混合动力作业机械和混合动力作业机械的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有内燃机、发电电动机(generatormotor)、蓄电器、以及接收来自发电电动机和蓄电器中的至少一方的电力进行驱动的电动机的混合动力作业机械及其控制方法。
【背景技术】
[0002]现有的通过发动机驱动发电电动机并利用该发电电动机产生的电力驱动电动机来使作业机等动作的混合动力作业机械。例如有如下的混合动力作业机械:在发电电动机及电动机与电容器或电池等蓄电器之间设置升压器，并通过该升压器在发电电动机及电动机与蓄电器之间交换电力。在专利文献I中记载了通过DC-DC转换器对电池的电压进行变压后供给到驱动电动机的逆变器的技术。
[0003]专利文献1:日本特开2005-168167号公报
【发明内容】
[0004]然而，混合动力作业机械有时会有发电电动机不进行发电及动力运行并且电动机停止的状态、即发电电动机和电动机的伺服控制都停止(OFF)的状态。在这种情况下，如果升压器有损耗，则蓄电器的电力被升压器消耗而导致蓄电器的电压下降。于是，通过发动机使发电电动机发电来对蓄电器进行充电，但是由于对蓄电器进行充电需要消耗发动机的动力，因而会相应地消耗燃料。因此，具有升压器的混合动力作业机械需要在发电电动机和电动机的伺服控制都停止(OFF)的状态下抑制升压器的损耗。在专利文献I中对这一点既没有记载也没有暗示，因此存在改善的余地。
[0005]本发明的目的在于提供一种混合动力作业机械，能够在发电电动机和电动机的伺服控制都停止(OFF)的状态下抑制升压器的损耗。
[0006]本发明涉及混合动力作业机械，其包括:发电电动机，其与内燃机的驱动轴连接；蓄电器，其至少积蓄上述发电电动机产生的电力；电动机，其由上述发电电动机产生的电力和上述蓄电器积蓄的电力中的至少一方驱动；升压器，其包括2组具有多个开关元件的桥式电路，并且设置在上述发电电动机及上述电动机与上述蓄电器之间；以及升压器控制部，其在针对上述发电电动机和上述电动机双方的伺服控制都停止的待机时，使各上述桥式电路输出的电压的相位差为O。
[0007]优选的是，上述2组桥式电路通过变压器耦合，在上述待机时，如果上述蓄电器输出的电压的K倍的值为规定阈值以上，则上述升压器控制部控制上述相位差，以使上述升压器输出的电压的值与上述规定的阈值之差成为O。K为上述变压器元件的升压比。
[0008]本发明涉及混合动力作业机械，其包括:发电电动机，其与内燃机的输出轴连接；蓄电器，其积蓄上述发电电动机产生的电力；电动机，其由上述发电电动机产生的电力和上述蓄电器积蓄的电力中的至少一方驱动；升压器，其是将2组具有多个开关元件的桥式电路通过变压器耦合而成的变压器耦合型DC-DC转换器，设置在上述发电电动机及上述电动机与上述蓄电器之间；以及升压器控制部，其在针对上述发电电动机和上述电动机双方的伺服控制都停止的待机时，使各上述桥式电路输出的电压的相位差为O，在上述待机时，如果上述蓄电器输出的电压的K倍的值为规定的阈值以上，则控制上述相位差以使上述升压器输出的电压的值与上述规定的阈值之差成为O。K为将升压器具有的2组桥式电路耦合的变压器的升压比。
[0009]本发明涉及混合动力作业机械的控制方法，该混合动力作业机械包括:发电电动机，其与内燃机的驱动轴连接；蓄电器，其至少积蓄上述发电电动机产生的电力；电动机，其由上述发电电动机产生的电力和上述蓄电器积蓄的电力中的至少一方驱动；以及升压器，其包括2组具有多个开关元件的桥式电路，并且设置在上述发电电动机及上述电动机与上述蓄电器之间，上述混合动力作业机械的控制方法包括:判断上述发电电动机和上述电动机的状态的步骤；以及在针对上述发电电动机和上述电动机双方的伺服控制都停止的情况下，使各上述桥式电路输出的电压的相位差为O的步骤。
[0010]优选的是，上述2组桥式电路通过变压器耦合，在针对上述发电电动机和上述电动机双方的伺服控制都停止的情况下，如果上述蓄电器输出的电压的K倍的值为规定的阈值以上，则控制上述相位差以使上述升压器输出的电压的值与上述规定的阈值之差成为O。K为上述变压器的升压比。
[0011]本发明提供一种混合动力作业机械，能够在发电电动机和电动机的伺服控制都停止(OFF)的状态下抑制升压器的损耗。
【附图说明】
[0012]图1是表示作为混合动力作业机械的一个示例的混合动力液压挖掘机的立体图。
[0013]图2是表示图1所示的混合动力液压挖掘机的装置结构的框图。
[0014]图3是表示作为升压器的变压器耦合型升压器的图。
[0015]图4是用于说明升压器的动作的图。
[0016]图5是表不升压器的输出功率与相位差的关系的图。
[0017]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。
[0018]图7是表示本实施方式涉及的混合动力作业机械的控制方法的步骤的流程图。
[0019]符号说明
[0020]I混合动力液压挖掘机
[0021]5上部回转体
[0022]17发动机
[0023]19发电电动机
[0024]20驱动轴
[0025]21第一逆变器
[0026]22第二逆变器
[0027]23回转马达
[0028]25电容器
[0029]25a正极端子
[0030]25b负极端子
[0031]26升压器
[0032]27接触器
[0033]28蓄电器电压传感器
[0034]52电流计
[0035]53升压器电压检测传感器
[0036]60、91、93 正极线
[0037]61、92 负极线
[0038]62低压侧逆变器
[0039]63高压侧逆变器
[0040]64变压器
[0041]65低压侧线圈
[0042]66高压侧线圈
[0043]67、68 电容器
[0044]71 ?74、81 ?84 IGBT
[0045]75 ?78、85 ?88 二极管
[0046]100处理部
[0047]101相位差控制部
[0048]102开关模式生成部
[0049]Cl控制器
[0050]C2混合动力控制器
[0051]C21升压器控制部
[0052]D相位差
[0053]K升压比
【具体实施方式】
[0054]参照附图来详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。
[0055]图1是表示作为混合动力作业机械的一个示例的混合动力液压挖掘机I的立体图。图2是表示图1所示的混合动力液压挖掘机I的装置结构的框图。另外，在非混合动力的普通的作业机械的概念中，包含有液压挖掘机、推土机、自卸车或轮式装载机等工程机械，将这些工程机械中具有混合动力特有结构的作业机械称为混合动力作业机械。
[0056]混合动力液压挖掘机
[0057]作为混合动力作业机械的混合动力液压挖掘机I具有车辆主体2和作业机3。车辆主体2具有下部行走体4和上部回转体5。下部行走体4具有一对行走装置4a。各行走装置4a分别具有履带4b。各行走装置4a通过图2所示的右行用液压马达34和左行用液压马达35的旋转驱动来驱动履带4b，从而使混合动力液压挖掘机I行走。
[0058]上部回转体5设置于下部行走体4的上部。上部回转体5相对于下部行走体4回转。上部回转体5为了使自身回转而具备作为电动机的回转马达23。回转马达23与回转机构24 (减速机)的驱动轴连接。回转马达23的旋转力通过回转机构24传递，被传递的旋转力通过未图示的回转小齿轮和回转支承等传递给上部回转体5，使上部回转体5回转。
[0059]在上部回转体5设置有驾驶室6。此外，上部回转体5具有燃料箱7、液压油箱8、发动机室9和配重10。燃料箱7贮存用于驱动作为内燃机的发动机17的燃料。液压油箱8贮存从液压栗18向动臂用液压缸14、斗杆用液压缸15和铲斗用液压缸16等液压缸、以及右行用液压马达34和左行用液压马达35等液压马达(液压致动机构)等液压设备排出的液压油。发动机室9收纳有发动机17、液压栗18、发电电动机19和作为蓄电器的电容器25等