专利名称：具有混合驱动单元的建筑机械、配备于建筑机械中的再生装置、以及再生方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑机械，其具有混合驱动单元用于驱动诸如液压挖掘机这样的建筑机械设备的上部旋转结构；涉及一种配备于建筑机械中的再生装置、以及涉及一种再生方法，其中所述建筑机械通过液压马达与发电/电动机的协同工作而得以受控制，且其中当所述上部旋转结构启动以及旋转运动时，当处于制动模式时，液压马达由所述液压马达的入口端口与出口端口的内部连通经由一种连通阀而得以中立/平衡，从而使得大部分动(惯性)能通过再生发电而被有效地转换为电能以用于电力存储，且从而使得在最优条件下导致了在驱动与再生发电之间的转换/切换。
背景技术：
最近，在诸如液压挖掘机这样的建筑机械的领域中，作为针对诸如废气和噪音这样的使得工作环境恶化的情况的补救措施，已提出了各种混合驱动单元，特别是，一种用于建筑机械的能实现有效的能量回收(其为混合系统的优点)的能量再生装置。申请人:在专利文档I中提出了相对于具有混合驱动单元的建筑机械的本领域技术，其中诸如上部旋转结构和液压挖掘机的吊杆/悬臂(boom)这样的相对较大惯性物体的惯性能量被有效地再生，且其中不需要对电动机/发电机的电力存储装置进行补充充电。图3是常规液压挖掘机的概略图。如所图示的，液压挖掘机包括:下部行进主体102具有右/左环形轨履带102A作为行进器件；上部旋转结构104，其可旋转地安装到下部行进主体102 ;多关节液压操作机器(前装置)111，其可提升地连接到上部旋转结构104且包括悬臂106、臂108·和铲斗110 ;用于悬臂的液压缸，其驱动所述悬臂106 ;用于臂的液压缸116，其驱动所述臂108 ;用于铲斗的液压缸118，其驱动所述铲斗110 ;旋转液压马达120以及减速器122，它们驱动所述上部旋转结构104 ;以及用于右侧/左侧行进的液压马达124L、124R，它们驱动右/左环形轨履带102A。在专利文档I中描述了将一种再生装置运用于这种建筑机械的方法:“当操作者返回控制阀的杠杆以便停止上部结构时，控制单元检测到从液压/电换能器产生的信号的变化，并且根据控制单元的数据处理程序产生的控制信号被传输到伺服驱动器。响应于此，该伺服驱动器控制着待供应到电动机的电量，驱动所述再生模式，并且将控制信号传输到电力/液压转换阀。这种控制信号导致电力/液压转换阀产生压力油信号，并且由此允许致动所述连通阀将液压马达的两个入口端口连通从而使得，在液压马达中所产生的制动力矩变为最小，且上部旋转结构的大部分惯性能被集中地供应到充当发电机的电动机。”更特定地，在专利文档I中，当操作者将控制阀的杠杆返回到中性位置，该控制单元检测到从液压/电换能器产生的信号的变化，引起再生操作。专利文档2在第0059段中叙述了:“附图标记ET2示出了在加速驱动模式中，将电能从电力存储装置供应到发电机/电动机。附图标记ET2示出了在减速驱动模式中，将电能从发电机/电动机供应到电力存储装置。附图标记xd、Xd示出了在液压马达的加速驱动和减速驱动模式中的力矩Tm的转变。附图标记yd、yd示出了在发电机/电动机的加速驱动和减速驱动模式中的力矩Te (电动机)和Te (发电机)的转变。”总而言之，“在减速驱动模式中，将电能从发电机/电动机供应到电力存储装置”，其意思是再生操作。此外，专利文档3描述了用于安装有电动机/发电机的液压建筑机械的能量再生装置，其中控制杠杆的操纵变量的值被用来确定将电动机/发电机作为一种电动机还是发电机来致动。现有技术参考文件
专利文档1:日本专利特许公开公开号2008-291522 ；
专利文档2:日本专利号4732284 ；
专利文档3:日本专利号4024120。
发明内容
待由本发明解决的问题
根据专利文档1，“当操作者返回控制阀48的杠杆48a以便停止上部结构2时，控制单元46检测到来自液压/电换能器50a/50b的信号的变化，并且根据控制单元的数据处理程序产生的控制信号SI被传输到伺服驱动器54”。这意思是，控制阀的杠杆的位置确定了是否进行再生。根据专利文档2，在具有电动机/发电机的建筑机械中，在液压马达的两个端口处的压力的量值确定了发电机/电动机是充当电动机还是充当发电机。
此外，专利文档3描述了控制杠杆的操纵变量确定了电动机/发电机充当电动机还是充当发电机。事实上，然而，再生条件有时不能仅仅由控制杠杆的位置产生。例如，当前考虑到了由电动机/发电机驱动的上部旋转结构，以及对所述液压建筑机械的上部旋转结构进行控制的控制杠杆。在此情况下，当上部旋转结构的转动方向等同于控制杠杆的操作方向时，液压建筑机械处于驱动模式，并且当上部旋转结构的转动方向与控制杠杆的操作方向相反时，液压建筑机械处于减速模式。因而显而易见的是，用于确定驱动/减速模式的参数包括上部旋转结构的转动方向的参数和控制杠杆的操作方向的参数。然而，没有专利文档充分披露了根据这些参数来控制再生条件的方法。将上部旋 转结构的目标旋转速度通过控制杠杆的操作与上部旋转结构的实际旋转速度相对比，存在着这样的情况:目标旋转速度和实际旋转速度中的任一个大于另一个、以及两种速度等同。当目标旋转速度大于实际旋转速度时，需要另外的驱动。对比而言，当目标旋转速度小于实际旋转速度时，需要减速。因此，当目标旋转速度小于实际旋转速度时，能量可能被再生。然而，没有专利文档披露了根据前述参数、以及根据目标旋转速度与实际旋转速度之间的关系来控制再生条件的方法。因此，本发明的目的是一种建筑机械，其具有混合驱动单元用于驱动诸如液压挖掘机这样的建筑机械设备的上部旋转结构；以及一种与建筑机械一起设置的再生装置、和一种再生方法，其中所述建筑机械通过液压马达与发电/电动机的协同工作而得以受控制，且其中当所述上部旋转结构启动以及旋转运动时，当处于制动模式时，液压马达由所述液压马达的入口端口与出口端口的内部连通经由一种连通阀而得以中立，从而使得大部分动(惯性)能被通过再生发电而有效地转换为电能以用于电力存储，且从而使得在最优条件下导致了在驱动与再生发电之间的转换/切换。解决问题的手段
为了解决前述问题，根据本发明的建筑机械是具有上部旋转结构和下部行进主体的建筑机械，上部旋转结构具有多个惯性物体，每个惯性物体对应于每种确定功能，所述上部旋转结构包括:混合驱动单元；多个液压致动器，其驱动所述多个惯性物体中的每个；液压泵，其将压力油供应到所述多个液压致动器；发动机，其驱动所述液压泵；控制器，其录入所述操作者的操作意图；方向控制阀单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而将从液压泵供应的压力油供应到每个液压致动器；电动机/发电机，其与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器协同工作地、或与所述多个液压致动器相独立地驱动所述上部旋转结构；伺服驱动器，其驱动发电机/电动机；静电电容器，其向伺服驱动器供应电力和/或从伺服驱动器接收电力；控制单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而引导所产生的力矩到伺服驱动器，并且将控制模式切换到供电模式或再生发电模式以根据控制模式来引导所述伺服驱动器，其中控制单元根据上部旋转结构的转动方向、控制器的操作方向、上部旋转结构的实际旋转速度、以及控制器的操纵变量而确定所述控制单元的控制模式。控制单元还包括:转动方向检测器，其连接到控制单元以检测所述上部旋转结构的转动方向；操作方向检测器，其连接到控制单元以检测所述控制器的操作方向；实际旋转速度检测器，其连接到控制单元以检测所述上部旋转结构的实际旋转速度；以及操纵变量检测器，其连接至控制单元以检测控制器的操纵变量。控制模式包括:供电模式，其中电力供应到电动机/发电机，从而使得在控制器的操作方向上产生力矩；再生发电模式，其中到电动机/发电机的电力供应中止，并且其中电力从电动机/发电机供应到静电电容器；以及零模式，其中到电动机/发电机的电力供应中 止。根据本发明的再生装置是装备于具有上部旋转结构和下部行进主体的建筑机械中的再生装置，上部旋转结构具有多个惯性物体，每个惯性物体对应于每种确定功能，所述上部旋转结构包括:混合驱动单元；多个液压致动器，其驱动所述多个惯性物体中的每个；液压泵，其将压力油供应到所述多个液压致动器；发动机，其驱动所述液压泵；控制器，其录入所述操作者的操作意图；方向控制阀单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而将从液压泵供应的压力油供应到每个液压致动器；电动机/发电机，其与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器协同工作地、或与所述多个液压致动器相独立地驱动所述上部旋转结构；伺服驱动器，其驱动发电机/电动机；静电电容器，其向伺服驱动器供应电力和/或从伺服驱动器接收电力；控制单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而引导所产生的力矩到伺服驱动器，并且将控制模式切换到供电模式或再生发电模式以根据控制模式来引导所述伺服驱动器，其中控制单元根据上部旋转结构的转动方向、控制器的操作方向、上部旋转结构的实际旋转速度、以及控制器的操纵变量而确定所述控制单元的控制模式。此外，根据本发明的再生方法是通过使用一种装备于具有上部旋转结构和下部行进主体的建筑机械中的再生装置来进行的再生方法，上部旋转结构具有多个惯性物体，每个惯性物体对应于每种确定功能，所述上部旋转结构包括:混合驱动单元；多个液压致动器，其驱动所述多个惯性物体中的每个；液压泵，其将压力油供应到所述多个液压致动器；发动机，其驱动所述液压泵；控制器，其录入所述操作者的操作意图；方向控制阀单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而将从液压泵供应的压力油供应到每个液压致动器；电动机/发电机，其与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器协同工作地、或与所述多个液压致动器相独立地驱动所述上部旋转结构；伺服驱动器，其驱动发电机/电动机；静电电容器，其向伺服驱动器供应电力和/或从伺服驱动器接收电力；控制单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而引导所产生的力矩到伺服驱动器，并且将控制模式切换到供电模式或切换到再生发电模式以根据控制模式来引导所述伺服驱动器，其中控制单元根据上部旋转结构的转动方向、控制器的操作方向、上部旋转结构的实际旋转速度、以及控制器的操纵变量而确定所述控制单元的控制模式。本发明的有利效果
根据本发明的建筑机械是具有上部旋转结构和下部行进主体的建筑机械，上部旋转结构具有多个惯性物体，每个惯性物体对应于每种确定功能，所述上部旋转结构包括:混合驱动单元；多个液压致动器，其驱动所述多个惯性物体中的每个；液压泵，其将压力油供应到所述多个液压致动器；发动机，其驱动所述液压泵；方向控制阀单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而将从液压泵供应的压力油供应到每个液压致动器；电动机/发电机，其与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器协同工作地、或与所述多个液压致动器相独立地驱动所 述上部旋转结构；驱动力合成机构，其将液压致动器的驱动力与电动机/发电机的驱动力合成；伺服驱动器，其驱动发电机/电动机；静电电容器，其向伺服驱动器供应电力和/或从伺服驱动器接收电力；控制单元，其响应于从控制阀产生的压力油信号而引导所产生的力矩到伺服驱动器，并且将控制模式切换到供电模式或切换到再生发电模式以根据控制模式来引导所述伺服驱动器；以及耗能缩减器件，其意思是在对所述上部旋转结构的制动期间缩减了待由液压致动器消耗的惯性能，当启动电动机/发电机时所述惯性能是在由所述上部旋转结构获取的之中；其中控制单元根据液压致动器的转动方向、液压致动器控制器的操作方向、液压致动器的实际旋转速度、以及液压致动器控制器的操纵变量而确定所述控制单元的控制模式，由此所述液压马达得以中立/平衡，从而使得大部分动(惯性)能通过再生发电而被有效地转换为电能以用于电力存储，且从而使得在最优条件下可导致在驱动与再生发电之间的转换/切换。
图1是对配备有根据本发明的再生装置的上部旋转结构进行旋转以及驱动的混合旋转驱动单元的正视概略视 图2是根据本发明的再生装置的控制框 图3是作为常规建筑机械的液压挖掘机的概略 图4是根据本发明的再生装置的控制模式确定流程 图5是示出了在根据本发明的再生装置中的上部旋转结构的目标旋转速度与上部旋转结构控制杠杆的操纵变量之间的关系的解释性视 图6是根据本发明的再生装置的控制模式的状态转换图；图7是列举出了根据以及当将具有根据本发明的再生装置的建筑机械的上部旋转结构的目标旋转速度与实际旋转速度进行比较时的正/中性/负状态、转动方向以及杠杆操作方向的所有可能状态组合以及与之对应的所有控制模式的对应表。 附图标记解释 2电液压混合马达 4液压马达 6电动机 6a输出轴杆 10液压马达壳体 11壳体罩 12歪斜板 14活塞
23液压马达轴杆 27轴毂部段 28轴承 30转子 32电动机轴杆 34线圈 36定子芯 38电动机壳体 40端部罩 42轴承
44液压马达侧端 46凹口 48电动机油封 50电动机轴承 52 O形环 60发动机 60a旋转输出轴杆 61主可调流量泵 61a排量调节机构 62旋转可调流量泵 62a排量调节机构 64，66齿轮泵 68方向控制阀 68a方向控制阀 71a泄压阀 72连通阀 72a加压单元74电/液压转换阀 76控制单元 78控制阀 78a杠杆
80a, 80b液压/电换能器 81按钮开关 82静电电容器 84伺服驱动器 86液压马达控制单元 88主方向控制阀单元 90变换器/逆变器 92开关 94起动器 102下部行进主体 104上部旋转结构 105检测器。
具体实施例方式现在，将会参考图1描述所述混合旋转驱动单元的构造，所述混合旋转驱动单元转动并且驱动了配备有根据本发明的再生装置的上部旋转结构。图1是示出了根据本发明的第一实施例的电液压混合马达2的内部构造的横截面视图。在此图中，液压马达4和电动机6被同轴地连接。液压马达4包括液压马达壳体10以及壳体罩11，液压马达壳体10在其后端处开口且具有管状形状，并且壳体罩11阻塞于所述液压马达壳体10的后端开口中。液压马达壳体10包括了其中的歪斜板12、活塞14、与缸体集成一体的液压马达轴杆23。液压马达轴杆23延伸穿过所述歪斜板12的中央钻孔，并且经由轴承28由形成于所述液压马达壳体10的前端处的轴毂部段27而可旋转地支持。液压马达4的轴毂部段27不具备油封。电动机6包括转子30、安装于转子30中的电动机轴杆32、面朝着转子30外圆周侧而布置的定子芯36、安装于定子芯36上的线圈34、容纳着这些部件的电动机壳体38、以及端部罩40。根据本实施例的电动机轴杆32延伸穿过转子30的基本中心区域并且被锁定。在图1中，电动机轴杆32由电动机轴杆32的底端处的轴承42而可旋转地支持。另一方面，电动机轴杆32的液压马达侧端44具备内凹凹口 46，并且液压马达轴杆23安置于凹口 46内并且被固定，且液压马达轴杆23和电动机轴杆32被可旋转地锁定到彼此相结合。此外，电动机油封48安装于液压马达侧端44与端部罩40之间。电动机轴承50被布置成邻近于电动机油封48，并且液压马达侧端44被可旋转地锁定于端部罩40与电动机轴承50之间。 液压马达壳体10和端部罩40被O形环52所密封并且以不透液的方式被联接。
根据上述构造，液压马达4与电动机6相组合，并且特别地，电动机油封48被设置于电动机6的端部罩40上,从而使得电动机油封48没有布置于液压马达4侧部上,而是液压马达4和电动机轴承50被布置于液压驱动油中。因此，有利的是，压力油在电动机轴承50与端部罩40之间循环，并且由此其将不再必需交换在与电动机轴承50相邻的区域中的润滑剂。此外，因为凹口 46被设置于电动机轴杆32上,则液压马达轴杆23和电动机轴杆32的纵向长度当串联联接时将会被缩短。接下来，根据本发明的再生装置的控制块将会参考图2加以描述。发动机60的旋转输出轴杆60a构造成使得可调流量泵62的可旋转轴杆和静止流量齿轮泵64、66的可旋转轴杆被集成地布置以形成主可调流量泵61，并且由此所述发动机60旋转驱动所述泵62、64、66、61。特别地,可调流量泵62设置为旋转可调流量泵。附图标记68代表了经由排放管路LSl在罐体或液压挖掘机的每个液压致动器与所述可调流量泵62之间供应/排干压力油的旋转方向控制阀单元，其中所述旋转方向控制阀单元68包括中央旁通型方向控制阀68a,中央旁通型方向控制阀68a对应于旋转液压马达4以用于可旋转地驱动所述上部旋转结构104。附图标记78代表了控制阀以用于由建筑机械的操作者通过杠杆78a的操作产生操作压力信号Pa、Pb。预加压的压力油被从齿轮泵64经由管路LI供应到控制阀78。操作压力信号Pa、Pb由液压/电换能器80a、80b而被转换为电信号，并且作为信号S8、S9而馈送到控制单元76。按钮开关81被嵌入于杠杆78a，并且控制信号S6被馈送到控制单元76。液压/电换能器80a、80b包括箔型应变计压力转换装置、或半导体应变计压力转换装置(硅蓝宝石传感器)。附图标记86代表了一种液压马达控制单元，包括一对泄压阀71a和流通阀72。如图所示，连通阀72经由压力油供应/排干管路L7、L8而被连接至切换控制阀68a的每个缸口(cylinder port)。另一方面,连通阀72也经由管路L9、LlO而被连接至旋转液压马达4。将从电/液压转换阀74产生的控制信号S4馈送到连通阀72的加压单元72a。预加压的压力油被从泵66经由管路L2而馈送到电/液压转换阀74，并且电/液压转换阀74经由管路L4而被馈送了一种从控制单元76产生的控制信号S2。将对管路L7、L8的压力进行检测的分支管路连接至控制单元76，并且分支管路的压力由液压/电换能器(未示出)而转换为电信号。 附图标记82代表了连接至伺服驱动器84的供电管路上的静电电容器，所述供电管路将电力供应到三相电动机/发电机6。如图示意性地示出的，伺服驱动器84具有将电力经由每个相绕组PW而供应到电动机/发电机6的功能，从而使得电动机/发电机6经由每个相绕组PW产生了输出轴杆6a中的预定力矩；以及当从上部旋转结构104的惯性物体向输出轴杆6a施加的力矩导致了电动机/发电机6作为再生发电机而工作时,经由每个相绕组PW向伺服驱动器84再生出电力的功能。主可调流量泵61的目的地是主方向控制阀单元88。对主方向控制阀单元88进行调节的排量调节结构61a经由信号线路LS2而被连接至主方向控制阀单元88。主方向控制阀单元88经由排放管路L12而被连接至主可调流量泵61。主方向控制阀单元88经由管路L14而被进一步连接至控制阀78。控制单元76被连接至静电电容器82，从而使得从静电电容器82产生的控制信号S5被馈送至控制单元76，并且控制单元76被进一步连接至按钮开关81从而使得从按钮开关81产生的控制信号S6被馈送到控制单元76。从控制单元76产生的信号Lll被馈送至开关92，开关92被布置在变换器/逆变器90与连接至发动机60的起动器94之间。控制单元76将S4 (信号LS)馈送到旋转可调流量泵62的排量调节机构62a。从对于上部旋转结构104的转动方向和旋转速度进行检测的检测器105产生的信号S7被馈送至控制单元W。更特定地，控制单元76包括中央处理器76a、程序储存存储器装置76b、数据储存存储器装置76c、外部接口 76d、以及连接着这些部件76a、76b、76c和76d的内部总线布线76e (未示出)。程序储存存储器装置76b储存了转动方向状态计算程序、杠杆操作方向状态计算程序、速度差状态计算程序、以及控制模式确定程序。程序储存存储器装置76b还储存了状态转换程序STD。将在下文描述每种程序的功能。现在，根据本发明的再生装置的操作将会参考图4中所示的控制模式确定流程图而加以描述。检测器105总是检测上部旋转结构转动方向DRS和上部旋转结构旋转速度VRS(130)。根据转动方向状态计算程序，中央处理器76a将上部旋转结构转动方向DRS和上部旋转结构旋转速度VRS储存于数据储存存储器装置76c中，所述DRS和VRS是从检测器105产生的数据。操作者操作所述杠杆78a以产生操作压力信号Pa、Pb (132)。操作压力信号Pa、Pb由液压/电换能器80a、80b而转换为电信号S8、S9，并且控制单元76参考了信号S8、S9之间的信号差以检测杠杆角DEGL和杠杆方向DERL (134)，杠杆角DEGL是杠杆78a的操纵变量。根据杠杆操作方向状态计算程序，中央处理器76a参考了信号S8、S9之间的信号差，并且检测出杠杆角DEGL和杠杆方向DERL，并且将所检测到的结果储存于数据储存存储器装置76c中，所述杠杆角DEGL是杠杆78a的操纵变量。信号S8 、S9被馈送到控制单元76作为从I至5伏特变动的电压值，这取决于杠杆控制角，并且杠杆角DEGL被构造为从介于前述电压值与杠杆控制角之间的相关性而获得。作为特定实例，从I伏特至5伏特变动的电压值被构造成对应于O至90度的角度范围。当达到杠杆方向DERL时，如果信号差的值被限定为“S8-S9”，每个信号S8、S9被作为在从I至5伏特的范围内的电压值而馈送，导致杠杆方向DERL具有下列值。当S8-S9-l-l=0时杠杆处于中性位置(下文中为“零”)。杠杆朝S8的控制导致了S8-S9=S8-1>0)(下文中为“正”)。杠杆朝S9的控制导致了 S8-S9=1_S9〈0)(下文中为‘负”)。因此，中央处理器76a确定了:正信号差是S8侧杠杆控制，并且负信号差是S9侧杠杆控制。控制单元76计算出关于在图5中所示的目标旋转速度与杠杆操纵变量之间关系的目标旋转速度VO (136)。根据杠杆操作方向状态计算程序，中央处理器76a计算出关于在图5中所示的目标旋转速度与杠杆操纵变量之间关系的目标旋转速度V0，并且将所计算出的结果储存于数据储存存储器装置76c中。杠杆78a的小角度操作导致了其的游隙，并且目标旋转速度VO为零。随着杠杆78a的右方向操纵变量增加超过其游隙，所述目标旋转速度VO在右旋转方向上与所述杠杆操纵变量成比例增加。然而，当杠杆78a的操作角超过预定角，目标旋转速度VO保持恒定并且将不再增加。这同样适用于杠杆78a的左方向操纵变量。杠杆78a的小角度操作导致了其的游隙，并且目标旋转速度VO为零。随着杠杆78a的左方向操纵变量增加超过其游隙，所述目标旋转速度VO在左旋转方向上与所述杠杆操纵变量成比例增加。然而，当杠杆78a的操作角超过预定角，目标旋转速度VO保持恒定并且将不再增加。随后，控制单元76基于上部旋转结构转动方向DRS计算出了转动方向状态ROS以确定该ROS是否是左、右和停止状态中的任一个。该“右”状态被限定为当从上方观察的情况下使得上部旋转结构104相对于下部行进主体102顺时针旋转的时候。 相反，该“左”状态被限定为当从上方观察的情况下使得上部旋转结构104相对于下部行进主体102逆时针旋转的时候。该“停止”状态被限定为当从上方观察的情况下不使得上部旋转结构104相对于下部行进主体102旋转而是使得其停止的时候。随后，控制单元76基于杠杆方向DERL计算出了杠杆操作方向状态DIRS以确定该DIRS是否是左、右和停止状态中的任一个。该“右”状态被限定为当从上方观察的情况下杠杆78a的操作导致上部旋转结构104相对于下部行进主体102顺时针旋转的时候。该“左”状态被限定为当从上方观察的情况下杠杆78a的操作导致上部旋转结构104相对于下部行进主体102逆时针旋转的时候。该“停止”状态被限定为当杠杆78a不操作时。随后，确定了速度差状态DEFV是否是正、负和零状态中的任一个。速度差状态DEFV是基于从目标旋转速度VO绝对值推导出所述上部旋转结构旋转速度VRS绝对值的值为正的还是负的。根据速度差状态计算程序，中央处理器76a从上部旋转结构旋转速度VRS和目标旋转速度VO计算出速度差状态DEFV，并且将所计算出的结果储存于数据储存存储器装置76c中。速度差状态DEFV的“正”状态被限定为当与杠杆78a的操纵变量相对应的目标旋转速度VO的绝对值大于上部旋转结构旋转速度VRS的绝对值的时候，上部旋转结构旋转速度VRS代表着上部旋转结构的实际旋转速度。速度差状态DEFV的“负”状态被限定为当上部旋转结构旋转速度VRS的绝对值大于目标旋转速度VO的绝对值的时候。速度差状态DEFV的“零”状态被限定为当目标旋转速度VO的绝对值等于上部旋转结构旋转速度VRS的绝对值的时候。以前述方式，控制单元76确定了转动方向状态R0S，杠杆操作方向状态DIRS，以及速度差状态DEFV (138)。控制单元76参考了被储存于其中所构建的存储器中的状态转换图STD，且状态转换图在图7中示出。观察该状态转换图STD，最左侧栏代表了状态序列号，第二栏代表了转动方向状态R0S，第三栏代表了杠杆操作方向状态DIRS，第四栏代表了速度差状态DEFV，并且第五栏代表了控制模式。该图描述了每种状态的组合的27种型式。
控制模式可采取四种型式，即，供电模式，其中供应了电力；再生发电模式；零模式；和错误模式。在图7中，供电模式对应于“驱动”模式，再生发电模式对应于“再生”模式，并且“零”模式是其中电动机/发电机没有产生力矩或执行供电或再生发电的状态。因为很可能在模式确定时的错误是由传感器异常导致的，则“错误”模式不受到除了传感器以外的任何部件影响。当此“错误”模式发生时，由液压马达实现了制动以停止所述上部旋转结构。在此情况下，马达是中性/平衡的，并且力矩变为零(Nm)。控制单元76参考了储存于存储器中的状态转换图STD的数据以询问与在前述步骤中所确定的参数相对应的状态(140)。控制单元76从所记录的状态转换图STD读取了当前控制模式，更具体地，根据控制模式确定程序，中央处理器76a从状态转换图STD读取了与每种状态的当前组合相对应的控制模式，并且将所读取的结果储存于数据储存存储器装置76c中。在从状态转换图STD读取了当前控制模式之后，控制单元76确定了控制模式(142)。如图6中所示，停止之后的控制模式将不可避免地是加速。加速之后的控制模式不是别的，正是减速。减速之后的控制模式可以是加速以及停止二者。以前述方式进行的控制单元76的操作允许控制单元76执行更好地与操作者的意图以及所操作的建筑机械的状态相匹配的再生操作。上面已经参考附图描述了本发明的优选实施例，并且本领域技术人员可自然地基于前述附图和说明而做出 各种修改。
权利要求
1.一种具有上部旋转结构和下部行进主体的建筑机械，上部旋转结构具备多个惯性物体，每个惯性物体对应于每种确定功能，所述上部旋转结构包括 混合驱动单元； 多个液压致动器，其驱动所述多个惯性物体中的每个； 液压泵，其将压力油供应到所述多个液压致动器； 发动机，其驱动所述液压泵； 控制器，其录入操作者的操作意图； 方向控制阀单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而将从液压泵供应的压力油供应到每个液压致动器； 电动机/发电机，其与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器协同工作地、或与所述多个液压致动器相独立地驱动所述上部旋转结构； 伺服驱动器，其驱动电动机/发电机； 静电电容器，其向伺服驱动器供应电力和从伺服驱动器接受电力；以及控制单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而引导所产生的力矩到伺服驱动器，并且将控制模式切换到供电模式或到再生发电模式以根据控制模式来引导所述伺服驱动器， 其中控制单元根据上部旋转结构的转动方向、控制器的操作方向、上部旋转结构的实际旋转速度、以及控制器的操纵变量而确定所述控制单元的控制模式。
2.根据权利要求I所述的建筑机械，其中所述控制单元还包括 转动方向检测器，其连接到控制单元以检测所述上部旋转结构的转动方向； 操作方向检测器，其连接到控制单元以检测所述控制器的操作方向； 实际旋转速度检测器，其连接到控制单元以检测所述上部旋转结构的实际旋转速度；以及 操纵变量检测器，其连接至控制单元以检测控制器的操纵变量。
3.根据权利要求I所述的建筑机械，其中所述控制模式包括 供电模式，其中电力供应到电动机/发电机，从而使得在控制器的操作方向上产生力矩； 再生发电模式，其中到电动机/发电机的电力供应中止，并且其中电力从电动机/发电机供应到静电电容器；以及 零模式，其中到电动机/发电机的电力供应中止。
4.一种装备于具有上部旋转结构和下部行进主体的建筑机械中的再生装置，上部旋转结构具有多个惯性物体，每个惯性物体对应于每种确定功能，所述上部旋转结构包括 混合驱动单元； 多个液压致动器，其驱动所述多个惯性物体中的每个； 液压泵，其将压力油供应到所述多个液压致动器； 发动机，其驱动所述液压泵； 控制器，其录入操作者的操作意图； 方向控制阀单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而将从液压泵供应的压力油供应到每个液压致动器；电动机/发电机，其与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器协同工作地、或与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器相独立地驱动所述上部旋转结构； 伺服驱动器，其驱动发电机/电动机； 静电电容器，其向伺服驱动器供应电力和从伺服驱动器接受电力； 控制单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而引导所产生的力矩到伺服驱动器，并且将控制模式切换到供电模式或到再生发电模式以根据控制模式来引导所述伺服驱动器， 其中控制单元根据上部旋转结构的转动方向、控制器的操作方向、上部旋转结构的实际旋转速度、以及控制器的操纵变量而确定所述控制单元的控制模式。
5.通过使用一种装备于具有上部旋转结构和下部行进主体的建筑机械中的再生装置来进行的再生方法，上部旋转结构具有多个惯性物体，每个惯性物体对应于每种确定功能，所述上部旋转结构包括混合驱动单元； 多个液压致动器，其驱动所述多个惯性物体中的每个； 液压泵，其将压力油供应到所述多个液压致动器； 发动机，其驱动所述液压泵； 控制器，其录入操作者的操作意图； 方向控制阀单元，其响应于从控制器产生的信号而将从液压泵供应的压力油供应到每个液压致动器； 电动机/发电机，其与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器协同工作地、或与所述多个液压致动器中的至少一个相应液压致动器相独立地驱动所述惯性物体之 伺服驱动器，其驱动发电机/电动机； 静电电容器，其向伺服驱动器供应电力和从伺服驱动器接受电力； 控制单元，其响应于从控制器产生的压力油信号而引导所产生的力矩到伺服驱动器，并且将控制模式切换到供电模式或到再生发电模式以根据控制模式来引导所述伺服驱动器， 其中控制单元根据上部旋转结构的转动方向、控制器的操作方向、上部旋转结构的实际旋转速度、以及控制器的操纵变量而确定所述控制单元的控制模式。
全文摘要
提供了一种通过使用具有上部旋转结构和下部行进主体的建筑机械而控制再生条件的方法，所述上部旋转结构具备混合驱动单元，其中当处于制动模式时，液压马达由所述液压马达的入口端口与出口端口的内部连通经由一种连通阀而得以中立，从而使得大部分动(惯性)能通过再生发电而被有效地转换为电能以用于电力存储，且从而使得在最优条件下导致了在驱动与再生发电之间的切换；控制单元根据液压致动器的转动方向、液压致动器控制器的操作方向、液压致动器的实际旋转速度、以及液压致动器控制器的操纵变量而确定所述控制单元的控制模式。
文档编号E02F9/22GK103255798SQ20131005525
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者西谷圭介, 西山雅大 申请人:东芝机械株式会社