混合动力作业机械和混合动力作业机械的控制方法_2

文档序号:9510358阅读:来源:国知局
各种设备。配重10配置于发动机室9的后方。
[0060]作业机3安装于上部回转体5的前部中央位置,具有动臂11、斗杆12、铲斗13、动臂用液压缸14、斗杆用液压缸15、以及铲斗用液压缸16。动臂11的基端部可摆动地连接于上部回转体5。此外,动臂11基端部的相反侧的前端部,可旋转地连接有斗杆12的基端部。斗杆12基端部的相反侧的前端部,可旋转地连接有铲斗13。此外,铲斗13通过连杆与铲斗用液压缸16连接。动臂用液压缸14、斗杆用液压缸15和铲斗用液压缸16是通过从液压栗18排出的液压油来进行伸缩动作的液压缸(液压致动机构)。动臂用液压缸14使动臂11摆动。斗杆用液压缸15使斗杆12进行摆动动作。铲斗用液压缸16使铲斗13摆动。
[0061]在图2中,混合动力液压挖掘机I具有作为驱动源的发动机17、液压栗18和发电电动机19。作为发动机17使用的是柴油发动机,作为液压栗18使用的是可变容量型液压栗。液压栗18例如是通过使斜板18a的倾斜角度变化来改变栗容量的斜板式液压栗,不过不局限于此。发动机17具备用于检测发动机17的转速(每单位时间的转数)的旋转传感器41。表示旋转传感器41检测出的发动机17的转速(发动机转数)的信号被输入到混合动力控制器C2。旋转传感器41接收来自未图示的电池的电力而动作,只要后述的钥匙开关31处于开启(ON)或起动(ST)的位置上,就检测发动机17的发动机转速。
[0062]液压栗18和发电电动机19以机械方式与发动机17的驱动轴20连接,由于发动机17驱动,从而液压栗18和发电电动机19被驱动。作为液压驱动系统,具有操作阀33、动臂用液压缸14、斗杆用液压缸15、铲斗用液压缸16、右行用液压马达34、以及左行用液压马达35等,液压栗18作为向液压驱动系统供给液压油的供给源,驱动这些液压设备。此外,操作阀33是流量方向控制阀,根据操作杆32的操作方向使未图示的阀芯移动,来限制液压油向各液压致动机构流动的方向,将与操作杆32的操作量对应的液压油供给到动臂用液压缸14、斗杆用液压缸15、铲斗用液压缸16、右行用液压马达34或左行用液压马达35等液压致动机构。此外,发动机17的输出也可以经由PT0(Power Take Off:动力输出)轴传递到发电电动机19。
[0063]电气驱动系统包括:通过动力电缆(power cable)与发电电动机19连接的第一逆变器21、通过线束与第一逆变器21连接的第二逆变器22、通过线束设置在第一逆变器21和第二逆变器22之间的升压器26、通过接触器27 (电磁接触器)与升压器26连接的电容器25、通过动力电缆与第二逆变器22连接的回转马达23等。此外,接触器27通常将电容器25和升压器26之间的电路闭合而使其成为通电状态。另一方面,混合动力控制器C2根据检测到漏电等而判断为需要断开电路,在混合动力控制器C2做出该判断时,向接触器27输出用于将可通电状态切换为阻断状态的指示信号。然后,从混合动力控制器C2接收到指示信号的接触器27将电路断开。
[0064]回转马达23如上所述以机械方式连接于回转机构24。发电电动机19产生的电力和积蓄在电容器25中的电力中的至少一方成为驱动回转马达23的电力。回转马达23由从发电电动机19和电容器25中的至少一方供给的电力驱动而进行动力运行动作,来使上部回转体5回转。此外,回转马达23在上部回转体5的回转减速时进行再生动作,将通过该再生动作产生的电力(再生能量)供给(充电)到电容器25。此外,回转马达23具备用于检测回转马达23的转速(回转马达转速)的旋转传感器55。旋转传感器55能够测算在动力运行动作(回转加速)或再生动作(回转减速)时回转马达23的转速。表示由旋转传感器55测算出的转速的信号被输入到混合动力控制器C2。旋转传感器55例如可以使用旋转变压器(resolver)。
[0065]发电电动机19将产生的电力供给(充电)到电容器25并且根据状况向回转马达23供给电力。发电电动机19在发动机17的输出不够的情况下作为电动机发挥功能,对发动机17的输出进行辅助。作为发电电动机19,例如使用SR(开关磁阻)电动机。此外,SP使不采用SR电动机而采用使用了永久磁铁的同步电动机,也能够起到向电容器25和回转马达23中的至少一方供给电力的作用。在发电电动机19使用SR电动机的情况下,由于SR电动机不使用包含高价的稀少金属的磁铁,所以在降低成本方面是有效的。发电电动机19的转子轴以机械方式与发动机17的驱动轴20结合。通过这样的结构,在发电电动机19中,发电电动机19的转子轴由于发动机17驱动而旋转,从而进行发电。此外,在发电电动机19的转子轴上安装有旋转传感器54。旋转传感器54测算发电电动机19的转速,并将表示由旋转传感器54测算出的转速的信号输入到混合动力控制器C2。旋转传感器54例如可以使用旋转变压器。
[0066]升压器26设置在发电电动机19及回转马达23与电容器25之间。升压器26对经由第一逆变器21或第二逆变器22供给到发电电动机19或回转马达23的电力(积蓄在电容器25中的电荷)的电压进行升压。升压后的电压在使回转马达23进行动力运行动作(回转加速)时施加于回转马达23,在对发动机17的输出进行辅助时施加于发电电动机19。此外,升压器26还具有在将由发电电动机19或回转马达23产生的电力充电到电容器25时使电压下降(降压)的作用。在升压器26与第一逆变器21及第二逆变器22之间的线束上安装有升压器电压检测传感器53,作为用于测算由升压器26升压后的电压大小或者通过回转马达23进行再生而生成的电力的电压大小的电压检测传感器。表示由升压器电压检测传感器53测算出的电压的信号被输入到混合动力控制器C2。
[0067]在本实施方式中,升压器26具有使输入的直流电力升压或降压并作为直流电力输出的功能。只要具有这种功能即可,对升压器26的种类没有特别限定。在本实施方式中,升压器26例如使用将变压器与2个逆变器组合而成的被称为变压器耦合型升压器的升压器。作为这种升压器,例如有AC连接双向DC-DC转换器。接着,对变压器耦合型升压器进行简单地说明。
[0068]图3是表示作为升压器的变压器耦合型升压器的图。如图3所示,第一逆变器21与第二逆变器22经由作为线束的正极线60和负极线61连接。升压器26连接在正极线60和负极线61之间。升压器26将作为2个逆变器的初级侧逆变器即低压侧逆变器62和次级侧逆变器即高压侧逆变器63通过变压器64进行AC (Alternating Current,交流)连接而耦合。这样,升压器26为变压器耦合型升压器。在下面的说明中,将变压器64的低压侧线圈65和高压侧线圈66的匝数比设为I比I。
[0069]低压侧逆变器62和高压侧逆变器63,以使低压侧逆变器62的正极和高压侧逆变器63的负极为加极性的方式进行电气串联连接。S卩,升压器26以成为相同极性的方式与第一逆变器21并联连接。
[0070]低压侧逆变器62是具有多个作为开关元件的IGBT(Isolated Gate BipolarTransistor,绝缘栅双极型晶体管)71、72、73、74的桥式电路。低压侧逆变器62包括:与变压器64的低压侧线圈65桥式连接的4个IGBT71、72、73、74、以及分别与IGBT71、72、73、74并联而且极性相反地连接的二极管75、76、77、78。这里所说的桥式连接是指低压侧线圈65的一端与IGBT71的发射极和IGBT72的集电极连接,另一端与IGBT73的发射极和IGBT74的集电极连接的结构。IGBT71、72、73、74通过对栅极施加开关信号而导通,电流从集电极流向发射极。
[0071]电容器25的正极端子25a经由正极线91与IGBT71的集电极电连接。IGBT71的发射极与IGBT72的集电极电连接。IGBT72的发射极经由负极线92与电容器25的负极端子25b电连接。负极线92与负极线61连接。
[0072]同样,电容器25的正极端子25a经由正极线91与IGBT73的集电极电连接。IGBT73的发射极与IGBT74的集电极电连接。IGBT74的发射极经由负极线92与电容器25的负极端子25b电连接。
[0073]IGBT71的发射极(二极管75的阳极)和IGBT72的集电极(二极管76的阴极)与变压器64的低压侧线圈65的一个端子连接,并且IGBT73的发射极(二极管77的阳极)和IGBT74的集电极(二极管78的阴极)与变压器64的低
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