电动式液压作业机械的液压驱动装置的制作方法

文档序号:17723395发布日期:2019-05-22 02:20阅读:184来源:国知局
电动式液压作业机械的液压驱动装置的制作方法

本发明涉及通过电动机驱动液压泵来驱动促动器从而进行各种作业的液压挖掘机等电动式液压作业机械的液压驱动装置,尤其涉及对驱动该液压泵的电动机的转速进行控制,以使该液压泵的吸收力矩成为某个值以下,进行所谓的马力控制的液压驱动装置。



背景技术:

专利文献1、专利文献2中记载了通过电动机驱动液压泵来驱动促动器从而进行各种作业的液压挖掘机等电动式液压作业机械的现有技术。

专利文献1提供的结构具备由电动机驱动的固定排量型液压泵,通过控制电动机的转速使该液压泵的排出压力与多个促动器的最大负载压力的压差固定,来进行负载感应控制,使用该技术,比使用可变排量型液压泵进行负载感应控制的情况能减少液压配管,易于在所需搭载空间小的小型液压挖掘机等适用高效的负载感应控制。

另外,专利文献2提供的电动式液压作业机械,使液压泵为仅具有马力控制功能的可变排量型,或者在控制电动机转速的控制器具备模拟可变排量型液压泵的马力控制特性的控制算法,使用该技术,除了具有专利文献1的效果,能使作为电动机动力源的蓄电装置更长久,且能使电动机小型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-256037号公报

专利文献2:wo2013/058326号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

但是,即使在使用了专利文献1、专利文献2中记载的现有技术的情况下,也存在以下问题。

通常,如果电动式液压作业机械所需马力大,则相应地必须选择具有大额定输出的电动机,如果电动机的额定输出增大,则为了避免在电动机及作为其控制回路的逆变器中流动的电流增大,存在额定电压增高的情况(例如,额定输出为20kw时额定电压为200v,而额定输出为40kw时额定电压为400v)。

该情况下,不能使蓄电装置的额定电压、升降压斩波器的额定电压与较小马力的电动式液压作业机械的通用,需要设定专用额定电压,很繁琐。

作为用于避免该种繁琐的对策,可以考虑将液压泵、电动机、逆变器、升降压斩波器、蓄电装置等并列设置多个系统,汇集从这些多个系统的泵排出的压力油并供给控制流向各促动器的压力油的多个流量控制阀。

这样,由于汇集从多个系统的液压泵排出的压力油,因此能使各促动器以预定速度动作,并且能使蓄电装置的额定电压、升降压斩波器的额定电压与较小马力的电动式液压作业机械的通用化。

但是,即使在设计为所述结构的情况下,在以下情况下也存在问题。

第一,由于多个系统的液压泵、电动机、逆变器、升降压斩波器、蓄电装置并列设置,因此在即使所述多个系统的液压泵为相同规格,这些泵产生了相同动力的情况下,由于这些多个系统的液压泵的机械效率、逆变器以及升降压斩波器的效率等,蓄电装置的耗电量也产生细微差异。

第二,蓄电装置通常多为由多个电池串联连接来构成的情况,这些电池的电压存在偏差,这些多个电池中电压下降最大的电池的电压对蓄电装置的蓄电状态(=soc(stateofcharge))产生大的影响。因此,在如上所述具备多个系统的蓄电装置的情况下,这些多个系统的蓄电装置即使消耗完全相同的电力,由于分别构成这些多个系统的蓄电装置的多个电池电压的偏差的差异等,会体现不同的soc。

如果在这些第一、第二种情况下继续电动式液压作业机械的工作,则所述多个系统的蓄电装置的soc发生不均衡,结果导致某一个蓄电装置的soc先处于可使用极限水准以下,不再能使用。

在该种情况下存在下述问题:多个蓄电装置中某一个蓄电装置不再能使用,由该蓄电装置提供电力的电动机所驱动的液压泵不再供给压力油,液压作业机械的各促动器速度显著降低,进而液压作业机械的作业性显著降低。

本发明的目的在于提供一种电动式液压作业机械的液压驱动装置,通过并列设置多个蓄电装置、多个电动机和多个液压泵,能使蓄电装置等各种电气设备的额定电压与较小马力的电动式液压作业机械的通用化,并且防止随着电动式液压作业机械的工作导致多个蓄电装置内只有某一个的蓄电状况显著降低,能延长电动式液压作业机械的各促动器获得预定速度的时间。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题,本发明的电动式液压作业机械的液压驱动装置中具备:第一液压泵;通过由所述第一液压泵所供给的压力油驱动的多个促动器;控制向所述多个促动器供给的压力油的方向和流量的多个流量控制阀;驱动所述第一液压泵的第一电动机;对所述第一电动机供给电力的第一蓄电装置;以及第一马力控制装置,其进行控制,以使在所述第一液压泵的排出压力上升时使所述第一液压泵的排出流量减少,从而使所述第一液压泵的吸收马力不超过第一许可值,该电动式液压作业机械的液压驱动装置具备:第二液压泵;从所述第一液压泵以及所述第二液压泵排出的压力油合流并向所述多个流量控制阀供给的通用的压力油供给路径;驱动所述第二液压泵的第二电动机;对所述第二电动机供给电力的第二蓄电装置;第二马力控制装置,其进行控制,以使在所述第二液压泵的排出压力上升时使所述第二液压泵的排出流量减少,从而使所述第二液压泵的吸收马力不超过第二许可值;以及控制器,该控制器具有马力分配控制部,所述马力分配控制部变更所述第一马力控制装置以及所述第二马力控制装置的所述第一许可值以及所述第二许可值的至少任一方,以使所述第一蓄电装置的蓄电状态与所述第二蓄电装置的蓄电状态相等。

这样,设置第一液压泵、第一电动机、第一蓄电装置和第二液压泵、第二电动机、第二蓄电装置、以及从第一液压泵及第二液压泵排出的压力油合流的通用的压力油供给路径,将该合流的压力油向多个流量控制阀供给,进而向多个促动器供给,通过该结构,能使蓄电装置等各种电气设备的额定电压与较小马力的电动式液压作业机械的通用化。

另外,设置具有马力分配控制部的控制器,变更第一马力控制装置以及第二马力控制装置的第一许可值以及第二许可值的至少某一方以使第一蓄电装置的蓄电状态与第二蓄电装置的蓄电状态相等,从而无论在第一液压泵以及第二液压泵(多个液压泵)的机械效率、控制分别驱动这些多个液压泵的多个电动机的转速的逆变器、升降压斩波器等电气设备的效率存在差异的情况,还是在多个蓄电装置的耗电量或蓄电状态特性存在差异的情况下,都是在控制的同时减少下去,以使多个蓄电装置的蓄电状态实现相等。因此,可防止多个蓄电装置中只有任一个的蓄电状况显著降低,能延长电动式液压作业机械的各促动器获得预定速度的时间。

发明的效果

根据本发明,能使蓄电装置等各种电气设备的额定电压与只需更小马力的电动式液压作业机械的通用化。

另外,根据本发明,能延长使电动式液压作业机械的各促动器得到预定速度的时间。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式提供的电动式液压作业机械的液压驱动装置的图。

图2是表示搭载有本发明的液压驱动装置的电动式液压挖掘机的外观的图。

图3是表示控制器的功能的框图。

图4是表示控制器的虚拟力矩运算部的功能的框图。

图5a是表示虚拟力矩运算部的第一表的特性的图。

图5b是表示虚拟力矩运算部的第二表的特性的图。

图6是表示控制器的第一以及第二电动机转速控制部的功能的框图。

图7是表示第一以及第二电动机转速控制部中的可变马力控制表的特性的图。

图8是表示本发明第二实施方式提供的电动式液压作业机械的液压驱动装置的图。

图9是表示本发明第三实施方式提供的电动式液压作业机械的液压驱动装置的图。

图10是表示先导泵用的控制器的功能的框图。

图11是表示运算先导泵用的控制器的虚拟排量增减量的表的特性的图。

图12a是表示虚拟力矩运算部的第一表的特性的变形例的图。

图12b是表示虚拟力矩运算部的第二表的特性的变形例的图。

图12c是表示虚拟力矩运算部的第一表的特性的其他变形例的图。

图12d是表示虚拟力矩运算部的第二表的特性的其他变形例的图。

图13是表示本发明第四实施方式提供的电动式液压作业机械的液压驱动装置的图。

图14是表示控制器的功能的框图。

图15是表示控制器的比例电磁阀目标电流运算部的功能的框图。

图16a是表示比例电磁阀目标电流运算部的第一表的特性的图。

图16b是表示比例电磁阀目标电流运算部的第二表的特性的图。

图17是表示可变排量型主泵的调节器活塞的马力控制特性的图。

具体实施方式

以下,按照附图说明本发明的实施方式。

<第一实施方式>

~结构~

图1是表示本发明第一实施方式提供的电动式液压作业机械(液压挖掘机)的液压驱动装置的图。

本实施方式的液压驱动装置具备:电动机101、201(第一以及第二电动机);由这些电动机101、201分别驱动的固定排量型的主泵102、202(第一以及第二液压泵);固定排量型的先导泵130、230;从固定排量型的主泵102、202排出的压力油所驱动的多个促动器,即转臂油缸3a、斗杆油缸3b、回旋马达3c、铲斗油缸3d、转动油缸3e、行驶马达3f、3g、铲刀油缸3h;用于将从固定排量型的主泵102、202排出的压力油引导向多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的压力油供给路径105、205;以及控制阀块4,其设在压力油供给路径105、205的下游,引导从固定排量型的主泵102、202排出的压力油。

控制阀块4具有:通用的压力油供给路径305,其与压力油供给路径105、205连接,从主泵102、202排出的压力油合流;多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h,与通用的压力油供给路径305连接,控制从通用的压力油供给路径305向多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h供给的压力油的方向和流量;压力补偿阀7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h,分别控制多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h的前后压差;主泄压阀14,其设在通用的压力油供给路径305,控制通用的压力油供给路径305的压力不成为设定压力以上;梭阀9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g,与多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h的负载端口连接,检测多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的最高负载压力plmax,并将该检测到的最高负载压力plmax输出到最高负载压力油路306;以及卸载阀15,其与通用的压力油供给路径305连接,如果通用的压力油供给路径305的压力高于多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的最高负载压力plmax与弹簧的设定压力相加得到的压力(卸载阀设置压力),则成为打开状态,使通用的压力油供给路径305的压力油返回罐。

决定卸载阀15的动作压力的弹簧的弹力设定为,指示多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的动作的多个操作装置的操作杆位于中立位置时,通用的压力油供给路径305的压力稍高于目标ls压差pgr(后述)。

另外,本实施方式的液压驱动装置具备:压力油供给路径31,从固定排量型的先导泵130、230排出的压力油分别经由止回阀133、233引导;先导泄压阀32,其与压力油供给路径31连接,保持压力油供给路径31的压力一定;门锁阀100,其与压力油供给路径31连接,切换下游侧的先导压力油路与压力油供给路径31连接还是与罐连接;以及门锁杆24,其配置在液压作业机械的驾驶席入口侧,用于门锁阀100的切换操作。

门锁阀100下游侧的先导压力油路与配置在上述多个操作装置的多个先导阀60a、60b、60c、60d、60e、60f、60e、60f、60g、60h(参照图13)连接,多个先导阀60a、60b、60c、60d、60e、60f、60e、60f、60g、60h(参照图13)基于门锁阀100下游侧的先导压力油路的压力油,生成对应于操作量的先导操作压,通过该先导操作压进行多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h的切换控制。

本实施方式的液压驱动装置还具备:控制电动机101、201的转速的逆变器160、260;向逆变器160、260以一定电压供给电力的升降压斩波器161、261;连接成经由升降压斩波器161、261、逆变器160、260向电动机101、201供给电力的蓄电装置170、270(第一以及第二蓄电装置);将蓄电装置170、270的电压、温度等信息向后述控制器50输出的电池管理系统(bms)171、271;用于指示多个促动器3a~3h的最大速度的基准转速指示盘56;设在通用的压力油供给路径305并检测通用的压力油供给路径305的压力、即主泵102、202的排出压力(以下有时称作泵压)ps的压力检测器40;设在最高负载压力油路306并检测最高负载压力油路306的压力(多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的最高负载压力plmax)的压力检测器41;以及输入来自电池管理系统171、271、基准转速指示盘56、压力检测器40、41的信号并根据这些信息生成对逆变器160、260的转速指示信号的控制器50。

图2中表示搭载有上述液压驱动装置的电动式液压挖掘机的外观。

电动式液压挖掘机具备下部行驶体501、上部回旋体502、转动式的前部作业机504,前部作业机504由转臂511、斗杆512、铲斗513构成。通过回旋马达3c的旋转,上部回旋体502相对于下部行驶体501可回旋。上部回旋体的前部安装有转动柱503,前部作业机504可上下移动地安装于该转动柱503。通过转动油缸3e的伸缩,转动柱503相对于上部回旋体502可在水平方向转动,通过转臂油缸3a、斗杆油缸3b、铲斗油缸3d的伸缩,前部作业机504的转臂511、斗杆512、铲斗513可在上下方向转动。在下部行驶体501的中央框505安装有通过铲刀油缸3h的伸缩进行上下动作的铲刀506。下部行驶体501通过行驶马达3f、3g的旋转来驱动左右履带,从而行驶。

在上部回旋体502设置有驾驶室508,驾驶室508内设有驾驶席521、内置有先导阀60a~60d的转臂用、斗杆用、铲斗用、回旋用的操作装置522、523(图2中仅示出了左侧)、内置有先导阀60e的转动用的操作装置(未图示)、内置有先导阀60h的铲刀用的操作装置(未图示)、内置有先导阀60f、60g的行驶用的操作装置524a、524b(图2中仅示出了左侧)、以及门锁杆24等。

操作装置522、523的操作杆从中立位置可在以十字方向为基准的任意方向上操作,如果在左右方向操作左侧操作装置522的操作杆,则操作装置522作为回旋用的操作装置发挥功能,回旋用的先导阀60c(参照图13)动作,如果在前后方向操作该操作装置522的操作杆,则操作装置522作为斗杆用的操作装置发挥功能,斗杆用的先导阀60b(参照图13)动作,如果在前后方向操作右侧操作装置523的操作杆,则操作装置523作为转臂用的操作装置发挥功能,转臂用的先导阀60a动作,如果在左右方向操作该操作装置523的操作杆,则操作装置523作为铲斗用的操作装置发挥功能,铲斗用的先导阀60d(参照图13)动作。

图3中表示上述控制器50的功能框图。

控制器50具有固定排量型的主泵102、202的虚拟限制力矩运算部51和第一电动机转速控制部52以及第二电动机转速控制部53。

虚拟限制力矩运算部51输入来自电池管理系统171、271的信息(电压、温度等),进行预定的运算处理。虚拟限制力矩运算部51的输出连同来自压力检测器40、41、基准转速指示盘56的输出输入第一电动机转速控制部52以及第二电动机转速控制部53。第一电动机转速控制部52以及第二电动机转速控制部53分别使用这些输入进行预定的运算处理,其处理结果分别向逆变器160、260输出。

图4中表示控制器50内的虚拟限制力矩运算部51的功能框图。

虚拟限制力矩运算部51具有第一以及第二soc推定部51a、51b、差分器51c、第一以及第二表51d、51e。

第一以及第二soc推定部51a、51b分别输入来自电池管理系统171、271的信息(电压、温度等),运算表示蓄电装置170、270的蓄电状态的soc(stageofcharge:荷电状态),作为各自的soc而输出soc1、soc2。soc1和soc2通过差分器51c进行差分,运算δsoc(=soc1-soc2)。δsoc被输入第一以及第二表51d、51e,变换为主泵102的虚拟限制力矩t1和主泵202的虚拟限制力矩t2(马力控制量)。

图5a以及图5b中表示表51d、51e的特性。

如图5a所示,表51d的特性设定为,当蓄电状态的差分δsoc处于正值时,输出预定的最大值t1_max(一定)作为虚拟限制力矩t1,当δsoc处于负值时,输出随着δsoc减小而减小的虚拟限制力矩t1,当δsoc达到最小值-δsoc_max附近的-δsoc_0,则输出最小值t1_min作为虚拟限制力矩t1。

如图5b所示,表51e的特性设定为与表51d的特性相反。即,表51e的特性设定为,当δsoc处于负值时,输出最大值t2_max作为虚拟限制力矩t2,当δsoc处于正值时,输出随着δsoc增大而减小的虚拟限制力矩t2,当δsoc达到最大值δsoc_max附近的δsoc_0,则输出最小值t2_min作为虚拟限制力矩t2。

图6中表示控制器50的第一以及第二电动机转速控制部52、53的功能框图。以下,()内的编号表示它们是电动机转速控制部53的情况的编号。

设压力检测器40、41的输出为vps、vplmax,则这些输出vps、vplmax分别通过压力表52a(53a)、52b(53b)变换为通用的压力油供给路径305的压力、即泵压ps和多个促动器3a~3h的最高负载压力plmax,通过差分器52c(53c)算出它们的差分pls=ps-plmax。

另一方面,如果设基准转速指示盘56的输出为vec,则输出vec通过转速表52d(53d)变换为基准转速n_0,进而所述基准转速n_0通过压差表52e(53e)变换为目标ls压差pgr。

所述的pls和pgr被输入差分器52f(53f),算出差分δp=pgr-pls。

所述δp被输入表52g(53g),算出虚拟排量的增减量δq。

所述δq与保存在存储器中的1控制步骤前的反映马力控制后的虚拟排量q1**(q2**)相加,还通过表52i(53i)以它们的最小值和最大值限制,算出新的反映马力控制前的虚拟排量q1*(q2*)。

另一方面,前述的泵压ps和作为所述控制器50内的虚拟限制力矩运算部51的输出的虚拟限制力矩t1(t2)被输入可变马力控制表52r(53r),变换为作为主泵102、202的吸收马力(消耗马力)的第一以及第二许可值的虚拟排量限制值q1*limit(q2*limit)并被输出。

图7中表示可变马力控制表52r、53r的特性。

可变马力控制表52r、53r的实线a1所示特性为模拟所谓的马力控制的特性,该特性为若泵压ps增高则该虚拟排量限制值q1*limit(q2*limit)减小。

另外,如果虚拟泵力矩t1(t2)减小,则如图7的箭头所示模拟马力控制的特性如虚线b1、c1那样变化,从而其限制程度更强,是虚拟排量限制值q1*limit(q2*limit)减小的特性。

所述的反映马力控制前的虚拟排量q1*(q2*)、由所述的可变马力控制表52r(53r)输出的虚拟排量限制值q1*limit(q2*limit)中较小值作为反映马力控制后的虚拟排量q1**(q2**)由最小值选择器52s(53s)选择。

进而虚拟排量q1**(q2**)通过乘法器52j(53j)与基准转速n_0相乘,作为目标流量q1d(q2d)输出。

设固定排量型的主泵102、202的物理排量为qmaxl(qmax2),则使目标流量q1d与增益52k(53k)的1/qmax1(1/qmax2)相乘,变换为目标转速n1d(n2d)。

进而,目标转速n1d(n2d)通过表52m(53m)变换为向逆变器160(260)的输入vinv1(vinv2),向逆变器160(260)输出。

~与权利要求的对应~

上文中,固定排量型的主泵102、202为第一以及第二液压泵,从第一以及第二液压泵排出的压力油在通用的压力油供给路径305合流并向多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h供给,进而向多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h供给。

电动机101、201是分别驱动主泵102、202(第一以及第二液压泵)的第一以及第二电动机,蓄电装置170、270是向电动机101、201(第一以及第二电动机)分别供给电力的第一以及第二蓄电装置。

控制器50的电动机转速控制部52内的可变马力控制表52r和最小值选择器52s连同压力检测器40构成第一马力控制装置,以使当主泵102(第一液压泵)的排出压力上升时,通过减少主泵102(第一液压泵)的排出流量,控制主泵102(第一液压泵)的吸收马力不超过虚拟排量限制值q1*limit(第一许可值),控制器50的电动机转速控制部53内的可变马力控制表53r和最小值选择器53s连同压力检测器40构成第二马力控制装置,以使当主泵202(第二液压泵)的排出压力上升时,通过减少主泵202(第二液压泵)的排出流量,控制主泵202(第二液压泵)的吸收马力不超过虚拟排量限制值q2*limit(第二许可值)。

控制器50的虚拟限制力矩运算部51和电动机转速控制部52、53内的可变马力控制表52r、53r构成马力分配控制部,变更上述第一以及第二马力控制装置的虚拟排量限制值q1*limit、q2*limit(第一以及第二许可值)的至少任一方,以使蓄电装置170(第一蓄电装置)的蓄电状态与蓄电装置270(第二蓄电装置)的蓄电状态相等。

另外,本实施方式中,主泵102、202(第一以及第二液压泵)分别是固定排量型液压泵,上述第一马力控制装置控制主泵102(第一液压泵)的转速,上述第二马力控制装置控制主泵202(第二液压泵)的转速,从而控制主泵102、202(第一以及第二液压泵)的吸收马力,使主泵102的吸收马力不超过上述限制值q1*limit(第一许可值),主泵202的吸收马力不超过上述限制值q2*limit(第二许可值)。

控制器50的电动机转速控制部52内的表52a~52m和逆变器160连同压力检测器40、41以及基准转速指示盘56构成第一流量控制部,在多个操作装置522、523、524a、524b......的至少一个被操作时,进行控制主泵102(第一液压泵)的排出流量的负载感应控制,使得主泵102(第一液压泵)的排出压力ps比多个促动器3a~3h的最高负载压力plmax高出目标压差(目标ls压差pgr),控制器50的电动机转速控制部53内的表53a~53m和逆变器260连同压力检测器40、41以及基准转速指示盘56构成第二流量控制部,在多个操作装置522、523、524a、524b......的至少一个被操作时,进行控制主泵202(第二液压泵)的排出流量的负载感应控制,使得主泵202(第二液压泵)的排出压力ps比多个促动器3a~3h的最高负载压力plmax高出目标压差(目标ls压差pgr)。

上述第一以及第二流量控制部通过分别控制主泵102、202(第一以及第二液压泵)的转速,控制主泵102、202(第一以及第二液压泵)的排出流量,使得主泵102、202(第一以及第二液压泵)的排出压力比多个促动器3a~3h的最高负载压力高出目标压差,上述第一以及第二马力控制装置分别控制上述负载感应控制所控制的主泵102、202(第一以及第二液压泵)的排出流量,使得主泵102(第一液压泵)的吸收马力不超过上述虚拟排量限制值q1*limit(第一许可值),主泵202(第二液压泵)的吸收马力不超过上述虚拟排量限制值q2*limit(第二许可值)。

电池管理系统171和控制器50的虚拟限制力矩运算部51内的第一soc推定部51a构成推定蓄电装置170(第一蓄电装置)的蓄电状态的第一蓄电状态推定部,电池管理系统271和控制器50的虚拟限制力矩运算部51内的第二soc推定部51b构成推定蓄电装置270(第二蓄电装置)的蓄电状态的第二蓄电状态推定部。

控制器50的虚拟限制力矩运算部51内的差分器51c和第一以及第二表51d、51e构成马力控制量运算部,当上述第一蓄电状态推定部所推定的蓄电装置170(第一蓄电装置)的蓄电状态少于上述第二蓄电状态推定部所推定的蓄电装置270(第二蓄电装置)的蓄电状态时,运算用于使主泵102(第一液压泵)的吸收马力减少的虚拟限制力矩t1(第一马力控制量),当上述第二蓄电状态推定部所推定的蓄电装置270(第二蓄电装置)的蓄电状态少于上述第一蓄电状态推定部所推定的蓄电装置170(第一蓄电装置)的蓄电状态时,运算用于使主泵202(第二液压泵)的吸收马力减少的虚拟限制力矩t2(第二马力控制量)。

控制器50的电动机转速控制部52内的可变马力控制表52r构成第一许可值变更部,基于由上述马力控制量运算部运算得到的虚拟限制力矩t1(第一马力控制量)来变更上述第一马力控制装置的虚拟排量限制值q1*limit(第一许可值),控制器50的电动机转速控制部53内的模拟马力控制特性的可变马力控制表53r构成第二许可值变更部,基于由上述马力控制量运算部运算得到的虚拟限制力矩t2(第二马力控制量)来变更上述第二马力控制装置的虚拟排量限制值q2*limit(第二许可值)。

~动作~

使用图1~7说明本实施方式的动作。

由电动机101、201驱动的固定排量型的先导泵130、230所排出的压力油分别经由止回阀133、233向压力油供给路径31供给。压力油供给路径31上连接有先导泄压阀32,在压力油供给路径31生成先导1次压ppi0。

而蓄电装置170、270的电压、温度等信息经由电池管理系统171、271引导至控制器50内的虚拟限制力矩运算部51中的第一以及第二soc推定部51a、51b,分别根据蓄电装置170的蓄电状态soc1和蓄电装置270的蓄电状态soc2运算固定排量型的主泵102、202的虚拟限制力矩t1、t2,分别向电动机101的转速控制部52和电动机201的转速控制部53输出。

(a)蓄电装置170与蓄电装置270的soc相等的情况

首先,在图4所示虚拟限制力矩运算部51的功能框图中,考虑第一soc推定部51a所推定的蓄电装置170的蓄电状态soc1与第二soc推定部51b所推定的蓄电装置270的蓄电状态soc2相等的情况。

由于soc1=soc2,差分器51c所计算的δsoc=soc1-soc2=0,根据图5a以及图5b所示表51d、51e的特性,固定排量型的主泵102、202的虚拟限制力矩t1、t2分别为t1=t1_max、t2=t2_max。

作为虚拟限制力矩运算部51的输出的虚拟限制力矩t1、t2引导至电动机转速控制部52、53各自的可变马力控制表52r、53r。

<(a-1)所有操作杆中立的情况>

由于所有操作装置522、523、524a、524b......的操作杆(以下有时仅称作操作杆)中立,因此所有流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h(参照图13)都处于中立位置。

因此,促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的最高负载压力plmax经由流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h以及梭阀9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g与罐压相等。

最高负载压力plmax被引导至卸载阀15和压力检测器41。

由电动机101、201驱动的固定排量型的主泵102、202所排出的压力油被引导至通用的压力油供给路径305,如上所述,多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h都处于中立位置,因此从卸载阀15排出到罐。

引导至卸载阀15的plmax与罐压(推定罐压≈0)相等,因此通用的压力油供给路径305的压力、即泵压ps通过设在卸载阀15的弹簧的作用保持为稍高于目标ls压差pgr。

通用的压力油供给路径305的压力(泵压)ps被引导至压力检测器40。

泵压ps的压力检测器40的输出vps、最高负载压力plmax的压力检测器41的输出vplmax和基准转速指示盘56的输出vec连同所述的虚拟限制力矩t1、t2被输入控制器50内的电动机转速控制部52、53。

由于电动机转速控制部52和电动机转速控制部53进行相同动作,以下以电动机转速控制部52为例进行说明。

所述的vps、vplmax、vec分别通过表52a、52b、52d变换为ps、plmax、n_0,ps、plmax通过差分器52c(53c)算出它们的差分pls=ps-plmax。

通过表52e从基准转速n_0变换得到的目标ls压差pgr通过差分器52f运算与所述的pls的差分δp。此时,在所有操作杆中立的情况下,如上所述,ps保持为稍高于pgr的值,由于plmax为罐压(推定罐压≈0),因此pls=ps-plmax也保持为稍高于pgr的值。因此δp=pgr-pls<0,通过表52g运算的虚拟排量增减量δq成为负值。

虚拟排量增减量δq与1控制步骤前的反映马力控制后的虚拟排量q1**相加,进而通过表52i以最小值和最大值限制,在此基础上,成为新的反映马力控制前的虚拟排量q1*。由于虚拟排量增减量δq为负值,因此通过重复控制步骤,反映马力控制前的虚拟排量q1*保持为通过表52i规定的最小值。

另一方面,可变马力控制表52r中如上所述输入作为虚拟限制力矩t1的t1_max,因此虚拟排量限制值q1*limit成为图7的实线a1上的值。

如上所述,在所有操作杆中立的情况下,泵压ps保持为稍高于pgr的值,如果设此时的ps为pntr,则根据图7,虚拟排量限制值q1*limit=qmax1。

如上所述,在所有操作杆中立的情况下,反映马力控制前的虚拟排量q1*保持为通过表52i规定的最小值,由于q1*<q1*limit的关系成立,通过最小值选择器52s选择q1*和q1*limit中的q1*,成为反映马力控制后的虚拟排量q1**。

反映马力控制后的虚拟排量q1**通过乘法器52j与基准转速n_0相乘,成为目标流量q1d,目标流量q1d通过增益52k乘以1/qmax1变换为目标转速n1d,进而通过表52m变换为向逆变器160的输出vinv1。

如上所述,所有操作杆中立的情况下,由于反映马力控制后的虚拟排量q1**保持为通过表52i规定的最小值,因此目标流量q1d、目标转速n1d也保持为最小值。

即,在所有操作杆中立的情况下,电动机101的转速保持为最小转速,来自固定排量型的主泵102的排出流量也保持为最小。

电动机转速控制部53也进行同样动作,因此电动机201的转速保持为最小转速,来自固定排量型的主泵202的排出流量也保持为最小。

<(a-2)进行了转臂提升操作的情况>

考虑在提升转臂用操作装置523的操作杆的方向、即转臂油缸3a伸长的方向输入操作杆的情况。

转臂用的流量控制阀6a在图中切换至左方,来自固定排量型的主泵102、202的压力油供给路径105、205的压力油经由通用的压力油供给路径305、压力补偿阀7a、流量控制阀6a向转臂油缸3a的底侧供给。

另一方面,转臂油缸3a的负载压力经由流量控制阀6a的负载端口引导、梭阀9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g以及最高负载压力油路306作为最高负载压力plmax向各压力补偿阀7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h、卸载阀15、压力检测器41分别引导。

通过引导至卸载阀15的转臂油缸3a的负载压力,卸载阀15的设置压力上升至卸载阀15的弹力和最高负载压力plmax(转臂油缸3a的负载压力)相加得到的压力,切断将通用的压力油供给路径305的压力油向罐排出的油路。

通用的压力油供给路径305的压力(泵ps)引导至压力检测器40。

泵压ps的压力检测器40的输出vps、最高负载压力plmax的压力检测器41的输出vplmax、基准转速指示盘56的输出vec连同所述的虚拟限制力矩t1、t2被输入控制器50内的电动机转速控制部52、53。

由于电动机转速控制部52与电动机转速控制部53进行相同动作,以下以电动机转速控制部52为例进行说明。

所述的vps、vplmax、vec分别通过表52a、52b、52d变换为ps、plmax、n_0。

转臂提升刚启动后,同所有操作杆中立的情况那样,泵压ps为稍高于目标ls压差的值,通常,使转臂油缸3a伸长的情况下,多是转臂油缸3a的负载压力高于泵压。该情况下,ps<plmax,因此pls=ps-plmax<0。

通过表52e从基准转速n_0变换得到的目标ls压差pgr通过差分器52f运算与所述pls的差分δp。

由于如上所述pls为负值,因此δp=pgr-pls为大于pgr的正值。

δp通过表52g变换为虚拟排量增减量δq,由于δp成为大于pgr的正值,因此虚拟排量增减量δq也成为正值。

虚拟排量增减量δq与1控制步骤前的反映马力控制后的虚拟排量q1**相加,进而通过表52i以最小值和最大值限制,在此基础上,成为新的反映马力控制前的虚拟排量q1*。

如上所述,虚拟排量增减量δq为正值,因此通过重复控制步骤,反映马力控制前的虚拟排量q1*在表52i的最小值、最大值的范围内增加,一直增加至δp=pgr-pls为0,即pls与目标ls压差pgr相等。

另一方面,可变马力控制表52r中如上所述输入作为虚拟限制力矩t1的t1_max,因此虚拟排量限制值q1*limit成为图7的实线a1上的值。

在转臂提升动作中,如上所述,在ls压差pls与目标ls压差pgr相等的情况下,泵压ps保持为比最高负载压力plmax高出目标ls压差pgr量的压力。

根据图7,设此时的转臂提升动作时的泵压ps为pbmr,则虚拟排量限制值q1*limit模拟马力控制成为小于qmax的qbmr1。

最小值选择器52s选择所述的反映马力控制前的虚拟排量q1*和可变马力控制表52r的输出q1*limit中的较小方作为反映马力控制后的虚拟排量q1**,因此反映马力控制后的虚拟排量q1**进行模拟可变排量型主泵的动作,即在由可变马力控制表52r规定的马力控制特性的范围内排出需要的流量。

反映马力控制后的虚拟排量q1**通过乘法器52j与基准转速n_0相乘,成为目标流量q1d,目标流量q1d通过增益52k乘以1/qmax1变换为目标转速n1d,进而通过表52m变换为向逆变器160的输出vinv1。

电动机转速控制部53也进行同样动作,从固定排量型的主泵102、202排出的流量合流并向流量控制阀6a供给。

如上所述,反映马力控制后的虚拟排量q1**、q2**进行模拟在可变马力控制表52r、53r所规定马力控制特性范围内排出必要流量的可变排量型主泵的动作,控制电动机101、201的转速来实现该流量,因此控制电动机101的转速,在固定排量型的主泵102、202的消耗马力不超过某一值的范围内,固定排量型的主泵102、202的总排出量成为流量控制阀6a所要求的流量。

(b)蓄电装置170的soc大于蓄电装置270的情况

图4所示的虚拟限制力矩运算部51的功能框图中,考虑第一soc推定部51a所推定的蓄电装置170的蓄电状态soc1与第二soc推定部51b所推定的蓄电装置270的蓄电状态soc2的关系为soc1>soc2的情况。

由于soc1>soc2,由差分器51c计算的δsoc=soc1-soc2>0,即成为正值,因此根据图5a以及图5b所示表51d、51e的特性,固定排量型的主泵102的虚拟限制力矩t1成为t1=t1_max,固定排量型的主泵202的虚拟限制力矩t2成为小于t2_max的值。此处假设考虑δsoc=soc1-soc2=δsoc_0的情况。根据图5b,此时的t2为t2=t2_min。

作为虚拟限制力矩运算部51的输出的虚拟限制力矩t1、t2引导至电动机转速控制部52、53各自的可变马力控制表52r、53r。

<(b-1)所有操作杆中立的情况>

所有操作杆中立的情况下,与所述的(a)soc1=soc2的情况相同,固定排量型的主泵102、202都以最小转速排出最小流量。

<(b-2)进行转臂提升操作的情况>

关于主泵102、202以各自的虚拟限制力矩t1、t2所规定的马力范围排出负载感应控制所需流量的基本动作,与所述的(a)soc1=soc2的情况相同。

如上所述soc1>soc2,δsoc(=soc1-soc2)为δsoc_0的情况下,t1=t1_max,t2=t2_min。

固定排量型的主泵102的虚拟限制力矩t1为t1=t1_max,因此进行与所述的(a)完全相同的动作。

另一方面,固定排量型的主泵202的虚拟限制力矩t2为t2=t2_min,小于主泵102的虚拟限制力矩t1,如图7的虚线c1所示,反映马力控制后的虚拟排量q2**通过表53r限制为qbmr2_min。

反映马力控制后的虚拟排量q2**通过乘法器53j与基准转速n_0相乘,成为目标流量q2d,目标流量q2d通过增益53k乘以1/qmax2变换为目标转速n2d,进而通过表53m变换为向逆变器260的输出vinv2。

此时,如上所述固定排量型的主泵202的反映马力控制后的虚拟排量q2**限制为qbmr2_min,因此该转速n2d限制为小于固定排量型的主泵102的转速n1d。

这样,soc1>soc2,即蓄电装置270的soc小于蓄电装置170的soc的情况下,通过蓄电装置270供给电力并驱动的主泵202所排出的流量小于通过蓄电装置170供给电力并驱动的主泵102所排出的流量。

泵的消耗动力与压力×流量成正比,通用的压力油供给路径305的压力(泵压ps)通用且相等,如上所述主泵202的流量小于主泵102的流量,因此主泵202的消耗动力也小于主泵102的消耗动力。

因此,向主泵202供给电力的蓄电装置270的耗电量小于向主泵102供给电力的蓄电装置170的耗电量。

向主泵202供给电力的蓄电装置270的耗电量小于向主泵102供给电力的蓄电装置170的耗电量,因此蓄电装置270的soc2的减少速度小于蓄电装置170的soc1的减少速度,其持续至soc1与soc2相等为止。

如果soc1=soc2,则进行与(a)的情况相同的动作。

(c)蓄电装置270的soc大于蓄电装置170的情况

图4所示的虚拟限制力矩运算部51的功能框图中,考虑第一soc推定部51a所推定的蓄电装置170的蓄电状态soc1与第二soc推定部51b所推定的蓄电装置270的蓄电状态soc2的关系为soc1<soc2的情况。

以下,固定排量型的主泵102和202的关系与(b)的soc1>soc2的情况相反。

由于soc1<soc2,差分器51c所计算的δsoc=soc1-soc2<0,即成为负值,因此根据图5a以及图5b所示表51d、51e的特性,固定排量型的主泵202的虚拟限制力矩t2成为t2=t2_max,固定排量型的主泵102的虚拟限制力矩t1成为小于t1_max的值。此处假设考虑δsoc=soc1-soc2=-δsoc_0的情况。根据图5a,此时的虚拟限制力矩t1成为t1=t1_min。

作为虚拟限制力矩运算部51的输出的虚拟限制力矩t1、t2引导至电动机转速控制部52、53各自的可变马力控制表52r、53r。

<(c-1)所有操作杆中立的情况>

所有操作杆中立的情况下,与所述的(a)soc1=soc2、(b)soc1>soc2的情况相同,固定排量型的主泵102、202都以最小转速排出最小流量。

<(c-2)进行转臂提升操作的情况>

关于主泵102、202在各自的虚拟限制力矩t1、t2所规定的马力范围内排出负载感应控制所需流量的基本动作,与所述的(a)soc1=soc2的情况相同。

如上所述soc1<soc2,δsoc(=soc1-soc2)为-δsoc_0的情况下,t1=t1_min,t2=t2_max。

固定排量型的主泵202的虚拟限制力矩t2为t2=t2_max,因此进行与所述的(a)完全相同的动作。

另一方面,固定排量型的主泵102的虚拟限制力矩t1为t1=t1_min,小于主泵202的虚拟限制力矩t2,如图7的虚线c1所示,反映马力控制后的虚拟排量q1**通过表52r限制为qbmr1_min。

反映马力控制后的虚拟排量q1**通过乘法器52j与基准转速n_0相乘,成为目标流量q1d,目标流量q1d通过增益52k乘以1/qmax1变换为目标转速n1d,进而通过表52m变换为向逆变器160的输出vinv1。

此时,如上所述,固定排量型的主泵102的反映马力控制后的虚拟排量q1**限制为qbmr1_min,因此该转速n1d限制为小于固定排量型的主泵202的转速n2d。

这样,在soc1<soc2,即蓄电装置170的soc小于蓄电装置270的soc的情况下,通过蓄电装置170供给电力并驱动的主泵102所排出的流量小于通过蓄电装置270供给电力并驱动的主泵202所排出的流量。

泵的消耗动力与压力×流量成正比,通用的压力油供给路径305的压力(泵压ps)通用且相等,如上所述主泵102的流量小于主泵202的流量,因此主泵102的消耗动力小于主泵202的消耗动力。

因此,向主泵102供给电力的蓄电装置170的耗电量小于向主泵202供给电力的蓄电装置270的耗电量。

由于向主泵102供给电力的蓄电装置170的耗电量小于向主泵202供给电力的蓄电装置270的耗电量,因此蓄电装置170的soc1的减少速度小于蓄电装置270的soc2的减少速度,其持续至soc1与soc2相等为止。

如果soc1=soc2,则进行与(a)的情况相同的动作。

~效果~

根据本实施方式,得到以下效果。

设置主泵102、电动机101、蓄电装置170及主泵202、电动机201、蓄电装置270和从主泵102、202排出的压力油合流的通用的压力油供给路径305,将该合流的压力油向多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h供给,进而向多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h供给,由于设计成该结构,能使蓄电装置等各种电气设备的额定电压与较小马力的电动式液压作业机械的通用化。

另外,设置虚拟限制力矩运算部51和可变马力控制表52r、53r,在蓄电装置170、270中一方的蓄电状态低于另一方的蓄电状态的情况下,变更虚拟排量限制值q1*limit(q2*limit)使蓄电装置170的蓄电状态与蓄电装置270的蓄电状态相等,抑制蓄电状态较低一方液压泵的消耗动力,由于该设计,在主泵102、202的机械效率、逆变器160、260、升降压斩波器161、261等电气设备的效率存在差异的情况,或者蓄电装置170、270的耗电量或蓄电状态特性存在差异的情况下,都是在控制的同时减少下去,以使蓄电装置170、270的蓄电状态实现相等。因此可防止蓄电装置170、270中只有某一方的蓄电状况显著降低,能延长电动式液压作业机械的各促动器获得预定速度的时间。

而且,上述的实施方式中,设计为在控制器50的虚拟限制力矩运算部51设置第一以及第二表51d、51e这两个表和电动机转速控制部52、53这两个电动机转速控制部,在两个蓄电装置170、270其中一个的蓄电状态低于另一个蓄电装置的蓄电状态的情况下,变更限制值q1*limit或限制值q2*limit(第一或者第二许可值)以使蓄电装置170的蓄电状态与蓄电装置270的蓄电状态相等,也可以设计为,仅设置第一以及第二表51d、51e中一方(例如第一表51d)和电动机转速控制部52、53的对应的一方(例如电动机转速控制部52),仅在两个蓄电装置170、270某一方(例如蓄电装置270)的蓄电状态低于另一方的蓄电装置(例如蓄电装置170)的蓄电状态的情况下,变更限制值q1*limit(第一许可值)以使蓄电装置170的蓄电状态与蓄电装置270的蓄电状态相等。由此,也能防止蓄电装置170、270中一方(例如蓄电装置270)的蓄电状态明显低于另一方(例如蓄电装置170)的蓄电状态,能延长电动式液压作业机械的各促动器获得预定速度的时间。

~表51d、51e的特性的变形例~

图12a以及图12b中表示表51d、51e的特性的第一变形例。

图5a以及图5b中,表51d、51e的特性设定为,作为δsoc处于正值时(图5a)或δsoc处于负值时(图5b)的虚拟限制力矩t1而输出一定值(最大值t1_max),也可以设定虚拟限制力矩t1随着δsoc增大(图12a)或减小(图12b)而从与最大值t1_max相同的值向着值t1_od1增大。由此在蓄电装置170与蓄电装置270之间soc不同的情况下,不仅soc较小方的蓄电装置的耗电量减小,soc较大方的蓄电装置的耗电量增加,因此能以更短时间使蓄电装置170的soc1与蓄电装置270的soc2相等。

图12c以及图12d中表示表51d、51e的特性的第二变形例。

图12a以及图12b中,设定虚拟限制力矩t1随着δsoc从0增大(图12a)或减小(图12b)而从与最大值t1_max相同的值向着值t1_od1还增大,而图12c以及图12d中,具有0~δsoc_1(图12c)或0~-δsoc_1(图12d)的死区,设定虚拟限制力矩t1为若δsoc超过死区则从与最大值t1_max相同的值向着值t1_od1还增大。由此仅在超过死区的情况下增大soc较大方的蓄电装置的耗电量,能谋求控制的稳定性。

<第二实施方式>

~结构~

图8是表示本发明第二实施方式提供的电动式液压作业机械(液压挖掘机)的液压驱动装置的图。

相对于图1所示第一实施方式的结构,本实施方式的液压驱动装置还具备:止回阀180(第一止回阀),其设在固定排量型的主泵102的压力油供给路径105,阻止压力油从通用的压力油供给路径305流向可变排量型的主泵102;以及止回阀280(第二止回阀),其设在固定排量型的主泵202的压力油供给路径205,阻止压力油从通用的压力油供给路径305流向可变排量型的主泵202。

另外,本实施方式的液压驱动装置的结构为具有输入装置58,在蓄电装置170、270中某一方的soc明显低于另一方的soc的情况,或者仅使用蓄电装置170、270中的某一方而节约另一方蓄电装置中蓄积的电力,将液压作业机的作业量抑制得较低但是希望增加总的工作时间的情况等时,操作者操作输入装置58,则控制器50能使驱动固定排量型的主泵102、202的电动机101、201的某一方停止。

其他结构与第一实施方式相同。

~动作~

在如上配置的本实施方式中,在压力油供给路径105、205设有止回阀180、280,因此在停止了驱动固定排量型的主泵102、202的电动机101、201的某一方的情况下,可防止通用的压力油供给路径305的压力施加在停止着的固定排量型的主泵102、202的排出端口。

其他动作与第一实施方式相同。

~效果~

根据本实施方式,除了获得第一实施方式的效果,还可得到以下效果。

操作者操作输入装置58,在使驱动固定排量型的主泵102、202的电动机101、201的某一方停止的情况下,止回阀180、280防止压力油从停止着的固定排量型的主泵向罐漏出,能防止从驱动着的固定排量型主泵排出的压力油的动力由于泄露而失去,造成浪费。

<第三实施方式>

~结构~

图9是表示本发明第三实施方式提供的电动式液压作业机械(液压挖掘机)的液压驱动装置的图。

本实施方式的液压驱动装置的结构为,不具备第一实施方式中所具备的由电动机101、201驱动的固定排量型的先导泵130、230,电动机101、201只驱动固定排量型的主泵102、202。

另外,本实施方式的液压驱动装置具备:电动机301(第三电动机);由电动机301驱动的固定排量型的先导泵30;控制电动机301的转速的逆变器360;向逆变器360以一定电压供给电力的升降压斩波器361;设在先导泵30的压力油供给路径31并检测压力油供给路径31的压力、即先导泵30的排出压力(以下有时称作泵压)的压力检测器42;以及基于压力检测器42的检测信号生成对逆变器360的转速指示信号来控制逆变器360的控制器55。

与第一实施方式相同,蓄电装置270连接成经由升降压斩波器261、逆变器260向电动机201供给电力,并且经由升降压斩波器361、逆变器360向电动机301也供给电力。

从固定排量型的先导泵30排出的压力油供给到压力油供给路径31。在压力油供给路径31连接有切换将下游侧的先导压力油路连接至压力油供给路径31还是连接至罐的门锁阀100,在门锁阀100设有门锁杆24。

图10中表示第三实施方式中的控制器55的功能框图。

控制器55具有表55a、表55b、加法器55c、表55d、表55f。

设压力检测器42的输出为vpi,输出vpi通过表55a变换为压力油供给路径31的压力(先导1次压ppi),通过表55b变换为先导泵30的虚拟排量qi的增减量δqi。

图11中表示表55b的特性。

表55b的特性配置为,在设目标先导1次压ppi为ppi0时,当压力油供给路径31的压力ppi小于ppi0时,作为δqi而输出0至δqi_max之间的正值,当ppi大于ppi0时,作为δqi而输出δqi_min至0之间的负值,当ppi等于ppi0时,输出δqi=0。

先导泵的虚拟排量增减量δqi通过加法器55c与1控制步骤前的先导泵虚拟排量qi相加,成为新的先导泵虚拟排量qi。

构成为先导泵虚拟排量qi通过表55d变换为电动机301的目标转速npi,进而通过表55f变换为向逆变器360的输入vinv3,向逆变器360输出。

上述以外的结构与第一实施方式相同。

~与权利要求的对应~

上文中,电动机301是由蓄电装置170、270(第一以及第二蓄电装置)的一方供给电力来驱动先导泵30的第三电动机,控制器55连同压力检测器42以及逆变器360构成先导泵控制装置,该先导泵控制装置控制电动机301(第三电动机)的转速,使得由先导泵30生成的先导1次压ppi等于目标压力(目标先导1次压ppi0)。

~动作~

以下使用图9、图10、图11说明第三实施方式的动作。

驱动固定排量型的主泵102、202的电动机101、201的转速控制功能与第一实施方式相同。

另外,根据蓄电装置170、270的蓄电状态控制固定排量型的主泵102、202的虚拟限制力矩t1、t2,进行控制以消除蓄电装置170、270的蓄电状态的不均衡,该功能也与第一实施方式相同。

第三实施方式不同于第一实施方式的点在于,由不同于驱动固定排量型的主泵102、202的电动机101、201的电动机301独立驱动固定排量型的先导泵30。

以下,关于驱动先导泵30的电动机301的转速控制,说明本实施方式的动作。

(a)压力油供给路径31的压力低于目标先导1次压的情况

考虑压力油供给路径31的压力(先导1次压)低于目标先导1次压ppi0的情况。

如图10所示,通过压力检测器42输入的vpi通过表55a变换为先导1次压ppi。

在ppi<ppi0的情况下,根据图11,先导泵虚拟排量δqi成为0至δqi_max之间的正值。

先导泵虚拟排量δqi与1控制步骤前的先导泵虚拟排量qi相加,如上所述在ppi低于目标先导1次压ppi0的情况下,先导泵虚拟排量qi增加下去。

该增加持续至先导1次压ppi等于目标先导1次压ppi0为止。

先导泵虚拟排量qi通过表55d变换为目标转速npi,进而通过表55f变换为向逆变器360的输出vinv3,控制电动机301的转速。

即,在压力油供给路径31的压力低于目标先导1次压ppi0的情况下,电动机301增加其转速直至压力油供给路径31的压力(先导1次压)等于目标先导1次压。

(b)压力油供给路径31的压力高于目标先导1次压的情况

考虑压力油供给路径31的压力(先导1次压)高于目标先导1次压ppi0的情况。

如图10所示,通过压力检测器42输入的vpi通过表55a变换为先导1次压ppi。

在ppi>ppi0的情况下,根据图11,先导泵虚拟排量δqi成为δqi_min至0之间的负值。

先导泵虚拟排量δqi与1控制步骤前的先导泵虚拟排量qi相加,如上所述,在ppi高于目标先导1次压ppi0的情况下,先导泵虚拟排量qi减少下去。

该减少持续至先导1次压ppi等于目标先导1次压ppi0为止。

先导泵虚拟排量qi通过表55d变换为目标转速npi,进而通过表55f变换为向逆变器360的输出vinv3,控制电动机301的转速。

即,在压力油供给路径31的压力高于目标先导1次压ppi0的情况下,电动机301减小其转速直至压力油供给路径31的压力(先导1次压)等于目标先导1次压。

以上,如上述(a)(b)中所说明那样,控制器55控制电动机301的转速以使压力油供给路径31的压力(先导1次压)等于目标先导1次压(ppi0)。

~效果~

根据本实施方式,除了获得第一实施方式的效果,还可得到以下效果。

本实施方式中,蓄电装置270消耗的电力为驱动固定排量型的主泵202的电动机201的耗电量与驱动固定排量型的先导泵的电动机301的耗电量的和,因此相比第一实施方式的情况,存在蓄电装置270的蓄电状态比蓄电装置170的蓄电状态先减少的倾向。但是,与第一实施方式相同,在一方的蓄电装置(第三实施方式中为蓄电装置270)的蓄电状态比另一方蓄电装置(第三实施方式中为蓄电装置170)的蓄电状态更降低的情况下,从蓄电状态较低方的蓄电装置(第三实施方式中为蓄电装置270)供给电力的电动机所驱动的液压泵(第三实施方式中为202)的转速受到限制,抑制该电动机的耗电量,控制那两个蓄电装置的蓄电状态再次相等。

因此,与第一实施方式相同,可防止两个蓄电装置170、270中某一方蓄电状态显著偏少,因此能防止由此导致液压作业机械使用那两个蓄电装置170、270进行工作的时间缩短。

<第四实施方式>

~结构~

图13是表示本发明第四实施方式提供的电动式液压作业机械(液压挖掘机)的液压驱动装置的图。

本实施方式的液压驱动装置具备:电动机101、201、401、601;由这些电动机101、201、401、601分别驱动的可变排量型的主泵122、222、422、622;电动机301;由电动机301驱动的固定排量型的先导泵30;从可变排量型的主泵122、222、422、622排出的压力油所驱动的多个促动器、即转臂油缸3a、斗杆油缸3b、回旋马达3c、铲斗油缸3d、转动油缸3e、行驶马达3f、3g、铲刀油缸3h;用于将从可变排量型的主泵122、222、422、622排出的压力油引导向多个促动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的压力油供给路径105a、105b、205a、205b;通用的压力油供给路径307,其与压力油供给路径105a、105b连接,从主泵122、222(第一以及第二液压泵)排出的压力油合流;通用的压力油供给路径308,其与压力油供给路径205a、205b连接,从主泵422、622(第一以及第二液压泵)排出的压力油合流;以及控制阀块104,其设在通用的压力油供给路径307、308的下游,导入在通用的压力油供给路径307合流的从主泵122、222排出的压力油和在通用的压力油供给路径308合流的从主泵422、622排出的压力油。

控制阀块104具有:多个方向切换阀16a、16d、16e、16g、16j,与通用的压力油供给路径307连接,控制供给至多个促动器3a、3b、3d、3e、3g的压力油的方向和流量;多个方向切换阀16b、16c、16f、16h、16i,与通用的压力油供给路径308连接,控制供给至多个促动器3a、3b、3c、3f、3h的压力油的方向和流量;止回阀80a、80b、80c、80d、80e、80f、80g、80h、80i、80j;以及主泄压阀14,其经由止回阀80e、80f而设在通用的压力油供给路径307、308的下游,控制通用的压力油供给路径307、308的压力不成为设定压力以上。

在通用的压力油供给路径307的下游,方向切换阀16g配置在最上游,在其下游,方向切换阀16a、16d经由止回阀80a、80b并联,进而在其下游,方向切换阀16j、16e分别经由止回阀80c、80d串联,且方向切换阀16j位于方向切换阀16e上游侧。

在通用的压力油供给路径308的下游,方向切换阀16c、16b、16i、16h分别经由止回阀80g、80h、80i、80j并联,在方向切换阀16h的下游,串联有方向切换阀16f。

多个方向切换阀16a、16d、16e、16g、16j和多个方向切换阀16b、16c、16f、16h、16i为开放中心式,主泵122、222以及主泵422、622和控制阀块104构成开路的液压驱动装置。

可变排量型的主泵122、222、422、622具有调节器活塞122a、222a、422a、622a,用于在自身的排出压力增高时减少其排量来限制力矩。

另外,主泵122和主泵422分别具有用于彼此一方的排出压力增高时减小另一方主泵的排量来限制力矩的调节器活塞122b、422b,主泵222和主泵622分别具有用于彼此一方的排出压力增高时减小另一方主泵的排量来限制力矩的调节器活塞222b、622b。

主泵122、222、422、622具有用于分别设定吸收马力的限制值q1*limit、限制值q2*limit、限制值q3*limit、限制值q4*limit的弹簧122f、222f、422f、622f。

进而,主泵122、422具有用于通过外部压力(后述的比例电磁阀20的输出压)减小它们的排量来减小力矩的调节器活塞122c、422c,主泵222、622具有用于通过外部压力(后述的比例电磁阀21的输出压)减小它们的排量来减小力矩的调节器活塞222c、622c。

另外,本实施方式的液压驱动装置具备:导入从固定排量型的先导泵30排出的压力油的压力油供给路径31;门锁阀100,其与压力油供给路径31连接,切换将下游侧的先导压力油路连接至压力油供给路径31还是连接至罐;以及门锁杆24,其配置在液压作业机械的驾驶席入口侧,用于门锁阀100的切换操作。

门锁阀100下游侧的先导压力油路与多个操作装置操作装置522、523、524a、524b、......(参照图2)中具备的多个先导阀60a、60b、60c、60d、60e、60f、60e、60f、60g、60h连接,多个先导阀60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h基于门锁阀100下游侧的先导压力油路的压力油生成对应于操作量的先导操作压,并通过该先导操作压进行多个方向切换阀16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h、16i、16j的切换控制。

本实施方式的液压驱动装置还具备:控制电动机101、201、401、601的转速的逆变器160、260、460、660;向逆变器160、460以一定电压供给电力的升降压斩波器161;向逆变器260、660以一定电压供给电力的升降压斩波器261;控制电动机301的转速的逆变器360;向逆变器360以一定电压供给电力的升降压斩波器361;连接成经由升降压斩波器161、逆变器160、460向电动机101、401(第一电动机)供给电力的蓄电装置170(第一蓄电装置);连接成经由升降压斩波器261、逆变器260、660向电动机201、601(第二电动机)供给电力并且经由升降压斩波器361、逆变器360向电动机301供给电力的蓄电装置270(第二蓄电装置);将蓄电装置170、270的电压、温度等信息向后述控制器150输出的电池管理系统(bms)171、271;用于指示多个促动器3a~3h的最大速度的基准转速指示盘56;选择先导阀60a、60b、60d、60e、60g的输出压中最高压力并输出的梭阀19a、19b、19c、19d、19e、19f、19g、19h;检测该选择的最高压力的压力检测器43;选择先导阀60a、60b、60c、60h、60f的输出压中最高压力并输出的梭阀19i、19j、19k、19l、19m、19n、19o、19p;检测该选择的最高压力的压力检测器44;设在先导泵30的压力油供给路径31并检测压力油供给路径31的压力、即先导泵30的排出压力(以下有时称作泵压)的压力检测器42;比例电磁阀20,其与门锁阀100下游侧的先导压力油路连接,减小从固定排量型的先导泵30排出压力油的压力油供给路径31的压力,生成引导至调节器活塞122c、422c的力矩控制压;减小压力油供给路径31的压力并生成引导至调节器活塞222c、622c的力矩控制压的比例电磁阀21;控制器150,其输入来自电池管理系统171、271、基准转速指示盘56、压力检测器43、44的信号,根据这些信息生成对逆变器160、260、460、660的转速指示信号和对比例电磁阀20、21的控制信号,来控制逆变器160、260、460、660和比例电磁阀20、21;以及控制器55,其基于压力检测器42的检测信号生成对逆变器360的转速指示信号,来控制逆变器360。

图14中表示第四实施方式中的控制器150的功能框图。

控制器150具有比例电磁阀目标电流运算部151、增益表152a、152b、乘法器153a、153b、转速指示值表154、指令值表155a、155b。

电池管理系统171、271的输出被输入比例电磁阀目标电流运算部151,其输出向比例电磁阀20、21输出。

另一方面,转臂油缸3a、斗杆油缸3b、铲斗油缸3d、转动油缸3e、右行驶马达3g的最大操作先导压经由压力检测器43输入控制器150,转臂油缸3a(仅提升方向)、斗杆油缸3b、回旋马达3c、铲刀油缸3h、左行驶马达3f的最大操作先导压经由压力检测器44输入控制器150。

压力检测器43、44的输出分别被输入增益表152a、152b,在0~100%的范围内变换为增益n_gain1、n_gain2,进而基准转速指示盘56的输出通过转速指示值表154变换为基准转速指示值n_0。

作为转速指示值表154的输出的基准转速指示值n_0通过乘法器153a、153b与增益n_gain1、n_gain2相乘,分别求出相对于逆变器160、260以及逆变器460、660的目标转速n1d、n2d。

目标转速n1d、n2d分别被输入指令值表155a、155b,分别变换为相对于逆变器160、260以及逆变器460、660的指令值vinv1、vinv2,向逆变器160、260以及逆变器460、660输出。

图15中表示第四实施方式中的控制器150内的比例电磁阀目标电流运算部151的功能框图。

比例电磁阀目标电流运算部151具有第一以及第二soc推定部151a、151b、差分器151c、第一以及第二表151d、151e。

来自电池管理系统171、271的信息(电压、温度等)被输入表示蓄电装置170、270的蓄电状态的第一以及第二soc推定部151a、151b,作为各自的soc而输出soc1、soc2。soc1和soc2通过差分器151c进行差分,为δsoc(=soc1-soc2)。差分δsoc被输入第一以及第二表151d、151e,变换为目标电流i1、i2(马力控制量),向比例电磁阀20、21输出。

图16a以及图15b中表示第一以及第二表151d、151e的特性。

如图16a所示,第一表151d的特性设定为,δsoc处于正值时,作为比例电磁阀20的目标电流i1而输出0,δsoc处于负值时,随着δsoc小于死区-δsoc_2而增大,δsoc达到最小值-δsoc_max附近的-δsoc_0,则作为目标电流i1输出最大值i_max。

如图16b所示,第二表151e的特性设定为与第一表151d的特性相反。即,第二表151e的特性设定为,在δsoc处于负值时,作为比例电磁阀21的目标电流i2输出0,δsoc处于正值时,随着δsoc大于死区δsoc_2而增大,当δsoc达到最大值δsoc_max附近的δsoc_0时,则作为目标电流i1输出最大值i_max。

图17中表示可变排量型的主泵122、422的调节器活塞122a、422a、调节器活塞122b、422b、调节器活塞122c、422c的马力控制特性。另外,图17中用括号表示可变排量型的主泵222、622的调节器活塞222a、622a、调节器活塞222b、622b、调节器活塞222c、622c的马力控制特性。

图17的横轴是主泵122、422的排出压力p1.p2的平均值pa(=(p1+p2)/2),实线a2所示的特性是比例电磁阀20的目标电流i1为0、比例电磁阀20的输出压为0时的特性,调节器活塞122a、422a、122b、422b的特性为,随着排出压力p1.p2的平均值pa超过pa_a并在其以上增高,主泵122、422的排量qq1减小。

另外,随着比例电磁阀20的目标电流i1增大、比例电磁阀20的输出压增高,如图17中箭头所示那样,马力控制特性如虚线b2、c2那样变化,其限制程度更强,为主泵122、422的排量qq1减小的特性。

图17中以括号表示的可变排量型的主泵222、622的调节器活塞222a、622a、调节器活塞222b、622b、调节器活塞222c、622c得马力控制特性也相同。

~与权利要求的对应~

上文中,可变排量型的主泵122、222(或者422,622)是第一以及第二液压泵,从第一以及第二液压泵排出的压力油在通用的压力油供给路径307(或者308)合流并向多个流量控制阀16a、16b、16d、16e、16g(或者16a、16b、16c、16f、16h)供给,进而向多个促动器3a、3b、3d、3e、3g(或者3a、3b、3d、3e、3g)供给。

电动机101、201(或者401、601)是分别驱动主泵122、222(或者422、622)(第一以及第二液压泵)的第一以及第二电动机,蓄电装置170、270是向电动机101、201(或者401、601)(第一以及第二电动机)分别供给电力的第一以及第二蓄电装置。

调节器活塞122a(或者422a)构成第一马力控制装置,其进行控制,以使在主泵122(或者422)(第一液压泵)的排出压力上升时使主泵122(或者422)(第一液压泵)的排出流量减少,从而使主泵122(或者422)(第一液压泵)的吸收马力不超过限制值q1*limit(第一许可值),调节器活塞222a(或者622a)构成第二马力控制装置,其进行控制,以使在主泵222(或者622)(第二液压泵)的排出压力上升时使主泵222(或者622)(第二液压泵)的排出流量减少,从而使主泵222(或者622)(第二液压泵)的吸收马力不超过限制值q2*limit(第二许可值)。

比例电磁阀目标电流运算部151连同电池管理系统171、271构成马力分配控制部,所述马力分配控制部变更上述第一以及第二马力控制装置的限制值q1*limit(第一许可值)以及限制值q2*limit(第二许可值)的至少任一方,以使蓄电装置170(第一蓄电装置)的蓄电状态与蓄电装置270(第二蓄电装置)的蓄电状态相等。

另外,本实施方式中,主泵122、222(或者422、622)分别为可变排量型液压泵,上述第一马力控制装置控制主泵122(或者422)(第一液压泵)的排量,上述第二马力控制装置控制主泵222(或者622)(第二液压泵)的排量,从而控制主泵122、222(或者422、622)(第一以及第二液压泵)的吸收马力,以使主泵122(或者422)(第一液压泵)的吸收马力不超过上述限制值q1*limit(第一许可值),主泵222(或者622)(第二液压泵)的吸收马力不超过上述限制值q2*limit(第二许可值)。

增益表152a(152b)、乘法器153a(153b)、转速指示值表154、指令值表155a(155b)、逆变器160(或者460)构成第一流量控制部,其在多个操作装置522、523、524a、524b......的至少一个被操作了时,进行随着该操作装置所要求流量的增加而控制主泵122(或者422)(第一液压泵)的排出流量的正流量控制,增益表152a(152b)、乘法器153a(153b)、转速指示值表154、指令值表155a(155b)、逆变器260(或者660)构成第二流量控制部,在多个操作装置522、523、524a、524b......的至少一个被操作了时,进行随着该操作装置所要求流量的增加而控制主泵222(或者622)(第二液压泵)的排出流量的正流量控制。

上述第一以及第二流量控制部分别控制主泵122、222(或者422、622)(第一以及第二液压泵)的转速,从而随着上述要求流量的增加而控制主泵122、222(或者422、622)(第一液压泵以及第二液压泵)的排出流量,上述第一马力控制装置以及上述第二马力控制装置分别控制正流量控制所控制的主泵122、222(或者422、622)(第一以及第二液压泵)的排出流量,以使主泵122(或者422)(第一液压泵)的吸收马力不超过限制值q1*limit(或者q3*limit)(第一许可值),主泵222(或者622)(第二液压泵)的吸收马力不超过限制值q2*limit(或者q4*limit)(第二许可值)。

电池管理系统171和控制器150的比例电磁阀目标电流运算部151内的第一soc推定部151a构成推定蓄电装置170(第一蓄电装置)的蓄电状态的第一蓄电状态推定部,电池管理系统271和控制器150的比例电磁阀目标电流运算部151内的第二soc推定部151b构成推定蓄电装置270(第二蓄电装置)的蓄电状态的第二蓄电状态推定部。

控制器150的比例电磁阀目标电流运算部151内的差分器151c和第一以及第二表151d、151e构成马力控制量运算部,其在上述第一蓄电状态推定部所推定的蓄电装置170(第一蓄电装置)的蓄电状态少于上述第二蓄电状态推定部所推定的蓄电装置270(第二蓄电装置)的蓄电状态时,运算用于使主泵122(或者422)(第一液压泵)的吸收马力减少的比例电磁阀20的目标电流i1(第一马力控制量),在上述第二蓄电状态推定部所推定的蓄电装置270(第二蓄电装置)的蓄电状态少于由上述第一蓄电状态推定部所推定的蓄电装置170(第一蓄电装置)的蓄电状态时,运算使主泵222(或者622)(第二液压泵)的吸收马力减少的比例电磁阀21的目标电流i2(第二马力控制量)。

比例电磁阀20以及主泵122(或者422)的调节器活塞122c(或者422c)构成第一许可值变更部,其基于由上述马力控制量运算部运算得到的比例电磁阀20的目标电流i1(第一马力控制量)变更上述第一马力控制装置的限制值q1*limit(或者q3*limit)(第一许可值),比例电磁阀21以及主泵222(或者622)的调节器活塞222c(或者622c)构成第二许可值变更部,其基于上述马力控制量运算部运算得到的比例电磁阀21的目标电流i2(第二马力控制量)变更上述第二马力控制装置的限制值q2*limit(或者q4*limit)(第二许可值)。

~动作~

使用图12~17说明第四实施方式的动作。

与第三实施方式相同,通过控制驱动固定排量型的先导泵30的电动机301的转速,压力油供给路径31的压力保持为先导1次压ppi0。

(a)蓄电装置170与蓄电装置270的soc相等的情况

图15中表示比例电磁阀目标电流运算部151的功能框图。

首先,在第一soc推定部151a所推定的蓄电装置170的蓄电状态soc1与第二soc推定部151b所推定的蓄电装置270的蓄电状态soc2相等的情况下,soc1=soc2,因此由差分器151c计算的δsoc=soc1-soc2=0,根据图16所示的表151d、151e的特性,向比例电磁阀20、21的电流指令成为0,因此如图17所示,主泵122、422的排量成为qqmax1,主泵222、622的排量成为qqmax2。

<(a-1)所有操作杆中立的情况>

如上所述,转臂油缸3a、斗杆油缸3b、铲斗油缸3d、转动油缸3e、右行驶马达3g的最大操作先导压经由所述压力检测器43输入控制器150,转臂油缸3a(仅提升方向)、斗杆油缸3b、回旋马达3c、铲刀油缸3h、左行驶马达3f的最大操作先导压经由所述压力检测器44输入控制器150,因此在所有操作杆中立的情况下,通过控制器150内的增益表152a、152b,各自的增益n_gain1、n_gain2保持为最小值(例如0%)。

进而,基准转速指示盘56的输出通过转速指示值表154变换为基准转速指示值n_0,通过乘法器153a、153b与所述n_gain1、n_gain2相乘,变换为目标转速n1d、n2d,进而通过指令值表155a、155b分别变换为向逆变器160、260的输出vinv1和向逆变器460、660的输出vinv2,因此在所有操作杆中立时,如上所述n_gain1、n_gain2保持为最小值(例如0%),因此向逆变器160、260的输出vinv1和向逆变器460、660的输出vinv2都保持为最小值。

由于vinv1、vinv2保持为最小值,因此电动机101、201、401、601都以最小转速驱动主泵122、222、422、622,供给压力油。

主泵122、222、422、622以最小转速驱动,因此从这些主泵排出的流量也最小。

另外,从主泵122、222排出的压力油分别经由压力油供给路径105a、105b在压力油供给路径307合流,供给至控制阀块104的p1端口。

由于所有的操作杆中立,供给至p1端口的压力油经由方向切换阀16g、16d、16a、16j、16e的中立回路,向罐排出。

另一方面,从主泵422、622排出的压力油分别经由压力油供给路径205a、205b在压力油供给路径308合流,供给至控制阀块104的p2端口。

由于所有的操作杆中立,供给至p2端口的压力油经由方向切换阀16c、16b、16i、16h、16f的中立回路向罐排出。

<(a-2)进行转臂提升操作的情况>

考虑在提升转臂用操作杆的方向、即转臂油缸3a伸长的方向输入操作杆的情况。

操作转臂操作用的先导阀60a,在a1产生操作先导压。

被施加操作先导压a1,因此转臂用的方向切换阀16a、16i都切换到图中的右方,从可变排量型的主泵122和222经由压力油供给路径307供给的压力油和从可变排量型的主泵422和622经由压力油供给路径308供给的压力油合流,供给至转臂油缸3a的底侧。

另一方面,转臂操作用的先导阀60a的输出压经由梭阀19a、19e、19f、19g、19h引导至压力检测器43,同时经由梭阀19p引导至压力检测器44。

压力检测器43、44的输出vpc1、vpc2分别引导至增益表152a、152b,对应于转臂操作用先导阀60a的输出而输出n_gain1、n_gain2。

例如,转臂提升操作为全操作的情况下,n_gain1、n_gain2都成为最大值100%。

另一方面,通过转速指示值表154变换为基准转速指示值n_0的基准转速指示盘56的输出还通过乘法器153a、153b与所述n_gain1、n_gain2相乘,变换为目标转速n1d、n2d,进而通过指令值表155a、155b分别变换为向逆变器160、260的输出vinv1和向逆变器460、660的输出vinv2,因此在转臂提升操作为全操作的情况下,n_gain1、n_gain2保持为最大值(例如100%),因此向逆变器160、260的输出vinv1和向逆变器460、660的输出vinv2都是与从基准转速指示盘56的输入相同的值。

另外,在转臂提升操作为半操作、通过增益表152a、152b输出的n_gain1、n_gain2为50%的情况下,目标转速n1d、n2d成为来自基准转速指示盘56的基准转速指示值n_0乘以50%得到的数字,因此n1d=n2d=n_0/2,电动机101、201、401、601分别以基准转速n_0的一半转速旋转。

这样,在进行了转臂提升操作的情况下,随着转臂操作用先导阀60a的输出增大,电动机101、201、401、601的转速增大,通过操作杆输入的大小能调整转臂油缸3a的伸长速度。

另外,设转臂提升时的转臂油缸3a的负载压力为pa_bmr,则在转臂提升操作时,如上所述,主泵122和222、422和622的排出压力都与转臂油缸3a的负载压力pa_bmr相等。

此处,在比例电磁阀20、21的电流指令值i1、i2为最小,例如为0的情况下,可变排量型的主泵122、222、422、622的马力控制特性成为图17的实线a2所示,泵排出压力为pa_bmr,可变排量型的主泵122、222的排量被限制为qqbmr1,可变排量型的主泵422、622的排量被限制为qqbmr2。

这样,在进行了转臂提升操作时,主泵122、222、422、622以对应于转臂提升操作输入的转速,以各自的马力控制特性决定的排量供给压力油。

(b)蓄电装置170的soc大于蓄电装置270的情况

图15所示的比例电磁阀目标电流运算部151的功能框图中,考虑第一soc推定部151a所推定的蓄电装置170的蓄电状态soc1与第二soc推定部151b所推定的蓄电装置270的蓄电状态soc2的关系为soc1>soc2的情况。

由于soc1>soc2,由差分器151c计算的δsoc=soc1-soc2>0,即成为正值,因此针对比例电磁阀20的电流指令值i1成为最小11=0,对比例电磁阀21的电流指令值i2成为按照图16所示的表151e的特性的值。假设在δsoc>δsoc_0的情况下,针对比例电磁阀21的电流指令值i2成为i2=i_max。

比例电磁阀20的电流指令值i1为0,因此可变排量型的主泵122、422成为图17中a)i1=0的实线a2所示的特性。

另一方面,由于比例电磁阀21的电流指令值i2为i_max,因此可变排量型的主泵222、622成为图17中c)i2=i_max的虚线c2所示的特性。

<(b-1)所有的操作杆中立的情况>

所有的操作杆中立的情况下,与所述的(a)soc1=soc2相同,可变排量型的主泵122、222、422、622都以最小转速排出最小流量。

<(b-2)进行了转臂提升操作的情况>

关于驱动可变排量型的主泵122、222、422、622的电动机101、201、401、601的转速对应于转臂提升的操作杆输入量而增加的基本动作,与所述的(a)soc1=soc2的情况相同。

如上所述在soc1>soc2、δsoc(=soc1-soc2)为δsoc_0的情况下,比例电磁阀20的电流指令值i1成为最小值0,主泵122、422按照图17中a)i1=0的特性,而由于比例电磁阀21的电流指令值i2成为i2=i_max,因此主泵222、622按照图17中c)i2=i_max的虚线c2所示的特性。

设转臂提升操作时的泵负载压力为pa_bmr,则可变排量型的主泵122、422的排量在图17中成为qqbmr1。

另一方面,可变排量型的主泵222、622的排量成为qqbmr2min,qqbmr2_min<qqbmr1。

驱动可变排量型的主泵122、422的电动机101、401和驱动可变排量型的主泵422、622的电动机201,601的转速仅由转臂提升操作量决定,而由于可变排量型的主泵122、422的排量qq1与可变排量型的主泵222、622的排量qq2如上所述存在差异,因此由可变排量型的主泵222、622排出的流量小于由可变排量型的主泵122、422排出的流量。

泵的消耗动力与压力×流量成正比,在转臂提升操作时压力油供给路径105、205的压力相等,如上所述,主泵222、622的排出流量小于主泵122、422的排出流量,因此主泵222、622的消耗动力小于主泵122、422的消耗动力。

因此,对主泵222、622供给电力的蓄电装置270的耗电量小于对主泵122、422供给电力的蓄电装置170的耗电量。

由于对主泵202供给电力的蓄电装置270的耗电量小于对主泵102供给电力的蓄电装置170的耗电量,因此蓄电装置270的soc2的减少速度小于蓄电装置170的soc1的减少速度,其持续至soc1与soc2相等。

如果soc1=soc2,则进行与(a)的情况相同的动作。

(c)蓄电装置270的soc大于蓄电装置170的情况

除了soc1>soc2替换为soc1<soc2使主泵122、422与主泵222、622的关系相反,动作实质上与(b)相同。

~效果~

根据本实施方式,相对于以往的具备2泵的开路的液压驱动装置,也可取得与第一实施方式相同的效果。

即,设置有主泵122、422、电动机101、401、蓄电装置170和主泵222、622、电动机401、601、蓄电装置270,以及从主泵122、222排出的压力油合流的通用的压力油供给路径307和从主泵422、622排出的压力油合流的通用的压力油供给路径308,将该合流后的压力油向多个方向切换阀(流量控制阀)16a、16d、16e、16g、16j或多个方向切换阀(流量控制阀)16b、16c、16f、16h、16i供给,进而向多个促动器3a、3b、3d、3e、3g或多个促动器3a、3b、3c、3f、3h供给,由于设计为这样的结构,能使蓄电装置等各种电气设备额定电压与较小马力的电动式液压作业机械的通用化。

另外,设有比例电磁阀目标电流运算部151和比例电磁阀20、21,在蓄电装置170、270中一方的蓄电状态比另一方的蓄电状态更降低的情况下,变更主泵122、222(或者422、622)的马力控制限制值q1*limit(q2*limit),以使蓄电装置170的蓄电状态与蓄电装置270的蓄电状态相等,抑制蓄电状态较低一方液压泵的消耗,因此在主泵122、222或422、622的机械效率、逆变器160、260或460、660、升降压斩波器161、261等电气设备的效率存在差异的情况,或者蓄电装置170、270的耗电量或蓄电状态特性存在差异的情况下,都是在进行控制的同时减少下去,以使蓄电装置170、270的蓄电状态实现相等。因此,可防止蓄电装置170、270中只有任一方的蓄电状况显著降低,能延长电动式液压作业机械的各促动器获得预定速度的时间。

而且,与第一实施方式的情况相同,本实施方式中,也可以只设置第一以及第二表151d、151e中的一方(例如第一表151d)和比例电磁阀20、21的相对应的一方(例如比例电磁阀20),仅在两个蓄电装置170、270中任一方(例如蓄电装置270)的蓄电状态比另一方的蓄电装置(例如蓄电装置170)的蓄电状态更降低的情况下,变更限制值q1*limit(第一许可值)使得蓄电装置170的蓄电状态与蓄电装置270的蓄电状态相等。由此,也能防止蓄电装置170、270中一方(例如蓄电装置270)的蓄电状态比另一方(例如蓄电装置170)的蓄电状态显著降低,能延长电动式液压作业机械的各促动器获得预定速度的时间。

符号的说明

3a~3h:促动器

4:控制阀块

6a~6h:流量控制阀

7a~7h:压力补偿阀

9a~9g:梭阀

14、32:泄压阀

16a~16j:方向切换阀(流量控制阀)

19a~19p:梭阀

20、21:比例电磁阀(马力分配控制部)

24:门锁杆

31:压力油供给路径(先导)

40、41、42:压力检测器

43、44:压力检测器

50、55:控制器

51:虚拟限制力矩运算部(马力分配控制部)

51a:第一soc推定部(第一蓄电状态推定部)

51b:第二soc推定部(第二蓄电状态推定部)

51c:差分器(马力控制量运算部)

51d:第一表(马力控制量运算部)

51e:第二表(马力控制量运算部)

52、53:电动机转速控制部

52r、53r:可变马力控制表(第一以及第二马力控制装置;马力分配控制部;第一以及第二许可值变更部)

52s、53s:最小值选择器(第一以及第二马力控制装置)

52a~52m:表以外的运算要素(第一流量控制部)

53a~53m:表以外的运算要素(第二流量控制部)

56:基准转速指示盘

80a~80j:止回阀

100:切换阀

101、201:电动机(第一以及第二电动机)

102、202:固定排量型的主泵(第一以及第二液压泵)

104:控制阀块

105、205:压力油供给路径(主)

122、422:可变排量型的主泵(第一液压泵)

122a、222a、422a、622a:调节器活塞(第一以及第二马力控制装置)

130、230、30:固定排量型的先导泵

133、233、180、280:止回阀

150:控制器

151:比例电磁阀输出电流运算部(马力分配控制部)

152a、152b~155a、155b:表以及乘法器(第一以及第二流量控制部)

160、260、360:逆变器

161、261、361:升降压斩波器

170、270:蓄电装置(第一以及第二蓄电装置)

171、271:电池管理系统(bms)

180、280:止回阀(第一以及第二止回阀)

222、622:可变排量型的主泵(第二液压泵)

301:电动机(第三电动机)

305、307、308:通用的压力油供给路径

401、601:电动机(第一以及第二电动机)

460、660:逆变器。

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