混合动力作业机械和混合动力作业机械的控制方法_4

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nit,中央处理单元)等运算装置和存储器(存储装置)而成的装置。控制器Cl基于从显示装置30输出的指示信号、根据钥匙开关31的钥匙位置输出的指示信号、以及根据操作杆32的操作输出的指示信号(上述表示操作量和操作方向的信号),对发动机17和液压栗18进行控制。发动机17是使用了共轨式燃料喷射装置40能够进行电子控制的发动机。发动机17通过由控制器Cl对燃料喷射量适当地进行控制,能够获得作为目标的发动机输出,并且能够根据混合动力液压挖掘机I的负载状态,设定发动机转数和可输出的转矩来进行驱动。
[0094]混合动力控制器C2是组合CPU等运算装置和存储器(存储装置)而成的装置。混合动力控制器C2基于与控制器Cl的协调控制,如上所述对第一逆变器21、第二逆变器22和升压器26进行控制,来控制发电电动机19、回转马达23和电容器25的电力的输入/输出。此外,混合动力控制器C2获取蓄电器电压传感器28等各种传感器类的检测值,并基于这些检测值来控制混合动力液压挖掘机I。
[0095]混合动力控制器C2具有升压器控制部C21。由上述的CPU等实现升压器控制部C21的功能。接着,对由混合动力控制器C2的升压器控制部C21进行的升压器26的输出电压的控制进行详细说明。
[0096]升压器的输出电压的控制
[0097]图5是表示升压器的输出功率与相位差的关系的图。如图5所示,动力运行(箭头C侧)时的升压器26的输出功率Po在相位差D从0°到90°的区间随着相位差D的增加而增加,在相位差D从90°到180°的区间随着相位差D的增加而减少。再生(箭头G侧)时的升压器26的输出功率Po在相位差D从一 90°到0°的区间随着相位差D的增加而增加,在相位差D从一 180°到一 90°的区间随着相位差D的增加而减少。混合动力控制器C2具有的升压器控制部C21在发电电动机19进行发电的状态和回转马达23工作的状态中的至少一方的情况下,进行使升压器26在相位差D为一 90°以上90°以下的范围内工作的控制。
[0098]图6是表示混合动力控制器具有的升压器控制部和升压器的图。图2所示的混合动力控制器C2具有的升压器控制部C21包括处理部100、相位差控制部101和开关模式生成部102。来自蓄电器电压传感器28的输出被输入到处理部100。来自蓄电器电压传感器28的输出是由蓄电器电压传感器28检测出的电容器25的电压(电容器电压检测值)Vcm。电容器电压检测值Vcm与电容器25的端子间电压(电容器电压)Vcr (实际值)对应。
[0099]来自升压器电压检测传感器53的输出被输入到相位差控制部101。来自升压器电压检测传感器53的输出是由升压器电压检测传感器53检测出的升压器26的输出电压(升压器电压检测值)Vsm。升压器电压检测值Vsm与升压器26的输出电压Vo (实际值)对应。升压器26的输出电压Vo是正极线60与负极线61之间的电压,是图2、图3所示的第一逆变器21和第二逆变器22的输出电压或输入电压。
[0100]混合动力控制器C2具有的升压器控制部C21将由升压器26输出的电压的指令值Vcom输出到相位差控制部101,以使由升压器26输出的电压成为预先设定的规定值。此外,处理部100向开关模式生成部102输出动力运行时的相位差D的限制值Ddl和再生时的相位差D的限制值Dgl。前者是+90°,后者是一 90°。开关模式生成部102控制升压器的低压侧逆变器62和高压侧逆变器63,以使升压器26的相位差D不超过限制值Ddl、Dgl。
[0101]相位差控制部101求取能使指令值Vcom与升压器电压检测值Vsm之差成为O的升压器26的相位差D,并将求出的相位差D作为相位差指令值Dc输出到开关模式生成部102。开关模式生成部102生成用于使低压侧逆变器62和高压侧逆变器63分别具有的开关兀件导通一断开(0N — OFF)的开关模式SPL、SPH0开关模式生成部102生成使升压器26的相位差D成为相位差指令值Dc的开关模式SPL、SPH,将其分别供给到低压侧逆变器62和高压侧逆变器63,使它们具有的开关元件导通一断开。S卩,开关模式生成部102进行使升压器26的相位差成为相位差指令值Dc的驱动。其结果,升压器26的输出电压Vo成为由处理部100输出的指令值Vcom。这样,升压器控制部C21对升压器26进行反馈控制,以使升压器的输出电压Vo成为规定值(在本示例中为指令值Vcom)。
[0102]上述的升压器控制部C21的控制是动力运行时(回转马达23产生动力时)或再生时(回转马达23产生电力时)的控制。接着,对待机时的升压器控制部C21的控制进行说明。待机时是指发电电动机19不进行发电及动力运行、并且回转马达23停止的期间。SP,待机时是指针对发电电动机和电动机的伺服控制都停止(OFF)的期间。另外,在待机时,设置于回转机构24的、未图示的回转停车制动器动作,以抑制上部回转体5突然回转。在待机时,升压器控制部C21使低压侧逆变器62的输出电压vl与高压侧逆变器63的输出电压v2的相位差为O。在本实施方式中,升压器控制部C21的处理部100使限制值Ddl、Dgl都为O。并输出到开关模式生成部102。这样,开关模式生成部102生成使相位差指令值Dc=0°的开关模式SPL、SPH,将其分别供给到升压器26的低压侧逆变器62和高压侧逆变器63。其结果,低压侧逆变器62和高压侧逆变器63被驱动,以使升压器26的相位差D成为相位差指令值Dc、即0° ο
[0103]升压器26在以由图3所示的变压器64的低压侧线圈65和高压侧线圈66的匝数比决定的升压比K工作时损耗为最小。升压比K能够用式(3)求取。在式(3)中,NI是低压侧线圈65的匝数,N2是高压侧线圈66的匝数。在本实施方式中,由于NI = N2,所以升压比K = 2,不过N1、N2和K不局限于此。
[0104]K = (N1+N2)/N1...(3)
[0105]作为待机时的控制的比较示例,有升压器控制部C21控制升压器26以使升压器26的输出电压成为能使升压器26的损耗为最小的输出电压Vo的方法。使升压器26的损耗为最小的升压器26的输出电压Vo是电容器电压VcrXK。在比较示例中,处理部100将VcrXK作为指令值Vcom输出到相位差控制部101。作为电容器电压Vcr、实际上是由蓄电器电压传感器28检测出的电容器电压检测值Vcm被输入到处理部100。因此,处理部100将VcmXK作为指令值Vcom输出到相位差控制部101。由此,升压器26以升压比K工作而使损耗成为最小。
[0106]在比较示例的情况下,如果蓄电器电压传感器28的检测值、即电容器电压检测值Vcm存在误差,则指令值Vcom产生相应的偏差。升压器26的反馈控制是,进行使指令值Vcom与升压器电压检测值Vsm之差成为O的控制,不过存在由升压器电压检测传感器53检测的升压器电压检测值Vsm也产生误差的可能性。因此,如果使用上述的指令值Vcom和升压器电压检测值Vsm对升压器26进行反馈控制,则升压器26的输出电压Vo产生偏差的可能性较高。在待机时,如果升压器26产生损耗,则消耗电容器25的电力,电容器电压Vcr下降。由于升压器26的输出电压Vo的偏差而升压器26的损耗有偏差,所以待机时的电容器电压Vcr下降的速度也会产生偏差。
[0107]在待机时,如果电容器电压Vcr (在控制中为电容器电压检测值Vcm)低于规定的值,则混合动力控制器C2使发电电动机19发电来对电容器25进行充电。为了使发电电动机19发电而需要使发动机17相应地工作,所以与发动机17用于对电容器25充电的工作量相应的燃料被消耗。电容器电压检测值Vcm和升压器电压检测值Vsm的误差还可能在同一种类的混合动力液压挖掘机I的不同机体之间产生。即,比较示例中,存在在同一种类的混合动力液压挖掘机I的不同机体之间,待机时的燃料消耗量产生偏差的可能性。
[0108]在本实施方式中,如上所述,升压器控制部C21驱动低压侧逆变器62和高压侧逆变器63以使升压器26的相位差D成为0°。因此,与电容器电压检测值Vcm和升压器电压检测值Vsm的偏差无关,电容器电压Vcr(实际值)的K倍、S卩,使升压器26的损耗为最小的值成为升压器26的输出电压Vo (实际值)。其结果,升压器26的损耗与电容器电压检测值Vcm和升压器电压检测值Vsm的偏差无关都为最小。因此,在本实施方式中,能够抑制在发电电动机19不进行发电并且回转马达23停止的状态即它们在待
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