混合动力式工程机械制造技术

本发明专利技术提供一种混合动力式工程机械，包括：液压致动器；液压泵，喷出用于驱动液压致动器的工作油；发电电动机，发挥生成电力的发电机作用和生成动力的电动机作用；发动机，连接于液压泵及发电电动机；蓄电器；以及控制器，使发电电动机发挥发电机作用而对蓄电器充电，另一方面，利用蓄电器所释放的电力使发电电动机发挥电动机作用以便辅助所述发动机。所述控制器在发动机的输出为预先设定的发动机下限输出以上时，使发电电动机开始发挥发电机作用，并且以将发动机输出保持在发动机下限输出以上的范围内为目标，控制发电电动机的发电机作用。据此，能够更可靠地防止发动机燃烧状态随着泵所需输出的增加而恶化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种混合动力式工程机械，包括：液压致动器；液压泵，喷出用于驱动液压致动器的工作油；发电电动机，发挥生成电力的发电机作用和生成动力的电动机作用；发动机，连接于液压泵及发电电动机；蓄电器；以及控制器，使发电电动机发挥发电机作用而对蓄电器充电，另一方面，利用蓄电器所释放的电力使发电电动机发挥电动机作用以便辅助所述发动机。所述控制器在发动机的输出为预先设定的发动机下限输出以上时，使发电电动机开始发挥发电机作用，并且以将发动机输出保持在发动机下限输出以上的范围内为目标，控制发电电动机的发电机作用。据此，能够更可靠地防止发动机燃烧状态随着泵所需输出的增加而恶化。【专利说明】混合动力式工程机械
本专利技术涉及一种并用发动机动力和蓄电器电力的混合动力式工程机械。
技术介绍
以挖掘机为例，对本专利技术的
技术介绍
进行说明。一般的挖掘机包括:履带式下部行走体；上部回转体，围绕与地面垂直的轴自如回转地搭载在所述履带式下部行走体上；作业附属装置，安装在所述上部回转体上；液压致动器；液压泵，喷出用于驱动所述液压致动器的工作油；以及作为所述液压泵的动力源的发动机。此外，混合动力挖掘机包括:发电电动机，连接于发动机且发挥发电机作用和电动机作用；以及蓄电器，通过由发电电动机的发电机作用生成的电力被充电。所述发电电动机由所述蓄电器中所蓄积的电力即蓄电力驱动，发挥所述电动机作用，且通过该电动机作用，辅助所述发动机驱动所述液压泵。所述发电电动机的输出被控制为，使得与所述发动机的输出、向所述液压泵要求的输出即泵所需输出、及所述发电电动机的输出(电动机输出或发电机输出)的关系分别满足以下关系，即:当充电时，发动机输出=发电机输出+泵所需输出；当辅助时，发动机输出+电动机输出=泵所需输出。即，对发电电动机的输出进行控制，使得在泵所需输出超过发动机输出的情况下，用电动机输出弥补发动机输出的不足部分，在泵所需输出低于发动机输出的情况下，利用由发动机输出的多余部分产生的发电机输出对蓄电器充电。在所述混合动力挖掘机中，当液压负载(泵所需输出)增加时，增加燃料流量(供应量)以使发动机输出对应于液压负载(泵所需输出)的增加而增加。在此情况下，若发动机输出的增加率(每单位时间的输出变化量)大，则发动机的燃烧状态会恶化，例如燃料流量变得过大而引起不完全燃烧，产生黑烟等。作为该问题的解决方法，在日本专利公开公报特开2009-216058号中公开了将发动机输出的增加率限制为恒定的限制值的技术。具体而言，在该以往技术中，当泵所需输出超过根据所述限制值求出的发动机上限输出时，通过从蓄电器释放出的电力使发电电动机发挥电动机作用(辅助)，由此，使发动机输出保持于所述发动机上限输出。然而，因为所述发电电动机的辅助力依赖于蓄电器的蓄电力，且该蓄电力会根据充电率等而发生变动，所以存在以下的可能性，即，因蓄电力的极限而产生辅助力不足的情况，从而无法将发动机输出的增加率控制为限制值。即，对发动机输出的增加率进行限制的所述以往技术有可能无法实现防止燃烧状态恶化的这一目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混合动力式工程机械，能够更可靠地防止发动机燃烧状态随着泵所需输出的增加而恶化。本专利技术所提供的混合动力式工程机械包括:液压致动器；液压泵，喷出用于驱动所述液压致动器的工作油；发电电动机，发挥生成电力的发电机作用和生成动力的电动机作用；发动机，连接于所述液压泵及所述发电电动机；蓄电器；以及控制器，使所述发电电动机发挥所述发电机作用而对所述蓄电器充电，另一方面，利用所述蓄电器所释放的电力使所述发电电动机发挥所述电动机作用以便辅助所述发动机，其中，所述控制器在所述发动机的输出为预先设定的发动机下限输出以上时，使所述发电电动机开始发挥发电机作用，并且以将发动机输出保持在所述发动机下限输出以上的范围内为目标，控制所述发电电动机的发电机作用。【专利附图】【附图说明】图1是表示本专利技术实施方式所涉及的混合动力式工程机械的主要结构要素的框图。图2是表示图1所示的控制器的运算控制内容的框线图。图3是表示所述控制器中存储的蓄电器的充电率和发动机下限输出之间的关系的图。图4是表示所述控制器中存储的发动机转速、燃料流量及发动机输出容许增加量之间的关系的图。【具体实施方式】根据【专利附图】【附图说明】本专利技术的实施方式。在本实施方式中，本专利技术适用于混合动力挖掘机。如图1所示，本实施方式所涉及的混合动力式工程机械包括发动机1、发电电动机2、液压泵3、控制器4、调节器5、控制阀6、液压致动器7、逆变器8及蓄电器9。所述发电电动机2连接于发动机I，且发挥发电机作用(生成电力而对蓄电器充电的作用)和电动机作用(生成动力而辅助发动机I驱动液压泵3的作用)。此外，在混合动力挖掘机中，对液压泵3供应动力的方式有所谓的并联方式(parallelsystem)和串联方式(series system),本专利技术能够适用于两种方式中的任一种方式。在本实施方式中，所述液压泵3由可变容量型液压泵构成，且连接于所述发动机I。所述调节器5通过使所述液压泵3的倾转发生变化从而使所述液压泵3的喷出量发生变化，且其动作受所述控制器4的控制。所述液压泵3所喷出的工作油经由所述控制阀6供应至所述液压致动器7，所述控制阀6由未图示的遥控阀操作。在图1中，为便于说明，仅表示了一个液压致动器7，但实际上装备有多个液压致动器例如动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸、行走用液压马达等。所述发电电动机2经由所述逆变器8连接于所述蓄电器9。逆变器8对发电电动机2的发电机作用和电动机作用进行切换，并对发电电动机2发挥发电机作用时的输出电流、发电电动机2发挥电动机作用时的输出转矩、以及对应于发电机输出的蓄电器9的充/放电进行控制，其中，该发电机输出是发电电动机2发挥发电机作用时的输出。所述混合动力式工程机械包括未图示的多个检测器。这些检测器分别检测所述遥控阀的操作量、液压泵3的喷出压力即泵压、蓄电器9的充电率、发动机转速及对发动机I的燃料供应量(燃料流量)，并将这些信息发送至控制器4。控制器4进行如图2所示的运算控制动作，即:( i )基于蓄电器9的充电率，计算出发动机下限输出；( ii )基于根据遥控阀的操作量求出的液压泵3的目标流量和泵压，计算出泵所需输出；( iii )基于发动机转速和燃料流量，计算出发动机输出容许增加量；( iv )通过将发动机输出容许增加量与发动机下限输出相加，计算出发动机上限输出；以及( V )基于所述各计算值控制发电电动机2的输出(发电机输出及电动机输出)。所述控制内容的详细情况如下所述。( I )发动机下限输出图3表示针对蓄电器9的充电率和发动机下限输出的关系而预先决定的映射。从以下的目的和观点出发，预先将如图3所示的关系设定为映射并存储在控制器4中，所述目的是指控制蓄电器9的充电频率以抑制劣化，从而延长其寿命，所述观点是指若充电率高，则充电必要性低。根据所述映射，根据蓄电器充电率而设定发动机下限输出，具体而言，充电率越高，则将发动机下限输出设定为越低的值。( II )发动机输出容许增加量图4是在表示发动机转速和燃料流量的关系的发动机特性中添加发动机输出容许增加量而成的映射，该映射预先被设定并存储在控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力式工程机械，其特征在于包括：液压致动器；液压泵，喷出用于驱动所述液压致动器的工作油；发电电动机，发挥生成电力的发电机作用和生成动力的电动机作用；发动机，连接于所述液压泵及所述发电电动机；蓄电器；以及控制器，使所述发电电动机发挥所述发电机作用而对所述蓄电器充电，另一方面，利用所述蓄电器所释放的电力使所述发电电动机发挥所述电动机作用以便辅助所述发动机，其中，所述控制器在所述发动机的输出为预先设定的发动机下限输出以上时，使所述发电电动机开始发挥发电机作用，并且以将发动机输出保持在所述发动机下限输出以上的范围内为目标，控制所述发电电动机的发电机作用。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山下耕治，
申请(专利权)人：神钢建设机械株式会社，
类型：发明
国别省市：