混合动力工程机械用电源供应装置及其方法_2

文档序号:9221259阅读:来源:国知局
电能;第二蓄电单元,其在所述混合动力工程机械启动时,通过所述第一蓄电单元,向所述发动机辅助电动机供应电能;电力变换单元,其位于连接于所述第二蓄电单元的变换器与所述电池之间,与所述第一蓄电单元和所述电气系统连接而变换电力;及控制部,其在所述混合动力工程机械启动时,在所述第二蓄电单元的电压比初期发动机启动所需的基准电压低的情况下,利用所述电池的电能,使所述第二蓄电单元蓄电,在所述混合动力工程机械正常运转时,把所述第一蓄电单元中蓄积的电能供应至所述电气系统。
[0027]另一方面,本发明的特征在于,包括:电压确认步骤,当所述混合动力工程机械启动时,确认第二蓄电单元的电压;蓄电步骤,在所述第二蓄电单元的电压比初期发动机启动所需的基准电压低的情况下,利用电池的电能,使所述第二蓄电单元蓄电;启动步骤,如果所述第二蓄电单元的电压为初期发动机启动所需的基准电压以上,则从所述第二蓄电单元向发动机辅助电动机供应电能,使发动机启动;及正常运转步骤,在所述混合动力工程机械正常运转时,把第一蓄电单元中蓄积的电能供应至电气系统。
[0028]发明效果本发明的混合动力工程机械用电源供应装置及其方法,通过去除用于发动机启动的起动电动机、用于电池充电的交流发电机,从而谋求节省成本,提高发动机运转效率,使得能够在无电池的充放电过程的情况下向电气系统提供电能,从而谋求节能效果。
[0029]S卩,去除为了发动机启动而曾使用的起动电动机,代之以利用发动机辅助电动机,执行发动机启动。另外,配备直接连接于存储有由发动机辅助电动机产生的能量的第一蓄电单元(DC环电容器)的电力变换装置(DC/DC变换器),使得在无交流发电机的情况下执行电池充电,同时电力变换装置(DC/DC变换器)代替电池向电气系统供应能量。
【附图说明】
[0030]图1是以往的油压式挖掘机系统构成图。
[0031]图2是以往混合动力挖掘机系统构成图。
[0032]图3是根据以往变换器方式的混合动力挖掘机系统的详细图。
[0033]图4是根据以往无变换器(Converter Less)方式的混合动力挖掘机系统的详细图。
[0034]图5是本发明的混合动力工程机械用电源供应装置的概念图。
[0035]图6是本发明的变换器方式混合动力挖掘机系统的详细图。
[0036]图7是本发明的无变换器(Converter Less)方式混合动力挖掘机系统的详细图。
[0037]图5是用于说明本发明的混合动力工程机械用电源供应装置中的电源供应方法的流程图。
[0038]图9及图10?13是用于说明本发明的装置各运转模式的运转状态的图。
[0039]〈符号说明〉
[0040]10:起动电动机30:发动机
[0041]20:交流发电机101:电池
[0042]106:电气系统103:发动机辅助电动机
[0043]280:控制部130:发动机辅助电动机逆变器
[0044]150: DC环140:转动电动机逆变器
[0045]104:转动电动机 160:超级电容器变换器
[0046]105:超级电容器 290:DC/DC变换器
[0047]291:切换单元292: 二极管
【具体实施方式】
[0048]下面参照附图,详细说明本发明的实施例。通过以下的详细说明,本发明的构成及其作用效果将会明确理解。在详细说明本发明之前,需要指出的是,针对相同构成要素,即使显示于不同附图上,也尽可能显示为相同符号,针对公知的构成,当判断认为可能混淆本发明的要旨时,省略具体的说明。
[0049]图5是本发明的混合动力工程机械用电源供应装置的概念图。把图5的装置与图2的以往混合动力工程机械用电源供应装置比较时,差异在于去除了现有的起动电动机
(10)和交流发电机(20)。即,去除为了发动机启动而曾使用的起动电动机(10),代之以利用发动机辅助电动机(103),执行发动机启动。
[0050]另外,对由发动机辅助电动机(103)产生的能量进行存储的第一蓄电单元(直流环电容器,150)与电力变换单元(DC/DC变换器,290)直接连接。电力变换单元(DC/DC变换器,290)代替交流发电机,执行电池(101)充电,同时电力变换单元(DC/DC变换器,290)代替电池(101)向电气系统(106)供应能量。
[0051]另外,就混合动力工程机械用电源供应装置而言,切换单元(291)在混合动力工程机械启动时,只有在第二蓄电单元(超级电容器,105)的电压比初期发动机启动所需的基准电压低的情况下,才使电池(101)与第二蓄电单元(105)通电,使得借助于电池(101)对第二蓄电单元(105)进行充电。
[0052]另外,混合动力工程机械用电源供应装置也可以具备电流控制单元(二极管,292),电流控制单元(292)在电力变换单元(DC/DC变换器,290)发生故障时,使电池(101)代替电力变换单元(DC/DC变换器,290)向电气系统(106)供应电能。
[0053]下面参照图6及图7,具体说明本发明的实施例。对于与以往技术相同的内容,省略具体说明,以不同点为中心进行说明。
[0054]图6是关于变换器方式的本发明的实施例,图7是关于无变换器(ConverterLess)方式的本发明的实施例。
[0055]就图6的变换器方式而言,与图3所示以往的变换器方式不同之处是省略了以往的起动电动机(10)及交流发电机(20)。
[0056]S卩,去除为了发动机启动而曾使用的起动电动机(10),代之以利用发动机辅助电动机(103)执行发动机启动。
[0057]另外,与现有变换器方式不同之处是配备了电力变换单元(DC/DC变换器,290)。电力变换单元(DC/DC变换器,290)直接连接于存储有发动机辅助电动机(103)产生的能量的第一蓄电单元(DC环电容器(DC link capacitor),150)。电力变换单元(DC/DC变换器,290)代替交流发电机,执行电池(101)充电,同时代替电池(101),向电气系统(106)供应能量。
[0058]另外,切换单元(291)在混合动力工程机械启动时,只有在第二蓄电单元(超级电容器,105)的电压比初期发动机启动所需的基准电压低的情况下,才使电池(101)与第二蓄电单元(超级电容器,105)通电,使得借助于电池(101)而对第二蓄电单元(超级电容器,105)进行充电。
[0059]另一方面,在第二蓄电单元(超级电容器,105)的电压为初期发动机启动所需的基准电压以上的情况下,切换单元(291)断开,取而代之,第二蓄电单元(105)向发动机辅助电动机(103)供应电能,使发动机启动。
[0060]以上的控制由控制部(280)执行。SP,控制部(280)在启动时以如下方式进行控制:在第二蓄电单元(超级电容器,105)的电压比初期发动机启动所需的基准电压低的情况下,从电池(101)向第二蓄电单元(105)供应充电能量;如果第二蓄电单元(105)的电压为初期发动机启动所需的基准电压以上,则从第二蓄电单元(105)向发动机辅助电动机(103)供应电能,启动发动机(30)。
[0061]即使在图7的无变换器方式的情况下,与图4所示的以往无变换器方式不同之处是省略了以往的起动电动机及交流发电机。
[0062]电力变换单元(DC/DC变换器,290)直接连接于存储有发动机辅助电动机(103)产生的能量的第一蓄电单元(DC环电容器,150)。电力变换单元(DC/DC变换器,290)代替交流发电机,执行电池(101)充电,同时代替电池(101),向电气系统(106)供应能量,这与图6的变换器方式类似。
[0063]另外,切换单元(291)在混合动力工程机械启动时,只有在第二蓄电单元(超级电容器,105)的电压比初期发动机启动所需的基准电压低的情况下,才使电池(101)与第二蓄电单元(超级电容器,105)通电,使得借助于电池(101)而使第二蓄电单元(超级电容器,105)充电。
[0064]另一方面,在图7的无变换器方式的情况下,不同于图6的变换器方式,还可以具备电流控制单元(二极管,292)。电流
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