混合動力作業(yè)機械和混合動力作業(yè)機械的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有內(nèi)燃機、發(fā)電電動機(generatormotor)、蓄電器、以及接收來自發(fā)電電動機和蓄電器中的至少一方的電力進行驅(qū)動的電動機的混合動力作業(yè)機械及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的通過發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電電動機并利用該發(fā)電電動機產(chǎn)生的電力驅(qū)動電動機來使作業(yè)機等動作的混合動力作業(yè)機械。例如有如下的混合動力作業(yè)機械:在發(fā)電電動機及電動機與電容器或電池等蓄電器之間設(shè)置升壓器，并通過該升壓器在發(fā)電電動機及電動機與蓄電器之間交換電力。在專利文獻I中記載了通過DC-DC轉(zhuǎn)換器對電池的電壓進行變壓后供給到驅(qū)動電動機的逆變器的技術(shù)。
[0003]專利文獻1:日本特開2005-168167號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]然而，混合動力作業(yè)機械有時會有發(fā)電電動機不進行發(fā)電及動力運行并且電動機停止的狀態(tài)、即發(fā)電電動機和電動機的伺服控制都停止(OFF)的狀態(tài)。在這種情況下，如果升壓器有損耗，則蓄電器的電力被升壓器消耗而導(dǎo)致蓄電器的電壓下降。于是，通過發(fā)動機使發(fā)電電動機發(fā)電來對蓄電器進行充電，但是由于對蓄電器進行充電需要消耗發(fā)動機的動力，因而會相應(yīng)地消耗燃料。因此，具有升壓器的混合動力作業(yè)機械需要在發(fā)電電動機和電動機的伺服控制都停止(OFF)的狀態(tài)下抑制升壓器的損耗。在專利文獻I中對這一點既沒有記載也沒有暗示，因此存在改善的余地。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種混合動力作業(yè)機械，能夠在發(fā)電電動機和電動機的伺服控制都停止(OFF)的狀態(tài)下抑制升壓器的損耗。
[0006]本發(fā)明涉及混合動力作業(yè)機械，其包括:發(fā)電電動機，其與內(nèi)燃機的驅(qū)動軸連接；蓄電器，其至少積蓄上述發(fā)電電動機產(chǎn)生的電力；電動機，其由上述發(fā)電電動機產(chǎn)生的電力和上述蓄電器積蓄的電力中的至少一方驅(qū)動；升壓器，其包括2組具有多個開關(guān)元件的橋式電路，并且設(shè)置在上述發(fā)電電動機及上述電動機與上述蓄電器之間；以及升壓器控制部，其在針對上述發(fā)電電動機和上述電動機雙方的伺服控制都停止的待機時，使各上述橋式電路輸出的電壓的相位差為O。
[0007]優(yōu)選的是，上述2組橋式電路通過變壓器耦合，在上述待機時，如果上述蓄電器輸出的電壓的K倍的值為規(guī)定閾值以上，則上述升壓器控制部控制上述相位差，以使上述升壓器輸出的電壓的值與上述規(guī)定的閾值之差成為O。K為上述變壓器元件的升壓比。
[0008]本發(fā)明涉及混合動力作業(yè)機械，其包括:發(fā)電電動機，其與內(nèi)燃機的輸出軸連接；蓄電器，其積蓄上述發(fā)電電動機產(chǎn)生的電力；電動機，其由上述發(fā)電電動機產(chǎn)生的電力和上述蓄電器積蓄的電力中的至少一方驅(qū)動；升壓器，其是將2組具有多個開關(guān)元件的橋式電路通過變壓器耦合而成的變壓器耦合型DC-DC轉(zhuǎn)換器，設(shè)置在上述發(fā)電電動機及上述電動機與上述蓄電器之間；以及升壓器控制部，其在針對上述發(fā)電電動機和上述電動機雙方的伺服控制都停止的待機時，使各上述橋式電路輸出的電壓的相位差為O，在上述待機時，如果上述蓄電器輸出的電壓的K倍的值為規(guī)定的閾值以上，則控制上述相位差以使上述升壓器輸出的電壓的值與上述規(guī)定的閾值之差成為O。K為將升壓器具有的2組橋式電路耦合的變壓器的升壓比。
[0009]本發(fā)明涉及混合動力作業(yè)機械的控制方法，該混合動力作業(yè)機械包括:發(fā)電電動機，其與內(nèi)燃機的驅(qū)動軸連接；蓄電器，其至少積蓄上述發(fā)電電動機產(chǎn)生的電力；電動機，其由上述發(fā)電電動機產(chǎn)生的電力和上述蓄電器積蓄的電力中的至少一方驅(qū)動；以及升壓器，其包括2組具有多個開關(guān)元件的橋式電路，并且設(shè)置在上述發(fā)電電動機及上述電動機與上述蓄電器之間，上述混合動力作業(yè)機械的控制方法包括:判斷上述發(fā)電電動機和上述電動機的狀態(tài)的步驟；以及在針對上述發(fā)電電動機和上述電動機雙方的伺服控制都停止的情況下，使各上述橋式電路輸出的電壓的相位差為O的步驟。
[0010]優(yōu)選的是，上述2組橋式電路通過變壓器耦合，在針對上述發(fā)電電動機和上述電動機雙方的伺服控制都停止的情況下，如果上述蓄電器輸出的電壓的K倍的值為規(guī)定的閾值以上，則控制上述相位差以使上述升壓器輸出的電壓的值與上述規(guī)定的閾值之差成為O。K為上述變壓器的升壓比。
[0011]本發(fā)明提供一種混合動力作業(yè)機械，能夠在發(fā)電電動機和電動機的伺服控制都停止(OFF)的狀態(tài)下抑制升壓器的損耗。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示作為混合動力作業(yè)機械的一個示例的混合動力液壓挖掘機的立體圖。
[0013]圖2是表示圖1所示的混合動力液壓挖掘機的裝置結(jié)構(gòu)的框圖。
[0014]圖3是表示作為升壓器的變壓器耦合型升壓器的圖。
[0015]圖4是用于說明升壓器的動作的圖。
[0016]圖5是表不升壓器的輸出功率與相位差的關(guān)系的圖。
[0017]圖6是表示混合動力控制器具有的升壓器控制部和升壓器的圖。
[0018]圖7是表示本實施方式涉及的混合動力作業(yè)機械的控制方法的步驟的流程圖。
[0019]符號說明
[0020]I混合動力液壓挖掘機
[0021]5上部回轉(zhuǎn)體
[0022]17發(fā)動機
[0023]19發(fā)電電動機
[0024]20驅(qū)動軸
[0025]21第一逆變器
[0026]22第二逆變器
[0027]23回轉(zhuǎn)馬達
[0028]25電容器
[0029]25a正極端子
[0030]25b負極端子
[0031]26升壓器
[0032]27接觸器
[0033]28蓄電器電壓傳感器
[0034]52電流計
[0035]53升壓器電壓檢測傳感器
[0036]60、91、93 正極線
[0037]61、92 負極線
[0038]62低壓側(cè)逆變器
[0039]63高壓側(cè)逆變器
[0040]64變壓器
[0041]65低壓側(cè)線圈
[0042]66高壓側(cè)線圈
[0043]67、68 電容器
[0044]71 ?74、81 ?84 IGBT
[0045]75 ?78、85 ?88 二極管
[0046]100處理部
[0047]101相位差控制部
[0048]102開關(guān)模式生成部
[0049]Cl控制器
[0050]C2混合動力控制器
[0051]C21升壓器控制部
[0052]D相位差
[0053]K升壓比
【具體實施方式】
[0054]參照附圖來詳細說明用于實施本發(fā)明的方式(實施方式)。
[0055]圖1是表示作為混合動力作業(yè)機械的一個示例的混合動力液壓挖掘機I的立體圖。圖2是表示圖1所示的混合動力液壓挖掘機I的裝置結(jié)構(gòu)的框圖。另外，在非混合動力的普通的作業(yè)機械的概念中，包含有液壓挖掘機、推土機、自卸車或輪式裝載機等工程機械，將這些工程機械中具有混合動力特有結(jié)構(gòu)的作業(yè)機械稱為混合動力作業(yè)機械。
[0056]混合動力液壓挖掘機
[0057]作為混合動力作業(yè)機械的混合動力液壓挖掘機I具有車輛主體2和作業(yè)機3。車輛主體2具有下部行走體4和上部回轉(zhuǎn)體5。下部行走體4具有一對行走裝置4a。各行走裝置4a分別具有履帶4b。各行走裝置4a通過圖2所示的右行用液壓馬達34和左行用液壓馬達35的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動來驅(qū)動履帶4b，從而使混合動力液壓挖掘機I行走。
[0058]上部回轉(zhuǎn)體5設(shè)置于下部行走體4的上部。上部回轉(zhuǎn)體5相對于下部行走體4回轉(zhuǎn)。上部回轉(zhuǎn)體5為了使自身回轉(zhuǎn)而具備作為電動機的回轉(zhuǎn)馬達23?；剞D(zhuǎn)馬達23與回轉(zhuǎn)機構(gòu)24 (減速機)的驅(qū)動軸連接。回轉(zhuǎn)馬達23的旋轉(zhuǎn)力通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)24傳遞，被傳遞的旋轉(zhuǎn)力通過未圖示的回轉(zhuǎn)小齒輪和回轉(zhuǎn)支承等傳遞給上部回轉(zhuǎn)體5，使上部回轉(zhuǎn)體5回轉(zhuǎn)。
[0059]在上部回轉(zhuǎn)體5設(shè)置有駕駛室6。此外，上部回轉(zhuǎn)體5具有燃料箱7、液壓油箱8、發(fā)動機室9和配重10。燃料箱7貯存用于驅(qū)動作為內(nèi)燃機的發(fā)動機17的燃料。液壓油箱8貯存從液壓栗18向動臂用液壓缸14、斗桿用液壓缸15和鏟斗用液壓缸16等液壓缸、以及右行用液壓馬達34和左行用液壓馬達35等液壓馬達(液壓致動機構(gòu))等液壓設(shè)備排出的液壓油。發(fā)動機室9收納有發(fā)動機17、液壓栗18、發(fā)電電動機19和作為蓄電器的電容器25等