混合动力式作业机械的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合动力式作业机械，其将发动机和电动机作为液压栗的驱动源。
【背景技术】
[0002]作为混合动力式作业机械的一例的混合动力式液压挖掘机中存在如下液压挖掘机，即，在挖掘作业等负荷大的作业时，由发动机和电动机(辅助电动机)的双方对液压栗进行驱动，其中，该电动机通过蓄电池的放电而进行驱动以辅助发动机，另一方面，在上部旋转体的减速时、动臂下降时，利用其机械能使发电电动机发电，并利用该电能对蓄电池充电。
[0003]在基于混合动力式液压挖掘机的作业中，虽然以上述方式反复进行对蓄电池的放电和充电，但是，仅凭以上述方式回收机械能而获得的能量，难以弥补辅助电动机在作业中释放的所有能量。因此，蓄电池的蓄电余量(SOC:State of Charge，荷电状态)随着作业时间的流逝而减少，无法进行负荷大的作业的可能性增大。
[0004]因此，为了维持蓄电池的蓄电余量，在不进行作业时、进行负荷小的作业时，由于发动机的动力能够实现富余，因此，在辅助电动机等的发电机进行发电，并通过该电能对蓄电池充电，这是通常的做法。由于通过机械能的回收而进行的充电利用作业的特定的动作，因此，不能选择充电的定时，然而，只要发动机动力存在富余时，随时都能够通过使用了发动机的辅助电动机的发电而进行充电。
[0005]鉴于上述这一点，日本特开2011-220068号公报中提出有如下方法，S卩，在作业中，尽可能通过辅助电动机的发电来进行快速充电从而防止蓄电池的蓄电余量的降低，由此维持操作性，另一方面，在不进行作业的待机时，抑制充电量而减轻对蓄电池的损害，由此防止蓄电池寿命的缩短。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2011-220068号公报
【发明内容】
[0009]然而，对作业机械采用混合动力方式的本来的目的在于提高燃料效率，至于燃料效率与充电定时的关系，在日本特开2011-220068号公报中并未特别述及。
[0010]在着眼于蓄电池的充电的情况下，实施基于辅助电动机的发电的充电的定时虽然有受到作业模式的限定的情况，但并非唯一地确定，如前所述，存有从发动机的动力存在富余的期间中任意地选择的余地。因此，从与燃料效率的关系来看，重要的是从发动机的动力存在富余的期间中选择燃料消耗较少的期间而实施基于发电的充电。
[0011]本发明的目的在于，提供一种在进行蓄电池的充电时的追加的燃料消耗少、能够实现燃料效率良好的充电的混合动力式作业机械。
[0012]为了达成上述目的，本发明具备:发动机；电动发电机，其利用上述发动机的动力(发动机动力)而进行发电；液压栗，其利用上述发动机及/或上述电动发电机的动力而工作；及控制装置，其推定对上述电动发电机输出发电请求时向上述发动机请求的动力(发动机请求动力)，仅在该发动机请求动力为预先设定的阈值以下时允许上述电动发电机的发电。由此，能够仅在能量损失相对少的低动力区域进行基于电动发电机的发电，并能够在能量损失相对多的高动力区域禁止电动发电机的发电，因此，能够减少对蓄电装置充电时的发动机的燃料消耗量，能够提高混合动力式液压挖掘机的燃料效率。
[0013]发明的效果
[0014]根据本发明，能够实现燃料效率良好的充电。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的实施方式所涉及的混合动力式液压挖掘机的外观图。
[0016]图2是图1所示的混合动力式液压挖掘机中的执行机构驱动控制系统的概要结构图。
[0017]图3是表示从向发动机输入的能量中取出为了对驱动对象进行旋转驱动的能量、与在该驱动对象的旋转驱动中不能利用的能量之间的关系的一例的曲线图。
[0018]图4是表示基于辅助电动机的发电时在图2的执行机构驱动控制系统内输入输出的动力的图。
[0019]图5是表示车身控制器所执行的蓄电管理控制中的、基于辅助电动机的蓄电池的充电算法的第I流程图。
[0020]图6是表示基于车身控制器的辅助电动机的请求发电动力Pa*的运算过程的图。
[0021]图7是表示车身控制器所执行的蓄电管理控制中的、基于辅助电动机的蓄电池的充电算法的第2流程图。
[0022]图8是表示车身控制器所执行的蓄电管理控制中的、基于辅助电动机的蓄电池的充电算法的第3流程图。
[0023]图9是表示在图8的步骤S15中用于发电阈值Eth的运算的映射的一例的图。
【具体实施方式】
[0024]以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。
[0025]图1是本发明的实施方式所涉及的混合动力式液压挖掘机的外观图。该图所示的液压挖掘机具备:多关节型的前作业装置1A，其具有动臂la、斗杆Ib及铲斗Ic ;及车身1B，其具有上部旋转体Id及下部行驶体le。
[0026]动臂Ia能够转动地支承于上部旋转体ld，并被液压缸(动臂缸)3a驱动。斗杆Ib能够转动地支承于动臂la，并被液压缸(斗杆缸)3b驱动。铲斗Ic能够转动地支承于斗杆lb，并被液压缸(伊^斗缸)3c驱动。上部旋转体Id被电动机(旋转马达)16 (参照图2)驱动而旋转，下部行驶体Ie被左右的液压马达(行驶马达)3e、3f驱动。液压缸3a、液压缸3b、液压缸3c及液压马达3e、3f由通过可变容量式液压栗6 (参照图2)从油箱8(参照图2)汲取的压力油驱动。
[0027]图2是图1所示的混合动力式液压挖掘机中的执行机构驱动控制系统的概要结构图。另外，有时对与此前的附图中示出的部分相同的部分标注相同的附图标记并将其说明适当省略(对于此后的附图也进行同样的处理)。
[0028]该图所示的执行机构驱动控制系统具备:发动机7 ;辅助电动机(电动发电机)10，其与发动机7之间进行转矩的传递；可变容量式液压栗6 (以下，有时简称为“液压栗6”)，其被发动机7及辅助电动机10中的至少一方驱动；液压执行机构(例如，图1中示出的液压缸3a、3b、3c、液压马达3e、3f)，其被从液压栗6排出的压力油驱动；调节器(栗控制部)6a，其用于调节液压栗6的容量而对吸收转矩进行控制；蓄电池(蓄电装置)15，其蓄积有供给至辅助电动机10及旋转电动机16等的电力；变流器(电力转换装置)12，其用于辅助电动机10的控制且对辅助电动机10与蓄电池15之间的电力的授受进行控制；变流器(电力转换装置)13，其用于旋转电动机16的控制且对旋转电动机16与蓄电池15之间的电力的授受进行控制；操作杆(操作装置)4a、4b，它们基于操作量而将用于对液压执行机构及旋转电动机16进行驱动的操作信号输出；调速器7a，其对发动机7的燃料喷射量进行调整；转速传感器(实际转速检测单元)19，其对发动机7的实际转速进行检测；发动机控制器14，其通过输出而进行发动机7的转速控制；车身控制器11，其通过输出而进行辅助电动机10及旋转电动机16的转矩控制、及液压栗6的容量控制等；及蓄电池控制器20，其通过输出而进行蓄电池15的充放电控制。
[0029]动臂la、斗杆lb、铲斗lc、上部旋转体Id的动作由操作杆4a、4b的液压操作信号(控制先导压力)指示，下部行驶体Ie的动作由未图示的行驶用的操作踏板装置的液压操作信号(控制先导压力)指示。
[0030]操作杆装置4a、4b将由先导栗(未图示)的排出油生成的I次压与操作杆装置4a,4b所具有的减压阀(遥控阀)(未图示)的操作开度相应地减压至2次压，从而生成控制先导压力(液压操作信号)。梭阀块9按每个操作杆4a、4b而选择并输出2个操作杆4a、4b所生成的液压操作信号(控制先导压力)中的压力最高的信号。此外，由于对旋转操作进行指示的液压操作信号由压力传感器18检测，因此，将该液压操作信号排除于从梭阀块9输出的液压操作信号之外。
[0031]从梭阀块9输出的控制先导压力被传送至方向切换阀5的受压部，方向切换阀5从图示的中立位置对方向进行切换。方向切换阀5例如为配置于中间旁通管线的开中心式(open center type)的滑阀，来自液压栗6的排出油在上述中间旁通管线流动，通过上述控制先导压力而进行切换操作，从而控制液压栗6所排出的压力油的流动(方向和流量)，从而控制液压执行机构3a?3c的驱动。液压栗6通过发动机7及/或者辅助电动机10的动力而被旋转驱动。
[0032]液压栗6为可变容量型的栗，具有正向(positive)控制方式的调节器6a。从梭阀块9输出的液压操作信号被引导至调节器6a。正向控制方式的调节器6a如公知那样，随着操作杆4a、4b及操作踏板装置的操作部件即操作杆及踏板的操作量(请求流量)增加而导致的液压操作信号的上升，使液压栗6的斜盘倾转角(容量)增加，从而使液压栗6的排出流量增加。
[0033]另外，调节器6b如公知那样，具备转矩限制控制功能，转矩限制控制功能即以随着液压栗6的排出压力的升高而使液压栗6的倾转角(容量)减小，从而使液压栗6的吸收转矩不超过预先设定的最大转矩的方式进行控制。
[0034]辅助电动机(电动发电机)10与液压栗6及发动机7机械性地连接。辅助电动机10具有作为将发动机7的动力转换成电能(电力)并输出至变流器12的发电机的功能、和作为通过从变流器12供给的电能(电力)而驱动来对液压栗6进行辅助驱动的电动机的功能。
[0035]在辅助电动机10作为发电机而发挥功能时，变流器12将由辅助电动机10所生成的交流电转换成直流电而输出，在辅助电动机10作为电动机而发挥功能时，变流器12将来自蓄电池15的直流电转换成交流电而供给到辅助电动机10。
[0036]变流器13将辅助电动机10所生成、且变流器12所输出的直流电转换成交流电而供给到旋转电动机16。旋转电动机16对上部旋转