动力控制装置及具备该装置的混合动力工程机械的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及混合动力工程机械的动力控制装置。
【背景技术】
[0002]以往，有例如专利文献1所揭示的混合动力工程机械，这种工程机械具备:发动机、蓄电装置、利用发动机的动力来发电的发电机、利用发动机的动力(来自发电机的电力)以及来自蓄电装置的电力来工作的致动器、以及决定在致动器与蓄电装置及发电机之间的电力分配的电力控制装置。
[0003]专利文献1记载的电力控制装置以使发动机的输出在预先设定的发动机输出的控制范围的上限值与下限值之间(发电机上限电力与发电机下限电力之间)变化的方式来决定电力分配。
[0004]具体而言，当向发动机要求的要求动力(电力)低于下限值(发电电力下限值)时，将用发电机发出的多余电力向蓄电装置充电，而当所述要求动力高于上限值(发电电力上限值)时，则除了用发电机发出的电力之外还将来自蓄电装置的电力向致动器供给(为了补充致动器的动力而辅助发动机)。
[0005]此处，在用混合动力工程机械进行的作业中，有作业期间较短的作业(例如利用作业附属装置进行的倾倒作业)，以及作业期间较长的作业(例如连续(爬坡)行走或使用作业附属装置进行的压紧作业)。
[0006]用较长期间进行的作业往往可能长时间地持续发动机的要求动力超过发动机输出上限值的状态(以下称为高负荷状态)。
[0007]然而，若采用专利文献1记载的电力控制装置，每当长时间地持续高负荷状态，就会长时间地持续用蓄电装置的电力来进行辅助，会导致蓄电装置的充电率下降。
[0008]若蓄电装置的充电率下降，在高负荷状态解除后的通常控制时，就可能出现必要的电力不足的情况。
[0009]现有技术文献
专利文献1:日本专利发明公报第3859982号。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种动力控制装置及具备该装置的混合动力工程机械，能够在高负荷状态下利用蓄电装置的电力来辅助发动机，同时当高负荷状态长时间持续时能够避免蓄电装置的充电率过度下降。
[0011]为了实现上述目的，本发明提供一种混合动力工程机械的动力控制装置，所述混合动力工程机械包括:控制器，为了使所述发动机的输出在使所述发动机的驱动效率处于预先设定的效率范围内的发动机输出的控制范围的上限值与下限值之间变化，该控制器执行控制所述蓄电装置的充放电的通常控制，在所述发动机所要求的必要动力超过所述上限值时，利用所述蓄电装置的电力来辅助所述发动机，在所述必要动力低于所述下限值时，驱动所述发电机以对所述蓄电装置进行充电，其中，在所述必要动力超过所述上限值并且在所述蓄电装置的辅助持续进行的期间内所述蓄电装置的辅助动力的积分量或持续时间超过预先设定的第一阈值时，所述控制器执行将所述蓄电装置的辅助动力减小为小于所述通常控制时的辅助动力且大于0的辅助动力的第一控制，在所述必要动力超过所述上限值并且所述积分量或所述持续时间超过预先设定的比所述第一阈值大的第二阈值时，所述控制器执行将所述辅助动力设定为0的第二控制。
[0012]根据本发明，能够在高负荷状态下利用蓄电装置的电力来辅助发动机，同时当高负荷状态长时间持续时能够避免蓄电装置的充电率过度下降。
【附图说明】
[0013][图1]图1是表示本发明实施方式的混合动力挖掘机整体结构的左侧视图。
[0014][图2]图2是图1所示的混合动力挖掘机的驱动系统的示意图。
[0015][图3]图3是表示图2所示的驱动系统的电气结构的方框图。
[0016][图4]图4是表示发动机输出与发动机效率间的关系的曲线图。
[0017][图5]图5是表示对应于发动机的必要动力的动力分担的曲线图。
[0018][图6]图6是表示发动机输出与充电状态间的关系的曲线图。
[00?9 ][图7 ]图7是表示必要动力相对于时间的变化的曲线图。
[0020][图8]图8是表示通常控制、第一控制以及第二控制中发动机输出的上限值变化的曲线图。
[0021][图9]图9是表示第一阈值及第二阈值与S0C间关系的曲线图。
[0022][图10]图10是表示用图3的控制器进行的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0023]参照以下附图来说明本发明的一实施方式。另外，以下的实施方式是将本发明具体化的一例，并无限定本发明的保护范围的性质。
[0024]参照图1，混合动力挖掘机1具备:具有履带2a的自动式下部行走体2、能够在下部行走体2上回转的上部回转体3、能够相对于上部回转体3而变位的作业附属装置4、驱使下部行走体2行走的行走马达14(见图2)、对上部回转体3进行驱动以使之相对于下部行走体2回转的回转电动机15(见图2)、以及混合动力挖掘机1的驱动系统6(见图2)。
[0025]作业附属装置4具备:安装在上部回转体3上而能够起伏的动臂5、安装在动臂5的前端部而能够相对地转动的斗杆6、以及安装在斗杆6的前端部而能够相对地转动的铲斗7。
[0026]作业附属装置4还具备:使动臂5相对于上部回转体3而起伏的动臂气缸8、使斗杆6相对于动臂5而转动的斗杆气缸9、以及使铲斗7相对于斗杆6而转动的铲斗气缸10。
[0027]如图2所示，驱动系统16具备:发动机17、蓄电装置18、与发动机17的输出轴连接的发电电动机19、设在发电电动机19与蓄电装置18之间的发动机用变换器20、设在回转电动机15与蓄电装置18之间的回转用变换器21、与发动机17的输出轴连接的第一液压栗22A及第二液压栗22B、对各液压栗22A、22B向液压致动器的液压油给排进行控制的控制阀23、使操作控制阀23所需的控制压力产生的遥控阀24、对各液压栗22A、22B的排出压力分别加以检测的栗压传感器25、对由遥控阀24产生的控制压力加以检测的操作压传感器26、将针对回转电动机15的回转指令加以输出的回转指令输出单元37、对发动机17的转速加以控制的E⑶(Engine Control Unit，发动机控制单元)27、用于将蓄电装置18的蓄电状态加以检测的蓄电状态检测单元28、以及对发动机17的动力及蓄电装置18的充放电状态(State OfCharge:以下也称为S0C)加以控制的控制器30(见图3)。
[0028]发电电动机19能够利用发动机17的动力而作为发电机工作，并且能够利用蓄电装置18的电力而作为电动机工作。
[0029]发动机用变换器20对从蓄电装置18向发电电动机19及回转用变换器21中至少一方供给的电力、以及从发电电动机19向蓄电装置18及回转用变换器21中至少一方供给的电力进行控制。
[0030]回转用变换器21对从蓄电装置18及发动机用变换器20中至少一方向回转电动机15供给的电力、以及从回转电动机15向蓄电装置18及发动机用变换器20中至少一方供给的电力进行控制。
[0031]S卩，通过对发动机用变换器20及回转用变换器21进行控制，使蓄电装置18的充放电、发电电动机19及回转电动机15的驱动得到控制。
[0032]这里，回转电动机15能够利用蓄电装置18的电力而作为电动机工作，从而使上部回转体3回转，并且能够在回转制动时利用上部回转体3的惯性能量而作为发电机工作。
[0033]各液压栗22A、22B利用发动机17的动力来工作，从而分别排出液压油。而且各液压栗22A、22B是可变容量栗，能够通过分别对调节器22a、22b输入控制指令(电气信号)来调节液压油的排出流量。
[0034]从各液压栗22A、22B排出的液压油向多个液压致动器(动臂气缸8、斗杆气缸9、铲斗气缸10、以及行走马达14)供给。各液压栗22A、22B的排出压力被各栗压传感器25检测。
[0035]另外，来自各液压栗22A、22B的液压油分别以合流状态向液压致动器供给。而当将多个致动器分成两个以上的组时，各液压栗22A、22B也可以分别将液压油向其中的一组供给。不过，图2中的液压致动器省略了铲斗气缸10。
[0036]控制阀23将针对多个液压致动器的液压油的给排分别加以控制。具体而言，控制阀23根据因操作杆24a的操作而经过遥控阀24供给的控制压力来进行切换操作，从而将针对各液压致动器的液压油的给排加以控制。向控制阀23供给的控制压力被操作压传感器26检测。
[0037]为了便于说明，图2中示出了一个