混合式挖土机及混合式挖土机的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用电动机辅助引擎的混合式挖土机及其控制方法。
【背景技术】
[0002]挖土机中，通常将引擎控制成维持恒定转速。液压泵的负载施加在引擎上时，为增大引擎的转矩而进行燃料喷射，并进行用于维持引擎的转速的控制。然而，当液压泵的负载急剧增大时，有时无法追踪引擎的转矩上升，且使引擎的转速暂时下降。此时，导致为了使引擎转速恢复到原来的转速而需要喷射燃料。其结果，不仅导致油耗的恶化，还导致引擎转速下降，由此导致驱动用缸动作也变差，且产生迟缓现象。
[0003]为了抑制这种不良情况的发生而提出通过控制辅助马达来辅助引擎的挖土机。这种挖土机上通常设有将驱动液压泵的动力输出且辅助引擎的电动机(辅助马达)。并且，提出一种如下挖土机，即，即便在液压泵的负载急剧增大时，也可通过驱动辅助马达来辅助引擎，由此抑制引擎转速下降并恢复至恒定的转速(例如，参考专利文献I)。
[0004]以往技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011 — 012426号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的技术课题
[0008]然而，通过利用辅助马达来辅助引擎以恢复引擎的转速，但若导致由辅助马达提供用于恢复引擎转速的所有转矩，则导致引擎本身失去要恢复到原来的恒定转速的力量。因此，引擎的转矩通常成为减去辅助马达的辅助量的转矩，辅助马达一旦停止辅助，则可能会陷入再次使转速下降的状况。
[0009]S卩，当引擎有能力提升自身的转速时得到辅助马达的辅助，则导致无法进行通过增大引擎的燃料喷射量来恢复转速的控制。
[0010]因此，希望开发出即便在因引擎的转速下降而由辅助马达进行辅助时，也能够由引擎自主将转速恢复到原来的恒定转速的技术。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]根据本发明的一实施方式，提供混合式挖土机，其中，该混合式挖土机具有:引擎，以恒定转速被旋转控制；电动发电机，辅助该引擎；控制部，控制所述电动发电机的驱动；及液压泵，由所述引擎驱动，当所述引擎的转速因所述液压泵的负载而低于所述恒定转速时，所述控制部利用所述电动发电机辅助所述引擎，且当所述引擎的转速恢复至所述恒定转速之前，所述控制部减少所述电动发电机对所述引擎的辅助输出。
[0013]并且，根据本发明的一实施方式，提供混合式挖土机的控制方法，其中，所述混合式挖土机具有:引擎，以恒定转速被旋转控制；电动发电机，辅助该引擎；控制部，控制所述电动发电机的驱动；及液压泵，由所述引擎驱动，该方法中，当所述引擎的转速因所述液压泵的负载而低于所述恒定转速时利用所述电动发电机辅助所述引擎，所述引擎的转速恢复所述恒定转速之前，减少所述电动发电机对所述引擎的辅助输出。
[0014]发明效果
[0015]根据上述实施方式，即便在因引擎的转速下降而利用电动发电机进行辅助时，也能够通过引擎的自主努力将转速恢复到原来的恒定转速。
【附图说明】
[0016]图1为挖土机的侧视图。
[0017]图2为表示基于一实施方式的挖土机的驱动系统的结构的框图。
[0018]图3为蓄电系统的电路框图。
[0019]图4为表示当引擎的转速下降时由电动发电机进行辅助而使引擎的转速恢复到原来的恒定转速为止的、引擎的转速、电动发电机的转矩及引擎的转矩的变化的一例的时序图。
[0020]图5为表示当引擎的转速下降时由电动发电机进行辅助而使引擎的转速恢复到原来的恒定转速为止的、引擎的转速、电动发电机的转矩及引擎的转矩的变化的另一例的时序图。
[0021]图6为表示利用回转液压马达驱动回转机构的结构的挖土机的驱动系统的结构的框图。
【具体实施方式】
[0022]接着，参考附图对实施方式进行说明。
[0023]图1为使用本发明的挖土机的侧视图。
[0024]图1所示的挖土机的下部行走体I上经由回转机构2搭载有上部回转体3。上部回转体3上安装有动臂4。动臂4的前端安装有斗杆5，斗杆5的前端安装有铲斗6。动臂
4、斗杆5及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9而被液压驱动。上部回转体3上设有驾驶室10且搭载有引擎等动力源。
[0025]图2是表示图1所示的挖土机的驱动系统的结构的框图。图2中，以双重线表示机械动力系统，以粗实线表示高压液压管路，以虚线表示先导管路，以细实线表示电力驱动、控制系统。
[0026]作为机械式驱动部的引擎11及作为辅助驱动部的电动发电机12分别连接于变速器13的2个输入轴。变速器13的输出轴上连接有作为液压泵的主泵14及先导泵15。主泵14上经由高压液压管路16连接有控制阀17。主泵14为可变容量式液压泵，能够通过控制斜板的角度(偏转角)来调整活塞的冲程长度，且控制吐出流量。
[0027]控制阀17为进行挖土机中的液压系统的控制的控制装置。用于下部行走体I的液压马达IA(右用)及IB(左用)、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9经由高压液压管路连接于控制阀17。
[0028]电动发电机12上经由逆变器18A连接有包括蓄电器的蓄电系统120。并且，先导泵15上经由先导管路25连接有操作装置26。操作装置26包括操纵杆26A、操纵杆26B及踏板26C。操纵杆26A、操纵杆26B及踏板26C经由液压管路27及28分别与控制阀17及压力传感器29连接。压力传感器29与进行电力系统的驱动控制的控制器30连接。
[0029]图2所示的挖土机将回转机构2设为电动式，因此设有用于驱动回转机构2的回转用电动机21。作为电动工作要件的回转用电动机21经由逆变器20与蓄电系统120连接。回转用电动机21的旋转轴21A上连接有分解器22、机械制动器23及回转变速器24。由回转用电动机21、逆变器20、分解器22、机械制动器23及回转变速器24构成负载驱动系统。
[0030]控制器30为作为进行挖土机的驱动控制的主控制部的控制装置。控制器30由包含CPU(Central Processing Unit)及内部存储器的运算处理装置构成，为通过由CPU执行存储于内部存储器中的驱动控制用程序来实现的装置。
[0031]控制器30将从压力传感器29供给到的信号转换成速度指令，进行回转用电动机21的驱动控制。从压力传感器29供给到的信号相当于表示为了使回转机构2回转而操作了操作装置26时的操作量的信号。
[0032]控制器30进行电动发电机12的运行控制(电动(辅助)运行或发电运行的切换)，并且通过驱动控制作为升降压控制部的升降压转换器100(参考图3)来进行电容器19的充放电控制。控制器30根据电容器19的充电状态、电动发电机12的运行状态(电动(辅助)运行或发电运行)及回转用电动机21的运行状态(动力运行或再生运行)，进行升降压转换器100的升压动作与降压动作的切换控制，由此进行电容器19的充放电控制。并且，控制器30根据由蓄电器电压检测部检测的蓄电器电压值计算蓄电器(电容器)的充电率SOC。
[0033]引擎11上设有检测转速的转速计Ila，转速计I Ia的检测值(转速值)被供给至控制器30。控制器30连续监视转速计Ila的检测值，并如后述的那样根据转速计Ila的检测值控制电动发电机12的驱动。另外，本实施方式中示出通过一个控制部来控制引擎和电动发电机的事例，但即便由分别不同的控制器来构成引擎用控制部和电动发电机用控制部，引擎用的控制部和电动发电机用控制部也属于本申请发明的控制部。
[0034]图3为蓄电系统120的电路框图。蓄电系统120包括作为蓄电器的电容器19、升降压转换器100及DC母线110。DC母线110对电容器19、电动发电机12及回转用电动机21之间的电力授受进行控制。电容器19中设有用于检测电容器电压值的电容器电压检测部112和用于检测电容器电流值的