控制设备和作业机械的制作方法

本发明涉及一种包括辅助泵和蓄能器的控制设备、以及一种安装有该控制设备的作业机械。

背景技术：

作为作业机械中由液压驱动的能量再生系统的实例，比如液压挖掘机，存在一种系统，在该系统中流体压力马达(比如可变容量液压马达)成列地设置在控制阀与油箱之间提供的回流流体通道中，流体压力泵(比如可变容量液压泵)的输入轴通过减速齿轮连接至流体压力马达的输出轴，方向控制阀的供给端口通过止回阀与流体压力口的排出端口连通，并且方向控制阀的一个输出端口连接至用于压力蓄积的蓄能器并且另一个输出端口连接至主泵回路，该主泵回路将作业流体从主泵供给至流体压力致动器(例如，参见专利文件1)。

这个系统将回流流体供给至可变容量液压马达，驱动可变容量液压泵以在蓄能器中蓄积压力，在致动器致动期间将蓄能器的压力油供给至主泵，并且再生能量。

存在一种功率再生机制，其增加从带有泵马达的动臂油缸的头端排出的加压油的压力并且在液压挖掘机的动臂下降期间在蓄能器中蓄积加压油，在加速或减速回转期间蓄积从蓄能器中的回转马达驱动回路排出的加压油，并且当蓄能器处于饱和状态时，将加压油引导至泵马达并且致使泵马达实施马达操作，以辅助发动机功率(例如，参见专利文件2)。

此外，近年来，已经在作业机械(比如液压挖掘机)中尝试通过将液压系统与电动系统组合而获得的混合系统。例如，在发动机驱动单元中提供发电机马达，该发电机马达用于回转驱动，上回转主体由发电机马达驱动并且将制动能量转化成电能以便在回转制动期间对电容器和/或电池进行充填，并且将蓄积的电功率用于回转驱动。在低发动机负荷期间，由直接连接至发动机的发电机马达对电容器或电池进行充电，并且在负荷重期间，由发电机马达通过使用充电后的电力来实施功率辅助。

专利文件1：日本专利专利申请公开No.2006-322578

专利文件2：日本专利专利申请公开No.2010-084888

技术实现要素：

以下概述了常规技术中的问题。

在包括专利文件1和专利文件2中所述的蓄能器的能量再生系统中，当在蓄能器中蓄积的加压油被供给至液压致动器时，从该蓄能器中供给的大量加压油可能由于主泵回路的液压状态或其它原因而发生波动。因此，不能完成稳定的能量再生。

另一方面，在通过将液压系统与电动系统组合而获得的混合系统中，大容量发电机马达、电容器和电池以及对那些发电机马达、电容器和电池实施电动控制的电动控制设备必需的，由此使得机械的成本较高。此外，存在一个问题：无法通过简单再制将该混合系统安装在常规机械上。

本发明是基于这些观点设计的并且本发明的目的在于：提供一种小型且成本低的控制设备，该控制设备能够例如根据主泵回路的状态有效抑制发动机的负荷波动；以及一种安装有该控制设备的作业机械。

权利要求1中所述的发明是一种控制设备，其包括：主泵，其由发动机驱动并且向将液压油供应至液压回路；可变容量辅助泵，其耦接至发动机或主泵并且具有泵和马达的两种功能；蓄能器，其设置为能够与辅助泵连通并且蓄积液压能；加速器装置，其用于输入发动机设定转矩；发动机实际转矩获取装置，其用于检测或计算发动机实际转矩；发动机控制装置，其用于控制发动机实际转矩；以及辅助泵控制装置，其用于控制辅助泵的容量并且在用于利用辅助泵的马达功能辅助发动机的辅助模式与用于利用辅助泵的泵功能在蓄能器中蓄积压力的充填模式之间切换，其中辅助泵控制装置包括：主泵负荷转矩计算装置，其用于计算施加至主泵的主泵负荷转矩；发动机目标转矩计算装置，其用于将平滑转矩分量与主泵负荷转矩分离并且将平滑转矩分量和发动机设定转矩中的最小值设定为发动机目标转矩；辅助目标转矩计算装置，其用于从主泵负荷转矩与发动机目标转矩之差计算辅助目标转矩；以及功能件，其用于基于辅助目标转矩控制辅助泵的容量并且控制辅助模式与充填模式的切换。

权利要求2中所述的发明是根据权利要求1的控制设备，其中辅助泵包括：斜盘，其用于可变地调整泵容量；以及斜盘角度调整单元，其调整辅助泵斜盘的角度，该辅助泵控制装置包括：蓄能器压力检测装置，其用于检测蓄能器的蓄能器压力；辅助泵压差获取装置，其用于检测辅助泵的入口压力和出口压力并由此计算辅助泵压差；辅助转矩计算装置，其用于将辅助目标转矩与发动机负荷比相乘以获得作为前馈转矩的辅助转矩，该发动机负荷比通过用发动机设定转矩除以发动机目标转矩来计算；发动机转矩反馈控制装置，其用于基于通过将发动机实际转矩反馈至发动机目标转矩获得的偏差信号来计算辅助校正转矩；加法器，其将由辅助转矩计算装置计算的辅助转矩与由发动机转矩反馈控制装置计算的辅助校正转矩相加，由此获得辅助请求转矩；以及辅助泵斜盘控制装置，其用于接收辅助请求转矩、蓄能器压力和辅助泵压差的输入以计算辅助泵斜盘角度，由此输出辅助泵斜盘命令并控制辅助泵斜盘角度以使发动机实际转矩平滑。

权利要求3中所述的发明是根据权利要求2的控制设备，其中辅助转矩计算装置包括：除法器，其用发动机设定转矩除以发动机目标转矩来计算发动机负荷比；校正系数设定器，其在发动机负荷比高时调整辅助转矩使其增大并且在发动机负荷比低时调整充填转矩使其增大；以及乘法器，其将辅助目标转矩与校正系数设定器的输出值相乘以校正辅助目标转矩。

权利要求4中所述的发明是一种控制设备，其包括：主泵，其由发动机驱动并且将液压油供应至液压回路；可变容量辅助泵，其耦接至发动机或主泵并且具有泵和马达的两种功能；蓄能器，其设置为能够与辅助泵连通以蓄积液压能；加速器装置，其用于输入发动机设定转矩；发动机实际转矩获取装置，其用于检测或计算发动机实际转矩；发动机控制装置，其用于控制发动机实际转矩；以及辅助泵控制装置，其用于控制辅助泵的容量并且在用于利用辅助泵的马达功能辅助发动机的辅助模式与用于利用辅助泵的泵功能在蓄能器中蓄积压力的充填模式之间切换，其中辅助泵控制装置包括：主泵负荷转矩计算装置，其用于计算施加至主泵的主泵负荷转矩；发动机目标转矩计算装置，其用于将平滑转矩分量与主泵负荷转矩分离并且将平滑转矩分量和发动机设定转矩中的最小值设定为发动机目标转矩；减法器，其计算发动机目标转矩与发动机实际转矩之间的偏差；控制操作单元，其使得减法器的输出经PID操作处理以获得辅助泵的转矩命令值；泵压力传感器，其检测主泵压力；开关，其实施切换以当主泵压力高于指定压力时将辅助泵的转矩命令值设定为零，并且当主泵压力低于指定压力时，选择控制操作单元的输出并且将所述输出设定为辅助泵的转矩命令值；以及功能件，其用于基于转矩命令值控制辅助泵的容量并且控制辅助模式和充填模式的切换。

权利要求5中所述的发明是一种作业机械，其包括：由液压驱动的机械主体；安装在机械主体上的作业设备；以及权利要求1至4中任一项所述的设置用于机械主体和作业设备的控制设备，其中控制设备的蓄能器包括将机械主体的制动能量和作业装置的定位能量蓄积以及排出的功能。

根据权利要求1中所述的发明，平滑转矩分量与主泵负荷转矩分离，且由发动机目标转矩计算装置将平滑转矩分量和发动机设定转矩中的最小值设定为发动机目标转矩。辅助目标转矩是由辅助目标转矩计算装置根据主泵转矩与发动机目标转矩之间的差来计算。辅助泵的容量以及发动机的辅助模式和蓄能器的充填模式的切换是由辅助泵控制装置基于辅助目标转矩来控制。可通过利用对频繁变化的转矩请求具有高响应性的辅助泵控制装置吸收负荷波动来使发动机目标转矩平滑。可根据发动机目标转矩平滑地改变发动机实际转矩。因为大容量发电机马达、电池等是不必要的，所以可提供小型且成本低的控制设备，其可根据(例如)主泵回路的状态有效地抑制发动机的负荷波动。具体地，发动机目标转矩计算装置将与主泵负荷转矩分离的平滑转矩分量以及发动机设定转矩中的最小值设定为发动机目标转矩。因此，当蓄能器的压力降低时，实施控制以逐渐地增加发动机目标转矩来实施充填。因此，可更平稳地改变被发动机设定转矩平滑化的发动机目标转矩。可有效地抑制发动机的负荷波动。还可实现废气的抑制以及发动机和后期处理设备的尺寸的降低。

根据权利要求2中所述的发明，辅助目标转矩乘以发动机负荷比来计算作为前馈转矩的辅助转矩，发动机负荷比通过使发动机目标转矩除以发动机设定转矩来计算。辅助校正转矩是基于通过将发动机实际转矩反馈至发动机目标转矩获得的偏差信号来计算。辅助转矩和辅助校正转矩相加来计算辅助请求转矩。因此，根据由发动机负荷比和发动机实际转矩校正的精确辅助请求转矩，可输出精确辅助泵斜盘命令至辅助泵，从而根据辅助泵斜盘角度可变地调整泵容量。

根据权利要求3中所述的发明，发动机目标转矩除以发动机设定转矩以计算发动机负荷比。辅助目标转矩经校正以在高发动机负荷时增加辅助转矩且在低发动机负荷时增加充填转矩。因此，可根据发动机的负荷状态适当地调整辅助目标转矩。

根据权利要求4中所述的发明，平滑转矩分量与主泵负荷转矩分离，且由发动机目标转矩计算装置将平滑转矩分量和发动机设定转矩中的最小值设定为发动机目标转矩。发动机目标转矩与发动机实际转矩之间的偏差经PID控制来计算辅助泵的转矩命令值。辅助泵的容量以及发动机的辅助模式和蓄能器的充填模式的切换是基于转矩命令值来控制。可通过利用对频繁变化的转矩请求具有高响应性的辅助泵控制装置吸收负荷波动来使发动机目标转矩平滑。可根据发动机目标转矩平滑地改变发动机实际转矩。另外，因为大容量发电机马达、电池等是不必要的，所以可提供小型且成本低的控制设备，其可根据(例如)主泵回路的状态有效地抑制发动机的负荷波动。另外，由开关实施切换以当主泵压力高于指定压力时将辅助泵的转矩命令值设定为零，并且当主泵压力低于指定压力时，将控制操作单元的输出设定为辅助泵的转矩命令值。因此，在其中主泵压力高于指定压力的释放状态的情况中，将辅助泵的转矩命令值设定为零以停止对发动机的辅助，且当主泵压力低于指定压力时，恢复对发动机的辅助。因此，可防止蓄能器蓄积的能量的无用消耗。

根据权利要求5中所述的发明，当机械主体和作业设备在由液压驱动的作业机械中致动时，制动能量和作业机械的定位能量可由控制设备的蓄能器有效地使用，所述控制设备包括将机械主体的制动能量和作业机械的定位能量蓄积以及排出的功能。可有效地抑制发动机的负荷波动。可实现废气的抑制以及发动机和后期处理设备的尺寸的降低。

附图说明

图1是示出根据本发明的控制设备的实施例的电路图。

图2是安装有控制设备的作业机械的侧视图。

图3是示出控制设备的输入/输出关系的框图。

图4是用于解释控制设备的控制流程的流程图。

图5是示出控制设备的任务之间的关系的控制框图。

图6是示出控制设备的主泵负荷转矩计算任务的计算框图。

图7是示出控制设备的辅助请求转矩计算任务的计算框图。

图8是示出控制设备的辅助转矩计算任务的计算框图。

图9是示出控制设备的发动机转矩反馈控制任务的计算框图。

图10是示出控制设备的辅助泵斜盘控制任务的计算框图。

图11是示出控制设备的阀控制任务的计算框图。

图12是示出控制设备的发动机辅助控制的实例的特性图。

图13是示出发动机负荷比和控制设备辅助校正系数设定器的校正系数之间关系的特性图。

图14是示出发动机负荷比和控制设备充填校正系数设定器的校正系数之间关系的特性图。

图15是示出蓄能器压力和控制设备校正转矩之间关系的校正转矩表的特性图。

图16是示出主泵负荷转矩和控制设备发动机设定转矩之间关系的特性图。

图17是示出控制设备另一个实施例的计算框图。

具体实施方式

下文基于图1到图16所示的实施例和图17所示的另一个实施例详细解释了本发明。

(一种发动机辅助设备的系统)

图2示出用于磁体作业的作业机械HE，其中液压挖掘机是基础机械。在作业机械HE中，机械主体B通过下行驶主体1和可转动地设置在下行驶主体1上的上回转主体2来配置。用作作业设备的前作业设备F安装在上回转主体2上。在前作业设备F中，动臂3的底端由上回转主体2枢转地支撑使其可在上下方向上旋转。臂4枢转地连接到动臂3的尖端。附接件(起重磁铁)5枢转地连接到臂4的尖端。前作业设备F的动臂3通过动臂油缸3a旋转。臂4通过臂油缸4a旋转。附接件5通过铲斗油缸5a旋转，铲斗油缸5a原本用于铲斗旋转。

图1主要示出了控制设备C的液压系统的配置，该控制设备设置用于机械主体B和前作业设备F。在图1中，示出了由发动机6驱动的用作主泵的前泵7和后泵8(这些泵在下文中称为主泵7和8)以及液压致动器的一部分(动臂油缸3a和用于驱动以转动上回转主体2的回转马达9)，其中发动机6安装在上回转主体2上，液压致动器从主泵7和8接收液压油的供应。

通过控制阀(图中未示出)控制从主泵7和8中排出的液压油的方向，并将液压油供给至各种液压致动器(诸如动臂油缸3a、臂油缸4a、铲斗油缸5a、回转马达9和行驶马达(图中未示出))的主泵回路(图中未示出)连接到主泵7和8的排出端口。

具有泵和马达两种功能的可变容量辅助泵10耦接到发动机6或主泵7和8。在其中从辅助泵10中排出的压力油、从动臂油缸3a以及回转马达9中排出的压力油汇合的通道中，设置有蓄能器11，其蓄积压力油的压力从而蓄积能量。

在辅助泵10出口侧的通道连接到卸荷阀12，卸荷阀12能够在出口侧向油箱23开启通道。在其中蓄能器11和辅助泵10的入口侧可相互连通的通道中，设置有蓄能器再生阀13，其用于向辅助泵10的入口侧供应蓄积(充填)在蓄能器11中的压力油。卸荷阀12和蓄能器再生阀13是根据开/关电信号开启和关闭的电磁阀。

在动臂油缸3a的头端和蓄能器11之间的通道中，设置有动臂再生阀14，其可通过被未示出的动臂下降导向压力切换而将动臂油缸3a头部腔室中的压力油供给至蓄能器11。动臂再生阀14是开/关阀，其由来自电磁阀(图中未示出)的导向压力所导向操作。

由一对止回阀所配置的高压选择阀15设置在回转马达9的左右端口之间。在蓄能器11中蓄积压力并保持制动压力的顺序阀16和止回阀24设置在一通道中，该通道从高压选择阀15的止回阀之间抽出。

主泵7和8包括可变容量斜盘，且其使用斜盘调整单元7θ和8θ(诸如泵调整器)来调整旋转角度，从而可变地控制泵容量。用于动力换档的电磁比例阀17的输出回路连接到斜盘调整单元7θ和8θ。用于动力换档的电磁比例阀17输出与斜盘调整单元7θ和8θ的输入电信号成比例的液压压力，并可变地控制泵容量以调整主泵7和8的转矩。

辅助泵10包括可变容量斜盘，并且其使用斜盘角度调整单元10φ来调整斜盘角度，从而可变地控制泵容量或马达容量。斜盘角度调整单元10φ根据电信号成比例操作。

止回阀18设置在动臂油缸3a的头端与动臂再生阀14之间的通道内。止回阀19设置在动臂再生阀14和辅助泵10入口侧之间的通道内。止回阀20设置在动臂再生阀14和蓄能器11之间的通道内。止回阀21设置在辅助泵10出口侧和蓄能器11之间的通道内。止回阀22设置在用于从油箱23向辅助泵10入口侧供应油的通道内。通过止回阀18到22避免回流。

元件符号30表示用作用于控制发动机辅助系统的辅助泵控制装置的机械控制器。用作用于控制器发动机6的发动机控制装置的发动机控制器31连接到机械控制器30以实现双向连通。

用作用于设定发动机速度和发动机设定转矩的加速器装置的加速器标度盘32、检测主泵7和8的排出压力的压力传感器33和34、检测主泵7和8的斜盘角度的泵斜盘角度传感器35和36、用作用于检测蓄能器11的蓄能器压力Pac的蓄能器压力检测装置的蓄能器压力传感器37、以及检测辅助泵10的入口和出口压力的辅助泵入口压力传感器38和辅助泵出口压力传感器39都连接到机械控制器30的输入侧。

检测发动机实际速度Ne的发动机速度传感器40以及用作用于检测发动机实际转矩Tea的发动机实际转矩获取装置的发动机转矩传感器41都连接到发动机控制器31的输入侧。需要注意的是，发动机实际转矩获取装置不限于转矩传感器41，并且还包括用于使用发动机控制器31从发动机6的燃料喷射量、进气压力等来估算发动机实际转矩Tea的计算装置。

发动机控制器31的输出侧连接到燃料供应系统的燃料喷射设备，并连接到发动机6的进气和排气系统、启动控制系统等的控制单元。发动机控制器31电子控制燃料喷射设备的燃料喷射定时、燃料喷射量等，并根据下文中解释的发动机目标转矩Tet控制发动机实际转矩Tea。

操作导向压力传感器42和动臂下降导向压力传感器43连接到机械控制器30的输入侧，操作导向压力传感器42检测用于控制阀(图中未示出)导向操作阀芯的操作导向压力Ppi(不包括动臂下降导向压力)，该控制阀控制作业机械HE的各个液压致动器，从而检测作业机械HE的操作状态，动臂下降导向压力传感器43检测用于在收缩方向上导向操作动臂油缸3a的动臂下降导向压力Pbd。

机械控制器30的输出侧连接到：控制主泵7和8的斜盘角度调整单元7θ和8θ的用于动力换档的电磁比例阀17、当辅助泵10的斜盘经受角度调整时控制辅助泵斜盘角度φ的斜盘角度调整单元10φ、卸荷阀12和蓄能器再生阀13的螺线管、以及动臂再生阀14的用于导向操作的电磁阀(在图中未示出)。

机械控制器30包括用于控制辅助泵斜盘角度φ以控制辅助泵10的泵容量以及控制卸荷阀12和蓄能器再生阀13以切换辅助模式和充填模式的功能件，辅助模式用于向发动机6分配辅助泵10的马达功能，充填模式用于利用辅助泵10的泵功能在蓄能器11中蓄积压力。

图3是概述控制设备C的输入/输出信号的图。

在图3中，以下各值输入到机械控制器30：一组加速器标度盘值Ad从用于设定发动机转速的加速器标度盘32输入，作为主泵压力的前泵压力Pf和后泵压力Pr从泵压力传感器33和34输入，前泵斜盘角度θf和后泵斜盘角度θr从泵斜盘角度传感器35和36输入，蓄能器压力Pac从蓄能器压力传感器37输入，泵入口压力Pin从辅助泵入口压力传感器38输入，辅助泵出口压力Pout从辅助泵出口压力传感器39输入，操作导向压力Ppi从操作导向压力传感器42输入，并且动臂下降导向压力Pbd从动臂下降导向压力传感器43输入。

以下各值输入到发动机控制器31，发动机实际转速Ne从发动机转速传感器40输入，并且发动机实际转矩Tea从发动机转矩传感器41输入。另外，发动机实际转速Ne和发动机实际转矩Tea的数据从发动机控制器31发送到机械控制器30。对应于加速器标度盘值Ad的发动机设定速度D6从机械控制器30发送到发动机控制器31。

另一方面，从机械控制器30输出以下各值，有关辅助泵斜盘角度φ的控制信号输出到辅助泵10的斜盘角度调整单元10φ，用于卸荷阀12和蓄能器再生阀13的切换信号输出到卸荷阀12和蓄能器再生阀13，并且用于动力换档的控制信号输出到用于动力换档的电磁比例阀17。

图4是控制流程图，图5是示出图4中所示的计算任务之间的关系的控制框图，以及图6到图11是控制任务的计算框图。基于图4至图11说明控制系统的配置。

应注意到，主泵7和8的转矩基于由加速器标度盘32设定的泵设定转矩、以及由操作杆的操作量确定的操作导向压力Ppi等来设定，并且经由用于动力换档的电磁比例阀17来控制。然而，不对主泵7和8的转矩进行说明，因为该转矩不直接与发动机辅助控制相关。仅对与发动机辅助控制相关的部件进行说明。

(1)整个控制流程图的说明

图4示出了整个发动机辅助控制的控制流程图。

在控制流程图的输入处理任务S1中，读取图3中所示的输入信号。

如图5所示，根据由泵压力传感器33和34检测的主泵压力Pf和Pr以及由泵斜盘角度传感器35和36检测的主泵斜盘角度θf和θr，用作主泵负荷转矩计算装置的主泵负荷转矩计算任务S2计算主泵负荷转矩D1。应注意，主泵负荷转矩D1可从操作导向压力Ppi以及主泵压力Pf和Pr预测。

如图5所示，例如，基于从主泵负荷转矩计算任务S2输出的主泵负荷转矩D1，辅助请求转矩计算任务S3计算辅助请求转矩D4。

如图5所示，根据从辅助请求转矩计算任务S3输出的辅助请求转矩D4、蓄能器压力Pac等，用作辅助泵斜盘控制装置的辅助泵斜盘控制任务S4计算辅助泵斜盘命令D5。

如图5所示，根据从辅助请求转矩计算任务S3输出的辅助请求转矩D4以及动臂下降导向压力Pbd，阀控制任务S5输出用于卸荷阀12和蓄能器再生阀13的切换信号。

简而言之，根据辅助请求转矩D4等，辅助泵斜盘控制任务S4和阀控制任务S5控制辅助泵10的容量(即，辅助泵斜盘角度φ)以及发动机6的辅助模式和蓄能器11的充填模式的切换。

下面说明控制计算任务。

(2)主泵负荷转矩计算任务S2

图6示出了主泵负荷转矩计算任务S2的计算框。由泵压力传感器33和34检测的前泵压力Pf和后泵压力Pr以及由泵斜盘角度传感器35和36检测的前泵斜盘角度θf和后泵斜盘角度θr被输入到主泵负荷转矩计算任务S2。

基于前泵压力Pf和前泵斜盘角度θf，前侧上的泵转矩Tpf由泵转矩计算框50计算。基于后泵压力Pr和后泵斜盘角度θr，后侧上的泵转矩Tpr由泵转矩计算框51计算。前侧和后侧上的泵转矩Tpf和Tpr由加法器52相加并作为主泵负荷转矩D1输出。

前侧上的泵转矩计算框50根据下面的表达式计算泵转矩Tpf并输出泵转矩Tpf。

Tpf＝Pf·θf·Dpm/(2π·ηt)

Dpm：前泵最大容量

ηt：转矩效率

后侧上的泵转矩计算框51根据下面的表达式计算泵转矩Tpr并输出泵转矩Tpr。

Tpr＝Pr·θr·Dpm/(2π·ηt)

Dpm：后泵最大容量

ηt：转矩效率

(3)辅助请求转矩计算任务S3

图7示出了辅助请求转矩计算任务S3的计算框。在图7中，蓄能器压力Pac、加速器标度盘32、操作导向压力Ppi、动臂下降导向压力Pbd、发动机实际转矩Tea、以及由主泵负荷转矩计算任务S2计算的主泵负荷转矩D1被输入到辅助请求转矩计算任务S3。

辅助请求转矩计算任务S3由用作辅助转矩计算装置的辅助转矩计算任务53和用作发动机转矩反馈控制装置的发动机转矩反馈控制任务54来配置。任务53和54的输出由加法器55相加并作为辅助请求转矩D4输出。

图8示出了辅助转矩计算任务53的计算框。辅助转矩计算任务53包括用作发动机目标转矩计算装置的发动机目标转矩计算任务101，发动机目标转矩计算装置包括对主泵负荷转矩D1应用滤波处理的低通滤波器56、基于加速器标度盘32的信号输出发动机设定转矩的发动机设定转矩表57、以及比较低通滤波器56的输出和发动机设定转矩表57的输出并选择较小值的最小值选择计算器58(以下简称为最小计算器)。

辅助转矩计算任务53包括用作辅助目标转矩计算装置的减法器59，用于从主泵负荷转矩D1减去从发动机目标转矩计算任务101输出的发动机目标转矩Tet以计算辅助目标转矩Tat。

辅助转矩计算任务53利用低通滤波器56使平滑转矩分量Tsm与主泵负荷转矩D1分离，利用最小计算器58计算平滑转矩分量Tsm和发动机设定转矩Tes的最小值，并将该最小值设定为发动机目标转矩Tet，以及利用减法器59从主泵负荷转矩D1减去发动机目标转矩Tet以计算辅助目标转矩Tat。

另外，辅助转矩计算任务53包括除法器60，其用最小计算器58的输出除以发动机设定转矩表57的输出并计算发动机负荷比Rel；下限限制器61，其提取从减法器59输出的辅助目标转矩Tat正分量；上限限制器62，其提取负分量；辅助校正系数设定器63，其用作校正系数设定器，根据由除法器60计算的发动机负荷比Rel输出辅助校正系数；充填校正系数设定器64，其用作校正系数设定器，输出充填校正系数；乘法器65，其将从下限限制器61输出的辅助目标转矩Tat正分量与辅助校正系数设定器63的输出相乘；乘法器66，其将从上限限制器62输出的辅助目标转矩Tat负分量与充填校正系数设定器64的输出相乘；以及加法器67，其将乘法器65和乘法器66的输出相加。

辅助转矩计算任务53包括“无”操作单元68和“或”操作单元69，“无”操作单元68反转操作导向压力Ppi的信号并且在机械操作中输出“关闭”信号以及在“无”操作中输出“开启”信号，“或”操作单元69计算“无”操作单元68的输出的“或”和动臂下降导向压力Pbd。下表1中概述“或”操作单元69的“或”操作。

表1

另外，辅助转矩计算任务53包括开关70，其根据“或”操作单元69的输出进行切换。开关70在“或”操作单元69为“关闭”时，选择加法器67的输出，并在“或”操作单元69为“开启”时，选择零设定器71的输出“0”。

图9示出发动机转矩反馈控制任务54的计算框。蓄能器压力Pac、主泵负荷转矩D1、加速器标度盘32、导向压力操作Ppi、动臂下降导向压力Pbd以及发动机实际转矩Tea被输入到发动机转矩反馈控制任务54。辅助校正转矩D3作为控制操作的输出被输出。

发动机转矩任务反馈控制任务54包括：低通滤波器72，其与从主泵负荷转矩D1分离并提取平滑转矩分量Tsm的低通滤波器56相同；与发动机设定转矩表57相同的发动机设定转矩表73；校正转矩表74，其基于蓄能器压力Pac输出校正转矩；加法器75，其将由低通滤波器72处理的平滑转矩分量Tsm与校正转矩变74的输出相加；最小计算器76，其对发动机设定转矩表73的输出(发动机设定转矩Tes)和加法器75的输出进行比较并选择较小值；计算偏差信号ΔT的减法器77，该偏差信号ΔT通过将发动机实际转矩Tea反馈到从最小计算器76输出的发动机目标转矩Tet获得；以及控制操作单元78，其使从减法器77输出的偏差信号ΔT经受PID操作处理。

另外，发动机转矩反馈控制任务54包括反转操作导向压力Ppi信号的“无”操作单元79和“或”操作单元80。“无”操作单元79在机械操作中输出“关闭”信号并且在无操作中输出“开启”信号。“或”操作单元80计算“无”操作单元79输出的“或”和动臂下降导向压力Pbd。“或”操作单元80的输出与上表1相同。当“或”操作单元80的输出是“开启”时，控制操作单元78被重置。控制操作单元78的输出被输出作为辅助校正转矩D3。

(4)辅助泵斜盘控制任务S4

图10示出辅助泵斜盘控制任务S4的计算框。辅助泵入口压力Pin、辅助泵出口压力Pout、蓄能器压力Pac和辅助请求转矩D4被输入到辅助泵斜盘控制任务S4。辅助泵斜盘命令D5从辅助泵斜盘控制任务S4输出。

辅助泵斜盘控制任务S4包括：用作辅助泵压差获取装置的减法器81，其用于计算辅助泵入口压力Pin和辅助泵出口压力Pout之间的辅助泵压差ΔP；下限限制器82，其提取辅助请求转矩D4的正分量；辅助上限转矩设定器83，其基于蓄能器压力Pac设定辅助上限转矩；最小计算器84，其对下限限制器82的输出和辅助上限转矩设定器83的输出进行比较并选择较小值；上限限制器85，其提取辅助请求转矩D4的负分量；充填上限转矩设定器86，其基于蓄能器压力Pac设定充填上限转矩；以及最大值选择计算器(下文称为最大计算器)87，其对上限限制器85的输出和上限转矩设定器86的输出进行比较并选择较大值。

另外，辅助泵斜盘控制任务S4包括：辅助斜盘角度计算器88，其基于最小计算器84的输出T和从减法器81输出的辅助泵压差ΔP在辅助泵10的发动机辅助模式中计算辅助斜盘角度φas；和充填斜盘角度计算器89，其基于最大计算器87的输出T和从减法器81输出的辅助泵压差ΔP在辅助泵10的蓄能器充填模式中计算充填斜盘角度φch。

辅助斜盘角度计算器88根据以下表达式计算辅助泵斜盘角度φ(辅助斜盘角度φas)并且输出辅助泵斜盘角度φ。

Das＝(2π·Tas)/(ΔP·ηmt)

φas＝Min(0,Das/Dpm)

Dpm：辅助泵最大容量

ηmt：转矩效率

充填斜盘角度计算器89根据以下表达式计算辅助泵斜盘角度φ(充填斜盘角度φch)并且输出辅助泵斜盘角度φ。

Dch＝(2π·ηpt·Tch)/ΔP

φch＝Min(0,Dch/Dpm)

Dpm：辅助泵最大容量

ηpt：转矩效率

辅助泵斜盘控制任务S4包括开关90，其根据辅助请求转矩D4的正/负切换辅助斜盘角度计算器88的输出(辅助斜盘角度φas)和充填斜盘角度计算器89的输出(充填斜盘角度φch)。用作辅助泵斜盘命令D5的辅助泵斜盘角度φ(辅助斜盘角度φas或充填斜盘角度φch)从开关90输出到辅助泵10的斜盘角度调整单元10φ。

(5)阀控制任务S5

图11示出阀控制任务S5的计算框。从辅助泵斜盘控制任务S4输出的辅助请求转矩D4和动臂下降导向压力Pbd被输入到阀控制任务S5。基于控制操作结果输出卸荷阀12和蓄能器再生阀13的切换信号。

阀控制任务S5包括：开关91，其根据辅助请求转矩D4进行切换；“打开”输出单元92和“关闭”输出单元93。开关91在辅助请求转矩D4≥0的情况下选择“打开”输出单元92的信号，在辅助请求转矩D4<0的情况下选择“关闭”输出单元93。

另外，阀控制任务S5包括：开关94，其根据动臂下降导向压力Pbd进行切换；和“打开”输出单元95。开关94在动臂下降导向压力Pbd＝“开启”的情况下选择“打开”输出单元95的信号，在动臂下降导向压力Pbd＝“关闭”的情况下选择开关91的信号，并且输出该信号作为对卸荷阀12的命令。

另外，阀控制任务S5包括：开关96，其根据辅助请求转矩D4进行切换；“打开”输出单元97和“关闭”输出单元98。开关96在辅助请求转矩D4＞0的情况下输出“打开”输出单元97的信号，并且在辅助请求转矩D4≤0的情况下输出“关闭”输出单元98的信号。

另外，阀控制任务S5包括：开关99，其根据动臂下降导向压力Pbd进行切换；和“关闭”输出单元100。开关99在动臂下降导向压力Pbd＝“开启”的情况下选择“关闭”输出单元100的信号，在动臂下降导向压力Pbd＝“关闭”的情况下选择开关96的信号，并且输出该信号作为对蓄能器再生阀13的命令。

在表2中概述了上面解释的操作。

表2

基于图4至图16解释了控制算法和控制算法的操作和效应。

首先，基于图5的控制框图解释了控制的粗略流程。

基于主泵压力Pf和Pr以及主泵斜盘角度θf和θr，通过主泵负荷转矩计算任务S2来计算主泵负荷转矩D1。

将主泵负荷转矩D1输入至辅助请求转矩计算任务53。通过辅助转矩计算任务53来计算辅助转矩D2。通过发动机转矩反馈控制任务54来计算辅助校正转矩D3。通过加法器55将辅助转矩D2和辅助校正转矩D3相加并且输出为辅助请求转矩D4。

将辅助请求转矩D4输入至辅助泵斜盘控制任务S4。计算用作辅助泵斜盘命令D5的辅助泵斜盘角度φ。控制辅助泵10的斜盘角度调整单元10φ。将辅助请求转矩D4输入至阀控制任务S5。输出卸荷阀12和蓄能器再生阀13的切换信号。控制卸荷阀12和蓄能器再生阀13。

下面解释了控制的计算过程。

(a)辅助转矩计算任务53(参见图8)

通过低通滤波器56对主泵负荷转矩D1进行滤波处理并提取平滑转矩分量Tsm。基于从加速器标度盘32输入的信号(加速器标度盘值Ad)，通过发动机设定转矩表57输出发动机设定转矩Tes。将从低通滤波器56输出的平滑转矩分量Tsm与从发动机设定转矩表57输出的发动机设定转矩Tes相比较，并且通过最小计算器58选择较小的值作为发动机目标转矩Tet。

另外，由减法器59来计算主泵负荷转矩D1与从最小计算器58输出的发动机目标转矩Tet之间的差。主泵负荷转矩D1的波动分量被提取为辅助目标转矩Tat。

在图12中的发动机辅助控制特征曲线图中示出了以上解释的计算结果。最小计算器58的输出等于发动机目标转矩Tet并且减法器59的输出等于辅助目标转矩Tat。

图12中的辅助目标转矩Tat的正分量是辅助泵10的转矩，该辅助泵实施马达作用来辅助驱动发动机6的转矩。辅助目标转矩Tat的负分量是用于用发动机6驱动辅助泵10的转矩，该辅助泵实施泵作用并对蓄能器11充填。

返回参见图8，用发动机设定转矩表57的输出除以最小计算器58的输出(发动机目标转矩Tet)并通过除法器60计算发动机负荷比Rel。通过下限限制器61来提取减法器59的输出(辅助目标转矩Tat)的正分量(通过马达作用的辅助转矩)。通过上限限制器62来提取负分量(通过泵作用的充填分量)。

基于通过除法器60计算的发动机负荷比Rel，通过辅助校正系数设定器63来计算辅助校正系数。类似地，通过充填校正系数设定器64来计算充填校正系数。

如图13中所示的，辅助校正系数设定其63被设定为：当发动机负荷比Rel高时，增大辅助校正系数；当发动机负荷比Rel低时，减小辅助校正系数。如图14中所示的，充填校正系数设定器64被设定成具有与辅助校正系数设定器63的特性相反的特性。

通过乘法器65将从下限限制器61输出的辅助目标转矩Tat的正分量与辅助校正系数设定器63的输出相乘。类似地，通过乘法器66将从上限限制器62输出的辅助目标转矩Tat的负分量与充填校正系数设定器64的输出相乘。通过加法器67将乘法器65与乘法器66的输出相加。

开关70在“或”操作单元69的输出为“关闭”时，选择加法器67的输出，并且在“或”操作单元69的输出为“开启”时，选择零设定器71的输出“0”。“或”操作单元69的输出被设定为与上表1相同。因此，在动臂下降以外的机械操作状态中，输出是“关闭”并且选择加法器67的输出。在机械的动臂下降操作或无操作状态中，来自“或”操作单元69的输出是“开启”并且选择零设定器71的输出“0”。

当辅助转矩D2是(+)时，辅助泵10的模式通过马达作用而成为发动机辅助模式。当辅助转矩D2是(-)时，辅助泵10的模式通过泵作用而成为蓄能器充填模式。

(b)发动机转矩反馈控制任务54(参见图9)。

通过低通滤波器72从主泵负荷转矩D1中提取平滑转矩分量Tsm。通过发动机设定转矩表73输出发动机设定转矩Tes。基于蓄能器压力Pac通过校正转矩表74输出校正转矩。如在图15中所示的，校正转矩表74被设定为：当蓄能器压力Pac减小时，增大校正转矩。

通过加法器75将通过低通滤波器72处理的平滑转矩分量Tsm与校正转矩表74的输出相加。将发动机设定转矩表73的输出与加法器75的输出相比较并通过最小计算器76选择较小的值并将其输出为发动机目标转矩Tet。

通过减法器77计算从最小计算器76输出的发动机目标转矩Tet与通过发动机转矩传感器41检测的发动机实际转矩Tea之间的偏差信号ΔT。通过控制操作单元78对偏差信号ΔT进行PID操作处理并输出辅助校正转矩D3。当辅助校正转矩D3是(+)时，辅助泵10的模式通过马达作用而成为发动机辅助模式。当辅助校正转矩D3是(-)时，辅助泵10的模式通过泵作用而成为蓄能器充填模式。

当“或”操作单元80的输出是“开启”时，控制操作单元78被重置。如同在图8中示出的“或”操作单元69，“或”操作单元80的输出被设定为与上表1相同。因此，在动臂下降以外的机械操作状态中，“或”操作单元80的输出是“关闭”。控制操作单元78输出辅助校正转矩D3。在机械的动臂下降操作中或无操作状态中，从“或”操作单元80输出“开启”(复位信号)。控制操作单元78的输出减小到零。

当辅助校正转矩D3是(+)时，辅助泵10的模式是通过马达作用而成为发动机辅助模式。当辅助校正转矩D3是(-)时，辅助泵10的模式通过泵作用而成为蓄能器充填模式。

将如上文解释般计算的辅助校正转矩D3如图7中所示般与辅助转矩D2相加成为辅助请求转矩D4。当辅助请求转矩D4是(+)时，辅助泵10的模式通过马达作用而成为发动机辅助模式。当辅助请求转矩D4是(-)时，辅助泵10的模式通过泵作用而成为蓄能器充填模式。

(c)辅助泵斜盘控制任务S4(参见图10)

从辅助请求转矩计算任务S3中输出的辅助请求转矩D4被输入至辅助泵斜盘控制任务S4。用作辅助泵斜盘命令D5的辅助泵斜盘角度φ是通过下文解释的计算来计算。

辅助泵入口压力Pin与辅助泵出口压力Pout之间的辅助泵压差φP由减法器81来计算。辅助请求转矩D4的正分量被下限限制器82提取。辅助上限转矩是由辅助上限转矩设定器83基于蓄能器压力Pac来设定。比较下限限制器82的输出和辅助上限转矩设定器83的输出且由最小计算器84选择较小值。

类似地，辅助请求转矩D4的负分量由上限限制器85提取。充填器上限转矩是由充填器上限转矩设定器86基于蓄能器压力Pac来设定。比较上限限制器85的输出和充填器上限转矩设定器86的输出且由最大计算器87选择较大值。

辅助期间的辅助泵斜盘角度命令值(辅助斜盘角度φas)是由辅助斜盘角度计算器88基于最小计算器84的输出以及从减法器81中输出的辅助泵压差ΔP来计算。类似地，充填期间的辅助泵斜盘角度命令值(充填斜盘角度φch)是由充填斜盘角度计算器89基于最大计算器87的输出以及从减法器81中输出的辅助泵压差ΔP来计算。

辅助斜盘角度计算器88的输出和充填斜盘角度计算器89的输出是由开关90根据辅助请求转矩D4的正/负来切换。输出用作辅助泵斜盘命令D5的辅助泵斜盘角度φ(辅助斜盘角度φas或充填斜盘角度φch)，且控制辅助泵10的斜盘。

(d)阀控制任务S5(参见图11)

卸荷阀12和蓄能器再生阀13如表2中所示般通过图11中所示的阀控制任务S5的逻辑操作框来控制。

(e)总结

根据上文解释的作用，如图8中所示，由低通滤波器56从主泵负荷转矩D1中提取平滑转矩。将主泵负荷转矩D1与平滑转矩之间的差设定为辅助转矩D2。辅助转矩D2根据发动机的负荷状态进行校正，并且在发动机负荷比Rel较高时增加辅助转矩且在发动机负荷比Rel较低时增加充填转矩。

如图9中所示，将平滑转矩设定为发动机目标转矩Tet，将发动机实际转矩Tea反馈以计算发动机目标转矩Tet与发动机实际转矩Tea之间的偏差信号ΔT。由PID控制(比例、积分和微分控制)等计算辅助校正转矩D3。

辅助转矩D2是前馈分量且辅助校正转矩D3是反馈分量。如图7中所示，将辅助转矩D2和辅助校正转矩D3相加成为辅助请求转矩D4。控制辅助泵10的斜盘以辅助发动机6。

在动臂下降操作中，开启卸荷阀12且关闭蓄能器再生阀13以将辅助泵10的斜盘的角度最小化。因此，动臂下降期间动臂缸3a的头部腔室中的压力油直接充填在蓄能器11中。

下文列举了图1至图16中所示的实施例的效果。

如图12中所示，将主泵负荷转矩D1分离为辅助目标转矩Tat和发动机目标转矩Tet。辅助泵10的转矩控制为辅助目标转矩Tat并且辅助发动机。因此，可类似发动机目标转矩Tet将发动机实际转矩Tea平滑地改变。

当蓄能器11的压力降低时，实施控制以逐渐地增加发动机目标转矩Tet并且实施充填。接着，由发动机设定转矩Tes平滑化的发动机目标转矩Tet变得更平坦。因此，可有效地抑制发动机的负荷波动。这导致抑制废气、降低发动机6的尺寸和降低后期处理设备(即，抑制废气所涉及的废气净化器)的尺寸以及降低发动机6的尺寸。

因为发动机6是使用蓄能器11的压力油来辅助，所以如图16中所示，由蓄能器标度盘32设定的发动机设定转矩Tes可设定为低于主泵负荷转矩D1。因此，可在高燃料效率的区域中操作发动机并且进一步提高燃料效率。

动臂下降和回转制动的压力油蓄积在蓄能器11中，且当发动机6的负荷较低时，辅助泵10将压力蓄积在蓄能器11中。因此，可充分确保能量用于辅助发动机6。因此，可降低发动机6的尺寸且根据发动机的尺寸的降低来降低发动机的冷却设备和相关设备(诸如空气过滤器)的尺寸。

辅助泵10在发动机6的高负荷期间辅助发动机6，且辅助泵10在发动机6的低负荷期间将压力蓄积在蓄能器11中。因此，可将发动机6的负荷平滑化且改进提高燃料效率。另外，可减少诸如黑烟的废气。

因为收集了动臂下降和回转制动的压力油，所以可减少液压设备的能量损耗并且降低液压冷却设备的尺寸。

因为与其中使用电动系统的混合动力系统相比，该系统是由液压机械配置，所以可大幅降低成本，较少地实施维护且可降低运行成本。另外，可容易将系统安装在常规的作业机械上。

用作辅助目标转矩计算装置的减法器59将平滑转矩分量Tsm与主泵负荷转矩D1分离。将平滑转矩分量Tsm和发动机设定转矩Tes中的最小值设定为发动机目标转矩Tet。发动机控制器31根据发动机目标转矩Tet控制发动机实际转矩Tea。减法器59根据主泵负荷转矩D1与发动机目标转矩Tet之间的差来计算辅助目标转矩Tat。机械控制器30基于辅助目标转矩Tat控制辅助泵10的容量(即，辅助泵斜盘角度φ)以及发动机6的辅助模式和蓄能器11的充填模式的切换(卸荷阀12和蓄能器再生阀13的切换)。因此，对频繁变化的转矩请求具有高响应性的机械控制器30通过控制辅助泵容量和模式切换来吸收负荷波动。因此，可将发动机目标转矩Tet平滑化并且根据发动机目标转矩Tet平滑地改变发动机实际转矩Tea。另外，大容量发电机马达、电池等是不必要的。因此，可提供小型且成本低的控制设备C，其可根据(例如)主泵回路的状态有效地抑制发动机6的负荷波动。

具体地说，发动机目标转矩计算任务101将与主泵负荷转矩D1分离的平滑转矩分量Tsm和发动机设定转矩Tes中的最小值设定为发动机目标转矩Tet。因此，当蓄能器11的压力降低时，实施控制以逐渐地增加发动机目标转矩Tet来实施充填。因此，可更平稳地改变被发动机设定转矩Tes平滑化的发动机目标转矩Tet。可有效地抑制发动机6的负荷波动。另外，可实现废气的抑制以及发动机6和发动机6的后期处理设备(即，废气净化器)的尺寸的降低。

将辅助目标转矩Tat乘以发动机负荷比Rel来计算辅助转矩D2作为前馈转矩，发动机负荷比Rel通过将发动机目标转矩Tet除以发动机设定转矩Tet计算。另外，辅助校正转矩D3是基于通过将发动机实际转矩Teaf反馈至发动机目标转矩Tet获得的偏差信号ΔT来计算。辅助转矩D2和辅助校正转矩D3相加来计算辅助请求转矩D4。因此，根据由发动机负荷比Rel和发动机实际转矩Tea校正的精确辅助请求转矩D4，可输出精确辅助泵斜盘命令D5至辅助泵10，从而根据辅助泵斜盘角度Δ可变地调整泵容量。

发动机目标转矩Tet除以发动机设定转矩Tes以计算发动机负荷比Rel。辅助目标转矩Tat经校正以在发动机负荷比Rel较高时增加辅助转矩且在发动机负荷比Rel较低时增加充填转矩。因此，可根据发动机6的负荷状态适当地调整辅助目标转矩Tat。

当机械主体B和前作业设备F在由液压驱动的作业机械HE中致动时，由于控制设备C的蓄能器11包括将机械主体B的回转马达9的制动能量和前部作业设备F的动臂缸3a等的定位能量蓄积和排出的功能，所以可有效地使用制动能量和作业机械HE的定位能量。可有效地抑制发动机6的负荷波动。可实现废气的抑制以及发动机6和后期处理设备的尺寸的降低。

图17是示出计算机械控制器30中的辅助请求转矩D4(其是辅助泵10的转矩命令值)的辅助请求转矩计算任务S3的另一个实施例的辅助命令转矩计算任务S3a。应注意，图1至图4、图6、图10和图11中所示的部件是相同的。因此，省略对部件的解释。

辅助命令转矩计算任务S3a包括：发动机目标转矩计算任务101，其用作用于根据主泵负荷转矩D1和加速器标度盘值Ad计算发动机目标转矩Tet的发动机目标转矩计算装置；计算发动机目标转矩Tet与发动机实际转矩Tea之间的偏差信号ΔT的减法器102；以及使得来自减法器102的偏差信号ΔT经受PID控制的控制操作单元103。

如图8中所示，发动机目标转矩计算任务10利用低通滤波器56将平滑转矩分量Tsm与主泵负荷转矩D1分离，并且利用最小计算器58通过比较平滑转矩分量Tsm与由来自加速器标度盘值Ad的发动机设定转矩表57计算的发动机设定转矩Tes选择的最小值输出作为发动机目标转矩Tet。

因此，平滑转矩分量Tsm与主泵负荷转矩D1分离，且由发动机目标转矩计算任务101将平滑转矩分量Tsm和发动机设定转矩Tes中的最小值设定为发动机目标转矩Tet。发动机目标转矩Tet与获自发动机控制器31的发动机实际转矩Tea之间的偏差信号ΔT经受PID控制以计算辅助泵10的转矩命令值(辅助请求转矩D4)。辅助泵10的容量(即，辅助泵斜盘角度φ)以及发动机6的辅助模式和蓄能器11的充填模式的切换是由图5中所示的辅助泵斜盘控制任务S4和阀控制任务S5基于转矩命令值来控制。

以此方式，负荷波动是由对频繁变化的转矩请求具有高响应性的机械控制器30通过辅助泵容量控制和模式切换控制来吸收。因此，可将发动机目标转矩Tet平滑化并且根据发动机目标转矩Tet平滑地改变发动机实际转矩Tea。另外，大容量发电机马达、电池等是不必要的。因此，可提供小型且成本低的控制设备C，其可根据(例如)主泵回路的状态有效地抑制发动机6的负荷波动。

另外，如由被图17中的双点划线包围的部分所指示，辅助命令转矩计算任务S3a包括：加法器104，其检测由泵压力传感器33和34检测的主泵压力Pf与Pr的和；主泵压力确定表105，其用作用于当主泵压力Pf与Pr的和高于第一指定压力Pon时输出“开启”信号且当主泵压力Pf与Pr的和小于第二指定压力Poff(小于第一指定压力Pon)时输出“关闭”信号的主泵压力确定装置；以及开关106，其根据主泵压力确定表105的输出进行切换。

开关106在主泵压力确定表105的输出是“关闭”时选择控制操作单元103的输出，并且在主泵压力确定表105的输出是“开启”时选择零设定器107的转矩“0”。

发动机目标转矩Tet是根据主泵负荷转矩D1等通过发动机目标转矩计算任务101来计算和设定。从发动机控制器31中输出的发动机实际转矩Tea反馈至发动机目标转矩Tet。发动机目标转矩Tet与发动机实际转矩Tea之间的偏差信号ΔT是由减法器102来计算。偏差信号ΔT通过控制操作单元103经受PID控制。

如由被图17中的双点划线包围的部分所指示，当主泵压力Pf与Pr的和高于第一指定压力Pon时，开关106根据从主泵压力确定表105中输出的“开启”信号从“关闭”侧切换至“开启”侧。因此，辅助泵10的转矩命令值(辅助请求转矩D4)变为“0”。停止辅助泵10对发动机6的辅助以及蓄能器11的压力蓄积。

当主泵压力Pf与Pr的和小于第二指定压力Poff时，开关106根据从主泵压力确定表105中输出的“关闭”信号从“开启”侧切换至“关闭”侧。恢复辅助泵10对发动机6的辅助以及蓄能器11的压力蓄积。通过控制操作单元103经受PID控制的输出变为辅助泵10的转矩命令值(辅助请求转矩D4)。当辅助请求转矩D4是“+”时，辅助泵10的转矩是用于利用辅助泵10辅助发动机6的发动机辅助转矩。当辅助请求转矩D4是“-”时，辅助泵10的转矩是用于利用辅助泵10在蓄能器11中蓄积压力的蓄能器充填转矩。

因此，在减压状态下，设置在主泵7和8的排出回路中的减压阀(在图中未示出)实施减压操作，也就是说，在减压状态下，主泵压力Pf和Pr的和高于指定压力Pon，辅助泵10的转矩指令值被设定为零以停止发动机6的辅助。当主泵压力Pf和Pr的和低于指定压力Poff低时，恢复发动机6的辅助。也就是说，在减压状态期间发动机6没有被辅助。因此，可防止蓄能器11中所蓄积能量的无用消耗。

通过根据主泵压力测定表105的滞后值，在指定压力Pon和Poff之间设置死区，可防止开/关切换的不稳定并确保控制系统的稳定性。

应注意到，当辅助命令转矩计算任务S3a不包括被图17中的双点划线包围的部分时，甚至当从主泵7和8排出的液压油的主泵压力Pf和Pr上升，并且辅助命令转矩计算任务S3a变为减压状态时，蓄能器11的压力油供给至辅助泵10以辅助发动机6。因此，蓄能器11的能量被无用地消耗。

工业实用性

本发明对商业运营者具有工业实用性，比如，制造和销售包括辅助泵和蓄能器的控制设备以及安装有该控制设备的作业机械。

附图标记说明

HE 作业机械

B 机械主体

F 用作作业设备的前作业设备

C 控制设备

6 发动机

7 用作主泵的前泵

8 用作主泵的后泵

10 辅助泵

10φ 斜盘角度调整单元

11 蓄能器

30 用作辅助泵控制装置的机械控制器

31 用作发动机控制装置的发动机控制器

32 用作加速器装置的加速器标度盘

33，34 泵压力传感器

37 用作蓄能器压力检测装置的蓄能器压力传感器

41 用作发动机实际转矩获取装置的发动机转矩传感器

53 用作辅助转矩计算装置的辅助转矩计算任务

54 用作发动机转矩反馈控制装置的发动机转矩反馈控制任务

55 加法器

59 用作辅助目标转矩计算装置的减法器

60 除法器

63 用作校正系数设定器的辅助校正系数设定器

64 用作校正系数设定器的充填校正系数设定器

65，66 乘法器

81 用作辅助泵压差获取装置的减法器

101 用作发动机目标转矩计算装置的发动机目标转矩计算任务

102 减法器

103 控制操作单元

106 开关

Pac 蓄能器压力

Pin 辅助泵入口压力

Pout 辅助泵出口压力

ΔP 辅助泵压差

φ 辅助泵斜盘角度

Tsm 平滑转矩分量

Tes 发动机设定转矩

Tet 发动机目标转矩

Tat 辅助目标转矩

Rel 发动机负荷比

Tea 发动机实际转矩

ΔT 偏差信号

D1 主泵负荷转矩

D2 用作前馈转矩的辅助转矩

D3 辅助校正转矩

D4 辅助请求转矩

D5 辅助泵斜盘指令

S2 用作主泵负荷转矩计算装置的主泵负荷转矩计算任务

S4 用作辅助泵斜盘控制装置的辅助泵斜盘控制任务

Pf 用作主泵压力的前泵压力

Pr 用作主泵压力的后泵压力

Pon 指定压力

Poff 指定压力

图1

C 控制设备

6 发动机

31 发动机控制装置

11 蓄能器

37 蓄能器压力检测装置

30 辅助泵控制装置

7，8 主泵

10 辅助泵

10φ 斜盘角度调整单元

32 加速器装置

33，34 泵压力传感器

41 发动机实际转矩获取装置

图2

HE 作业机械

F 作业设备

B 机械主体

图3

32 加速器标度盘值Ad

33 前泵压力Pf

34 后泵压力PR

35 前泵斜盘角度θf

36 后泵斜盘角度θr

37 蓄能器压力Pac

38 辅助泵入口压力Pin

39 辅助泵出口压力Pout

42 操作导向压力Ppi

43 动臂下降导向压力Pbd

30 机械控制器

17 用于动力换档的电磁比例阀

10φ 辅助泵斜盘

12 卸荷阀

13 蓄能器再生阀

D6 发动机设定速度

发动机实际速度 Ne

发动机实际转矩Tea

31 发动机控制器

6 发动机

40 发动机实际速度 Ne

41 发动机实际转矩Tea

图4

开始

S1 输入处理任务

S2 主泵负荷转矩计算任务

主泵负荷转矩计算装置

S3 辅助请求转矩计算任务

S4 辅助泵斜盘控制任务

辅助泵斜盘控制装置

S5 阀控制任务

返回到开始

图5

30 辅助泵控制装置

41 发动机实际转矩Tea

32 加速器标度盘值Ad

37 蓄能器压力Pac

42 操作导向压力Ppi

43 动臂下降导向压力Pbd

33，34 主泵压力Pf，Pr

35，36 主泵斜盘角度θf，θr

38 辅助泵入口压力Pin

39 辅助泵出口压力Pout

S2 主泵负荷转矩计算任务

54 发动机转矩反馈控制任务

53 辅助转矩计算任务

S5 阀控制任务

S4 辅助泵斜盘控制任务

53 辅助转矩计算装置

54 发动机转矩反馈控制装置

55 加法器

D1 主泵负荷转矩

D2 辅助转矩

D3 辅助校正转矩

D4 辅助请求转矩

13 ACC再生阀命令

12 卸荷阀命令

D5 辅助泵斜盘命令

10φ 辅助泵斜盘角度

图6

33 前泵压力Pf

35 前泵斜盘角度θf

34 后泵压力Pr

36 后泵斜盘角度θr

泵转矩计算

泵最大容量

D1 主泵负荷转矩

图7

37 蓄能器压力Pac

D1 主泵负荷转矩

32 加速器标度盘值Ad

42 操作导向压力Ppi

43 动臂下降导向压力Pbd

41 发动机实际转矩Tea

54 发动机转矩反馈控制任务

53 辅助转矩计算任务

55 加法器

D4 辅助请求转矩

请求转矩

辅助

充填

图8

53 辅助转矩计算装置

42 操作导向压力Ppi

43 动臂下降导向压力Pbd

D1 主泵负荷转矩

32 加速器标度盘值Ad

59 辅助目标转矩计算装置

56 LPF处理

发动机设定转矩

加速器标度盘

101 发动机目标转矩计算装置

56 低通滤波器

60 除法器

63，64 校正系数设定器

65，66 乘法器

Tsm 平滑转矩分量

Tes 发动机设定转矩

Tet 发动机目标转矩

Tat 辅助目标转矩

Rel 发动机负荷比

D2 辅助转矩

辅助转矩

辅助

充填

图9

54 发动机转矩反馈控制装置

37 蓄能器压力Pac

D1 主泵负荷转矩

32 加速器标度盘值Ad

41 发动机实际转矩Tea

42 操作导向压力Ppi

43 动臂下降导向压力Pbd

74 校正转矩

ACC 压力

72 LPF处理

发动机设定转矩

加速器标度盘

D3 辅助校正转矩

辅助转矩

辅助

充填

Tsm 平滑转矩分量

Tes 发动机设定转矩

Tet 发动机目标转矩

Tea 发动机实际转矩

△T 偏差信号

图10

S4 辅助泵斜盘控制装置

38 辅助泵入口压力Pin

39 辅助泵出口压力Pout

37 蓄能器压力Pac

D4 辅助请求转矩

辅助转矩

辅助

充填

81 辅助泵压差获取装置

压差

马达作用

泵作用

辅助上限转矩

下限限制器

上限限制器

充填上限转矩

ACC压力

△p辅助泵压差

计算辅助斜盘角度φas

辅助泵最大容量

转矩效率

计算充填斜盘角度φch

10φ辅助泵斜盘角度

图11

43 动臂下降导向压力Pbd

D4 辅助请求转矩

12 卸荷阀

13 蓄能器再生阀

图12

泵负荷比

发动机设定转矩

主泵负荷转矩

发动机目标转矩

辅助目标转矩

时间

图13

校正系数

发动机负荷比

图14

校正系数

发动机负荷比

图15

校正转矩

蓄能器压力

图16

转矩

主泵负荷

发动机设定转矩

发动机速度

图17

101发动机目标转矩计算装置

发动机目标转矩计算任务

31 发动机控制器

33 前泵压力Pf

34 后泵压力Pr

发动机目标转矩

发动机实际转矩

辅助泵的转矩命令值

发动机辅助转矩

充填转矩

33，34 泵压力传感器

102 减法器

103 控制操作单元

106 开关

Pon，Poff 指定压力