混合式施工机械的制作方法

专利名称：混合式施工机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种施工机械，尤其涉及并用2个动力源而有效地进行作业的混合式 施工机械。
背景技术：
开发并使用有并用内燃机的动力和电动机的动力而有效地动作的混合式作业机 械。作为混合式作业机械，公知有采用所谓并行方式的驱动形态的作业机械。在并行方式的驱动形态中，液压泵、与起发电机作用和电动机作用的动力机并行 地连接于作为共同的动力源的内燃机(发动机)。通过液压泵驱动液压驱动器的同时，通过 动力机的发电机作用对蓄电装置进行充电。使动力机通过来自该蓄电装置的电力作为电动 机动作而辅助发动机。另外，作为动力机，有时使用由一台起发电机作用和电动机作用双方 的兼用机(发电机兼电动机)，有时并用独立的发电机和电动机。根据这种混合式作业机械，能够减轻发动机的负载，通过在高效率范围内运转发 动机来实现节能。然而，以往的混合式作业机械具有如下问题。锂离子蓄电器等蓄电池(二次电池)或电容器(双电荷层电容器)等蓄电装置的 充放电特性依赖于其充电量，充电量越降低，最大充电电力越增大，最大放电电力越减小。 因此，由于与这种蓄电装置的充电量无关地决定发动机和蓄电装置的功率分配，所以根据 负载状况成为蓄电装置的充电量过少或过多的状态。其结果，无法有效地利用蓄电装置的 能力，并且有时导致蓄电装置的劣化。为了解决这种问题，提出了根据蓄电装置的充电量决定发动机和动力机的功率分 配，并且能够将蓄电装置的充电量保持在适当范围内的作业机械的动力源装置(例如参照 专利文献1)。在该动力源装置中，将液压泵和发电机兼电动机并行地连接于作为共同动力 源的发动机，通过发电机兼电动机的发电机作用对作为蓄电装置的蓄电池充电。并且，由蓄 电池的放电力驱动发电机兼电动机而起电动机作用。而且，根据驱动器要求功率、使蓄电池 充电量保持在一定范围内地根据蓄电池充电量所设定的蓄电池的充电功率及放电功率、以 及设定的发动机功率，来决定发动机和发电机兼电动机的功率分配。专利文献1 日本特开2005-237178号公报在上述的专利文献1公开的技术中，未考虑到施工机械的构成零件所要求的电负 载，所以无法使能够用电负载产生的再生电力有效地产生。并且，使驱动机构的一部分电动 化而通过来自蓄电池的电力驱动时，未考虑到电动机的输出，所以存在无法将蓄电池的充 电率(SOC =State of Charge)维持在适当的范围的忧虑。另外，未设置发动机的输出限制， 所以存在无法适当控制发动机的负载、发动机变得过负载并引起熄火而无法连续运转的忧
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发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够在适当的输出范围
3使用作为动力源的发动机和蓄电池的混合式施工机械。为了实现上述目的，根据本发明提供一种混合式施工机械，具有液压发生机，将 发动机的输出转换成液压并供给到液压驱动部；电动发电机，与该发动机连接，作为电动机 及发电机双方起作用；蓄电器，对该电动发电机供给电力而使其作为电动机起作用；电驱 动部，通过来自该蓄电器的电力驱动，并且产生再生电力而供给到所述蓄电器；以及控制 部，控制该电动发电机的动作；该混合式施工机械的特征在于，该控制部具备输出条件计 算部，计算该发动机和该蓄电器的输出条件；和动力分配部，根据在该输出条件计算部计算 的输出条件决定该电驱动部和该液压驱动部的输出值。在根据本发明的混合式施工机械中，该动力分配部也可以基于根据该蓄电器的充 电率决定的蓄电器输出设定值、根据该发动机的转速决定的发动机输出设定值、表示该液 压发生机所要求的动力的液压负载要求值、以及表示该电驱动部所要求的电力的电负载要 求值，生成并输出用于控制该电动发电机的动作及输出的输出指令。并且，该动力分配部也 可以根据根据该发动机及该蓄电器的输出极限值，来决定使该电驱动部进行动力运行运转 的电力以及通过该电驱动部的再生运转产生的再生电力。并且，该动力分配部也可以根据 该发动机及该蓄电器的输出极限值来决定供给到该液压驱动部的输出。并且，对根据该发 动机、该电驱动部及该蓄电器各自的输出所计算的蓄电池要求极限值与蓄电池目标输出进 行比较，而决定该蓄电器的输出指令。并且，对该蓄电器的输出指令与供给到该电驱动部的 电力或从该电驱动部输出的电力进行比较，而决定该电动发电机的输出。发明的效果根据本发明，因能够根据输出条件控制电动发电机的动作及输出，所以能够在适 当的输出范围使用作为动力源的发动机和蓄电器。


图1是混合式动力铲的侧视图。图2是表示图1所示的动力铲的驱动系统的结构的框图。图3是模式化表示图1所示的动力铲的动力系统的图。图4是表示将电力(动力)移动的方向性作为输出极性取得的极性的图。图5是用于进行根据本发明的一个实施方式的控制的控制器所包括的控制部的 功能框图。图6是在图5所示的驱动控制部中进行的处理的流程图。图7是图6所示的步骤S4中的处理的流程图。图8是表示电负载输出上限值Pelcmax的计算模式的图。图9是表示电负载输出下限值Pelcmine的计算模式的图。图10是图6所示的步骤S5的处理的流程图。图11是表示液压负载输出上限值Phydmax的计算模式的图。图12是图6所示的步骤S6的处理的流程图。图13是表示蓄电池控制输出上限值PbatmaX2的计算模式的图。图14是将蓄电池输出Pbatout的值在表示蓄电池充电率(SOC)和蓄电池输出的 关系的曲线图中进行表示的图。
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图15是表示蓄电池控制输出下限值Pbatmin2的计算模式的图。图16是将蓄电池输出Pbatout的值在表示蓄电池充电率(SOC)和蓄电池输出的 关系的曲线图中进行表示的图。图17是将蓄电池输出Pbatout的值在表示蓄电池充电率(SOC)和蓄电池输出的 关系的曲线图中进行表示的图。图18是图6所示的步骤S7的处理的流程图。图19是表示辅助马达输出指令Pasmref的计算模式的图。符号的说明1-下部行走体，1A、1B-行走机构，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆， 6-铲斗，7-动臂油缸，8-斗杆油缸，9-铲斗油缸，10-驾驶室，11-发动机，12-电动发电机， 13-减速机，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18-变换器，19-蓄电池， 20-变换器，21-回转用电动机，23-机械制动器，24-回转减速机，25-先导管路，26-操作装 置，26A、26B-手柄，26C-踏板，27-液压管路，28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器， 31-速度指令转换部，32-驱动控制装置，40-回转驱动控制装置，50-发动机，52-辅助马达， 54-液压负载，56-电负载，58-蓄电池，60-控制部，60-1 60_7_块，60_8_块(动力分配 部)，60-9_输出条件计算部。
具体实施例方式接着，参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，作为应用本发明的混合式施工机械的一例，对混合式动力铲进行说明。图1是混合式动力铲的侧视图。在动力铲的下部行走体1上通过回转机构2搭载 有上部回转体3。动臂4从上部回转体3延伸，在动臂4的前端连接斗杆5。另外，在斗杆 5的前端连接铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6分别由动臂油缸7、斗杆油缸8及铲斗油缸9 液压驱动。并且，在上部回转体3上搭载驾驶室10及动力源(未图示)。图2是表示图1所示的动力铲的驱动系统的结构的框图。在图2中，机械动力系 统用双线表示，高压液压管路用实线表示，先导管路用虚线表示，电驱动及控制系统用点划 线表示。作为机械式驱动部的发动机11和作为辅助驱动部的电动发电机12均连接于作为 增力机的减速机13的输入轴。在减速机13的输出轴上连接有主泵14及先导泵15。在主 泵14上通过高压液压管路16连接有控制阀17。控制阀17是控制液压系统的控制装置。在控制阀17上通过高压液压管路连接有 下部行走体1用的液压马达IA (右用)及IB (左用)、动臂油缸7、斗杆油缸8及铲斗油缸 9。在电动发电机12上通过变换器18连接有作为蓄电器的蓄电池19。在蓄电池19 上通过变换器20连接有回转用电动机21。回转用电动机21是动力铲中的电负载。在回 转用电动机21的旋转轴21A上连接分解器22、机械制动器23及回转减速机24。在先导泵 15上通过先导管路25连接操作装置26。在操作装置26上通过液压管路27及28分别连 接控制阀17及作为手柄操作检测部的压力传感器29。在压力传感器29上连接有进行电气 系统的驱动控制的控制器30。
具有以上结构的动力铲是将发动机11、电动发电机12及回转用电动机21作为动 力源的混合型的施工机械。这些动力源搭载于图1所示的上部回转体3上。以下，对各部 分进行说明。发动机11例如为由柴油发动机构成的内燃机，其输出轴连接于减速机13的一个 输入轴。发动机11在施工机械的运转中常时运转。电动发电机12是可进行动力运行运转及再生运转双方的电动机即可。在此，作为 电动发电机12示出通过变换器20进行交流驱动的电动发电机。该电动发电机12例如能 够由在转子内部埋入磁铁的IPM(Interi or Permanent Magnet)马达构成。电动发电机12 的旋转轴连接于减速机13的另一个输入轴。减速机13具有2个输入轴和1个输出轴。在2个输入轴分别连接发动机11的驱 动轴和电动发电机12的驱动轴。并且，在输出轴上连接主泵14的驱动轴。当发动机11的 负载较大时，电动发电机12进行动力运行运转，电动发电机12的驱动力经过减速机13的 输出轴传递到主泵14。由此辅助发动机11的驱动。另一方面，当发动机11的负载较小时， 发动机11的驱动力经过减速机13传递到电动发电机12，由此电动发电机12进行基于再生 运转的发电。电动发电机12的动力运行运转和再生运转的切换，通过控制器30根据发动 机11的负载等进行。主泵14是产生用于供给到控制阀17的液压的液压泵。在主泵14产生的液压通 过控制阀17被供给用于驱动作为液压负载的液压马达ΙΑ、1B、动臂油缸7、斗杆油缸8及铲 斗油缸9的各自。先导泵15是产生液压操作系统所需的先导压力的泵。控制阀17是如下的液压控制装置根据驾驶员的操作输入来控制供给到通过高 压液压管路连接的下部行走体1用的液压马达1A、1B、动臂油缸7、斗杆油缸8及铲斗油缸 9各自的液压，由此对它们进行液压驱动控制。变换器18如上述那样设置在电动发电机12和蓄电池19之间，根据来自控制器30 的指令进行电动发电机12的运转控制。由此，当变换器18对电动发电机12的动力运行进 行运转控制时，从蓄电池19对电动发电机12供给所需的电力。并且，当对电动发电机12 的再生进行运转控制时，将通过电动发电机12发电的电力充电到蓄电池19。作为蓄电器的蓄电池19配设在变换器18和变换器20之间。由此其是如下的电 源当电动发电机12和回转用电动机21中的至少任意一方进行动力运行运转时，用于供给 动力运行运转所需的电力，并且当至少任意一方进行再生运转时，用于将通过再生运转产 生的再生电力作为电能积存。变换器20如上述那样设置在回转用电动机21和蓄电池19之间，根据来自控制器 30的指令对回转用电动机21进行运转控制。由此，当回转用电动机21进行动力运行运转 时，从蓄电池19对回转用电动机21供给所需的电力。并且，当回转用电动机21进行再生 运转时，通过回转用电动机21发电的电力充电到蓄电池19。回转用电动机21只要是可进行动力运行运转及再生运转双方的电动机即可，被 设置用于驱动上部回转体3的回转机构2。在动力运行运转时，回转用电动机21的旋转驱 动力的回转力通过减速机24增大，上部回转体3在被加减速控制的同时进行旋转运动。并 且，通过上部回转体3的惯性旋转，转速由减速机24增大而传递到回转用电动机21，能够使 再生电力产生。在此，作为回转用电动机21，示出通过PWM (Pulse Width Modulation)控制
6信号由变换器20交流驱动的电动机。该回转用电动机21例如可以由磁铁埋入型IPM马达 构成。由此，能够使其产生更大的感应电动势，所以能够使在再生时由回转用电动机21发 电的电力增大。另外，蓄电池19的充放电控制根据蓄电池19的充电状态、电动发电机12的运转 状态(动力运行运转或再生运转)、回转用电动机21的运转状态(动力运行运转或再生运 转)，通过控制器30进行。分解器22是检测回转用电动机21的旋转轴21A的旋转位置及旋转角度的传感 器。分解器22通过与回转用电动机21机械地连结来检测回转用电动机21的旋转前的旋 转轴21A的旋转位置与左旋转或右旋转后的旋转位置之差，由此检测旋转轴21A的旋转角 度及旋转方向。通过检测回转用电动机21的旋转轴21A的旋转角度而导出回转机构2的 旋转角度及旋转方向。机械制动器23为产生机械性制动力的制动装置，使回转用电动机21的旋转轴21A 机械地停止。该机械制动器23通过电磁式开关切换制动或解除。该切换通过控制器30进 行。回转减速机24是对回转用电动机21的旋转轴21A的转速进行减速而机械地传递 到回转机构2的减速机。由此，在进行动力运行运转时，增力回转用电动机21的回转力，能 够作为更大的回转力传递至回转体。与此相反，在进行再生运转时，增加在回转体产生的转 速，能够使更多的旋转动作在回转用电动机21产生。回转机构2能够在回转用电动机21的机械制动器23被解除的状态下回转，由此 上部回转体3向左方向或右方向回转。操作装置26是用于动力铲的驾驶员对回转用电动机21、下部行走体1、动臂4、斗 杆5及铲斗6进行操作的输入装置，包括手柄26A、26B及踏板26C。手柄26A是用于操作回 转用电动机21及斗杆5的手柄，设置在上部回转体3的驾驶席附近。手柄26B是用于操作 动臂4及铲斗6的手柄，设置在驾驶席附近。并且，踏板26C是用于操作下部行走体1的一 对踏板，设置在驾驶席的脚下。操作装置26将通过先导管路25供给的液压(1次侧液压)转换成根据驾驶员的 操作量的液压(2次侧液压)而输出。从操作装置26输出的2次侧液压通过液压管路27 供给到控制阀17，并且由压力传感器29检测。若操作各手柄26A、26B及踏板26C，则通过液压管路27驱动控制阀17，由此控制 液压马达ΙΑ、1B、动臂油缸7、斗杆油缸8及铲斗油缸9内的液压，从而驱动下部行走体1、动 臂4、斗杆5及铲斗6。另外，液压管路27为了操作液压马达IA及IB而各设置1个(即合计2个)，为了 分别操作动臂油缸7、斗杆油缸8及铲斗油缸9而各设置2个(即合计6个)，所以实际上 全部为8个，但为了方便说明集中表示成1个。在作为手柄操作检测部的压力传感器29中，由压力传感器29检测基于手柄26A 的操作的、液压管路28内的液压变化。压力传感器29输出表示液压管路28内的液压的电 信号。该电信号输入到控制器30。由此，能够确实地掌握手柄26A的操作量。并且，在本实 施方式中，作为手柄操作检测部使用了压力传感器，但也可以使用直接以电信号读取手柄 26A的操作量的传感器。
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控制器30是进行动力铲的驱动控制的控制装置，包括速度指令转换部31、驱动控 制装置32及回转驱动控制装置40。控制器30由包括CPU (Central Processing Unit)及 内部存储器的运算处理装置构成。速度指令转换部31、驱动控制装置32及回转驱动控制装 置40，通过控制器30的CPU执行容纳在内部存储器的驱动控制用程序来实现。速度指令转换部31是将从压力传感器29输入的信号转换成速度指令的运算处理 部。由此，手柄26A的操作量转换成用于使回转用电动机21旋转驱动的速度指令(rad/s)。 该速度指令输入到驱动控制装置32及回转驱动控制装置40。接着，以上述动力铲的驱动控制为例，对基于本发明的一个实施方式的混合式施 工机械的驱动控制进行说明。图3是模式化表示上述的动力铲的动力系统的图。在图3的模式图中，发动机50 相当于上述发动机11，辅助马达52相当于具有电动机及发电机双方的功能的电动发电机 12。液压负载54相当于通过液压来驱动的构成部件，包括上述动臂油缸7、斗杆油缸8、铲 斗油缸9、液压马达1A、1B。但是，在作为用于使液压产生的负载考虑时，液压负载54相当 于作为使液压产生的液压泵的主泵14。电负载56相当于如电动马达或电动驱动器等那样 的由电力驱动的构成部件，包括上述回转用电动机21。蓄电池58是蓄电器，相当于上述的 蓄电池19。在本实施方式中，作为蓄电池58使用电容器(双电荷层电容器)。对液压负载54供给在产生液压的液压泵(上述的主泵14)中产生的液压。发动 机50对该液压泵供给动力来进行驱动。即，发动机50产生的动力通过液压泵转换成液压 而供给到液压负载54。另一方面，在液压泵上还连接有辅助马达52，能够将在辅助马达52产生的动力供 给到液压泵而进行驱动。即，供给到辅助马达52的电力通过辅助马达52转换成动力，该动 力通过液压马达转换成液压而供给到液压负载54。此时，辅助马达作为电动机动作。电负载56被从蓄电池58供给电力并被驱动。将电负载56被驱动的情况称为动 力运行运转。电负载56例如能够如电动机兼发电机那样产生再生电力，所以产生的再生电 力成为供给到蓄电池58而积存或供给到辅助马达52而驱动辅助马达52的电力。蓄电池58如上述那样通过来自电负载56的再生电力进行充电。并且，当辅助马 达52接受来自发动机50的动力而作为发电机起作用时，也可以将辅助马达52产生的电力 供给到蓄电池58进行充电。辅助马达52产生的电力也可以直接供给到电负载56而驱动 电负载56。在如以上那样的结构中，若观察与电力关联的部分，则可知在电力(动力)的移动 中存在方向性。若将该方向性作为输出极性来取得，则成为如图4所示的极性。若关于辅助马达52进行观察，则当辅助发动机50而产生液压并将动力供给到液 压负载54时，将电力作为动力输出。将此时的辅助马达52的输出极性设为(+)。另一方 面，当由发动机50的驱动力驱动辅助马达52而进行发电时，对辅助马达52输入动力。因 此，此时的辅助马达52的输出极性成为(-)。若关于蓄电池58进行观察，则当进行放电而驱动电负载56或辅助马达52时，将 输出极性设成(+)。另一方面，有时从电负载56供给再生电力或基于辅助马达52的发电的 电力而进行充电。此时的蓄电池58的输出极性成为(-)。若关于电负载56进行观察，则将供给电力而被驱动时，即进行动力运行运转时的输出极性设为(+)，则产生再生电力时的输出极性成为(_)。如以上那样，在混合式动力铲中，需要考虑作为与电力关联的构成部件的、辅助马 达52及电负载56的运转状态及蓄电池58的充电状态来适当调整它们的输出极性，由此决 定运转条件。尤其重要的是，调整辅助马达52的输出极性的同时，控制向液压负载54的输 出和向电负载56的输出的分配，以使蓄电池58成为常时被适当地充电的状态。在此，关于控制的输入成为以下4个变数。1)发动机实际转速Nact发动机实际转速Nact是表示发动机50的实际的转速的变数。发动机50在动力 铲的运转时始终被驱动着，发动机实际转速Nact被检测。2)液压负载要求输出Phydreq液压负载要求输出Phydreq是表示液压负载54所需的动力的变数，例如相当于驾 驶员操作动力铲时的操作手柄的操作量。3)电负载要求输出Pelcreq电负载要求输出Pelcreq是表示电负载56所需的电力的变数，例如相当于驾驶员 操作动力铲时的操作手柄的操作量。4)蓄电池电压Vact蓄电池电压Vact是表示蓄电池58的输出电压的变数。在本实施方式中，作为蓄 电池使用电容蓄电器。电容器的充电量与电容器的端子间电压的平方成正比例，因此通过 检测输出电压，能够得知蓄电池58的充电状态(即充电率S0C)。根据以上4个变数来控制以下的输出而实现最佳的运转条件。1)液压负载实际输出Phydout是相对于液压负载要求输出Phydreq，实际对液压负载54供给的动力。若相对于 液压负载要求输出Phydreq始终供给所要求的动力，则不能满足同时被驱动的电负载56的 要求，或无法将蓄电池58的充电率SOC维持在适当的范围内。因此，有时必须将实际供给 到液压负载54的动力限制在某种程度。2)电负载实际输出Pelcout是相对于电负载要求输出Pelcreq，实际对电负载54供给的电力。若相对于电负 载要求输出Pelcreq始终供给所要求的电力，则不能满足同时被驱动的液压负载54的要 求，或无法将蓄电池58的充电率SOC维持在适当的范围内。因此，有时必须将实际供给到 电负载56的电力控制在某种程度。3)辅助马达输出指令Pasmref是指示辅助马达52的输出的值。通过辅助马达输出指令Pasmref指示辅助马达 52作为电动机起作用而辅助发动机50并对液压负载54供给动力、或者辅助马达52作为发 电机起作用而对电负载56供给电力或对电蓄电池58充电。因此，在本实施方式中，控制器30所包含的驱动控制装置32，根据发动机实际转 速Nact、液压负要求输出Phydreq、电负载要求输出Pelcreq及蓄电池电压Vact来控制液 压负载实际输出Phydout、电负载实际输出Pelcout及辅助马达输出指令Pasmref。以下为 了方便说明将驱动控制装置32称为控制部60。图5是用于进行上述控制的控制器30所包含的控制部60的功能框图。参照图5对控制部60的控制功能的概要进行说明。控制部60具备输出条件计算部60-9和动力分配部60-8。输出条件计算部60_9 由块60-1 60-7构成，计算发动机50和蓄电池58的输出条件即上下限值。首先，输入到控制部60的输出条件计算部60-9的发动机实际转速Nact被输入到 块60-1。块60-1决定所输入的发动机实际转速Nact中的输出的上限值Pengmax和下限值 Pengmin，并输入到作为动力分配部的块60-8。如图5所示，块60_1具有在发动机50的转 速和输出的关系中表示上限值和下限值的映像或换算表，参照该映像或换算表来决定所输 入的发动机实际转速Nact中的输出的上限值Pengmax和下限值Pengmin。预先制作映像或 换算表而存储在控制器30的存储器中。另外，也可以不使用映像或换算表，而将发动机实 际转速Nact代入表示上限值和下限值的公式中，求出上限值Pengmax和下限值Pengmin。输入到控制部60的液压负载要求输出Phydreq及电负载要求输出Pelcreq输入 到作为动力分配部的块60-8。输入到控制部60的输出条件计算部60-9的蓄电池电压Vact被输入到块60_2。 在块60-2中，根据所输入的蓄电池电压Vact来求出蓄电池58的目前的充电率SOCact。求 出的目前的充电率SOCact被输出到块60-3、60-4及60_7。在本实施方式中，作为蓄电池 58使用电容器，所以根据计量的蓄电池电压(电容器的端子间电压)能够容易地通过运算 求出充电率S0C。块60-3根据所输入的目前的充电率SOCact和预定的最大放电电流(一定的电 流)，求出目前能够放电的放电电力的最大值(蓄电池输出上限值Pbatmaxll)及目前能够 充电的充电电力的最大值(蓄电池输出下限值Pbatminll)。如图5所示，在块60_3中存储 有相对于充电率SOC表示在该充电率下在一定电流的基础上能够进行充放电的最大充电 电力[kW]及最大放电电力[kW]的映像或换算表。即，块60-3所示的映像表示在某一充电率SOC下在流过由转换器或电容器的能力 限制的充放电最大电流时所决定的电力(充放电最大电流X电容器电压)。充电率SOC与 充放电电压(电容器电压)的平方成正比例，所以块60-3内所示的最大充电电力及最大放 电电力描绘出抛物线。这样，块60-3参照该映像或换算表，在目前的充电率SOCact下以一定的电流为 基础求出允许的最大充电电力(蓄电池输出上限值Pbatmaxll)及最大放电电力(蓄电池 输出下限值Pbatminll)。求出的最大放电电力(蓄电池输出上限值Pbatmaxll)输出到块 60-5，求出的最大充电电力(蓄电池输出下限值Pbatminll)输出到块60_6。块60-4根据所输入的目前的充电率SOCact和预定的SOC下限值及SOC上限值， 求出目前能够放电的放电电力的最大值(蓄电池输出上限值PbatmaX12)及目前能够充电 的充电电力的最大值(蓄电池输出下限值Pbatminl2)。如图5所示，在块60_4中存储有相 对于充电率SOC表示用于不成为SOC下限值以下且不成为SOC上限值以上的最大放电电力 [kff]及最大充电电力[kW]的映像或换算表。S卩，块60-4所示的映像表示某一充电率SOC下的适当的充放电电力。块60-4所示 的映像中，下限值是为了使充电率不成为零而使其具有余量地设定的充电率S0C。若充电率 SOC减少到成为零或接近零的值，则会在有放电要求时无法立刻放电，所以优选预先维持在 被充电某种程度的状态。因此，对充电率SOC设置下限值(例如30% )并进行控制以便在
10下限值以下的充电率SOC时无法放电。因此，最大放电电力(能够放电的最大电力)在充 电率SOC的下限值时为零(即不使其放电)，随着充电率SCO变大而能够放电的电力产生余 量，所以增大最大放电电力。在块60-4所示的映像中，虽然最大放电电力从充电率SOC的 上限值开始直线地增加，但不限于直线性的增加，也可以设定成使其描绘出抛物线地增加， 也可以以任意的图案增加。另一方面，在充电率SOC为100%时，例如从电负载产生再生电力时，无法由蓄电 器立刻吸收再生电力，所以以充电率SOC不成为100 %的方式设置上限值(例如90 % )，并 进行控制以便在上限值以上的充电率SOC时无法充电。因此，最大充电电力(能够充电的 最大电力)在充电率SOC的上限值时为零(即不使其充电)，随着充电率SCO变小而能够充 电的电力产生余量，所以增大最大充电电力。在块60-4所示的映像中，虽然最大充电电力 从充电率SOC的上限值开始直线地增加，但不限于直线性的增加，也可以设定成使其描绘 出抛物线地增加，也可以以任意的图案增加。这样，块60-4参照该映像或换算表求出在目前的充电率SOCact下允许的最大放 电电力(蓄电池输出上限值Pbtmaxl2)及最大充电电力(蓄电池输出下限值Pbatminl2)。 求出的最大放电电力(蓄电池输出上限值Pbatmax 12)输出到块60_5，求出的最大充电电力 (蓄电池输出下限值Pbatmin 12)输出到块60_6。块60-5将从块60-3供给的蓄电池输出上限值Pbatmaxll和从块60-4供给的蓄 电池输出上限值PbatmaX12中较小的一方作为蓄电池输出上限值Pbatmaxl，并输出到作为 动力分配部的块60-8。在此，块60-5起到最小值选择器的作用。另一方面，块60-6将从块60-3供给的蓄电池输出下限值Pbatminll和从块60_4 供给的蓄电池输出下限值Pbatmin 12中较大的一方作为蓄电池输出下限值Pbatminl，并输 出到作为动力分配部的块60-8。在此，蓄电池输出值为负的情况表示充电，所以蓄电池输出 下限值较大的情况是指负的值较小的一方、即接近零的一方的值。由此，能够确实地保护不 会超过蓄电池19的输出能力地进行过度的充放电。在此，块60-6起到最大值选择器的作 用。这样，求出与目前的蓄电池58的充电状态相对应的能够充放电的最大电力。块60-7根据所输入的目前的充电率SOCact和预定的SOC目标值，求出用于使充 电率SOC接近目标值的蓄电池输出目标值Pbattgt。如图5所示，在块60-7中存储有相对 于充电率表示在该充电率下接近SOC目标值的蓄电池输出目标值Pbattgt的映像或换算 表。块60-7通过参照该映像或换算表，为了使充电率SOC成为最佳的目标值，能够求出表 示应该充电多少的充电电力或表示应该放电多少的放电电力。块60-7参照的映像中的纵轴的输出将不进行充电和放电时设为零，充电侧为负， 放电侧为正。在图5所示的例子中，是目前的充电率SOCact小于目标值的状态，应该对蓄 电池58进行充电，并示出充电电力的目标值、即蓄电池输出目标值Pbattgt。蓄电池输出目 标值Pbattgt为正值时表示目标放电电力，为负值时表示目标充电电力。在块60-7求出的 蓄电池输出目标值Pbattgt输出到作为动力分配部的块60-8。如以上那样，向作为动力分配部的块60-8输入作为发动机输出极限值的发动机 输出上限值Pengmax、发动机输出下限值Pengmin、蓄电池输出上限值Pbatmax 1、作为蓄电 池输出极限值的蓄电池输出下限值Pbatminl及蓄电池输出目标值Pbattgt。块60_8根据
11所输入的这些值决定液压负载实际输出Phydout、电负载实际输出Pelcout及辅助马达输 出指令Pasmref，并输出到控制器30的各部分。因此，控制器30根据液压负载实际输出Phydout控制供给到液压负载54的液 压，根据电负载实际输出Pelcout控制供给到电负载56的电力，根据辅助马达输出指令 Pasmref控制辅助马达52对发动机50的辅助量或基于辅助马达52的发电量。在此，对在控制部60中决定液压负载实际输出Phydout、电负载实际输出Pelcout 及辅助马达输出指令Pasmref的处理进行说明。图6是在控制部60中进行的处理的流程 图。在步骤Sl中，利用映像或换算表并根据表示发动机50目前的转速的发动机实 际转速Nact，来决定目前的发动机50的发动机输出上限值Pengmax及发动机输出上限值 Pengmin。该处理通过块60_1进行。此时，若将发动机输出上限值Pengmax及发动机输出 上限值Pengmin，在映像或换算表中设定在发动机50的燃料消耗率良好的范围内，则能够 获得发动机50的节能效果。接着，在步骤S2中，根据目前的蓄电池电压Vact来决定蓄电池输出上限值 Pbatmaxl及蓄电池输出下限值Pbatminl。该处理通过块60_2 60_6进行。首先，块60-2根据目前的蓄电池电压Vact通过运算求出目前的充电率SOCact。 接着，块60-3利用映像或换算表根据目前的充电率SOCact，决定将充电电流及放电电流设 为最大值并成为一定时的蓄电池输出上限值Pbatmaxll及蓄电池输出下限值Pbatminll。 同时，块60-4利用映像或换算表根据目前的充电率SOCact，决定不成为SOC下限值以下且 不成为SOC上限值以上的蓄电池输出上限值PbatmaX12及蓄电池输出下限值Pbatminl2。 接着，块60-5将蓄电池输出上限值Pbatmaxll和蓄电池输出上限值Pbatmaxl2中值较小 的一方决定为蓄电池输出上限值Pbatmaxl。在此，蓄电池输出上限值Pbatmaxl表示最大 放电电力，蓄电池输出下限值Pbatminl表示最大充电电力。并且，块60_6将蓄电池输出下 限值Pbatminll和蓄电池输出下限值Pbatminl2中较大的一方决定为蓄电池输出下限值 Pbatminl ο如以上那样，在步骤S2中，如果决定了蓄电池输出上限值Pbatmaxl及蓄电池输出 下限值Pbatminl，则接着在步骤S3中，根据目前的充电率SOCact决定蓄电池输出目标值 Pbattgt。该处理通过块60-7进行。接着，在步骤S4中，根据发动机50及蓄电池58的要求输出的极限值决定电负载 实际输出Pelcout。步骤S4中的处理在作为动力分配部的块60-8中进行。关于该处理将 后述。接着，在步骤S5中，根据发动机50及蓄电池58的要求输出的极限值决定液压负载 实际输出Phydout。步骤S5中的处理在作为动力分配部的块60-8中进行。关于该处理将 后述。接着，在步骤S6中，根据发动机50、电负载56及蓄电池58的计算出的输出来决定 蓄电池输出Pbatout。蓄电池输出Pbatout为向蓄电池58的充放电电力。步骤S6中的处 理在作为动力分配部的块60-8中进行。关于该处理将后述。接着，在步骤S7中，基于电负载实际输出Pelcout和蓄电池输出Pbatout的比较， 来决定辅助马达输出指令Pasmref。步骤S6中的处理在作为动力分配部的块60_8中进行。 关于该处理将后述。
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若步骤S7的处理结束，则控制部60中的处理结束。通过以上的在控制部60中 的处理，决定液压负载实际输出Phydout、电负载实际输出Pelcout及辅助马达输出指令 Pasmref0在此，对上述步骤S4中的处理进行详细说明。图7是步骤S4中的处理的流程图。首先，在步骤S4-1中，计算能够供给到电负载56的最大电力、即电负载输出上限 值Pelcmax。S卩，电负载输出上限值Pelcmax是在电负载56的动力运行运转时能够供给的 最大电力，动力运行运转时的电力被设定为正值。在此，液压负载54不作为对于电负载56 的驱动力源起作用，所以液压负载输出要求Phydreq不被考虑而成为0，所以电负载输出上 限值Pe Icmax是发动机输出上限值Pengmax和蓄电池输出上限值Pbatmaxl之和。S卩，能够 供给到电负载56的最大电力是通过发动机50的最大输出而获得的基于辅助马达52的发 电量和蓄电池的最大放电电力之和。图8是表示上述电负载输出上限值Pelcmax的计算模 式的图。接着，在步骤S4-2中，比较电负载要求输出Pelcreq和电负载输出上限值 Pelcmax，判定电负载要求输出Pelcreq是否为电负载输出上限值Pelcmax以下。当在步骤S4-2中判定为电负载要求输出Pelcreq大于电负载输出上限值Pelcmax 时(步骤S4-2的否)，处理就进入步骤S4-3。在步骤S4-3中，将电负载实际输出Pelcout 的值设成等于电负载输出上限值Pelcmax的值，之后结束处理。即，在电负载56要求的电 力大于由辅助马达52和蓄电池58能够供给的电力的最大值时，仅将由辅助马达52和蓄电 池58能够供给的最大电力供给到电负载56，对供给到电负载的电力设置上限。另一方面，当在步骤S4-2中判定为电负载要求输出Pelcreq为电负载输出上限 值Pelcmax以下时(步骤S4-2的是)，处理进入步骤S4-4。在步骤S4-4中，计算出电负载 56的再生运转时的最大电力。在此，电负载56将再生运转时的电力设为负值，所以再生运 转时的最大电力作为电负载输出下限值Pelcmin计算。电负载输出下限值Pelcmin如下求 出从发动机输出下限值Pengmin减去液压负载输出要求Phydreq，且加上蓄电池输出下限 值Pbatminl。图9是表示上述电负载输出下限值Pelcmin的计算模式的图。接着，在步骤S4-5中，比较电负载要求输出Pelcreq和电负载输出下限值 Pelcmin，判定电负载要求输出Pelcreq是否为电负载输出下限值Pelcmin以上。当在步骤S4-5中判定为电负载要求输出Pelcreq小于电负载输出下限值Pelcmin 时(步骤S4-5的否)，处理进入步骤S4-6。在步骤S4-6中，将电负载实际输出Pelcout的 值设成等于电负载输出下限值Pelcmin的值，之后结束处理。即，当电负载56再生的电力 大于由辅助马达52能够消耗的最大电力和能够积存在蓄电池58中的最大电力之和时，设 置上限以便电负载56再生的电力不会大于由辅助马达52能够消耗的最大电力与能够积存 在蓄电池58中的最大电力之和。另一方面，当在步骤S4-5中判定为电负载要求输出Pelcreq为电负载输出下限值 Pelcmin以上时(步骤S4-5的是)，处理进入步骤S4-7。在步骤S4-7中，将电负载实际输 出Pelcout的值设成等于电负载要求Pelcreq的值，之后结束处理。即，当电负载56再生 的电力为由辅助马达52能够消耗的最大电力和能够积存在蓄电池58中的最大电力之和 以下时，设定为直接输出电负载56再生的电力。这样，通过在电负载实际输出Pelcout的 值的计算中考虑发动机输出上下限值Pengmax、Pengmin及蓄电池输出上下限值Pbatmax、
13pbatmin,由此能够稳定地控制电负载56。接着，详细说明上述步骤S5的处理。图10是步骤S5的处理的流程图。首先，在步骤S5-1中，计算能够供给到液压负载54的最大动力即液压负载输出上 限值Phydmax。液压负载输出上限值Phydmax如下计算出对发动机输出上限值Pengmax加 上蓄电池输出上限值Pbatmax，且减去电负载实际输出Pelcout。另外，图11是表示液压负 载输出上限值Phydmax的计算模式的图。在此，在电负载实际输出Pelcout中存在极性，与 电负载输出上下限值Pelecmax、Pelecmin相同，取正和负的值。电负载实际输出Pelcout 为正值时，意味着在电负载56的动力运行运转时供给电力的情况，能够供给到液压负载54 的动力是减去了供给到电负载56的电力的动力。另一方面，电负载实际输出Pelcout为负 值时，意味着在电负载56的再生运转时供给再生电力的情况，能够供给到液压负载54的动 力是加上了来自电负载56的再生电力的动力。由于减去电负载实际输出Pelcout的负值， 所以自动地负负为正，再生电力被加算。接着，在步骤S5-2中，比较液压负载要求输出Phydreq和液压负载输出上限值 Phydmax，判定液压负载要求输出Phydreq是否为液压负载输出上限值Phydmax以下。当在步骤S5-2中判定为液压负载要求输出Phydreq不是液压负载输出上限值 Phydmax以下、即液压负载要求输出Phydreq大于液压负载输出上限值Phydmax时(步骤 S5-2的否)，处理进入步骤S5-3。在步骤S5-3中，将液压负载实际输出Phydout的值设成 等于液压负载输出上限值Phydmax，之后结束处理。即，当液压负载54要求的动力大于能够 从发动机50输出的最大动力与能够从辅助马达52输出的最大动力之和时，设置上限以将 供给到液压负载54的动力设为能够从发动机50输出的最大动力和能够从辅助马达52输 出的最大动力之和为止。另一方面，当在步骤S5-2中判定为液压负载要求输出Phydreq为液压负载输出上 限值Phydmax以下时(步骤S5-2的是)，处理进入步骤S5-4。在步骤S5-4中，将液压负 载输出Phydout的值设成等于液压负载要求输出Phydreq的值，之后结束处理。即，当液 压负载54要求的动力为能够从发动机50输出的最大动力与能够从辅助马达52输出的最 大动力之和时，设定为直接供给液压负载54要求的动力。这样，通过在液压负载实际输出 Phydout的值的计算中考虑发动机输出上限值Pengmax及蓄电池输出上限值Pbatmaxl，由 此能够稳定地控制液压负载54。接着，对上述步骤S6的处理进行详细说明。图12是步骤S6的处理的流程图。在 此，蓄电池输出上限值PbatmaX2表示最大放电电力，蓄电池输出下限值Pbatmin2表示最大 充电电力。首先，在步骤S6-1中，在如上述那样决定的向电负载56的输出和向液压负载54 的输出的状态下，计算蓄电池58能够放电的电力即蓄电池控制输出上限值PbatmaX2。蓄电 池控制输出上限值PbatmaX2是从电负载实际输出Pelcout与液压负载输出Phydout之和 减去发动机输出下限值Pengmin而计算出的。图13是表示蓄电池控制输出上限值PbatmaX2 的计算模式的图。蓄电池控制输出上限值PbatmaX2成为由电负载56能够消耗的电力与由 辅助马达52辅助液压系统而能够消耗的电力之和。接着，在步骤S6-2中，比较在步骤S2中决定的蓄电池输出上限值Pbatmaxl和蓄 电池控制输出上限值PbatmaX2，判定蓄电池控制输出上限值PbatmaX2是否为蓄电池输出
14上限值Pbatmaxl以上。当在步骤S6-2中判定为蓄电池控制输出上限值PbatmaX2为蓄电池输出上限值 Pbatmaxl以上时(步骤S6-2的是)，处理进入步骤S6-3。在步骤S6-3中，将蓄电池输出上 限值Pbatmax的值设成等于蓄电池输出上限值Pbatmaxl的值。之后，处理进入步骤S6-5。另一方面，当在步骤S6-2中判定为蓄电池控制输出上限值PbatmaX2不为蓄电池 输出上限值Pbatmaxl以上、即蓄电池控制输出上限值PbatmaX2小于蓄电池输出上限值 Pbatmaxl时(步骤S6-2的否)，处理进入步骤S6-4。在步骤S6-4中，将蓄电池输出上限值 Pbatmax的值设成等于蓄电池控制输出上限值PbatmaX2的值。之后，处理就进入步骤S6-5。在步骤S6-5中，比较蓄电池目标输出Pbattgt和蓄电池输出上限值PbatmaxjlJS 蓄电池目标输出Pbattgt是否为蓄电池输出上限值Pbatmax以下。当在步骤S6-5中判定为蓄电池目标输出Pbattgt不为蓄电池输出上限值Pbatmax 以下、即蓄电池目标输出Ptattgt大于蓄电池输出上限值Pbatmax时(步骤S6-5的否)，处 理就进入步骤S6-6。在步骤S6-6中，将蓄电池输出Pbatout的值设成等于蓄电池输出上限 值Pbatmax的值，之后结束处理。这样，根据电负载实际输出Pelcout和液压负载实际输出Phydout求出蓄电池输 出上下限值Pbatmax2、Pbatmin2。由此，能够求出与实际的负载要求相对应的蓄电池58的 输出(充放电电力)的最大值，所以能够对应于实际的作业状况来进行蓄电池58的充放 H1^ ο并且，对根据电负载实际输出Pelcout和液压负载实际输出Phydout求出的蓄电 池输出上下限值、与对应于目前的蓄电池58的充电状态的能够充放电的最大电力进行对 比，求出蓄电池要求极限值。由此，能够防止对蓄电池58施加过大的负载。而且，对比蓄电池要求极限值和蓄电池目标输出，当蓄电池目标输出在蓄电池要 求极限值的范围外时，进行蓄电池目标输出的校正，以使蓄电池58的蓄电池输出Pbatout 进入蓄电池要求极限值的范围内。由此，能够更确实地防止对蓄电池58施加过大的负载。图14是将通过步骤S6-6的处理决定的蓄电池输出Pbatout的值在表示蓄电池 充电率(SOC)和蓄电池输出的关系的曲线图中进行表示的图。在图14的曲线图中示出由 图5所示的块60-5决定的蓄电池输出上限值Pbatmaxl。蓄电池输出上限值Pbatmaxl是 蓄电池输出上限值Pbatmaxll和蓄电池输出上限值PbatmaX12的值中较小的值，相当于图 中双点划线所画出的部分。并且，在图14的曲线图中还示出由图5所示的块60-6决定的 Pbatminl。蓄电池输出下限值Pbatminl是蓄电池输出下限值Pbatminll和蓄电池输出下 限值Pbatminl2的值中较大的值(接近于零的值)，相当于图中双点划线所画出的部分。实际的蓄电池输出Pbatout被决定为，在表示放电的正侧进入比用双点划线表示 的Pbatmaxl更靠下侧的区域。另一方面，实际的蓄电池输出Pbatout被决定为，在表示充 电的负侧进入比用双点划线表示的Pbatminl更靠上侧的区域。并且，在图14所示的曲线图中还示出在块60-7中参照的蓄电池输出目标值 Pbattgt0在本实施方式中，除了作为蓄电池58能够放电的最大值而设定的蓄电池输出上 限值Pbatmxal和作为蓄电池58能够充电的最大值而设定的蓄电池下限值Pbatminl以外， 还考虑到蓄电池58的目前的充电率SOCact，将蓄电池58的实际的放电电力或充电电力决 定为蓄电池输出Pbatout。
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在步骤S6-6的处理中，如图14所示，由于蓄电池58的目前的充电率SOCact的 蓄电池目标输出Pbattgt超过蓄电池输出控制上限值Pbatmax，所以目标放电电力超过放 电电力的上限值。此时，不应该将蓄电池目标输出Pbattgt设定为蓄电池输出Pbatout。 因此，实际的蓄电池输出Pbatout被设定为蓄电池输出控制上限值Pbatmax。在此，在上 述步骤S6-2及步骤S6-4中，由于蓄电池控制输出上限值PbatmaX2小于蓄电池输出上限 值Pbatmaxl，所以蓄电池输出上限值Pbatmax的值被设定成等于蓄电池控制输出上限值 Pbatmax2的值。因此，在图14所示的例子的情况下，最终蓄电池输出上限值Pbatmax的值、 即蓄电池控制输出上限值PbatmaX2的值被设定为实际的蓄电池输出Pbatout。即，根据发 动机50、电负载56及蓄电池58各自的输出来计算出蓄电池要求极限值。而且，蓄电池目标 输出Pbattgt与计算出的蓄电池要求极限值进行比较，在图14所示的情况下，置换为蓄电 池供给极限值。此时，为了不超过蓄电池58的输出能力，通过将SOC和与其对应的蓄电池 58的极限值进行比较，能够防止计算出超过蓄电池58的能力的目标值。另一方面，当在步骤S6-5中判定为蓄电池目标输出Pbattgt为蓄电池输出上限值 Pbatmax以下时(步骤S6-5的是)，处理就进入步骤S6-7。在步骤S6-7中，在如上述那样 决定的向电负载56的输出和向液压负载54的输出的状态下，计算蓄电池58能够充电的电 力即蓄电池控制输出下限值Pbatmin2。蓄电池控制输出下限值Pbatmin2是从电负载实际 输出Pelcout与液压负载输出Phydout之和减去发动机输出上限值Pengmax而计算出的。 图15是表示蓄电池控制输出下限值Pbatmin2的计算模式的图。蓄电池控制输出下限值 Pbatmin2为电负载56的再生电力与由辅助马达52发电的电力之和。接着，在步骤S6-8中，比较蓄电池输出下限值Pbatmin 1和蓄电池控制输出下限值 Pbatmin2，判定蓄电池控制输出下限值Pbatmin2是否为蓄电池输出下限值Pbatminl以下。当在步骤S6-8中判定为蓄电池控制输出下限值Pbatmin2为蓄电池输出下限值 Pbatminl以下时(步骤S6-8的是)，处理就进入步骤S6-9。在步骤S6-9中，将蓄电池输 出下限值Pbatmin的值设成等于蓄电池输出下限值Pbatminl的值。之后，处理就进入步骤 S6-11。另一方面，当在步骤S6-8中判定为蓄电池控制输出下限值Pbatmin2不为蓄电池 输出下限值Pbatminl以下、即蓄电池控制输出下限值Pbatmin2大于蓄电池输出下限值 Pbatminl时(步骤S6-8的否)，处理就进入步骤S6-10。在步骤S6-10中，将蓄电池输出下 限值Pbatmin的值设成等于蓄电池控制输出下限值Pbatamin2的值。之后，处理就进入步 骤 S6-11。接着，在步骤S6-11中，比较蓄电池目标输出Pbattgt和蓄电池输出下限值 Pbatmin，判定蓄电池目标输出Pbattgt是否为蓄电池输出下限值Pbatmin以上。当在步骤S6-11中判定为蓄电池目标输出Pbattgt为蓄电池输出下限值Pbatmin 以上时(步骤S6-11的是)，处理就进入步骤S6-12。在步骤S6-12中，将蓄电池输出Pbatout 的值设成等于蓄电池目标输出Pbattgt的值，之后结束处理。图16是将通过步骤S6-12的 处理决定的蓄电池输出Pbatout的值在表示蓄电池充电率(SOC)和蓄电池输出的关系的曲 线图中进行表示的图。在图16表示的例子的情况下，首先由于蓄电池输出上限值Pbatmxal为蓄电池控 制输出上限值PbatmXa2以下，所以通过步骤S6_2及步骤S6_3的处理，蓄电池控制输出上限值Pbatmaxl的值被设定为蓄电池输出上限值Pbatmax。并且，由于蓄电池控制输出下限 值Pbatmin2为蓄电池输出下限值Pbatminl以下，所以通过步骤S6-8及步骤S6-9的处理， 蓄电池输出下限值Pbatminl的值被设定为蓄电池输出下限值Pbatmin。在此，由于蓄电池 58的目前的充电率SOCact的蓄电池目标输出Pbattgt为蓄电池输出下限Pbatmin以上且 为蓄电池输出上限值Pbatmax以下，所以能够将蓄电池目标输出Pbattgt设定为实际的蓄 电池输出Pbatout。因此，通过步骤S6-12的处理，蓄电池目标输出Pbattgt的值被设定为 蓄电池输出Pbatout。另一方面，当在步骤S6-11中判定为蓄电池目标输出Pbattgt不为蓄电池输出下 限值Pbatmin以上、即蓄电池目标输出Pbattgt小于蓄电池输出下限值Pbatmin时(步骤 S6-11的否)，处理就进入步骤S6-13。在步骤S6-13中，将蓄电池输出Pbatout的值设成等 于蓄电池输出下限值Pbatmin的值，之后结束处理。图17是将通过步骤S6-12的处理决定 的蓄电池输出Pbatout的值在表示蓄电池充电率(SOC)和蓄电池输出的关系的曲线图中进 行表示的图。在图17所示的例子的情况下，由于蓄电池控制输出下限值Pbatmin2为蓄电池 输出下限值Pbatminl以下，所以通过步骤S6-8及步骤S6-9的处理，蓄电池输出下限值 Pbatminl的值被设定为蓄电池输出下限值Pbatmin。在此，由于蓄电池58目前的充电率 SOCact下的蓄电池目标输出Pbattgt低于蓄电池输出下限Pbatmin，所以目标充电电力超 过蓄电池的最大充电电力，不应该将蓄电池目标输出Pbattgt设定为实际的蓄电池输出 Pbatout0因此，通过步骤S6-13的处理，蓄电池输出下限值Pbatmin的值、即蓄电池输出下 限值Pbatminl的值被设定为蓄电池输出Pbatout。这样，根据电负载实际输出Pelcout和液压负载实际输出Phydout求出蓄电池输 出上下限值Pbatmax2、Pbatmin2。由此，能够求出与实际的负载要求相对应的蓄电池58的 输出(充放电电力)的最大值，所以能够与实际的作业状况相对应地进行蓄电池58的充放 H1^ ο并且，将根据电负载实际输出Pelcout和液压负载实际输出Phydout求出的蓄电 池输出上下限值、与对应于目前的蓄电池58的充电状态的能够充放电的最大电力进行对 比，求出蓄电池要求极限值。由此能够防止对蓄电池58施加过大的负载。而且，对比蓄电池要求极限值和蓄电池目标输出，当蓄电池目标输出在蓄电池要 求极限值的范围外时，进行蓄电池目标输出的校正，以使蓄电池58的蓄电池输出Pbatout 进入蓄电池要求极限值的范围内。由此能够更确实地防止对蓄电池58施加过大的负载。接着，对上述的步骤S7的处理进行详细说明。图18是步骤S7的处理的流程图。若开始处理，则在步骤S7-1中计算指示辅助马达52的运转的辅助马达输出指令 Pasmref，之后结束处理。辅助马达输出指令Pasmref是从蓄电池输出Pbatout减去电负载 实际输出Pelcout而计算出的。这样，通过对比蓄电池输出和电负载实际输出而求出辅助 马达输出指令，由此能够进行与混合式施工机械的运转状态或蓄电池58的充电状态相对 应的、辅助马达52的电动发电机运转的控制。其结果，能够稳定地连续运转混合式施工机 械。图19是表示辅助马达输出指令Pasmref的计算模式的图。辅助马达52的输出相 当于从由蓄电池58放电的电力中减去由电负载56消耗的电力而得到的电力。
在此，电负载56的输出具有极性，电负载56实际消耗电力时极性为正。此时，若 从蓄电池58放电的电力中减去由电负载56消耗的电力即电负载输出的值为正，则电力被 供给到辅助马达52，辅助马达52作为电动机起作用。另一方面，若从蓄电池58放电的电力 中减去由电负载56消耗的电力即电负载输出的值为负，则来自发动机50的动力被供给到 辅助马达52，辅助马达52作为发电机起作用。由此，辅助马达52发电成为负的量的电力， 该电力被供给到电负载56。并且，当电负载56产生再生电力时，电负载56的输出极性为负。此时，由于成为 减去负值的情况，因此成为在蓄电池58放电的电力上加算由电负载56再生的电力。因此， 蓄电池58放电的电力与由电负载56再生的电力之和被供给到辅助马达52，辅助马达52 作为电动机起作用，而辅助发动机50。即，基于电驱动部的输出设定值即电负载实际输出 Pelcout、与蓄电器输出设定值即蓄电池输出Pbatout的电气性的比较，进行辅助马达52的 控制。如以上说明的那样，作为应用本实施方式的混合式施工机械的一例的混合式动力 铲具有液压发生机、电动发电机、蓄电器、电驱动部以及控制部。液压发生机相当于作为液 压马达的主泵14，将发动机50的输出转换成液压并供给到液压驱动部。电动发电机12相 当于辅助马达52，连接在发动机50上，作为电动机及发电机的双方起作用。蓄电器相当于 蓄电池19(或58)，对电动发电机12供给电力而使其作为电动机起作用。电驱动部由来自 蓄电器及电动发电机的电力驱动，且产生再生电力而供给到蓄电器及电动发电机的至少一 方。控制部60控制电动发电机12的动作。在如以上结构的混合式施工机械中，控制部60 具有用于控制电动发电机12的动作及输出的动力分配部60-8。动力分配部60-8基于根 据蓄电器的充电率(SOC)决定的蓄电器输出设定值(蓄电池输出上限值Pbatmaxl及蓄电 池输出下限值Pbatminl)、根据发动机的转速决定的发动机输出设定值(发动机输出上限 值Pengmax及发动机输出下限值Pengmin)、表示液压发生机要求的动力的液压负载要求值 (液压负载要求输出Phydreq)、表示电驱动部要求的电力的电负载要求值(电负载要求输 出Pelcreq)，生成并输出用于控制电动发电机12的动作及输出的输出指令(辅助马达输出 指令 Pasmref)。动力分配部60-8决定对电驱动部供给的电力，并作为电负载实际输出值(电负载 实际输出Pelcout)进行输出。并且，动力分配部60-8决定向液压驱动部供给的输出，并作 为液压负载实际输出值(液压负载实际输出Phydout)进行输出。并且，动力分配部60-8 根据蓄电器的蓄电率(SOC)决定输出指令(辅助马达输出指令Pasmref)。根据本实施方式，能够考虑蓄电器输出设定值、电负载要求值、发动机输出设定值 及液压负载要求值，而控制电动发电机的动作及输出，所以能够在适当的输出范围内使用 作为动力源的发动机和蓄电器。并且，根据本实施方式，能够高效地利用来自电负载的再生 电力，并且能够将蓄电器的充电率(SOC)有效地维持在目标值附近。另外，虽然在本申请发 明中作为混合式施工机械的一例举例说明了混合式铲土机，但也可以应用于卡车或轮式装 载机等施工机械中。本发明不限于具体公开的实施例，能够进行不脱离本发明的范围的各种变形例及 改良例。本申请基于2007年12月28日申请的优先权主张日本专利申请2007-340836号，
18其全部内容援用在此。
权利要求
一种混合式施工机械，具有液压发生机，将发动机的输出转换成液压并供给到液压驱动部；电动发电机，与所述发动机连接，作为电动机及发电机双方起作用；蓄电器，对该电动发电机供给电力而使其作为电动机起作用；电驱动部，由来自该蓄电器的电力驱动，并且产生再生电力而供给到所述蓄电器；以及控制部，控制所述电动发电机的动作，该混合式施工机械的特征在于，所述控制部具备输出条件计算部，计算所述发动机和所述蓄电器的输出条件；和动力分配部，根据在该输出条件计算部计算的输出条件决定所述电驱动部和所述液压驱动部的输出值。
2.如权利要求1所述的混合式施工机械，其特征在于，所述动力分配部基于根据所述蓄电器的充电率决定的蓄电器输出设定值、根据所述发 动机的转速决定的发动机输出设定值、表示所述液压发生机所要求的动力的液压负载要求 值、以及表示所述电驱动部所要求的电力的电负载要求值，生成并输出用于控制所述电动 发电机的动作及输出的输出指令。
3.如权利要求1或2所述的混合式施工机械，其特征在于，所述动力分配部根据所述发动机及所述蓄电器的输出极限值，来决定使所述电驱动部 进行动力运行运转的电力以及通过所述电驱动部的再生运转产生的再生电力。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的混合式施工机械，其特征在于，所述动力分配部根据所述发动机及所述蓄电器的输出极限值，来决定供给到所述液压 驱动部的输出。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的混合式施工机械，其特征在于，对根据所述发动机、所述电驱动部及所述蓄电器各自的输出所计算的蓄电池要求极限 值与蓄电池目标输出进行比较，而决定所述蓄电器的输出指令。
6.如权利要求5所述的混合式施工机械，其特征在于，对所述蓄电器的输出指令与供给到所述电驱动部的电力或从所述电驱动部输出的电 力进行比较，而决定所述电动发电机的输出。
全文摘要
本发明提供一种混合式施工机械，在该混合式施工机械中，控制部(60)具有动力分配部(60-8)和输出条件计算部(60-9)。输出条件计算部(60-9)计算包括根据蓄电器(58)的充电率决定的蓄电器输出设定值、根据发动机(50)的转速决定的发动机输出设定值、表示液压发生机所要求的动力的液压负载要求值、以及表示电驱动部所要求的电力的电负载要求值的输出条件。动力分配部(60-8)根据计算的输出条件决定电驱动部和液压驱动部的输出值。
文档编号F02D29/06GK101918649SQ20088012311
公开日2010年12月15日 申请日期2008年12月26日 优先权日2007年12月28日
发明者柳泽诚, 真锅敬治 申请人:住友重机械工业株式会社;住友建机株式会社