混合动力式工程机械制造技术

本发明专利技术提供混合动力式工程机械，既能防止操作人员的操作性显著降低，又能抑制可逆的电阻升高的发生。混合动力式工程机械具备发动机(11)、电动发电机(14)、液压泵装置(17)、蓄电装置(16)、电力转换装置(15)、温度调整装置(16D、16E)、控制装置(22)。混合动力控制器(22)根据蓄电装置(16)的充放电历史记录而执行第1控制、第2控制、第3控制中至少1种，第1控制以使蓄电装置(16)温度升高的方式控制暖机用电池温度调整设备(16D)，第2控制以使从变流器(15)输出的电力减少的方式控制变流器(15)，第3控制以使液压泵(17)的排出流量减少的方式控制泵容量调节装置(21)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合动力式工程机械。
技术介绍
近年来，在汽车中，从节能的观点出发，混合动力式、电动式的汽车得到普及，在工程机械中混合动力化也得到推进。一般来说，为了能够应对从轻负荷作业至重负荷作业的所有作业，由液压系统驱动的液压挖掘机等的工程机械具备：液压泵，其能够进行最大负荷的作业；液压作业装置，其由从上述液压泵排出的压力油驱动；以及发动机，其对液压泵进行驱动。然而，工程机械的利用液压作业装置频繁地进行砂土的挖掘、装载的重挖掘作业等重负荷作业是整个作业中的一部分，在用于使地面平整的水平拖拉等的轻负荷作业时，发动机的能力存在富余。这是难以降低液压挖掘机的燃料消耗量(以下，有时省略为耗油量)的主要原因之一。鉴于这一点，为了降低耗油量，已知利用蓄电装置和电动机的输出而对发动机输出的一部分进行辅助的混合动力式工程机械。在搭载于这种混合动力式工程机械的蓄电装置中，例如使用锂离子电池、电容器(双电层电容器、锂离子电容器等)、镍氢电池等。已知蓄电装置一般具有如下特性：内部电阻(以下，有时省略为电阻)因电流的充放电、伴随于保存的经年劣化而升高。这种电阻的升高通常为不可逆的电阻升高(以下，有时省略为不可逆电阻升高)。另一方面，据报告可知，只有在相对于蓄电装置的容量而持续实施大电流的充放电的情况下，才发生与通常的电阻升高不同的、可逆的电阻升高(以下，有时省略为可逆电阻升高)。因此，公开有对可逆电阻升高进行检测并抑制劣化发展的控制方式(参照专利文献1及2)。专利文献1中公开有如下控制方法：以蓄电装置的放电电阻与充电电阻之比为基础而对可逆电阻升高进行检测，在放电电阻与充电电阻之比为设定值以下的情况下，使蓄电装置的充放电停止。另外，专利文献2中公开有如下控制方法：以电流推定值与电流测定值之间的电流推定误差、及电极间电解液的浓度差为基础而对可逆电阻升高进行检测，在可逆电阻升高的程度超过设定值的情况下，限制电流量、电力量以及电压，其中，电流推定值是基于电极内的电化学反应的简易模型式而推定的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利技术第4923116号公报专利文献2：日本专利技术第5036662号公报
技术实现思路
然而，在专利文献1及专利文献2所公开的现有技术的控制方法中，当检测出可逆电阻升高时，进行蓄电装置的停止、或者输出限制。因此，在如混合动力式工程机械这样应用于操作人员所操作的车辆的情况下，由于无论操作人员的操作状况如何都进行蓄电装置的停止、输出限制，因此担忧操作性会显著下降。本专利技术的目的在于提供一种混合动力式工程机械，其既能防止操作人员的操作性显著降低，又能抑制可逆的电阻升高的发生。为了达成上述目的，本专利技术具备：发动机；电动发电机，其在动力运行时对上述发动机的动力进行辅助，并在再生时进行发电；液压泵装置，其由上述发动机的动力驱动，并将压力油排出；蓄电装置；电力转换装置，其在上述动力运行时将来自上述蓄电装置的直流电力转换为交流电力并供给至上述电动发电机，在上述再生时将利用上述电动发电机进行发电所得的交流电力转换为直流电力并供给至上述蓄电装置；温度调整装置，其对上述蓄电装置的温度进行调整；以及控制装置，其根据上述蓄电装置的充放电历史记录而执行第1控制、
第2控制、第3控制中的至少1种控制，其中，第1控制是以使上述蓄电装置的温度升高的方式对上述温度调整装置进行控制，第2控制是以使从上述电力转换装置输出的电力减少的方式对上述电力转换装置进行控制，第3控制是以使上述液压泵装置的排出流量减少的方式对上述液压泵装置进行控制。专利技术效果根据本专利技术的混合动力式工程机械，能防止操作人员的操作性显著降低，并能抑制可逆的电阻升高的发生。通过以下的实施方式的说明得以明确前述以外的课题、结构及效果。附图说明图1是表示作为本专利技术所涉及的混合动力式工程机械的第1实施方式而举出的混合动力挖掘机的结构的图。图2是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的旋转体内的结构的功能框图。图3是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的电池控制器的结构的功能框图。图4是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的混合动力控制器的结构的功能框图。图5是对由本专利技术的第1实施方式所涉及的铲斗缸所要求的输出特性进行说明的液压操作信号-要求输出特性线图。图6是对本专利技术的第1实施方式所涉及的发动机的输出特性进行说明的转速-输出上限值特性线图。图7是表示在本专利技术的第1实施方式所涉及的充放电实施时间比例的运算中使用的蓄电装置16的充放电实施时间Ti、参照时间Tall的图。图8A是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的目标温度相对于充放电实施时间比例的关系的图。图8B是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的电池输出降低率相
对于充放电实施时间比例的关系的图。图8C是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的停止指令值相对于充放电实施时间比例的关系的图。图8D是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的泵动力降低率相对于充放电实施时间比例的关系的图。图9A是与本专利技术的第1实施方式所涉及的暖机用电池温度调整设备有关的电池温度调整设备控制部的控制流程图。图9B是与本专利技术的第1实施方式所涉及的冷却用电池温度调整设备有关的电池温度调整设备控制部的控制流程图。图10是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的输出指令部的控制处理的流程的流程图。图11是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的由液压泵所要求的动力、发动机的输出的上限值、以及由变流器要求的电力的随时间的推移的图。图12是表示本专利技术的第2实施方式所涉及的混合动力控制器的结构的功能框图。图13是表示本专利技术的第2实施方式所涉及的蓄电装置的电流累计值的图。图14是表示本专利技术的第3实施方式所涉及的混合动力控制器的结构的功能框图。附图标记说明1…混合动力挖掘机(混合动力式工程机械)2…行驶体(液压作业装置)2A…行驶用液压马达3…旋转体(液压作业装置)3A1…旋转用液压马达4…前作业机(液压作业装置)4A…动臂4a…动臂缸4B…斗杆4b…斗杆缸4C…铲斗4c…铲斗缸5A…行驶杆5B…操作杆5C…模式设定开关(模式设定部)5D…转速设定刻度盘11…发动机12…发动机控制器(ECU)14…电动发电机15…变流器16、26…蓄电装置16A…锂离子电池16B…电流传感器16C…电池控制器(BCU)16C1…温度测定部16C2…电压测定部16C3…电流测定部16C4…SOC推定部16C5…允许充放电电力运算部16D…暖机用电池温度调整设备16E…冷却用电池温度调整设备17…液压泵21…泵容量调节装置22…混合动力控制器(HCU)22A…液压泵要求动力推定部22B…发动机输出上限运算部22C…充放电历史记录运算部22D…可逆电阻上升应对控制部22E…电池温度调整设备控制部22F…输出指令部具体实施方式以下，利用附图对本专利技术的第1～第3实施方式所涉及的混合动力式工程机械的结构及动作进行说明。此外，在各图中，相同附图标记表示相同部分。(第1实施方式)首先，利用图1对混合动力式工程机械的结构进行说明。图1是本专利技术的第1实施方式所涉及的混合动力式工程机械的结构图。本专利技术所涉及的混合动力式工程机械的一个实施方式例如应用于图1所示的混合动力式液压挖掘机(以下，为了方便而称为混合动力挖掘机)1。该混合动力挖掘机1具备：行驶体2，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力式工程机械，其特征在于，具备：发动机；电动发电机，其在动力运行时对所述发动机的动力进行辅助，并在再生时进行发电；液压泵装置，其由所述发动机的动力驱动，并将压力油排出；蓄电装置；电力转换装置，其在所述动力运行时将来自所述蓄电装置的直流电力转换为交流电力并供给至所述电动发电机，在所述再生时将利用所述电动发电机进行发电所得的交流电力转换为直流电力并供给至所述蓄电装置；温度调整装置，其对所述蓄电装置的温度进行调整；以及控制装置，其根据所述蓄电装置的充放电历史记录而执行第1控制、第2控制、第3控制中的至少1种控制，其中，所述第1控制是以使所述蓄电装置的温度升高的方式对所述温度调整装置进行控制，所述第2控制是以使从所述电力转换装置输出的电力减少的方式对所述电力转换装置进行控制，所述第3控制是以使所述液压泵装置的排出流量减少的方式对所述液压泵装置进行控制。

【技术特征摘要】
2015.03.03 JP 2015-0409971.一种混合动力式工程机械，其特征在于，具备：发动机；电动发电机，其在动力运行时对所述发动机的动力进行辅助，并在再生时进行发电；液压泵装置，其由所述发动机的动力驱动，并将压力油排出；蓄电装置；电力转换装置，其在所述动力运行时将来自所述蓄电装置的直流电力转换为交流电力并供给至所述电动发电机，在所述再生时将利用所述电动发电机进行发电所得的交流电力转换为直流电力并供给至所述蓄电装置；温度调整装置，其对所述蓄电装置的温度进行调整；以及控制装置，其根据所述蓄电装置的充放电历史记录而执行第1控制、第2控制、第3控制中的至少1种控制，其中，所述第1控制是以使所述蓄电装置的温度升高的方式对所述温度调整装置进行控制，所述第2控制是以使从所述电力转换装置输出的电力减少的方式对所述电力转换装置进行控制，所述第3控制是以使所述液压泵装置的排出流量减少的方式对所述液压泵装置进行控制。2.根据权利要求1所述的混合动力式工程机械，其特征在于，所述充放电历史记录是在过去的恒定期间内测定的所述蓄电装置的充放电电流的数据。3.根据权利要求2所述的混合动力式工程机械，其特征在于，所述数据包括所述充放电电流的电流值，所述控制装置对充放电实施时间比例进行计算，所述充放电实施时间比例表示所述充放电电流的电流值为第1阈值(Ld)以上的期间与所述充放电电流的电流值为比第1阈值小的第2阈值(Lc)以下的期间的总和、相对于所述过去的恒定期间的比，根据所述充放电实施时间比例而执行所述第1控制～第3控制中
\t的至少1种控制。4.根据权利要求3所述的混合动力式工程机械，其特征在于，在所述充放电电流的电流值为所述第1阈值(Ld)以上的期间以及所述充放电电流的电流值为所述第2阈值(Lc)以下的期间内，属于各期间的时刻越接近现在的时刻，所述控制装置赋予越大的权重。5.根据权利要求3所述的混合动力式工程机械，其特征在于，在所述充放电实施时间比例为所述第3阈值(Rt_temp)以上的情况下，所述控制装置对所述蓄电装置的目标温度设定根据所述充放电实施时间比例的增加而增加的值，以及以使得所述蓄电装置的温度达到所述目标温度的方式对所述温度调整装置进行控制，由此执行所述第1控制。6.根据权利要求3所述的混合动力式工程机械，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥智晃，竹内健，井村进也，
申请(专利权)人：日立建机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP