作业机械的驱动控制系统、具备该驱动控制系统的作业机械以及该作业机械的驱动控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使液压马达和电动机协作而使作业机械的结构体旋转驱动的作业机械的驱动控制系统、具备该驱动控制系统的作业机械以及该作业机械的驱动控制方法。
【背景技术】
[0002]油压挖掘机以及起重机等的作业机械是公知的作业机械，对于这些作业机械，通过使挖掘机以及起重机等的作业设备进行动作，以此可以进行各种作业。又，这些作业机械具有形成为可行驶的结构的下部体，在其上设置有安装有挖掘机以及起重机等作业设备的上部旋转体。上部旋转体形成为相对于下部体可旋转的结构，从而改变作业设备的方向。像这样构成的上部旋转体形成为可以通过驱动控制系统旋转驱动的结构。
[0003]驱动控制系统的一个示例记载于专利文献I。专利文献I的驱动控制系统具备电动机和油压马达。电动机以及油压马达相互协作并使上部旋转体旋转，它们的输出转矩由控制装置控制。控制装置在使上部旋转体旋转时，计算出从电动机能够输出的转矩(即，最大转矩)并且从电动机输出该最大转矩，进一步地将剩余的转矩从油压马达输出。像这样，通过使油压马达和电动机协作并使上部旋转体旋转，以此在专利文献I的驱动控制系统中，减少驱动油压马达所需的能量。
[0004]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特开2012-62653号公报。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题:
在专利文献I的驱动控制系统中，在使上部旋转体旋转时，从旋转开始时至储存在蓄电器中的电力耗尽为止以最大转矩连续驱动电动机，对于无法从电动机输出的转矩由油压马达补充。然而，在以最大转矩驱动电动机时电力效率较差，如果在该状态下连续驱动电动机，则储存在蓄电器中的电力立刻耗尽而电动机的驱动被停止。这样一来，由油压马达单独进行的驱动时间变长，其结果是驱动油压马达所需的能量的减少效果降低。
[0006]因此，本发明的目的是提供能够使驱动液压马达所需的能量进一步减少的作业机械的驱动控制系统。
[0007]解决问题的手段:
本发明的作业机械的驱动控制系统具备:储存电力的蓄电装置；从所述蓄电装置接收电力的供给而工作，使作业机械的结构体旋转的电动机；调节从所述蓄电装置向所述电动机供给的电力，以与供给的所述电力相对应的转矩驱动所述电动机的电动机驱动装置；接收工作液的供给而工作，与所述电动机协作而使所述结构体旋转的液压马达；调节流入所述液压马达的工作液的流量以及液压，并且以与供给的所述工作液的流量以及液压相对应的转矩驱动所述液压马达的工作液供给装置；用于输入所述结构体的目标旋转速度的输入装置；和决定用于使所述结构体加速至所述目标旋转速度的目标转矩，并且以使所述电动机和所述液压马达的转矩总和达到所述目标转矩的形式控制所述电动机驱动装置以及所述工作液供给装置的动作的驱动控制装置；所述驱动控制装置在使所述结构体加速至所述目标旋转速度时，以能够用高效率转矩驱动所述电动机的形式控制所述电动机驱动装置的动作，且以由液压马达输出从所述目标转矩减去所述高效率转矩而得到的剩余转矩的形式控制所述工作液供给装置的动作，所述高效率转矩是在达到所述目标旋转速度为止的各旋转速度下得到最高的电力效率的转矩。
[0008]根据本发明，可以使电动机以较高的电力效率工作，因此可以抑制电动机驱动时的蓄电装置的电力使用量。借助于此，与现有技术相比，可以使结构体加速时的电动机的驱动时间变长，可以进一步减少为了驱动辅助性地使用的液压马达所需的耗能。
[0009]在上述发明中，优选的是所述驱动控制装置存储基于所述电动机和所述电动机驱动装置进行设定且与转矩和旋转速度相关的等效率曲线，还存储所述结构体达到所述目标旋转速度为止的各旋转速度与对于该各旋转速度而言效率最高的所述等效率曲线的切点、即高效率转矩，并且以使所述电动机以所述高效率转矩进行驱动的形式控制所述电动机驱动装置的动作。
[0010]根据上述结构，基于表示输出的机械能(旋转速度X转矩)相对由电动机以及电动机驱动装置消耗的电能(电力=电流X电压)的比率的电力效率的等效率曲线，以使电动机以高效率转矩进行驱动的形式控制，因此可以抑制电动机驱动时的蓄电装置的电力使用量。借助于此，与现有技术相比，可以使结构体加速时的电动机的驱动时间变长。
[0011]在上述发明中，优选的是所述电动机是接收交流电流的供给而进行驱动的交流马达，所述蓄电装置形成为放出直流电流的结构；所述电动机驱动装置形成为将从所述蓄电装置放出的直流电流转换为交流电流后向所述电动机供给的结构；所述驱动控制装置以能够用高效率转矩驱动所述电动机的形式控制所述电动机驱动装置的动作，其中，所述高效率转矩是对于所述电动机和所述电动机驱动装置所消耗的电力而言得到最高的电力效率的转矩。
[0012]根据上述结构，将电动机驱动装置的电力消耗量也考虑在其中并决定高效率转矩，因此可以进一步抑制蓄电装置的电力使用量。借助于此，可以使结构体加速时的电动机的驱动时间进一步变长，可以进一步减少为了驱动辅助性地使用的液压马达所需的耗能。
[0013]在上述发明中，优选的是所述电动机的所述高效率转矩在规定的速度范围内与规定转矩大致相等；所述驱动控制装置在达到所述目标旋转速度为止的各旋转速度在所述规定的范围内的情况下，所述高效率转矩为所述规定转矩并进行计算。
[0014]根据上述结构，无需通过目标旋转速度的增减进行电动机的输出转矩的控制，可以防止驱动控制装置的控制的复杂化。
[0015]在上述发明中，优选的是所述电动机具有使旋转的结构体的动能转换为电力而使所述结构体减速的发电功能；所述电动机驱动装置将由所述电动机转换的电力向蓄电装置供给并进行储存。
[0016]根据上述结构，可以将旋转的结构体的动能作为电力回收，并且可以在使结构体旋转时使用所回收的电力。在这样的再生运行中，即将减速之前回收结构体所具有的全部能量，并非能够使用于下一个施力，因此能够使用于施力动作中的电力是有限的。本发明如上所述通过抑制蓄电装置的电力使用量，以此可以使电动机长时间工作，并且可以有效利用通过再生运行得到的有限的电力。因此，本发明在具有再生功能的驱动控制系统中，尤其可以有益地使用。
[0017]本发明的作业机械具备上述任意一个驱动控制系统。
[0018]根据本发明，可以提供具有如上述那样的功能的作业机械。
[0019]本发明的作业机械的驱动控制方法，是使根据蓄电装置通过电动机驱动装置供给的电力进行工作的电动机、和根据从工作液供给装置供给的工作液的流量以及液压进行工作的液压马达相互协作，而使作业机械的结构体旋转的作业机械的驱动控制方法，具有:计算出目标转矩的目标转矩计算工序，所述目标转矩用于使所述结构体加速至由输入装置输入的目标旋转速度；以能够用高效率转矩驱动所述电动机的形式控制从所述电动机驱动装置向所述电动机供给的电力的电力供给动作控制工序，所述高效率转矩是在达到所述目标旋转速度为止的各旋转速度下得到最高的电力效率的转矩；和以能够将从所述目标转矩减去所述高效率转矩而得到的剩余转矩从液压马达输出的形式控制由所述工作液供给装置供给的工作液的供给量的工作液供给动作控制工序。
[0020]根据本发明，可以使电动机以较高的电力效率运行，因此可以抑制电动机驱动时的蓄电装置的电力使用量。借助于此，可以与现有技术相比，使结构体加速时的电动机的驱动时间变长，可以进一步减少为了驱动辅助性地使用的液压马达所需的耗能。
[0021]本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点是在参照附图的基础上，可以由以下优选的实施形态的详细说明得以明了。
[0022]发明效果:
根据本发明，可以进一步减少为了驱动油压马达所需的能量。
【附图说明】
[0023]图1是示出具备根据本发明的实施形态的驱动控制系统的油压挖掘机的侧视图； 图2是示出图1的油压挖掘机所具备的驱动控制系统的油压回路的油压回路图；
图3是示出构成图2的驱动控制系统所具备的控制装置的控制模块的框图；
图4是示出图2的驱动控制系统所具备的电动机等效率曲线的图表；