WO2018168887A1 - 電動式油圧作業機械の油圧駆動装置 - Google Patents
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
- H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
Definitions
- the present invention relates to a hydraulic drive device that controls the rotation speed of an electric motor that drives the hydraulic pump and performs so-called horsepower control.
- Patent Documents 1 and 2 describe conventional techniques of an electric hydraulic working machine such as a hydraulic excavator that performs various operations by driving a hydraulic pump by an electric motor to drive an actuator.
- Patent Document 1 a fixed displacement hydraulic pump driven by an electric motor is provided, and the rotational speed of the electric motor is set so that the differential pressure between the discharge pressure of the hydraulic pump and the maximum load pressure of a plurality of actuators is constant.
- a configuration that performs load sensing control by controlling is proposed.With this technology, hydraulic piping can be reduced compared to load sensing control using a variable displacement hydraulic pump, and high-efficiency load can be achieved. It becomes easy to apply the sensing control to a small hydraulic excavator with a small installation space.
- the hydraulic pump is a variable displacement type having only a horsepower control function, or a control algorithm for simulating the horsepower control characteristics of the variable displacement hydraulic pump is provided in the control controller for the motor rotation speed.
- An electric hydraulic working machine has been proposed. If this technology is used, in addition to the effect of Patent Document 1, it is possible to extend the power storage device that is the power source of the motor and to reduce the size of the motor.
- the rated voltage may increase (for example, the rated voltage is 200 V when the rated output is 20 kW, but the rated voltage is 400 V when the rated output is 40 kW).
- the rated voltage of the power storage device and the rated voltage of the buck-boost chopper cannot be made common to those of an electric hydraulic working machine that requires less horsepower, and it is necessary to set a dedicated one, which is bothersome. There was.
- a plurality of systems such as a hydraulic pump, an electric motor, an inverter, a step-up / step-down chopper, and a power storage device are provided in parallel, and the pressure oil discharged from the pumps of the plurality of systems is joined to each actuator. It is conceivable to supply a plurality of flow rate control valves that control the pressure oil to the tank.
- each actuator can be operated at a predetermined speed, and the rated voltage of the power storage device and the rated voltage of the step-up / down chopper can be adjusted. It can be shared with that of an electric hydraulic work machine that requires less horsepower.
- the power storage device is usually configured by connecting a plurality of cells in series, but the voltage of these cells varies, and the voltage is the lowest among the plurality of cells.
- An object of the present invention is to provide an electric hydraulic working machine that requires a smaller horsepower for rated voltages of various electric devices such as a power storage device by providing a plurality of power storage devices, a plurality of electric motors, and a plurality of hydraulic pumps in parallel.
- Each actuator of the electric hydraulic work machine can be used in common, and it is possible to prevent only one of the plurality of power storage devices from significantly deteriorating with the operation of the electric hydraulic work machine.
- the present invention provides a first hydraulic pump, a plurality of actuators driven by pressure oil supplied from the first hydraulic pump, and a direction of pressure oil supplied to the plurality of actuators.
- a plurality of flow control valves for controlling the flow rate, a first electric motor for driving the first hydraulic pump, a first power storage device for supplying electric power to the first electric motor, and a discharge pressure of the first hydraulic pump have increased.
- An electric hydraulic work machine comprising a first horsepower control device that controls the absorption horsepower of the first hydraulic pump so as not to exceed a first allowable value by reducing the discharge flow rate of the first hydraulic pump sometimes.
- a second hydraulic pump In the hydraulic drive device, a second hydraulic pump, a common pressure oil supply path through which the pressure oil discharged from the first and second hydraulic pumps merges and is supplied to the plurality of flow control valves, and the first 2 Hydraulic pump A second electric motor that operates, a second power storage device that supplies electric power to the second electric motor, and a discharge flow rate of the second hydraulic pump that decreases when a discharge pressure of the second hydraulic pump increases, thereby reducing the second electric pump.
- a second horsepower control device that controls the absorption horsepower of the two hydraulic pumps so as not to exceed a second allowable value, and the first power storage device and the second power storage device so that the power storage state is equal to the second power storage device; And a controller having a horsepower distribution control unit that changes at least one of the first and second tolerance values of the first and second horsepower control devices.
- the second hydraulic pump, the second electric motor, and the second power storage device and the common pressure oil discharged from the first and second hydraulic pumps merge.
- the pressure oil supply passage is provided, the combined pressure oil is supplied to a plurality of flow control valves, and further supplied to a plurality of actuators, so that the rated voltage of various electric devices such as power storage devices can be further increased. It can be used in common with electric hydraulic work machines that require only a small horsepower.
- the horsepower distribution control for changing at least one of the first and second allowable values of the first and second horsepower control devices so that the power storage state of the first power storage device is equal to the power storage state of the second power storage device.
- a controller having a section, an inverter, a step-up / down chopper, etc. that control the mechanical efficiency of the first and second hydraulic pumps (a plurality of hydraulic pumps) and the number of rotations of a plurality of electric motors that respectively drive the plurality of hydraulic pumps Even when there is a difference in the efficiency of the electrical devices, or even when there is a difference in the power consumption or the storage state characteristics of the plurality of power storage devices, the power storage states of the plurality of power storage devices decrease while being controlled to be equal. Go. For this reason, it is possible to prevent only one of the plurality of power storage devices from being significantly reduced, and to extend the time during which each actuator of the electric hydraulic work machine can obtain a predetermined speed.
- the rated voltage of various electric devices such as power storage devices can be shared with that of an electric hydraulic working machine that requires less horsepower.
- 1 is a diagram illustrating a hydraulic drive device for an electric hydraulic work machine according to a first embodiment of the present invention.
- 1 is an external view of an electric excavator equipped with a hydraulic drive device of the present invention. It is a block diagram which shows the function of a controller. It is a block diagram which shows the function of the virtual torque calculating part of a controller. It is a figure which shows the characteristic of the 1st table of a virtual torque calculating part. It is a figure which shows the characteristic of the 2nd table of a virtual torque calculating part. It is a block diagram which shows the function of the 1st and 2nd motor rotation speed control part of a controller.
- FIG. 1 is a diagram showing a hydraulic drive device for an electric hydraulic working machine (hydraulic excavator) according to a first embodiment of the present invention.
- the hydraulic drive apparatus includes electric motors 101 and 201 (first and second electric motors) and fixed displacement main pumps 102 and 202 (first and second hydraulic pressures) driven by the electric motors 101 and 201, respectively. Pump), fixed displacement pilot pumps 130 and 230, and a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the fixed displacement main pumps 102 and 202, a boom cylinder 3a, an arm cylinder 3b, and a swing motor 3c.
- the control valve block 4 is connected to the pressure oil supply passages 105 and 205, and is connected to a common pressure oil supply passage 305 where the pressure oil discharged from the main pumps 102 and 202 merges, and a common pressure oil supply passage 305.
- the shuttle valve 9a detects the maximum load pressure Plmax of the plurality of actuators 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h and outputs the detected maximum load pressure Plmax to the maximum load pressure oil passage 306.
- the spring that determines the operating pressure of the unload valve 15 is common when the operation levers of a plurality of operation devices that command the operations of the plurality of actuators 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, and 3h are in the neutral position.
- the spring force is set so that the pressure in the pressure oil supply passage 305 is slightly higher than the target LS differential pressure Pgr (described later).
- the hydraulic drive apparatus includes the pressure oil supply path 31 through which the pressure oil discharged from the fixed displacement type pilot pumps 130 and 230 is guided through the check valves 133 and 233, and the pressure oil, respectively.
- a pilot relief valve 32 that is connected to the supply passage 31 to keep the pressure of the pressure oil supply passage 31 constant, and is connected to the pressure oil supply passage 31 and whether the downstream pilot pressure oil passage is connected to the pressure oil supply passage 31.
- a gate lock valve 100 that switches whether to connect to a tank and a gate lock lever 24 that is disposed on the driver's seat entrance side of the hydraulic working machine and switches the gate lock valve 100 are provided.
- the pilot pressure oil passage on the downstream side of the gate lock valve 100 includes a plurality of pilot valves 60a, 60b, 60c, 60d, 60e, 60f, 60e, 60f, 60g, and 60h (see FIG. 13).
- a plurality of pilot valves 60 a, 60 b, 60 c, 60 d, 60 e, 60 f, 60 e, 60 f, 60 g, and 60 h are pressure oil in the pilot pressure oil passage on the downstream side of the gate lock valve 100. Based on the above, a pilot operation pressure corresponding to the operation amount is generated, and the plurality of flow control valves 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, and 6h are switched and controlled by this pilot operation pressure.
- the hydraulic drive apparatus further includes inverters 160 and 260 that control the rotation speeds of electric motors 101 and 201, step-up / step-down choppers 161 and 261 that supply power to inverters 160 and 260 at a constant voltage, Power storage devices 170 and 270 (first and second power storage devices) connected to supply electric power to motors 101 and 201 via pressure choppers 161 and 261 and inverters 160 and 260, and voltages of power storage devices 170 and 270 Battery management systems (BMS) 171 and 271 that output information such as temperature and temperature to the controller 50, which will be described later, a reference rotational speed instruction dial 56 for instructing the maximum speed of the plurality of actuators 3a to 3h, and common pressure oil
- BMS Battery management systems
- a pressure detector 40 that detects discharge pressure (hereinafter referred to as “pump pressure” as appropriate) and a maximum load pressure oil passage 306 are provided in the maximum load pressure oil passage 306 (a plurality of actuators 3a, 3b, 3c, 3d, 3e). , 3f, 3g, and 3h) (the maximum load pressure Plmax), the battery management systems 171 and 271, the reference rotation speed indication dial 56, and signals from the pressure detectors 40 and 41 are input. And a controller 50 that generates a rotation speed instruction signal for the inverters 160 and 260 from the information.
- Fig. 2 shows the external appearance of an electric excavator equipped with the hydraulic drive device.
- the electric hydraulic excavator includes a lower traveling body 501, an upper swing body 502, and a swing type front work machine 504, and the front work machine 504 includes a boom 511, an arm 512, and a bucket 513.
- the upper swing body 502 can swing with respect to the lower traveling body 501 by the rotation of the swing motor 3c.
- a swing post 503 is attached to the front of the upper swing body, and a front work machine 504 is attached to the swing post 503 so as to be movable up and down.
- the swing post 503 can be rotated in the horizontal direction with respect to the upper swing body 502 by expansion and contraction of the swing cylinder 3e.
- the boom 511, the arm 512, and the bucket 513 of the front work machine 504 are the boom cylinder 3a, the arm cylinder 3b, and the bucket cylinder. It can be turned up and down by 3d expansion and contraction.
- a blade 506 that moves up and down by the expansion and contraction of the blade cylinder 3h is attached to the central frame 505 of the lower traveling body 501.
- the lower traveling body 501 travels by driving the left and right crawler belts by the rotation of the traveling motors 3f and 3g.
- a driver's cab 508 is installed in the upper swing body 502.
- operating devices 522, 523 for a boom, an arm, a bucket, and a swivel incorporating a driver's seat 521 and pilot valves 60a to 60d are installed.
- an operating device for swing (not shown) incorporating a pilot valve 60e
- an operating device for blade (not shown) containing a pilot valve 60h
- a pilot valve 60f Operating devices 524a and 524b for traveling (indicated only on the left side in FIG. 2), a gate lock lever 24, and the like are provided.
- the operating levers of the operating devices 522 and 523 can be operated from the neutral position in any direction based on the cross direction.
- the operating lever of the left operating device 522 is operated in the left-right direction
- the operating device 522 is operated for turning.
- the pilot valve 60c for turning (see FIG. 13) operates and operates the operating lever of the operating device 522 in the front-rear direction
- the operating device 522 functions as an operating device for the arm and functions as an arm.
- the pilot valve 60b (see FIG. 13) is operated and the operation lever of the right operation device 523 is operated in the front-rear direction
- the operation device 523 functions as a boom operation device
- the boom pilot valve 60a operates.
- the operating lever of the operating device 523 is operated in the left-right direction
- the operating device 523 functions as an operating device for the bucket and functions as a bucket pilot valve.
- 0d (see FIG. 13) is operated.
- FIG. 3 shows a functional block diagram of the controller 50.
- the controller 50 includes a virtual limit torque calculation unit 51 of the fixed capacity type main pumps 102 and 202, a first motor rotation speed control unit 52, and a second motor rotation speed control unit 53.
- the virtual limit torque calculation unit 51 receives information (voltage, temperature, etc.) from the battery management systems 171 and 271 and performs predetermined calculation processing.
- the output of the virtual limit torque calculation unit 51 is input to the first motor rotation speed control unit 52 and the second motor rotation speed control unit 53 together with the outputs from the pressure detectors 40 and 41 and the reference rotation speed instruction dial 56.
- the first motor rotation speed control unit 52 and the second motor rotation speed control unit 53 each perform predetermined arithmetic processing using these inputs, and the processing results are output to the inverters 160 and 260, respectively.
- FIG. 4 shows a functional block diagram of the virtual limit torque calculation unit 51 in the controller 50.
- the virtual limit torque calculator 51 includes first and second SOC estimators 51a and 51b, a subtractor 51c, and first and second tables 51d and 51e.
- FIG. 5A and FIG. 5B show the characteristics of the tables 51d and 51e.
- the characteristic of the table 51d is that when the storage state difference ⁇ SOC is a positive value, a predetermined maximum value T1_max (constant) is output as the virtual limit torque T1, and when ⁇ SOC is a negative value.
- the virtual limit torque T1 that decreases as ⁇ SOC decreases is set, and when ⁇ SOC reaches ⁇ SOC_0 in the vicinity of the minimum value ⁇ SOC_max, the minimum value T1_min is output as the virtual limit torque T1.
- the characteristics of the table 51e are set in reverse to the characteristics of the table 51d. That is, the characteristic of the table 51e is that when ⁇ SOC is a negative value, the maximum value T2_max is output as the virtual limit torque T2, and when ⁇ SOC is a positive value, the virtual limit torque T2 that decreases as ⁇ SOC increases. When ⁇ SOC reaches ⁇ SOC_0 in the vicinity of the maximum value ⁇ SOC_max, the minimum value T2_min is set to be output as the virtual limit torque T2.
- FIG. 6 shows a functional block diagram of the first and second motor rotation speed control units 52 and 53 of the controller 50.
- the numbers in parentheses indicate the numbers in the case of the motor rotation speed control unit 53.
- the output from the reference rotation speed instruction dial 56 is Vec
- the output Vec is converted into the reference rotation speed N_0 by the rotation speed table 52d (53d), and the reference rotation speed N_0 is further converted into the differential pressure table 52e (53e).
- the target LS differential pressure Pgr To be converted into the target LS differential pressure Pgr.
- the ⁇ P is input to the table 52g (53g), and the virtual capacity increase / decrease amount ⁇ q is calculated.
- the ⁇ q is added to the virtual capacity q1 ** (q2 **) after reflecting the horsepower control, one control step before stored in the memory, and the minimum value and the maximum value are further calculated by the table 52i (53i).
- the virtual capacity q1 * (q2 *) before being reflected and the new horsepower control is reflected is calculated.
- the above-described pump pressure Ps and the virtual limit torque T1 (T2) that is the output of the virtual limit torque calculation unit 51 in the controller 50 are input to the variable horsepower control table 52r (53r), and the main pumps 102 and 202 It is converted into a virtual capacity limit value q1 * limit (q2 * limit) as the first and second allowable values of absorption horsepower (power consumption) and output.
- FIG. 7 shows the characteristics of the variable horsepower control tables 52r and 53r.
- the characteristic indicated by the solid line A1 of the variable horsepower control tables 52r and 53r is a characteristic simulating so-called horsepower control.
- the limit value q1 * limit (q2 * limit) of the virtual capacity decreases. It has the following characteristics.
- the value is selected by the minimum value selector 52s (53s) as the virtual capacity q1 ** (q2 **) after reflecting the horsepower control.
- the virtual capacity q1 ** (q2 **) is multiplied by the reference rotation speed N_0 by the multiplier 52j (53j) and output as the target flow rate Q1d (Q2d).
- the target flow rate Q1d is multiplied by 1 / qmax1 (1 / qmax2) of gain 52k (53k) and the target rotational speed N1d (N2d) Is converted to
- the target rotational speed N1d (N2d) is converted into the input Vinv1 (Vinv2) to the inverter 160 (260) by the table 52m (53m) and output to the inverter 160 (260).
- the fixed displacement type main pumps 102 and 202 are the first and second hydraulic pumps, and the pressure oil discharged from the first and second hydraulic pumps merges in the common pressure oil supply passage 305 to form a plurality of pressure oils.
- the flow rate control valves 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, and 6h are supplied to the plurality of actuators 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, and 3h.
- Electric motors 101 and 201 are first and second electric motors that drive main pumps 102 and 202 (first and second hydraulic pumps), respectively, and power storage devices 170 and 270 are electric motors 101 and 201 (first and second electric motors).
- the first control is performed such that the absorption horsepower of the main pump 102 (first hydraulic pump) does not exceed the virtual capacity limit value q1 * limit (first allowable value) by reducing the discharge flow rate of the (first hydraulic pump).
- the absorption horsepower of the main pump 202 (second hydraulic pump) is virtually reduced by decreasing the discharge flow rate of the main pump 202 (second hydraulic pump) when it rises. Constituting the second power control device for controlling so as not to exceed the amount of limit value q2 * limit (second permissible value).
- the virtual limit torque calculation unit 51 of the controller 50 and the variable horsepower control tables 52r and 53r in the motor rotation speed control units 52 and 53 include the storage state of the power storage device 170 (first power storage device) and the power storage device 270 (second power storage device). ) To change at least one of the virtual capacity limit values q1 * limit and q2 * limit (first and second permissible values) of the first and second horsepower control devices so that the storage state becomes equal to
- the distribution control unit is configured.
- the main pumps 102 and 202 are fixed displacement hydraulic pumps, respectively, and the first horsepower control device is the main pump 102 (first hydraulic pump).
- the second horsepower control device controls the rotation speed of the main pump 202 (second hydraulic pump), so that the absorption horsepower of the main pump 102 is reduced to the limit value q1 * limit (first
- the absorption horsepower of the main pumps 102 and 202 (first and second hydraulic pumps) is set so that the absorption horsepower of the main pump 202 does not exceed the limit value q2 * limit (second allowable value). Control.
- the tables 52a to 52m and the inverter 160 in the motor rotation speed controller 52 of the controller 50, together with the pressure detectors 40 and 41 and the reference rotation speed indication dial 56, are at least one of a plurality of operating devices 522, 523, 524a, 524b.
- Main pump 102 so that the discharge pressure Ps of the main pump 102 (first hydraulic pump) is higher by the target differential pressure (target LS differential pressure Pgr) than the maximum load pressure Plmax of the plurality of actuators 3a to 3h.
- a first flow rate control unit that performs load sensing control for controlling the discharge flow rate of the (first hydraulic pump) is configured, and the tables 53a to 53m and the inverter 260 in the motor rotation speed control unit 53 of the controller 50 are connected to the pressure detector 40.
- the main pump 202 (second hydraulic pump) discharge pressure Ps becomes higher by the target differential pressure (target LS differential pressure Pgr) than the maximum load pressure Plmax of the plurality of actuators 3a to 3h.
- a second flow rate control unit that performs load sensing control for controlling the discharge flow rate of the pump 202 (second hydraulic pump) is configured.
- the first and second flow rate control units control the rotation speeds of the main pumps 102 and 202 (first and second hydraulic pumps), respectively, thereby controlling the main pumps 102 and 202 (first and second hydraulic pumps).
- the discharge flow rates of the main pumps 102 and 202 (first and second hydraulic pumps) are controlled so that the discharge pressure is higher than the maximum load pressure of the plurality of actuators 3a to 3h by the target differential pressure, and the first and second horsepower control is performed.
- the absorption horsepower of the main pump 102 (first hydraulic pump) does not exceed the virtual capacity limit value q1 * limit (first allowable value)
- the absorption horsepower of the main pump 202 (second hydraulic pump) does not exceed the virtual capacity.
- the discharge flow rates of the main pumps 102 and 202 (first and second hydraulic pumps) controlled by the load sensing control are set so that the capacity limit value q2 * limit (second allowable value) is not exceeded. To your.
- the battery management system 171 and the first SOC estimation unit 51a in the virtual limit torque calculation unit 51 of the controller 50 constitute a first power storage state estimation unit that estimates the power storage state of the power storage device 170 (first power storage device).
- the system 271 and the second SOC estimation unit 51b in the virtual limit torque calculation unit 51 of the controller 50 constitute a second power storage state estimation unit that estimates the power storage state of the power storage device 270 (second power storage device).
- the differentiator 51c and the first and second tables 51d and 51e in the virtual limit torque calculator 51 of the controller 50 indicate that the power storage state of the power storage device 170 (first power storage device) estimated by the first power storage state estimation unit is the above.
- a virtual limit torque T1 for reducing the absorption horsepower of the main pump 102 (first hydraulic pump) The first power control amount is calculated, and the power storage device 170 (second power storage device) (second power storage device) estimated by the second power storage state estimation unit is estimated by the first power storage state estimation unit.
- a virtual limit torque T2 (second horsepower control amount) for reducing the absorption horsepower of the main pump 202 (second hydraulic pump) is calculated.
- a horsepower control amount calculation unit is configured.
- variable horsepower control table 52r in the motor rotation speed control unit 52 of the controller 50 is based on the virtual limit torque T1 (first horsepower control amount) calculated by the horsepower control amount calculation unit.
- a variable horsepower control table 53r simulating a horsepower control characteristic in the motor rotation speed control unit 53 of the controller 50, which constitutes a first tolerance value changing unit that changes the capacity limit value q1 * limit (first tolerance value), Second to change the virtual capacity limit value q2 * limit (second allowable value) of the second horsepower control device based on the virtual limit torque T2 (second horsepower control amount) calculated by the horsepower control amount calculation unit.
- An allowable value changing unit is configured.
- the pressure oil discharged from the fixed displacement pilot pumps 130 and 230 driven by the electric motors 101 and 201 is supplied to the pressure oil supply path 31 via the check valves 133 and 233, respectively.
- a pilot relief valve 32 is connected to the pressure oil supply path 31, and a pilot primary pressure Ppi0 is generated in the pressure oil supply path 31.
- the virtual limit torques T1 and T2 of the fixed-capacity main pumps 102 and 202 are calculated from the storage state SOC1 of the power storage device 170 and the storage state SOC2 of the power storage device 270, and the rotational speed control unit 52 of the motor 101 and the motor 201 are calculated. Each is output to the rotation speed control unit 53.
- the virtual limit torques T1 and T2 that are the outputs of the virtual limit torque calculation unit 51 are led to the variable horsepower control tables 52r and 53r of the motor rotation speed control units 52 and 53, respectively.
- the maximum load pressure Plmax of the actuators 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h is the flow control valves 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h and the shuttle valves 9a, 9b. , 9c, 9d, 9e, 9f, and 9g, the tank pressure is equal.
- the maximum load pressure Plmax is guided to the unload valve 15 and the pressure detector 41.
- the pressure oil discharged from the fixed displacement main pumps 102 and 202 driven by the electric motors 101 and 201 is guided to the common pressure oil supply passage 305, and as described above, the plurality of flow control valves 6a, 6b and 6c. , 6d, 6e, 6f, 6g, and 6h are all in the neutral position, and are discharged from the unload valve 15 to the tank.
- the pressure (pump pressure) Ps of the common pressure oil supply path 305 is guided to the pressure detector 40.
- the output Vps of the pressure detector 40 of the pump pressure Ps, the output Vplmax of the pressure detector 41 of the maximum load pressure Plmax, and the output Vec of the reference rotational speed indication dial 56 are added to the above-mentioned virtual limit torques T1 and T2, and the controller 50 is input to the motor speed control units 52 and 53 in the motor 50.
- the difference ⁇ P between the target LS differential pressure Pgr converted from the reference rotational speed N_0 by the table 52e and the aforementioned Pls is calculated by the differentiator 52f.
- Plmax a tank pressure (a tank pressure is estimated to be 0)
- the increase / decrease amount ⁇ q of the virtual capacity is added to the virtual capacity q1 ** after reflecting the horsepower control before one control step, further limited by the minimum value and the maximum value by the table 52i, and before the new horsepower control is reflected.
- the virtual capacity is q1 *. Since the increase / decrease amount ⁇ q of the virtual capacity is a negative value, the virtual capacity q1 * before reflecting the horsepower control is kept at the minimum value defined in the table 52i by repeating the control steps.
- the limit value q1 * limit of the virtual capacity is a value on the solid line A1 in FIG.
- the virtual capacity q1 ** after reflecting the horsepower control is multiplied by the reference rotational speed N_0 by the multiplier 52j to become the target flow rate Q1d.
- the target flow rate Q1d is multiplied by 1 / qmax1 with the gain 52k and converted to the target rotational speed N1d. It is converted into an output Vinv1 to the inverter 160 by the table 52m.
- the virtual capacity q1 ** after reflecting the horsepower control is maintained at the minimum value defined in the table 52i, so the target flow rate Q1d and the target rotation speed N1d are also set. It is kept at the minimum value.
- the motor rotation speed control unit 53 Since the motor rotation speed control unit 53 operates in the same manner, the rotation speed of the motor 201 is maintained at the minimum rotation speed, and the discharge flow rate from the fixed capacity type main pump 202 is also maintained at the minimum.
- the boom flow control valve 6a is switched to the left in the figure, and the pressure oil in the pressure oil supply passages 105, 205 from the fixed displacement main pumps 102, 202 is supplied to the common pressure oil supply passage 305, pressure compensation valve. 7a, supplied to the bottom side of the boom cylinder 3a via the flow control valve 6a.
- the load pressure of the boom cylinder 3a is set as the maximum load pressure Plmax through the load port of the flow control valve 6a, the shuttle valves 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g and the maximum load pressure oil passage 306.
- the pressure compensation valves 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h are led to the unload valve 15 and the pressure detector 41, respectively.
- the set pressure of the unload valve 15 rises to a pressure obtained by adding the spring force of the unload valve 15 and the maximum load pressure Plmax (load pressure of the boom cylinder 3a). Then, the oil passage for discharging the pressure oil in the common pressure oil supply passage 305 to the tank is shut off.
- the pressure (pump Ps) in the common pressure oil supply path 305 is guided to the pressure detector 40.
- the output Vps of the pressure detector 40 of the pump pressure Ps, the output Vplmax of the pressure detector 41 of the maximum load pressure Plmax, and the output Vec of the reference rotation speed indication dial 56 are added to the above-mentioned virtual limit torques T1 and T2, This is input to the motor rotation speed control units 52 and 53 in the controller 50.
- Vps, Vplmax, and Vec are converted to Ps, Plmax, and N_0 by the tables 52a, 52b, and 52d, respectively.
- the difference ⁇ P between the target LS differential pressure Pgr converted from the reference rotational speed N_0 by the table 52e and the aforementioned Pls is calculated by the differentiator 52f.
- ⁇ P is converted into a virtual capacity increase / decrease amount ⁇ q by the table 52g. Since ⁇ P is a positive value larger than Pgr, the virtual capacity increase / decrease amount ⁇ q is also a positive value.
- the increase / decrease amount ⁇ q of the virtual capacity is added to the virtual capacity q1 ** after reflecting the horsepower control before one control step, further limited by the minimum value and the maximum value by the table 52i, and before the new horsepower control is reflected.
- the virtual capacity is q1 *.
- the limit value q1 * limit of the virtual capacity is a value on the solid line A1 in FIG.
- the smaller one of the virtual capacity q1 * before reflecting the horsepower control and the output q1 * limit of the variable horsepower control table 52r is selected as the virtual capacity q1 ** after reflecting the horsepower control. Therefore, the virtual capacity q1 ** after reflecting the horsepower control performs an operation simulating a variable capacity main pump that discharges a necessary flow rate within the range of the horsepower control characteristics defined by the variable horsepower control table 52r. .
- the virtual capacity q1 ** after reflecting the horsepower control is multiplied by the reference rotational speed N_0 by the multiplier 52j to become the target flow rate Q1d.
- the target flow rate Q1d is multiplied by 1 / qmax1 with the gain 52k and converted to the target rotational speed N1d. It is converted into an output Vinv1 to the inverter 160 by the table 52m.
- the motor rotation speed control unit 53 operates in the same manner, and the flow rates discharged from the fixed capacity type main pumps 102 and 202 are merged and supplied to the flow rate control valve 6a.
- the virtual capacities q1 ** and q2 ** after reflecting the horsepower control are variable displacement main pumps that discharge a required flow rate within the range of the horsepower control characteristics defined by the variable horsepower control tables 52r and 53r. Since the number of revolutions of the motors 101 and 201 is controlled so as to perform the simulated operation and realize the flow rate thereof, the fixed displacement type main pumps 102 and 202 have a fixed capacity type within a range where the horsepower consumption does not exceed a certain value.
- the motor 101 operates so as to control the rotation speed of the electric motor 101 so that the total discharge amount of the main pumps 102 and 202 becomes the flow rate required by the flow control valve 6a.
- the virtual limit torques T1 and T2 that are the outputs of the virtual limit torque calculation unit 51 are led to the variable horsepower control tables 52r and 53r of the motor rotation speed control units 52 and 53, respectively.
- the capacity q2 ** is limited to qbmr2_min by the table 53r.
- the virtual capacity q2 ** after reflecting the horsepower control is multiplied by the reference rotational speed N_0 by the multiplier 53j to obtain the target flow rate Q2d, and the target flow rate Q2d is multiplied by 1 / qmax2 with the gain 53k and converted to the target rotational speed N2d. It is converted into an output Vinv2 to the inverter 260 by the table 53m.
- the rotation speed N2d is the rotation speed of the fixed capacity type main pump 102. Limited to be smaller than N1d.
- the power consumption of the pump is proportional to the pressure ⁇ flow rate, and the pressure (pump pressure Ps) of the common pressure oil supply passage 305 is the same in common. Therefore, the power consumption of the main pump 202 is smaller than the power consumption of the main pump 102.
- the power consumption of the power storage device 270 that supplies power to the main pump 202 is smaller than the power consumption of the power storage device 170 that supplies power to the main pump 102.
- the rate at which SOC2 of the power storage device 270 decreases is The speed of SOC1 of power storage device 170 becomes smaller than the rate of decrease, and this continues until SOC1 and SOC2 become equal.
- ⁇ SOC SOC1 ⁇ SOC2 ⁇ 0 calculated by the subtractor 51c, that is, a negative value. Therefore, from the characteristics of the tables 51d and 51e shown in FIGS. 5A and 5B, the fixed capacity main pump 202 is obtained.
- the virtual limit torques T1 and T2 that are the outputs of the virtual limit torque calculation unit 51 are led to the variable horsepower control tables 52r and 53r of the motor rotation speed control units 52 and 53, respectively.
- the capacity q1 ** is limited to qbmr1_min by the table 52r.
- the virtual capacity q1 ** after reflecting the horsepower control is multiplied by the reference rotational speed N_0 by the multiplier 52j to become the target flow rate Q1d.
- the target flow rate Q1d is multiplied by 1 / qmax1 with the gain 52k and converted to the target rotational speed N1d. It is converted into an output Vinv1 to the inverter 160 by the table 52m.
- the rotation speed N1d is the rotation speed of the fixed capacity type main pump 202. Limited to be smaller than N2d.
- the power consumption of the pump is proportional to the pressure ⁇ flow rate, and the pressure (pump pressure Ps) of the common pressure oil supply path 305 is the same in common. Therefore, the power consumption of the main pump 102 is smaller than the power consumption of the main pump 202.
- the power consumption of the power storage device 170 that supplies power to the main pump 102 is smaller than the power consumption of the power storage device 270 that supplies power to the main pump 202.
- the rate at which SOC1 of the power storage device 170 decreases is The SOC2 of the power storage device 270 becomes smaller than the rate of decrease, and it continues until SOC1 and SOC2 become equal.
- the main pump 102, the electric motor 101, and the power storage device 170, the main pump 202, the electric motor 201, the power storage device 270, and a common pressure oil supply passage 305 where the pressure oil discharged from the main pumps 102, 202 merge are provided.
- the supplied pressure oil is supplied to a plurality of flow control valves 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, and further supplied to a plurality of actuators 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h.
- the virtual limit torque calculation unit 51 and the variable horsepower control tables 52r and 53r are provided, and when one of the power storage states of the power storage devices 170 and 270 is lower than the other power storage state, the power storage state of the power storage device 170 and the power storage device Since the virtual capacity limit value q1 * limit (q2 * limit) is changed so that the power storage state of 270 becomes equal, the power consumption of the hydraulic pump with the lower power storage state is suppressed.
- the power storage device Even when there is a difference in mechanical efficiency and the efficiency of electric devices such as inverters 160 and 260 and step-up / down choppers 161 and 261, or even when there is a difference in power consumption or storage state characteristics of power storage devices 170 and 270, the power storage device The storage states of 170 and 270 decrease while being controlled to be equal. For this reason, it is possible to prevent only one of the power storage devices 170 and 270 from being remarkably lowered, and to extend the time during which each actuator of the electric hydraulic working machine can obtain a predetermined speed.
- the virtual limit torque calculation unit 51 of the controller 50 includes the two tables of the first and second tables 51d and 51e and the two motor rotation speed control units of the motor rotation speed control units 52 and 53.
- the limit value q1 is set so that the power storage state of the power storage device 170 and the power storage state of the power storage device 270 are equal even when the power storage state of the two power storage devices 170, 270 is lower than the power storage state of the other power storage device.
- * limit or limit value q2 * limit (first or second allowable value) is changed, but one of the first and second tables 51d and 51e (for example, the first table 51d) and the motor rotation speed control unit 52 are changed.
- the limit value q1 * limit (first allowable value) is changed so that the power storage state of the power storage device 170 and the power storage state of the power storage device 270 become equal only when the power storage state of the power storage device 170 falls. May be.
- Modified examples of characteristics of tables 51d and 51e ⁇ 12A and 12B show a first modification of the characteristics of the tables 51d and 51e.
- the characteristics of the tables 51d and 51e have a constant value (the virtual limit torque T1 when ⁇ SOC is a positive value (FIG. 5A) or when ⁇ SOC is a negative value (FIG. 5B)).
- the maximum limit value T1_max) is set to be output, but as the ⁇ SOC increases (FIG. 12A) or decreases (FIG. 12B), the virtual limit torque T1 increases from the same value as the maximum value T1_max to the value T1_od1. May be set.
- SOC1 of power storage device 170 and SOC2 of power storage device 270 can be made equal over time.
- the virtual limit torque T1 is set so that ⁇ SOC increases from 0 to the value T1_od1 from the same value as the maximum value T1_max as ⁇ SOC increases from 0 (FIG. 12A) or decreases (FIG. 12B).
- a dead zone of 0 to ⁇ SOC_1 (FIG. 12C) or 0 to ⁇ SOC_1 (FIG. 12D) is provided, and when ⁇ SOC exceeds the dead zone, the value increases from the same value as the maximum value T1_max to the value T1_od1.
- the virtual limit torque T1 is set.
- the power consumption of the power storage device on the side with the larger SOC can be increased, and the stability of the control can be achieved.
- FIG. 8 is a diagram showing a hydraulic drive device of an electric hydraulic working machine (hydraulic excavator) according to the second embodiment of the present invention.
- the hydraulic drive apparatus is provided in the pressure oil supply path 105 of the fixed capacity type main pump 102 with respect to the configuration of the first embodiment shown in FIG.
- a check valve 180 (first check valve) that blocks the flow of pressure oil to the variable displacement main pump 102 and a pressure oil supply passage 205 of the fixed displacement main pump 202 are provided, and a common pressure oil supply passage is provided.
- a check valve 280 (second check valve) for blocking the flow of pressure oil from 305 to the variable displacement main pump 202 is further provided.
- the hydraulic drive device of the present embodiment has an input device 58, and when either one of the power storage devices 170 and 270 is significantly lower than the other SOC, or which of the power storage devices 170 and 270 is When the operator operates the input device 58, for example, when it is desired to increase the total operating time instead of using only one of them and preserving the electric power stored in the other power storage device and keeping the amount of work of the hydraulic working machine low.
- the controller 50 is configured to be able to stop one of the electric motors 101 and 201 that drive the fixed capacity type main pumps 102 and 202.
- the check valves 180 and 280 are stopped.
- the pressure oil can be prevented from leaking from the main pump to the tank, and the power of the pressure oil discharged from the fixed capacity type main pump being driven can be prevented from being lost due to the leak.
- FIG. 9 is a diagram showing a hydraulic drive device of an electric hydraulic working machine (hydraulic excavator) according to the third embodiment of the present invention.
- the hydraulic drive apparatus does not include the fixed displacement pilot pumps 130 and 230 driven by the electric motors 101 and 201, which are provided in the first embodiment, and the electric motors 101 and 201 Only the fixed displacement main pumps 102 and 202 are driven.
- the hydraulic drive apparatus includes an electric motor 301 (third electric motor), a fixed displacement pilot pump 30 driven by the electric motor 301, an inverter 360 that controls the rotation speed of the electric motor 301, and an inverter 360.
- an electric motor 301 third electric motor
- a fixed displacement pilot pump 30 driven by the electric motor 301
- an inverter 360 that controls the rotation speed of the electric motor 301
- an inverter 360 Is provided in a pressure oil supply path 31 of the pilot pump 30 and a pressure oil supply path 31, that is, a discharge pressure of the pilot pump 30 (hereinafter referred to as a pump pressure as appropriate).
- a controller 55 that controls the inverter 360 by generating a rotation speed instruction signal for the inverter 360 based on the detection signal of the pressure detector 42.
- the power storage device 270 supplies power to the electric motor 201 via the step-up / step-down chopper 261 and the inverter 260 and also supplies electric power to the electric motor 301 via the step-up / step-down chopper 361 and the inverter 360. Connected to supply.
- the pressure oil discharged from the fixed displacement pilot pump 30 is supplied to the pressure oil supply path 31.
- the pressure oil supply passage 31 is connected to a gate lock valve 100 for switching whether the downstream pilot pressure oil passage is connected to the pressure oil supply passage 31 or to the tank.
- the gate lock valve 100 is connected to the gate lock lever 24. Is provided.
- FIG. 10 shows a functional block diagram of the controller 55 in the third embodiment.
- the controller 55 includes a table 55a, a table 55b, an adder 55c, a table 55d, and a table 55f.
- the output Vpi is converted into the pressure (pilot primary pressure Ppi) of the pressure oil supply passage 31 by the table 55a, and the increase / decrease amount ⁇ qi of the virtual capacity qi of the pilot pump 30 by the table 55b. Is converted to
- Fig. 11 shows the characteristics of the table 55b.
- the pilot pump virtual capacity increase / decrease amount ⁇ qi is added to the pilot pump virtual capacity qi one control step before by the adder 55c to become a new pilot pump virtual capacity qi.
- the pilot pump virtual capacity qi is converted to the target rotational speed Npi of the electric motor 301 by the table 55d, further converted to the input Vinv3 to the inverter 360 by the table 55f, and output to the inverter 360.
- the electric motor 301 is a third electric motor that is supplied with power by one of the power storage devices 170 and 270 (first and second power storage devices) and drives the pilot pump 30,
- the controller 55 together with the pressure detector 42 and the inverter 360, rotates the motor 301 (third motor) so that the pilot primary pressure Ppi generated by the pilot pump 30 is equal to the target pressure (target pilot primary pressure Ppi0).
- a pilot pump control device for controlling the motor is configured.
- the rotation speed control function of the electric motors 101 and 201 for driving the fixed capacity type main pumps 102 and 202 is the same as that of the first embodiment.
- a function of controlling the virtual limit torques T1 and T2 of the fixed-capacity main pumps 102 and 202 according to the power storage state of the power storage devices 170 and 270, and controlling so as to eliminate the unbalance of the power storage states of the power storage devices 170 and 270. Is the same as that of the first embodiment.
- the third embodiment is different from the first embodiment in that the fixed displacement pilot pump 30 is independent of the motors 101 and 201 that drive the fixed displacement main pumps 102 and 202 by a separate motor 301. It is a point to drive.
- the Vpi input by the pressure detector 42 is converted into the pilot primary pressure Ppi by the table 55a.
- the pilot pump virtual capacity ⁇ qi is a positive value between 0 and ⁇ qi_max.
- the pilot pump virtual capacity ⁇ qi is added to the pilot pump virtual capacity qi one control step before. As described above, when Ppi is lower than the target pilot primary pressure Ppi0, the pilot pump virtual capacity qi increases. Go.
- the pilot pump virtual capacity qi is converted to the target rotational speed Npi by the table 55d and further converted to the output Vinv3 to the inverter 360 by the table 55f to control the rotational speed of the electric motor 301.
- the Vpi input by the pressure detector 42 is converted into the pilot primary pressure Ppi by the table 55a.
- the pilot pump virtual capacity ⁇ qi is a negative value between ⁇ qi_min and 0.
- the pilot pump virtual capacity ⁇ qi is added to the pilot pump virtual capacity qi one control step before. As described above, when Ppi is higher than the target pilot primary pressure Ppi0, the pilot pump virtual capacity qi decreases. Go.
- the pilot pump virtual capacity qi is converted to the target rotational speed Npi by the table 55d and further converted to the output Vinv3 to the inverter 360 by the table 55f to control the rotational speed of the electric motor 301.
- the electric motor 301 is changed until the pressure in the pressure oil supply passage 31 (pilot primary pressure) becomes equal to the target pilot primary pressure. Decrease the rotation speed.
- the controller 55 rotates the electric motor 301 so that the pressure (pilot primary pressure) in the pressure oil supply passage 31 becomes equal to the target pilot primary pressure (Ppi0). Control the number.
- the power consumed by power storage device 270 is the sum of the power consumed by electric motor 201 that drives fixed-capacity main pump 202 and the power consumed by electric motor 301 that drives a fixed-capacity pilot pump. Therefore, as compared with the case of the first embodiment, the power storage state of the power storage device 270 tends to decrease earlier than the power storage state of the power storage device 170. However, as in the first embodiment, the power storage state of one power storage device (power storage device 270 in the third embodiment) is the same as that of the other power storage device (power storage device 170 in the third embodiment).
- the hydraulic pump (in the third embodiment, driven by an electric motor supplied with electric power from the power storage device (the power storage device 270 in the third embodiment) having a lower power storage state when the state is lower than the state 202) is controlled, the power consumption of the electric motor is suppressed, and the power storage states of the two power storage devices are controlled to be equal again.
- the hydraulic work machine can thereby reduce the two power storage devices 170 and 270. It is possible to prevent the operation time using the power storage devices 170 and 270 from being shortened.
- FIG. 13 is a diagram showing a hydraulic drive device of an electric hydraulic working machine (hydraulic excavator) according to the fourth embodiment of the present invention.
- the hydraulic drive apparatus includes electric motors 101, 201, 401, and 601; variable capacity main pumps 122, 222, 422, and 622 that are driven by the electric motors 101, 201, 401, and 601; 301, a fixed displacement pilot pump 30 driven by the electric motor 301, and a boom cylinder 3a, which is a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the variable displacement main pumps 122, 222, 422, 622,
- the arm cylinder 3b, the swing motor 3c, the bucket cylinder 3d, the swing cylinder 3e, the travel motors 3f and 3g, the blade cylinder 3h, and the pressure oil discharged from the variable capacity main pumps 122, 222, 422 and 622 are used as a plurality of actuators.
- Pressure oil supply passages 105a, 105b, 205a, and 205b, and pressure oil discharged from the main pumps 122 and 222 (first and second hydraulic pumps) are joined together.
- the control valve block 104 is connected to a common pressure oil supply passage 307, and a plurality of directional control valves 16a, 16d that control the direction and flow rate of the pressure oil supplied to the plurality of actuators 3a, 3b, 3d, 3e, 3g. , 16e, 16g, 16j and a common pressure oil supply passage 308, and a plurality of directional control valves 16b for controlling the direction and flow rate of the pressure oil supplied to the plurality of actuators 3a, 3b, 3c, 3f, 3h.
- 16c, 16f, 16h, 16i check valves 80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f, 80g, 80h, 80i, 80j, and check valves 80e, 80f downstream of the common pressure oil supply passages 307, 308.
- a main relief valve 14 that controls the pressure of the common pressure oil supply passages 307 and 308 so as not to exceed a set pressure.
- the direction switching valve 16g Downstream of the common pressure oil supply passage 307, the direction switching valve 16g is disposed at the most upstream, and the direction switching valves 16a and 16d are connected in parallel via check valves 80a and 80b downstream thereof, and further in the direction downstream thereof.
- the switching valves 16j and 16e are connected in tandem via check valves 80c and 80d so that the direction switching valve 16j is located upstream of the direction switching valve 16e.
- directional control valves 16c, 16b, 16i, and 16h are connected in parallel via check valves 80g, 80h, 80i, and 80j, respectively, and directional control valves are connected downstream of the directional control valve 16h. 16f is connected in tandem.
- the plurality of directional control valves 16a, 16d, 16e, 16g, and 16j and the plurality of directional control valves 16b, 16c, 16f, 16h, and 16i are open center types, and the main pumps 122 and 222, the main pumps 422 and 622, and the control valves Block 104 constitutes an open circuit hydraulic drive.
- variable displacement main pumps 122, 222, 422, 622 have regulator pistons 122a, 222a, 422a, 622a for reducing the capacity and limiting the torque when the discharge pressure of the variable pumps is increased.
- Each of the main pump 122 and the main pump 422 includes regulator pistons 122b and 422b for limiting the torque by reducing the capacity of the other main pump when the discharge pressure of one of the main pump 122 and the main pump 422 increases.
- Each of the pumps 622 has regulator pistons 222b and 622b for limiting the torque by reducing the capacity of the other main pump when the discharge pressure of one of them increases.
- the main pumps 122, 222, 422, and 622 have springs 122f, 222f, 422f, and 622f for setting absorption horsepower limit values q1 * limit, limit values q2 * limit, limit values q3 * limit, and limit values q4 * limit, respectively. have.
- main pumps 122 and 422 have regulator pistons 122c and 422c for reducing their capacity and reducing torque by external pressure (output pressure of the proportional solenoid valve 20 described later), and the main pumps 222 and 622 are provided.
- the hydraulic drive apparatus is connected to the pressure oil supply path 31 through which the pressure oil discharged from the fixed displacement pilot pump 30 is guided, and the pressure oil supply path 31, and the pilot pressure oil on the downstream side
- the pilot pressure oil passages on the downstream side of the gate lock valve 100 include a plurality of pilot valves 60a, 60b, 60c, 60d provided in a plurality of operating device operating devices 522, 523, 524a, 524b,.
- the plurality of pilot valves 60a, 60b, 60c, 60d, 60e, 60f, 60g, and 60h are connected to the pilot pressure oil passages on the downstream side of the gate lock valve 100, and are connected to 60e, 60f, 60e, 60f, 60g, and 60h.
- a pilot operation pressure corresponding to the operation amount is generated based on the oil, and the plurality of directional control valves 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g, 16h, 16i, and 16j are controlled by this pilot operation pressure.
- the hydraulic drive apparatus further includes inverters 160, 260, 460, and 660 for controlling the rotation speeds of electric motors 101, 201, 401, and 601 and an elevator that supplies electric power to inverters 160 and 460 at a constant voltage.
- Power storage device 270 (second power storage device) connected to supply electric power to electric motor 301 via buck-boost chopper 361 and inverter 360, and the voltage and temperature of power storage devices 170 and 270, etc.
- Battery management systems (BMS) 171 and 271 that output information to the controller 150, which will be described later, a reference rotational speed instruction dial 56 for instructing the maximum speed of the plurality of actuators 3a to 3h, pilot valves 60a, 60b, 60d, Shuttle valves 19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f, 19g, and 19h for selecting and outputting the highest pressure among the output pressures of 60e and 60g, and a pressure detector 43 for detecting the selected maximum pressure; Shuttle valve 19 that selects and outputs the highest pressure among the output pressures of pilot valves 60a, 60b, 60c, 60h, and 60f.
- BMS Battery management systems
- a pressure detector 44 for detecting the selected maximum pressure, and a pressure oil supply path 31 of the pilot pump 30;
- Pressure that is, a pressure detector 42 for detecting the discharge pressure of the pilot pump 30 (hereinafter referred to as “pump pressure” as appropriate) and a pilot pressure oil passage on the downstream side of the gate lock valve 100, and pressure from the fixed displacement pilot pump 30.
- the proportional solenoid valve 20 that reduces the pressure of the pressure oil supply path 31 through which oil is discharged to generate torque control pressure guided to the regulator pistons 122c and 422c, and the pressure of the pressure oil supply path 31 decreases the pressure of the regulator piston 222c.
- a proportional solenoid valve 21 for generating torque control pressure battery management systems 171, 271 and a reference rotation speed indication dial 6.
- the signals from the pressure detectors 43 and 44 are input, and from these information, a rotation speed instruction signal for the inverters 160, 260, 460 and 660 and a control signal for the proportional solenoid valves 20 and 21 are generated.
- FIG. 14 shows a functional block diagram of the controller 150 in the fourth embodiment.
- the controller 150 includes a proportional solenoid valve target current calculation unit 151, gain tables 152a and 152b, multipliers 153a and 153b, a rotation speed instruction value table 154, and command value tables 155a and 155b.
- the output of the battery management systems 171 and 271 is input to the proportional solenoid valve target current calculation unit 151, and the output is output to the proportional solenoid valves 20 and 21.
- the maximum operating pilot pressure of the boom cylinder 3a, arm cylinder 3b, bucket cylinder 3d, swing cylinder 3e, and right traveling motor 3g is input to the controller 150 via the pressure detector 43, and the boom cylinder 3a (in the raising direction only), Maximum operating pilot pressures of the arm cylinder 3b, the swing motor 3c, the blade cylinder 3h, and the left traveling motor 3f are input to the controller 150 via the pressure detector 44.
- Outputs from the pressure detectors 43 and 44 are respectively input to gain tables 152a and 152b, converted into gains N_gain1 and N_gain2 in the range of 0 to 100%, and further output from the reference rotational speed instruction dial 56 is rotational speeds.
- the command value table 154 is converted into a reference rotation speed command value N_0.
- Multipliers 153a and 153b multiply the reference rotational speed instruction value N_0, which is the output of the rotational speed instruction value table 154, by the multipliers 153a and 153b to obtain target rotational speeds N1d and N2d for the inverters 160 and 260 and the inverters 460 and 660, respectively. It is done.
- the target rotational speeds N1d and N2d are respectively input to the command value tables 155a and 155b, converted into command values Vinv1 and Vinv2 for the inverters 160 and 260 and the inverters 460 and 660, respectively, and output to the inverters 160 and 260 and the inverters 460 and 660.
- FIG. 15 is a functional block diagram of the proportional solenoid valve target current calculation unit 151 in the controller 150 according to the fourth embodiment.
- the proportional solenoid valve target current calculation unit 151 includes first and second SOC estimation units 151a and 151b, a difference unit 151c, and first and second tables 151d and 151e.
- the difference ⁇ SOC is input to the first and second tables 151d and 151e, converted into target currents I1 and I2 (horsepower control amount), and output to the proportional solenoid valves 20 and 21.
- FIG. 16A and FIG. 15B show the characteristics of the first and second tables 151d and 151e.
- the characteristic of the first table 151d is that when ⁇ SOC is a positive value, 0 is output as the target current I1 of the proportional solenoid valve 20, and when ⁇ SOC is a negative value, ⁇ SOC is a dead zone ⁇ As ⁇ SOC_2 becomes smaller, ⁇ SOC is set to output the maximum value I_max as the target current I1 when ⁇ SOC reaches - ⁇ SOC_0 in the vicinity of the minimum value - ⁇ SOC_max.
- the characteristics of the second table 151e are set opposite to the characteristics of the first table 151d. That is, as the characteristic of the second table 151e, 0 is output as the target current I2 of the proportional solenoid valve 21 when ⁇ SOC is a negative value, and when ⁇ SOC is a positive value, ⁇ SOC becomes larger than the dead zone ⁇ SOC_2. When ⁇ SOC reaches ⁇ SOC_0 in the vicinity of the maximum value ⁇ SOC_max, the maximum value I_max is set as the target current I1.
- FIG. 17 shows the horsepower control characteristics by the regulator pistons 122a and 422a, the regulator pistons 122b and 422b, and the regulator pistons 122c and 422c of the variable capacity main pumps 122 and 422.
- FIG. 17 shows the horsepower control characteristics by the regulator pistons 222a and 622a, the regulator pistons 222b and 622b, and the regulator pistons 222c and 622c of the variable displacement main pumps 222 and 622 in parentheses.
- the regulator pistons 122a, 422a, 122b, 422b have main pumps 122, 422 as the average value Pa of the discharge pressure P1.P2 exceeds Pa_a and becomes higher.
- the capacitance qq1 is small.
- variable capacity main pumps 122 and 222 are the first and second hydraulic pumps, and the pressure oil discharged from the first and second hydraulic pumps is the common pressure oil supply path 307. (Or 308) and supplied to a plurality of flow control valves 16a, 16b, 16d, 16e, 16g (or 16a, 16b, 16c, 16f, 16h), and a plurality of actuators 3a, 3b, 3d, 3e, 3g (or 3a, 3b, 3d, 3e, 3g).
- Electric motors 101 and 201 are first and second electric motors that drive main pumps 122 and 222 (or 422 and 622) (first and second hydraulic pumps), respectively.
- the regulator piston 122a decreases the discharge flow rate of the main pump 122 (or 422) (first hydraulic pump) when the discharge pressure of the main pump 122 (or 422) (first hydraulic pump) increases.
- the first horsepower control device is configured to control the absorption horsepower of the main pump 122 (or 422) (first hydraulic pump) so as not to exceed the limit value q1 * limit (first allowable value), and the regulator piston 222a (or 622a) reduces the discharge flow rate of the main pump 222 (or 622) (second hydraulic pump) when the discharge pressure of the main pump 222 (or 622) (second hydraulic pump) increases, thereby reducing the main pump 222 ( Or 622) a second horsepower controller that controls the second horsepower pump so that the absorption horsepower does not exceed the limit value q2 * limit (second allowable value).
- Proportional solenoid valve target current calculation unit 151 together with battery management systems 171 and 271, the power storage state of power storage device 170 (first power storage device) and the power storage state of power storage device 270 (second power storage device) are equal to each other.
- a horsepower distribution control unit that changes at least one of the limit value q1 * limit (first allowable value) and the limit value q2 * limit (second allowable value) of the first and second horsepower control devices is configured.
- the main pumps 122 and 222 are variable displacement hydraulic pumps, respectively, and the first horsepower control device is the main pump 122 (or 422) (first The second horsepower control device controls the capacity of the main pump 222 (or 622) (second hydraulic pump), so that the main pump 122 (or 422) (first hydraulic pump) is controlled. ) Absorption horsepower does not exceed the limit value q1 * limit (first allowable value), and the absorption horsepower of the main pump 222 (or 622) (second hydraulic pump) is the limit value q2 * limit (second allowable value). The absorption horsepower of the main pumps 122 and 222 (or 422 and 622) (first and second hydraulic pumps) is controlled so as not to exceed.
- the gain table 152a (152b), the multiplier 153a (153b), the rotation speed instruction value table 154, the command value table 155a (155b), and the inverter 160 (or 460) include a plurality of operating devices 522, 523, 524a, 524b,.
- a first flow rate control unit that performs positive flow rate control for controlling the discharge flow rate of the main pump 122 (or 422) (first hydraulic pump) as the required flow rate by the operating device increases is configured.
- the gain table 152a (152b), the multiplier 153a (153b), the rotation speed instruction value table 154, the command value table 155a (155b), and the inverter 260 (or 660) include a plurality of operating devices 522, 523, 524a, and 524b. When at least one of ... is operated, the required flow rate by the operating device is A second flow rate control unit that performs positive flow rate control for controlling the discharge flow rate of the main pump 222 (or 622) (second hydraulic pump) as it increases is configured.
- the first and second flow rate control units control the rotation speeds of the main pumps 122 and 222 (or 422 and 622) (first and second hydraulic pumps), respectively, so that the main flow rate increases as the required flow rate increases.
- the discharge flow rate of the pumps 122, 222 (or 422, 622) (first and second hydraulic pumps) is controlled, and the first and second horsepower control devices are the main pump 122 (or 422) (first hydraulic pump).
- the absorption horsepower of the main pump 222 does not exceed the limit value q1 * limit (or q3 * limit) (first allowable value), and the absorption horsepower of the main pump 222 (or 622) (second hydraulic pump) * limit)
- the discharge flow rates of the main pumps 122 and 222 (or 422 and 622) (first and second hydraulic pumps) controlled by the positive flow rate control are controlled so as not to exceed (second allowable value).
- the first SOC estimation unit 151a in the proportional solenoid valve target current calculation unit 151 of the battery management system 171 and the controller 150 constitutes a first power storage state estimation unit that estimates the power storage state of the power storage device 170 (first power storage device).
- Battery management system 271 and second SOC estimation unit 151b in proportional solenoid valve target current calculation unit 151 of controller 150 constitute a second power storage state estimation unit that estimates the power storage state of power storage device 270 (second power storage device).
- the differentiator 151c and the first and second tables 151d and 151e in the proportional solenoid valve target current calculation unit 151 of the controller 150 are stored in the power storage device 170 (first power storage device) estimated by the first power storage state estimation unit.
- the target current I1 (first horsepower control amount) of the proportional solenoid valve 20 is calculated, and the power storage state of the power storage device 270 (second power storage device) estimated by the second power storage state estimation unit is the first power storage state estimation.
- the proportional solenoid valve 20 and the regulator piston 122c (or 422c) of the main pump 122 (or 422) are based on the target current I1 (first horsepower control amount) of the proportional solenoid valve 20 calculated by the horsepower control amount calculation unit.
- a first allowable value changing unit for changing the limit value q1 * limit (or q3 * limit) (first allowable value) of the first horsepower control device is configured, and the proportional solenoid valve 21 and the main pump 222 (or 622)
- the regulator piston 222c (or 622c) is based on the target current I2 (second horsepower control amount) of the proportional solenoid valve 21 calculated by the horsepower control amount calculation unit, and the limit value q2 * limit (second horsepower control device). Or q4 * limit) (second allowable value) is configured.
- the pressure of the pressure oil supply passage 31 is maintained at the pilot primary pressure Ppi0 by controlling the rotational speed of the electric motor 301 that drives the fixed displacement pilot pump 30.
- FIG. 15 shows a functional block diagram of proportional solenoid valve target current calculation unit 151.
- SOC1 SOC2.
- the capacities of the main pumps 122 and 422 are qqmax1, and the capacities of the main pumps 222 and 622 are qqmax2.
- the output from the reference rotation speed instruction dial 56 is converted into a reference rotation speed instruction value N_0 in the rotation speed instruction value table 154, and is multiplied by the N_gain1 and N_gain2 by the multipliers 153a and 153b, and the target rotation speed N1d, N2d is converted into the output Vinv1 to the inverters 160 and 260 and the output Vinv2 to the inverters 460 and 660 by the command value tables 155a and 155b, respectively.
- N_gain1 and N_gain2 are kept at the minimum values (for example, 0%)
- the output Vinv1 to the inverters 160 and 260 and the output Vinv2 to the inverters 460 and 660 are both kept at the minimum values.
- the electric motors 101, 201, 401, and 601 drive the main pumps 122, 222, 422, and 622 at the minimum rotational speed, and supply pressure oil.
- the pressure oil discharged from the main pumps 122 and 222 merges in the pressure oil supply path 307 via the pressure oil supply paths 105a and 105b, respectively, and is supplied to the P1 port of the control valve block 104.
- the pressure oil discharged from the main pumps 422 and 622 merges in the pressure oil supply path 308 via the pressure oil supply paths 205a and 205b, respectively, and is supplied to the P2 port of the control valve block 104.
- the pilot valve 60a for operating the boom is operated, and an operating pilot pressure is generated at a1.
- both the direction switching valves 16a and 16i for the boom are switched to the right in the drawing and supplied from the variable capacity main pumps 122 and 222 via the pressure oil supply passage 307. And the pressure oil supplied from the variable capacity main pumps 422 and 622 via the pressure oil supply passage 308 are combined and supplied to the bottom side of the boom cylinder 3a.
- the output pressure of the pilot valve 60a for boom operation is guided to the pressure detector 43 through the shuttle valves 19a, 19e, 19f, 19g, and 19h, and at the same time to the pressure detector 44 through the shuttle valve 19p. It is burned.
- the outputs Vpc1 and Vpc2 of the pressure detectors 43 and 44 are led to the gain tables 152a and 152b, respectively, and N_gain1 and N_gain2 are output according to the output of the boom operation pilot valve 60a.
- N_gain1 and N_gain2 both have a maximum value of 100%.
- the output from the reference rotation speed instruction dial 56 converted to the reference rotation speed instruction value N_0 in the rotation speed instruction value table 154 is further multiplied by N_gain1 and N_gain2 by the multipliers 153a and 153b, and the target rotation speed N1d. , N2d, and further converted into the output Vinv1 to the inverters 160 and 260 and the output Vinv2 to the inverters 460 and 660 by the command value tables 155a and 155b, respectively, Since N_gain1 and N_gain2 are kept at the maximum values (for example, 100%), the output Vinv1 to the inverters 160 and 260 and the output Vinv2 to the inverters 460 and 660 are both as input from the reference rotation speed indication dial 56. Value.
- the rotation speed of the electric motors 101, 201, 401, and 601 increases as the output of the boom operation pilot valve 60a increases, and the boom cylinder is controlled by the magnitude of the operation lever input.
- the extension speed of 3a can be adjusted.
- the discharge pressures of the main pumps 122 and 222, 422 and 622 are equal to the load pressure Pa_bmr of the boom cylinder 3a as described above during the boom raising operation. .
- the horsepower control characteristics of the variable capacity main pumps 122, 222, 422, 622 are indicated by the solid line A2 in FIG.
- the pump discharge pressure is Pa_bmr
- the capacity of the variable capacity main pumps 122 and 222 is limited to qqbmr1
- the capacity of the variable capacity main pumps 422 and 622 is limited to qqbmr2.
- the main pumps 122, 222, 422, and 622 supply pressure oil at a rotation speed corresponding to the boom raising operation input and at a capacity determined by each horsepower control characteristic.
- the pump load pressure during the boom raising operation is Pa_bmr
- the capacity of the variable capacity main pumps 122 and 422 is qqbmr1 in FIG.
- variable capacity type main pumps 222 and 622 is qqbmr2_min, and qqbmr2_min ⁇ qqbmr1.
- the rotational speeds of the electric motors 101 and 401 that drive the variable capacity main pumps 122 and 422 and the electric motors 201 and 601 that drive the variable capacity main pumps 422 and 622 are determined only by the boom raising operation amount. Since the capacity qq1 of the main pumps 122 and 422 and the capacity qq2 of the variable capacity main pumps 222 and 622 are different as described above, the flow rate discharged by the variable capacity main pumps 122 and 422 The flow rate discharged by the variable capacity main pumps 222 and 622 is reduced.
- the power consumption of the pump is proportional to the pressure ⁇ flow rate, and the pressures of the pressure oil supply paths 105 and 205 are equal during the boom raising operation, but the main pumps 222 and 622 are larger than the discharge flow rates of the main pumps 122 and 422 as described above. Therefore, the power consumption of the main pumps 222 and 622 is smaller than the power consumption of the main pumps 122 and 422.
- the power consumption of the power storage device 270 that supplies power to the main pumps 222 and 622 is smaller than the power consumption of the power storage device 170 that supplies power to the main pumps 122 and 422.
- the rate at which SOC2 of the power storage device 270 decreases is The speed of SOC1 of power storage device 170 becomes smaller than the rate of decrease, and this continues until SOC1 and SOC2 become equal.
- the proportional solenoid valve target current calculation unit 151 and the proportional solenoid valves 20 and 21 are provided and one of the power storage states of the power storage devices 170 and 270 is lower than the other power storage state, the power storage state and the power storage of the power storage device 170 are stored.
- the limit value q1 * limit (q2 * limit) of the horsepower control of the main pumps 122, 222 (or 422, 622) is changed so that the power storage state of the device 270 becomes equal, and the hydraulic pump with the lower power storage state is consumed.
- one of the first and second tables 151d and 151e (for example, the first table 151d) and the corresponding one of the proportional solenoid valves 20 and 21 (for example, only the proportional solenoid valve 20) is provided, and only when the power storage state of one of the two power storage devices 170 and 270 (for example, the power storage device 270) is lower than the power storage state of the other power storage device (for example, the power storage device 170).
- the limit value q1 * limit (first allowable value) may be changed so that the power storage state of the power storage device 170 is equal to the power storage state of the power storage device 270.
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Abstract
電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、蓄電装置などの種々の電気機器の定格電圧をより小さな馬力で済む電動式油圧作業機械のものと共通化できるとともに、電動式油圧作業機械の稼働に伴い、複数の蓄電装置の内いずれか一つの蓄電状況だけが著しく低下することを防止し、電動式油圧作業機械の各アクチュエータが所定のスピードを得られる時間を延長することができるようにする。そのため、コントローラ50に仮想制限トルク演算部51と電動機回転数制御部52,53を設け、電動機回転数制御部52,53に可変馬力制御テーブル52r,53rを設け、蓄電装置170の蓄電状態と蓄電装置270の蓄電状態が等しくなるように可変馬力制御テーブル52r,53rの仮想容量の制限値q1*limit,q2*limitを変更する。
Description
電動機により油圧ポンプを駆動してアクチュエータを駆動し、各種作業を行う油圧ショベル等の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置に係わり、特にその油圧ポンプの吸収トルクが、ある値以下になるように、その油圧ポンプを駆動する電動機の回転数を制御し、いわゆる馬力制御を行う油圧駆動装置に関する。
電動機により油圧ポンプを駆動してアクチュエータを駆動し、各種作業を行う油圧ショベル等の電動式油圧作業機械の従来技術が特許文献1、特許文献2に記載されている。
特許文献1によれば、電動機により駆動される固定容量型の油圧ポンプを備え、この油圧ポンプの吐出圧と複数のアクチュエータの最大負荷圧との差圧が一定になるように電動機の回転数を制御することでロードセンシング制御を行う構成が提案されており、この技術を用いれば、可変容量型油圧ポンプを用いてロードセンシング制御を行う場合よりも油圧配管を減らすことができ、高効率なロードセンシング制御を、必要な搭載スペースの少ない小型油圧ショベルなどへ適用することが容易になる。
また、特許文献2によれば、油圧ポンプを馬力制御機能のみを有する可変容量型とするか、電動機回転数の制御コントローラに、可変容量型油圧ポンプの馬力制御特性を模擬する制御アルゴリズムを備えた電動式油圧作業機械が提案されており、この技術を用いれば、特許文献1の効果に加え、電動機の動力源である蓄電装置を長持ちさせ、かつ電動機を小型化することが可能となる。
しかしながら、特許文献1、特許文献2に記載の従来技術を用いた場合でも、以下のような問題があった。
一般に、電動式油圧作業機械に必要とされる馬力が大きくなると、それに応じて電動機についても大きな定格出力を有するものを選択しないといけないが、電動機の定格出力が大きくなると、電動機およびその制御回路であるインバータに流れる電流が大きくなるのを避けるため、定格電圧が高くなる場合がある(例えば定格出力が20kWでは定格電圧は200Vだが定格出力が40kWでは定格電圧は400V)。
その場合、蓄電装置の定格電圧や、昇降圧チョッパの定格電圧を、より小さな馬力で済む電動式油圧作業機械のものと共通にすることができず、専用のものを設定する必要があり、煩わしさがあった。
その煩わしさを回避するための対策として、油圧ポンプ、電動機、インバータ、昇降圧チョッパ、蓄電装置などを複数系統、並列に設け、それら複数系統のポンプから吐出される圧油を合流して各アクチュエータへの圧油を制御する複数の流量制御弁に供給するようにすることが考えられる。
このようにすれば、複数系統の油圧ポンプから吐出される圧油を合流するので、各アクチュエータを所定のスピードで作動させることができるとともに、蓄電装置の定格電圧や、昇降圧チョッパの定格電圧をより小さな馬力で済む電動式油圧作業機械のものと共通化することができる。
しかしながら、前記のような構成とした場合でも、以下のような場合に問題があった。
第一に、複数系統の油圧ポンプ、電動機、インバータ、昇降圧チョッパ、蓄電装置を並列に設けるので、仮に前記複数系統の油圧ポンプが同じ仕様で、それらのポンプが同じ動力を発生させている場合でも、それら複数系統の油圧ポンプの機械効率、インバータおよび昇降圧チョッパの効率などにより、蓄電装置の消費電力に僅かに差が生じてしまうことがあった。
第二に、蓄電装置は通常、複数のセルを直列に接続して構成される場合が多いが、それらセルの電圧にはバラつきがあり、それら複数のセルの内、最も電圧が降下しているセルの電圧により蓄電装置の蓄電状態(=SOC(State of Charge))が強く影響される。このため、前記のように複数系統の蓄電装置を備える場合には、それら複数系統の蓄電装置が、仮に全く同じ電力を消費したとしても、それら複数系統の蓄電装置それぞれを構成する複数のセル電圧のバラつきの違いなどから、異なるSOCを示してしまうことがあった。
これら第一、第二の場合に、電動式油圧作業機械の稼働を続けると、前述の複数系統の蓄電装置のSOCにアンバランスが発生し、結果的にいずれかひとつの蓄電装置のSOCが先に使用できる限界水準を下回り、使用できなくなってしまうことがあった。
そのような場合には、複数の蓄電装置のうち、いずれかひとつの蓄電装置が使用できなくなり、その蓄電装置によって電力を供給されていた電動機により駆動されていた油圧ポンプから圧油が供給されなくなり、油圧作業機械の各アクチュエータスピード、更には油圧作業機械の作業性が著しく低下する、という問題があった。
本発明の目的は、複数の蓄電装置と複数の電動機と複数の油圧ポンプとを並列に設けることで、蓄電装置などの種々の電気機器の定格電圧をより小さな馬力で済む電動式油圧作業機械のものと共通化することができるとともに、電動式油圧作業機械の稼働に伴い、複数の蓄電装置の内いずれか一つの蓄電状況だけが著しく低下することを防止し、電動式油圧作業機械の各アクチュエータが所定のスピードを得られる時間を延長することができる電動式油圧作業機械の油圧駆動装置を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は、第1油圧ポンプと、前記第1油圧ポンプから供給される圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータへ供給される圧油の方向と流量を制御する複数の流量制御弁と、前記第1油圧ポンプを駆動する第1電動機と、前記第1電動機に電力を供給する第1蓄電装置と、前記第1油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記第1油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記第1油圧ポンプの吸収馬力が第1許容値を超えないように制御する第1馬力制御装置とを備えた電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、第2油圧ポンプと、前記第1及び第2油圧ポンプから吐出された圧油が合流し、前記複数の流量制御弁へと供給される共通の圧油供給路と、前記第2油圧ポンプを駆動する第2電動機と、前記第2電動機に電力を供給する第2蓄電装置と、前記第2油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記第2油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記第2油圧ポンプの吸収馬力が第2許容値を超えないように制御する第2馬力制御装置と、前記第1蓄電装置の蓄電状態と前記第2蓄電装置の蓄電状態とが等しくなるように前記第1及び第2馬力制御装置の前記第1及び第2許容値の少なくともいずれか一方を変更する馬力配分制御部を有するコントローラとを備えるものとする。
このように第1油圧ポンプ、第1電動機、第1蓄電装置に加え第2油圧ポンプ、第2電動機、第2蓄電装置と、第1及び第2油圧ポンプから吐出された圧油が合流する共通の圧油供給路を設け、この合流した圧油を複数の流量制御弁に供給し、更に複数のアクチュエータへと供給する構成とすることにより、蓄電装置などの種々の電気機器の定格電圧をより小さな馬力で済む電動式油圧作業機械のものと共通化することができる。
また、第1蓄電装置の蓄電状態と第2蓄電装置の蓄電状態とが等しくなるように第1及び第2馬力制御装置の第1及び第2許容値の少なくともいずれか一方を変更する馬力配分制御部を有するコントローラを設けることにより、第1及び第2油圧ポンプ(複数の油圧ポンプ)の機械効率、それら複数の油圧ポンプをそれぞれ駆動する複数の電動機の回転数を制御するインバータや昇降圧チョッパなどの電気機器の効率に差がある場合でも、或いは複数の蓄電装置の消費電力量或いは蓄電状態特性に差がある場合でも、複数の蓄電装置の蓄電状態は等しくなるように制御されながら減少していく。このため複数の蓄電装置の内、いずれか一つの蓄電状況だけが著しく低下することが防止され、電動式油圧作業機械の各アクチュエータが所定のスピードを得られる時間を延長することができる。
本発明によれば、蓄電装置などの種々の電気機器の定格電圧をより小さな馬力で済む電動式油圧作業機械のものと共通化することができる。
また、本発明によれば、電動式油圧作業機械の各アクチュエータが所定のスピードを得られる時間を延長することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
<第1の実施の形態>
~構成~
図1は、本発明の第1の実施の形態による電動式油圧作業機械(油圧ショベル)の油圧駆動装置を示す図である。
~構成~
図1は、本発明の第1の実施の形態による電動式油圧作業機械(油圧ショベル)の油圧駆動装置を示す図である。
本実施の形態の油圧駆動装置は、電動機101,201(第1及び第2電動機)と、それら電動機101,201によってそれぞれ駆動される固定容量型のメインポンプ102,202(第1及び第2油圧ポンプ)と、固定容量型のパイロットポンプ130,230と、固定容量型のメインポンプ102,202から吐出された圧油によって駆動される複数のアクチュエータであるブームシリンダ3a、アームシリンダ3b、旋回モータ3c、バケットシリンダ3d、スイングシリンダ3e、走行モータ3f,3g、ブレードシリンダ3hと、固定容量型のメインポンプ102,202から吐出された圧油を複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hへ導くための圧油供給路105,205と、圧油供給路105,205の下流に設けられ、固定容量型のメインポンプ102,202から吐出された圧油が導かれる制御弁ブロック4とを備えている。
制御弁ブロック4は、圧油供給路105,205に接続され、メインポンプ102,202から吐出された圧油が合流する共通の圧油供給路305と、共通の圧油供給路305に接続され、共通の圧油供給路305から複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hへ供給される圧油の方向と流量を制御する複数の流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6hと、複数の流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6hの前後差圧をそれぞれ制御する圧力補償弁7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g,7hと、共通の圧油供給路305に設けられ、共通の圧油供給路305の圧力が設定圧力以上にならないように制御するメインリリーフ弁14と、複数の流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6hの負荷ポートに接続され、複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hの最高負荷圧Plmaxを検出し、その検出した最高負荷圧Plmaxを最高負荷圧油路306に出力するシャトル弁9a,9b,9c,9d,9e,9f,9gと、共通の圧油供給路305に接続され、共通の圧油供給路305の圧力が複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hの最高負荷圧Plmaxにバネの設定圧力を加算した圧力(アンロード弁セット圧)よりも高くなると開状態になって共通の圧油供給路305の圧油をタンクに戻すアンロード弁15とを有している。
アンロード弁15の作動圧を決めるバネは、複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hの動作を指令する複数の操作装置の操作レバーが中立位置にあるときに共通の圧油供給路305の圧力が目標LS差圧Pgr(後述)よりも僅かに高くなるよう、そのバネ力を設定してある。
また、本実施の形態の油圧駆動装置は、固定容量型のパイロットポンプ130,230から吐出された圧油が、それぞれ、チェック弁133,233を介して導かれる圧油供給路31と、圧油供給路31に接続され、圧油供給路31の圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁32と、圧油供給路31に接続され、下流側のパイロット圧油路を圧油供給路31に接続するかタンクに接続するかを切り換えるゲートロック弁100と、油圧作業機械の運転席入側に配置され、ゲートロック弁100を切り換え操作するためのゲートロックレバー24とを備えている。
ゲートロック弁100の下流側のパイロット圧油路は、上記複数の操作装置に備えられた複数のパイロット弁60a,60b,60c,60d,60e,60f,60e,60f,60g,60h(図13参照)に接続され、複数のパイロット弁60a,60b,60c,60d,60e,60f,60e,60f,60g,60h(図13参照)は、ゲートロック弁100の下流側のパイロット圧油路の圧油に基づいて操作量に応じたパイロット操作圧を生成し、このパイロット操作圧により複数の流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6hを切り換え制御する。
本実施の形態の油圧駆動装置は、更に、電動機101,201の回転数を制御するインバータ160,260と、インバータ160,260へ一定の電圧で電力を供給する昇降圧チョッパ161,261と、昇降圧チョッパ161,261、インバータ160,260を介して電動機101,201に電力を供給するように接続された蓄電装置170,270(第1及び第2蓄電装置)と、蓄電装置170,270の電圧や温度などの情報を後述するコントローラ50に出力するバッテリマネジメントシステム(BMS)171,271と、複数のアクチュエータ3a~3hの最大速度を指示するための基準回転数指示ダイヤル56と、共通の圧油供給路305に設けられ、共通の圧油供給路305の圧力、すなわちメインポンプ102,202の吐出圧(以下適宜ポンプ圧という)Psを検出する圧力検出器40と、最高負荷圧油路306に設けられ、最高負荷圧油路306の圧力(複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hの最高負荷圧Plmax)を検出する圧力検出器41と、バッテリマネジメントシステム171,271、基準回転数指示ダイヤル56、圧力検出器40,41からの信号を入力し、それらの情報からインバータ160,260に対する回転数指示信号を生成するコントローラ50とを備えている。
図2に、上記油圧駆動装置が搭載された電動式油圧ショベルの外観を示す。
電動式油圧ショベルは、下部走行体501と、上部旋回体502と、スイング式のフロント作業機504を備え、フロント作業機504は、ブーム511、アーム512、バケット513から構成されている。上部旋回体502は下部走行体501に対し旋回モータ3cの回転によって旋回可能である。上部旋回体の前部にはスイングポスト503が取付けられ、このスイングポスト503にフロント作業機504が上下動可能に取付けられている。スイングポスト503はスイングシリンダ3eの伸縮により上部旋回体502に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機504のブーム511、アーム512、バケット513はブームシリンダ3a、アームシリンダ3b、バケットシリンダ3dの伸縮により上下方向に回動可能である。下部走行体501の中央フレーム505には、ブレードシリンダ3hの伸縮により上下動作を行うブレード506が取付けられている。下部走行体501は、走行モータ3f,3gの回転により左右の履帯を駆動することによって走行を行う。
上部旋回体502には運転室508が設置され、運転室508内には、運転席521と、パイロット弁60a~60dを内蔵したブーム用、アーム用、バケット用、旋回用の操作装置522,523(図2では左側のみ図示)と、パイロット弁60eを内蔵したスイング用の操作装置(図示せず)と、パイロット弁60hを内蔵したブレード用の操作装置(図示せず)と、パイロット弁60f,60gを内蔵した走行用の操作装置524a,524b(図2では左側のみ図示)と、ゲートロックレバー24等が設けられている。
操作装置522,523の操作レバーは中立位置から十字方向を基準とした任意の方向に操作可能であり、左側の操作装置522の操作レバーを左右方向に操作すると、操作装置522は旋回用の操作装置として機能して旋回用のパイロット弁60c(図13参照)が動作し、同操作装置522の操作レバーを前後方向に操作すると、操作装置522はアーム用の操作装置として機能してアーム用のパイロット弁60b(図13参照)が動作し、右側の操作装置523の操作レバーを前後方向に操作すると、操作装置523はブーム用の操作装置として機能してブーム用のパイロット弁60aが動作し、同操作装置523の操作レバーを左右方向に操作すると、操作装置523はバケット用の操作装置として機能してバケット用のパイロット弁60d(図13参照)が動作する。
図3に、上記コントローラ50の機能ブロック図を示す。
コントローラ50は固定容量型のメインポンプ102,202の仮想制限トルク演算部51と、第1電動機回転数制御部52及び第2電動機回転数制御部53とを有している。
仮想制限トルク演算部51は、バッテリマネジメントシステム171,271からの情報(電圧、温度など)を入力し、所定の演算処理を行う。仮想制限トルク演算部51の出力は、圧力検出器40,41、基準回転数指示ダイヤル56からの出力とともに、第1電動機回転数制御部52及び第2電動機回転数制御部53に入力される。第1電動機回転数制御部52及び第2電動機回転数制御部53は、それぞれ、それらの入力を用いて所定の演算処理を行い、その処理結果がそれぞれインバータ160,260へと出力される。
図4に、コントローラ50内の仮想制限トルク演算部51の機能ブロック図を示す。
仮想制限トルク演算部51は、第1及び第2SOC推定部51a,51bと、差分器51cと、第1及び第2テーブル51d,51eとを有している。
第1及び第2SOC推定部51a,51bは、それぞれ、バッテリマネジメントシステム171,271からの情報(電圧、温度など)を入力し、蓄電装置170,270の蓄電状態を示すSOC(Stage of Charge)を演算し、それぞれのSOCとしてSOC1,SOC2を出力する。SOC1とSOC2は差分器51cによって差分され、ΔSOC(=SOC1-SOC2)が演算される。ΔSOCは第1及び第2テーブル51d,51eに入力され、メインポンプ102の仮想制限トルクT1とメインポンプ202の仮想制限トルクT2(馬力制御量)に変換される。
図5A及び図5Bにテーブル51d,51eの特性を示す。
図5Aに示すように、テーブル51dの特性は、蓄電状態の差分ΔSOCが正の値にあるとき仮想制限トルクT1として所定の最大値T1_max(一定)を出力し、ΔSOCが負の値にあるとき、ΔSOCが小さくなるにしたがって小さくなる仮想制限トルクT1を出力し、ΔSOCが最小値-ΔSOC_max近傍の-ΔSOC_0に達すると仮想制限トルクT1として最小値T1_minを出力するように設定されている。
図5Bに示すように、テーブル51eの特性はテーブル51dの特性と逆に設定されている。すなわち、テーブル51eの特性は、ΔSOCが負の値にあるとき仮想制限トルクT2として最大値T2_maxを出力し、ΔSOCが正の値にあるとき、ΔSOCが大きくなるにしたがって小さくなる仮想制限トルクT2を出力し、ΔSOCが最大値ΔSOC_max近傍のΔSOC_0に達すると仮想制限トルクT2として最小値T2_minを出力するように設定されている。
図6に、コントローラ50の第1及び第2電動機回転数制御部52,53の機能ブロック図を示す。以下、()内の番号はそれらが電動機回転数制御部53の場合の番号であることを示す。
圧力検出器40,41からの出力をVps,Vplmaxとすると、これらの出力Vps,Vplmaxは、それぞれ圧力テーブル52a(53a),52b(53b)により共通の圧油供給路305の圧力、すなわちポンプ圧Psと複数のアクチュエータ3a~3hの最高負荷圧Plmaxに変換され、差分器52c(53c)によりそれらの差分Pls=Ps-Plmaxが算出される。
一方、基準回転数指示ダイヤル56からの出力をVecとすると、出力Vecは、回転数テーブル52d(53d)により基準回転数N_0に変換され、更に前記基準回転数N_0は、差圧テーブル52e(53e)により目標LS差圧Pgrに変換される。
前述のPlsとPgrは差分器52f(53f)に入力され、差分ΔP=Pgr-Plsが算出される。
前記ΔPはテーブル52g(53g)に入力され、仮想容量の増減量Δqが算出される。
前記Δqは、メモリーに格納されている1制御ステップ前の、馬力制御反映後の仮想容量q1**(q2**)に加算され、更にテーブル52i(53i)によりそれらの最小値と最大値で制限され、新たな馬力制御反映前の仮想容量q1*(q2*)が算出される。
一方、前述のポンプ圧Psと、前記コントローラ50内の仮想制限トルク演算部51の出力である仮想制限トルクT1(T2)が可変馬力制御テーブル52r(53r)に入力され、メインポンプ102,202の吸収馬力(消費馬力)の第1及び第2許容値としての仮想容量の制限値q1*limit(q2*limit)に変換され、出力される。
図7に可変馬力制御テーブル52r,53rの特性を示す。
可変馬力制御テーブル52r,53rの実線A1で示す特性はいわゆる馬力制御を模擬した特性となっており、ポンプ圧Psが高くなると、その仮想容量の制限値q1*limit(q2*limit)が小さくなるような特性となっている。
また、仮想ポンプトルクT1(T2)が小さくなると、図7に矢印で示すように馬力制御を模擬した特性が破線B1,C1のように変化することで、その制限の程度がより強くなり、仮想容量の制限値q1*limit(q2*limit)が小さくなるような特性となっている。
前述の馬力制御反映前の仮想容量q1*(q2*)と、前述の可変馬力制御テーブル52r(53r)によって出力される仮想容量の制限値q1*limit(q2*limit)のうちの小さい方の値が馬力制御反映後の仮想容量q1**(q2**)として、最小値選択器52s(53s)によって選択される。
更に仮想容量q1**(q2**)は乗算器52j(53j)によって基準回転数N_0が乗算され、目標流量Q1d(Q2d)として出力される。
固定容量型のメインポンプ102,202の物理的な容量をqmax1(qmax2)とすると、目標流量Q1dにゲイン52k(53k)の1/qmax1(1/qmax2)を乗じ、目標回転数N1d(N2d)に変換される。
更に目標回転数N1d(N2d)はテーブル52m(53m)によって、インバータ160(260)への入力Vinv1(Vinv2)に変換され、インバータ160(260)へ出力される。
~請求の範囲との対応~
以上において、固定容量型のメインポンプ102,202は第1及び第2油圧ポンプであり、第1及び第2油圧ポンプから吐出された圧油は共通の圧油供給路305で合流して複数の流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6hに供給され、更に複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hへと供給される。
以上において、固定容量型のメインポンプ102,202は第1及び第2油圧ポンプであり、第1及び第2油圧ポンプから吐出された圧油は共通の圧油供給路305で合流して複数の流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6hに供給され、更に複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hへと供給される。
電動機101,201は、メインポンプ102,202(第1及び第2油圧ポンプ)をそれぞれ駆動する第1及び第2電動機であり、蓄電装置170,270は、電動機101,201(第1及び第2電動機)にそれぞれ電力を供給する第1及び第2蓄電装置である。
コントローラ50の電動機回転数制御部52内の可変馬力制御テーブル52rと最小値選択器52sは、圧力検出器40とともに、メインポンプ102(第1油圧ポンプ)の吐出圧が上昇したときにメインポンプ102(第1油圧ポンプ)の吐出流量を減少させることでメインポンプ102(第1油圧ポンプ)の吸収馬力が仮想容量の制限値q1*limit(第1許容値)を超えないように制御する第1馬力制御装置を構成し、コントローラ50の電動機回転数制御部53内の可変馬力制御テーブル53rと最小値選択器53sは、圧力検出器40とともに、メインポンプ202(第2油圧ポンプ)の吐出圧が上昇したときにメインポンプ202(第2油圧ポンプ)の吐出流量を減少させることでメインポンプ202(第2油圧ポンプ)の吸収馬力が仮想容量の制限値q2*limit(第2許容値)を超えないように制御する第2馬力制御装置を構成する。
コントローラ50の仮想制限トルク演算部51と電動機回転数制御部52,53内の可変馬力制御テーブル52r,53rは、蓄電装置170(第1蓄電装置)の蓄電状態と蓄電装置270(第2蓄電装置)の蓄電状態とが等しくなるように上記第1及び第2馬力制御装置の仮想容量の制限値q1*limit,q2*limit(第1及び第2許容値)の少なくともいずれか一方を変更する馬力配分制御部を構成する。
また、本実施の形態において、メインポンプ102,202(第1及び第2油圧ポンプ)は、それぞれ、固定容量型の油圧ポンプであり、上記第1馬力制御装置は、メインポンプ102(第1油圧ポンプ)の回転数を制御し、上記第2馬力制御装置は、メインポンプ202(第2油圧ポンプ)の回転数を制御することで、メインポンプ102の吸収馬力が上記制限値q1*limit(第1許容値)を超えず、メインポンプ202の吸収馬力が上記制限値q2*limit(第2許容値)を超えないようにメインポンプ102,202(第1及び第2油圧ポンプ)の吸収馬力を制御する。
コントローラ50の電動機回転数制御部52内のテーブル52a~52mとインバータ160は、圧力検出器40,41及び基準回転数指示ダイヤル56とともに、複数の操作装置522,523,524a,524b…の少なくとも1つが操作されたとき、メインポンプ102(第1油圧ポンプ)の吐出圧Psが複数のアクチュエータ3a~3hの最高負荷圧Plmaxより目標差圧(目標LS差圧Pgr)だけ高くなるよう、メインポンプ102(第1油圧ポンプ)の吐出流量を制御するロードセンシング制御を行う第1流量制御部を構成し、コントローラ50の電動機回転数制御部53内のテーブル53a~53mとインバータ260は、圧力検出器40,41及び基準回転数指示ダイヤル56とともに、複数の操作装置522,523,524a,524b…の少なくとも1つが操作されたとき、メインポンプ202(第2油圧ポンプ)の吐出圧Psが複数のアクチュエータ3a~3hの最高負荷圧Plmaxより目標差圧(目標LS差圧Pgr)だけ高くなるよう、メインポンプ202(第2油圧ポンプ)の吐出流量を制御するロードセンシング制御を行う第2流量制御部を構成する。
上記第1及び第2流量制御部は、メインポンプ102,202(第1及び第2油圧ポンプ)の回転数をそれぞれ制御することで、メインポンプ102,202(第1及び第2油圧ポンプ)の吐出圧が複数のアクチュエータ3a~3hの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようメインポンプ102,202(第1及び第2油圧ポンプ)の吐出流量を制御し、上記第1及び第2馬力制御装置は、メインポンプ102(第1油圧ポンプ)の吸収馬力が上記仮想容量の制限値q1*limit(第1許容値)を超えず、メインポンプ202(第2油圧ポンプ)の吸収馬力が上記仮想容量の制限値q2*limit(第2許容値)を超えないように、上記ロードセンシング制御により制御されるメインポンプ102,202(第1及び第2油圧ポンプ)の吐出流量をそれぞれ制御する。
バッテリマネジメントシステム171とコントローラ50の仮想制限トルク演算部51内の第1SOC推定部51aは、蓄電装置170(第1蓄電装置)の蓄電状態を推定する第1蓄電状態推定部を構成し、バッテリマネジメントシステム271とコントローラ50の仮想制限トルク演算部51内の第2SOC推定部51bは、蓄電装置270(第2蓄電装置)の蓄電状態を推定する第2蓄電状態推定部を構成する。
コントローラ50の仮想制限トルク演算部51内の差分器51cと第1及び第2テーブル51d,51eは、上記第1蓄電状態推定部によって推定された蓄電装置170(第1蓄電装置)の蓄電状態が上記第2蓄電状態推定部によって推定された蓄電装置270(第2蓄電装置)の蓄電状態より少ないときは、メインポンプ102(第1油圧ポンプ)の吸収馬力を減少させるための仮想制限トルクT1(第1馬力制御量)を演算し、上記第2蓄電状態推定部によって推定された蓄電装置270(第2蓄電装置)の蓄電状態が上記第1蓄電状態推定部によって推定された蓄電装置170(第1蓄電装置)の蓄電状態より少ないときは、メインポンプ202(第2油圧ポンプ)の吸収馬力を減少させるための仮想制限トルクT2(第2馬力制御量)を演算する馬力制御量演算部を構成する。
コントローラ50の電動機回転数制御部52内の可変馬力制御テーブル52rは、上記馬力制御量演算部によって演算された仮想制限トルクT1(第1馬力制御量)に基づいて上記第1馬力制御装置の仮想容量の制限値q1*limit(第1許容値)を変更する第1許容値変更部を構成し、コントローラ50の電動機回転数制御部53内の馬力制御特性を模擬した可変馬力制御テーブル53rは、上記馬力制御量演算部によって演算された仮想制限トルクT2(第2馬力制御量)に基づいて上記第2馬力制御装置の仮想容量の制限値q2*limit(第2許容値)を変更する第2許容値変更部を構成する。
~作動~
本実施の形態の作動を図1~7を用いて説明する。
本実施の形態の作動を図1~7を用いて説明する。
電動機101,201によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ130,230から吐出された圧油は、それぞれチェック弁133,233を介して圧油供給路31に供給される。圧油供給路31には、パイロットリリーフ弁32が接続されており、圧油供給路31にパイロット1次圧Ppi0を生成している。
一方、蓄電装置170,270の電圧、温度などの情報はバッテリマネジメントシステム171,271を介し、コントローラ50内の仮想制限トルク演算部51における第1及び第2SOC推定部51a,51bに導かれ、それぞれ、蓄電装置170の蓄電状態SOC1と蓄電装置270の蓄電状態SOC2から、固定容量型のメインポンプ102,202の仮想制限トルクT1,T2を演算し、電動機101の回転数制御部52と電動機201の回転数制御部53へそれぞれ出力している。
(a) 蓄電装置170と蓄電装置270のSOCが等しい場合
まず、図4に示す仮想制限トルク演算部51の機能ブロック図において、第1SOC推定部51aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部51bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2が等しい場合を考える。
まず、図4に示す仮想制限トルク演算部51の機能ブロック図において、第1SOC推定部51aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部51bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2が等しい場合を考える。
SOC1=SOC2なので、差分器51cで計算されるΔSOC=SOC1-SOC2=0となり、図5A及び図5Bに示すテーブル51d,51eの特性から、固定容量型のメインポンプ102,202の仮想制限トルクT1,T2は、それぞれT1=T1_max、T2=T2_maxとなる。
仮想制限トルク演算部51の出力である仮想制限トルクT1,T2は、電動機回転数制御部52,53のそれぞれ可変馬力制御テーブル52r,53rに導かれる。
<(a-1)全ての操作レバーが中立の場合>
全ての操作装置522,523,524a,524b…の操作レバー(以下適宜単に操作レバーという)が中立なので、全ての流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6h(図13参照)が全て中立位置にある。
全ての操作装置522,523,524a,524b…の操作レバー(以下適宜単に操作レバーという)が中立なので、全ての流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6h(図13参照)が全て中立位置にある。
このため、アクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hの最高負荷圧Plmaxは、流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6h及びシャトル弁9a,9b,9c,9d,9e,9f,9gを介してタンク圧と等しくなっている。
最高負荷圧Plmaxは、アンロード弁15と圧力検出器41に導かれている。
電動機101,201によって駆動される固定容量型のメインポンプ102,202から吐出された圧油は共通の圧油供給路305に導かれるが、前述のように複数の流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6hが全て中立位置にあるため、アンロード弁15からタンクに排出される。
アンロード弁15に導かれたPlmaxがタンク圧(タンク圧≒0と推定)と等しいので、共通の圧油供給路305の圧力、すなわちポンプ圧Psは、アンロード弁15に設けられたバネの働きにより、目標LS差圧であるPgrよりも若干高く保たれる。
共通の圧油供給路305の圧力(ポンプ圧)Psは圧力検出器40に導かれている。
ポンプ圧Psの圧力検出器40の出力Vps、最高負荷圧Plmaxの圧力検出器41の出力Vplmaxと、基準回転数指示ダイヤル56の出力Vecが、前述の仮想制限トルクT1,T2に加えて、コントローラ50内の電動機回転数制御部52,53に入力される。
電動機回転数制御部52と電動機回転数制御部53は同じ作動をするので、以下、電動機回転数制御部52を例に挙げ説明する。
前述のVps,Vplmax,Vecはそれぞれ、テーブル52a,52b,52dにより、Ps,Plmax,N_0に変換され、Ps,Plmaxは差分器52c(53c)によりそれらの差分Pls=Ps-Plmaxが算出される。
テーブル52eによって基準回転数N_0から変換された目標LS差圧Pgrと、差分器52fによって前述のPlsとの差分ΔPが演算される。このとき、全ての操作レバーが中立の場合は、前述のようにPsはPgrよりも若干高い値に保たれており、Plmaxがタンク圧(タンク圧≒0と推定)なので、Pls=Ps-PlmaxもPgrよりも若干高い値に保たれている。このためΔP=Pgr-Pls<0となり、テーブル52gにより演算される仮想容量の増減量Δqは負の値となる。
仮想容量の増減量Δqは、1制御ステップ前の馬力制御反映後の仮想容量q1**と加算され、更にテーブル52iによって最小値と最大値で制限された上で、新たな馬力制御反映前の仮想容量q1*となる。仮想容量の増減量Δqが負の値なので、制御ステップを重ねることにより、馬力制御反映前の仮想容量q1*はテーブル52iで規定される最小値に保たれる。
一方、可変馬力制御テーブル52rには前述のように仮想制限トルクT1としてT1_maxが入力されるので、仮想容量の制限値q1*limitは図7の実線A1上の値となる。
前述のように、全ての操作レバーが中立の場合は、ポンプ圧PsはPgrより若干高い値に保たれており、その時のPsをPntrとすると、図7から、仮想容量の制限値q1*limit=qmax1となる。
前述のように、全ての操作レバーが中立の場合は馬力制御反映前の仮想容量q1*はテーブル52iで規定される最小値に保たれており、q1*<q1*limitの関係が成り立つことから、最小値選択器52sによってq1*とq1*limitのうちq1*が選択され、馬力制御反映後の仮想容量q1**となる。
馬力制御反映後の仮想容量q1**は乗算器52jにより基準回転数N_0と乗算され、目標流量Q1dとなり、目標流量Q1dはゲイン52kで1/qmax1を掛けて目標回転数N1dに変換され、更にテーブル52mによってインバータ160への出力Vinv1に変換される。
前述のように全ての操作レバーが中立の場合には、馬力制御反映後の仮想容量q1**はテーブル52iで規定される最小値に保たれているので、目標流量Q1d、目標回転数N1dも最小値に保たれる。
すなわち、全ての操作レバーが中立の場合は、電動機101の回転数は最小回転数に保持され、固定容量型のメインポンプ102からの吐出流量も最小に保たれる。
電動機回転数制御部53も同様の作動をするので、電動機201の回転数が最小回転数に保持され、固定容量型のメインポンプ202からの吐出流量も最小に保たれる。
<(a-2)ブーム上げを操作した場合>
ブーム用操作装置523の操作レバーを上げ方向、すなわちブームシリンダ3aが伸長する方向に操作レバーを入力した場合を考える。
ブーム用操作装置523の操作レバーを上げ方向、すなわちブームシリンダ3aが伸長する方向に操作レバーを入力した場合を考える。
ブーム用の流量制御弁6aが図中で左方向に切り替わり、固定容量型のメインポンプ102,202からの圧油供給路105,205の圧油は、共通の圧油供給路305、圧力補償弁7a、流量制御弁6aを介してブームシリンダ3aのボトム側に供給される。
一方、ブームシリンダ3aの負荷圧は、流量制御弁6aの負荷ポートと、シャトル弁9a,9b,9c,9d,9e,9f,9g及び最高負荷圧油路306を介して最高負荷圧Plmaxとして各圧力補償弁7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g,7h、アンロード弁15、圧力検出器41にそれぞれ導かれる。
アンロード弁15に導かれたブームシリンダ3aの負荷圧により、アンロード弁15のセット圧はアンロード弁15のバネ力と最高負荷圧Plmax(ブームシリンダ3aの負荷圧)を加えた圧力まで上昇し、共通の圧油供給路305の圧油をタンクに排出する油路を遮断する。
共通の圧油供給路305の圧力(ポンプPs)は圧力検出器40に導かれる。
ポンプ圧Psの圧力検出器40の出力Vps、最高負荷圧Plmaxの圧力検出器41の出力Vplmaxと、基準回転数指示ダイヤル56の出力Vecが、に前述の仮想制限トルクT1,T2に加えて、コントローラ50内の電動機回転数制御部52,53に入力される。
電動機回転数制御部52と電動機回転数制御部53は同じ作動をするので、以下、電動機回転数制御部52を例に説明する。
前述のVps,Vplmax,Vecがそれぞれ、テーブル52a,52b,52dにより、Ps,Plmax,N_0に変換される。
ブーム上げ起動直後には、ポンプ圧Psは全ての操作レバーが中立の場合と同様に、目標LS差圧より若干高い値となっており、通常、ブームシリンダ3aを伸長する場合はブームシリンダ3aの負荷圧の方がポンプ圧よりも高いことが多い。その場合、Ps<Plmaxとなるので、Pls=Ps-Plmax<0となる。
テーブル52eによって基準回転数N_0から変換された目標LS差圧Pgrと、差分器52fによって前述のPlsとの差分ΔPが演算される。
前述のようにPlsは負の値となるため、ΔP=Pgr-PlsはPgrよりも大きな正の値となる。
ΔPはテーブル52gにより、仮想容量の増減量Δqに変換されるが、ΔPがPgrよりも大きな正の値となることから、仮想容量の増減量Δqも正の値となる。
仮想容量の増減量Δqは、1制御ステップ前の馬力制御反映後の仮想容量q1**と加算され、更にテーブル52iによって最小値と最大値で制限された上で、新たな馬力制御反映前の仮想容量q1*となる。
前述のように仮想容量の増減量であるΔqが正の値なので、制御ステップを重ねることにより、馬力制御反映前の仮想容量q1*はテーブル52iの最小値、最大値の範囲内で増加していき、ΔP=Pgr-Plsが0、すなわちPlsが目標LS差圧であるPgrと等しくなるまで増加が継続する。
一方、可変馬力制御テーブル52rには前述のように仮想制限トルクT1としてT1_maxが入力されるので、仮想容量の制限値q1*limitは図7の実線A1上の値となる。
ブーム上げ動作において、前述のようにLS差圧Plsが目標LS差圧Pgrと等しくなっている場合、ポンプ圧Psは最高負荷圧Plmaxより目標LS差圧Pgr分だけ高い圧力に保たれている。
図7から、このときのブーム上げ動作時のポンプ圧PsをPbmrとすると、仮想容量の制限値q1*limitは馬力制御を模擬してqmaxよりも小さいqbmr1となる。
最小値選択器52sにおいて、前述の馬力制御反映前の仮想容量q1*と可変馬力制御テーブル52rの出力q1*limitのうち小さい方が、馬力制御反映後の仮想容量q1**ととして選択されるので、馬力制御反映後の仮想容量q1**は、可変馬力制御テーブル52rで規定される馬力制御特性の範囲で必要な流量を吐出する可変容量型のメインポンプを模擬した作動を行うようになる。
馬力制御反映後の仮想容量q1**は乗算器52jにより基準回転数N_0と乗算され、目標流量Q1dとなり、目標流量Q1dはゲイン52kで1/qmax1を掛けて目標回転数N1dに変換され、更にテーブル52mによってインバータ160への出力Vinv1に変換される。
電動機回転数制御部53も同様の作動をし、固定容量型のメインポンプ102,202から吐出された流量は合流して流量制御弁6aに供給される。
前述のように、馬力制御反映後の仮想容量q1**,q2**は可変馬力制御テーブル52r,53rで規定される馬力制御特性の範囲で必要な流量を吐出する可変容量型のメインポンプを模擬した作動をし、その流量を実現するように電動機101,201の回転数が制御されるので、固定容量型のメインポンプ102,202の消費馬力がある値を超えない範囲で、固定容量型のメインポンプ102,202の吐出量の合計が流量制御弁6aの要求する流量になるように電動機101の回転数を制御するように作動することになる。
(b) 蓄電装置270より蓄電装置170のSOCが大きい場合
図4に示す仮想制限トルク演算部51の機能ブロック図において、第1SOC推定部51aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部51bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2の関係が、SOC1>SOC2の場合を考える。
図4に示す仮想制限トルク演算部51の機能ブロック図において、第1SOC推定部51aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部51bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2の関係が、SOC1>SOC2の場合を考える。
SOC1>SOC2なので、差分器51cで計算されるΔSOC=SOC1-SOC2>0、すなわち正の値となるので、図5A及び図5Bに示すテーブル51d,51eの特性から、固定容量型のメインポンプ102の仮想制限トルクT1はT1=T1_maxとなり、固定容量型のメインポンプ202の仮想制限トルクT2はT2_maxよりも小さい値となる。ここでは仮に、ΔSOC=SOC1-SOC2=ΔSOC_0の場合を考える。図5Bから、このときのT2は、T2=T2_minとなる。
仮想制限トルク演算部51の出力である仮想制限トルクT1,T2は、電動機回転数制御部52,53のそれぞれ可変馬力制御テーブル52r,53rに導かれる。
<(b-1)全ての操作レバーが中立の場合>
全ての操作レバーが中立の場合、前述の(a)SOC1=SOC2の場合と同様に、固定容量型のメインポンプ102,202はともに最小の回転数にて最小の流量を吐出する。
全ての操作レバーが中立の場合、前述の(a)SOC1=SOC2の場合と同様に、固定容量型のメインポンプ102,202はともに最小の回転数にて最小の流量を吐出する。
<(b-2)ブーム上げを操作した場合>
メインポンプ102,202がそれぞれの仮想制限トルクT1,T2が規定する馬力の範囲で、ロードセンシング制御にて必要な流量を吐出する基本的な作動については、前述の(a)SOC1=SOC2の場合と同様である。
メインポンプ102,202がそれぞれの仮想制限トルクT1,T2が規定する馬力の範囲で、ロードセンシング制御にて必要な流量を吐出する基本的な作動については、前述の(a)SOC1=SOC2の場合と同様である。
前述のようにSOC1>SOC2で、ΔSOC(=SOC1-SOC2)がΔSOC_0の場合は、T1=T1_max、T2=T2_minである。
固定容量型のメインポンプ102の仮想制限トルクT1は、T1=T1_maxなので、前述の(a)と全く同じ作動をする。
一方、固定容量型のメインポンプ202の仮想制限トルクT2は、T2=T2_minであり、メインポンプ102の仮想制限トルクT1よりも小さく、図7の破線C1に示すように、馬力制御反映後の仮想容量q2**は、テーブル53rによりqbmr2_minに制限される。
馬力制御反映後の仮想容量q2**は乗算器53jにより基準回転数N_0と乗算され、目標流量Q2dとなり、目標流量Q2dはゲイン53kで1/qmax2を掛けて目標回転数N2dに変換され、更にテーブル53mによってインバータ260への出力Vinv2に変換される。
このとき、前述のように固定容量型のメインポンプ202の馬力制御反映後の仮想容量q2**はqbmr2_minに制限されているので、その回転数N2dは、固定容量型のメインポンプ102の回転数N1dよりも小さく制限される。
このように、SOC1>SOC2、すなわち蓄電装置170のSOCよりも蓄電装置270のSOCが小さい場合には、蓄電装置270によって電力を供給され駆動されるメインポンプ202から吐出される流量が、蓄電装置170によって電力を供給され駆動されるメインポンプ102から吐出される流量よりも小さくなる。
ポンプの消費動力は、圧力×流量に比例し、共通の圧油供給路305の圧力(ポンプ圧Ps)は共通で等しいが、前述のようにメインポンプ202の流量がメインポンプ102の流量よりも小さいので、メインポンプ202の消費動力がメインポンプ102の消費動力よりも小さくなる。
このため、メインポンプ202に電力を供給している蓄電装置270の消費電力が、メインポンプ102に電力を供給している蓄電装置170の消費電力よりも小さくなる。
メインポンプ202に電力を供給している蓄電装置270の消費電力が、メインポンプ102に電力を供給している蓄電装置170の消費電力よりも小さいので、蓄電装置270のSOC2が減少する速度が、蓄電装置170のSOC1が減少する速度よりも小さくなり、それはSOC1とSOC2が等しくなるまで続く。
SOC1=SOC2となれば、(a)の場合と同じ作動をする。
(c) 蓄電装置170より蓄電装置270のSOCが大きい場合
図4に示す仮想制限トルク演算部51の機能ブロック図において、第1SOC推定部51aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部51bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2の関係が、SOC1<SOC2の場合を考える。
図4に示す仮想制限トルク演算部51の機能ブロック図において、第1SOC推定部51aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部51bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2の関係が、SOC1<SOC2の場合を考える。
以下、(b)のSOC1>SOC2の場合と、固定容量型のメインポンプ102と202の関係が逆になる。
SOC1<SOC2なので、差分器51cで計算されるΔSOC=SOC1-SOC2<0、すなわち負の値となるので、図5A及び図5Bに示すテーブル51d,51eの特性から、固定容量型のメインポンプ202の仮想制限トルクT2はT2=T2_maxとなり、固定容量型のメインポンプ102の仮想制限トルクT1はT1_maxよりも小さい値となる。ここでは仮に、ΔSOC=SOC1-SOC2=-ΔSOC_0の場合を考える。図5Aから、このときの仮想制限トルクT1は、T1=T1_minとなる。
仮想制限トルク演算部51の出力である仮想制限トルクT1,T2は、電動機回転数制御部52,53のそれぞれ可変馬力制御テーブル52r,53rに導かれる。
<(c-1)全ての操作レバーが中立の場合>
全ての操作レバーが中立の場合は、前述の(a)SOC1=SOC2、(b)SOC1>SOC2の場合と同様に、固定容量型のメインポンプ102,202はともに最小の回転数にて最小の流量を吐出する。
全ての操作レバーが中立の場合は、前述の(a)SOC1=SOC2、(b)SOC1>SOC2の場合と同様に、固定容量型のメインポンプ102,202はともに最小の回転数にて最小の流量を吐出する。
<(c-2)ブーム上げを操作した場合>
メインポンプ102,202がそれぞれの仮想制限トルクT1,T2が規定する馬力の範囲で、ロードセンシング制御にて必要な流量を吐出する基本的な作動については、前述の(a)SOC1=SOC2の場合と同様である。
メインポンプ102,202がそれぞれの仮想制限トルクT1,T2が規定する馬力の範囲で、ロードセンシング制御にて必要な流量を吐出する基本的な作動については、前述の(a)SOC1=SOC2の場合と同様である。
前述のようにSOC1<SOC2で、ΔSOC(=SOC1-SOC2)が-ΔSOC_0の場合は、T1=T1_min、T2=T2_maxである。
固定容量型のメインポンプ202の仮想制限トルクT2は、T2=T2_maxなので、前述の(a)と全く同じ作動をする。
一方、固定容量型のメインポンプ102の仮想制限トルクT1は、T1=T1_minであり、メインポンプ202の仮想制限トルクT2よりも小さく、図7の破線C1に示すように、馬力制御反映後の仮想容量q1**は、テーブル52rによりqbmr1_minに制限される。
馬力制御反映後の仮想容量q1**は乗算器52jにより基準回転数N_0と乗算され、目標流量Q1dとなり、目標流量Q1dはゲイン52kで1/qmax1を掛けて目標回転数N1dに変換され、更にテーブル52mによってインバータ160への出力Vinv1に変換される。
このとき、前述のように固定容量型のメインポンプ102の馬力制御反映後の仮想容量q1**はqbmr1_minに制限されているので、その回転数N1dは、固定容量型のメインポンプ202の回転数N2dよりも小さく制限される。
このように、SOC1<SOC2、すなわち蓄電装置270のSOCよりも蓄電装置170のSOCが小さい場合には、蓄電装置170によって電力を供給され駆動されるメインポンプ102から吐出される流量が、蓄電装置270によって電力を供給され駆動されるメインポンプ202から吐出される流量よりも小さくなる。
ポンプの消費動力は、圧力×流量に比例し、共通の圧油供給路305の圧力(ポンプ圧Ps)は共通で等しいが、前述のようにメインポンプ102の流量がメインポンプ202の流量よりも小さいので、メインポンプ102の消費動力がメインポンプ202の消費動力よりも小さくなる。
このため、メインポンプ102に電力を供給している蓄電装置170の消費電力が、メインポンプ202に電力を供給している蓄電装置270の消費電力よりも小さくなる。
メインポンプ102に電力を供給している蓄電装置170の消費電力が、メインポンプ202に電力を供給している蓄電装置270の消費電力よりも小さいので、蓄電装置170のSOC1が減少する速度が、蓄電装置270のSOC2が減少する速度よりも小さくなり、それはSOC1とSOC2が等しくなるまで続く。
SOC1=SOC2となれば、(a)の場合と同じ作動をする。
~効果~
本実施の形態によれば以下の効果が得られる。
本実施の形態によれば以下の効果が得られる。
メインポンプ102、電動機101、蓄電装置170に加えメインポンプ202、電動機201、蓄電装置270と、メインポンプ102,202から吐出された圧油が合流する共通の圧油供給路305を設け、この合流した圧油を複数の流量制御弁6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6hに供給し、更に複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hへと供給する構成としたため、蓄電装置などの種々の電気機器の定格電圧をより小さな馬力で済む電動式油圧作業機械のものと共通化することができる。
また、仮想制限トルク演算部51と可変馬力制御テーブル52r,53rを設け、蓄電装置170,270の一方の蓄電状態が他方の蓄電状態よりも低下した場合に、蓄電装置170の蓄電状態と蓄電装置270の蓄電状態とが等しくなるように仮想容量の制限値q1*limit(q2*limit)を変更し、蓄電状態が低い方の油圧ポンプの消費動力を抑えるようにしたため、メインポンプ102,202の機械効率、インバータ160,260や昇降圧チョッパ161,261などの電気機器の効率に差がある場合でも、或いは蓄電装置170,270の消費電力量或いは蓄電状態特性に差がある場合でも、蓄電装置170,270の蓄電状態は等しくなるように制御されながら減少していく。このため蓄電装置170,270の内、いずれか一方の蓄電状況だけが著しく低下することが防止され、電動式油圧作業機械の各アクチュエータが所定のスピードを得られる時間を延長することができる。
なお、上記の実施の形態では、コントローラ50の仮想制限トルク演算部51に第1及び第2テーブル51d,51eの2つのテーブルと電動機回転数制御部52,53の2つの電動機回転数制御部を設け、2つの蓄電装置170,270のいずれの蓄電状態が他方の蓄電装置の蓄電状態より低下した場合でも、蓄電装置170の蓄電状態と蓄電装置270の蓄電状態とが等しくなるように制限値q1*limit又は制限値q2*limit(第1又は第2許容値)を変更するようにしたが、第1及び第2テーブル51d,51eの一方(例えば第1テーブル51d)と電動機回転数制御部52,53の対応する一方(例えば電動機回転数制御部52)のみを設け、2つの蓄電装置170,270のいずれか一方(例えば蓄電装置270)の蓄電状態が他方の蓄電装置(例えば蓄電装置170)の蓄電状態より低下した場合だけに、蓄電装置170の蓄電状態と蓄電装置270の蓄電状態とが等しくなるように制限値q1*limit(第1許容値)を変更するようにしてもよい。これによっても、蓄電装置170,270の内の一方(例えば蓄電装置270)の蓄電状態が他方(例えば蓄電装置170)の蓄電状態より著しく低下することが防止され、電動式油圧作業機械の各アクチュエータが所定のスピードを得られる時間を延長することができる。
~テーブル51d,51eの特性の変形例~
図12A及び図12Bにテーブル51d,51eの特性の第1変形例を示す。
図12A及び図12Bにテーブル51d,51eの特性の第1変形例を示す。
図5A及び図5Bでは、テーブル51d,51eの特性は、ΔSOCが正の値にあるとき(図5A)或いはΔSOCが負の値にあるとき(図5B)の仮想制限トルクT1として一定の値(最大値T1_max)を出力するように設定したが、ΔSOCが大きくなる(図12A)或いは小さくなる(図12B)にしたがって最大値T1_maxと同じ値から値T1_od1へと更に大きくなるように仮想制限トルクT1を設定してもよい。これにより蓄電装置170と蓄電装置270とでSOCが異なる場合、SOCが小さい側の蓄電装置の消費電力が小さくなるだけでなく、SOCが大きい側の蓄電装置の消費電力が増加するため、より短時間で蓄電装置170のSOC1と蓄電装置270のSOC2を等しくすることができる。
図12C及び図12Dにテーブル51d,51eの特性の第2変形例を示す。
図12A及び図12Bでは、ΔSOCが0から大きくなる(図12A)或いは小さくなる(図12B)にしたがって最大値T1_maxと同じ値から値T1_od1へと更に大きくなるように仮想制限トルクT1を設定したが、図12C及び図12Dでは、0~ΔSOC_1(図12C)或いは0~-ΔSOC_1(図12D)の不感帯を持たせ、ΔSOCが不感帯を超えると最大値T1_maxと同じ値から値T1_od1へと更に大きくなるように仮想制限トルクT1を設定したものである。これにより不感帯を超えた場合のみSOCが大きい側の蓄電装置の消費電力を増大させ、制御の安定性を図ることができる。
<第2の実施の形態>
~構成~
図8は、本発明の第2の実施の形態による電動式油圧作業機械(油圧ショベル)の油圧駆動装置を示す図である。
~構成~
図8は、本発明の第2の実施の形態による電動式油圧作業機械(油圧ショベル)の油圧駆動装置を示す図である。
本実施の形態の油圧駆動装置は、図1に示す第1の実施の形態の構成に対し、固定容量型のメインポンプ102の圧油供給路105に設けられ、共通の圧油供給路305から可変容量型のメインポンプ102への圧油の流れを阻止するチェック弁180(第1チェック弁)と、固定容量型のメインポンプ202の圧油供給路205に設けられ、共通の圧油供給路305から可変容量型のメインポンプ202への圧油の流れを阻止するチェック弁280(第2チェック弁)とを更に備えている。
また、本実施の形態の油圧駆動装置は入力装置58を有し、蓄電装置170,270のうちどちらか一方のSOCが著しく他方のSOCに比べ低下した場合や、蓄電装置170,270のうちどちらか一方のみを用い、他方の蓄電装置に蓄えられた電力を温存し、油圧作業機の作業量を低く抑える代わりに、合計の稼働時間を増やしたい場合などに、オペレータが入力装置58を操作すると、コントローラ50は、固定容量型のメインポンプ102,202を駆動する電動機101,201のどちらか一方を停止させることができる構成となっている。
その他の構成は第1の実施の形態と同じである。
~作動~
以上のように構成した本実施の形態においては、圧油供給路105,205にチェック弁180,280を設けたため、固定容量型のメインポンプ102,202を駆動する電動機101,201のどちらか一方を停止した場合に、共通の圧油供給路305の圧力が停止している固定容量型のメインポンプ102,202の吐出ポートに印加されることが防止される。
以上のように構成した本実施の形態においては、圧油供給路105,205にチェック弁180,280を設けたため、固定容量型のメインポンプ102,202を駆動する電動機101,201のどちらか一方を停止した場合に、共通の圧油供給路305の圧力が停止している固定容量型のメインポンプ102,202の吐出ポートに印加されることが防止される。
その他の動作は第1の実施の形態と同じである。
~効果~
本実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加えて以下の効果が得られる。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加えて以下の効果が得られる。
オペレータが入力装置58を操作し、固定容量型のメインポンプ102,202を駆動する電動機101,201のどちらか一方を停止させた場合に、チェック弁180,280は停止している固定容量型のメインポンプからタンクへ圧油が漏れ出すのを防止し、駆動している固定容量型のメインポンプから吐出された圧油の動力がリークにより無駄に失われるのを防ぐことができる。
<第3の実施の形態>
~構成~
図9は、本発明の第3の実施の形態による電動式油圧作業機械(油圧ショベル)の油圧駆動装置を示す図である。
~構成~
図9は、本発明の第3の実施の形態による電動式油圧作業機械(油圧ショベル)の油圧駆動装置を示す図である。
本実施の形態の油圧駆動装置は、第1の実施の形態に備えられていた、電動機101,201によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ130,230を備えておらず、電動機101,201は固定容量型のメインポンプ102,202だけを駆動する構成となっている。
また、本実施の形態の油圧駆動装置は、電動機301(第3電動機)と、電動機301によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ30と、電動機301の回転数を制御するインバータ360と、インバータ360へ一定の電圧で電力を供給する昇降圧チョッパ361と、パイロットポンプ30の圧油供給路31に設けられ、圧油供給路31の圧力、すなわちパイロットポンプ30の吐出圧(以下適宜ポンプ圧という)を検出する圧力検出器42と、圧力検出器42の検出信号に基づいてインバータ360に対する回転数指示信号を生成し、インバータ360を制御するコントローラ55とを備えている。
蓄電装置270は、第1の実施の形態と同様に、昇降圧チョッパ261、インバータ260を介して電動機201に電力を供給するとともに、昇降圧チョッパ361、インバータ360を介して電動機301にも電力を供給するように接続されている。
固定容量型のパイロットポンプ30から吐出された圧油は圧油供給路31に供給される。圧油供給路31には、下流側のパイロット圧油路を圧油供給路31に接続するかタンクに接続するかを切り換えるゲートロック弁100が接続され、ゲートロック弁100にはゲートロックレバー24が設けられている。
図10に、第3の実施の形態におけるコントローラ55の機能ブロック図を示す。
コントローラ55は、テーブル55aと、テーブル55bと、加算器55cと、テーブル55dと、テーブル55fとを有している。
圧力検出器42からの出力をVpiとすると、出力Vpiはテーブル55aにより圧油供給路31の圧力(パイロット1次圧Ppi)に変換され、テーブル55bによりパイロットポンプ30の仮想容量qiの増減量Δqiに変換される。
図11にテーブル55bの特性を示す。
テーブル55bの特性は、目標のパイロット1次圧PpiをPpi0としたとき、圧油供給路31の圧力PpiがPpi0よりも小さいとき、Δqiとして0からΔqi_maxの間の正の値を出力し、PpiがPpi0よりも大きいとき、ΔqiとしてΔqi_minから0の間の負の値を出力し、PpiがPpi0と等しいとき、Δqi=0を出力するように構成されている。
パイロットポンプの仮想容量増減量Δqiは、1制御ステップ前のパイロットポンプ仮想容量qiと加算器55cで加算され、新たなパイロットポンプ仮想容量qiとなる。
パイロットポンプ仮想容量qiはテーブル55dにより、電動機301の目標回転数Npiに変換され、更にテーブル55fによりインバータ360への入力Vinv3に変換され、インバータ360へ出力されるよう構成されている。
上記以外の構成は、第1の実施の形態と同じである。
~請求の範囲との対応~
以上において、電動機301は、蓄電装置170,270(第1及び第2蓄電装置)の一方によって電力が供給され、パイロットポンプ30を駆動する第3電動機であり、
コントローラ55は、圧力検出器42及びインバータ360とともに、パイロットポンプ30により生成されるパイロット1次圧Ppiが目標圧力(目標パイロット1次圧Ppi0)と等しくなるよう電動機301(第3電動機)の回転数を制御するパイロットポンプ制御装置を構成する。
以上において、電動機301は、蓄電装置170,270(第1及び第2蓄電装置)の一方によって電力が供給され、パイロットポンプ30を駆動する第3電動機であり、
コントローラ55は、圧力検出器42及びインバータ360とともに、パイロットポンプ30により生成されるパイロット1次圧Ppiが目標圧力(目標パイロット1次圧Ppi0)と等しくなるよう電動機301(第3電動機)の回転数を制御するパイロットポンプ制御装置を構成する。
~作動~
第3の実施の形態の作動を、図9、図10、図11を用いて以下説明する。
第3の実施の形態の作動を、図9、図10、図11を用いて以下説明する。
固定容量型のメインポンプ102,202を駆動する電動機101,201の回転数制御機能は第1の実施の形態と同じである。
また、蓄電装置170,270の蓄電状態によって固定容量型のメインポンプ102,202の仮想制限トルクT1,T2を制御し、蓄電装置170,270の蓄電状態のアンバランスを解消するように制御する機能も第1の実施の形態と同じである。
第3の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、固定容量型のパイロットポンプ30を、固定容量型のメインポンプ102,202を駆動する電動機101,201と別の電動機301によって独立して駆動する点である。
以下、パイロットポンプ30を駆動する電動機301の回転数制御について、本実施の形態の作動を説明する。
(a)圧油供給路31の圧力が目標パイロット1次圧よりも低い場合
圧油供給路31の圧力(パイロット1次圧)が目標パイロット1次圧Ppi0よりも低かった場合を考える。
圧油供給路31の圧力(パイロット1次圧)が目標パイロット1次圧Ppi0よりも低かった場合を考える。
図10に示すように、圧力検出器42によって入力されたVpiは、テーブル55aによってパイロット1次圧Ppiに変換される。
Ppi<Ppi0の場合、図11から、パイロットポンプ仮想容量Δqiは、0からΔqi_maxの間の正の値となる。
パイロットポンプ仮想容量Δqiは、1制御ステップ前のパイロットポンプ仮想容量qiに加算され、前述のようにPpiが目標パイロット1次圧Ppi0よりも低かった場合には、パイロットポンプ仮想容量qiは増加していく。
その増加は、パイロット1次圧Ppiが目標パイロット1次圧Ppi0と等しくなるまで継続する。
パイロットポンプ仮想容量qiは、テーブル55dにて目標回転数Npiに、更にテーブル55fにてインバータ360への出力Vinv3に変換され、電動機301の回転数を制御する。
すなわち、圧油供給路31の圧力が目標パイロット1次圧Ppi0よりも低かった場合は、圧油供給路31の圧力(パイロット1次圧)が目標パイロット1次圧と等しくなるまで電動機301がその回転数を増加させる。
(b)圧油供給路31の圧力が目標パイロット1次圧よりも高い場合
圧油供給路31の圧力(パイロット1次圧)が目標パイロット1次圧Ppi0よりも高かった場合を考える。
圧油供給路31の圧力(パイロット1次圧)が目標パイロット1次圧Ppi0よりも高かった場合を考える。
図10に示すように、圧力検出器42によって入力されたVpiは、テーブル55aによってパイロット1次圧Ppiに変換される。
Ppi>Ppi0の場合、図11から、パイロットポンプ仮想容量Δqiは、Δqi_minから0の間の負の値となる。
パイロットポンプ仮想容量Δqiは、1制御ステップ前のパイロットポンプ仮想容量qiに加算され、前述のようにPpiが目標パイロット1次圧Ppi0よりも高かった場合には、パイロットポンプ仮想容量qiは減少していく。
その減少は、パイロット1次圧Ppiが目標パイロット1次圧Ppi0と等しくなるまで継続する。
パイロットポンプ仮想容量qiは、テーブル55dにて目標回転数Npiに、更にテーブル55fにてインバータ360への出力Vinv3に変換され、電動機301の回転数を制御する。
すなわち、圧油供給路31の圧力が目標パイロット1次圧Ppi0よりも高かった場合は、圧油供給路31の圧力(パイロット1次圧)が目標パイロット1次圧と等しくなるまで電動機301がその回転数を減少させる。
以上、上記(a)(b)で説明したように、コントローラ55は、圧油供給路31の圧力(パイロット1次圧)が目標パイロット1次圧(Ppi0)と等しくなるよう、電動機301の回転数を制御する。
~効果~
本実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加えて以下の効果が得られる。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加えて以下の効果が得られる。
本実施の形態においては、蓄電装置270が消費する電力が、固定容量型のメインポンプ202を駆動する電動機201の消費電力と、固定容量型のパイロットポンプを駆動する電動機301の消費電力を合計したものとなるので、第1の実施の形態の場合と比較し、蓄電装置170の蓄電状態よりも蓄電装置270の蓄電状態の方が早く減少する傾向となる。しかし、第1の実施の形態と同様に、一方の蓄電装置(第3の実施の形態では蓄電装置270)の蓄電状態が他方の蓄電装置(第3の実施の形態では蓄電装置170)の蓄電状態よりもより低下した場合に、蓄電状態が低い方の蓄電装置(第3の実施の形態では蓄電装置270)から電力を供給される電動機で駆動される油圧ポンプ(第3の実施の形態では202)の回転数が制限され、その電動機の消費電力を抑え、それら2つの蓄電装置の蓄電状態が再び等しくなるように制御される。
よって、第1の実施の形態と同様に、2つの蓄電装置170,270のうち、どちらか一方の蓄電状態が著しく偏って減少することが防止されるので、それにより油圧作業機械がそれら2つの蓄電装置170,270を用いて稼働する時間が短くなるのを防止できる。
<第4の実施の形態>
~構成~
図13は、本発明の第4の実施の形態による電動式油圧作業機械(油圧ショベル)の油圧駆動装置を示す図である。
~構成~
図13は、本発明の第4の実施の形態による電動式油圧作業機械(油圧ショベル)の油圧駆動装置を示す図である。
本実施の形態の油圧駆動装置は、電動機101,201,401,601と、それら電動機101,201,401,601によってそれぞれ駆動される可変容量型のメインポンプ122,222,422,622と、電動機301と、電動機301によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ30と、可変容量型のメインポンプ122,222,422,622から吐出された圧油によって駆動される複数のアクチュエータであるブームシリンダ3a、アームシリンダ3b、旋回モータ3c、バケットシリンダ3d、スイングシリンダ3e、走行モータ3f,3g、ブレードシリンダ3hと、可変容量型のメインポンプ122,222,422,622から吐出された圧油を複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hへ導くための圧油供給路105a,105b,205a,205bと、圧油供給路105a,105bに接続され、メインポンプ122,222(第1及び第2油圧ポンプ)から吐出された圧油が合流する共通の圧油供給路307と、圧油供給路205a,205bに接続され、メインポンプ422,622(第1及び第2油圧ポンプ)から吐出された圧油が合流する共通の圧油供給路308と、共通の圧油供給路307,308の下流に設けられ、共通の圧油供給路307で合流したメインポンプ122,222から吐出された圧油と、共通の圧油供給路308で合流したメインポンプ422,622から吐出された圧油が導かれる制御弁ブロック104とを備えている。
制御弁ブロック104は、共通の圧油供給路307に接続され、複数のアクチュエータ3a,3b,3d,3e,3gに供給される圧油の方向と流量を制御する複数の方向切換弁16a,16d,16e,16g,16jと、共通の圧油供給路308に接続され、複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3f,3hに供給される圧油の方向と流量を制御する複数の方向切換弁16b,16c,16f,16h,16iと、チェック弁80a,80b,80c,80d,80e,80f,80g,80h,80i,80jと、共通の圧油供給路307,308の下流にチェック弁80e,80fを介して設けられ、共通の圧油供給路307,308の圧力が設定圧力以上にならないように制御するメインリリーフ弁14とを有している。
共通の圧油供給路307の下流には、方向切換弁16gが最上流に配置され、その下流に方向切換弁16a,16dがチェック弁80a,80bを介してパラレル接続され、更にその下流に方向切換弁16j,16eがそれぞれチェック弁80c,80dを介して、方向切換弁16jが方向切換弁16eよりも上流側になるようにタンデム接続されている。
共通の圧油供給路308の下流には、方向切換弁16c,16b,16i,16hがそれぞれチェック弁80g,80h,80i,80jを介してパラレル接続され、方向切換弁16hの下流に方向切換弁16fがタンデム接続されている。
複数の方向切換弁16a,16d,16e,16g,16jと複数の方向切換弁16b,16c,16f,16h,16iはオープンセンタ型であり、メインポンプ122,222及びメインポンプ422,622と制御弁ブロック104は開回路の油圧駆動装置を構成している。
可変容量型のメインポンプ122,222,422,622は、自らの吐出圧力が高くなるとその容量を減じてトルクを制限するためのレギュレータピストン122a,222a,422a,622aを有している。
また、メインポンプ122とメインポンプ422は、それぞれ、互いに一方の吐出圧力が高くなると他方のメインポンプの容量を減じてトルクを制限するためのレギュレータピストン122b,422bを有し、メインポンプ222とメインポンプ622は、それぞれ、互いに一方の吐出圧力が高くなると他方のメインポンプの容量を減じてトルクを制限するためのレギュレータピストン222b,622bを有している。
メインポンプ122,222,422,622は吸収馬力の制限値q1*limit,制限値q2*limit,制限値q3*limit,制限値q4*limitをそれぞれ設定するためのバネ122f,222f,422f,622fを有している。
更に、メインポンプ122,422は、外部圧力(後述する比例電磁弁20の出力圧)によりそれらの容量を減少させ、トルクを減少させるためのレギュレータピストン122c,422cを有し、メインポンプ222,622は、外部圧力(後述する比例電磁弁21の出力圧)によりそれらの容量を減少させ、トルクを減少させるためのレギュレータピストン222c,622cを有している。
また、本実施の形態の油圧駆動装置は、固定容量型のパイロットポンプ30から吐出された圧油が導かれる圧油供給路31と、圧油供給路31に接続され、下流側のパイロット圧油路を圧油供給路31に接続するかタンクに接続するかを切り換えるゲートロック弁100と、油圧作業機械の運転席入側に配置され、ゲートロック弁100を切り換え操作するためのゲートロックレバー24とを備えている。
ゲートロック弁100の下流側のパイロット圧油路は、複数の操作装置操作装置522,523,524a,524b,…(図2参照)に備えられた複数のパイロット弁60a,60b,60c,60d,60e,60f,60e,60f,60g,60hに接続され、複数のパイロット弁60a,60b,60c,60d,60e,60f,60g,60hは、ゲートロック弁100の下流側のパイロット圧油路の圧油に基づいて操作量に応じたパイロット操作圧を生成し、このパイロット操作圧により複数の方向切換弁16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g,16h,16i,16jを切り換え制御する。
本実施の形態の油圧駆動装置は、更に、電動機101,201,401,601の回転数を制御するインバータ160,260,460,660と、インバータ160,460へ一定の電圧で電力を供給する昇降圧チョッパ161と、インバータ260,660へ一定の電圧で電力を供給する昇降圧チョッパ261と、電動機301の回転数を制御するインバータ360と、インバータ360へ一定の電圧で電力を供給する昇降圧チョッパ361と、昇降圧チョッパ161、インバータ160,460を介して電動機101,401(第1電動機)に電力を供給するように接続された蓄電装置170(第1蓄電装置)と、昇降圧チョッパ261、インバータ260,660を介して電動機201,601(第2電動機)に電力を供給するように接続されるとともに、昇降圧チョッパ361、インバータ360を介して電動機301に電力を供給するように接続された蓄電装置270(第2蓄電装置)と、蓄電装置170,270の電圧や温度などの情報を後述するコントローラ150に出力するバッテリマネジメントシステム(BMS)171,271と、複数のアクチュエータ3a~3hの最大速度を指示するための基準回転数指示ダイヤル56と、パイロット弁60a,60b,60d,60e,60gの出力圧のうちの最も高い圧力を選択し出力するシャトル弁19a,19b,19c,19d,19e,19f,19g,19hと、その選択した最高圧力を検出する圧力検出器43と、パイロット弁60a,60b,60c,60h,60fの出力圧のうちの最も高い圧力を選択し出力するシャトル弁19i,19j,19k,19l,19m,19n,19o,19pと、その選択した最高圧力を検出する圧力検出器44と、パイロットポンプ30の圧油供給路31に設けられ、圧油供給路31の圧力、すなわちパイロットポンプ30の吐出圧(以下適宜ポンプ圧という)を検出する圧力検出器42と、ゲートロック弁100の下流側のパイロット圧油路に接続され、固定容量型のパイロットポンプ30から圧油が吐出される圧油供給路31の圧力を減圧してレギュレータピストン122c,422cに導かれるトルク制御圧を生成する比例電磁弁20と、圧油供給路31の圧力を減圧してレギュレータピストン222c,622cに導かれるトルク制御圧を生成する比例電磁弁21と、バッテリマネジメントシステム171,271、基準回転数指示ダイヤル56、圧力検出器43,44からの信号を入力し、それらの情報からインバータ160,260,460,660に対する回転数指示信号と、比例電磁弁20,21に対する制御信号を生成し、インバータ160,260,460,660と比例電磁弁20,21を制御するコントローラ150と、圧力検出器42の検出信号に基づいてインバータ360に対する回転数指示信号を生成し、インバータ360を制御するコントローラ55とを備えている。
図14に、第4の実施の形態におけるコントローラ150の機能ブロック図を示す。
コントローラ150は、比例電磁弁目標電流演算部151と、ゲインテーブル152a,152bと、乗算器153a,153bと、回転数指示値テーブル154と、指令値テーブル155a,155bとを有している。
バッテリマネジメントシステム171,271の出力は、比例電磁弁目標電流演算部151に入力され、その出力が比例電磁弁20,21へと出力される。
一方、ブームシリンダ3a、アームシリンダ3b、バケットシリンダ3d、スイングシリンダ3e、右走行モータ3gの最大操作パイロット圧が圧力検出器43を介してコントローラ150に入力され、ブームシリンダ3a(上げ方向のみ)、アームシリンダ3b、旋回モータ3c、ブレードシリンダ3h、左走行モータ3fの最大操作パイロット圧が圧力検出器44を介してコントローラ150に入力される。
圧力検出器43,44からの出力は、それぞれゲインテーブル152a,152bに入力され、0~100%の範囲でゲインN_gain1、N_gain2に変換され、更に基準回転数指示ダイヤル56からの出力は、回転数指示値テーブル154にて基準回転数指示値N_0に変換される。
回転数指示値テーブル154の出力である基準回転数指示値N_0にゲインN_gain1,N_gain2を乗算器153a,153bで乗算し、それぞれインバータ160,260及びインバータ460,660に対する目標回転数N1d,N2dが求められる。
目標回転数N1d,N2dはそれぞれ指令値テーブル155a,155bに入力され、それぞれインバータ160,260及びインバータ460,660に対する指令値Vinv1,Vinv2に変換され、インバータ160,260及びインバータ460,660に出力される。
図15に、第4の実施の形態におけるコントローラ150内の、比例電磁弁目標電流演算部151の機能ブロック図を示す。
比例電磁弁目標電流演算部151は、第1及び第2SOC推定部151a,151bと、差分器151cと、第1及び第2テーブル151d,151eとを有している。
バッテリマネジメントシステム171,271からの情報(電圧、温度など)は、蓄電装置170,270の蓄電状態を示す第1及び第2SOC推定部151a,151bに入力され、それぞれのSOCとしてSOC1,SOC2を出力する。SOC1とSOC2は差分器151cによって差分されΔSOC(=SOC1-SOC2)となる。差分ΔSOCは第1及び第2テーブル151d,151eに入力され、目標電流I1,I2(馬力制御量)に変換し、比例電磁弁20,21に出力される。
図16A及び図15Bに第1及び第2テーブル151d,151eの特性を示す。
図16Aに示すように、第1テーブル151dの特性は、ΔSOCが正の値にあるとき比例電磁弁20の目標電流I1として0を出力し、ΔSOCが負の値にあるとき、ΔSOCが不感帯-ΔSOC_2より小さくなるにしたがって大きくなり、ΔSOCが最小値-ΔSOC_max近傍の-ΔSOC_0に達すると目標電流I1としてして最大値I_maxを出力するように設定されている。
図16Bに示すように、第2テーブル151eの特性は第1テーブル151dの特性と逆に設定されている。すなわち、第2テーブル151eの特性は、ΔSOCが負の値にあるとき比例電磁弁21の目標電流I2として0を出力し、ΔSOCが正の値にあるとき、ΔSOCが不感帯ΔSOC_2より大きくなるにしたがって大きくなり、ΔSOCが最大値ΔSOC_max近傍のΔSOC_0に達すると目標電流I1としてして最大値I_maxを出力するように設定されている。
図17に、可変容量型のメインポンプ122,422のレギュレータピストン122a,422a、レギュレータピストン122b,422b、レギュレータピストン122c,422cによる馬力制御特性を示す。また、図17に、かっこ書きで、可変容量型のメインポンプ222,622のレギュレータピストン222a,622a、レギュレータピストン222b,622b、レギュレータピストン222c,622cによる馬力制御特性を示す。
図17の横軸はメインポンプ122,422の吐出圧P1.P2の平均値Pa(=P1+P2/2)であり、実線A2で示す特性は比例電磁弁20の目標電流I1が0で比例電磁弁20の出力圧が0であるときの特性であり、レギュレータピストン122a,422a,122b,422bは、吐出圧P1.P2の平均値PaがPa_a超え、それ以上に高くなるにしたがってメインポンプ122,422の容量qq1が小さくなるような特性となっている。
また、比例電磁弁20の目標電流I1が増大し、比例電磁弁20の出力圧が高くなるにしたがって、図17に矢印で示すように馬力制御特性は破線B2,C2のように変化することで、その制限の程度がより強くなり、メインポンプ122,422の容量qq1が小さくなるような特性となっている。
図17にかっこ書きで示す可変容量型のメインポンプ222,622のレギュレータピストン222a,622a、レギュレータピストン222b,622b、レギュレータピストン222c,622cによる馬力制御特性も同様である。
~請求の範囲との対応~
以上において、可変容量型のメインポンプ122,222(又は422,622)は第1及び第2油圧ポンプであり、第1及び第2油圧ポンプから吐出された圧油は共通の圧油供給路307(又は308)で合流して複数の流量制御弁16a,16b,16d,16e,16g(又は16a,16b,16c,16f,16h)に供給され、更に複数のアクチュエータ3a,3b,3d,3e,3g(又は3a,3b,3d,3e,3g)へと供給される。
以上において、可変容量型のメインポンプ122,222(又は422,622)は第1及び第2油圧ポンプであり、第1及び第2油圧ポンプから吐出された圧油は共通の圧油供給路307(又は308)で合流して複数の流量制御弁16a,16b,16d,16e,16g(又は16a,16b,16c,16f,16h)に供給され、更に複数のアクチュエータ3a,3b,3d,3e,3g(又は3a,3b,3d,3e,3g)へと供給される。
電動機101,201(又は401,601)は、メインポンプ122,222(又は422,622)(第1及び第2油圧ポンプ)をそれぞれ駆動する第1及び第2電動機であり、蓄電装置170,270は、電動機101,201(又は401,601)(第1及び第2電動機)にそれぞれ電力を供給する第1及び第2蓄電装置である。
レギュレータピストン122a(又は422a)は、メインポンプ122(又は422)(第1油圧ポンプ)の吐出圧が上昇したときにメインポンプ122(又は422)(第1油圧ポンプ)の吐出流量を減少させることでメインポンプ122(又は422)(第1油圧ポンプ)の吸収馬力が制限値q1*limit(第1許容値)を超えないように制御する第1馬力制御装置を構成し、レギュレータピストン222a(又は622a)は、メインポンプ222(又は622)(第2油圧ポンプ)の吐出圧が上昇したときにメインポンプ222(又は622)(第2油圧ポンプ)の吐出流量を減少させることでメインポンプ222(又は622)(第2油圧ポンプ)の吸収馬力が制限値q2*limit(第2許容値)を超えないように制御する第2馬力制御装置を構成する。
比例電磁弁目標電流演算部151は、バッテリマネジメントシステム171,271とともに、蓄電装置170(第1蓄電装置)の蓄電状態と蓄電装置270(第2蓄電装置)の蓄電状態とが等しくなるように上記第1及び第2馬力制御装置の制限値q1*limit(第1許容値)及び制限値q2*limit(第2許容値)の少なくともいずれか一方を変更する馬力配分制御部を構成する。
また、本実施の形態において、メインポンプ122,222(又は422,622)は、それぞれ、可変容量型の油圧ポンプであり、上記第1馬力制御装置は、メインポンプ122(又は422)(第1油圧ポンプ)の容量を制御し、上記第2馬力制御装置は、メインポンプ222(又は622)(第2油圧ポンプ)の容量を制御することで、メインポンプ122(又は422)(第1油圧ポンプ)の吸収馬力が上記制限値q1*limit(第1許容値)を超えず、メインポンプ222(又は622)(第2油圧ポンプ)の吸収馬力が上記制限値q2*limit(第2許容値)を超えないようにメインポンプ122,222(又は422,622)(第1及び第2油圧ポンプ)の吸収馬力を制御する。
ゲインテーブル152a(152b)、乗算器153a(153b)、回転数指示値テーブル154、指令値テーブル155a(155b)、インバータ160(又は460)は、複数の操作装置522,523,524a,524b…の少なくとも1つが操作されたとき、その操作装置による要求流量が増加するにしたがってメインポンプ122(又は422)(第1油圧ポンプ)の吐出流量を制御するポジティブ流量制御を行う第1流量制御部を構成し、ゲインテーブル152a(152b)、乗算器153a(153b)、回転数指示値テーブル154、指令値テーブル155a(155b)、インバータ260(又は660)は、複数の操作装置522,523,524a,524b…の少なくとも1つが操作されたとき、その操作装置による要求流量が増加するにしたがってメインポンプ222(又は622)(第2油圧ポンプ)の吐出流量を制御するポジティブ流量制御を行う第2流量制御部を構成する。
上記第1及び第2流量制御部は、メインポンプ122,222(又は422,622)(第1及び第2油圧ポンプ)の回転数をそれぞれ制御することで、上記要求流量が増加するにしたがってメインポンプ122,222(又は422,622)(第1及び第2油圧ポンプ)の吐出流量を制御し、上記第1及び第2馬力制御装置は、メインポンプ122(又は422)(第1油圧ポンプ)の吸収馬力が制限値q1*limit(又はq3*limit)(第1許容値)を超えず、メインポンプ222(又は622)(第2油圧ポンプ)の吸収馬力が制限値q2*limit(又はq4*limit)(第2許容値)を超えないように、ポジティブ流量制御により制御されるメインポンプ122,222(又は422,622)(第1及び第2油圧ポンプ)の吐出流量をそれぞれ制御する。
バッテリマネジメントシステム171とコントローラ150の比例電磁弁目標電流演算部151内の第1SOC推定部151aは、蓄電装置170(第1蓄電装置)の蓄電状態を推定する第1蓄電状態推定部を構成し、バッテリマネジメントシステム271とコントローラ150の比例電磁弁目標電流演算部151内の第2SOC推定部151bは、蓄電装置270(第2蓄電装置)の蓄電状態を推定する第2蓄電状態推定部を構成する。
コントローラ150の比例電磁弁目標電流演算部151内の差分器151cと第1及び第2テーブル151d,151eは、上記第1蓄電状態推定部によって推定された蓄電装置170(第1蓄電装置)の蓄電状態が上記第2蓄電状態推定部によって推定された蓄電装置270(第2蓄電装置)の蓄電状態より少ないときは、メインポンプ122(又は422)(第1油圧ポンプ)の吸収馬力を減少させるための比例電磁弁20の目標電流I1(第1馬力制御量)を演算し、上記第2蓄電状態推定部によって推定された蓄電装置270(第2蓄電装置)の蓄電状態が上記第1蓄電状態推定部によって推定された蓄電装置170(第1蓄電装置)の蓄電状態より少ないときは、メインポンプ222(又は622)(第2油圧ポンプ)の吸収馬力を減少させるための比例電磁弁21の目標電流I2(第2馬力制御量)を演算する馬力制御量演算部を構成する。
比例電磁弁20及びメインポンプ122(又は422)のレギュレータピストン122c(又は422c)は、上記馬力制御量演算部によって演算された比例電磁弁20の目標電流I1(第1馬力制御量)に基づいて上記第1馬力制御装置の制限値q1*limit(又はq3*limit)(第1許容値)を変更する第1許容値変更部を構成し、比例電磁弁21及びメインポンプ222(又は622)のレギュレータピストン222c(又は622c)は、上記馬力制御量演算部によって演算された比例電磁弁21の目標電流I2(第2馬力制御量)に基づいて上記第2馬力制御装置の制限値q2*limit(又はq4*limit)(第2許容値)を変更する第2許容値変更部を構成する。
~作動~
第4の実施の形態の作動を図12~17を用いて説明する。
第4の実施の形態の作動を図12~17を用いて説明する。
第3の実施の形態と同様、固定容量型のパイロットポンプ30を駆動する電動機301の回転数を制御することにより、圧油供給路31の圧力はパイロット1次圧Ppi0に保たれている。
(a) 蓄電装置170と蓄電装置270のSOCが等しい場合
図15に比例電磁弁目標電流演算部151の機能ブロック図を示す。
図15に比例電磁弁目標電流演算部151の機能ブロック図を示す。
まず、第1SOC推定部151aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部151bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2が等しい場合には、SOC1=SOC2となっているので、差分器151cで計算されるΔSOC=SOC1-SOC2=0となり、図16に示すテーブル151d,151eの特性から、比例電磁弁20,21への電流指令は0となるので、図17に示すようにメインポンプ122,422の容量はqqmax1に、メインポンプ222,622の容量はqqmax2となる。
<(a-1)全ての操作レバーが中立の場合>
前述のようにブームシリンダ3a、アームシリンダ3b、バケットシリンダ3d、スイングシリンダ3e、右走行モータ3gの最大操作パイロット圧が前記圧力検出器43を介してコントローラ150に入力され、ブームシリンダ3a(上げ方向のみ)、アームシリンダ3b、旋回モータ3c、ブレードシリンダ3h、左走行モータ3fの最大操作パイロット圧が前記圧力検出器44を介してコントローラ150に入力されるので、全ての操作レバーが中立の場合は、コントローラ150内のゲインテーブル152a,152bによって、それぞれのゲインN_gain1,N_gain2は最小の値(例えば0%)に保たれる。
前述のようにブームシリンダ3a、アームシリンダ3b、バケットシリンダ3d、スイングシリンダ3e、右走行モータ3gの最大操作パイロット圧が前記圧力検出器43を介してコントローラ150に入力され、ブームシリンダ3a(上げ方向のみ)、アームシリンダ3b、旋回モータ3c、ブレードシリンダ3h、左走行モータ3fの最大操作パイロット圧が前記圧力検出器44を介してコントローラ150に入力されるので、全ての操作レバーが中立の場合は、コントローラ150内のゲインテーブル152a,152bによって、それぞれのゲインN_gain1,N_gain2は最小の値(例えば0%)に保たれる。
更に、基準回転数指示ダイヤル56からの出力は、回転数指示値テーブル154にて基準回転数指示値N_0に変換され、乗算器153a,153bによって前記N_gain1,N_gain2と乗算され、目標回転数N1d,N2dに変換され、更に指令値テーブル155a,155bによってインバータ160,260への出力Vinv1と、インバータ460,660への出力Vinv2にそれぞれ変換されるので、全ての操作レバーが中立の際には前述のようにN_gain1,N_gain2は最小の値(例えば0%)に保たれているので、インバータ160,260への出力Vinv1と、インバータ460,660への出力Vinv2はともに最小の値に保たれる。
Vinv1,Vinv2が最小の値に保たれるので、電動機101,201,401,601はともに最小回転数でメインポンプ122,222,422,622を駆動し、圧油を供給する。
メインポンプ122,222,422,622が最小の回転数で駆動されるので、それらメインポンプから吐出される流量も最小となる。
また、メインポンプ122,222から吐出された圧油はそれぞれ圧油供給路105a,105bを経由し圧油供給路307で合流し、制御弁ブロック104のP1ポートに供給される。
全ての操作レバーが中立なので、P1ポートに供給された圧油は、方向切換弁16g,16d,16a,16j,16eの中立回路を経由し、タンクに排出される。
一方、メインポンプ422,622から吐出された圧油は、それぞれ圧油供給路205a,205bを経由し圧油供給路308で合流し、制御弁ブロック104のP2ポートに供給される。
全ての操作レバーが中立なので、P2ポートに供給された圧油は、方向切換弁16c,16b,16i,16h,16fの中立回路を経由してタンクに排出される。
<(a-2)ブーム上げを操作した場合>
ブーム用の操作レバーを上げ方向、すなわちブームシリンダ3aが伸長する方向に操作レバーを入力した場合を考える。
ブーム用の操作レバーを上げ方向、すなわちブームシリンダ3aが伸長する方向に操作レバーを入力した場合を考える。
ブーム操作用のパイロット弁60aが操作され、a1に操作パイロット圧が発生する。
操作パイロット圧a1が加圧されるので、ブーム用の方向切換弁16a,16iがともに図中で右方向に切り替わり、可変容量型のメインポンプ122と222から圧油供給路307を介して供給される圧油と、可変容量型のメインポンプ422と622から圧油供給路308を介して供給される圧油は合流し、ブームシリンダ3aのボトム側に供給される。
一方、ブーム操作用のパイロット弁60aの出力圧は、シャトル弁19a,19e,19f,19g,19hを介して圧力検出器43に導かれると同時に、シャトル弁19pを介して圧力検出器44に導かれる。
圧力検出器43,44の出力Vpc1,Vpc2は、それぞれゲインテーブル152a,152bに導かれ、ブーム操作用パイロット弁60aの出力に応じてN_gain1,N_gain2を出力する。
例えばブーム上げ操作がフル操作の場合には、N_gain1,N_gain2は共に最大値100%となる。
一方、回転数指示値テーブル154にて基準回転数指示値N_0に変換される基準回転数指示ダイヤル56からの出力は、更に乗算器153a,153bにより前記N_gain1,N_gain2と乗算され、目標回転数N1d,N2dに変換され、更に指令値テーブル155a,155bによってインバータ160,260への出力Vinv1と、インバータ460,660への出力Vinv2にそれぞれ変換されるので、ブーム上げ操作がフル操作の場合には、N_gain1,N_gain2は最大の値(例えば100%)に保たれているので、インバータ160,260への出力Vinv1と、インバータ460,660への出力Vinv2はともに基準回転数指示ダイヤル56からの入力通りの値となる。
また、ブーム上げ操作がハーフ操作でゲインテーブル152a,152bで出力されるN_gain1,N_gain2が50%だった場合には、目標回転数N1d,N2dは、基準回転数指示ダイヤル56からの基準回転数指示値N_0に50%を掛けた数字となるので、N1d=N2d=N_0/2となり、電動機101,201,401,601は、それぞれ基準回転数N_0の半分の回転数で回転する。
このように、ブーム上げ操作をした場合には、ブーム操作用パイロット弁60aの出力が大きくなるにつれ、電動機101,201,401,601の回転数が大きくなり、操作レバー入力の大きさでブームシリンダ3aの伸長スピードを調整することができる。
また、ブーム上げ時のブームシリンダ3aの負荷圧がPa_bmrだったとすると、ブーム上げ操作時には前述のようにメインポンプ122と222,422と622の吐出圧は共にブームシリンダ3aの負荷圧Pa_bmrと等しくなる。
ここで、比例電磁弁20,21の電流指令値I1,I2が最小、例えば0だった場合には、可変容量型のメインポンプ122,222,422,622の馬力制御特性は図17の実線A2に示すようになり、ポンプ吐出圧がPa_bmrで可変容量型のメインポンプ122,222の容量はqqbmr1に、可変容量型のメインポンプ422,622の容量がqqbmr2にそれぞれ制限される。
このように、ブーム上げ操作を行った際には、メインポンプ122,222,422,622はブーム上げ操作入力に応じた回転数で、それぞれの馬力制御特性によって決まる容量で圧油を供給する。
(b) 蓄電装置270より蓄電装置170のSOCが大きい場合
図15に示す比例電磁弁目標電流演算部151の機能ブロック図において、
第1SOC推定部151aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部151bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2の関係が、SOC1>SOC2の場合を考える。
図15に示す比例電磁弁目標電流演算部151の機能ブロック図において、
第1SOC推定部151aで推定される蓄電装置170の蓄電状態SOC1と、第2SOC推定部151bで推定される蓄電装置270の蓄電状態SOC2の関係が、SOC1>SOC2の場合を考える。
SOC1>SOC2なので、差分器151cで計算されるΔSOC=SOC1-SOC2>0、すなわち正の値となるので、比例電磁弁20に対する電流指令値I1は最小I1=0となり、比例電磁弁21に対する電流指令値I2は、図16に示すテーブル151eの特性に従った値となる。仮に、ΔSOC>ΔSOC_0の場合には、比例電磁弁21に対する電流指令値I2は、I2=I_maxとなる。
比例電磁弁20の電流指令値I1は0なので、可変容量型のメインポンプ122,422は図17でa)I1=0の実線A2で示す特性となる。
一方、比例電磁弁21の電流指令値I2がI_maxなので、可変容量型のメインポンプ222,622は図17でc)I2=I_maxの破線C2で示す特性となる。
<(b-1)全ての操作レバーが中立の場合>
全ての操作レバーが中立の場合、前述の(a)SOC1=SOC2と同様に、可変容量型のメインポンプ122,222,422,622はともに最小の回転数にて最小の流量を吐出する。
全ての操作レバーが中立の場合、前述の(a)SOC1=SOC2と同様に、可変容量型のメインポンプ122,222,422,622はともに最小の回転数にて最小の流量を吐出する。
<(b-2)ブーム上げを操作した場合>
可変容量型のメインポンプ122,222,422,622を駆動する電動機101,201,401,601の回転数がブーム上げの操作レバー入力量に応じて増加する基本的な作動については、前述の(a)SOC1=SOC2の場合と同様である。
可変容量型のメインポンプ122,222,422,622を駆動する電動機101,201,401,601の回転数がブーム上げの操作レバー入力量に応じて増加する基本的な作動については、前述の(a)SOC1=SOC2の場合と同様である。
前述のようにSOC1>SOC2で、ΔSOC(=SOC1-SOC2)がΔSOC_0の場合は、比例電磁弁20の電流指令値I1が最小値0となり、メインポンプ122,422は図17でa)I1=0の特性に従い、一方、比例電磁弁21の電流指令値I2がI2=I_maxとなるので、メインポンプ222,622は図17でc)I2=I_maxの破線C2で示す特性に従う。
ブーム上げ操作時のポンプ負荷圧をPa_bmrとすると、可変容量型のメインポンプ122,422の容量は図17でqqbmr1となる。
一方、可変容量型のメインポンプ222,622の容量はqqbmr2_minとなり、qqbmr2_min<qqbmr1となる。
可変容量型のメインポンプ122,422を駆動する電動機101,401と、可変容量型のメインポンプ422,622を駆動する電動機201,601の回転数はブーム上げ操作量でのみ決まるが、可変容量型のメインポンプ122,422の容量qq1と、可変容量型のメインポンプ222,622の容量qq2は前述のように差があるため、可変容量型のメインポンプ122,422によって吐出される流量よりも、可変容量型のメインポンプ222,622によって吐出される流量が小さくなる。
ポンプの消費動力は、圧力×流量に比例し、ブーム上げ操作時には圧油供給路105,205の圧力は等しいが、前述のようにメインポンプ122,422の吐出流量よりも、メインポンプ222,622の吐出流量が小さいので、メインポンプ222,622の消費動力がメインポンプ122,422の消費動力よりも小さくなる。
このため、メインポンプ222,622に電力を供給している蓄電装置270の消費電力が、メインポンプ122,422に電力を供給している蓄電装置170の消費電力よりも小さくなる。
メインポンプ202に電力を供給している蓄電装置270の消費電力が、メインポンプ102に電力を供給している蓄電装置170の消費電力よりも小さいので、蓄電装置270のSOC2が減少する速度が、蓄電装置170のSOC1が減少する速度よりも小さくなり、それはSOC1とSOC2が等しくなるまで続く。
SOC1=SOC2となれば、(a)の場合と同じ作動をする。
(c) 蓄電装置170より蓄電装置270のSOCが大きい場合
SOC1>SOC2がSOC1<SOC2に換わることによりメインポンプ122,422とメインポンプ222,622との関係が逆になることを除いて、作動は実質的に(b)と同じである。
SOC1>SOC2がSOC1<SOC2に換わることによりメインポンプ122,422とメインポンプ222,622との関係が逆になることを除いて、作動は実質的に(b)と同じである。
~効果~
本実施の形態によっても、従来の2ポンプを備えた開回路の油圧駆動装置に対して第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
本実施の形態によっても、従来の2ポンプを備えた開回路の油圧駆動装置に対して第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
すなわち、メインポンプ122,422、電動機101,401、蓄電装置170に加え、メインポンプ222,622、電動機401,601、蓄電装置270と、メインポンプ122,222から吐出された圧油が合流する共通の圧油供給路307とメインポンプ422,622から吐出された圧油が合流する共通の圧油供給路308を設け、この合流した圧油を複数の方向切換弁(流量制御弁)16a,16d,16e,16g,16j或いは複数の方向切換弁(流量制御弁)16b,16c,16f,16h,16iに供給し、更に複数のアクチュエータ3a,3b,3d,3e,3g或いは複数のアクチュエータ3a,3b,3c,3f,3hへと供給する構成としたため、蓄電装置などの種々の電気機器の定格電圧をより小さな馬力で済む電動式油圧作業機械のものと共通化することができる。
また、比例電磁弁目標電流演算部151と比例電磁弁20,21を設け、蓄電装置170,270の一方の蓄電状態が他方の蓄電状態よりも低下した場合に、蓄電装置170の蓄電状態と蓄電装置270の蓄電状態とが等しくなるようにメインポンプ122,222(又は422,622)の馬力制御の制限値q1*limit(q2*limit)を変更し、蓄電状態が低い方の油圧ポンプの消費動力を抑えるようにしたため、メインポンプ122,222或いは422,622の機械効率、インバータ160,260或いは460,660や昇降圧チョッパ161,261などの電気機器の効率に差がある場合でも、或いは蓄電装置170,270の消費電力量或いは蓄電状態特性に差がある場合でも、蓄電装置170,270の蓄電状態は等しくなるように制御されながら減少していく。このため蓄電装置170,270の内、いずれか一方の蓄電状況だけが著しく低下することが防止され、電動式油圧作業機械の各アクチュエータが所定のスピードを得られる時間を延長することができる。
なお、本実施の形態においても、第1の実施の形態の場合と同様、第1及び第2テーブル151d,151eの一方(例えば第1テーブル151d)と比例電磁弁20,21の対応する一方(例えば比例電磁弁20)のみを設け、2つの蓄電装置170,270のいずれか一方(例えば蓄電装置270)の蓄電状態が他方の蓄電装置(例えば蓄電装置170)の蓄電状態より低下した場合だけに、蓄電装置170の蓄電状態と蓄電装置270の蓄電状態とが等しくなるように制限値q1*limit(第1許容値)を変更するようにしてもよい。これによっても、蓄電装置170,270の内の一方(例えば蓄電装置270)の蓄電状態が他方(例えば蓄電装置170)の蓄電状態より著しく低下することが防止され、電動式油圧作業機械の各アクチュエータが所定のスピードを得られる時間を延長することができる。
3a~3h アクチュエータ
4 制御弁ブロック
6a~6h 流量制御弁
7a~7h 圧力補償弁
9a~9g シャトル弁
14,32 リリーフ弁
16a~16j 方向切換弁(流量制御弁)
19a~19p シャトル弁
20,21 比例電磁弁(馬力配分制御部)
24 ゲートロックレバー
31 圧油供給路(パイロット)
40,41,42 圧力検出器
43,44 圧力検出器
50,55 コントローラ
51 仮想制限トルク演算部(馬力配分制御部)
51a 第1SOC推定部(第1蓄電状態推定部)
51b 第2SOC推定部(第2蓄電状態推定部)
51c 差分器(馬力制御量演算部)
51d 第1テーブル(馬力制御量演算部)
51e 第2テーブル(馬力制御量演算部)
52,53 電動機回転数制御部
52r,53r 可変馬力制御テーブル(第1及び第2馬力制御装置;馬力配分制御部;第1及び第2許容値変更部)
52s,53s 最小値選択器(第1及び第2馬力制御装置)
52a~52m テーブルその他の演算要素(第1流量制御部)
53a~53m テーブルその他の演算要素(第2流量制御部)
56 基準回転数指示ダイヤル
80a~80j チェック弁
100 切換弁
101,201 電動機(第1及び第2電動機)
102,202 固定容量型のメインポンプ(第1及び第2油圧ポンプ)
104 制御弁ブロック
105,205 圧油供給路(メイン)
122,422 可変容量型のメインポンプ(第1油圧ポンプ)
122a,222a,422a,622a レギュレータピストン(第1及び第2馬力制御装置)
130,230,30 固定容量型のパイロットポンプ
133,233,180,280 チェック弁
150 コントローラ
151 比例電磁弁出力電流演算部(馬力配分制御部)
152a,152b~155a,155b テーブル及び乗算器(第1及び第2流量制御部)
160,260,360 インバータ
161,261,361 昇降圧チョッパ
170,270 蓄電装置(第1及び第2蓄電装置)
171,271 バッテリマネジメントシステム(BMS)
180,280 チェック弁(第1及び第2チェック弁)
222,622 可変容量型のメインポンプ(第2油圧ポンプ)
301 電動機(第3電動機)
305,307,308 共通の圧油供給路
401,601 電動機(第1及び第2電動機)
460,660 インバータ
4 制御弁ブロック
6a~6h 流量制御弁
7a~7h 圧力補償弁
9a~9g シャトル弁
14,32 リリーフ弁
16a~16j 方向切換弁(流量制御弁)
19a~19p シャトル弁
20,21 比例電磁弁(馬力配分制御部)
24 ゲートロックレバー
31 圧油供給路(パイロット)
40,41,42 圧力検出器
43,44 圧力検出器
50,55 コントローラ
51 仮想制限トルク演算部(馬力配分制御部)
51a 第1SOC推定部(第1蓄電状態推定部)
51b 第2SOC推定部(第2蓄電状態推定部)
51c 差分器(馬力制御量演算部)
51d 第1テーブル(馬力制御量演算部)
51e 第2テーブル(馬力制御量演算部)
52,53 電動機回転数制御部
52r,53r 可変馬力制御テーブル(第1及び第2馬力制御装置;馬力配分制御部;第1及び第2許容値変更部)
52s,53s 最小値選択器(第1及び第2馬力制御装置)
52a~52m テーブルその他の演算要素(第1流量制御部)
53a~53m テーブルその他の演算要素(第2流量制御部)
56 基準回転数指示ダイヤル
80a~80j チェック弁
100 切換弁
101,201 電動機(第1及び第2電動機)
102,202 固定容量型のメインポンプ(第1及び第2油圧ポンプ)
104 制御弁ブロック
105,205 圧油供給路(メイン)
122,422 可変容量型のメインポンプ(第1油圧ポンプ)
122a,222a,422a,622a レギュレータピストン(第1及び第2馬力制御装置)
130,230,30 固定容量型のパイロットポンプ
133,233,180,280 チェック弁
150 コントローラ
151 比例電磁弁出力電流演算部(馬力配分制御部)
152a,152b~155a,155b テーブル及び乗算器(第1及び第2流量制御部)
160,260,360 インバータ
161,261,361 昇降圧チョッパ
170,270 蓄電装置(第1及び第2蓄電装置)
171,271 バッテリマネジメントシステム(BMS)
180,280 チェック弁(第1及び第2チェック弁)
222,622 可変容量型のメインポンプ(第2油圧ポンプ)
301 電動機(第3電動機)
305,307,308 共通の圧油供給路
401,601 電動機(第1及び第2電動機)
460,660 インバータ
Claims (8)
- 第1油圧ポンプと、
前記第1油圧ポンプから供給される圧油により駆動される複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータへ供給される圧油の方向と流量を制御する複数の流量制御弁と、
前記第1油圧ポンプを駆動する第1電動機と、
前記第1電動機に電力を供給する第1蓄電装置と、
前記第1油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記第1油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記第1油圧ポンプの吸収馬力が第1許容値を超えないように制御する第1馬力制御装置とを備えた電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
第2油圧ポンプと、
前記第1及び第2油圧ポンプから吐出された圧油が合流し、前記複数の流量制御弁へと供給される共通の圧油供給路と、
前記第2油圧ポンプを駆動する第2電動機と、
前記第2電動機に電力を供給する第2蓄電装置と、
前記第2油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記第2油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記第2油圧ポンプの吸収馬力が第2許容値を超えないように制御する第2馬力制御装置と、
前記第1蓄電装置の蓄電状態と前記第2蓄電装置の蓄電状態とが等しくなるように前記第1及び第2馬力制御装置の前記第1及び第2許容値の少なくともいずれか一方を変更する馬力配分制御部を有するコントローラとを備えることを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
前記第1及び第2油圧ポンプは、それぞれ、固定容量型の油圧ポンプであり、
前記第1馬力制御装置は、前記第1油圧ポンプの回転数を制御し、前記第2馬力制御装置は、前記第2油圧ポンプの回転数を制御することで、前記第1油圧ポンプの吸収馬力が前記第1許容値を超えず、前記第2油圧ポンプの吸収馬力が前記第2許容値を超えないように前記第1及び第2油圧ポンプの吸収馬力を制御することを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
前記第1及び第2油圧ポンプは、それぞれ、可変容量型の油圧ポンプであり、
前記第1馬力制御装置は、前記第1油圧ポンプの容量を制御し、前記第2馬力制御装置は、前記第2油圧ポンプの容量を制御することで、前記第1油圧ポンプの吸収馬力が前記第1許容値を超えず、前記第2油圧ポンプの吸収馬力が前記第2許容値を超えないように前記第1及び第2油圧ポンプの吸収馬力を制御することを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
前記複数のアクチュエータの動作を指令する複数の操作装置を更に備え、
前記コントローラは、
前記複数の操作装置の少なくとも1つが操作されたとき、前記第1油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう、前記第1油圧ポンプの吐出流量を制御するロードセンシング制御を行う第1流量制御部と、
前記複数の操作装置の少なくとも1つが操作されたとき、前記第2油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう、前記第2油圧ポンプの吐出流量を制御するロードセンシング制御を行う第2流量制御部を更に備え、
前記第1及び第2流量制御部は、前記第1及び第2油圧ポンプの回転数をそれぞれ制御することで、前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記第1及び第2油圧ポンプの吐出流量を制御し、
前記第1及び第2馬力制御装置は、前記第1油圧ポンプの吸収馬力が前記第1許容値を超えず、前記第2油圧ポンプの吸収馬力が前記第2許容値を超えないように、前記ロードセンシング制御により制御される前記第1及び第2油圧ポンプの吐出流量をそれぞれ制御することを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
前記複数のアクチュエータの動作を指令する複数の操作装置を更に備え、
前記コントローラは、
前記複数の操作装置の少なくとも1つが操作されたとき、その操作装置による要求流量が増加するにしたがって前記第1油圧ポンプの吐出流量を制御するポジティブ流量制御を行う第1流量制御部と、
前記複数の操作装置の少なくとも1つが操作されたとき、その操作装置による要求流量が増加するにしたがって前記第2油圧ポンプの吐出流量を制御するポジティブ流量制御を行う第2流量制御部とを更に備え、
前記第1及び第2流量制御部は、前記第1及び第2油圧ポンプの回転数をそれぞれ制御することで、前記要求流量が増加するにしたがって前記第1及び第2油圧ポンプの吐出流量を制御し、
前記第1及び第2馬力制御装置は、前記第1油圧ポンプの吸収馬力が前記第1許容値を超えず、前記第2油圧ポンプの吸収馬力が前記第2許容値を超えないように、前記ポジティブ流量制御により制御される前記第1及び第2油圧ポンプの吐出流量をそれぞれ制御することを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
前記コントローラの馬力配分制御部は、
前記第1蓄電装置の蓄電状態を推定する第1蓄電状態推定部と、
前記第2蓄電装置の蓄電状態を推定する第2蓄電状態推定部と、
前記第1蓄電状態推定部によって推定された前記第1蓄電装置の蓄電状態が前記第2蓄電状態推定部によって推定された前記第2蓄電装置の蓄電状態より少ないときは、前記第1油圧ポンプの吸収馬力を減少させるための第1馬力制御量を演算し、前記第2蓄電状態推定部によって推定された前記第2蓄電装置の蓄電状態が前記第1蓄電状態推定部によって推定された前記第1蓄電装置の蓄電状態より少ないときは、前記第2油圧ポンプの吸収馬力を減少させるための第2馬力制御量を演算する馬力制御量演算部と、
前記馬力制御量演算部によって演算された前記第1馬力制御量に基づいて前記第1馬力制御装置の前記第1許容値を変更する第1許容値変更部と、
前記馬力制御量演算部によって演算された前記第2馬力制御量に基づいて前記第2馬力制御装置の前記第2許容値を変更する第2許容値変更部とを有することを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
前記第1油圧ポンプからの圧油を前記共通の圧油供給路に導く第1圧油供給路と、
前記第2油圧ポンプからの圧油を前記共通の圧油供給路に導く第2圧油供給路と、
前記第1圧油供給路に設けられ、前記共通の圧油供給路から前記第1油圧ポンプへの圧油の流れを阻止する第1チェック弁と、
前記第2圧油供給路に設けられ、前記共通の圧油供給路から前記第2油圧ポンプへの圧油の流れを阻止する第2チェック弁とを更に備えることを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
前記複数のアクチュエータの動作を指令する複数の操作装置の元圧であるパイロット1次圧を生成する固定容量型のパイロットポンプと、
前記第1及び第2蓄電装置の一方によって電力が供給され、前記パイロットポンプを駆動する第3電動機と、
前記パイロットポンプにより生成されるパイロット1次圧が目標圧力と等しくなるよう前記第3電動機の回転数を制御するコントローラを含むパイロットポンプ制御装置とを更に備えることを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021059337A1 (ja) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | ||
WO2021060057A1 (ja) | 2019-09-26 | 2021-04-01 | 株式会社日立建機ティエラ | 電動式油圧建設機械 |
EP4112947A4 (en) * | 2021-05-06 | 2023-08-09 | Pyung Kang Bio It Mechatronics Co., Ltd. | ELECTROHYDRAULIC SYSTEM WITH IMPROVED ELECTRICAL EFFICIENCY |
WO2024006723A1 (en) | 2022-06-30 | 2024-01-04 | The Procter & Gamble Company | Absorbent articles and methods and apparatuses for making absorbent articles with frangible pathways |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
LT4218378T (lt) * | 2018-03-08 | 2024-06-25 | Precision Planting Llc | Žemės ūkio sodinamosios mašinos sėjos sekcija su skysčio reguliavimo sistema |
JP7253478B2 (ja) * | 2019-09-25 | 2023-04-06 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
JP7274391B2 (ja) * | 2019-09-27 | 2023-05-16 | ナブテスコ株式会社 | 油圧回路 |
US11933024B2 (en) | 2020-02-27 | 2024-03-19 | Cnh Industrial America Llc | System and method for controlling pump operating speed range of an electric work vehicle based on hydraulic fluid pressure |
JP7319942B2 (ja) * | 2020-03-26 | 2023-08-02 | 株式会社日立建機ティエラ | 建設機械の油圧駆動装置 |
WO2021222532A1 (en) * | 2020-05-01 | 2021-11-04 | Cummins Inc. | Distributed pump architecture for multifunctional machines |
US20220098832A1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | Artisan Vehicle Systems, Inc. | Redundant Dual Pump Hydraulic System and Method for Electric Mining Machine |
GB2604608A (en) * | 2021-03-08 | 2022-09-14 | Bamford Excavators Ltd | Hydraulic system |
CN113107917B (zh) * | 2021-04-09 | 2023-05-23 | 三一重机有限公司 | 电液控制方法、装置及作业机械 |
US11946225B2 (en) * | 2021-05-28 | 2024-04-02 | Caterpillar Inc. | Method and systems for controlling electrically-powered hydraulic circuits |
CN115030248B (zh) * | 2022-06-29 | 2024-04-19 | 中联重科土方机械有限公司 | 正流量挖掘机及其破碎控制方法、破碎控制装置和控制器 |
JP2024094638A (ja) * | 2022-12-28 | 2024-07-10 | 株式会社クボタ | 電動作業機、及び電動作業機の制御方法 |
JP2024126696A (ja) * | 2023-03-08 | 2024-09-20 | 株式会社竹内製作所 | 作業用車両 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003155760A (ja) * | 2001-11-21 | 2003-05-30 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | 作業機械のアクチュエータ駆動装置 |
JP2005083427A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | 建設機械の油圧制御回路 |
JP2015198495A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004190845A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-08 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 作業機械の駆動装置 |
JP2004357481A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 複数のバッテリを充電する方法と放電する方法 |
JP4905300B2 (ja) | 2006-09-28 | 2012-03-28 | トヨタ自動車株式会社 | 電源システムおよびそれを備えた車両、電源システムの制御方法ならびにその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
JP2008256037A (ja) | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 電動式油圧作業機 |
KR100974275B1 (ko) * | 2007-12-17 | 2010-08-06 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 소 선회식 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법 |
CN103299005B (zh) * | 2011-02-21 | 2015-10-21 | 日立建机株式会社 | 电动式工程机械 |
JP5662900B2 (ja) * | 2011-08-08 | 2015-02-04 | 日立建機株式会社 | 電動式建設機械 |
WO2013058326A1 (ja) | 2011-10-20 | 2013-04-25 | 日立建機株式会社 | 電動式油圧作業機械の油圧駆動装置 |
JP5837863B2 (ja) * | 2012-08-21 | 2015-12-24 | 日立建機株式会社 | 電動式建設機械 |
CN106284475B (zh) * | 2016-09-19 | 2018-08-14 | 太原理工大学 | 一种双电动机驱动的液压挖掘机 |
-
2017
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-
2018
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003155760A (ja) * | 2001-11-21 | 2003-05-30 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | 作業機械のアクチュエータ駆動装置 |
JP2005083427A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | 建設機械の油圧制御回路 |
JP2015198495A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP3489424A4 * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021059337A1 (ja) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | ||
WO2021059337A1 (ja) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 株式会社日立建機ティエラ | 電動式油圧作業機械 |
CN113994092A (zh) * | 2019-09-24 | 2022-01-28 | 株式会社日立建机Tierra | 电动式液压作业机械 |
JP7261894B2 (ja) | 2019-09-24 | 2023-04-20 | 株式会社日立建機ティエラ | 電動式油圧作業機械 |
CN113994092B (zh) * | 2019-09-24 | 2024-06-04 | 株式会社日立建机Tierra | 电动式液压作业机械 |
WO2021060057A1 (ja) | 2019-09-26 | 2021-04-01 | 株式会社日立建機ティエラ | 電動式油圧建設機械 |
KR20220024740A (ko) | 2019-09-26 | 2022-03-03 | 가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라 | 전동식 유압 건설 기계 |
US11668074B2 (en) | 2019-09-26 | 2023-06-06 | Hitachi Construction Machinery Tierra Co., Ltd. | Electrically driven hydraulic construction machine |
EP4112947A4 (en) * | 2021-05-06 | 2023-08-09 | Pyung Kang Bio It Mechatronics Co., Ltd. | ELECTROHYDRAULIC SYSTEM WITH IMPROVED ELECTRICAL EFFICIENCY |
WO2024006723A1 (en) | 2022-06-30 | 2024-01-04 | The Procter & Gamble Company | Absorbent articles and methods and apparatuses for making absorbent articles with frangible pathways |
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Publication number | Publication date |
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