混合动力建筑机械的控制系统的制作方法
混合动力建筑机械的控制系统的制作方法
【专利摘要】混合动力建筑机械的控制系统包括：动臂操作用的操作阀、可变容量式流体压马达、用于调节分配到流体压马达的流量比例的分配机构、与流体压马达一体旋转的电动发电机、与电动发电机一体旋转的可变容量式辅助泵、用于控制分配机构的分配机构控制部、用于控制流体压马达和辅助泵的偏转角的偏转角控制部、以及用于将电动发电机的转速维持在目标转速的电动发电机控制部。动臂回生控制时的目标转速设定为高于仅进行辅助控制的情况下的目标转速。
【专利说明】混合动力建筑机械的控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合动力建筑机械的控制系统。
【背景技术】
[0002]公知有一种包括发动机和电动发电机在内的动力挖掘机等混合动力建筑机械。混合动力建筑机械利用发动机的剩余输出使发电机旋转而发电，或利用自传动装置排出的能量使电动发电机旋转而发电。如此发电得到的电力能够用于使电动发电机旋转，利用电动发电机的旋转能够驱动液压马达等。
[0003]在JP2009-235717A中，公开了一种将回转马达的回转压力用作回生能量的混合动力建筑机械的控制装置。该控制装置在动臂下降时利用自动臂缸排出的流体的压力、回转马达的回转压力使流体压马达旋转，从而使电动发电机旋转而进行发电，或使与流体压马达连结的辅助泵工作。
[0004]在上述控制装置中，由于辅助泵与主泵一起使用，因此不需要较大的排出量，能够以相对较低的转速使用。电动发电机自动臂缸回生能量。由于来自动臂缸的回生流量较多，因此，为了回生更多的能量，需要使电动发电机以更高的转速旋转。
[0005]但是，在同时进行自动臂缸回生能量的动臂回生控制和对辅助泵的驱动的情况下，如上所述，由于辅助泵所要求的转速较低，因此，难以使电动发电机的转速充分地上升。因而，难以在动臂缸收缩的动臂的下降时使动臂的下降速度充分地上升到操作者的要求速度。
【发明内容】
[0006]该发明的目的在于提供一种在进行高效的能量回生的同时，能够在动臂下降时使动臂的下降速度充分地上升到操作者的要求速度的混合动力建筑机械的控制系统。
[0007]根据本发明的某实施方式，一种混合动力建筑机械的控制系统，包括:操作阀，其控制动臂缸，用于进行对动臂的操作；可变容量式流体压马达，其用于回生，该可变容量式流体压马达在动臂下降时自动臂缸排出的返回流体的作用下旋转；分配机构，其用于调节返回流体中分配到流体压马达的流量比例；电动发电机，其与流体压马达一体旋转；可变容量式辅助泵，其与电动发电机一体旋转；分配机构控制部，其用于以维持根据操作阀的切换量而规定的动臂的下降速度的方式控制分配机构；偏转角控制部，其用于控制流体压马达和辅助泵的偏转角；以及电动发电机控制部，其用于将电动发电机的转速维持在目标转速；利用返回流体使流体压马达旋转的动臂回生控制时的目标转速设定为高于仅进行使辅助泵工作的辅助控制的情况下的目标转速。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是表示本发明的实施方式的混合动力建筑机械的控制系统的回路图。
[0009]图2是表示在控制器中进行的处理的内容的流程图。
【具体实施方式】
[0010]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0011]图1是表示本发明的实施方式的混合动力建筑机械的控制系统的回路图。
[0012]在本实施方式中，作为混合动力建筑机械，例示了动力挖掘机，但也可以是其他的建筑机械。动力挖掘机包括可变容量式的第I主泵MP1、可变容量式的第2主泵MP2、连接于第I主泵MPl的第I回路系统以及连接于第2主泵MP2的第2回路系统。
[0013]在第I回路系统上，自上游侧依次连接有用于控制回转马达RM的回转马达用的操作阀1、用于控制斗杆缸(未图示)的斗杆单速用的操作阀2、用于控制动臂缸BC的动臂双速用的操作阀3、用于控制预备用附件(未图示)的预备用的操作阀4、用于控制左行走马达(未图示)的左行走马达用的操作阀5。
[0014]各操作阀I?5经由中立流路6和并行通路7而连接于第I主泵MP1。在中立流路6上的左行走马达用的操作阀5的下游侧设有先导压力生成机构8。在先导压力生成机构8中流动的流量越大，先导压力生成机构8越会在其上游侧生成越高的先导压力。
[0015]由于在先导压力生成机构8中流动的流量根据操作阀I?5的切换量而变化，因此，先导压力生成机构8生成与操作阀I?5的切换量相对应的先导压力。
[0016]在操作阀I?5全部位于中立位置或中立位置附近的情况下，中立流路6将自第I主泵MPl排出的全部或一部分流体引导至箱T。在该情况下，由于在先导压力生成机构8中通过的流量较大，因此，先导压力生成机构8生成较高的先导压力。
[0017]在操作阀I?5被切换的情况下，泵排出量的一部分被引导至传动装置，剩余部分自中立流路6被引导至箱T。该情况下，先导压力生成机构8生成与流入中立流路6的流量相对应的先导压力。
[0018]在操作阀I?5被切换到全行程的状态的情况下，中立流路6关闭而使流体无法流通。该情况下，因为在先导压力生成机构8中流动的流量消失，因此，先导压力保持为零。
[0019]在先导压力生成机构8连接有先导流路9。先导流路9连接于用于控制第I主泵MPl的偏转角的调节器10。调节器10与先导流路9的先导压成反比例地控制第I主泵MPl的偏转角，从而控制第I主泵MPl的排出量。因而，若操作阀I?5被切换到全行程的状态，则由于中立流路6中的流动消失且先导压力生成机构8所生成的先导压力变为零，因此，第I主泵MPl的偏转角成为最大且排出量成为最大。
[0020]在先导流路9上连接有第I压力传感器11。第I压力传感器11将检测到的压力信号输入到控制器C。
[0021]另一方面，在第2回路系统上，自上游侧依次连接有用于控制右行走马达(未图示)的右行走马达用的操作阀12、用于控制铲斗缸(未图示)的铲斗用的操作阀13、用于控制动臂缸BC的动臂单速用的操作阀14、用于控制斗杆缸(未图示)的斗杆双速用的操作阀15。在动臂单速用的操作阀14上设有用于检测操作方向和切换量的传感器14a。
[0022]各操作阀12?15经由中立流路16而连接于第2主泵MP2。而且，铲斗用的操作阀13和动臂单速用的操作阀14经由并行通路17而连接于第2主泵MP2。在中立流路16上的斗杆双速用的操作阀15的下游侧设有先导压力生成机构18。在先导压力生成机构18中流动的流量越大，先导压力生成机构18越会在其上游侧生成越高的先导压力。
[0023]在先导压力生成机构18连接有先导流路19。先导流路19连接于用于控制第2主泵MP2的偏转角的调节器20。调节器20与先导流路19的先导压力成反比例地控制第2主泵MP2的偏转角，从而控制第2主泵MP2的排出量。因而，若操作阀12?15被切换到全行程的状态，则由于中立流路16中的流动消失且先导压力生成机构18所生成的先导压力变为零，因此，第2主泵MP2的偏转角成为最大且排出量成为最大。
[0024]在先导流路19连接有第2压力传感器21。第2压力传感器21将检测到的压力信号输入到控制器C。
[0025]第I主泵MPl和第2主泵MP2利用一个发动机E的驱动力同轴旋转。在发动机E连结有发电机22。发电机22利用发动机E的剩余输出旋转从而能够发电。利用发电机22发电得到的电力经由电池充电器23充电至电池24。在电池充电器23连接于家庭用的电源25的情况下，也能够向电池24充电。也就是说，电池充电器23还能够连接于独立于动力挖掘机的电源。电池24连接于控制器C。控制器C具有监视电池24的充电量的功能。
[0026]在连接于第I回路系统的回转马达用的操作阀I的传动装置端口上连接有与回转马达RM连通的通路26、27。在作为回转回路的通路26、27分别连接有溢流阀28、29。在回转马达用的操作阀I保持于图1所示的中立位置的情况下，传动装置端口闭塞而使回转马达RM维持在停止状态。
[0027]若回转马达用的操作阀I被切换到图1的右侧位置，则通路26连接于第I主泵MPl，通路27与箱T连通。因而，第I主泵MPl的排出流体经由通路26供给至回转马达RM而使回转马达RM旋转。而且，来自回转马达RM的返回流体经由通路27返回至箱T。
[0028]若回转马达用的操作阀I被切换到图1的左侧位置，则第I主泵MPl的排出流体经由通路27供给至回转马达RM而使回转马达RM反转。而且，来自回转马达RM的返回流体经由通路26返回至箱T。
[0029]在回转马达RM旋转过程中，当通路26、27到达了设定压力以上时，溢流阀28、29打开而使高压侧的流体返回至箱。另外，在回转马达RM旋转过程中，在回转马达用的操作阀I返回到中立位置的情况下，操作阀I的传动装置端口闭塞。即使操作阀I的传动装置端口闭塞，回转马达RM也会利用自身的惯性能量暂时持续旋转。回转马达RM利用惯性能量旋转从而回转马达RM发挥泵作用。此时，若利用通路26、27、回转马达RM、溢流阀28、29构成闭合回路，则惯性能量利用溢流阀28、29转换为热能量。
[0030]在本实施方式中，在利用使回转马达RM停止的制动时的惯性能量、回转动作时的回转压力使通路26、27内的压力超过打开溢流阀28、29的设定压力时，代替将该能量作为热能量进行消耗，将回转回路的流体经由后述的合流通路43供给到流体压马达AM。由此，能够进行回转回生控制。在回转回生控制时，控制器C将设于合流通路43的电磁开闭阀46切换到打开位置。
[0031]另外，在本实施方式中，在合流通路43设有电磁开闭阀46，但也可以代替电磁开闭阀46而设置在先导压力的作用下进行切换的开闭阀。在该情况下，只要新设置用于控制先导压力的先导电磁控制阀即可。先导电磁控制阀能够利用来自控制器C的信号进行开闭控制。
[0032]若动臂单速用的操作阀14自中立位置被切换到图1的右侧位置，则来自第2主泵MP2的压力流体经由通路30被供给到动臂缸BC的活塞侧室31。来自活塞杆侧室32的返回流体经由通路33返回到箱T。由此，动臂缸BC伸长而动臂上升。
[0033]相反地，若动臂单速用的操作阀14被切换到图1的左侧位置，则来自第2主泵MP2的压力流体经由通路33被供给到动臂缸BC的活塞杆侧室32。来自活塞侧室31的返回流体经由通路30返回到箱T。由此，动臂缸BC收缩而动臂下降。另外，动臂双速用的操作阀3与动臂单速用的操作阀14连动地切换。
[0034]使动臂下降且使动臂缸BC收缩时的返回流量根据动臂单速用的操作阀14的切换量来确定，动臂的下降速度根据返回流量来确定。也就是说，根据操作者操作用于切换动臂单速用的操作阀14的控制杆时的操作量来对动臂缸BC的收缩速度、即动臂的下降速度进行控制。
[0035]在连结动臂缸BC的活塞侧室31和动臂单速用的操作阀14之间的通路30设有比例电磁阀34。比例电磁阀34的开度由控制器C的输出信号控制，在正常状态下成为全开。
[0036]接着，说明对第I主泵MPl和第2主泵MP2的输出进行辅助的可变容量式的辅助泵AP。
[0037]在辅助泵AP连结有电动发电机MG，在电动发电机MG连结有流体压马达AM。辅助泵AP在电动发电机MG或可变容量式的流体压马达AM的驱动力的作用下旋转，电动发电机MG和流体压马达AM同轴旋转。
[0038]在电动发电机MG连接有变换器I，变换器I连接于控制器C。控制器C经由变换器I控制电动发电机MG的转速等。辅助泵AP和流体压马达AM的偏转角由偏转角控制器35,36控制。偏转角控制器35、36连接于控制器C，由控制器C的输出信号控制。
[0039]在辅助泵AP连接有排出通路37。排出通路37分支为合流于第I主泵MPl的排出侦_第I合流通路38、合流于第2主泵MP2的排出侧的第2合流通路39。在第I合流通路38和第2合流通路39上设有分别由控制器C的输出信号控制开度的第I比例电磁节流阀40和第2比例电磁节流阀41。
[0040]在流体压马达AM连接有连接用通路42。连接用通路42借助合流通路43和单向阀44、45连接于连接有回转马达RM的通路26、27。在合流通路43设有由控制器C开闭控制的电磁开闭阀46。在电磁开闭阀46与单向阀44、45之间设有用于检测回转马达RM的回转时的压力或制动时的压力、即回转压力的压力传感器47。压力传感器47的压力信号被输入到控制器C。
[0041 ] 在合流通路43中，对于自回转回路向流体压马达AM的流动而言，在比电磁开闭阀46靠下游侧设有安全阀48。在例如电磁开闭阀46等设于连接用通路42和合流通路43的系统的构件发生了故障的情况下，安全阀48通过维持通路26、27的压力来防止回转马达RM的偏离。另外，对于自回转回路向流体压马达AM的流动而言，自上游侧依次设有压力传感器47、电磁开闭阀46、安全阀48。
[0042]在动臂缸BC与比例电磁阀34之间设有与连接用通路42连通的通路49。在通路49上设有由控制器C控制的电磁开闭阀50。另外，在本实施方式中，设有比例电磁阀34和电磁开闭阀50这两者，但在设有不将动臂缸BC的返回流体导入流体压马达AM的流路切换机构等的情况下，也可以不设置电磁开闭阀50。
[0043]若电磁开闭阀50被切换到打开位置，则根据比例电磁阀34的开度，来自动臂缸BC的返回流体分配为被引导至流体压马达AM的流体和自动臂单速用的操作阀14被引导至箱的流体。
[0044]在开放电磁开闭阀50时，控制器C根据操作动臂缸BC的动臂单速用的操作阀14的控制杆的操作量运算操作者所要求的动臂缸BC的下降速度。控制器C根据被引导至流体压马达AM的流体和自动臂单速用的操作阀14被引导至箱的流体的合计流量以能够维持动臂缸BC的下降速度的方式确定比例电磁阀34的开度。
[0045]在控制器C上连接有用于检测各操作阀I?5、12?15的控制杆的操作量的切换量检测部(未图示)。另外，切换量检测部可以是用于检测各操作阀I?5、12?15的控制杆的切换量的结构，还可以是直接检测各操作阀I?5、12?15的滑阀的移动量、或检测作用于滑阀的先导压力的结构。
[0046]在控制器C内存储有转速Nb、转速Na以及转速Nr。转速Nb为动臂回生控制时的电动发电机的转速。转速Na为不进行动臂回生控制和回转回生控制而仅使辅助泵AP工作的情况下的电动发电机MG的转速。转速Nr为在不进行动臂回生控制而仅施行回转回生控制的情况、以及施行回转回生控制和辅助控制这两种控制的情况下的电动发电机MG的转速。
[0047]在控制器C内预先存储有回转压力的阈值Pt。阈值Pt为略低于设于回转马达RM的回转回路的溢流阀28、29的设定压力的压力，为略低于回转马达RM的制动压力或起动压力的压力。在利用压力传感器47检测到的回转压力达到了阈值Pt的情况下，控制器C将电磁开闭阀46自关闭位置切换到打开位置，并将经由溢流阀28、29向箱排出的量的流体供给到合流通路43。
[0048]在控制器C内预先存储有根据回转压力和回转压力的阈值而运算回转回生流量的运算公式。因而，控制器C能够使用该运算公式而根据利用压力传感器47检测到的压力预测回转回生流量。
[0049]另外，例如，可以将表示利用压力传感器47检测到的压力与回转回生流量之间的关系的表格预先存储在控制器C内，参照该表格进行对回转回生流量的预测。在该情况下，控制器C可以不包括运算功能。
[0050]以下，说明动臂回生控制时和回转回生控制时的控制器的处理。图2是表示控制器的处理的内容的流程图。
[0051]在步骤SI中，控制器C设定与辅助控制指令相对应的辅助流量Qa和预先存储的电动发电机MG的转速Na。辅助控制指令为使辅助泵AP工作的信号。该信号为动臂单速用的操作阀14被向使动臂缸BC伸长的方向操作或其他的操作阀1、2、4、5、13、15被操作的情况下自用于检测各操作阀的切换量的切换量检测部输入到控制器C的信号。在仅进行动臂缸BC收缩的动臂的下降控制的情况下，不输出辅助控制指令。
[0052]S卩，除动臂的下降控制以外，在操作阀被操作的情况下，控制器C检测操作阀的切换量，并且，根据在控制器内预先设定的运算公式运算辅助泵的排出量、即辅助流量Qa。
[0053]在步骤S2中，控制器C根据动臂单速用O操作阀14的操作状况检测动臂缸BC的伸缩状态。在动臂缸BC收缩工作时、即动臂的下降控制时的情况下，控制器C根据动臂单速用的操作阀14的切换量运算动臂回生流量Qb。另外，控制器C设定预先存储的动臂回生控制时的电动发电机MG的转速Nb。
[0054]在步骤S3中，控制器C设定回转回生控制时的电动发电机MG的转速Nr和回转压力的阈值Pt。转速Nr和阈值Pt预先存储在控制器C内。另外，在步骤SI?S3中，控制器C设定转速Na等的意思是将控制连接于控制器C的操作阀、偏转角控制器35、36等所需要的数据设定在控制程序中。
[0055]在步骤S4中，控制器C判断是否进行动臂回生控制、即是否存在动臂回生控制指令。动臂回生控制指令为在动臂用控制阀的操作控制杆被向使动臂缸BC收缩、S卩向使动臂下降的方向操作的情况下检测出的信号，且自切换量检测部输入到控制器C。若判断存在动臂回生控制指令，则处理进入步骤S5，若判断不存在动臂回生控制指令，则处理进入步骤Sn。
[0056]在步骤S5中，控制器C判断是否存在辅助控制指令和回转动作中的至少一者。是否使辅助泵AP工作通过是否存在辅助控制指令来判断。是否使回转马达RM工作通过是否存在回转马达用的操作阀I的切换操作来判断。
[0057]若判断不存在辅助控制指令且没有进行回转马达用的操作阀I的切换操作，则处理进入步骤S6。若判断为使辅助泵AP或回转马达RM工作，则处理进入步骤S8。
[0058]在步骤S6中，控制器C根据动臂单速用的操作阀14的切换量运算动臂缸BC的收缩速度(动臂的下降速度)、即来自动臂缸BC的返回流量。而且，控制器C将电磁开闭阀50切换到打开位置，并且根据运算得到的返回流量控制比例电磁阀34的开度。
[0059]而且，控制器C运算用于单独执行伴随动臂缸BC的收缩动作的动臂回生控制的控制值。具体而言，控制器C根据比例电磁阀34的开度运算被引导至连接用通路42的回生流量Qb，利用该回生流量Qb运算能够将电动发电机MG的转速维持在转速Nb的流体压马达AM的偏转角β。也就是说，偏转角β为与使在回生流量Qb的作用下旋转的流体压马达AM以转速Nb旋转所需的每旋转一周的排量相对应的偏转角。
[0060]而且，控制器C使与以转速Nb旋转的电动发电机MG—体旋转的辅助泵AP的偏转角α为零且使其排出量为零。
[0061]在步骤S5中，若判断使辅助泵AP或回转马达RM工作且处理进入步骤S8，则控制器C判断是否存在回转回生控制指令。回转回生控制指令意思是设于合流通路43的压力传感器47所检测的回转压力到达了阈值Pt的情况下的输入信号。若判断存在回转回生控制指令，则处理进入步骤S9，若判断不存在回转回生控制指令，则处理进入步骤S10。
[0062]在步骤S9中，控制器C确定用于进行动臂回生控制、回转回生控制以及辅助控制的控制值。即、控制器C运算能够将电动发电机MG的转速维持在与单独控制动臂回生控制时(步骤S6)相同的转速Nb并且能够将利用压力传感器47检测的回转压力的值保持为阈值Pt的流体压马达AM的偏转角β。
[0063]而且，控制器C运算以转速Nb旋转的同时能够排出运算出的辅助流量Qa的辅助泵AP的偏转角a。该偏转角α为与以转速Nb旋转的辅助泵AP排出辅助流量Qa所需的每旋转一周的排量相对应的偏转角。
[0064]在步骤S8中，若判断不存在回转回生控制指令且处理进入步骤S10，则控制器C运算不进行回转回生控制而进行动臂回生控制和辅助控制所需的控制值。即、控制器C运算能够利用设定的回生流量Qb将电动发电机MG的转速维持在设定的转速Nb的流体压马达AM的偏转角β。另外，控制器C运算以转速Nb旋转的同时能够排出设定的辅助流量Qa的辅助泵AP的偏转角α。
[0065]在步骤S4中，若判断不存在动臂回生控制指令且处理进入步骤S11，则控制器C判断是否存在用于使辅助泵AP工作的辅助控制指令或回转马达RM的回转动作。若判断辅助控制指令和回转动作均不存在，则处理进入步骤S12，控制器C将控制值设定为零。
[0066]若判断存在辅助控制指令或回转动作且处理进入步骤S13，则控制器C判断是否存在回转回生控制指令。在利用压力传感器47检测到的回转压力到达了阈值Pt的情况下，判断为存在回转回生控制指令，在回转压力未到达阈值Pt的情况下，判断为不存在回转回生控制指令。若判断存在回转回生控制指令，则处理进入步骤S14，若判断不存在回转回生控制指令，则处理进入步骤S17。
[0067]在步骤S14中，控制器C判断是否存在辅助控制指令。若判断存在辅助控制指令，则处理进入步骤S15，若判断不存在辅助控制指令，则处理进入步骤S16。
[0068]在步骤S15中，控制器C运算用于进行回转回生控制和辅助控制的控制值。控制器C运算在进行回转回生控制的同时进行除动臂缸BC的收缩动作(动臂的下降动作)以外的操作的情况下的控制值。
[0069]S卩，控制器C运算能够将电动发电机MG的转速维持在转速Nr并且能够使回转压力保持为阈值Pt的流体压马达AM的偏转角β，并且运算能够排出运算出的辅助流量Qa的辅助泵AP的偏转角α。
[0070]也就是说，偏转角α为与以转速Nr旋转的辅助泵AP用于排出辅助流量Qa的每旋转一周的排量相对应的偏转角。偏转角β为流体压马达AM以转速Nr旋转的同时维持阈值Pt所需的偏转角。
[0071]在步骤S14中，若判断不存在辅助控制指令而处理进入步骤S16，则控制器C运算能够将电动发电机MG的转速维持在转速Nr并且能够将转压力保持在阈值Pt的流体压马达AM的偏转角β。在本步骤中，由于不需要辅助控制，因此，控制器C将以转速Nr旋转的辅助泵AP的偏转角α设定为零，且使辅助泵AP的排出量为零。
[0072]在步骤S13中，若判断不存在回转回生控制指令而处理进入步骤S17，则控制器C运算不存在动臂回生控制和回转回生控制的仅用于进行辅助控制的控制值。即，控制器C运算能够在维持电动发电机MG的转速Na的同时排出辅助流量Qa的辅助泵AP的偏转角α。在本步骤中，由于不进行动臂回生控制和回转回生控制，因此，控制器C将流体压马达AM的偏转角β设定为零。
[0073]在上述步骤S6、S9、S10、S15、S16、S17中，在运算出与各控制相对应的控制值之后，处理进入步骤S7。
[0074]在步骤S7中，控制器C确认各步骤中指定的流量、转速在电动发电机MG的动力限制内，如果在限制内则执行与上述控制值相对应的控制。另外，如果在限制外则修正为限制内，且执行与上述控制值相对应的控制。
[0075]另外，在执行上述控制时，控制器C除控制流体压马达AM和辅助泵AP的偏转角以夕卜，还对比例电磁阀34、电磁开闭阀50以及电磁开闭阀46进行控制。
[0076]例如，在输入有动臂回生控制指令的情况下，控制器C关闭比例电磁阀34而将电磁开闭阀50切换到打开位置，将来自动臂缸BC的回生流量引导至连接用通路42。另外，在输入有回转回生控制指令的情况下，控制器C将合流通路43的电磁开闭阀46切换到打开位置，将自回转马达RM排出的流体引导至连接用通路42。
[0077]在本实施方式的控制回路中，在回转回路的回转压力到达了略低于在溢流阀28、29设定的制动压力的阈值Pt时，合流通路43的电磁开闭阀46被切换到打开位置且回转回路的流体被引导至流体压马达AM。因而，能够防止回转压力到达制动压力而使回转回路的流体经由溢流阀28、29流入箱T。由此，能够通过将经由溢流阀28、29返回到箱T的流体引导至流体压马达AM回生能量。
[0078]在本实施方式中，在返回流量增大的动臂回生控制时，由于以相对较大的转速、SP转速Nb使电动发电机MG旋转，因此，能够将返回流量不浪费地供给到流体压马达AM。
[0079]在仅进行辅助控制的情况下、或仅进行回转回生控制的情况下，电动发电机MG的转速设定为小于转速Nb的转速Na、Nr。如此减小转速Na、Nr的原因如以下所述。
[0080]由于同时使用第I主泵MPl和第2主泵MP2，因此，辅助泵AP不需要太大的排出量。因此，辅助泵AP的偏转角α多控制为较小的角度。
[0081]在偏转角α较小的状态下，在欲将电动发电机MG的转速增大且将辅助泵AP的排出量控制在微小的范围内的情况下，偏转角α的控制范围也变得微小。若欲在微小的控制范围内控制偏转角α，则难以控制辅助泵AP的排出量，并且辅助泵AP的泵效率降低。
[0082]因此，通过将仅进行辅助控制的情况下的转速Na设定为较小，而容易控制辅助泵AP的排出量，并且使辅助泵AP的泵效率提高。
[0083]另外，由于回转回生流量较少，因此，在仅进行回转回生控制的情况下供给到流体压马达AM的流量变得较少。因此，通过将仅进行回转回生控制的情况下的电动发电机MG的转速Nr设定为较小，能够增大流体压马达AM的偏转角β的控制范围。
[0084]另一方面，在同时执行动臂回生控制和辅助控制或同时执行动臂回生控制和回转回生控制的情况下，为了优先进行动臂回生控制，电动发电机MG的转速设定为相对较大的转速Nb。
[0085]另外，辅助控制时的转速Na和回转回生控制时的转速Nr只要分别设定为小于动臂回生控制时的转速Nb即可，转速Na和转速Nr中的一者大于另一者也可以，两者相等也可以。
[0086]以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构中。
[0087]本申请基于2012年8月15日向日本国特许厅申请的日本特愿2012-180234主张优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书中。
【权利要求】
1.一种混合动力建筑机械的控制系统，包括: 操作阀，其控制动臂缸，用于进行对动臂的操作； 可变容量式流体压马达，其用于回生，该可变容量式流体压马达在上述动臂下降时自上述动臂缸排出的返回流体的作用下旋转； 分配机构，其用于调节上述返回流体中分配到上述流体压马达的流量比例； 电动发电机，其与上述流体压马达一体旋转； 可变容量式辅助泵，其与上述电动发电机一体旋转； 分配机构控制部，其用于以维持根据上述操作阀的切换量而规定的上述动臂的下降速度的方式控制上述分配机构； 偏转角控制部，其用于控制上述流体压马达和上述辅助泵的偏转角；以及 电动发电机控制部，其用于将上述电动发电机的转速维持在目标转速； 上述流体压马达在上述返回流体的作用下旋转的、动臂回生控制时的上述目标转速设定为高于仅进行使上述辅助泵工作的辅助控制的情况下的上述目标转速。
2.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的控制系统，其中， 该混合动力建筑机械的控制系统还包括: 返回流量运算部，其在上述动臂回生控制时，根据上述操作阀的切换量运算上述返回流体的流量、即返回流量； 回生流量运算部，其运算上述返回流量中的、利用上述分配机构分配到上述流体压马达的流量、即动臂回生流量；以及 马达偏转角运算部，其根据上述动臂回生流量运算使上述电动发电机维持在上述动臂回生控制时的上述目标转速所需的上述流体压马达的偏转角； 上述偏转角控制部根据利用上述马达偏转角运算部运算出的上述偏转角而控制上述流体压马达的偏转角。
3.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的控制系统，其中， 该混合动力建筑机械的控制系统还包括: 辅助流量运算部，其在仅进行上述辅助控制的情况下，运算上述辅助泵的排出量、即辅助流量；以及 泵偏转角运算部，其根据上述辅助流量，运算上述电动发电机在仅进行上述辅助控制的情况下维持上述目标转速所需的上述辅助泵的偏转角； 上述偏转角控制部根据利用上述泵偏转角运算部运算出的上述偏转角而控制上述辅助泵的偏转角。
4.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的控制系统，其中， 该混合动力建筑机械的控制系统还包括: 回转回路，其经由在连接上述动臂缸和上述流体压马达之间的通路合流的合流通路而连接于上述流体压马达； 回转马达，其设于上述回转回路； 压力检测器，其用于检测上述回转马达的回转压力；以及 回转回生判断部，其在利用上述压力检测器检测到的上述回转压力到达了预先设定的阈值代的情况下，判断为是上述流体压马达在自上述回转回路被引导至上述流体压马达的流体的作用下旋转的回转回生控制时； 判断为是上述回转回生控制时的情况下的上述目标转速设定为低于上述动臂回生控制时的上述目标转速。
5.根据权利要求4所述的混合动力建筑机械的控制系统，其中，该混合动力建筑机械的控制系统还包括偏转角运算部，在判断为是上述回转回生控制时的情况下，该偏转角运算部运算将上述马达发电机的转速维持在上述回转回生控制时的上述目标转速并且将上述回转压力维持在上述阈值代所需的上述流体压马达的偏转角，上述偏转角控制部根据利用上述偏转角运算部运算出的上述偏转角控制上述流体压马达的偏转角。
【文档编号】E02F9/20GK104364536SQ201380031542
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】川崎治彦, 江川祐弘 申请人:萱场工业株式会社
【专利摘要】混合动力建筑机械的控制系统包括：动臂操作用的操作阀、可变容量式流体压马达、用于调节分配到流体压马达的流量比例的分配机构、与流体压马达一体旋转的电动发电机、与电动发电机一体旋转的可变容量式辅助泵、用于控制分配机构的分配机构控制部、用于控制流体压马达和辅助泵的偏转角的偏转角控制部、以及用于将电动发电机的转速维持在目标转速的电动发电机控制部。动臂回生控制时的目标转速设定为高于仅进行辅助控制的情况下的目标转速。
【专利说明】混合动力建筑机械的控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合动力建筑机械的控制系统。
【背景技术】
[0002]公知有一种包括发动机和电动发电机在内的动力挖掘机等混合动力建筑机械。混合动力建筑机械利用发动机的剩余输出使发电机旋转而发电，或利用自传动装置排出的能量使电动发电机旋转而发电。如此发电得到的电力能够用于使电动发电机旋转，利用电动发电机的旋转能够驱动液压马达等。
[0003]在JP2009-235717A中，公开了一种将回转马达的回转压力用作回生能量的混合动力建筑机械的控制装置。该控制装置在动臂下降时利用自动臂缸排出的流体的压力、回转马达的回转压力使流体压马达旋转，从而使电动发电机旋转而进行发电，或使与流体压马达连结的辅助泵工作。
[0004]在上述控制装置中，由于辅助泵与主泵一起使用，因此不需要较大的排出量，能够以相对较低的转速使用。电动发电机自动臂缸回生能量。由于来自动臂缸的回生流量较多，因此，为了回生更多的能量，需要使电动发电机以更高的转速旋转。
[0005]但是，在同时进行自动臂缸回生能量的动臂回生控制和对辅助泵的驱动的情况下，如上所述，由于辅助泵所要求的转速较低，因此，难以使电动发电机的转速充分地上升。因而，难以在动臂缸收缩的动臂的下降时使动臂的下降速度充分地上升到操作者的要求速度。
【发明内容】
[0006]该发明的目的在于提供一种在进行高效的能量回生的同时，能够在动臂下降时使动臂的下降速度充分地上升到操作者的要求速度的混合动力建筑机械的控制系统。
[0007]根据本发明的某实施方式，一种混合动力建筑机械的控制系统，包括:操作阀，其控制动臂缸，用于进行对动臂的操作；可变容量式流体压马达，其用于回生，该可变容量式流体压马达在动臂下降时自动臂缸排出的返回流体的作用下旋转；分配机构，其用于调节返回流体中分配到流体压马达的流量比例；电动发电机，其与流体压马达一体旋转；可变容量式辅助泵，其与电动发电机一体旋转；分配机构控制部，其用于以维持根据操作阀的切换量而规定的动臂的下降速度的方式控制分配机构；偏转角控制部，其用于控制流体压马达和辅助泵的偏转角；以及电动发电机控制部，其用于将电动发电机的转速维持在目标转速；利用返回流体使流体压马达旋转的动臂回生控制时的目标转速设定为高于仅进行使辅助泵工作的辅助控制的情况下的目标转速。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是表示本发明的实施方式的混合动力建筑机械的控制系统的回路图。
[0009]图2是表示在控制器中进行的处理的内容的流程图。
【具体实施方式】
[0010]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0011]图1是表示本发明的实施方式的混合动力建筑机械的控制系统的回路图。
[0012]在本实施方式中，作为混合动力建筑机械，例示了动力挖掘机，但也可以是其他的建筑机械。动力挖掘机包括可变容量式的第I主泵MP1、可变容量式的第2主泵MP2、连接于第I主泵MPl的第I回路系统以及连接于第2主泵MP2的第2回路系统。
[0013]在第I回路系统上，自上游侧依次连接有用于控制回转马达RM的回转马达用的操作阀1、用于控制斗杆缸(未图示)的斗杆单速用的操作阀2、用于控制动臂缸BC的动臂双速用的操作阀3、用于控制预备用附件(未图示)的预备用的操作阀4、用于控制左行走马达(未图示)的左行走马达用的操作阀5。
[0014]各操作阀I?5经由中立流路6和并行通路7而连接于第I主泵MP1。在中立流路6上的左行走马达用的操作阀5的下游侧设有先导压力生成机构8。在先导压力生成机构8中流动的流量越大，先导压力生成机构8越会在其上游侧生成越高的先导压力。
[0015]由于在先导压力生成机构8中流动的流量根据操作阀I?5的切换量而变化，因此，先导压力生成机构8生成与操作阀I?5的切换量相对应的先导压力。
[0016]在操作阀I?5全部位于中立位置或中立位置附近的情况下，中立流路6将自第I主泵MPl排出的全部或一部分流体引导至箱T。在该情况下，由于在先导压力生成机构8中通过的流量较大，因此，先导压力生成机构8生成较高的先导压力。
[0017]在操作阀I?5被切换的情况下，泵排出量的一部分被引导至传动装置，剩余部分自中立流路6被引导至箱T。该情况下，先导压力生成机构8生成与流入中立流路6的流量相对应的先导压力。
[0018]在操作阀I?5被切换到全行程的状态的情况下，中立流路6关闭而使流体无法流通。该情况下，因为在先导压力生成机构8中流动的流量消失，因此，先导压力保持为零。
[0019]在先导压力生成机构8连接有先导流路9。先导流路9连接于用于控制第I主泵MPl的偏转角的调节器10。调节器10与先导流路9的先导压成反比例地控制第I主泵MPl的偏转角，从而控制第I主泵MPl的排出量。因而，若操作阀I?5被切换到全行程的状态，则由于中立流路6中的流动消失且先导压力生成机构8所生成的先导压力变为零，因此，第I主泵MPl的偏转角成为最大且排出量成为最大。
[0020]在先导流路9上连接有第I压力传感器11。第I压力传感器11将检测到的压力信号输入到控制器C。
[0021]另一方面，在第2回路系统上，自上游侧依次连接有用于控制右行走马达(未图示)的右行走马达用的操作阀12、用于控制铲斗缸(未图示)的铲斗用的操作阀13、用于控制动臂缸BC的动臂单速用的操作阀14、用于控制斗杆缸(未图示)的斗杆双速用的操作阀15。在动臂单速用的操作阀14上设有用于检测操作方向和切换量的传感器14a。
[0022]各操作阀12?15经由中立流路16而连接于第2主泵MP2。而且，铲斗用的操作阀13和动臂单速用的操作阀14经由并行通路17而连接于第2主泵MP2。在中立流路16上的斗杆双速用的操作阀15的下游侧设有先导压力生成机构18。在先导压力生成机构18中流动的流量越大，先导压力生成机构18越会在其上游侧生成越高的先导压力。
[0023]在先导压力生成机构18连接有先导流路19。先导流路19连接于用于控制第2主泵MP2的偏转角的调节器20。调节器20与先导流路19的先导压力成反比例地控制第2主泵MP2的偏转角，从而控制第2主泵MP2的排出量。因而，若操作阀12?15被切换到全行程的状态，则由于中立流路16中的流动消失且先导压力生成机构18所生成的先导压力变为零，因此，第2主泵MP2的偏转角成为最大且排出量成为最大。
[0024]在先导流路19连接有第2压力传感器21。第2压力传感器21将检测到的压力信号输入到控制器C。
[0025]第I主泵MPl和第2主泵MP2利用一个发动机E的驱动力同轴旋转。在发动机E连结有发电机22。发电机22利用发动机E的剩余输出旋转从而能够发电。利用发电机22发电得到的电力经由电池充电器23充电至电池24。在电池充电器23连接于家庭用的电源25的情况下，也能够向电池24充电。也就是说，电池充电器23还能够连接于独立于动力挖掘机的电源。电池24连接于控制器C。控制器C具有监视电池24的充电量的功能。
[0026]在连接于第I回路系统的回转马达用的操作阀I的传动装置端口上连接有与回转马达RM连通的通路26、27。在作为回转回路的通路26、27分别连接有溢流阀28、29。在回转马达用的操作阀I保持于图1所示的中立位置的情况下，传动装置端口闭塞而使回转马达RM维持在停止状态。
[0027]若回转马达用的操作阀I被切换到图1的右侧位置，则通路26连接于第I主泵MPl，通路27与箱T连通。因而，第I主泵MPl的排出流体经由通路26供给至回转马达RM而使回转马达RM旋转。而且，来自回转马达RM的返回流体经由通路27返回至箱T。
[0028]若回转马达用的操作阀I被切换到图1的左侧位置，则第I主泵MPl的排出流体经由通路27供给至回转马达RM而使回转马达RM反转。而且，来自回转马达RM的返回流体经由通路26返回至箱T。
[0029]在回转马达RM旋转过程中，当通路26、27到达了设定压力以上时，溢流阀28、29打开而使高压侧的流体返回至箱。另外，在回转马达RM旋转过程中，在回转马达用的操作阀I返回到中立位置的情况下，操作阀I的传动装置端口闭塞。即使操作阀I的传动装置端口闭塞，回转马达RM也会利用自身的惯性能量暂时持续旋转。回转马达RM利用惯性能量旋转从而回转马达RM发挥泵作用。此时，若利用通路26、27、回转马达RM、溢流阀28、29构成闭合回路，则惯性能量利用溢流阀28、29转换为热能量。
[0030]在本实施方式中，在利用使回转马达RM停止的制动时的惯性能量、回转动作时的回转压力使通路26、27内的压力超过打开溢流阀28、29的设定压力时，代替将该能量作为热能量进行消耗，将回转回路的流体经由后述的合流通路43供给到流体压马达AM。由此，能够进行回转回生控制。在回转回生控制时，控制器C将设于合流通路43的电磁开闭阀46切换到打开位置。
[0031]另外，在本实施方式中，在合流通路43设有电磁开闭阀46，但也可以代替电磁开闭阀46而设置在先导压力的作用下进行切换的开闭阀。在该情况下，只要新设置用于控制先导压力的先导电磁控制阀即可。先导电磁控制阀能够利用来自控制器C的信号进行开闭控制。
[0032]若动臂单速用的操作阀14自中立位置被切换到图1的右侧位置，则来自第2主泵MP2的压力流体经由通路30被供给到动臂缸BC的活塞侧室31。来自活塞杆侧室32的返回流体经由通路33返回到箱T。由此，动臂缸BC伸长而动臂上升。
[0033]相反地，若动臂单速用的操作阀14被切换到图1的左侧位置，则来自第2主泵MP2的压力流体经由通路33被供给到动臂缸BC的活塞杆侧室32。来自活塞侧室31的返回流体经由通路30返回到箱T。由此，动臂缸BC收缩而动臂下降。另外，动臂双速用的操作阀3与动臂单速用的操作阀14连动地切换。
[0034]使动臂下降且使动臂缸BC收缩时的返回流量根据动臂单速用的操作阀14的切换量来确定，动臂的下降速度根据返回流量来确定。也就是说，根据操作者操作用于切换动臂单速用的操作阀14的控制杆时的操作量来对动臂缸BC的收缩速度、即动臂的下降速度进行控制。
[0035]在连结动臂缸BC的活塞侧室31和动臂单速用的操作阀14之间的通路30设有比例电磁阀34。比例电磁阀34的开度由控制器C的输出信号控制，在正常状态下成为全开。
[0036]接着，说明对第I主泵MPl和第2主泵MP2的输出进行辅助的可变容量式的辅助泵AP。
[0037]在辅助泵AP连结有电动发电机MG，在电动发电机MG连结有流体压马达AM。辅助泵AP在电动发电机MG或可变容量式的流体压马达AM的驱动力的作用下旋转，电动发电机MG和流体压马达AM同轴旋转。
[0038]在电动发电机MG连接有变换器I，变换器I连接于控制器C。控制器C经由变换器I控制电动发电机MG的转速等。辅助泵AP和流体压马达AM的偏转角由偏转角控制器35,36控制。偏转角控制器35、36连接于控制器C，由控制器C的输出信号控制。
[0039]在辅助泵AP连接有排出通路37。排出通路37分支为合流于第I主泵MPl的排出侦_第I合流通路38、合流于第2主泵MP2的排出侧的第2合流通路39。在第I合流通路38和第2合流通路39上设有分别由控制器C的输出信号控制开度的第I比例电磁节流阀40和第2比例电磁节流阀41。
[0040]在流体压马达AM连接有连接用通路42。连接用通路42借助合流通路43和单向阀44、45连接于连接有回转马达RM的通路26、27。在合流通路43设有由控制器C开闭控制的电磁开闭阀46。在电磁开闭阀46与单向阀44、45之间设有用于检测回转马达RM的回转时的压力或制动时的压力、即回转压力的压力传感器47。压力传感器47的压力信号被输入到控制器C。
[0041 ] 在合流通路43中，对于自回转回路向流体压马达AM的流动而言，在比电磁开闭阀46靠下游侧设有安全阀48。在例如电磁开闭阀46等设于连接用通路42和合流通路43的系统的构件发生了故障的情况下，安全阀48通过维持通路26、27的压力来防止回转马达RM的偏离。另外，对于自回转回路向流体压马达AM的流动而言，自上游侧依次设有压力传感器47、电磁开闭阀46、安全阀48。
[0042]在动臂缸BC与比例电磁阀34之间设有与连接用通路42连通的通路49。在通路49上设有由控制器C控制的电磁开闭阀50。另外，在本实施方式中，设有比例电磁阀34和电磁开闭阀50这两者，但在设有不将动臂缸BC的返回流体导入流体压马达AM的流路切换机构等的情况下，也可以不设置电磁开闭阀50。
[0043]若电磁开闭阀50被切换到打开位置，则根据比例电磁阀34的开度，来自动臂缸BC的返回流体分配为被引导至流体压马达AM的流体和自动臂单速用的操作阀14被引导至箱的流体。
[0044]在开放电磁开闭阀50时，控制器C根据操作动臂缸BC的动臂单速用的操作阀14的控制杆的操作量运算操作者所要求的动臂缸BC的下降速度。控制器C根据被引导至流体压马达AM的流体和自动臂单速用的操作阀14被引导至箱的流体的合计流量以能够维持动臂缸BC的下降速度的方式确定比例电磁阀34的开度。
[0045]在控制器C上连接有用于检测各操作阀I?5、12?15的控制杆的操作量的切换量检测部(未图示)。另外，切换量检测部可以是用于检测各操作阀I?5、12?15的控制杆的切换量的结构，还可以是直接检测各操作阀I?5、12?15的滑阀的移动量、或检测作用于滑阀的先导压力的结构。
[0046]在控制器C内存储有转速Nb、转速Na以及转速Nr。转速Nb为动臂回生控制时的电动发电机的转速。转速Na为不进行动臂回生控制和回转回生控制而仅使辅助泵AP工作的情况下的电动发电机MG的转速。转速Nr为在不进行动臂回生控制而仅施行回转回生控制的情况、以及施行回转回生控制和辅助控制这两种控制的情况下的电动发电机MG的转速。
[0047]在控制器C内预先存储有回转压力的阈值Pt。阈值Pt为略低于设于回转马达RM的回转回路的溢流阀28、29的设定压力的压力，为略低于回转马达RM的制动压力或起动压力的压力。在利用压力传感器47检测到的回转压力达到了阈值Pt的情况下，控制器C将电磁开闭阀46自关闭位置切换到打开位置，并将经由溢流阀28、29向箱排出的量的流体供给到合流通路43。
[0048]在控制器C内预先存储有根据回转压力和回转压力的阈值而运算回转回生流量的运算公式。因而，控制器C能够使用该运算公式而根据利用压力传感器47检测到的压力预测回转回生流量。
[0049]另外，例如，可以将表示利用压力传感器47检测到的压力与回转回生流量之间的关系的表格预先存储在控制器C内，参照该表格进行对回转回生流量的预测。在该情况下，控制器C可以不包括运算功能。
[0050]以下，说明动臂回生控制时和回转回生控制时的控制器的处理。图2是表示控制器的处理的内容的流程图。
[0051]在步骤SI中，控制器C设定与辅助控制指令相对应的辅助流量Qa和预先存储的电动发电机MG的转速Na。辅助控制指令为使辅助泵AP工作的信号。该信号为动臂单速用的操作阀14被向使动臂缸BC伸长的方向操作或其他的操作阀1、2、4、5、13、15被操作的情况下自用于检测各操作阀的切换量的切换量检测部输入到控制器C的信号。在仅进行动臂缸BC收缩的动臂的下降控制的情况下，不输出辅助控制指令。
[0052]S卩，除动臂的下降控制以外，在操作阀被操作的情况下，控制器C检测操作阀的切换量，并且，根据在控制器内预先设定的运算公式运算辅助泵的排出量、即辅助流量Qa。
[0053]在步骤S2中，控制器C根据动臂单速用O操作阀14的操作状况检测动臂缸BC的伸缩状态。在动臂缸BC收缩工作时、即动臂的下降控制时的情况下，控制器C根据动臂单速用的操作阀14的切换量运算动臂回生流量Qb。另外，控制器C设定预先存储的动臂回生控制时的电动发电机MG的转速Nb。
[0054]在步骤S3中，控制器C设定回转回生控制时的电动发电机MG的转速Nr和回转压力的阈值Pt。转速Nr和阈值Pt预先存储在控制器C内。另外，在步骤SI?S3中，控制器C设定转速Na等的意思是将控制连接于控制器C的操作阀、偏转角控制器35、36等所需要的数据设定在控制程序中。
[0055]在步骤S4中，控制器C判断是否进行动臂回生控制、即是否存在动臂回生控制指令。动臂回生控制指令为在动臂用控制阀的操作控制杆被向使动臂缸BC收缩、S卩向使动臂下降的方向操作的情况下检测出的信号，且自切换量检测部输入到控制器C。若判断存在动臂回生控制指令，则处理进入步骤S5，若判断不存在动臂回生控制指令，则处理进入步骤Sn。
[0056]在步骤S5中，控制器C判断是否存在辅助控制指令和回转动作中的至少一者。是否使辅助泵AP工作通过是否存在辅助控制指令来判断。是否使回转马达RM工作通过是否存在回转马达用的操作阀I的切换操作来判断。
[0057]若判断不存在辅助控制指令且没有进行回转马达用的操作阀I的切换操作，则处理进入步骤S6。若判断为使辅助泵AP或回转马达RM工作，则处理进入步骤S8。
[0058]在步骤S6中，控制器C根据动臂单速用的操作阀14的切换量运算动臂缸BC的收缩速度(动臂的下降速度)、即来自动臂缸BC的返回流量。而且，控制器C将电磁开闭阀50切换到打开位置，并且根据运算得到的返回流量控制比例电磁阀34的开度。
[0059]而且，控制器C运算用于单独执行伴随动臂缸BC的收缩动作的动臂回生控制的控制值。具体而言，控制器C根据比例电磁阀34的开度运算被引导至连接用通路42的回生流量Qb，利用该回生流量Qb运算能够将电动发电机MG的转速维持在转速Nb的流体压马达AM的偏转角β。也就是说，偏转角β为与使在回生流量Qb的作用下旋转的流体压马达AM以转速Nb旋转所需的每旋转一周的排量相对应的偏转角。
[0060]而且，控制器C使与以转速Nb旋转的电动发电机MG—体旋转的辅助泵AP的偏转角α为零且使其排出量为零。
[0061]在步骤S5中，若判断使辅助泵AP或回转马达RM工作且处理进入步骤S8，则控制器C判断是否存在回转回生控制指令。回转回生控制指令意思是设于合流通路43的压力传感器47所检测的回转压力到达了阈值Pt的情况下的输入信号。若判断存在回转回生控制指令，则处理进入步骤S9，若判断不存在回转回生控制指令，则处理进入步骤S10。
[0062]在步骤S9中，控制器C确定用于进行动臂回生控制、回转回生控制以及辅助控制的控制值。即、控制器C运算能够将电动发电机MG的转速维持在与单独控制动臂回生控制时(步骤S6)相同的转速Nb并且能够将利用压力传感器47检测的回转压力的值保持为阈值Pt的流体压马达AM的偏转角β。
[0063]而且，控制器C运算以转速Nb旋转的同时能够排出运算出的辅助流量Qa的辅助泵AP的偏转角a。该偏转角α为与以转速Nb旋转的辅助泵AP排出辅助流量Qa所需的每旋转一周的排量相对应的偏转角。
[0064]在步骤S8中，若判断不存在回转回生控制指令且处理进入步骤S10，则控制器C运算不进行回转回生控制而进行动臂回生控制和辅助控制所需的控制值。即、控制器C运算能够利用设定的回生流量Qb将电动发电机MG的转速维持在设定的转速Nb的流体压马达AM的偏转角β。另外，控制器C运算以转速Nb旋转的同时能够排出设定的辅助流量Qa的辅助泵AP的偏转角α。
[0065]在步骤S4中，若判断不存在动臂回生控制指令且处理进入步骤S11，则控制器C判断是否存在用于使辅助泵AP工作的辅助控制指令或回转马达RM的回转动作。若判断辅助控制指令和回转动作均不存在，则处理进入步骤S12，控制器C将控制值设定为零。
[0066]若判断存在辅助控制指令或回转动作且处理进入步骤S13，则控制器C判断是否存在回转回生控制指令。在利用压力传感器47检测到的回转压力到达了阈值Pt的情况下，判断为存在回转回生控制指令，在回转压力未到达阈值Pt的情况下，判断为不存在回转回生控制指令。若判断存在回转回生控制指令，则处理进入步骤S14，若判断不存在回转回生控制指令，则处理进入步骤S17。
[0067]在步骤S14中，控制器C判断是否存在辅助控制指令。若判断存在辅助控制指令，则处理进入步骤S15，若判断不存在辅助控制指令，则处理进入步骤S16。
[0068]在步骤S15中，控制器C运算用于进行回转回生控制和辅助控制的控制值。控制器C运算在进行回转回生控制的同时进行除动臂缸BC的收缩动作(动臂的下降动作)以外的操作的情况下的控制值。
[0069]S卩，控制器C运算能够将电动发电机MG的转速维持在转速Nr并且能够使回转压力保持为阈值Pt的流体压马达AM的偏转角β，并且运算能够排出运算出的辅助流量Qa的辅助泵AP的偏转角α。
[0070]也就是说，偏转角α为与以转速Nr旋转的辅助泵AP用于排出辅助流量Qa的每旋转一周的排量相对应的偏转角。偏转角β为流体压马达AM以转速Nr旋转的同时维持阈值Pt所需的偏转角。
[0071]在步骤S14中，若判断不存在辅助控制指令而处理进入步骤S16，则控制器C运算能够将电动发电机MG的转速维持在转速Nr并且能够将转压力保持在阈值Pt的流体压马达AM的偏转角β。在本步骤中，由于不需要辅助控制，因此，控制器C将以转速Nr旋转的辅助泵AP的偏转角α设定为零，且使辅助泵AP的排出量为零。
[0072]在步骤S13中，若判断不存在回转回生控制指令而处理进入步骤S17，则控制器C运算不存在动臂回生控制和回转回生控制的仅用于进行辅助控制的控制值。即，控制器C运算能够在维持电动发电机MG的转速Na的同时排出辅助流量Qa的辅助泵AP的偏转角α。在本步骤中，由于不进行动臂回生控制和回转回生控制，因此，控制器C将流体压马达AM的偏转角β设定为零。
[0073]在上述步骤S6、S9、S10、S15、S16、S17中，在运算出与各控制相对应的控制值之后，处理进入步骤S7。
[0074]在步骤S7中，控制器C确认各步骤中指定的流量、转速在电动发电机MG的动力限制内，如果在限制内则执行与上述控制值相对应的控制。另外，如果在限制外则修正为限制内，且执行与上述控制值相对应的控制。
[0075]另外，在执行上述控制时，控制器C除控制流体压马达AM和辅助泵AP的偏转角以夕卜，还对比例电磁阀34、电磁开闭阀50以及电磁开闭阀46进行控制。
[0076]例如，在输入有动臂回生控制指令的情况下，控制器C关闭比例电磁阀34而将电磁开闭阀50切换到打开位置，将来自动臂缸BC的回生流量引导至连接用通路42。另外，在输入有回转回生控制指令的情况下，控制器C将合流通路43的电磁开闭阀46切换到打开位置，将自回转马达RM排出的流体引导至连接用通路42。
[0077]在本实施方式的控制回路中，在回转回路的回转压力到达了略低于在溢流阀28、29设定的制动压力的阈值Pt时，合流通路43的电磁开闭阀46被切换到打开位置且回转回路的流体被引导至流体压马达AM。因而，能够防止回转压力到达制动压力而使回转回路的流体经由溢流阀28、29流入箱T。由此，能够通过将经由溢流阀28、29返回到箱T的流体引导至流体压马达AM回生能量。
[0078]在本实施方式中，在返回流量增大的动臂回生控制时，由于以相对较大的转速、SP转速Nb使电动发电机MG旋转，因此，能够将返回流量不浪费地供给到流体压马达AM。
[0079]在仅进行辅助控制的情况下、或仅进行回转回生控制的情况下，电动发电机MG的转速设定为小于转速Nb的转速Na、Nr。如此减小转速Na、Nr的原因如以下所述。
[0080]由于同时使用第I主泵MPl和第2主泵MP2，因此，辅助泵AP不需要太大的排出量。因此，辅助泵AP的偏转角α多控制为较小的角度。
[0081]在偏转角α较小的状态下，在欲将电动发电机MG的转速增大且将辅助泵AP的排出量控制在微小的范围内的情况下，偏转角α的控制范围也变得微小。若欲在微小的控制范围内控制偏转角α，则难以控制辅助泵AP的排出量，并且辅助泵AP的泵效率降低。
[0082]因此，通过将仅进行辅助控制的情况下的转速Na设定为较小，而容易控制辅助泵AP的排出量，并且使辅助泵AP的泵效率提高。
[0083]另外，由于回转回生流量较少，因此，在仅进行回转回生控制的情况下供给到流体压马达AM的流量变得较少。因此，通过将仅进行回转回生控制的情况下的电动发电机MG的转速Nr设定为较小，能够增大流体压马达AM的偏转角β的控制范围。
[0084]另一方面，在同时执行动臂回生控制和辅助控制或同时执行动臂回生控制和回转回生控制的情况下，为了优先进行动臂回生控制，电动发电机MG的转速设定为相对较大的转速Nb。
[0085]另外，辅助控制时的转速Na和回转回生控制时的转速Nr只要分别设定为小于动臂回生控制时的转速Nb即可，转速Na和转速Nr中的一者大于另一者也可以，两者相等也可以。
[0086]以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构中。
[0087]本申请基于2012年8月15日向日本国特许厅申请的日本特愿2012-180234主张优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书中。
【权利要求】
1.一种混合动力建筑机械的控制系统，包括: 操作阀，其控制动臂缸，用于进行对动臂的操作； 可变容量式流体压马达，其用于回生，该可变容量式流体压马达在上述动臂下降时自上述动臂缸排出的返回流体的作用下旋转； 分配机构，其用于调节上述返回流体中分配到上述流体压马达的流量比例； 电动发电机，其与上述流体压马达一体旋转； 可变容量式辅助泵，其与上述电动发电机一体旋转； 分配机构控制部，其用于以维持根据上述操作阀的切换量而规定的上述动臂的下降速度的方式控制上述分配机构； 偏转角控制部，其用于控制上述流体压马达和上述辅助泵的偏转角；以及 电动发电机控制部，其用于将上述电动发电机的转速维持在目标转速； 上述流体压马达在上述返回流体的作用下旋转的、动臂回生控制时的上述目标转速设定为高于仅进行使上述辅助泵工作的辅助控制的情况下的上述目标转速。
2.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的控制系统，其中， 该混合动力建筑机械的控制系统还包括: 返回流量运算部，其在上述动臂回生控制时，根据上述操作阀的切换量运算上述返回流体的流量、即返回流量； 回生流量运算部，其运算上述返回流量中的、利用上述分配机构分配到上述流体压马达的流量、即动臂回生流量；以及 马达偏转角运算部，其根据上述动臂回生流量运算使上述电动发电机维持在上述动臂回生控制时的上述目标转速所需的上述流体压马达的偏转角； 上述偏转角控制部根据利用上述马达偏转角运算部运算出的上述偏转角而控制上述流体压马达的偏转角。
3.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的控制系统，其中， 该混合动力建筑机械的控制系统还包括: 辅助流量运算部，其在仅进行上述辅助控制的情况下，运算上述辅助泵的排出量、即辅助流量；以及 泵偏转角运算部，其根据上述辅助流量，运算上述电动发电机在仅进行上述辅助控制的情况下维持上述目标转速所需的上述辅助泵的偏转角； 上述偏转角控制部根据利用上述泵偏转角运算部运算出的上述偏转角而控制上述辅助泵的偏转角。
4.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的控制系统，其中， 该混合动力建筑机械的控制系统还包括: 回转回路，其经由在连接上述动臂缸和上述流体压马达之间的通路合流的合流通路而连接于上述流体压马达； 回转马达，其设于上述回转回路； 压力检测器，其用于检测上述回转马达的回转压力；以及 回转回生判断部，其在利用上述压力检测器检测到的上述回转压力到达了预先设定的阈值代的情况下，判断为是上述流体压马达在自上述回转回路被引导至上述流体压马达的流体的作用下旋转的回转回生控制时； 判断为是上述回转回生控制时的情况下的上述目标转速设定为低于上述动臂回生控制时的上述目标转速。
5.根据权利要求4所述的混合动力建筑机械的控制系统，其中，该混合动力建筑机械的控制系统还包括偏转角运算部，在判断为是上述回转回生控制时的情况下，该偏转角运算部运算将上述马达发电机的转速维持在上述回转回生控制时的上述目标转速并且将上述回转压力维持在上述阈值代所需的上述流体压马达的偏转角，上述偏转角控制部根据利用上述偏转角运算部运算出的上述偏转角控制上述流体压马达的偏转角。
【文档编号】E02F9/20GK104364536SQ201380031542
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】川崎治彦, 江川祐弘 申请人:萱场工业株式会社
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1