JPWO2017208405A1 - Hybrid construction machinery - Google Patents
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Abstract
HCU(36)の発電電動機要求出力演算部(40)は、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にあるときに、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscが許容範囲から逸脱しないように蓄電装置(31)の出力を要求する。発電電動機要求出力演算部(40)は、蓄電率SOCが許容範囲を超えて目標値SOC0から逸脱したときに、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0から逸脱するのを許容して、蓄電率SOCが目標値SOC0に近付くように蓄電装置(31)の出力を要求する。発電電動機要求出力演算部(40)は、電流二乗積算比率Riscが許容範囲を超えて中間値Risc0から逸脱したときに、蓄電率SOCが目標値SOC0から逸脱するのを許容して、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0に近付くように蓄電装置(31)の出力を要求する。 The generator motor required output calculation unit (40) of the HCU (36) prevents the storage rate SOC and the current square integration ratio Risc from deviating from the allowable range when the storage rate SOC and the current square integration ratio Risc are within the allowable range. To the output of the power storage device (31). The generator motor required output calculation unit (40) allows the current square integration ratio Risc to deviate from the intermediate value Risc0 when the electric storage rate SOC exceeds the allowable range and deviates from the target value SOC0. Requests the output of the power storage device (31) to approach the target value SOC0. The generator motor required output calculation unit (40) allows the storage rate SOC to deviate from the target value SOC0 when the current square integration ratio Risc exceeds the allowable range and deviates from the intermediate value Risc0, and allows the current square integration to occur. The output of the power storage device (31) is requested so that the ratio Risc approaches the intermediate value Risc0.
Description
本発明は、エンジンと発電電動機が搭載されたハイブリッド建設機械に関する。 The present invention relates to a hybrid construction machine equipped with an engine and a generator motor.
一般に、エンジンと油圧ポンプに機械的に結合された発電電動機と、リチウムイオンバッテリやキャパシタ等の蓄電装置を備えたハイブリッド建設機械が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。このようなハイブリッド建設機械では、発電電動機は、エンジンの駆動力によって発電した電力を蓄電装置に充電する、または蓄電装置の電力を用いて力行することによってエンジンをアシストする、という役割を担う。また、多くのハイブリッド建設機械では、発電電動機とは別個に電動モータを備え、この電動モータによって油圧アクチュエータの動作を代行またはアシストさせている。例えば電動モータによって旋回動作を行うときには、電動モータへの電力供給によって上部旋回体の旋回動作やアシストを行うと共に、旋回停止時の制動エネルギを回生して蓄電装置の充電を行っている。
In general, a hybrid construction machine including a generator motor mechanically coupled to an engine and a hydraulic pump and a power storage device such as a lithium ion battery or a capacitor is known (for example, see
このようなハイブリッド建設機械では、発電電動機や旋回電動モータの出力を大きくすることで、燃費低減効果を高めることができる。しかしながら、発電電動機等の出力を大きくすると、蓄電装置の放電能力、容量、温度等の制約により、十分な電力を供給できない場合がある。この場合、蓄電装置からの電力供給を継続すると、蓄電装置の酷使に繋がり、蓄電装置の劣化を早めることになる。 In such a hybrid construction machine, the fuel consumption reduction effect can be enhanced by increasing the output of the generator motor or the swing electric motor. However, if the output of the generator motor or the like is increased, sufficient power may not be supplied due to restrictions on the discharge capacity, capacity, temperature, and the like of the power storage device. In this case, if the power supply from the power storage device is continued, the power storage device is abused and the deterioration of the power storage device is accelerated.
このような問題点を考慮した構成が知られている。例えば特許文献1には、蓄電装置の劣化促進を予防するために、蓄電率(SOC:State of Charge)の低下に応じて、車両の動作速度を低下させて、蓄電装置の過度な使用を防止する構成が開示されている。
A configuration that takes such problems into consideration is known. For example, in
また、特許文献2には、蓄電装置の劣化を抑制するために、電流二乗積算値が所定の値を超えると、その増加量に応じて放電量を制限する構成が開示されている。このとき、電流二乗積算値は、現在から過去一定時間までの蓄電装置の使用量を示すものである。
特許文献1,2に記載されたハイブリッド建設機械では、蓄電率の低下や電流二乗積算値の増加に応じて、車体速度を低下させて、蓄電装置の酷使による劣化を抑制している。このため、仮に両者を組み合わせた構成では、蓄電率と電流二乗積算値との2つの条件に基づいて、それぞれ個別に車体速度を低下させることになる。
In the hybrid construction machines described in
このため、例えば電流二乗積算値が小さい場合でも、蓄電率が減少すると、車体速度が低下することになる。また、蓄電率が減少していない場合でも、電流二乗積算値が増大すると、車体速度が低下することになる。前者は、例えば小電流による充電および放電を行い、放電過多となった場合が該当する。後者は、例えば放電過多ではないが、大電流による充電および放電を繰り返し行った場合が該当する。これらの場合には、蓄電装置が余力を残した状態で、車体速度を低下させることになる。この結果、車体速度の低下頻度が必要以上に高くなるから、車体速度を低下させずに動作可能な時間が短くなって、オペレータに操作ストレスや違和感を与える機会が増加するという問題がある。 For this reason, for example, even when the current square integrated value is small, the vehicle body speed decreases when the storage rate decreases. Even if the power storage rate is not decreasing, the vehicle body speed is decreased when the current square integrated value is increased. The former corresponds to the case where, for example, charging and discharging are performed with a small current, resulting in excessive discharge. The latter corresponds to the case where charging and discharging with a large current are repeated, for example, although there is no excessive discharge. In these cases, the vehicle body speed is reduced in a state where the power storage device has remaining capacity. As a result, the vehicle body speed decreases more frequently than necessary, and there is a problem in that the time during which the vehicle can operate without decreasing the vehicle body speed is shortened and the operator is given an opportunity to feel operational stress and discomfort.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、2つの指標に基づく劣化抑制を行うと共に、蓄電装置の適切な利用が可能なハイブリッド建設機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a hybrid construction machine capable of suppressing deterioration based on two indexes and appropriately using a power storage device. is there.
上記課題を解決するために、本発明は、エンジンと、前記エンジンに機械的に接続された発電電動機と、前記発電電動機を発電作用させたときに充電し、前記発電電動機を力行作用させたときに放電する蓄電装置と、前記エンジンおよび前記発電電動機のトルクで駆動する油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記エンジンおよび前記蓄電装置の出力を制御するコントローラとを備えるハイブリッド建設機械において、前記蓄電装置の状態を表し、基準値および限界値が個別に定められた第1の指標および第2の指標を検出する蓄電装置状態検出部をさらに備え、前記コントローラは、前記第1の指標と前記第2の指標が前記基準値を含む予め決められた許容範囲内にあるときに、前記第1の指標と前記第2の指標が前記許容範囲から逸脱しないように前記蓄電装置の出力を要求し、前記第1の指標と前記第2の指標のいずれか一方が前記許容範囲を超えて前記基準値から逸脱したときに、他方の指標が前記基準値から逸脱するのを許容して、一方の指標が前記基準値に近付くように前記蓄電装置の出力を要求する出力要求部と、前記出力要求部からの出力の要求に基づいて、前記第1の指標と前記第2の指標のいずれも前記限界値を超えないように前記蓄電装置の出力を制御する出力制御部とを有することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an engine, a generator motor mechanically connected to the engine, and charging when the generator motor is caused to generate power, and when the generator motor is caused to perform a power running action. A power storage device that discharges to the engine, a hydraulic pump that is driven by torque of the engine and the generator motor, a plurality of hydraulic actuators that are driven by pressure oil from the hydraulic pump, and a controller that controls outputs of the engine and the power storage device A power storage device state detection unit for detecting a first index and a second index for which a reference value and a limit value are individually determined, the controller further comprising: Is set when the first index and the second index are within a predetermined tolerance range including the reference value. The output of the power storage device is requested so that the second index and the second index do not deviate from the permissible range, and one of the first index and the second index exceeds the permissible range and the reference An output request unit that, when deviating from the value, allows the other index to deviate from the reference value, and requests the output of the power storage device so that one of the indices approaches the reference value; and the output request And an output control unit that controls the output of the power storage device so that neither the first index nor the second index exceeds the limit value based on a request for output from the unit. Yes.
本発明によれば、2つの指標に基づく劣化抑制を行うと共に、蓄電装置の適切な利用が可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress deterioration based on two indexes and to appropriately use the power storage device.
以下、本発明の実施の形態によるハイブリッド建設機械としてハイブリッド油圧ショベルを例に挙げて、添付図面に従って説明する。 Hereinafter, a hybrid hydraulic excavator will be described as an example of a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図23は本発明の実施の形態を示している。ハイブリッド油圧ショベル1(以下、油圧ショベル1という)は、後述のエンジン21と発電電動機27とを備えている。この油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、下部走行体2上に設けられた旋回装置3と、下部走行体2上に旋回装置3を介して旋回可能に搭載された上部旋回体4と、上部旋回体4の前側に設けられ掘削作業等を行う多関節構造の作業装置12とにより構成されている。このとき、下部走行体2と上部旋回体4とは、油圧ショベル1の車体を構成している。
1 to 23 show an embodiment of the present invention. The hybrid excavator 1 (hereinafter referred to as the hydraulic excavator 1) includes an engine 21 and a
上部旋回体4は、旋回フレーム5上に設けられエンジン21等が収容された建屋カバー6と、オペレータが搭乗するキャブ7とを備えている。図2に示すように、キャブ7内には、オペレータが着座する運転席8が設けられると共に、運転席8の周囲には、操作レバー、操作ペダル等からなる走行操作装置9と、操作レバー等からなる旋回操作装置10と、操作レバー等からなる作業操作装置11とが設けられている。また、キャブ7内には、エンジン制御ダイヤル38が設けられている。
The upper swing body 4 includes a building cover 6 provided on the swing frame 5 and housing the engine 21 and the like, and a
走行操作装置9は、例えば運転席8の前側に配置されている。また、旋回操作装置10は、例えば運転席8の左側に配置された操作レバーのうち前後方向の操作部分が該当する。さらに、作業操作装置11は、運転席8の左側に配置された操作レバーのうち左右方向の操作部分(アーム操作)と、運転席8の右側に配置された操作レバーのうち前後方向の操作部分(ブーム操作)と左右方向の操作部分(バケット操作)とが該当する。なお、操作レバーの操作方向と旋回動作や作業動作との関係は、前述したものに限らず、油圧ショベル1の仕様等に応じて適宜設定される。
The travel operation device 9 is disposed, for example, on the front side of the
ここで、操作装置9〜11には、これらの操作量(レバー操作量OA)を検出する操作量センサ9A〜11Aがそれぞれ設けられている。これらの操作量センサ9A〜11Aは、複数の油圧アクチュエータ(油圧モータ25,26、シリンダ12D〜12F)を駆動させる操作量を検出する操作量検出部を構成している。操作量センサ9A〜11Aは、例えば下部走行体2の走行操作、上部旋回体4の旋回操作、作業装置12の俯仰動操作(掘削操作)等のような車体の操作状態を検出する。
Here, the operation devices 9 to 11 are provided with
このとき、操作量センサ10Aは、左旋回操作量OAr1と右旋回操作量OAr2とを含む旋回レバー操作量OArを検出している。操作量センサ11Aは、ブーム上げ操作量OAbm1およびブーム下げ操作量OAbm2を含むブームレバー操作量OAbmと、アーム上げ操作量OAam1およびアーム下げ操作量OAam2を含むアームレバー操作量OAamと、バケットクラウド操作量OAbk1およびバケットダンプ操作量OAbk2を含むバケットレバー操作量OAbkと、を検出している。レバー操作量OAは、これらの操作量OAr,OAbm,OAam,OAbkを含んでいる。
At this time, the operation amount sensor 10A detects the turning lever operation amount OAr including the left turning operation amount OAr1 and the right turning operation amount OAr2. The
図1に示すように、作業装置12は、例えばブーム12A、アーム12B、バケット12Cと、これらを駆動するブームシリンダ12D、アームシリンダ12E、バケットシリンダ12Fとによって構成されている。ブーム12A、アーム12B、バケット12Cは、互いにピン結合されている。作業装置12は、旋回フレーム5に取付けられ、シリンダ12D〜12Fを伸長または縮小することによって、俯仰動する。
As shown in FIG. 1, the working
ここで、油圧ショベル1は、発電電動機27等を制御する電動システムと、作業装置12等の動作を制御する油圧システムとを搭載している。以下、油圧ショベル1のシステム構成について図3を参照して説明する。
Here, the
エンジン21は、旋回フレーム5に搭載されている。このエンジン21は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関によって構成されている。エンジン21の出力側には、後述の油圧ポンプ23と発電電動機27とが機械的に直列接続して取付けられ、これら油圧ポンプ23と発電電動機27とは、エンジン21によって駆動される。ここで、エンジン21の作動はエンジンコントロールユニット22(以下、ECU22という)によって制御されている。ECU22は、ハイブリッドコントロールユニット36(以下、HCU36という)からのエンジン出力指令Peに基づいて、エンジン21の出力トルク、回転速度(エンジン回転数)等を制御する。なお、エンジン21の最大出力は、例えば油圧ポンプ23の最大動力よりも小さくなっている。
The engine 21 is mounted on the turning frame 5. The engine 21 is constituted by an internal combustion engine such as a diesel engine. A
油圧ポンプ23は、エンジン21に機械的に接続されている。この油圧ポンプ23は、エンジン21単独のトルクによって駆動可能である。また、油圧ポンプ23は、エンジン21のトルクに発電電動機27のアシストトルクを加えた複合トルク(合計トルク)によっても駆動可能である。この油圧ポンプ23は、タンク(図示せず)内に貯溜された作動油を加圧し、走行油圧モータ25、旋回油圧モータ26、作業装置12のシリンダ12D〜12F等に圧油として吐出する。
The
油圧ポンプ23は、コントロールバルブ24を介して油圧アクチュエータとしての走行油圧モータ25、旋回油圧モータ26、シリンダ12D〜12Fに接続されている。これらの油圧モータ25,26、シリンダ12D〜12Fは、油圧ポンプ23からの圧油によって駆動する。コントロールバルブ24は、走行操作装置9、旋回操作装置10、作業操作装置11に対する操作に応じて、油圧ポンプ23から吐出された圧油を走行油圧モータ25、旋回油圧モータ26、シリンダ12D〜12Fに供給または排出する。
The
具体的には、走行油圧モータ25には、走行操作装置9の操作に応じて油圧ポンプ23から圧油が供給される。これにより、走行油圧モータ25は、下部走行体2を走行駆動させる。旋回油圧モータ26には、旋回操作装置10の操作に応じて油圧ポンプ23から圧油が供給される。これにより、旋回油圧モータ26は、上部旋回体4を旋回動作させる。シリンダ12D〜12Fには、作業操作装置11の操作に応じて油圧ポンプ23から圧油が供給される。これにより、シリンダ12D〜12Fは、作業装置12を俯仰動させる。
Specifically, pressure oil is supplied from the
発電電動機27(モータジェネレータ)は、エンジン21に機械的に接続されている。この発電電動機27は、例えば同期電動機等によって構成される。発電電動機27は、エンジン21を動力源に発電機として働き蓄電装置31や旋回電動モータ33への電力供給を行う発電と、蓄電装置31や旋回電動モータ33からの電力を動力源にモータとして働きエンジン21および油圧ポンプ23の駆動をアシストする力行との2通りの役割を果たす。従って、エンジン21のトルクには、状況に応じて発電電動機27のアシストトルクが追加され、これらのトルクによって油圧ポンプ23は駆動する。この油圧ポンプ23から吐出される圧油によって、作業装置12の動作や車両の走行等が行われる。
The generator motor 27 (motor generator) is mechanically connected to the engine 21. The
発電電動機27は、第1のインバータ28を介して一対の直流母線29A,29Bに接続されている。第1のインバータ28は、例えばトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等からなる複数のスイッチング素子を用いて構成されている。第1のインバータ28は、モータジェネレータコントロールユニット30(以下、MGCU30という)によって、各スイッチング素子のオン/オフが制御される。直流母線29A,29Bは、正極側と負極側とで対をなし、例えば数百V程度の直流電圧が印加されている。
The
発電電動機27の発電時には、第1のインバータ28は、発電電動機27からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置31や旋回電動モータ33に供給する。発電電動機27の力行時には、第1のインバータ28は、直流母線29A,29Bの直流電力を交流電力に変換して発電電動機27に供給する。そして、MGCU30は、HCU36からの発電電動機出力指令Pmg等に基づいて、第1のインバータ28の各スイッチング素子のオン/オフを制御する。これにより、MGCU30は、発電電動機27の発電時の発電電力や力行時の駆動電力を制御する。
During power generation by the
蓄電装置31は、発電電動機27に電気的に接続されている。この蓄電装置31は、例えばリチウムイオンバッテリからなる複数個のセル(図示せず)によって構成され、直流母線29A,29Bに接続されている。
The
蓄電装置31は、発電電動機27の発電時には発電電動機27から供給される電力を充電し、発電電動機27の力行時(アシスト駆動時)には発電電動機27に向けて駆動電力を供給する。また、蓄電装置31は、旋回電動モータ33の回生時には旋回電動モータ33から供給される回生電力を充電し、旋回電動モータ33の力行時には旋回電動モータ33に向けて駆動電力を供給する。このように、蓄電装置31は、発電電動機27によって発電された電力を蓄電することに加え、油圧ショベル1の旋回制動時に旋回電動モータ33が発生した回生電力を吸収し、直流母線29A,29Bの電圧を一定に保つ。
The
蓄電装置31は、バッテリコントロールユニット32(以下、BCU32という)によって制御される。BCU32は、蓄電装置状態検出部を構成している。このBCU32は、蓄電装置31の状態を表す第1の指標として蓄電率SOCを検出すると共に、蓄電装置31の状態を表す第2の指標として電流二乗積算比率Riscを検出する。このとき、蓄電率SOCは、蓄電装置31の蓄電量に対応した値になる。電流二乗積算比率Riscは、蓄電装置31の電流二乗積算値に対応した値になる。BCU32は、蓄電率SOC、電流二乗積算比率Risc等をHCU36に向けて出力する。
The
なお、本実施の形態では、蓄電装置31には、例えば電圧が350V、放電容量が5Ah、蓄電率SOCの適正使用範囲が例えば30%以上70%以下、適正使用セル温度が−20℃以上60℃以下に設定されたリチウムイオンバッテリを用いるものとする。蓄電率SOCの適正使用範囲等は、上述した値に限らず、蓄電装置31の仕様等に応じて適宜設定される。
In the present embodiment, the
ここで、エンジン21の最大出力は、最大ポンプ吸収動力よりも小さい。この場合、エンジン21が最大ポンプ吸収動力に対して充分に大きな出力をもつときに比べて、車体動作時の発電電動機27の力行によるエンジンアシストの寄与する割合は大きい。このため、蓄電装置31は、激しく充電と放電を繰り返す。
Here, the maximum output of the engine 21 is smaller than the maximum pump absorption power. In this case, compared with the case where the engine 21 has a sufficiently large output with respect to the maximum pump absorption power, the rate of contribution of the engine assist due to the power running of the
蓄電装置31は、一般的に過度な充電や放電を行うと、劣化が促進し、出力が低下する。蓄電装置31の劣化速度は、充電や放電を行うときの蓄電率SOCや、充電や放電そのものの強度によって異なる。例えば、リチウムイオンバッテリ等の蓄電装置31には、メーカによって蓄電率やセル温度に適正な使用範囲が定められている(例えば、蓄電率で30%以上70%以下、セル温度で−20℃以上60℃以下)。この範囲を超えて蓄電装置31を使用すると、劣化速度が大きく増加する。
In general, when the
同様に、充電や放電の強度にも、蓄電装置31の適正使用範囲が予め決められている。充電や放電の強度の指標には、電流二乗積算値を用いることが一般的である。これは、現在時刻から遡る過去の一定時間Tにどれぐらい電流の入力や出力があったかを、電流の二乗をT時間積算することで表す指標である。このとき、時間Tは、複数設定されることが多い。この指標は、蓄電装置31の仕様等に応じて適宜設定される。従って、電流二乗積算値の上限値を超えて、蓄電装置31を使用すれば、蓄電装置31の劣化が促進される。このため、蓄電装置31は、可能な限り電流二乗積算値の上限値を超えないように、使用される。
Similarly, an appropriate usage range of the
以下では、一例として、時間Tが100秒に設定された場合を例に挙げて説明する。即ち、過去100秒の電流二乗積算値の上限値が予め決められているものとする。このため、電流二乗積算値の現在値と上限値との比率を、電流二乗積算比率Riscとすることで、電流二乗積算比率Riscが100%を超えないように、蓄電装置31の使用は制御される。従って、電流二乗積算比率Riscの適正使用範囲は、0〜100%である。このとき、BCU32は、例えば蓄電装置31の充電や放電の電流を検出する電流センサ(図示せず)を備え、検出した電流に基づいて電流二乗積算比率Riscを算出する。電流二乗積算比率Riscは、BCU32による算出に限らず、例えばBCU32から充電時および放電時の蓄電装置31の電流を検出し、この電流の検出値に基づいてHCU36によって算出してもよい。
In the following, a case where the time T is set to 100 seconds will be described as an example. That is, it is assumed that the upper limit value of the current square integrated value for the past 100 seconds is determined in advance. For this reason, the use of the
旋回電動モータ33(旋回電動機)は、発電電動機27または蓄電装置31からの電力によって駆動される。この旋回電動モータ33は、例えば三相誘導電動機によって構成され、旋回油圧モータ26と共に旋回フレーム5に設けられている。旋回電動モータ33は、旋回油圧モータ26と協働して旋回装置3を駆動する。このため、旋回装置3は、旋回油圧モータ26と旋回電動モータ33の複合トルクによって駆動し、上部旋回体4を旋回駆動する。
The swing electric motor 33 (swing motor) is driven by electric power from the
旋回電動モータ33は、第2のインバータ34を介して直流母線29A,29Bに接続されている。旋回電動モータ33は、蓄電装置31や発電電動機27からの電力を受けて回転駆動する力行と、旋回制動時の余分なトルクで発電して蓄電装置31を蓄電する回生との2通りの役割を果たす。このため、力行時の旋回電動モータ33には、発電電動機27等からの電力が直流母線29A,29Bを介して供給される。これにより、旋回電動モータ33は、旋回操作装置10の操作に応じて回転トルクを発生させて、旋回油圧モータ26の駆動をアシストすると共に、旋回装置3を駆動して上部旋回体4を旋回動作させる。
The swing
第2のインバータ34は、第1のインバータ28と同様に、複数のスイッチング素子を用いて構成されている。第2のインバータ34は、旋回電動モータコントロールユニット35(以下、RMCU35という)によって各スイッチング素子のオン/オフが制御される。旋回電動モータ33の力行時には、第2のインバータ34は、直流母線29A,29Bの直流電力を交流電力に変換して旋回電動モータ33に供給する。旋回電動モータ33の回生時には、第2のインバータ34は、旋回電動モータ33からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置31等に供給する。
Similar to the
RMCU35は、HCU36からの旋回電動モータ出力指令Per等に基づいて、第2のインバータ34の各スイッチング素子のオン/オフを制御する。これにより、RMCU35は、旋回電動モータ33の回生時の回生電力や力行時の駆動電力を制御する。また、RMCU35は、旋回電動モータ33の回生電力や駆動電力を検出し、これらを旋回電動モータ出力P0erとしてHCU36に出力する。旋回電動モータ出力P0erは、RMCU35によって検出するものに限らず、例えば現在の旋回電動モータ出力指令Perに基づいて、HCU36が推定(算出)してもよい。さらに、RMCU35は、旋回電動モータ33の回転速度に基づいて、旋回速度Vrを検出し、HCU36に出力する。
The
HCU36は、例えばMGCU30、RMCU35等と共にコントローラを構成し、蓄電装置31の出力を制御する。このHCU36は、例えばマイクロコンピュータによって構成されると共に、CAN37(Controller Area Network)等を用いてECU22、MGCU30、RMCU35、BCU32に電気的に接続されている。HCU36は、ECU22、MGCU30、RMCU35、BCU32と通信しながら、エンジン21、発電電動機27、旋回電動モータ33、蓄電装置31を制御する。
The
HCU36には、CAN37等を通じて、蓄電率SOC、電流二乗積算比率Risc、旋回電動モータ出力P0er、その他車体情報VI等が入力される。また、HCU36には、操作量センサ9A〜11Aが接続されている。これにより、HCU36には、各種の操作量OAr,OAbm,OAam,OAbkを含むレバー操作量OAが入力される。さらに、HCU36には、エンジン制御ダイヤル38が接続され、エンジン制御ダイヤル38によって設定されたエンジン21の目標回転数ωeが入力される。
The
HCU36は、第1の指標としての蓄電率SOCと第2の指標としての電流二乗積算比率Riscとに基づいて、蓄電装置31の出力を制御する。ここで、HCU36は、蓄電率SOCに定められた基準値となる目標値SOC0と、限界値となる使用下限値SOC1および使用上限値SOC2とを有している。使用下限値SOC1は、蓄電率SOCの適正使用範囲の下限値である。使用上限値SOC2は、蓄電率SOCの適正使用範囲の上限値である。一例を挙げると、蓄電率SOCの目標値SOC0は50%、使用下限値SOC1は30%、使用上限値SOC2は70%である。
The
これに加え、HCU36は、電流二乗積算比率Riscに定められた基準値となる中間値Risc0と、限界値となる上限値Risc2を有している。また、電流二乗積算比率Riscには、下限値Risc1も設定されている。一例を挙げると、電流二乗積算比率Riscの中間値Risc0は70%、下限値Risc1は0%、上限値Risc2は100%である。
In addition, the
また、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscには、出力の制限が不要は許容範囲がそれぞれ設定されている。このとき、蓄電率SOCの許容範囲は、目標値SOC0よりも下側余裕X1だけ低下した値以上で、目標値SOC0よりも上側余裕X2だけ上昇した値以下の範囲である。即ち、以下の数1の式に示す範囲である。一例を挙げると、下側余裕X1は15%であり、上側余裕X2も15%である。なお、下側余裕X1と上側余裕X2は、同じ値である必要はなく、互いに異なる値でもよい。
In addition, an allowable range is set for each of the power storage rate SOC and the current square integration ratio Risc if no output limitation is required. At this time, the allowable range of the storage rate SOC is a range that is not less than a value that is lower than the target value SOC0 by a lower margin X1 and is not more than a value that is higher than the target value SOC0 by an upper margin X2. That is, it is the range shown in the following
電流二乗積算比率Riscの許容範囲は、中間値Risc0以下の範囲である。即ち、以下の数2の式に示す範囲である。
The allowable range of the current square integration ratio Risc is a range of the intermediate value Risc0 or less. That is, it is the range shown in the following
エンジン制御ダイヤル38は、回転可能なダイヤルによって構成され、ダイヤルの回転位置に応じてエンジン21の目標回転数ωeを設定する。このエンジン制御ダイヤル38は、キャブ7内に位置して、オペレータによって回転操作され、目標回転数ωeに応じた指令信号を出力する。
The
次に、HCU36の具体的な構成について、図4を参照して説明する。HCU36は、発電電動機要求出力演算部40と、最大出力演算部50と、出力指令演算部60とを備えている。このとき、最大出力演算部50および出力指令演算部60は、発電電動機要求出力演算部40からの出力の要求に基づいて、蓄電率SOCが使用下限値SOC1または使用上限値SOC2を超えず、かつ電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2を超えないように、蓄電装置31の出力を制御する出力制御部を構成している。
Next, a specific configuration of the
まず、発電電動機要求出力演算部40の具体的な構成について、図5ないし図8を参照して説明する。
First, a specific configuration of the generator motor required
発電電動機要求出力演算部40は、出力要求部を構成している。このため、発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にあるときに、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscが許容範囲から逸脱しないように蓄電装置31の出力を要求する。また、発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCが許容範囲を超えて目標値SOC0から逸脱したとき(SOC<SOC0−X1またはSOC>SOC0−X2)に、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0から逸脱するのを許容して、蓄電率SOCが目標値SOC0に近付くように蓄電装置31の出力を要求する。さらに、発電電動機要求出力演算部40は、電流二乗積算比率Riscが許容範囲を超えて中間値Risc0から逸脱したとき(Risc>Risc0)に、蓄電率SOCが目標値SOC0から逸脱するのを許容して、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0に近付くように蓄電装置31の出力を要求する。
The generator motor required
発電電動機要求出力演算部40は、蓄電装置31の状況に応じて、発電電動機27を適切に動作(力行動作または発電動作)させるために、発電電動機要求出力Pmg1を決定する。発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCが目標値SOC0を下回り(SOC<SOC0)、かつ電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にある場合に発電電動機27に発電を要求する発電要求部40Aと、蓄電率SOCが目標値SOC0を上回り(SOC>SOC0)、かつ電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にある場合に発電電動機27に力行を要求する力行要求部40Bとを有している。これに加え、発電電動機要求出力演算部40は、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2に近付くに従って出力を低下させて発電電動機27に発電または力行を要求する出力低下要求部43Bをさらに有している。
The generator motor required
図5に示すように、発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率偏差演算部41と、蓄電率要求出力演算部42と、電流二乗積算比率要求出力演算部43と、飽和演算部44と、加算器45とを備えている。この発電電動機要求出力演算部40には、蓄電率SOCと、電流二乗積算比率Riscと、旋回電動モータ出力P0erとが入力される。
As shown in FIG. 5, the generator motor required
蓄電率偏差演算部41は、蓄電率SOCと目標蓄電率設定値である目標値SOC0との差を演算し、蓄電率偏差ΔSOC(ΔSOC=SOC−SOC0)を出力する。
The power storage rate
蓄電率要求出力演算部42は、蓄電率SOCに応じて、発電電動機27に要求する出力として、蓄電率要求出力Psoc1を出力する。具体的には、蓄電率要求出力演算部42は、蓄電率偏差ΔSOCに基づいて、蓄電率要求出力Psoc1を演算するために、例えば図6に示すようなテーブルT1を有する。
The storage rate request
蓄電率偏差ΔSOCが0となったとき(ΔSOC=0)には、テーブルT1は、蓄電率要求出力Psoc1を最小値(例えばPsoc1=0kW)に設定する。このとき、蓄電率SOCは目標値SOC0となっており、発電電動機27の動作は不要である。
When the storage rate deviation ΔSOC becomes 0 (ΔSOC = 0), the table T1 sets the storage rate request output Psoc1 to a minimum value (for example, Psoc1 = 0 kW). At this time, the storage rate SOC is the target value SOC0, and the operation of the
蓄電率偏差ΔSOCが0から下側余裕X1までの範囲で低下したとき(−X1≦ΔSOC<0)には、テーブルT1は、蓄電率偏差ΔSOCの絶対値の大きさに応じて、蓄電率要求出力Psoc1を発電側に増加させた値(負の値)に設定する。このとき、蓄電率SOCは、目標値SOC0よりも低下しており、発電電動機27の発電動作によって目標値SOC0に近付けるのが好ましい。
When the storage rate deviation ΔSOC decreases in the range from 0 to the lower margin X1 (−X1 ≦ ΔSOC <0), the table T1 indicates the storage rate request according to the magnitude of the absolute value of the storage rate deviation ΔSOC. The output Psoc1 is set to a value (negative value) increased to the power generation side. At this time, the storage rate SOC is lower than the target value SOC0, and it is preferable to approach the target value SOC0 by the power generation operation of the
蓄電率偏差ΔSOCが下側余裕X1よりも低下したとき(−X1>ΔSOC)には、テーブルT1は、蓄電率要求出力Psoc1を発電側で最大値Y11(例えばPsoc1=−30kW)に設定する。このとき、蓄電率SOCは、目標値SOC0よりも下側余裕X1を超えて低下しており、発電電動機27の発電動作によって速やかに充電する必要である。
When the storage rate deviation ΔSOC falls below the lower margin X1 (−X1> ΔSOC), the table T1 sets the storage rate required output Psoc1 to the maximum value Y11 (for example, Psoc1 = −30 kW) on the power generation side. At this time, the storage rate SOC is lower than the lower limit X1 than the target value SOC0 and needs to be charged quickly by the power generation operation of the
蓄電率偏差ΔSOCが0から上側余裕X2までの範囲で上昇したとき(0<ΔSOC≦X2)には、テーブルT1は、蓄電率偏差ΔSOCの絶対値の大きさに応じて、蓄電率要求出力Psoc1を力行側に増加させた値(正の値)に設定する。このとき、蓄電率SOCは、目標値SOC0よりも上昇しており、発電電動機27の力行動作によって目標値SOC0に近付けるのが好ましい。
When the storage rate deviation ΔSOC rises in the range from 0 to the upper margin X2 (0 <ΔSOC ≦ X2), the table T1 shows the storage rate required output Psoc1 according to the magnitude of the absolute value of the storage rate deviation ΔSOC. Is set to a value (positive value) that is increased to the power running side. At this time, the storage rate SOC is higher than the target value SOC0, and it is preferable to approach the target value SOC0 by the power running operation of the
蓄電率偏差ΔSOCが上側余裕X2よりも上昇したとき(X2<ΔSOC)には、テーブルT1は、蓄電率要求出力Psoc1を力行側で最大値Y12(例えばPsoc1=30kW)に設定する。このとき、蓄電率SOCは、目標値SOC0よりも上側余裕X2を超えて上昇しており、発電電動機27の力行動作によって速やかに放電する必要である。
When the storage rate deviation ΔSOC rises above the upper margin X2 (X2 <ΔSOC), the table T1 sets the storage rate required output Psoc1 to the maximum value Y12 (for example, Psoc1 = 30 kW) on the power running side. At this time, the storage rate SOC has risen beyond the upper limit X2 from the target value SOC0 and needs to be discharged quickly by the power running operation of the
このように蓄電率要求出力演算部42は、蓄電率偏差ΔSOCが負値の場合(ΔSOC<0)には、発電要求となった蓄電率要求出力Psoc1を出力する。従って、テーブルT1のうち負値の蓄電率偏差ΔSOCに対応した部分は、発電出力要求部42Aを構成している。また、発電出力要求部42Aは、蓄電率SOCが許容範囲外にある場合に最大値Y11の蓄電率要求出力Psoc1で発電要求を行う最大発電出力要求部42A1と、蓄電率SOCが許容範囲内にある場合に、蓄電率SOCが許容範囲外にあるときに比べて蓄電率要求出力Psoc1を低下させて発電要求を行う発電出力低下要求部42A2とを有している。
Thus, when the storage rate deviation ΔSOC is a negative value (ΔSOC <0), the storage rate request
一方、蓄電率要求出力演算部42は、蓄電率偏差ΔSOCが正値の場合(ΔSOC>0)には、力行要求となった蓄電率要求出力Psoc1を出力する。従って、テーブルT1のうち正値の蓄電率偏差ΔSOCに対応した部分は、力行出力要求部42Bを構成している。また、力行出力要求部42Bは、蓄電率SOCが許容範囲外にある場合に最大値Y12の蓄電率要求出力Psoc1で力行要求を行う最大力行出力要求部42B1と、蓄電率SOCが許容範囲内にある場合に、蓄電率SOCが許容範囲外にあるときに比べて蓄電率要求出力Psoc1を低下させて力行要求を行う力行出力低下要求部42B2とを有している。
On the other hand, when the storage rate deviation ΔSOC is a positive value (ΔSOC> 0), the storage rate request
なお、蓄電率偏差ΔSOCが0から下側余裕X1までの間では、蓄電率要求出力演算部42は、蓄電率偏差ΔSOCの絶対値の大きさに比例して、蓄電率要求出力Psoc1を発電側に増加させるものとした。また、蓄電率偏差ΔSOCが0から上側余裕X2までの間では、蓄電率要求出力演算部42は、蓄電率偏差ΔSOCの絶対値の大きさに比例して、蓄電率要求出力Psoc1を力行側に増加させるものとした。本発明はこれに限らず、蓄電率偏差ΔSOCが下側余裕X1から上側余裕X2までの間では、蓄電率要求出力演算部42は、蓄電率偏差ΔSOCの絶対値の大きさに対して、蓄電率要求出力Psoc1の大きさを単調増加させればよい。このため、蓄電率要求出力演算部42には、比例特性に限らず、各種の特性が採用可能である。
When the storage rate deviation ΔSOC is between 0 and the lower margin X1, the storage rate request
電流二乗積算比率要求出力演算部43は、電流二乗積算比率Riscに応じて発電電動機27に要求する出力として、電流二乗積算比率要求出力Prisc1を出力する。具体的には、電流二乗積算比率要求出力演算部43は、電流二乗積算比率Riscに基づいて、電流二乗積算比率要求出力Prisc1を演算するために、例えば図7に示すようなテーブルT2を有する。
The current square integration ratio request
電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0以下となったとき(Risc≦Risc0)には、テーブルT2は、電流二乗積算比率要求出力Prisc1を最大値Y22(例えばPrisc1=30kW)に設定する。このとき、電流二乗積算比率要求出力Prisc1は、上限値Risc2に対して余裕があるため、発電電動機27を最大範囲で力行動作または発電動作させることが可能である。
When the current square integration ratio Risc becomes equal to or less than the intermediate value Risc0 (Risc ≦ Risc0), the table T2 sets the current square integration ratio request output Prisc1 to the maximum value Y22 (for example, Prisc1 = 30 kW). At this time, since the current square integration ratio request output Prisc1 has a margin with respect to the upper limit value Risc2, it is possible to cause the
電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0よりも上昇して上限値Risc2に近付いたとき(Risc0<Risc<Risc2)には、テーブルT2は、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2に近付くに従って、電流二乗積算比率要求出力Prisc1を最大値Y22から減少させた値に設定する。 When the current square integration ratio Risc rises above the intermediate value Risc0 and approaches the upper limit value Risc2 (Risc0 <Risc <Risc2), the table T2 indicates that the current square integration ratio Risc approaches the upper limit value Risc2 as the current square integration ratio Risc2 approaches. The integration ratio request output Prisc1 is set to a value reduced from the maximum value Y22.
電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2となったとき(Risc=Risc2)には、テーブルT2は、電流二乗積算比率要求出力Prisc1を最小値Y21(例えばPrisc1=0kW)に設定する。このとき、電流二乗積算比率要求出力Prisc1をこれ以上増加させることができないため、発電電動機27の力行動作および発電動作を停止させて、蓄電装置31を休止させる必要がある。
When the current square integration ratio Risc reaches the upper limit value Risc2 (Risc = Risc2), the table T2 sets the current square integration ratio request output Prisc1 to the minimum value Y21 (for example, Prisc1 = 0 kW). At this time, since the current square integration ratio request output Prisc1 cannot be increased any more, it is necessary to stop the power running operation and the power generation operation of the
このように電流二乗積算比率要求出力演算部43は、電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にある場合に最大値Y22の電流二乗積算比率要求出力Prisc1で発電または力行を要求する最大出力要求部43Aと、電流二乗積算比率Riscが許容範囲外にある場合に、電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にあるときに比べて蓄電率要求出力Psoc1を低下させて発電または力行を要求する出力低下要求部43Bとを有している。
Thus, the current square integration ratio request
なお、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0から上限値Risc2までの間では、電流二乗積算比率要求出力演算部43は、電流二乗積算比率Riscの大きさに比例して、電流二乗積算比率要求出力Prisc1を減少させるものとした。本発明はこれに限らず、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0から上限値Risc2までの間では、電流二乗積算比率要求出力演算部43は、電流二乗積算比率Riscの大きさに対して、電流二乗積算比率要求出力Prisc1の大きさを単調減少させればよい。このため、電流二乗積算比率要求出力演算部43には、比例特性に限らず、各種の特性が採用可能である。
When the current square integration ratio Risc is between the intermediate value Risc0 and the upper limit value Risc2, the current square integration ratio request
飽和演算部44は、蓄電率要求出力Psoc1と、電流二乗積算比率要求出力Prisc1とに基づいて、蓄電装置31の状態に基づく蓄電装置要求出力Pmg10を算出する。具体的には、飽和演算部44には、蓄電率要求出力Psoc1と、電流二乗積算比率要求出力Prisc1とに加えて、反転入力部44Aによって電流二乗積算比率要求出力Prisc1の符号が反転した値(−Prisc1)が入力される。このとき、電流二乗積算比率要求出力Prisc1は、全て正の値になっている。電流二乗積算比率要求出力Prisc1は、力行側の制限値となる上限値を示している。電流二乗積算比率要求出力Prisc1の負の値(−Prisc1)は、発電側の制限値となる下限値を示している。
このため、上限値Prisc1から下限値(−Prisc1)の範囲内に蓄電率要求出力Psoc1があるとき(−Prisc1<Psoc1<Prisc1)には、飽和演算部44は、蓄電率要求出力Psoc1と同じ値の蓄電装置要求出力Pmg10を出力する。一方、蓄電率要求出力Psoc1が上限値Prisc1よりも上昇したとき(Prisc1<Psoc1)には、飽和演算部44は、上限値Prisc1と同じ値の蓄電装置要求出力Pmg10を出力する。同様に、蓄電率要求出力Psoc1が下限値(−Prisc1)よりも低下したとき(−Prisc1>Psoc1)には、飽和演算部44は、下限値(−Prisc1)と同じ値の蓄電装置要求出力Pmg10を出力する。
For this reason, when the storage rate request output Psoc1 is within the range from the upper limit value Prisc1 to the lower limit value (−Prisc1) (−Prisc1 <Psoc1 <Prisc1), the
これにより、発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCが目標値SOC0から逸脱した大きさと、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0から上限値Risc2に向けて逸脱した大きさに応じて、図8に示す蓄電装置要求出力Pmg10を出力する。
As a result, the generator motor required
このとき、発電要求部40Aは、発電出力要求部42A、最大出力要求部43Aおよび飽和演算部44によって構成されている。力行要求部40Bは、力行出力要求部42B、最大出力要求部43Aおよび飽和演算部44によって構成されている。
At this time, the power
このため、発電要求部40Aは、蓄電率SOCが許容範囲内にある場合に、蓄電率SOCが許容範囲外にあるときに比べて蓄電率要求出力Psoc1を低下させて発電要求を行う発電出力低下要求部42A2を有している。力行要求部40Bは、蓄電率SOCが許容範囲内にある場合に、蓄電率SOCが許容範囲外にあるときに比べて蓄電率要求出力Psoc1を低下させて力行要求を行う力行出力低下要求部42B2を有している。
For this reason, the power
蓄電率要求出力演算部42、電流二乗積算比率要求出力演算部43、飽和演算部44等は、上述した演算処理を実行する。これらの演算処理の内容を、図8を参照して具体的に説明する。
The storage rate request
(1).SOC<SOC0のとき
この状態では、蓄電装置31を充電して、蓄電率SOCを目標値SOC0に近付けるのが好ましい。ここで、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2未満であるとき(Risc<Risc2)には、電流二乗積算比率Riscには余裕がある。このため、飽和演算部44は、発電電動機27に対して発電動作を要求する蓄電装置要求出力Pmg10を出力する。(1). When SOC <SOC0 In this state, it is preferable to charge the
特に、蓄電率SOCが目標値SOC0よりも大きく低下している状態(SOC<SOC0−X1)であり、かつ、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0以下のとき(Risc≦Risc0)には、飽和演算部44は、蓄電装置要求出力Pmg10を、発電電動機27の仕様上の最大発電出力に設定する。このとき、飽和演算部44は、フルパワーでの発電を要求する。
In particular, when the state of charge SOC is significantly lower than the target value SOC0 (SOC <SOC0−X1) and the current square integration ratio Risc is less than or equal to the intermediate value Risc0 (Risc ≦ Risc0), saturation is achieved. The
一方、蓄電率SOCが目標値SOC0よりも大きく低下している状態(SOC<SOC0−X1)であっても、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0よりも上限値Risc2に近付いたとき(Risc0<Risc<Risc2)には、電流二乗積算比率Riscに応じて充電電力を制限する必要がある。そこで、飽和演算部44は、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0よりも大きくなるに従って、蓄電装置要求出力Pmg10を、最大発電出力から低下させる。このとき、飽和演算部44は、ハーフパワーでの発電を要求する。
On the other hand, even when the storage rate SOC is significantly lower than the target value SOC0 (SOC <SOC0−X1), the current square integration ratio Risc is closer to the upper limit Risc2 than the intermediate value Risc0 (Risc0 < In Risc <Risc2), it is necessary to limit the charging power in accordance with the current square integration ratio Risc. Therefore,
電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2となったとき(Risc=Risc2)には、飽和演算部44は、蓄電装置要求出力Pmg10を、最小値(0kW)に設定する。このとき、飽和演算部44は、発電および力行の要求を停止する。
When the current square integration ratio Risc reaches the upper limit value Risc2 (Risc = Risc2), the
なお、中間値Risc0は、必ずしも50%である必要はない。例えば、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0で、かつ蓄電率SOCが下限値SOC1にあるときに、蓄電率SOCが目標値SOC0に到達するまで、車体が非操作の状態で充電すると仮定する。このような充電状態で、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2付近まで増加しないように、中間値Risc0をチューニングするのが好ましい。一例として、ここでは、中間値Risc0を70%としている。 Note that the intermediate value Risc0 is not necessarily 50%. For example, it is assumed that when the current square integration ratio Risc is the intermediate value Risc0 and the storage rate SOC is at the lower limit SOC1, the vehicle body is charged in a non-operating state until the storage rate SOC reaches the target value SOC0. In such a charged state, it is preferable to tune the intermediate value Risc0 so that the current square integration ratio Risc does not increase to near the upper limit value Risc2. As an example, the intermediate value Risc0 is 70% here.
(2).SOC>SOC0のとき
この状態では、蓄電装置31を放電して、蓄電率SOCを目標値SOC0に近付けるのが好ましい。ここで、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2未満であるとき(Risc<Risc2)には、電流二乗積算比率Riscには余裕がある。このため、飽和演算部44は、発電電動機27に対して力行動作を要求する蓄電装置要求出力Pmg10を出力する。(2). When SOC> SOC0 In this state, it is preferable to discharge
特に、蓄電率SOCが目標値SOC0よりも大きく上昇している状態(SOC>SOC0+X2)であり、かつ、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0以下のとき(Risc≦Risc0)には、飽和演算部44は、蓄電装置要求出力Pmg10を、発電電動機27の仕様上の最大力行出力に設定する。このとき、飽和演算部44は、フルパワーでの力行を要求する。
In particular, when the state of charge SOC is larger than the target value SOC0 (SOC> SOC0 + X2) and the current square integration ratio Risc is less than or equal to the intermediate value Risc0 (Risc ≦ Risc0), the
一方、蓄電率SOCが目標値SOC0よりも大きく上昇している状態(SOC>SOC0+X2)であっても、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0よりも上限値Risc2に近付いたとき(Risc0<Risc<Risc2)には、電流二乗積算比率Riscに応じて力行電力(放電電力)を制限する必要がある。そこで、飽和演算部44は、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0よりも大きくなるに従って、蓄電装置要求出力Pmg10を、最大力行出力から低下させる。このとき、飽和演算部44は、ハーフパワーでの力行を要求する。
On the other hand, even when the storage rate SOC is larger than the target value SOC0 (SOC> SOC0 + X2), when the current square integration ratio Risc approaches the upper limit value Risc2 rather than the intermediate value Risc0 (Risc0 <Risc < In Risc2), it is necessary to limit the power running power (discharge power) in accordance with the current square integration ratio Risc. Therefore,
電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2となったとき(Risc=Risc2)には、飽和演算部44は、蓄電装置要求出力Pmg10を、最小値(0kW)に設定する。このとき、飽和演算部44は、発電および力行の要求を停止する。
When the current square integration ratio Risc reaches the upper limit value Risc2 (Risc = Risc2), the
なお、中間値Risc0は、必ずしも50%である必要はない。例えば、電流二乗積算比率Riscが中間値Risc0で、かつ蓄電率SOCが上限値SOC2にあるときに、蓄電率SOCが目標値SOC0に到達するまで、車体が非操作の状態で放電すると仮定する。このような放電状態で、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2付近まで増加しないように、中間値Risc0をチューニングするのが好ましい。一例として、ここでは、中間値Risc0を70%とする。 Note that the intermediate value Risc0 is not necessarily 50%. For example, it is assumed that when the current square integration ratio Risc is the intermediate value Risc0 and the storage rate SOC is at the upper limit SOC2, the vehicle body is discharged in a non-operating state until the storage rate SOC reaches the target value SOC0. In such a discharge state, it is preferable to tune the intermediate value Risc0 so that the current square integration ratio Risc does not increase to near the upper limit value Risc2. As an example, the intermediate value Risc0 is 70% here.
(3).SOC≒SOC0のとき
この状態では、蓄電率SOCは、目標値SOC0となっている。仮に、蓄電率SOCが目標値SOC0から逸脱したとしても、この状態では、蓄電率偏差ΔSOCは小さい値である。従って、電流二乗積算比率Riscの値に拘らず、飽和演算部44は、蓄電率SOCが目標値SOC0に収束するように、蓄電装置要求出力Pmg10を、十分に小さな値の放電電力または充電電力に設定する。なお、蓄電率SOCと目標値SOC0とが一致するとき(SOC=SOC0)には、飽和演算部44は、発電および力行の要求を停止する。(3). When SOC≈SOC0 In this state, the storage rate SOC is the target value SOC0. Even if the storage rate SOC deviates from the target value SOC0, in this state, the storage rate deviation ΔSOC is a small value. Therefore, regardless of the value of current square integration ratio Risc,
加算器45には、蓄電装置31の状態に基づく蓄電装置要求出力Pmg10と、反転入力部45Aによって旋回電動モータ出力P0erの符号が反転した値(−P0er)とが入力される。加算器45は、蓄電装置要求出力Pmg10に対して、旋回電動モータ出力P0erに−1を掛けた値を加算し、この加算値を算出する。発電要求と力行要求に対して、旋回電動モータ出力P0erに応じた分が優先的に実行される。加算器45は、この点を考慮した処理を行っている。
The
具体的に説明すると、蓄電装置要求出力Pmg10が力行要求で、かつ旋回電動モータ33が力行状態では、旋回電動モータ出力P0erに応じた値を、放電電力である蓄電装置要求出力Pmg10から低下させる。蓄電装置要求出力Pmg10が発電要求で、かつ旋回電動モータ33が発電状態では、旋回電動モータ出力P0erに応じた値を、発電電力である蓄電装置要求出力Pmg10から低下させる。
More specifically, when the power storage device required output Pmg10 is a power running request and the swing
一方、蓄電装置要求出力Pmg10が力行要求で、かつ旋回電動モータ33が発電状態では、旋回電動モータ出力P0erに応じた値を、放電電力である蓄電装置要求出力Pmg10から上昇させる。蓄電装置要求出力Pmg10が発電要求で、かつ旋回電動モータ33が力行状態では、旋回電動モータ出力P0erに応じた値を、発電電力である蓄電装置要求出力Pmg10から上昇させる。
On the other hand, when the power storage device required output Pmg10 is a power running request and the swing
加算器45は、発電電動機要求出力Pmg1を加算値に設定する。但し、加算器45は、力行側の加算値が最大力行出力を超えるときには、発電電動機要求出力Pmg1を最大力行出力に設定する。加算器45は、発電側の加算値が最大発電出力を超えるときには、発電電動機要求出力Pmg1を最大発電出力に設定する。加算器45は、旋回電動モータ出力P0erを考慮した最終的な発電電動機要求出力Pmg1を出力する。
The
次に、最大出力演算部50の具体的な構成について、図9および図10を参照して説明する。
Next, a specific configuration of the maximum
最大出力演算部50は、出力制御部の一部を構成している。この最大出力演算部50は、蓄電率SOCが使用下限値SOC1に到達した場合に発電電動機27の力行を禁止する力行禁止部としての蓄電率力行制限ゲイン演算部52Aと、蓄電率SOCが使用上限値SOC2に到達した場合に発電電動機27の発電を禁止する発電禁止部としての蓄電率発電制限ゲイン演算部52Bとを有している。これに加え、最大出力演算部50は、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2に到達した場合は発電電動機27の力行と発電をいずれも禁止する力行発電禁止部としての電流二乗積算比率出力制限ゲイン演算部52Cを有している。
The maximum
図9に示すように、最大出力演算部50は、エンジン最大出力演算部51と、発電電動機出力制限ゲイン演算部52と、発電電動機最大出力演算部53とを有している。この最大出力演算部50には、エンジン目標回転数ωeと、蓄電率SOCと、電流二乗積算比率Riscとが入力される。
As shown in FIG. 9, the maximum
エンジン最大出力演算部51は、エンジン目標回転数ωeとエンジン最大出力Pe-maxとの対応関係を示したテーブル(図示せず)を有している。このとき、エンジン最大出力Pe-maxは、エンジン目標回転数ωeでエンジン21が駆動したときの、エンジン21から供給可能な最大出力を示している。エンジン最大出力演算部51は、エンジン目標回転数ωeに基づいてエンジン最大出力Pe-maxを演算し、算出したエンジン最大出力Pe-maxを出力する。
The engine maximum
図10に示すように、発電電動機出力制限ゲイン演算部52は、蓄電率力行制限ゲイン演算部52Aと、蓄電率発電制限ゲイン演算部52Bと、電流二乗積算比率出力制限ゲイン演算部52Cと、最小値選択部52D,52Eとを有している。発電電動機出力制限ゲイン演算部52には、蓄電率SOCと、電流二乗積算比率Riscとが入力される。
As shown in FIG. 10, the generator motor output limit
蓄電率力行制限ゲイン演算部52Aは、蓄電率SOCに基づいて蓄電率力行制限ゲインKmgm0を演算するために、テーブルT3を有する。このとき、蓄電率力行制限ゲインKmgm0は、発電電動機27の力行によって蓄電率SOCが下限値a1まで低下するのを抑制するために、発電電動機27の力行出力を制限するものである。蓄電率力行制限ゲイン演算部52Aは、テーブルT3を用いて蓄電率SOCに応じた蓄電率力行制限ゲインKmgm0を演算する。なお、下限値a1は、使用下限値SOC1と同じ値である。
The power storage rate power running limit
テーブルT3は、蓄電率SOCが適正使用範囲の下限値a1まで低下すると、蓄電率力行制限ゲインKmgm0を最小値(例えばKmgm0=0)に設定する。テーブルT3は、蓄電率SOCが閾値となる下側の適正基準値a2よりも上昇すると、蓄電率力行制限ゲインKmgm0を最大値(例えばKmgm0=1)に設定する。また、蓄電率SOCが下限値a1と適正基準値a2の間の値となるときには、テーブルT3は、蓄電率SOCが低下するに従って、蓄電率力行制限ゲインKmgm0を低下させる。即ち、蓄電率SOCが適正基準値a2よりも低下すると、テーブルT3は、適正基準値a2からの低下度合いに応じて、蓄電率力行制限ゲインKmgm0を最小値と最大値との間の値に設定する。ここで、適正基準値a2は、下限値a1から予め決められた余裕を持って大きな値に設定されている。例えば下限値a1が30%となるときに、適正基準値a2は35%程度の値に設定されている。なお、適正基準値a2は、蓄電率SOCの許容範囲の下限値と同じ値になる場合を例示したが、これらは互いに異なる値でもよい。 The table T3 sets the power storage rate power running limit gain Kmgm0 to the minimum value (for example, Kmgm0 = 0) when the power storage rate SOC decreases to the lower limit value a1 of the proper use range. The table T3 sets the power storage rate power running limit gain Kmgm0 to the maximum value (for example, Kmgm0 = 1) when the power storage rate SOC rises above the lower appropriate reference value a2 that is a threshold value. Further, when the storage rate SOC becomes a value between the lower limit value a1 and the appropriate reference value a2, the table T3 decreases the storage rate power running limit gain Kmgm0 as the storage rate SOC decreases. That is, when the storage rate SOC falls below the appropriate reference value a2, the table T3 sets the storage rate power running limit gain Kmgm0 to a value between the minimum value and the maximum value according to the degree of decrease from the appropriate reference value a2. To do. Here, the appropriate reference value a2 is set to a large value with a predetermined margin from the lower limit value a1. For example, when the lower limit value a1 is 30%, the appropriate reference value a2 is set to a value of about 35%. In addition, although the case where the appropriate reference value a2 is the same value as the lower limit value of the allowable range of the storage rate SOC is exemplified, these values may be different from each other.
蓄電率発電制限ゲイン演算部52Bは、蓄電率SOCに基づいて蓄電率発電制限ゲインKmgg0を演算するために、テーブルT4を有する。このとき、蓄電率発電制限ゲインKmgg0は、発電電動機27の発電によって蓄電率SOCが上限値a4まで上昇するのを抑制するために、発電電動機27の発電出力を制限するものである。蓄電率発電制限ゲイン演算部52Bは、テーブルT4を用いて蓄電率SOCに応じた蓄電率発電制限ゲインKmgg0を演算する。なお、上限値a4は、使用上限値SOC2と同じ値である。
The storage rate power generation limit
テーブルT4は、蓄電率SOCが適正使用範囲の上限値a4まで上昇すると、蓄電率発電制限ゲインKmgg0を最小値(例えばKmgg0=0)に設定する。テーブルT4は、蓄電率SOCが閾値となる上側の適正基準値a3よりも低下すると、蓄電率発電制限ゲインKmgg0を最大値(例えばKmgg0=1)に設定する。また、蓄電率SOCが上限値a4と適正基準値a3の間の値となるときには、テーブルT4は、蓄電率SOCが上昇するに従って、蓄電率力行制限ゲインKmgm0を低下させる。即ち、蓄電率SOCが適正基準値a3よりも上昇すると、テーブルT4は、適正基準値a3からの上昇度合いに応じて、蓄電率発電制限ゲインKmgg0を最小値と最大値との間の値に設定する。ここで、適正基準値a3は、上限値a4から予め決められた余裕を持って小さな値に設定されている。例えば上限値a4が70%となるときに、適正基準値a3は65%程度の値に設定されている。なお、適正基準値a3は、蓄電率SOCの許容範囲の上限値と同じ値になる場合を例示したが、これらは互いに異なる値でもよい。 The table T4 sets the storage rate power generation limit gain Kmgg0 to the minimum value (for example, Kmgg0 = 0) when the storage rate SOC rises to the upper limit value a4 of the proper use range. The table T4 sets the power storage rate power generation limiting gain Kmgg0 to the maximum value (for example, Kmgg0 = 1) when the power storage rate SOC falls below the upper appropriate reference value a3 that is a threshold value. Further, when the storage rate SOC becomes a value between the upper limit value a4 and the appropriate reference value a3, the table T4 decreases the storage rate power running limit gain Kmgm0 as the storage rate SOC increases. That is, when the storage rate SOC rises above the appropriate reference value a3, the table T4 sets the storage rate power generation limit gain Kmgg0 to a value between the minimum value and the maximum value according to the degree of increase from the appropriate reference value a3. To do. Here, the appropriate reference value a3 is set to a small value with a predetermined margin from the upper limit value a4. For example, when the upper limit value a4 is 70%, the appropriate reference value a3 is set to a value of about 65%. In addition, although the case where the appropriate reference value a3 is the same value as the upper limit value of the allowable range of the storage rate SOC is illustrated, these may be different from each other.
電流二乗積算比率出力制限ゲイン演算部52Cは、電流二乗積算比率Riscに基づいて電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0を演算するために、テーブルT5を有する。このとき、電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0は、発電電動機27の力行および発電によって電流二乗積算比率Riscが上限値b2まで上昇するのを抑制するために、発電電動機27の発電出力および力行出力を制限するものである。電流二乗積算比率出力制限ゲイン演算部52Cは、テーブルT5を用いて電流二乗積算比率Riscに応じた電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0を演算する。
The current square integration ratio output limit
テーブルT5は、電流二乗積算比率Riscが適正使用範囲の上限値b2まで上昇すると、電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0を最小値(例えばKrisc0=0)に設定する。テーブルT5は、電流二乗積算比率Riscが閾値となる適正基準値b1よりも低下すると、電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0を最大値(例えばKrisc0=1)に設定する。また、電流二乗積算比率Riscが上限値b2と適正基準値b1の間の値となるときには、テーブルT5は、電流二乗積算比率Riscが上昇するに従って、電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0を低下させる。即ち、電流二乗積算比率Riscが適正基準値b1よりも上昇すると、テーブルT5は、適正基準値b1からの上昇度合いに応じて、電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0を最小値と最大値との間の値に設定する。ここで、適正基準値b1は、上限値b2から予め決められた余裕を持って小さな値に設定されている。例えば上限値b2が100%となるときに、適正基準値b1は95%程度の値に設定されている。なお、上限値b2は、電流二乗積算比率Riscの限界値(上限値Risc2)と同じ値である。また、適正基準値b1は、電流二乗積算比率Riscの許容範囲の上限値(中間値Risc0)と異なる値になる場合を例示したが、これらは互いに同じ値でもよい。 The table T5 sets the current square integration ratio output limit gain Krisc0 to the minimum value (for example, Krisc0 = 0) when the current square integration ratio Risc rises to the upper limit value b2 of the appropriate use range. The table T5 sets the current square integration ratio output limit gain Krisc0 to the maximum value (for example, Krisc0 = 1) when the current square integration ratio Risc falls below the appropriate reference value b1 that is a threshold value. When the current square integration ratio Risc becomes a value between the upper limit value b2 and the appropriate reference value b1, the table T5 decreases the current square integration ratio output limit gain Krisc0 as the current square integration ratio Risc increases. That is, when the current square integration ratio Risc increases from the appropriate reference value b1, the table T5 sets the current square integration ratio output limit gain Krisc0 between the minimum value and the maximum value according to the degree of increase from the appropriate reference value b1. Set to the value of. Here, the appropriate reference value b1 is set to a small value with a predetermined margin from the upper limit value b2. For example, when the upper limit value b2 is 100%, the appropriate reference value b1 is set to a value of about 95%. The upper limit value b2 is the same value as the limit value (upper limit value Risc2) of the current square integration ratio Risc. Further, although the case where the appropriate reference value b1 is different from the upper limit value (intermediate value Risc0) of the allowable range of the current square integration ratio Risc is exemplified, these may be the same value.
最小値選択部52Dは、蓄電率力行制限ゲイン演算部52Aによる蓄電率力行制限ゲインKmgm0と、電流二乗積算比率出力制限ゲイン演算部52Cによる電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0とを比較する。最小値選択部52Dは、蓄電率力行制限ゲインKmgm0と、電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0とのうちで最小の値を選択し、発電電動機力行制限ゲインKmgmとして出力する。
Minimum
最小値選択部52Eは、蓄電率発電制限ゲイン演算部52Bによる蓄電率発電制限ゲインKmgg0と、電流二乗積算比率出力制限ゲイン演算部52Cによる電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0とを比較する。最小値選択部52Eは、蓄電率発電制限ゲインKmgg0と、電流二乗積算比率出力制限ゲインKrisc0とのうちで最小の値を選択し、発電電動機発電制限ゲインKmggとして出力する。
The minimum
発電電動機最大出力演算部53は、エンジン最大出力演算部51と同様に、エンジン目標回転数ωeに対する発電電動機27の力行最大出力と、発電最大出力のテーブル(図示せず)を有している。発電電動機最大出力演算部53は、エンジン21の目標回転数ωeに基づいて、発電電動機27の力行最大出力および発電最大出力を算出する。発電電動機最大出力演算部53は、目標回転数ωeから決定した力行最大出力に発電電動機力行制限ゲインKmgmを作用(乗算)させた値を、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxとして出力する。発電電動機最大出力演算部53は、目標回転数ωeから決定した発電最大出力に発電電動機発電制限ゲインKmggを作用(乗算)させた値を、発電電動機最大発電出力Pmgg-maxとして出力する。
Similarly to the engine
次に、出力指令演算部60の具体的な構成について、図11ないし図14を参照して説明する。
Next, a specific configuration of the output
図11に示すように、出力指令演算部60は、ポンプ推定入力演算部61と、発電電動機力行発電要求判定部62と、発電電動機力行出力演算部63と、発電電動機発電出力演算部64と、発電電動機出力指令演算部65と、エンジン出力指令演算部66とを有している。この出力指令演算部60には、旋回速度Vrと、各レバー操作量OA(OAr,OAbm,OAam,OAbk)と、その他車体情報VIと、蓄電率SOCと、電流二乗積算比率Riscと、発電電動機要求出力Pmg1と、エンジン最大出力Pe-maxと、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxと、発電電動機最大発電出力Pmgg-maxとが入力される。
As shown in FIG. 11, the output
図12に示すように、ポンプ推定入力演算部61は、各レバー操作量OAに応じて車体を動作させたために必要なポンプ推定入力Ppと旋回電動モータ出力指令Perとを演算する。ポンプ推定入力演算部61は、ポンプ推定入力Ppと旋回電動モータ出力指令Perとを演算するときに、旋回速度Vrと、その他車体情報VIと、蓄電率SOCと、電流二乗積算比率Riscと、エンジン最大出力Pe-maxと、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxとを考慮する。このため、ポンプ推定入力演算部61には、旋回速度Vrと、その他車体情報VIと、蓄電率SOCと、電流二乗積算比率Riscと、エンジン最大出力Pe-maxと、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxと、各レバー操作量OAとが入力される。なお、以降では、その他車体情報VIについては、省いて説明する。ポンプ推定入力演算部61の具体的に構成については、後述する。
As shown in FIG. 12, the pump estimated
発電電動機力行発電要求判定部62には、発電電動機要求出力Pmg1が入力される。発電電動機要求出力Pmg1が正の値の場合(Pmg1>0)、発電電動機力行発電要求判定部62は、発電電動機力行要求出力Pmgm1を発電電動機要求出力Pmg1の値に設定する(Pmgm1=Pmg1)と共に、発電電動機発電要求出力Pmgg1を0に設定する(Pmgg1=0)。逆に、発電電動機要求出力Pmg1が負の値の場合(Pmg1<0)、発電電動機力行発電要求判定部62は、発電電動機力行要求出力Pmgm1を0に設定する(Pmgm1=0)と共に、発電電動機発電要求出力Pmgg1を発電電動機要求出力Pmg1の値に設定する(Pmgm1=Pmg1)。発電電動機力行発電要求判定部62は、これらの発電電動機力行要求出力Pmgm1と発電電動機発電要求出力Pmgg1とを出力する。
The generator motor request output Pmg1 is input to the generator motor power running generation
図13に示すように、発電電動機力行出力演算部63は、減算器63Aと、最大値選択部63Bと、最小値選択部63Cとを有している。発電電動機力行出力演算部63には、ポンプ推定入力Ppと、エンジン最大出力Pe-maxと、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxと、発電電動機力行要求出力Pmgm1とが入力される。
As illustrated in FIG. 13, the generator motor power running
減算器63Aは、ポンプ推定入力Ppからエンジン最大出力Pe-maxを減算し、この減算値を出力する。最大値選択部63Bは、減算器63Aからの出力と、0と、発電電動機力行要求出力Pmgm1とを比較する。最大値選択部63Bは、減算器63Aからの出力と、0と、発電電動機力行要求出力Pmgm1とのうち最大値を選択して、発電電動機力行出力Pmgm10として出力する。このとき、発電電動機力行出力Pmgm10は、0または正の値になる(Pmgm10≧0)。
The subtractor 63A subtracts the engine maximum output Pe-max from the pump estimation input Pp and outputs this subtraction value. The maximum value selection unit 63B compares the output from the subtractor 63A with 0 and the generator motor power running request output Pmgm1. The maximum value selection unit 63B selects the maximum value among the output from the
最小値選択部63Cは、発電電動機力行出力Pmgm10と発電電動機最大力行出力Pmgm-maxとを比較する。最小値選択部63Cは、発電電動機力行出力Pmgm10と発電電動機最大力行出力Pmgm-maxとのうち最小の値を選択し、発電電動機力行出力指令Pmgmとして出力する。 The minimum value selection unit 63C compares the generator motor power running output Pmgm10 with the generator motor maximum power running output Pmgm-max. The minimum value selection unit 63C selects the minimum value from the generator motor power running output Pmgm10 and the generator motor maximum power running output Pmgm-max, and outputs the selected value as a generator motor power running output command Pmgm.
このように、発電電動機力行出力演算部63は、ポンプ推定入力Ppとエンジン最大出力Pe-maxとを比較する。発電電動機力行出力演算部63は、ポンプ推定入力Ppがエンジン最大出力Pe-maxよりも大きい場合(Pp>Pe-max)は、ポンプ推定入力Ppとエンジン最大出力Pe-maxとの差を発電電動機力行出力指令Pmgmとする。但し、発電電動機力行出力指令Pmgmは、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxよりも大きくならないように調整される。
In this way, the generator motor power running
一方、エンジン最大出力Pe-maxがポンプ推定入力Ppよりも大きい場合(Pp<Pe-max)は、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxと発電電動機力行要求出力Pmgm1とのうち最小のものを選択し、発電電動機力行出力指令Pmgmとする。 On the other hand, when the engine maximum output Pe-max is larger than the pump estimated input Pp (Pp <Pe-max), the smallest one of the generator motor maximum power running output Pmgm-max and the generator motor power running request output Pmgm1 is selected. The generator motor power running output command Pmgm is assumed.
これにより、発電電動機力行出力演算部63は、油圧負荷に対してエンジン21の出力で不足する部分を発電電動機27の力行出力によって担保する。その上で、発電電動機力行出力演算部63は、発電電動機力行要求出力Pmgm1を満たすように、発電電動機27の力行動作を制御する。
Thereby, the generator motor power running
図14に示すように、発電電動機発電出力演算部64は、減算器64Aと、最大値選択部64B,64D,64Eと、発電電力変換部64Cとを有している。発電電動機発電出力演算部64には、ポンプ推定入力Ppと、エンジン最大出力Pe-maxと、発電電動機最大発電出力Pmgg-maxと、発電電動機発電要求出力Pmgg1とが入力される。
As shown in FIG. 14, the generator motor power generation
減算器64Aは、エンジン最大出力Pe-maxからポンプ推定入力Ppを減算し、この減算値を出力する。最大値選択部64Bは、減算器64Aからの出力と0とを比較する。最大値選択部64Bは、減算器64Aからの出力と0とのうち最大値を選択する。このとき、最大値選択部64Bは、0または正の値を出力する。最大値選択部64Bからの出力は、発電電力変換部64Cによって−1が乗算され、負の値に変換される。これにより、発電電力変換部64Cは、エンジン最大出力Pe-maxとポンプ推定入力Ppとの差に応じた大きさとなった第1の発電電動機発電出力Pmgg10を出力する。このとき、第1の発電電動機発電出力Pmgg10は、0または負の値になる(Pmgg10≦0)。
The
最大値選択部64Dは、発電電動機発電要求出力Pmgg1と発電電動機最大発電出力Pmgg-maxとを比較する。最大値選択部64Dは、発電電動機発電要求出力Pmgg1と発電電動機最大発電出力Pmgg-maxとのうち、大きい方を選択する。ここで、発電電動機発電要求出力Pmgg1と発電電動機最大発電出力Pmgg-maxは、いずれも負の値である。従って、最大値選択部64Dは、発電電動機発電要求出力Pmgg1と発電電動機最大発電出力Pmgg-maxとのうち、0に近い値の方(絶対値の小さい方)を選択する。最大値選択部64Dは、発電電動機発電要求出力Pmgg1と発電電動機最大発電出力Pmgg-maxとのうち選択した方を、第2の発電電動機発電出力Pmgg20として出力する。
The maximum
最大値選択部64Eは、第1の発電電動機発電出力Pmgg10と第2の発電電動機発電出力Pmgg20とを比較する。最大値選択部64Eは、第1の発電電動機発電出力Pmgg10と第2の発電電動機発電出力Pmgg20とのうち、大きい方を選択する。ここで、第1の発電電動機発電出力Pmgg10と第2の発電電動機発電出力Pmgg20は、いずれも負の値である。このため、最大値選択部64Eは、第1の発電電動機発電出力Pmgg10と第2の発電電動機発電出力Pmgg20とのうち、0に近い値の方(絶対値の小さい方)を選択する。最大値選択部64Eは、第1の発電電動機発電出力Pmgg10と第2の発電電動機発電出力Pmgg20とのうち選択した方を、発電電動機発電出力指令Pmggとして出力する。
The maximum
このように、発電電動機発電出力演算部64は、ポンプ推定入力Ppとエンジン最大出力Pe-maxとを比較する。発電電動機発電出力演算部64は、ポンプ推定入力Ppがエンジン最大出力Pe-maxよりも大きい場合(Pp>Pe-max)は、0となった発電電動機発電出力指令Pmggを出力する。この場合、エンジン21は、油圧負荷への対応で全ての出力が消費されるから、発電動作を行う余裕がない。このため、発電電動機発電出力指令Pmggは0に設定され、発電電動機27が発電動作を行うことはない。
In this way, the generator motor power generation
一方、エンジン最大出力Pe-maxがポンプ推定入力Ppよりも大きい場合(Pp<Pe-max)は、エンジン最大出力Pe-maxとポンプ推定入力Ppとの差と、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxと、発電電動機力行要求出力Pmgm1とのうち、その絶対値が最小のものを選択し、発電電動機力行出力指令Pmgmとする。 On the other hand, when the engine maximum output Pe-max is larger than the pump estimated input Pp (Pp <Pe-max), the difference between the engine maximum output Pe-max and the pump estimated input Pp and the generator motor maximum power running output Pmgm-max And the generator motor power running request output Pmgm1, the one having the smallest absolute value is selected as the generator motor power running output command Pmgm.
これにより、発電電動機発電出力演算部64は、油圧負荷に対応しながら、可能な限り発電電動機力行要求出力Pmgm1を満たすように、発電電動機27の発電動作を制御する。
Thereby, the generator motor power generation
発電電動機出力指令演算部65は、発電電動機力行出力指令Pmgmと発電電動機発電出力指令Pmggとを加算する。発電電動機出力指令演算部65は、この加算値を、発電電動機出力指令Pmgとして出力する。
The generator motor output
エンジン出力指令演算部66は、ポンプ推定入力Ppから発電電動機出力指令Pmgを減算する。エンジン出力指令演算部66は、この減算値を、エンジン出力指令Peとして出力する。
The engine output
出力指令演算部60は、出力制御部の一部を構成している。この出力指令演算部60は、発電電動機要求出力演算部40からの出力の要求に加えて、操作量センサ9A〜11Aによって検出したレバー操作量OAに基づいて、蓄電装置31の出力を制御する。また、出力指令演算部60のポンプ推定入力演算部61は、各レバー操作量OAに応じたポンプ推定入力Ppを算出する。このとき、出力指令演算部60の発電電動機力行出力演算部63は、ポンプ推定入力Ppの確保を優先させた発電電動機力行出力指令Pmgmを出力する。同様に、出力指令演算部60の発電電動機発電出力演算部64は、ポンプ推定入力Ppの確保を優先させた発電電動機発電出力指令Pmggを出力する。このため、車体速度の低下を抑制して、オペレータに操作ストレスや違和感を与える機会を減少させることができる。
The output
次に、ポンプ推定入力演算部61の具体的な構成について、図12、図15ないし図19を参照して説明する。
Next, a specific configuration of the pump estimation
図12に示すように、ポンプ推定入力演算部61は、旋回基本出力演算部71と、ブーム基本出力演算部72と、アーム基本出力演算部73と、バケット基本出力演算部74と、旋回ブーム出力配分演算部75と、アームバケット出力配分演算部76と、旋回油圧電動出力配分演算部77と、合計ポンプ出力演算部78とを有している。ポンプ推定入力演算部61には、旋回速度Vrと、各レバー操作量OA(OAr,OAbm,OAam,OAbk)と、蓄電率SOCと、電流二乗積算比率Riscと、エンジン最大出力Pe-maxと、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxとが入力される。このとき、エンジン最大出力Pe-maxと発電電動機最大力行出力Pmgm-maxとを加算したものは、出力上限値Pmaxに相当する(Pmax=Pe-max+Pmgm-max)。
As shown in FIG. 12, the pump estimated
旋回基本出力演算部71は、旋回レバー操作量OArに対して単調増加するような旋回基本出力Pr0を演算する。図15に示すように、旋回基本出力演算部71は、最大値選択部71Aと、初期旋回基本出力演算部71Bと、出力減少ゲイン演算部71Cと、ゲイン変換部71Dと、乗算器71Eとを有している。
The turning basic
最大値選択部71Aは、旋回レバー操作量OArに含まれる左旋回操作量OAr1と右旋回操作量OAr2とを比較する。最大値選択部71Aは、左旋回操作量OAr1と右旋回操作量OAr2とのうち最大の値を選択し、旋回操作量OAr3として出力する。
The
初期旋回基本出力演算部71Bは、旋回操作量OAr3に基づいて初期旋回基本出力Pr10を演算するために、テーブルT6を有する。初期旋回基本出力演算部71Bは、テーブルT6を用いて旋回操作量OAr3に応じた初期旋回基本出力Pr10を演算する。このとき、初期旋回基本出力Pr10は、旋回操作量OAr3に応じた旋回動作を行うために必要な出力に相当する。初期旋回基本出力Pr10は、旋回操作量OAr3が増加するに従って、大きな値になる。旋回操作量OAr3が所定値を超えて増加すると、初期旋回基本出力Pr10は、最大値になって飽和する。 The initial turning basic output calculation unit 71B includes a table T6 for calculating the initial turning basic output Pr10 based on the turning operation amount OAr3. The initial turning basic output calculation unit 71B calculates an initial turning basic output Pr10 corresponding to the turning operation amount OAr3 using the table T6. At this time, the initial turning basic output Pr10 corresponds to an output necessary for performing a turning operation according to the turning operation amount OAr3. The initial turning basic output Pr10 increases as the turning operation amount OAr3 increases. When the turning operation amount OAr3 increases beyond a predetermined value, the initial turning basic output Pr10 reaches a maximum value and is saturated.
出力減少ゲイン演算部71Cは、旋回速度Vrに基づいて出力減少ゲインKrを演算するために、テーブルT7を有する。出力減少ゲイン演算部71Cは、テーブルT7を用いて旋回速度Vrに応じた出力減少ゲインKrを演算する。このとき、出力減少ゲインKrは、旋回速度Vrが増加するに従って、旋回出力を低下させるために、小さい値になる。旋回速度Vrが所定値を超えて増加すると、出力減少ゲインKrは、最小値になって飽和する。 The output decrease gain calculation unit 71C has a table T7 for calculating the output decrease gain Kr based on the turning speed Vr. The output decrease gain calculation unit 71C calculates the output decrease gain Kr according to the turning speed Vr using the table T7. At this time, the output decrease gain Kr becomes a small value in order to decrease the turning output as the turning speed Vr increases. When the turning speed Vr increases beyond a predetermined value, the output decrease gain Kr becomes a minimum value and becomes saturated.
出力減少ゲイン演算部71Cから出力された出力減少ゲインKr(%)は、百分率で表される。このため、出力減少ゲインKrは、ゲイン変換部71Dによって1を最大値とした比率に変換される。即ち、ゲイン変換部71Dは、出力減少ゲインKrを100で割った値を、変換後の出力減少ゲインKr10として出力する。乗算器71Eは、初期旋回基本出力Pr10と出力減少ゲインKr10との積を演算し、旋回基本出力Pr0を出力する。
The output decrease gain Kr (%) output from the output decrease gain calculation unit 71C is expressed as a percentage. For this reason, the output decrease gain Kr is converted into a ratio with 1 being the maximum value by the
ブーム基本出力演算部72は、ブームレバー操作量OAbmに対して単調増加するようなブーム基本出力Pbm0を演算する。図16に示すように、ブーム基本出力演算部72は、ブーム上げ基本出力演算部72Aと、ブーム下げ基本出力演算部72Bと、最大値選択部72Cとを有している。
The boom basic
ブーム上げ基本出力演算部72Aは、ブーム上げ操作量OAbm1に基づいてブーム上げ基本出力Pbm10を演算するために、テーブルT8を有する。ブーム上げ基本出力演算部72Aは、テーブルT8を用いてブーム上げ操作量OAbm1に応じたブーム上げ基本出力Pbm10を演算する。このとき、ブーム上げ基本出力Pbm10は、ブーム上げ操作量OAbm1に応じたブーム上げ動作を行うために必要な出力に相当する。ブーム上げ基本出力Pbm10は、ブーム上げ操作量OAbm1が増加するに従って、大きな値になる。ブーム上げ操作量OAbm1が所定値を超えて増加すると、ブーム上げ基本出力Pbm10は、最大値になって飽和する。
The boom raising basic
ブーム下げ基本出力演算部72Bは、ブーム下げ操作量OAbm2に基づいてブーム下げ基本出力Pbm20を演算するために、テーブルT9を有する。ブーム下げ基本出力演算部72Bは、テーブルT9を用いてブーム下げ操作量OAbm2に応じたブーム下げ基本出力Pbm20を演算する。このとき、ブーム下げ基本出力Pbm20は、ブーム下げ操作量OAbm2に応じたブーム下げ動作を行うために必要な出力に相当する。ブーム下げ基本出力Pbm20は、ブーム下げ操作量OAbm2が増加するに従って、大きな値になる。ブーム下げ操作量OAbm2が所定値を超えて増加すると、ブーム下げ基本出力Pbm20は、最大値になって飽和する。
The boom lowering basic
なお、ブーム下げ動作では、ブーム12Aに重力が作用するため、ブーム上げ動作に比べて、小さい出力で足りる。このため、ブーム下げ基本出力Pbm20は、ブーム上げ基本出力Pbm10に比べて全体的に小さい値になっている。
Note that in the boom lowering operation, gravity acts on the
最大値選択部72Cは、ブーム上げ基本出力Pbm10とブーム下げ基本出力Pbm20とを比較する。最大値選択部72Cは、ブーム上げ基本出力Pbm10とブーム下げ基本出力Pbm20とのうち最大の値を選択し、ブーム基本出力Pbm0として出力する。
The
アーム基本出力演算部73は、アームレバー操作量OAamに対して単調増加するようなアーム基本出力Pam0を演算する。バケット基本出力演算部74は、バケットレバー操作量OAbkに対して単調増加するようなバケット基本出力Pbk0を演算する。アーム基本出力演算部73およびバケット基本出力演算部74は、いずれもブーム基本出力演算部72とほぼ同様に構成されている。
The arm
旋回ブーム出力配分演算部75は、出力上限値Pmaxに応じて旋回動作とブーム12Aの動作とを行うために、出力上限値Pmax等を考慮した旋回要求出力Pr1およびブーム要求出力Pbm1を演算する。図17に示すように、旋回ブーム出力配分演算部75は、旋回ブーム配分出力演算部75Aと、旋回要求出力演算部75Bと、ブーム要求出力演算部75Cとを有している。旋回ブーム出力配分演算部75には、出力上限値Pmaxと、旋回基本出力Pr0と、ブーム基本出力Pbm0と、アーム基本出力Pam0と、バケット基本出力Pbk0とが入力される。
The turning boom output
旋回ブーム配分出力演算部75Aは、加算器75A1,75A4と、アームバケット配分出力演算部75A2と、減算器75A3と、最小値選択部75A5とを有している。
The turning boom distribution
加算器75A1は、アーム基本出力Pam0とバケット基本出力Pbk0とを加算し、この加算値をアームバケット基本出力Pab0として出力する(Pab0=Pam0+Pbk0)。 The adder 75A1 adds the arm basic output Pam0 and the bucket basic output Pbk0, and outputs this added value as the arm bucket basic output Pab0 (Pab0 = Pam0 + Pbk0).
アームバケット配分出力演算部75A2は、アームバケット基本出力Pab0に基づいて暫定的なアームバケット配分出力Pab1を演算するために、テーブルT10を有する。アームバケット配分出力演算部75A2は、テーブルT10を用いてアームバケット基本出力Pab0に応じたアームバケット配分出力Pab1を演算する。このとき、アームバケット配分出力Pab1は、アーム基本出力Pam0とバケット基本出力Pbk0とに基づいて、アーム12Bおよびバケット12Cの動作に配分可能な出力に相当する。アームバケット配分出力Pab1は、アームバケット基本出力Pab0が増加するに従って、大きな値になる。アームバケット基本出力Pab0が所定値を超えて増加すると、アームバケット配分出力Pab1は、最大値になって飽和する。
The arm bucket distribution output calculation unit 75A2 has a table T10 for calculating a temporary arm bucket distribution output Pab1 based on the arm bucket basic output Pab0. The arm bucket distribution output calculation unit 75A2 calculates an arm bucket distribution output Pab1 corresponding to the arm bucket basic output Pab0 using the table T10. At this time, the arm bucket distribution output Pab1 corresponds to an output that can be distributed to the operations of the
減算器75A3は、出力上限値Pmaxからアームバケット配分出力Pab1を減算し、この減算値を第1の旋回ブーム基本出力Prb10として出力する。加算器75A4は、旋回基本出力Pr0とブーム基本出力Pbm0を加算し、この加算値を第2の旋回ブーム基本出力Prb20として出力する。最小値選択部75A5は、第1の旋回ブーム基本出力Prb10と第2の旋回ブーム基本出力Prb20とを比較する。最小値選択部75A5は、第1の旋回ブーム基本出力Prb10と第2の旋回ブーム基本出力Prb20とのうち最小の値を選択し、旋回ブーム配分出力Prbとして出力する。 The subtractor 75A3 subtracts the arm bucket distribution output Pab1 from the output upper limit value Pmax, and outputs this subtracted value as the first turning boom basic output Prb10. The adder 75A4 adds the turning basic output Pr0 and the boom basic output Pbm0, and outputs this added value as the second turning boom basic output Prb20. The minimum value selector 75A5 compares the first turning boom basic output Prb10 with the second turning boom basic output Prb20. The minimum value selection unit 75A5 selects the minimum value from the first turning boom basic output Prb10 and the second turning boom basic output Prb20, and outputs it as the turning boom distribution output Prb.
旋回要求出力演算部75Bは、最大値選択部75B1と、旋回配分比率演算部75B2と、乗算器75B3と、最小値選択部75B4とを有している。
The turn request
最大値選択部75B1は、第2の旋回ブーム基本出力Prb20と1とを比較する。最大値選択部75B1は、第2の旋回ブーム基本出力Prb20と1とのうち最大値を選択して、出力する。 The maximum value selector 75B1 compares the second turning boom basic output Prb20 with 1. The maximum value selector 75B1 selects and outputs the maximum value among the second turning boom basic outputs Prb20 and 1.
旋回配分比率演算部75B2は、旋回基本出力Pr0を最大値選択部75B1からの出力で除算する。このとき、最大値選択部75B1は、1以上の値を出力している。旋回配分比率演算部75B2は、第2の旋回ブーム基本出力Prb20に対する旋回基本出力Pr0の比率を算出する。 The turn distribution ratio calculation unit 75B2 divides the turn basic output Pr0 by the output from the maximum value selection unit 75B1. At this time, the maximum value selector 75B1 outputs a value of 1 or more. The turning distribution ratio calculation unit 75B2 calculates the ratio of the turning basic output Pr0 to the second turning boom basic output Prb20.
乗算器75B3は、旋回配分比率演算部75B2からの出力と旋回ブーム配分出力Prbとを乗算する。最小値選択部75B4は、乗算器75B3からの出力と旋回基本出力Pr0とを比較する。最小値選択部75B4は、乗算器75B3からの出力と旋回基本出力Pr0とのうち最小値を選択し、旋回要求出力Pr1として出力する。 The multiplier 75B3 multiplies the output from the turning distribution ratio calculation unit 75B2 and the turning boom distribution output Prb. The minimum value selection unit 75B4 compares the output from the multiplier 75B3 with the turning basic output Pr0. The minimum value selector 75B4 selects the minimum value from the output from the multiplier 75B3 and the turning basic output Pr0, and outputs it as the turning request output Pr1.
ブーム要求出力演算部75Cは、最大値選択部75C1と、ブーム配分比率演算部75C2と、乗算器75C3と、最小値選択部75C4とを有している。
The boom request
最大値選択部75C1は、第2の旋回ブーム基本出力Prb20と1とを比較する。最大値選択部75C1は、第2の旋回ブーム基本出力Prb20と1とのうち最大値を選択して、出力する。 The maximum value selection unit 75C1 compares the second turning boom basic output Prb20 with 1. The maximum value selection unit 75C1 selects and outputs the maximum value among the second turning boom basic outputs Prb20 and 1.
ブーム配分比率演算部75C2は、ブーム基本出力Pbm0を最大値選択部75C1からの出力で除算する。このとき、最大値選択部75C1は、1以上の値を出力している。ブーム配分比率演算部75C2は、第2の旋回ブーム基本出力Prb20に対するブーム基本出力Pbm0の比率を算出する。 The boom distribution ratio calculation unit 75C2 divides the boom basic output Pbm0 by the output from the maximum value selection unit 75C1. At this time, the maximum value selection unit 75C1 outputs a value of 1 or more. The boom distribution ratio calculation unit 75C2 calculates the ratio of the boom basic output Pbm0 to the second turning boom basic output Prb20.
乗算器75C3は、ブーム配分比率演算部75C2からの出力と旋回ブーム配分出力Prbとを乗算する。最小値選択部75C4は、乗算器75C3からの出力とブーム基本出力Pbm0とを比較する。最小値選択部75C4は、乗算器75C3からの出力とブーム基本出力Pbm0とのうち最小値を選択し、ブーム要求出力Pbm1として出力する。 The multiplier 75C3 multiplies the output from the boom distribution ratio calculation unit 75C2 and the turning boom distribution output Prb. The minimum value selection unit 75C4 compares the output from the multiplier 75C3 with the boom basic output Pbm0. The minimum value selection unit 75C4 selects the minimum value from the output from the multiplier 75C3 and the boom basic output Pbm0, and outputs it as the boom request output Pbm1.
アームバケット出力配分演算部76は、出力上限値Pmaxに応じてアーム12Bの動作とバケット12Cの動作とを行うために、出力上限値Pmax等を考慮したアーム要求出力Pam1およびバケット要求出力Pbk1を演算する。図18に示すように、アームバケット出力配分演算部76は、アームバケット配分出力演算部76Aと、アーム要求出力演算部76Bと、バケット要求出力演算部76Cとを有している。アームバケット出力配分演算部76には、出力上限値Pmaxと、旋回要求出力Pr1と、ブーム要求出力Pbm1と、アーム基本出力Pam0と、バケット基本出力Pbk0とが入力される。
The arm bucket output
アームバケット配分出力演算部76Aは、加算器76A1,76A3と、減算器76A2と、最小値選択部76A4とを有している。
The arm bucket distribution
加算器76A1は、旋回要求出力Pr1とブーム要求出力Pbm1とを加算し、この加算値を旋回ブーム要求出力Prb1として出力する(Prb1=Pr1+Pbm1)。減算器76A2は、出力上限値Pmaxから旋回ブーム要求出力Prb1を減算し、この減算値を第1のアームバケット基本出力Pab10として出力する。加算器76A3は、アーム基本出力Pam0とバケット基本出力Pbk0を加算し、この加算値を第2のアームバケット基本出力Pab20として出力する。最小値選択部76A4は、第1のアームバケット基本出力Pab10と第2のアームバケット基本出力Pab20とを比較する。最小値選択部76A4は、第1のアームバケット基本出力Pab10と第2のアームバケット基本出力Pab20とのうち最小の値を選択し、アームバケット配分出力Pabとして出力する。 The adder 76A1 adds the turning request output Pr1 and the boom request output Pbm1, and outputs this added value as the turning boom request output Prb1 (Prb1 = Pr1 + Pbm1). The subtractor 76A2 subtracts the turning boom request output Prb1 from the output upper limit value Pmax, and outputs this subtracted value as the first arm bucket basic output Pab10. The adder 76A3 adds the arm basic output Pam0 and the bucket basic output Pbk0, and outputs the added value as the second arm bucket basic output Pab20. The minimum value selector 76A4 compares the first arm bucket basic output Pab10 with the second arm bucket basic output Pab20. The minimum value selector 76A4 selects the minimum value from the first arm bucket basic output Pab10 and the second arm bucket basic output Pab20, and outputs it as the arm bucket distribution output Pab.
アーム要求出力演算部76Bは、最大値選択部76B1と、アーム配分比率演算部76B2と、乗算器76B3と、最小値選択部76B4とを有している。
The arm request
最大値選択部76B1は、第2のアームバケット基本出力Pab20と1とを比較する。最大値選択部76B1は、第2のアームバケット基本出力Pab20と1とのうち最大値を選択して、出力する。 The maximum value selector 76B1 compares the second arm bucket basic output Pab20 with 1. The maximum value selection unit 76B1 selects and outputs the maximum value among the second arm bucket basic outputs Pab20 and 1.
アーム配分比率演算部76B2は、アーム基本出力Pam0を最大値選択部76B1からの出力で除算する。このとき、最大値選択部76B1は、1以上の値を出力している。アーム配分比率演算部76B2は、第2のアームバケット基本出力Pab20に対するアーム基本出力Pam0の比率を算出する。 The arm distribution ratio calculation unit 76B2 divides the arm basic output Pam0 by the output from the maximum value selection unit 76B1. At this time, the maximum value selector 76B1 outputs a value of 1 or more. The arm distribution ratio calculation unit 76B2 calculates the ratio of the arm basic output Pam0 to the second arm bucket basic output Pab20.
乗算器76B3は、アーム配分比率演算部76B2からの出力とアームバケット配分出力Pabとを乗算する。最小値選択部76B4は、乗算器76B3からの出力とアーム基本出力Pam0とを比較する。最小値選択部76B4は、乗算器76B3からの出力とアーム基本出力Pam0とのうち最小値を選択し、アーム要求出力Pam1として出力する。 The multiplier 76B3 multiplies the output from the arm distribution ratio calculation unit 76B2 and the arm bucket distribution output Pab. The minimum value selector 76B4 compares the output from the multiplier 76B3 with the arm basic output Pam0. The minimum value selection unit 76B4 selects the minimum value from the output from the multiplier 76B3 and the arm basic output Pam0, and outputs it as the arm request output Pam1.
バケット要求出力演算部76Cは、最大値選択部76C1と、バケット配分比率演算部76C2と、乗算器76C3と、最小値選択部76C4とを有している。 The bucket request output calculation unit 76C includes a maximum value selection unit 76C1, a bucket distribution ratio calculation unit 76C2, a multiplier 76C3, and a minimum value selection unit 76C4.
最大値選択部76C1は、第2のアームバケット基本出力Pab20と1とを比較する。最大値選択部76C1は、第2のアームバケット基本出力Pab20と1とのうち最大値を選択して、出力する。 The maximum value selection unit 76C1 compares the second arm bucket basic output Pab20 with 1. The maximum value selection unit 76C1 selects and outputs the maximum value among the second arm bucket basic outputs Pab20 and 1.
バケット配分比率演算部76C2は、バケット基本出力Pbk0を最大値選択部76C1からの出力で除算する。このとき、最大値選択部76C1は、1以上の値を出力している。バケット配分比率演算部76C2は、第2のアームバケット基本出力Pab20に対するバケット基本出力Pbk0の比率を算出する。 The bucket distribution ratio calculation unit 76C2 divides the bucket basic output Pbk0 by the output from the maximum value selection unit 76C1. At this time, the maximum value selection unit 76C1 outputs a value of 1 or more. The bucket distribution ratio calculation unit 76C2 calculates the ratio of the bucket basic output Pbk0 to the second arm bucket basic output Pab20.
乗算器76C3は、バケット配分比率演算部76C2からの出力とアームバケット配分出力Pabとを乗算する。最小値選択部76C4は、乗算器76C3からの出力とバケット基本出力Pbk0とを比較する。最小値選択部76C4は、乗算器76C3からの出力とバケット基本出力Pbk0とのうち最小値を選択し、バケット要求出力Pbk1として出力する。 The multiplier 76C3 multiplies the output from the bucket distribution ratio calculation unit 76C2 and the arm bucket distribution output Pab. The minimum value selection unit 76C4 compares the output from the multiplier 76C3 with the bucket basic output Pbk0. The minimum value selector 76C4 selects the minimum value from the output from the multiplier 76C3 and the bucket basic output Pbk0, and outputs it as the bucket request output Pbk1.
旋回油圧電動出力配分演算部77は、旋回要求出力Pr1のうち可能な限り多くの部分を旋回電動モータ33に分配し、残余を旋回油圧モータ26に分配する。図19に示すように、旋回油圧電動出力配分演算部77は、蓄電率判定部77Aと、電流二乗積算比率判定部77Bと、電動旋回禁止判定部77Cと、選択部77Dと、減算器77E,77Gと、最大値選択部77Fとを有している。旋回油圧電動出力配分演算部77には、旋回要求出力Pr1と、蓄電率SOCと、電流二乗積算比率Riscとが入力される。
The swing hydraulic electric output
蓄電率判定部77Aは、蓄電率SOCが旋回電動モータ33による旋回トルクの付与を禁止する値になっているか否かを判定する。具体的には、蓄電率判定部77Aは、蓄電率SOCと予め設定された電動旋回禁止蓄電率SOCxとを比較する。蓄電率判定部77Aは、蓄電率SOCが電動旋回禁止蓄電率SOCx以下であるとき(SOC≦SOCx)には、電動旋回を禁止する禁止信号S1を出力する。蓄電率判定部77Aは、蓄電率SOCが電動旋回禁止蓄電率SOCxよりも大きいとき(SOC>SOCx)には、禁止信号S1を出力しない。ここで、電動旋回禁止蓄電率SOCxは、例えば蓄電率SOCの適正使用範囲の下限値(使用下限値SOC1)に設定されている。なお、電動旋回禁止蓄電率SOCxは、旋回電動モータ33や蓄電装置31の仕様等に基づいて、使用下限値SOC1とは異なる値に設定してもよい。
The storage
電流二乗積算比率判定部77Bは、電流二乗積算比率Riscが旋回電動モータ33による旋回トルクの付与を禁止する値になっているか否かを判定する。具体的には、電流二乗積算比率判定部77Bは、電流二乗積算比率Riscと予め設定された電動旋回禁止比率Rxとを比較する。電流二乗積算比率判定部77Bは、電流二乗積算比率Riscが電動旋回禁止比率Rx以上であるとき(Risc≧Rx)には、電動旋回を禁止する禁止信号S2を出力する。電流二乗積算比率判定部77Bは、電流二乗積算比率Riscが電動旋回禁止比率Rxよりも小さいとき(Risc<Rx)には、禁止信号S2を出力しない。ここで、電動旋回禁止比率Rxは、例えば電流二乗積算比率Riscの上限値Risc2に設定されている。なお、電動旋回禁止比率Rxは、旋回電動モータ33や蓄電装置31の仕様等に基づいて、上限値Risc2とは異なる値に設定してもよい。
The current square integration
電動旋回禁止判定部77Cは、禁止信号S1,S2のいずれかが出力されたときには、禁止判定(TRUE)を出力する。電動旋回禁止判定部77Cは、禁止信号S1,S2の両方が出力されていないときには、許可判定(FALSE)を出力する。
The electric turning
選択部77Dは、電動旋回禁止判定部77Cが禁止判定を出力したときには、旋回電動モータ配分出力Per0として0を選択する。選択部77Dは、電動旋回禁止判定部77Cが許可判定を出力したときには、旋回電動モータ配分出力Per0として旋回電動モータ最大出力Per-maxを選択する。このとき、旋回電動モータ配分出力Per0は、旋回電動モータ33に配分可能な出力を示している。
When the electric turning
減算器77Eは、旋回要求出力Pr1から旋回電動モータ配分出力Per0を減算し、この減算値を出力する。最大値選択部77Fは、減算器77Eからの出力と0とを比較する。最大値選択部77Fは、減算器77Eからの出力と0とのうち最大値を選択して、油圧旋回要求出力Phr1として出力する。減算器77Gは、旋回要求出力Pr1から油圧旋回要求出力Phr1を減算し、この減算値を、旋回電動モータ出力指令Perとして出力する。
The
合計ポンプ出力演算部78は、油圧旋回要求出力Phr1と、ブーム要求出力Pbm1と、アーム要求出力Pam1と、バケット要求出力Pbk1とを加算する。合計ポンプ出力演算部78は、これらの合計値をポンプ推定入力Ppとして出力する。
The total pump
ポンプ推定入力演算部61は、各レバー操作量OA等に基づいて、旋回基本出力Pr0と、ブーム基本出力Pbm0と、アーム基本出力Pam0と、バケット基本出力Pbk0とを推定する。ポンプ推定入力演算部61は、エンジン最大出力Pe-maxと発電電動機最大力行出力Pmgm-maxとを合計した出力上限値Pmaxを超えない範囲で、旋回基本出力Pr0、ブーム基本出力Pbm0、アーム基本出力Pam0およびバケット基本出力Pbk0に応じて出力配分を調整し、旋回要求出力Pr1と、ブーム要求出力Pbm1と、アーム要求出力Pam1と、バケット要求出力Pbk1とを算出する。
The pump estimation
ポンプ推定入力演算部61は、旋回要求出力Pr1を油圧出力部分(油圧旋回要求出力Phr1)と電動出力部分(旋回電動モータ出力指令Per)とに分配する。このとき、ポンプ推定入力演算部61は、旋回操作量(旋回レバー操作量OAr)に応じて、旋回電動モータ33の出力指令値(旋回電動モータ出力指令Per)を計算する。なお、ポンプ推定入力演算部61は、蓄電装置31が許容する範囲で、旋回油圧モータ26による旋回動作よりも、旋回電動モータ33による旋回動作を優先させる。
The pump estimated
ポンプ推定入力演算部61は、ブーム要求出力Pbm1と、アーム要求出力Pam1と、バケット要求出力Pbk1と、油圧旋回要求出力Phr1とを合計して、目標とする動作に必要とされるポンプ出力(ポンプ推定入力Pp)を計算する。なお、ポンプ推定入力Ppを計算するときには、ポンプ効率や補機負荷等も考慮する。
The pump estimated
ポンプ推定入力演算部61は、出力上限値Pmax、蓄電率SOC、電流二乗積算比率Riscに基づいて、ポンプ推定入力Ppおよび旋回電動モータ出力指令Perを低下させる。このため、ポンプ推定入力演算部61で行われる計算は、蓄電率SOCの過度な減少や電流二乗積算比率Riscの過度な増加に対して、それ以上の悪化を防ぐために、車体速度を低下させることに相当する。
The pump estimated
本実施の形態によるハイブリッド油圧ショベル1は上述のような構成を有する。次に、HCU36による蓄電装置31の出力の制御内容について、図20ないし図23を参照しつつ説明する。なお、図20ないし図23中では、エンジン最大出力Pe-maxは80kWとしている。この値は、エンジン最大出力Pe-maxの一例を示したものであり、油圧ショベル1の仕様等によって適宜変更される。また、説明を簡略化するために、旋回動作は行わず、旋回電動モータ33は力行と回生のいずれも実行しないものとする。
The
第1に、電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にあり(例えばRisc=50%)、蓄電率SOCが許容範囲を超えて目標値SOC0を上回った(例えばSOC=67%)場合について、HCU36の制御内容を、図20を参照して説明する。
First, when the current square integration ratio Risc is within the allowable range (for example, Risc = 50%) and the storage rate SOC exceeds the allowable range and exceeds the target value SOC0 (for example, SOC = 67%), the
この場合、HCU36の発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscとに基づいて、フルパワーでの力行を要求する発電電動機要求出力Pmg1(例えば、Pmg1=30kW)を出力する。
In this case, the generator motor required
一方、蓄電率SOCは使用上限値SOC2から離れているのに加え、電流二乗積算比率Riscも上限値Risc2から離れている。このため、HCU36の最大出力演算部50は、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxによって、フルパワーでの力行を許可する。
On the other hand, the storage rate SOC is far from the upper limit value SOC2, and the current square integration ratio Risc is also far from the upper limit value Risc2. For this reason, the maximum
ここで、HCU36の出力指令演算部60は、操作量センサ9A〜11Aによって検出されたレバー操作量OAに基づいて、例えば100kWのポンプ推定入力Ppを算出するものと仮定する。このとき、例えば、発電電動機要求出力Pmg1が0kWであれば、発電電動機27は、ポンプ推定入力Pp(Pp=100kW)とエンジン最大出力Pe-max(Pe-max=80kW)との差分である20kWの力行動作を行えば足りる。
Here, it is assumed that the output
これに対し、発電電動機要求出力演算部40は、フルパワーでの力行を要求している(Pmg1=30kW)。これに加え、最大出力演算部50は、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxによって、フルパワーでの力行を許可している。このため、出力指令演算部60は、発電電動機要求出力Pmg1に基づいて、フルパワーで発電電動機27を力行動作させる。これにより、ポンプ推定入力Ppが確保されるから、車体速度は、維持される。これに加え、発電電動機27はフルパワーで力行動作するから、蓄電装置31の蓄電率SOCは、基準値に向けて速やかに低下する。
On the other hand, the generator motor required
一方、電流二乗積算比率Riscは、中間値Risc0よりも上昇して許容範囲から一時的に逸脱する可能性がある。しかしながら、蓄電率SOCが目標値SOC0に近付くに従って、発電電動機要求出力演算部40による力行要求は、その出力値が低下する。このため、電流二乗積算比率Riscの上昇は、徐々に解消させる。
On the other hand, the current square integration ratio Risc may be higher than the intermediate value Risc0 and temporarily deviate from the allowable range. However, as the power storage rate SOC approaches the target value SOC0, the output value of the power running request by the generator motor required
第2に、電流二乗積算比率Riscが許容範囲を超えて上昇し(例えばRisc=80%)、蓄電率SOCが許容範囲内で目標値SOC0を上回った(例えばSOC=55%)場合について、HCU36の制御内容を、図21を参照して説明する。
Second, when the current square integration ratio Risc increases beyond the allowable range (for example, Risc = 80%) and the storage rate SOC exceeds the target value SOC0 within the allowable range (for example, SOC = 55%), the
この場合、HCU36の発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscとに基づいて、ハーフパワーでの力行を要求する発電電動機要求出力Pmg1(例えば、Pmg1=10kW)を出力する。
In this case, the generator motor required
一方、蓄電率SOCは使用上限値SOC2から離れている。これに加え、電流二乗積算比率Riscも、出力が制限されるまで上限値Risc2に近付いていない(Risc<b1)。このため、HCU36の最大出力演算部50は、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxによって、フルパワーでの力行を許可する。
On the other hand, the storage rate SOC is far from the use upper limit SOC2. In addition, the current square integration ratio Risc does not approach the upper limit Risc2 until the output is limited (Risc <b1). For this reason, the maximum
ここで、HCU36の出力指令演算部60は、操作量センサ9A〜11Aによって検出されたレバー操作量OAに基づいて、例えば100kWのポンプ推定入力Ppを算出するものと仮定する。このとき、発電電動機要求出力演算部40は、ハーフパワーでの力行を要求している(Pmg1=10kW)。これに加え、最大出力演算部50は、発電電動機最大力行出力Pmgm-maxによって、フルパワーでの力行を許可している。
Here, it is assumed that the output
このため、出力指令演算部60は、発電電動機要求出力Pmg1を超えて、ポンプ推定入力Ppとエンジン最大出力Pe-maxとの差分(20kW)に基づいて、発電電動機27を力行動作させる。これにより、ポンプ推定入力Ppが確保されるから、車体速度は、維持される。
Therefore, the output
これに加え、蓄電装置31の蓄電率SOCは、目標値SOC0に向けて低下するが、必要以上に低下する可能性がある。また、仮に、旋回動作が加わったときには、旋回電動モータ33からの回生電力が蓄電装置31に供給されて、蓄電率SOCが上昇する可能性もある。このため、蓄電装置31の蓄電率SOCは、許容範囲から逸脱する可能性がある。
In addition to this, the storage rate SOC of the
しかしながら、車体の走行や作業が停止されると、ポンプ推定入力Ppがエンジン最大出力Pe-maxよりも低下する。これにより、HCU36は、発電電動機要求出力Pmg1に基づいて発電電動機27の動作を制御するから、蓄電率SOCは、徐々に目標値SOC0に収束する。
However, when the traveling or work of the vehicle body is stopped, the pump estimated input Pp is lower than the engine maximum output Pe-max. As a result, the
第3に、電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にあり(例えばRisc=50%)、蓄電率SOCが許容範囲を超えて目標値SOC0を下回った(例えばSOC=33%)場合について、HCU36の制御内容を、図22を参照して説明する。
Third, when the current square integration ratio Risc is within the allowable range (for example, Risc = 50%) and the storage rate SOC exceeds the allowable range and falls below the target value SOC0 (for example, SOC = 33%), the
この場合、HCU36の発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscとに基づいて、フルパワーでの発電を要求する発電電動機要求出力Pmg1(例えば、Pmg1=−30kW)を出力する。
In this case, the generator motor required
一方、蓄電率SOCは使用下限値SOC1から離れているのに加え、電流二乗積算比率Riscも上限値Risc2から離れている。このため、HCU36の最大出力演算部50は、発電電動機最大発電出力Pmgg-maxによって、フルパワーでの発電を許可する。
On the other hand, in addition to the power storage rate SOC being far from the lower limit value SOC1, the current square integration ratio Risc is also far from the upper limit value Risc2. For this reason, the maximum
ここで、HCU36の出力指令演算部60は、操作量センサ9A〜11Aによって検出されたレバー操作量OAに基づいて、例えば60kWのポンプ推定入力Ppを算出するものと仮定する。このとき、出力指令演算部60は、ポンプ推定入力Ppの確保を優先させる。このため、ポンプ推定入力Pp(Pp=60kW)とエンジン最大出力Pe-max(Pe-max=80kW)との差分である−20kWが、発電可能な出力である。
Here, it is assumed that the output
このため、出力指令演算部60は、発電電動機要求出力Pmg1の一部である−20kWで発電電動機27を発電動作させる。これにより、ポンプ推定入力Ppが確保されるから、車体速度は、維持される。これに加え、発電電動機27は発電動作するから、蓄電装置31の蓄電率SOCは、基準値に向けて上昇する。
For this reason, the output
一方、電流二乗積算比率Riscは、中間値Risc0よりも上昇して許容範囲から一時的に逸脱する可能性がある。しかしながら、蓄電率SOCが目標値SOC0に近付くに従って、発電電動機要求出力演算部40による発電要求は、その出力値が低下する。このため、電流二乗積算比率Riscの上昇は、徐々に解消させる。
On the other hand, the current square integration ratio Risc may be higher than the intermediate value Risc0 and temporarily deviate from the allowable range. However, as the power storage rate SOC approaches the target value SOC0, the output value of the power generation request by the generator motor required
第4に、電流二乗積算比率Riscが許容範囲を超えて上昇し(例えばRisc=80%)、蓄電率SOCが許容範囲内で目標値SOC0を下回った(例えばSOC=45%)場合について、HCU36の制御内容を、図23を参照して説明する。
Fourth, when the current square integration ratio Risc increases beyond the allowable range (for example, Risc = 80%) and the storage rate SOC falls within the allowable range below the target value SOC0 (for example, SOC = 45%), the
この場合、HCU36の発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscとに基づいて、ハーフパワーでの発電を要求する発電電動機要求出力Pmg1(例えば、Pmg1=−10kW)を出力する。
In this case, the generator motor required
一方、蓄電率SOCは使用下限値SOC1から離れている。これに加え、電流二乗積算比率Riscも、出力が制限されるまで上限値Risc2に近付いていない(Risc<b1)。このため、HCU36の最大出力演算部50は、発電電動機最大力行出力Pmgg-maxによって、フルパワーでの発電を許可する。
On the other hand, the storage rate SOC is far from the use lower limit SOC1. In addition, the current square integration ratio Risc does not approach the upper limit Risc2 until the output is limited (Risc <b1). For this reason, the maximum
ここで、HCU36の出力指令演算部60は、操作量センサ9A〜11Aによって検出されたレバー操作量OAに基づいて、例えば100kWのポンプ推定入力Ppを算出するものと仮定する。このとき、出力指令演算部60は、ポンプ推定入力Ppの確保を優先させる。
Here, it is assumed that the output
このため、出力指令演算部60は、発電電動機要求出力Pmg1に基づく発電は行わず、ポンプ推定入力Ppとエンジン最大出力Pe-maxとの差分(20kW)に基づいて、発電電動機27を力行動作させる。これにより、ポンプ推定入力Ppが確保されるから、車体速度は、維持される。
For this reason, the output
このとき、発電電動機27は、発電電動機要求出力Pmg1に反して、力行動作する。このため、蓄電装置31の蓄電率SOCは、目標値SOC0を下回った状態からさらに低下する。この結果、蓄電装置31の蓄電率SOCは、許容範囲から逸脱する可能性がある。
At this time, the
しかしながら、車体の走行や作業が停止されると、ポンプ推定入力Ppがエンジン最大出力Pe-maxよりも低下する。これにより、HCU36は、発電電動機要求出力Pmg1に基づいて発電電動機27の動作を制御するから、蓄電率SOCは、徐々に目標値SOC0に収束する。
However, when the traveling or work of the vehicle body is stopped, the pump estimated input Pp is lower than the engine maximum output Pe-max. As a result, the
かくして、本実施の形態によれば、蓄電装置31の状態を表す蓄電率SOC(第1の指標)と電流二乗積算比率Risc(第2の指標)とを検出するBCU32(蓄電装置状態検出部)を備えている。また、HCU36は、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscとに応じた蓄電装置31の出力を要求する発電電動機要求出力演算部40と、発電電動機要求出力演算部40からの発電電動機要求出力Pmg1に基づいて、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscとのいずれも限界値(使用下限値SOC1、使用上限値SOC2、上限値Risc2)を超えないように、蓄電装置31の出力を制御する最大出力演算部50および出力指令演算部60とを有する。
Thus, according to the present embodiment, the BCU 32 (power storage device state detection unit) that detects the power storage rate SOC (first index) representing the state of the
このとき、発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscの両方が許容範囲内にあるときには、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscの両方が許容範囲から逸脱しないように、蓄電装置31の出力を要求する。
At this time, the generator motor required
また、発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCが許容範囲を超えて基準値(目標値SOC0)から逸脱し、電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にあるときには、電流二乗積算比率Riscが基準値(中間値Risc0)から逸脱するのを許容して、蓄電率SOCが基準値(目標値SOC0)に近付くように蓄電装置31の出力を要求する。同様に、発電電動機要求出力演算部40は、電流二乗積算比率Riscが許容範囲を超えて基準値(中間値Risc0)から逸脱し、蓄電率SOCが許容範囲内にあるときには、蓄電率SOCが基準値(目標値SOC0)から逸脱するのを許容して、電流二乗積算比率Riscが基準値(中間値Risc0)に近付くように蓄電装置31の出力を要求する。
Further, the generator motor required
これに加え、最大出力演算部50および出力指令演算部60は、発電電動機要求出力演算部40からの発電電動機要求出力Pmg1に基づいて、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscとのいずれも限界値(使用下限値SOC1、使用上限値SOC2、上限値Risc2)を超えないように、蓄電装置31の出力を制御する。
In addition to this, the maximum
このように、HCU36は、発電電動機27の力行動作と発電動作が蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscの両方に、どのように作用するかを考慮して、蓄電装置31の出力を制御する。これにより、蓄電率SOCと電流二乗積算比率Riscのどちらかが突出して悪化する場面が減少し、蓄電装置31を有効活用することができる。これにより、2つの指標に基づいて蓄電装置31の劣化抑制を行うことができると共に、蓄電装置31の適切な利用が可能になる。この結果、車体速度の低下を抑制することができ、オペレータに操作ストレスや違和感を与える機会を低減することができる。
In this way, the
また、発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCが目標値SOC0を下回り、かつ電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にある場合に、発電電動機27に発電を要求する発電要求部40Aを有する。このため、蓄電装置31の蓄電率SOCが目標値SOC0よりも低い場合には、HCU36は、エンジン21の出力を優先的に作業に使用しながら、発電可能な余力がエンジン21に生じたときに、発電電動機27を発電動作させる。これにより、可能な限り作業に影響を与えずに、蓄電率SOCを目標値SOC0に向けて上昇させることができる。
The generator motor required
発電電動機要求出力演算部40は、蓄電率SOCが目標値SOC0を上回り、かつ電流二乗積算比率Riscが許容範囲内にある場合に、発電電動機27に力行を要求する力行要求部40Bを有する。このため、蓄電装置31の蓄電率SOCが目標値SOC0よりも高い場合には、HCU36は、作業用の出力を確保した状態で、発電電動機27を力行動作させる。これにより、何らかの原因で蓄電装置31が充電過多となった場合でも、作業を継続して、蓄電率SOCを目標値SOC0に向けて低下させることができる。
The generator motor required
発電電動機要求出力演算部40は、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2に近付くに従って出力を低下させて発電電動機27に発電または力行を要求させる電流二乗積算比率要求出力演算部43をさらに有する。これにより、HCU36は、蓄電率SOCを目標値SOC0に近付けるときに、電流二乗積算比率Riscが過度に増加しないように、発電電動機27の発電出力または力行出力を調整することができる。
The generator motor required
発電要求部40Aは、蓄電率SOCが許容範囲内にある場合に、蓄電率SOCが許容範囲外にある場合に比べて、出力を低下させて発電要求を行う発電出力低下要求部42A2を有する。また、力行要求部40Bは、蓄電率SOCが許容範囲内にある場合に、蓄電率SOCが許容範囲外にある場合に比べて、出力を低下させて力行要求を行う力行出力低下要求部42B2を有する。このため、蓄電率SOCが目標値SOC0に収束するように発電出力や力行出力を低下させた状態で発電電動機27を動作させることができる。これにより、車体の非操作時に、安定して蓄電率SOCを目標値SOC0に留めることができる。
The power
最大出力演算部50は、蓄電率SOCが使用下限値SOC1に到達した場合に、発電電動機27の力行を禁止する力行禁止部(蓄電率力行制限ゲイン演算部52A)と、蓄電率SOCが使用上限値SOC2に到達した場合に、発電電動機27の発電を禁止する発電禁止部(蓄電率発電制限ゲイン演算部52B)とをさらに有する。これにより、蓄電装置31の過度な充電や放電を抑制することができる。
The maximum
最大出力演算部50は、電流二乗積算比率Riscが上限値Risc2に到達した場合は、発電電動機27の力行と発電を禁止する力行発電禁止部(電流二乗積算比率出力制限ゲイン演算部52C)を有する。これにより、蓄電装置31の過度な使用を抑制して、蓄電装置31の寿命を向上することができる。
When the current square integration ratio Risc reaches the upper limit value Risc2, the maximum
出力指令演算部60は、発電電動機要求出力演算部40からの出力の要求(発電電動機要求出力Pmg1)に加えて、操作量センサ9A〜11Aによって検出したレバー操作量OAに基づいて、蓄電装置31の出力を制御する。このため、出力指令演算部60は、蓄電装置31が許容する限り、レバー操作量OAに応じた出力を優先させて、蓄電装置31の出力を制御することができる。このため、車体速度の低下を抑制して、オペレータへの操作ストレスや違和感を軽減することができる。出力指令演算部60は、レバー操作量OAに応じた出力を確保した上で、できるだけ発電電動機要求出力Pmg1が供給されるように、発電電動機27を制御する。このため、蓄電率SOCおよび電流二乗積算比率Riscが許容範囲内となるように、蓄電装置31を制御することができ、蓄電装置31の劣化を抑制して、蓄電装置31の有効利用が可能になる。
The output
なお、前記実施の形態では、第2の指標が蓄電装置31の現在から過去一定時間の電流二乗積算値(電流二乗積算比率Risc)である場合を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、第2の指標は蓄電装置の温度でもよい。この場合、常温(例えば25℃)を温度の基準値とし、上限値(例えば60℃)と下限値(例えば−20℃)を温度の限界値とする。また、上限値と下限値との間で、適切な範囲(例えば−10℃〜50℃)を温度の許容範囲とする。HCU36には、蓄電装置31の温度が入力される。HCU36の発電電動機要求出力演算部40は、蓄電装置31の温度に基づいて、蓄電装置31の出力の要求を演算する。
In the above-described embodiment, the case where the second index is the current square integrated value (current square integrated ratio Risc) of the
前記実施の形態では、エンジン21の最大出力を油圧ポンプ23の最大動力よりも小さくしたが、エンジン21の最大出力は、油圧ショベル1の仕様等に応じて適宜設定される。このため、エンジン21の最大出力は、油圧ポンプ23の最大動力と同程度でもよく、油圧ポンプ23の最大動力よりも大きくてもよい。
In the above embodiment, the maximum output of the engine 21 is made smaller than the maximum power of the
前記実施の形態では、蓄電装置31にリチウムイオンバッテリを使用した例で説明したが、必要な電力を供給可能な二次電池(例えばニッケルカドミウムバッテリ、ニッケル水素バッテリ)やキャパシタを採用してもよい。また、蓄電装置と直流母線との間にDC−DCコンバータ等の昇降圧装置を設けてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the lithium ion battery is used for the
前記実施の形態では、ハイブリッド建設機械としてクローラ式のハイブリッド油圧ショベル1を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、エンジンと油圧ポンプに連結された発電電動機と、蓄電装置とを備えたハイブリッド建設機械であればよく、例えばホイール式のハイブリッド油圧ショベル、ハイブリッドホイールローダ等の各種の建設機械に適用可能である。
In the embodiment, the crawler hybrid
1 ハイブリッド油圧ショベル(ハイブリッド建設機械)
2 下部走行体
4 上部旋回体
9A〜11A 操作量センサ(操作量検出部)
12 作業装置
12D ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)
12E アームシリンダ(油圧アクチュエータ)
12F バケットシリンダ(油圧アクチュエータ)
21 エンジン
23 油圧ポンプ
25 走行油圧モータ(油圧アクチュエータ)
26 旋回油圧モータ(油圧アクチュエータ)
27 発電電動機
31 蓄電装置
32 バッテリコントロールユニット(蓄電装置状態検出部)
33 旋回電動モータ(旋回電動機)
36 ハイブリッドコントロールユニット(コントローラ)
40 発電電動機要求出力演算部(出力要求部)
40A 発電要求部
40B 力行要求部
42A2 発電出力低下要求部
42B2 力行出力低下要求部
43B 出力低下要求部
50 最大出力演算部(出力制御部)
52 発電電動機出力制限ゲイン演算部
52A 蓄電率力行制限ゲイン演算部(力行禁止部)
52B 蓄電率発電制限ゲイン演算部(発電禁止部)
52C 電流二乗積算比率出力制限ゲイン演算部(力行発電禁止部)
60 出力指令演算部(出力制御部)1 Hybrid excavator (hybrid construction machine)
2 Lower traveling body 4
12
12E Arm cylinder (hydraulic actuator)
12F Bucket cylinder (hydraulic actuator)
21
26 Swing hydraulic motor (hydraulic actuator)
27
33 Swing electric motor (Swivel motor)
36 Hybrid control unit (controller)
40 Generator motor required output calculation unit (output request unit)
40A Power
52 generator motor output limit
52B Power storage rate power generation limit gain calculation unit (power generation prohibition unit)
52C Current square integration ratio output limit gain calculation unit (powering power generation prohibition unit)
60 Output command calculation unit (output control unit)
上記課題を解決するために、本発明は、エンジンと、前記エンジンに機械的に接続された発電電動機と、前記発電電動機を発電作用させたときに充電し、前記発電電動機を力行作用させたときに放電する蓄電装置と、前記エンジンおよび前記発電電動機のトルクで駆動する油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記蓄電装置の状態を表し、基準値および限界値が個別に定められた第1の指標である蓄電量および第2の指標である電流二乗積算値を検出する蓄電装置状態検出部と、前記エンジンおよび前記蓄電装置の出力を制御するコントローラとを備えるハイブリッド建設機械において、前記コントローラは、前記蓄電量と前記電流二乗積算値が前記基準値を含む予め決められた許容範囲内にあるときに、前記蓄電量と前記電流二乗積算値が前記許容範囲から逸脱しないように前記蓄電装置の出力を要求し、前記蓄電量と前記電流二乗積算値のいずれか一方が前記許容範囲を超えて前記基準値から逸脱したときに、他方の指標が前記基準値から逸脱するのを許容して、一方の指標が前記基準値に近付くように前記蓄電装置の出力を要求する出力要求部と、前記出力要求部からの出力の要求に基づいて、前記蓄電量と前記電流二乗積算値のいずれも前記限界値を超えないように前記蓄電装置の出力を制御する出力制御部とを有し、前記出力要求部は、前記蓄電量が前記基準値を下回り、かつ前記電流二乗積算値が前記許容範囲内にある場合に前記発電電動機に発電を要求する発電要求部と、前記蓄電量が前記基準値を上回り、かつ前記電流二乗積算値が前記許容範囲内にある場合に前記発電電動機に力行を要求する力行要求部とを有することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an engine, a generator motor mechanically connected to the engine, and charging when the generator motor is caused to generate power, and when the generator motor is caused to perform a power running action. Represents the state of the power storage device, the hydraulic pump driven by the torque of the engine and the generator motor, the plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil from the hydraulic pump , the reference value and the limit A power storage device state detection unit that detects a power storage amount that is a first index whose value is individually determined and a current square integrated value that is a second index; and a controller that controls an output of the engine and the power storage device in a hybrid construction machine comprising, prior Symbol controller, the allowable range the current square integrated value and the storage amount is determined in advance, including the reference value When in the charged amount and the current square integrated value request an output of the electric storage device so as not to deviate from the allowable range, either one of the allowable range of the current square integrated value and the storage amount An output requesting unit for allowing the other index to deviate from the reference value and requesting the output of the power storage device so that the one index approaches the reference value when the reference value exceeds the reference value An output control unit that controls the output of the power storage device based on a request for output from the output request unit, so that neither the amount of stored electricity nor the current square integrated value exceeds the limit value; The output request unit includes a power generation request unit that requests the generator motor to generate power when the stored amount is below the reference value and the current square integrated value is within the allowable range, and the stored amount is the reference value. Above the value, and Serial current square integrated value is characterized in that chromatic and powering request unit for requesting powering on the generator motor when within the allowable range.
Claims (9)
前記エンジンに機械的に接続された発電電動機と、
前記発電電動機を発電作用させたときに充電し、前記発電電動機を力行作用させたときに放電する蓄電装置と、
前記エンジンおよび前記発電電動機のトルクで駆動する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータと、
前記エンジンおよび前記蓄電装置の出力を制御するコントローラとを備えるハイブリッド建設機械において、
前記蓄電装置の状態を表し、基準値および限界値が個別に定められた第1の指標および第2の指標を検出する蓄電装置状態検出部をさらに備え、
前記コントローラは、
前記第1の指標と前記第2の指標が前記基準値を含む予め決められた許容範囲内にあるときに、前記第1の指標と前記第2の指標が前記許容範囲から逸脱しないように前記蓄電装置の出力を要求し、前記第1の指標と前記第2の指標のいずれか一方が前記許容範囲を超えて前記基準値から逸脱したときに、他方の指標が前記基準値から逸脱するのを許容して、一方の指標が前記基準値に近付くように前記蓄電装置の出力を要求する出力要求部と、
前記出力要求部からの出力の要求に基づいて、前記第1の指標と前記第2の指標のいずれも前記限界値を超えないように前記蓄電装置の出力を制御する出力制御部とを有することを特徴とするハイブリッド建設機械。Engine,
A generator motor mechanically connected to the engine;
A power storage device that is charged when the generator motor is caused to generate power and is discharged when the generator motor is caused to perform a power running; and
A hydraulic pump driven by the torque of the engine and the generator motor;
A plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil from the hydraulic pump;
In a hybrid construction machine comprising a controller that controls the output of the engine and the power storage device,
A power storage device state detection unit for detecting a first index and a second index, each of which represents a state of the power storage device and whose reference value and limit value are individually determined;
The controller is
The first index and the second index do not deviate from the allowable range when the first index and the second index are within a predetermined allowable range including the reference value. When an output of the power storage device is requested and one of the first index and the second index exceeds the allowable range and deviates from the reference value, the other index deviates from the reference value. And an output request unit that requests the output of the power storage device so that one index approaches the reference value,
An output control unit configured to control the output of the power storage device so that neither the first index nor the second index exceeds the limit value based on an output request from the output request unit; Hybrid construction machine characterized by
前記出力要求部は、前記蓄電量が前記基準値を下回り、かつ前記第2の指標が前記許容範囲内にある場合に前記発電電動機に発電を要求する発電要求部と、
前記蓄電量が前記基準値を上回り、かつ前記第2の指標が前記許容範囲内にある場合に前記発電電動機に力行を要求する力行要求部とを有することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド建設機械。The first index is a storage amount of the power storage device;
The output request unit is configured to request the generator motor to generate power when the amount of stored electricity is below the reference value and the second index is within the allowable range;
The power running request unit that requests power running from the generator motor when the amount of stored electricity exceeds the reference value and the second index is within the allowable range. Hybrid construction machine.
前記力行要求部は、前記蓄電量が前記許容範囲内にある場合に、前記蓄電量が前記許容範囲外にある場合に比べて出力を低下させて力行要求を行う力行出力低下要求部を有することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド建設機械。The power generation requesting unit includes a power generation output reduction requesting unit that makes a power generation request by reducing the output when the power storage amount is within the allowable range compared to when the power storage amount is outside the allowable range. ,
The powering requesting unit includes a powering output reduction requesting unit that makes a powering request by lowering the output when the charged amount is within the allowable range compared to when the charged amount is outside the allowable range. The hybrid construction machine according to claim 2.
前記出力制御部は、前記蓄電量が前記使用下限値に到達した場合に前記発電電動機の力行を禁止する力行禁止部と、
前記蓄電量が前記使用上限値に到達した場合に前記発電電動機の発電を禁止する発電禁止部とを有することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド建設機械。The limit value of the storage amount is a predetermined lower limit value and upper limit value used,
The output control unit, a power running prohibiting unit that prohibits the power running of the generator motor when the amount of stored electricity reaches the use lower limit;
The hybrid construction machine according to claim 2, further comprising: a power generation prohibiting unit that prohibits power generation by the generator motor when the storage amount reaches the use upper limit value.
前記出力制御部は、前記出力要求部からの出力の要求に加えて、前記操作量検出部によって検出した操作量に基づいて、前記蓄電装置の出力を制御することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド建設機械。An operation amount detection unit for detecting an operation amount for driving the plurality of hydraulic actuators;
The output control unit controls the output of the power storage device based on an operation amount detected by the operation amount detection unit in addition to an output request from the output request unit. The described hybrid construction machine.
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