混合式施工机械的制作方法

专利名称：混合式施工机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及施工机械，尤其涉及通过电动机辅助发动机的驱动的混合式施工机 械。
背景技术：
施工机械多为液压驱动的机械。作为液压驱动式施工机械的一例，有液压挖掘机。 在液压挖掘机中，一般使用液压驱动器(液压缸、液压马达)来进行挖掘机的驱动、上部回 转体的回转及下部行驶体的行驶。一般地，向液压驱动器供给的液压，很多通过以发动机作 为驱动源的液压泵产生。此时液压驱动器的输出由发动机的输出决定。液压挖掘机的作业不仅是相对于发动机的能力通常需要100%的能力的作业，而 且发挥出例如90%、80%的能力即可的那样的作业也很多。因此，根据作业负载改变液压挖 掘机的动作模式，由此在各个不同的作业负载中进行最合适的发动机输出控制，进行有效 地驱动发动机而提高燃料消耗率的作业。例如，可设定如下不同的作业模式进行相当于发动机的最大输出的负载作业的 “高负载模式”;进行常规的负载作业的“常规负载模式”；及进行轻负载作业的“低负载模 式”。而且，在各作业模式中，为了驱动液压驱动器而液压泵所需的驱动转矩与发动机的输 出转矩相等地进行等马力控制，有效地应用发动机的输出来谋求燃料消费的提高。近年来，期望降低发动机的燃料消耗量。若单纯使发动机小型化，则在“高负载模 式”下运行时无法得到充分的液压输出。因此，正在开发所谓的混合式液压挖掘机，该混合 式液压挖掘机具备发动机、通过发动机驱动的发电机、通过发电机充电的蓄电池、及通过蓄 电池的电力驱动的电动机。在一般的混合式液压挖掘机中，以发动机的转速始终恒定的方式控制发动机的驱 动。在摆动驱动斗杆或铲斗等时的低负载模式(低负载状态)下的运行中发动机转矩较 小，因此，在低负载模式下，在保持使发动机转速为恒定的状态使发动机转矩上升来产生剩 余转矩，以剩余转矩驱动发电机进行发电，对蓄电池进行充电。另一方面，在液压泵中所需的驱动转矩大于发动机的额定输出点的高负载模式 (高负载状态)下，通过如下来对应在保持使发动机转速为恒定的状态使发动机转矩上 升，且由来自蓄电池的电力驱动电动机以在发动机的输出上加上(辅助)电动机的输出。而且，提出了如下施工机械低负载模式时(发动机的所需马力的等马力线与调 速器特性线的交点成为小于该发动机的额定输出的发动机转矩的模式时)，使发动机转矩 上升来谋求燃料消耗率的提高，通过其剩余转矩驱动发电机来对蓄电池进行充电(例如参 照专利文献1)。如以上的圆状的发动机燃料消耗率特性依存于发动机转速来决定喷射压力。而 且，在发动机的驱动控制中，低负载模式时的燃料消耗率设定在低负载模式时的转速最佳 的圆的中心附近，因此期待稍微的提高，但在高负载模式时，在燃料消耗率高的区域中运 行，从而无法期待提高。
现有技术文献专利文献1 日本特开2004-100621号公报发明的概要发明要解决的课题如上述，在液压负载的要求超过发动机输出上限值的高负载时，通过辅助补偿发 电中发动机输出的不足量。这时，因补偿对发动机的过剩负载，所以累积电池放电时的电能 损失、基于未图示的变频器的电能损失、发电机中的损失、以及齿轮中的机械能损失，导致 作为施工机械整体的能量损失变大。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种如下的混合式施工机械， 即根据发动机的负载状况使发动机转速可变来有效地驱动发动机，无论在低负载时还是高 负载时都可提高燃料消耗率的混合式施工机械。用于解决上述课题的方法为了实现上述目的，根据本发明，提供一种混合式施工机械，具有发动机、通过该 发动机驱动的液压泵、通过来自该液压泵的液压驱动的液压驱动器、辅助该发动机的驱动 的电动机、及通过该发动机驱动进行发电的发电机，其特征在于，根据对该发动机的负载的 大小，使该发动机的转速可变，若对该发动机的要求负载降低，则通过该发电机进行发电， 从而对该发动机进行减速，若对该发动机的要求负载增大，则驱动该电动机来辅助该发动 机，从而对该发动机进行加速。在上述混合式施工机械中，优选如下该发动机的转速在达到预定的低转速或预 定的高转速之前，驱动该发电机或该电动机，在该发动机的转速达到该预定的低转速或该 预定的高转速之后，停止该发电机或该电动机的加减速量的输出。而且，优选设定为该液压 泵的要求负载不超过该发动机的最大额定输出。或者，也可以设定为电负载和液压负载的 总和不超过该发动机的最大额定输出。而且，在上述混合式施工机械中，也可以根据该发动机的等燃料消耗线图中的低 燃料消耗区域设定基准转矩线，并控制该发动机的运行状态，以使该发动机的转速与该基 准转矩线对应地变化。该基准转矩线也可以被设定为燃料消耗率成为良好的值。而且，在上述混合式施工机械中，也可以在该发动机的等燃料消耗线图中设定燃 料消耗率为规定的良好值那样的基准转矩线，控制该发动机的运行状态，以使该发动机的 转速沿该基准转矩线变化。在该发动机所要求的转矩超出以该基准转矩线为中心的规定的 转矩范围时，也可以可变控制该发动机的转速。并且，也可以用一台电动发电机共用该电动机及该发电机。而且，上述混合式施工机械也可以设为如下还具有蓄电器，所述蓄电器向该电动 机供给电力，且向电负载供给电力，当合计应向该液压驱动器供给的输出和应向该电负载 供给的输出而得到的综合输出为规定的阈值以下时，以该电动机的输出作为主动力来驱动 所述液压泵，当该综合输出大于该规定的阈值时，以该发动机的输出作为主动力来驱动该 液压泵。而且，也可以设为如下在合计应向该液压驱动器供给的输出和应向该电负载供给的输出而得到的该综合输出为该规定的阈值以下时，仅将该电动机的输出作为动力来驱 动该液压泵。并且，也可以设为如下在合计应向该液压驱动器供给的输出与应向该电负载供 给的输出而得到的该综合输出大于该规定的阈值时，仅将该发动机的输出作为动力来驱动 该液压泵。而且，该规定的阈值也可以根据该发动机的规定的特性而设定。作为该规定的特 性，也可以使用由发动机转速与发动机转矩的关系表示的特性。而且，在该综合输出仅为 应向该电负载供给的输出且为该规定的阈值以下时，也可以从该蓄电器向该电负载供给电 力。并且，在该综合输出仅为应向该液压驱动器供给的输出且为该规定的阈值以下时，也可 以从该蓄电器向该电动机供给电力并仅以该电动机的输出驱动该液压泵。发明效果根据本发明的一实施方式，在具有如普通密封方式那样的无论低转速时还是高转 速时燃料消耗率都较低的燃料消耗率图的发动机中，根据发动机的负载状况使发动机转速 可变而有效地驱动发动机，无论在低负载时还是高负载时都能够谋求燃料消耗率的提高。而且，根据本发明的其他实施方式，在燃料消耗率良好的高负载时，驱动发动机来 使用发动机的输出，在低负载时不使用发动机的输出，而仅使用电动发电机的输出，从而可 以驱动液压泵。因此，以燃料消耗率良好的高负载驱动发动机，在燃料消耗率较差的低负载 时，仅为了维持转速而对发动机供给燃料，从而能够抑制燃料消耗。由此，无需大幅变更原 有的发动机控制，就能够提高发动机的燃料消耗率。


图1是混合式液压挖掘机的侧视图。图2是表示图1所示的混合式液压挖掘机的驱动系统的结构的方块图。图3是将图1所示的混合式液压挖掘机的动力系统模型化来表示的图。图4是基于第1实施方式的发动机的驱动控制处理的流程图。图5是表示进行基于第1实施方式的发动机的驱动控制处理时的发动机的状态的 等燃料消耗率线图。图6是表示进行基于第2实施方式的发动机的驱动控制处理时的发动机的状态的 等燃料消耗率线图。图7是用于说明使转速沿基准转矩线变化时的控制处理的图。图8是基于第2实施方式的发动机的驱动控制处理的流程图。图9是基于第3实施方式的发动机的驱动控制处理的流程图。图10是表示基于第3实施方式的发动机的驱动控制的概念的图。图11是表示液压负载输出要求、电负载输出要求及合计这些的综合输出要求的 时间变化的图表。图12是图11中的综合输出的图表中表示阈值的图表。图13是表示液压负载输出要求、马达负载输出要求、蓄电池输出要求、及合计这 些的综合输出要求的时间变化的图表。图14是表示综合输出要求为阈值以下时，电动发电机的输出、蓄电池的输出、及发动机的输出状态的表。图15是表示综合输出要求大于阈值时，电动发电机的输出、蓄电池的输出、及发 动机的输出状态的表。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，作为应用本发明的混合式施工机械的一例，对混合式液压挖掘机进行说明。图1为混合式液压挖掘机的侧视图。在混合式液压挖掘机的下部行驶体1中，通 过回转机构2搭载有上部回转体3。动臂4从上部回转体3延伸，在动臂4的前端连接斗杆 5。并且，在斗杆5的前端连接铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8 及铲斗缸9液压驱动。而且，上部回转体3上搭载驾驶室10及动力源(未图示)。图2是表示图1所示的混合式液压挖掘机的驱动系统的结构的方块图。图2中， 机械动力系统由双重线表示，高压液压管路由实线表示，先导管路由虚线表示，电驱动或控 制系统由单划线表示。作为机械式驱动部的发动机11和作为辅助驱动部的电动发电机12均连接于作为 增力器的减速机13的输入轴。减速机13的输出轴上连接有主泵14及先导泵15。主泵14 上通过高压液压管路16连接有控制阀17。在此，也可以不使用减速机，使发动机11与电动 发电机12直接连接。控制阀17为进行液压系统的控制的控制装置。控制阀17上，通过高压液压管路 连接下部行驶体1用的液压马达IA (右用)及IB (左用)、动臂缸7、斗杆缸8、以及铲斗缸 9。电动发电机12上通过变频器18连接有作为蓄电器的蓄电池19。蓄电池19上通 过变频器20连接有回转用电动机21。回转用电动机21为混合式液压挖掘机中的电负载。 在回转用电动机21的旋转轴21A上连接旋转变压器22、机械制动器23、及回转减速机M。 先导泵15上通过先导管路25连接操作装置26。操作装置沈上通过液压管路27及观分 别连接控制阀17及作为操作杆操作检测部的压力传感器29。压力传感器四连接于进行电 气系统的驱动控制的控制器30。具有以上结构的混合式液压挖掘机为以发动机11、电动发电机12、及回转用电动 机21作为动力源的混合型施工机械。这些动力源搭载于图1所示的上部回转体3上。以 下，对各部进行说明。发动机11例如为由柴油发动机构成的内燃机，其输出轴连接于减速机13的一方 的输入轴。发动机11在施工机械的运行中始终运行。电动发电机12只要是能够进行动力运行及发电运行双方的电动机即可。在此，作 为电动发电机12，示出由变频器18驱动的电动发电机。该电动发电机12例如可以由磁铁 埋入于转子内部的IPM(Interior PermanentMagnetic)马达构成。电动发电机12的旋转 轴连接于减速机13的另一方的输入轴。另外，本实施方式中，使用能够进行动力运行及发 电运行双方的电动发电机12，但也可以通过减速机将进行动力运行的电动机和进行发电运 行的发电机连接于发动机11。而且，也可以将电动发电机12直接连接于发动机11。减速机13具有2个输入轴和1个输出轴。2个输入轴上分别连接发动机11的驱
7动轴和电动发电机12的驱动轴。而且，输出轴上连接主泵14的驱动轴。电动发电机12的 动力运行与发电运行的切换通过控制器30根据发动机11的负载等来进行。而且，主泵14 也可以直接连接于电动发电机12。主泵14是产生用于供给至控制阀17的液压的液压泵。由主泵14产生的液压为 了通过控制阀17驱动作为液压负载的液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8、及铲斗缸9的各 个而供给。先导泵15为产生液压操作系统所需的先导压力的泵。控制阀17为如下液压控制装置根据驾驶员的操作输入控制供给至通过高压液 压管路连接的下部行驶体1用的液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9的各个的 液压，由此液压驱动控制它们。如上所述，变频器18设置于电动发电机12与蓄电池19之间，基于来自控制器30 的指令，进行电动发电机12的运行控制。由此，当变频器18运行控制电动发电机12的电 动运行时，从蓄电池19向电动发电机12供给所需的电力。而且，在控制电动发电机12的 发电运行时，将由电动发电机12发电的电力充电至蓄电池19。作为蓄电器的蓄电池19配设于变频器18与变频器20之间。由此，该蓄电池为 用于进行如下操作的电源在电动发电机12和回转用电动机21中至少任意一方进行动力 运行时，供给动力运行所需的电力的同时，而且，在至少任意一方进行发电运行或再生运行 时，将由发电运行或再生运行产生的电力作为电能蓄积。可使用电容器(电气双层电容器) 作为蓄电池19，但不限定于电容器，只要是可以反复充放电的电池，哪种电池都可以。如上所述，变频器20设置于回转用电动机21与蓄电池19之间，基于来自控制器 30的指令，对回转用电动机21进行运行控制。由此，当回转用电动机21进行动力运行时， 从蓄电池19向回转用电动机21供给所需的电力。而且，当回转用电动机21进行再生运行 时，由回转用电动机21发电的电力充电至蓄电池19。在此，图2中将电动机使用作回转用 电动机21，但也可以使用于回转用以外，并且，也可以在蓄电池19上连接多个电动机来进 行控制。而且，为了使蓄电池19的电压稳定，可以在变频器18、变频器20、及蓄电池19之 间设置DC-DC转换器。回转用电动机21只要是能够进行动力运行及再生运行双方的电动机即可，为了 驱动上部回转体3的回转机构2而设置。在动力运行时，回转用电动机21的旋转驱动力的 旋转力通过减速机M增幅，上部回转体3被加减速控制的同时，进行旋转运动。而且，通过 上部回转体3的惯性旋转，由减速机M增大转速而传递到回转用电动机21，从而能够产生 再生电力。在此，作为回转用电动机21，表示由PWM(Pulse Width Modulation)控制信号 通过变频器20交流驱动的电动机。该回转用电动机21例如能够由磁铁埋入型IPM马达构 成。操作装置沈为混合式液压挖掘机的驾驶员用于操作回转用电动机21、下部行驶 体1、动臂4、斗杆5及铲斗6的输入装置，包含操作杆26A及26B和踏板^C。操作杆26A 为用于操作回转用电动机21及斗杆5的操作杆，设置于上部回转体3的驾驶席附近。操作 杆26B为用于操作动臂4及铲斗6的操作杆，设置于驾驶席附近。而且，踏板26C为用于操 作下部行驶体1的一对踏板，设置于驾驶席的脚下位置。操作装置沈将通过先导管路25而供给的液压(1次侧液压)转换成根据驾驶员 的操作量的液压0次侧液压)而输出。从操作装置26输出的2次侧液压通过液压管路27供给至控制阀17的同时，通过压力传感器四检测。若分别操作操作杆26A及26B和踏板^C，则通过液压管路27驱动控制阀17，由 此，控制液压马达ΙΑ、1B、动臂缸7、斗杆缸8、及铲斗缸9内的液压，从而驱动下部行驶体1、 动臂4、斗杆5、及铲斗6。另外，液压管路27，为了操作液压马达IA及IB而各设置2条(即总计4条)，为 了分别操作动臂缸7、斗杆缸8，及铲斗缸9而各设置2条(即总计6条)，因此实际上全部 有8条，但为了方便说明，以1条液压管路示出。在作为操作杆操作检测部的压力传感器四中，由压力传感器四检测基于操作杆 26A的回转操作的、液压管路观内的液压的变化。压力传感器四输出表示液压管路观内 的液压的电信号。该电信号输入到控制器30。由此，能够准确地掌握操作杆^A的回转操 作量。而且，本实施方式中，使用压力传感器作为操作杆操作检测部，但也可以使用直接以 电信号读取操作杆26A的回转操作量的传感器。控制器30为进行混合式液压挖掘机的驱动控制的控制装置，包含发动机控制部 32及驱动控制装置40。发动机控制部32进行发动机运行时的目标转速的设定或用于维持 转速的燃料喷射量的控制。驱动控制装置40基于来自压力传感器四、变频器18、20及旋转变压器观等的信 号进行回转用电动机21、电动发电机12及主泵14的输出控制。而且，进行基于主泵14的 负载与电负载的运转。接着，以上述混合式液压挖掘机的驱动控制为例子，对基于本发明的第1的实施 方式的混合式施工机械的驱动控制进行说明。图3是将上述混合式液压挖掘机的动力系统模型化来表示的图。在图3的模型图 中，液压负载M相当于由液压驱动的结构部件，并且包含上述动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、 及液压马达ΙΑ、1B。其中，作为用于产生液压的负载考虑时，液压负载M相当于作为产生液 压的液压泵的主泵14。电负载56相当于如电动马达或电动驱动器等由电力驱动的结构部 件，并且包含上述回转用电动机21。在本实施方式中，使用电容器(电气双层电容器)作为 蓄电池19。在此，发动机11为具有在低转速至高转速的整个区域中将喷射压力作成相同的 高喷射压力这样的可喷射区域的发动机。在这种可喷射区域中，即使低转速时也成为与高 转速时相同的高喷射压力，从而在低转速至高转速的转速区域中，能够得到可在沿临界转 矩线M的高转矩区域中较低地维持燃料消耗率的燃料消耗特性。在此，临界转矩线M是指 表示发动机11能够发挥的性能的最大转矩。由产生液压的液压泵(上述主泵14)产生的液压供给至液压负载M。发动机11 向该液压泵供给动力而进行驱动。即，发动机11所产生的动力通过液压泵转换成液压而供 给至液压负载M。电负载56从蓄电池19被供给电力而被驱动。将电负载56被驱动的情况称为动 力运行。电负载56例如如电动机兼发电机那样能够产生再生电力，所产生的再生电力供给 至蓄电池19而被蓄积，或者供给至辅助马达12而成为驱动辅助马达12的电力。如上述，蓄电池19通过来自电负载56的再生电力而被充电。而且，辅助马达12 接受来自发动机11的动力作为发电机而发挥作用时，也可以将辅助马达12所产生的电力供给至蓄电池19而进行充电。根据基于本发明的第1实施方式的发动机的驱动控制，根据对发动机11的负载的 大小使发动机11的转速可变。在低负载时降低发动机11的转速时，发电运行电动发电机 12 (辅助马达)来进行发电，从而对发动机11进行减速。即，在低负载时降低发动机11的 转速时的减速所需的转矩，通过发电运行电动发电机12来产生。另一方面，当在高负载时 增大发动机11的转速时，动力运行电动发电机12来辅助发动机11，从而对发动机11进行 加速。即，在高负载时提高发动机11的转速时的加速所需的转矩，通过动力运行电动发电 机12来产生。图4是基于本发明的第1实施方式的发动机的驱动控制处理的流程图。首先，计算对发动机11的目前转速的负载的情况，在步骤Sl中，判定是否为低负 载、是否施加有高负载。具体而言，空载时、回转驱动部的再生运动时、及动臂下降运动时相 当于低负载的情况。而且，当对多个驱动部同时施加负载时判定为高负载，当对单一驱动部 施加负载时判定为中负载。判定是常规负载(中负载)、还是低负载、或是高负载的基准可以基于混合式液压 挖掘机的设计事项来任意决定。也可以根据混合式液压挖掘机的运行状况或作业环境随时变更。在步骤Sl中，判定发动机11的负载为常规负载时，处理进入步骤S2，维持发动机 11的转速不变。本实施方式中，在常规负载时，以将发动机11的转速维持成规定的常规转 速的方式控制发动机11。即使对发动机11的负载在常规负载的范围内有所变动，也以恒定 维持该常规转速的方式调整发动机11的输出转矩。在步骤Sl中，当判定出发动机11的负载为低负载时，处理进入步骤S3。步骤S3 中，控制发动机11的驱动，以使发动机11的转速减少。在此，由发动机转速和发动机转矩决 定发动机11的输出。因此，通过减少发动机转速，能够减小发动机输出，减少发动机负载。 因此，本实施方式中，发电运行电动发电机12，将发动机11的输出转矩使用于发电，由此减 少转速。通过电动发电机12的发电运行产生的电力供给至蓄电池19而用于蓄电池19的 充电，但也可以供给至回转用电动机21等其他的电负载而被消耗。接着，在步骤S4中，判定发动机11的转速是否下降至规定的低转速。当判定出 发动机11的旋转并没有下降至规定的低转速时，处理就返回步骤S3继续进行降低发动机 的转速的处理。该规定的低转速能够基于发动机11的特性设定成任意值。规定的低转速 可以是预先设定的固定转速，也可以根据混合式液压挖掘机的运行状况或作业环境随时变 更。规定的低转速只要是能够在燃料消耗率高的条件下运行发动机11这样的转速即可。在步骤S4中，在判定出发动机11的转速下降至规定的低转速时，处理进入步骤 S5，停止电动发电机12的发电运行。基于以上的控制处理，能够维持相同的发动机输出(低 输出状态)的同时，将发动机11的转速降低至预定的低转速。另一方面，在步骤Sl中，在判定出发动机11的负载为高负载时，处理进入步骤S6。 在步骤S6中，控制发动机11的驱动，以使发动机11的转速上升。在此，发动机11的输出 由发动机转速和发动机转矩决定。因此，通过增大发动机转速，能够加大发动机输出，并增 大发动机负载。因此，本实施方式中，通过动力运行电动发电机12来辅助发动机11，从而增 大发动机11的转速。电动发电机12的动力运行所需的电力从蓄电池19供给，但也可以使用来自回转用电动机21等其他电负载的再生电力。接着，在步骤S7中，判定发动机11的转速是否已上升至规定的高转速。在判定 出发动机11的旋转未上升至规定的高转速时，处理就返回步骤S6继续进行提高发动机的 转速的处理。该规定的高转速能够基于发动机11的特性设定成任意值。规定的高转速可 以是预先设定的固定转速，也可以根据混合式液压挖掘机的运行状况或作业环境而随时变 更。规定的高转速只要是能够在燃料消耗率高的条件下运行发动机11这样的转速即可。在步骤S7中，在判定出发动机11的转速上升至规定的高转速时，处理进入步骤 S8，停止电动发电机12的动力运行。基于以上的控制处理，能够维持相同的发动机输出(高 输出状态)的同时，将发动机11的转速提高至预定的高转速。参照图5的等燃料消耗线图，对上述发动机驱动控制处理进行进一步说明。在图5的等燃料消耗线图中，以转速N表示发动机11在常规负载时维持的转速。 而且，以转速H表示高负载时的规定的高转速，以转速L表示低负载时的规定的低转速。图 5的等燃料消耗线图的纵轴表示发动机转矩，用虚线表示等输出线。用粗实线表示等燃料消 耗线。而且，表示发动机11能够发挥的性能的最大转矩线由M表示。在此，图5的等燃料消耗线图为表示在低转速至高转速的转速区域中，可以在沿 临界转矩线M的高转矩区域较低地维持燃料消耗率的燃料消耗特性的图。在图5中，示出 有不受转速的影响的带状的燃料消耗特性。在上述发动机驱动控制处理中，在高负载时增大发动机11的转速的处理(步骤 S6 S8)中，例如通过从点A移动到点B来表示从常规负载移动到高负载时的转速的增大 及发动机转矩的减少。点A处的发动机11的运行状况为如下状况以常规转速N运行时， 例如液压负载急剧增大而导致对发动机11的负载增大，大幅超出常规输出范围。此时，将 发动机11的转速维持为恒定(转速N)时，对超出发动机11的输出上限的要求，由电动发电 机12辅助发动机11的输出的不足量而维持点X(130kW)的输出状态。但是，此时，导致发 动机11的燃料消耗率恶化。而且，持续高的输出要求时，任何蓄电池电力都变得不足。因 此，在本实施方式中，解除恒定维持发动机11的转速，由电动发电机12辅助的同时，增大至 发动机11的转速成为转速H。即，通过动力运行电动发电机12(辅助马达)，供给用于加速 发动机11的转矩。该处理成为上述步骤S6 S8的处理。若发动机11的转速成为转速H，则重新开始恒定维持转速的控制，将转速维持成 恒定(转速H)。由发动机转矩乘上发动机转速的值表示发动机11的输出，因此在点B处， 发动机转矩减少与转速变得高于点A对应的量。由此，发动机11的运行状况从点A(120kW) 移动至点B(130kff)，提高输出的同时，提高燃料消耗率。另一方面，在上述发动机驱动控制处理中，在低负载时减少发动机11的转速的处 理(步骤S3 S5)中，例如通过从点C移动到点D来表示从高负载移动到低负载时的转速 的减少及发动机转矩的增大。点C处的发动机11的运行状况为如下状况以高负载时的 转速H运行时，例如液压负载急剧减少而导致对发动机11的负载减少。此时，将发动机11 的转速维持成恒定(转速H)时，通过电动发电机12发电运行发动机11的输出的剩余量而 进行消费，从而维持点Y(73kW)的输出状态。但是，此时，发动机11的消耗效率尽管输出下 降也会恶化。因此，在本实施方式中，解除使发动机11的转速维持恒定的情况，由电动发电 机12发电运行的同时，减少至发动机11的转速成为转速L。即，通过发电运行电动发电机
1112 (辅助马达)，吸收用于对发动机11进行减速的转矩。该处理成为上述步骤S3 S5的处理。若发动机11的转速为转速L，则重新开始恒定地维持转速的控制，将转速维持成 恒定(转速L)。由发动机转矩乘上发动机转速的值表示发动机11的输出，因此在点D处，发 动机输出减少与转速变得低于点C对应的量。由此，发动机11的燃料消耗率从点C(SOkW) 移动至点D(70kW)，降低输出的同时，提高燃料消耗率。如以上，在上述实施方式中，根据对发动机11的负载的大小而使发动机11的转速 可变。当在成为低负载时降低发动机11的转速时，发电运行电动发电机12来进行发电，从 而对发动机11进行减速。另一方面，当在成为高负载时增大发动机11的转速时，动力运行 电动发电机12来辅助发动机11，从而对发动机11进行加速。由此，在低负载时或高负载 时，都能够提高发动机11的燃料消耗率。并且，设定最大液压负载以使其不超过临界转矩 线，因此不会施加超出发动机11的输出的液压负载，无需由电动发电机12补偿过剩负载。 因此，仅通过从发动机11向主泵14(液压泵)传递动力，就能够对应液压负载的要求。并 且，电动发电机12只进行与增大发动机转速对应量的辅助运行即可。因此，能够降低电动 发电机12进行辅助运行时的电能损失或齿轮中机械能损失。而且，切换发动机转速的低旋转和高旋转时的响应性或发动机输出是稳定的。并 且，施加高负载时，通过辅助加速量，可以稳定地增加发动机转速，主要从发动机11输出负 载量，由此能够谋求用于驱动电动发电机12的蓄电池的小容量化、节省空间化。接着，以上述混合式液压挖掘机的驱动控制为例子，对基于本发明的第2实施方 式的混合式施工机械的驱动控制进行说明。基于本发明的第2实施方式的发动机的驱动控制中，与上述的第1实施方式相同， 根据对发动机11的负载的大小使发动机11的转速可变。而且，关于等燃料消耗率特性也相 同，具有能够在沿临界转矩线M的高转矩区域中较低地维持燃料消耗率的燃料消耗特性。 在低负载时降低发动机11的转速时，发电运行电动发电机12 (辅助马达)来进行发电，从 而对发动机11进行减速。即，在低负载时降低发动机11的转速时的减速所需的转矩，通过 发电运行电动发电机12来产生。另一方面，在高负载时增大发动机11的转速时，动力运行 电动发电机12来辅助发动机11，从而对发动机11进行加速。即，高负载时提高发动机11 的转速时的加速所需的转矩通过动力运行电动发电机12来产生。基于本发明的第2实施方式的发动机的驱动控制中，已规定发动机11的转速的可 变范围，发动机11的转速在可变范围内随时设定成合适的转速。可变范围为规定的下限值 与规定的上限值之间的范围，在可变范围内，发动机11的转速设定成沿基准转矩线的值。 基准转矩线是指，在等燃料消耗线图中，连结如产生相同转矩时尽量使发动机11的燃料消 费率变好的发动机转速的线。在此，参照图6及图7对基准转矩线进行说明。在图6的等燃料消耗线图中，发动 机11的转速的下限值表示为转速L，上限值表示为转速H。发动机11的转速控制成在转速 L与转速H之间成为任意合适的值。图6的等燃料消耗线图的纵轴表示发动机转矩，以虚线 表示等输出线。以粗实线表示等燃料消耗线。而且，以粗单划线表示基准转矩线Tr。基准转矩线Tr定义为在图6的等燃料消耗线图中，连结如转矩接近最大值的区 域中尽量使燃料消耗率变好的点的连接线。换言之，基准转矩线为连结转速变化时在该转速的转矩接近最大值的区域中得到良好的燃料消耗率的点的线，基于低燃料消耗区域设定。当发动机11的转矩小时，S卩，在图6的等燃料消耗线图中，输出小于基准转矩线Tr 的转矩时，转速设定成下限值即转速L，即使发动机11应输出的转矩上升，转速也被维持成 恒定(转速L)。即，发动机11的运行状态沿图6的箭头X变化。若发动机11应输出的转 矩上升而超过基准转矩线Tr，则使转速可变而控制发动机11的运行。具体而言，控制发动 机11的运行，以使转速沿基准转矩线Tr向箭头Y的方向变化。图7为用于说明使转速沿基准转矩线Tr变化时的控制处理的图，示出有图6的等 燃料消耗线图的一部分。以基准转矩线Tr为中心在转矩大的一侧设定上限转矩线Tmax，在 转矩小的一侧设定下限转矩线Tmin。能够判定在比上限转矩线Tmax更靠上方的区域中，对 发动机11的负载为高负载，在比下限转矩线Tmin更靠下方的区域中，对发动机11的负载 为低负载。在由基准转矩线Tr上的转速及转矩运行的发动机11 (图7中的点A的状态)， 要求更大的转矩的输出时(发动机负载增大时)，首先以维持此时的转速的同时输出转矩 增大的方式进行发动机11的控制。此时，在图7中的等燃料消耗线图中，发动机11的运行 状态向转速恒定且转矩上升的方向变化。即，在图7中运行状态从点A朝上方向箭头a的 方向变化。若以恒定转速使转矩上升，转矩只上升Atl而达至上限转矩线Tmax(成为图7中 的点B的状态)，则进行增大一直维持恒定的转速的控制。此时转速只增大规定的转速Ar。 该转速的增大在图7中由箭头b表示。此时的转速的增大，通过动力运行电动发电机12 (辅 助马达)与相当于转速△!·对应的量来辅助发动机11而进行。若使发动机11的转速仅增大ΔΓ，则伴随此的输出也增大，发动机11的运行状态 转移到点C。在此，发动机11目前所要求的转矩为点B处的转矩，通过设为点C处的转速， 进行控制使得降低点C处的转矩，与点B处的输出相等。即，如箭头c所示，可以使施加到 发动机的转矩从点C的状态仅缩小△ t2。该控制的结果，发动机11的运行状态从点C向点 D变化。点B和点D为相同的输出点，点D成为从点B沿等输出线移动的点。因此，点D为 通过点B的等输出线与基准转矩线Tr的交点。若点B(即点D)处的输出为所要求的输出，则发动机11的转速以从点A处的转速 仅增大Δ r的转速，即以点D处的转速维持。若要求更大的转矩，则从点D开始控制运行状 态，以使与上述的点A 点D为止的控制相同，发动机11的转速为更高的转速地进行控制。如以上，对发动机11施加高负载而增大输出转矩时，求出相当于从基准转矩线Tr 的转矩偏差量Atl的发动机转速的增大量△!·，将发动机11的目标转速更新成目前的转速 R加上Ar的值(R+Δι·)。而且，向电动发电机12 (辅助马达)发出动力运行指令，以使发 动机11的转速成为更新的目标转速(R+ΔιΟ。由此，增大发动机11的转速而增大输出的同 时，能够实现沿基准转矩线Tr的燃料消耗率。发动机11的负载下降时，只要进行与上述的控制相反的控制即可。即，当发动机 11的负载从高负载下降时，首先，在维持目前的转速的同时降低转矩，若转矩仅变小Atl 而达到下限转矩线Tmin (成为图7中的点F的状态)，则进行降低一直恒定维持的转速的控 制。此时转速仅降低规定的转速Δ r。该转速的降低在图7中由箭头f表示。此时的转速 的降低仅相当于转速△!·对应的量通过发电运行电动发电机12(辅助马达)向发动机11给予负载而进行。若使发动机11的转速仅降低ΔΓ，则伴随此的输出也降低，发动机11的运行状态 转移至点G。在此，发动机11目前所要求的输出为点F处的输出，点G处的转矩中过小。因 此，进行发动机11的控制，以使以维持点G处的转速的状态直接增大转矩而使之成为与点 F处的输出相等。即，进行发动机11的控制，以使如箭头g所示，转矩从点G的状态只变大 At2。该控制的结果，发动机11的运行状态从点G向点D变化。点F和点D为相同的输出 点，点D成为从点F沿等输出线移动的点。因此，点D为通过点F的等输出线与基准转矩线 Tr的交点。若点F(即点D)处的转矩为所要求的转矩，则发动机11的转速以从点F处的转速 仅降低Δ r的转速，即以点D处的转速维持。若要求更小的转矩，则从点D开始控制运行状 态，以使与上述的点E 点D为止的控制相同，发动机11的转速控制成更低的转速。如以上，对发动机11的负载减少而降低输出转矩时，求出相当于从基准转矩线Tr 的转矩偏差量At的发动机转速的降低量△!·，将发动机11的目标转速更新成从目前的转 速R减去Ar的值(R-Δι·)。而且，向电动发电机12 (辅助马达)发出发电运行指令，以使 发动机11的转速成为更新的目标转速(R-Ar)。由此，在降低发动机11的转速以降低转 矩的同时，可以实现沿基准转矩线Tr的燃料消耗率。并且，设定最大液压负载以使其不超 出临界转矩线M，所以无需施加超出了发动机11的输出的液压负载，且无需由电动发电机 12补偿过剩负载。因此，仅通过从发动机11向主泵14(液压泵)传递动力，就能够对应液 压负载的要求。并且，电动发电机12只进行与增大发动机转速对应量的辅助运行即可。因 此，能够降低电动发电机12进行辅助运行时的电能损失或齿轮中的机械能损失。图8是基于本发明的第2实施方式的发动机的驱动控制处理的流程图。首先，在步骤Sll中，计算所要求的负载，求出目前的发动机转速中应输出的转 矩。其次，在步骤S12中，计算目前的发动机转速中的转矩与应输出的转矩之偏差At。在 此，目前的输出转矩为基准转矩线上的转矩。接着，处理进入步骤S13，判定在步骤Sll中计算的负载为低负载、还是中负载、或 高负载。低负载是指在步骤S12中计算出的At等于基准转矩线Tr与下限转矩线Tmin之 差或比其大的情况。中负载是指在步骤S12中计算出的At小于基准转矩线Tr与下限转 矩线Tmin之差，或小于基准转矩线Tr与上限转矩线Tmax之差的情况。高负载是指在步骤 S12中计算出的At等于基准转矩线Tr与上限转矩线Tmax之差或比其大的情况。在步骤S13中，若判定为低负载，则处理进入步骤S14。在步骤S14中，基于转矩偏 差At计算应降低的发动机11的转速Ar。而且，在步骤S15中，将发动机11的目标转速 变更为从目前的转速R减去转速ΔΓ的值(R-Δι·)。接着，在步骤S16中，校正主泵14 (液 压泵)的输出。即，为了降低转速校正主泵的输出与主泵14的输出变小对应的量，并设定 泵马力，以使主泵14的输出成为恒定。其次，在步骤S17中，将用于发电运行电动发电机 12(辅助马达)的辅助马达转矩指令输出至电动发电机12，结束处理。电动发电机12(辅 助马达)基于该辅助马达转矩指令进行发电运行，从而向发动机11给予负载，由此发动机 11的转速成为目标值(R-Δι·)。在步骤S13中，若判定为中负载，则处理进入步骤S18。在步骤S18中，进行将发动 机11的转速维持成目前的转速的控制。即，转矩的变化量在转矩偏差At以内，因此在维
14持转速恒定的状态下降低或增大输出转矩。另一方面，在步骤S13中，若判定为高负载，则处理进入步骤S19。在步骤S19中， 基于转矩偏差At计算应增大的发动机11的转速Ar。而且，在步骤S20中，将发动机11 的目标转速更新成在目前的转速R加上转速ΔΓ的值(R+Δι·)。接着，在步骤S21中，校正 主泵14(液压泵)的输出。即，为了增大转速而校正主泵14的输出与主泵14的输出变大 对应的量，并设定泵马力，以使主泵14的输出成为恒定。其次，在步骤S22中，将用于动力 运行电动发电机12 (辅助马达)的辅助马达转矩指令输出至电动发电机12，结束处理。电 动发电机12(辅助马达)基于该辅助马达转矩指令进行动力运行，从而辅助发动机11，由此 发动机11的转速成为目标值(R+Δι·)。如以上，根据本实施方式，在规定的范围内沿基准转矩线Tr将发动机11的转速控 制成任意的转速的同时，可以在燃料消耗率尽量变高的条件下运行发动机11。而且，当转矩 超出以基准转矩线为中心的规定的范围时，可变控制转速，可以在燃料消费率尽量变高的 条件下运行发动机11。其次，以上述混合式液压挖掘机的驱动控制为例子，对基于本发明的第3实施方 式的混合式施工机械的驱动控制进行说明。在对发动机11的负载为中负载及高负载时，基于本发明的第3实施方式的发动机 11的驱动控制与基于上述的第2实施方式的驱动控制相同，但在对发动机11的负载非常小 时，不同点在于仅以电动发电机12的输出驱动发动机11。以下，关于基于第3实施方式的 混合式施工机械的驱动控制，以与基于上述第2实施方式的混合式施工机械的驱动控制不 同的部分为中心进行说明。图9是基于本发明的第3实施方式的发动机的驱动控制处理的流程图。在图9中， 对与图8所示的步骤相同的步骤附加相同的步骤序号，适当省略其说明。在图9中，从负载估算到负载判定为止与图8的步骤Sll S13的处理相同。而 且，在步骤S13判定为中负载时，进入步骤S18，进行将发动机的转速维持成目前的转速的 控制。而且，在步骤S13判定为高负载时，也进行步骤S19 步骤S22为止的处理，将用于 动力运行电动发电机12的辅助马达转矩指令(加速量的转矩指令)输出至电动发电机12。 以上的处理与基于图8所示的第2实施方式的驱动控制相同。另外，在步骤S13中，在判定为低负载时，在本实施方式中进入步骤S30。在步骤 S30中，判定对发动机11的负载是否为规定的阈值以下。对发动机11的负载为合计液压负 载输出用要求和电负载输出要求的负载，以下的说明中也称为综合输出要求。在综合负载大于规定的阈值时(即并非为规定的阈值以下时)，处理进入步骤 S14，进行图8所示的步骤S14 步骤S17为止的处理。另一方面，在步骤S13中判定为综 合输出要求为规定的阈值以下时，处理进入步骤S31。在步骤S31中，以仅由电动发电机 12(辅助马达)的输出供应综合输出要求的方式进行控制。即，在步骤S13中判定为综合输 出要求为规定的阈值以下时，由于综合输出要求非常小(超低负载)，因此不使用发动机11 的输出，而是仅使用电动发电机12的输出(即，仅蓄电池19的输出)。以下，对步骤S30 步骤S31中的控制进行详细说明。图10是表示基于本实施方 式的驱动控制的概念的图。首先，作为控制中使用的参数，有蓄电池信息、电负载输出要求、及液压负载输出
15要求。蓄电池信息为表示蓄电池19的目前状态的信息，包含目标充电率(SOC)、目前的充电 率(SOC)、充电时间或放电时间、最大及最小充电率(SOC)等信息。电负载输出要求为电负 载56所需的电力，具体而言，在本实施方式中为用于动力运行回转用电动机21的电力。液 压负载输出要求为液压负载W所需的输出，相当于为了驱动作为液压泵的主泵14而所需 的动力。首先，假设上述的液压负载输出要求和电负载输出全部由来自发动机11的输出 供应，求出发动机11应输出的动力。即，合计液压负载输出要求和电负载输出要求来求出 综合输出要求。液压负载输出要求和电负载输出要求基于施工机械的运行状况与时间同时变化。图11是表示液压负载输出要求、电负载输出要求及合计这些的综合输出要求的 时间变化的图表。在图11中，由单点划线表示液压负载输出要求，由虚线表示电负载输出 要求。而且，由实线表示液压负载输出要求和电负载输出要求及合计这些的综合输出要求。在此，由发动机11的输出供应综合输出要求，但在预先设定相对综合输出要求的 阈值，且发动机11应输出的综合输出要求为该阈值以下时，不使用发动机11的输出而由蓄 电池19的输出供应。即，综合输出要求为阈值以下时，发动机11只为维持恒定的转速而运 行。而且，当综合输出要求为阈值以下时，通过动力运行电动发电机12来驱动液压泵14以 满足液压负载输出要求，且通过供给来自蓄电池19的电力来满足电负载输出要求。当综合 输出要求为阈值以下时，由于发动机11应输出的动力小，因此判断出发动机11的燃料消耗 率为较差的条件，作为用于维持发动机11的转速的运行，液压负载所需的输出完全由电动 发电机12的动力运行供应地控制。另一方面，当发动机11应输出的综合输出要求大于阈值时，判断为发动机11应输 出的输出充分大，且能够在燃料消耗率良好的条件下运行发动机11，全部由来自发动机11 的输出供应综合输出要求。具体而言，液压负载输出要求通过发动机11的输出来驱动液压 泵11而供应，电负载要求输出通过发动机11的输出发电运行电动发电机12来供应。图12是将上述的阈值写入图11中的综合输出的图表中的图表。在综合输出要求 为阈值以下的部分施加斜线，在该斜线的部分中通过来自蓄电池19的电力供应综合输出 要求，综合输出要求大于阈值的部分中由发动机11的输出供应综合输出要求。上述的控制未考虑到对蓄电池19的充电，但对蓄电池19进行充电时，蓄电池19 作为电负载来发挥作用。因此，以下对也考虑向蓄电池19的充电的驱动控制进行说明。首先，在计算上述的综合输出要求时，除了液压负载输出要求和电负载输出要求 以外，还合计蓄电池输出要求。电负载包含回转用电动机21和蓄电池19，因此，回转用电动 机21所需的电力称为马达负载输出要求，蓄电池19所要求的充电电力称为蓄电池输出要 求。图13是表示液压负载输出要求、马达负载输出要求、蓄电池输出要求、及合计这 些的综合输出要求的时间变化的图表。在施工机械的运行中条件时刻在变化。图13所示 的条件Al A7为综合输出要求为阈值以下的情况，条件Bl B7中，综合输出要求大于阈值。图14是在条件Al A7中，表示液压负载输出要求、马达负载输出要求、蓄电池输 出要求的状态，且还表示此时的电动发电机12的输出(辅助输出)、蓄电池19的输出(蓄电池输出)、发动机11的输出状态的表。在图14中，〇符号表示有输出要求或有输出，X 符号表示没有输出要求或无输出。而且，辅助输出栏中的“辅助”表示动力运行电动发电机 12来辅助发动机11的情况，“空转”表示电动发电机12既不动力运行也不发电运行，而是 在空转的情况。同样，图15是在条件Bl B7中，表示液压负载输出要求、马达负载输出要求、蓄 电池输出要求的状态，且还表示此时的电动发电机12的输出(辅助输出)、蓄电池19的输 出(蓄电池输出)、发动机11的输出状态的表。在图15中，〇符号表示有输出要求或有输 出，X符号表示没有输出要求或无输出。而且，辅助输出栏中的“发电”表示电动发电机12 通过发动机11的输出发电运行而产生电力的情况，“空转”表示电动发电机12既不动力运 行也不发电运行，而是在空转的情况。例如，图13所示的时间tl为条件A3，如图14的条件A3的栏所示，没有液压负载 输出要求及马达负载输出要求，只有蓄电池输出要求。因此，综合输出要求与蓄电池输出要 求相等。而且，在时间tl中，综合输出要求为阈值以下。因此，发动机11控制成不输出动 力且维持恒定转速而运行，电动发电机12控制成空转。因此，虽然有蓄电池输出要求，但发 动机11的输出已停止，因此不进行向蓄电池的充电，忽略蓄电池输出要求。紧接时间tl的时间t2为条件B3，如图15的条件B3的栏所示，由于仅由蓄电池输 出要求构成的综合输出要求超出阈值，所以容许发动机11的输出，通过发动机11的输出而 发电运行电动发电机12。通过电动发电机12发电的电力供给至蓄电池19，蓄电池19被充 H1^ ο接着，时间t3的期间成为条件B7，如图15的B7的栏所示，除蓄电池输出要求之 外，还产生马达负载输出要求，合计了蓄电池输出要求和马达负载输出要求的综合输出要 求超出阈值。因此，容许发动机11的输出，根据发动机11的输出而发电运行电动发电机 12。通过电动发电机12发电的电力供给至蓄电池19的同时，还供给至发出马达负载输出 要求的回转用电动机21。接着，时间t4为条件A2，如图13所示，蓄电池输出要求和马达负载输出要求减少， 合计了蓄电池输出要求和马达负载输出要求的综合输出要求成为阈值以下。因此，如图14 的条件A2的栏所示，发动机11控制成只维持恒定的转速而不输出动力，电动发电机12也 被控制成空转。因此虽然有蓄电池输出要求，但发动机11的输出被停止，因此，不进行向蓄 电池19的充电，忽略蓄电池输出要求。但是，有马达负载输出要求，因此从蓄电池19向作 为电负载的回转用电动机21供给电力，按要求动力运行回转用电动机21。接着，时间t5的期间成为条件A6，如图13所示，产生液压负载输出要求，综合输出 要求成为合计了蓄电池输出要求和液压负载输出要求的要求。其中，在时间t5中，综合输 出要求为阈值以下，因此如图14的条件A6的栏所示，发动机11控制成只维持恒定的转速 而不输出动力。但是，有液压负载输出要求，因此从蓄电池19向电动发电机12供给电力，动 力运行电动发电机12而驱动液压马达14。因此，液压从液压马达14供给至液压负载。艮口， 液压马达14并非通过发动机11的输出而是通过蓄电池19的输出(电力)驱动。另外，此 时，虽然有蓄电池输出要求，但发动机11的输出被停止，因此也不进行向蓄电池19的充电， 忽略蓄电池输出要求。接着，时间t6的期间成为条件B6，液压负载输出要求已增大，因此综合输出要求超出阈值。因此，容许发动机11的输出，通过发动机11的输出驱动用压马达14的同时，发 电运行电动发电机12。通过电动发电机12发电的电力供给至蓄电池19，蓄电池19被充电。另外，在图13中，画斜线的部分为如下部分，即通过来自发动机11的输出供应液 压负载或电负载的输出要求，或者向蓄电池19供给电力的部分。另一方面，画出交叉斜线 的部分为通过蓄电池19的输出而供应液压负载或电负载的输出要求的部分。另外，在本实施方式中仅说明了如下情况设置1个阈值，仅由发动机11的输出 对应综合输出要求的情况和仅由电动发电机12的输出对应综合输出要求的情况。但是，也 可以设置多个阈值，使发动机11与电动发电机12的输出比率逐渐改变。此时，在综合输出 要求较小时，仅通过电动发电机12的输出对应。而且，若综合输出要求逐渐变大而达到第 1阈值，则对电动发电机12的输出施加来自发动机11的输出。之后，随着综合输出要求变 大，增加相对电动发电机12的发动机11的输出的比例。而且，若与电动发电机12的输出 相比发动机11的输出比例变得更大，进一步综合输出要求增加，则停止来自电动发电机12 的输出，可以仅由发动机11的输出对应。如此，不仅由发动机11或电动发电机12驱动，而 且还可以以任意一个为主来使用。如以上，在本实施方式中，基于液压负载输出要求、马达负载输出要求、及蓄电池 输出要求的有无、及合计这些的综合输出要求与阈值的比较，判断由于时间的经过而时刻 变化的施工机械的运行状况的同时，仅在燃料消耗率良好的高负载时利用发动机11的输 出。由此，能够将蓄电池19的充电率维持成良好的状态的同时，控制发动机11的驱动来提 高发动机11的燃料消耗率。以上，对本发明例示的实施方式的混合型作业机械进行了说明，但本发明不限于 具体公开的实施方式，不脱离权利要求范围的情况下，就可以进行各种各样的变形或变更。本申请基于2008年6月27日申请的优先权主张日本专利申请2008-169472号、 2008年9月8日申请的优先权主张日本专利申请2008-230000号、及2008年9月18日申 请的优先权主张日本专利申请2008-239851号的申请，其内容应用于此说明书中。工业实用性本发明可应用于基于电动机辅助发动机的驱动的混合式施工机械。符号说明1-下部行驶体，1A，IB-行驶机构，2-回转机构，3_上部回转体，4_动 臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-发动机，12-电动发电 机，13-减速机，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18-变频器，19-蓄电 池，20-变频器，21-回转用电动机，23-机械制动器，24-回转减速机，25-先导管路，26-操 作装置，26A, 26B-操作杆，26C-踏板，27-液压管路，28-液压管路，29-压力传感器，30-控 制器，32-发动机控制部，40-驱动控制装置，54-液压负载，56-电负载。
权利要求
1.一种混合式施工机械，具有发动机、通过该发动机驱动的液压泵、通过来自该液压泵 的液压进行驱动的液压驱动器、辅助所述发动机的驱动的电动机、及通过所述发动机驱动 进行发电的发电机，其特征在于，根据对所述发动机的负载的大小，使所述发动机的转速可变，若对所述发动机的要求负载降低，则通过所述发电机进行发电，从而对所述发动机进 行减速，若对所述发动机的要求负载增大，则驱动所述电动机来辅助所述发动机，从而对所述 发动机进行加速。
2.如权利要求1所述的混合式施工机械，其特征在于，所述发动机的转速在达到预定的低转速或预定的高转速之前，驱动所述发电机或所述 电动机，在所述发动机的转速达到所述预定的低转速或所述预定的高转速之后，停止所述发电 机或所述电动机的加减速量的输出。
3.如权利要求1或2所述的混合式施工机械，其特征在于，设定为所述液压泵的要求负载不超过所述发动机的最大额定输出。
4.如权利要求1或2所述的混合式施工机械，其特征在于，设定为电负载和液压负载的总和不超过所述发动机的最大额定输出。
5.如权利要求1所述的混合式施工机械，其特征在于，根据所述发动机的等燃料消耗率线图中的低燃料消耗率区域而设定基准转矩线，控制 所述发动机的运行状态，以使所述发动机的转速与该基准转矩线对应地变化。
6.如权利要求5所述的混合式施工机械，其特征在于，所述基准转矩线被设定为燃料消耗率成为良好的值。
7.如权利要求1所述的混合式施工机械，其特征在于，在所述发动机的等燃料消耗线图中设定燃料消耗率为规定的良好值那样的基准转矩 线，控制所述发动机的运行状态，以使所述发动机的转速沿该基准转矩线变化。
8.如权利要求7所述的混合式施工机械，其特征在于，在所述发动机所要求的转矩超出以所述基准转矩线为中心的规定的转矩范围时，可变 控制所述发动机的转速。
9.如权利要求1至8中任一项所述的混合式施工机械，其特征在于，用一台电动发电机共用所述电动机及所述发电机。
10.如权利要求1所述的混合式施工机械，其特征在于，还具有蓄电器，所述蓄电器向所述电动机供给电力，且向电负载供给电力，在合计应向所述液压驱动器供给的输出和应向所述电负载供给的输出而得到的综合 输出为规定的阈值以下时，以所述电动机的输出作为主动力来驱动所述液压泵，在该综合 输出大于该规定的阈值时，以所述发动机的输出作为主动力来驱动所述液压泵。
11.如权利要求10所述的混合式施工机械，其特征在于，当合计应向所述液压驱动器供给的输出和应向所述电负载供给的输出而得到的所述 综合输出为所述规定的阈值以下时，仅将所述电动机的输出作为动力来驱动所述液压泵。
12.如权利要求10或11所述的混合式施工机械，其特征在于，当合计应向所述液压驱动器供给的输出和应向所述电负载供给的输出而得到的所述 综合输出大于所述规定的阈值时，仅将所述发动机的输出作为动力来驱动所述液压泵。
13.如权利要求10所述的混合式施工机械，其特征在于， 所述规定的阈值根据所述发动机的规定的特性而设定。
14.如权利要求13所述的混合式施工机械，其特征在于，作为所述规定的特性使用由发动机转速与发动机转矩的关系表示的特性。
15.如权利要求10至14中任一项所述的混合式施工机械，其特征在于，在所述综合输出仅为应向所述电负载供给的输出且为所述规定的阈值以下时，从所述 蓄电器向所述电负载供给电力。
16.如权利要求10至15中任一项所述的混合式施工机械，其特征在于，在所述综合输出仅为应向所述液压驱动器供给的输出且为所述规定的阈值以下时，从 所述蓄电器向所述电动机供给电力，并仅以所述电动机的输出驱动所述液压泵。
全文摘要
混合式施工机械，包括发动机(11)、通过发动机(11)驱动的液压泵(14)、辅助发动机(11)的驱动的电动机(12)、以及通过发动机(11)驱动来进行发电的发电机(12)。根据对发动机(11)的负载的大小，使发动机(11)的转速可变。若对发动机(11)的要求负载降低，则通过发电机(12)进行发电，从而对发动机(11)进行减速。若对发动机(11)的要求负载增大，则驱动电动机(12)来辅助发动机(11)，从而对发动机(11)进行加速。
文档编号F02D29/00GK102076943SQ20098012442
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月27日
发明者久保隆, 古贺方土, 大须贺忠男, 庄野博三 申请人:住友建机株式会社, 住友重机械工业株式会社