装置。 - 前記アシスト制御部は、前記出力制限時に、前記アシスト動作を停止する
請求項1に記載のハイブリッド作業機械の制御装置。 - 前記内燃機関は、前記内燃機関及び当該内燃機関の周辺機器が異常状態である場合に出力が制限される
請求項1又は請求項2に記載のハイブリッド作業機械の制御装置。 - 前記周辺機器は、前記内燃機関の排ガスを処理する排ガス処理装置、前記内燃機関に燃料を噴射する噴射装置及び前記内燃機関を冷却する冷却装置を含む
請求項3に記載のハイブリッド作業機械の制御装置。 - 前記機関制御部は、前記出力制限時に、作業時に前記作業機の作業要求に基づく前記内燃機関の回転速度を上昇させる制御より出力制限モードにおけるマッチング回転速度へ変更する
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のハイブリッド作業機械の制御装置。 - 排ガス処理装置を有する内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に連結された発電電動機と、
前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、
前記内燃機関、前記発電電動機及び前記蓄電装置を制御する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のハイブリッド作業機械の制御装置と
を備えるハイブリッド作業機械。 - 走行体と、前記走行体の上部に設けられ前記走行体に対して旋回可能な旋回体とを有する車両本体と、
前記発電電動機及び前記蓄電装置のうち少なくとも一方から電力が供給されるように設けられ、前記旋回体を駆動する電動機と、をさらに備える
請求項6に記載のハイブリッド作業機械。 - 作業機を駆動する内燃機関と、前記内燃機関に接続され蓄電装置と電力の授受を行う発電電動機とを備えるハイブリッド作業機械の制御方法において、
前記内燃機関には排ガス処理装置が設けられ、当該排ガス処理装置の浄化能力が低下又は低下の可能性がある場合には前記内燃機関の出力が制限され、
前記内燃機関の出力が制限されている場合には、作業時に前記作業機の作業要求に基づく前記内燃機関の出力を増加させる際に前記蓄電装置に蓄電された電力を前記発電電動機に供給するアシスト動作を制限することと、
前記アシスト動作が制限された状態で前記内燃機関及び前記発電電動機を制御することと、を含み、
前記アシスト動作が制限された状態で前記内燃機関を制御する場合、前記アシスト動作が制限されていない状態における前記作業機が作業を行わない無負荷時の前記内燃機関の回転速度よりも、前記アシスト動作が制限された状態における前記無負荷時の前記内燃機関の回転速度を高く設定する、
ハイブリッド作業機械の制御方法。
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