混合动力型作业机制造技术

一种混合动力型作业机，具备：发动机，其对作为液压执行机构的液压源的液压泵进行驱动；发动机辅助用的电动发电机，其附设于发动机；电动机，其使用于作业机的一部分的驱动系统；蓄电器，其蓄存电动发电机的发电电力；电力转换装置，其设置于电动机与直流母线之间；以及升压降压转换器，其设置于直流母线与蓄电器之间，使直流母线的电压升压降压而在直流母线与蓄电器之间进行电力的授受，该混合动力型作业机还具备控制装置，该控制装置在对电动机请求的扭矩超过能够以与电力转换装置连接的直流母线的电压来输出的扭矩的情况下，使直流母线的电压暂时上升。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使驱动机构的一部分电动化的轮式装载机等混合动力型作业机。
技术介绍
以往，已知如下混合动力型作业机：在驱动液压泵的发动机上附设发动机辅助用电动发电机，并且代替液压缸、液压马达等液压驱动机构而使驱动机构的一部分电动化。这种混合动力型作业机具备蓄存来自电动发电机的发电电力、电动机的再生电力的蓄电器、和对这些电力进行转换的电力转换装置和升压降压转换器等。电动发电机经由电力转换装置与直流母线连接，直流母线经由升压降压转换器与蓄电器连接。电动机经由其它电力转换装置与直流母线连接。而且，在电动发电机、电动机进行动力运行运转时，通过升压降压转换器将由蓄电器供给的电压升压至电力转换装置的直流输入电压，通过电力转换装置将直流转换为交流而驱动电动发电机。另外，在电动机进行再生运转时，将再生电力通过电力转换装置转换为直流电压并通过升压降压转换器降压而蓄存在蓄电器中。在专利文献1所记载的混合动力型作业机中，对于发动机辅助用电动发电机和旋转用电动机，从共用的蓄电器分别独立设置升压降压转换器和直流母线，使各直流母线得到不同的电压。即，在仅以固定转速使用的发动机辅助用电动发电机中将直流母线(电力转换装置的输入直流电压)设定为大致固定的电压值。另一方面，在输出与操纵杆操作量相应地频繁变动的旋转驱动用电动机中，对于直流母线的电压，根据旋转用电动机的转速使电压值可变，由此能够进行高效率的驱动。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4949288号公报
技术实现思路
然而，电动机所需的直流母线电压不仅依赖于电动机的转速还强烈依赖于负载的大小。因而，在如专利文献1所记载那样根据电动机的转速对该直流母线电压进行可变控制的方式中，例如在用于如轮式装载机的行驶马达那样与电动机的转速无关地在短时间内施加大负载的装置的情况下，存在电动机不会进行行驶所需的输出的隐患。因此，针对这种短时间内施加大负载的电动机驱动系统，通常将直流母线电压始终控制为固定值。如果使此时的直流母线电压的控制指令值与电动机的动作所需的最大直流电压值始终一致，则电动机能够输出与转速相应的最大扭矩。但是，当将直流母线电压始终保持为高压时会对电力转换装置带来由开关损失引起的发热的不良影响。特别是，当考虑电力转换装置的由开关损失引起的发热与直流母线电压成正比地变大这一情况时，与仅短时间内需要的大负载相配合地使直流母线电压始终保持高压的控制会带来不需要的发热。因此，在将直流母线电压始终控制为固定值的情况下，通常以比电动机在所有转速中输出最大扭矩所需的电压的最大值低的值来控制直流母线电压。因此，存在电动机的输出由于直流母线电压低而被限制这种不良情况。本专利技术鉴于上述问题点，目的在于提供一种混合动力型作业机，能够在抑制与电动机连接的电力转换装置的发热的同时提高电动机的短时间内的最大输出，能够提高作业效率。本专利技术的第一方式的混合动力型作业机具备：发动机，其对作为液压执行机构的液压源的液压泵进行驱动；发动机辅助用的电动发电机，其附设于发动机；电动机，其使用于作业机的一部分的驱动系统；蓄电器，其蓄存电动发电机的发电电力；电力转换装置，其设置于电动机与直流母线之间；以及升压降压转换器，其设置于直流母线与蓄电器之间，使直流母线的电压升压降压而在直流母线与蓄电器之间进行电力的授受，该混合动力型作业机还具备控制装置，该控制装置在对电动机请求的扭矩超过能够以与电力转换装置连接的直流母线的电压来输出的扭矩的情况下，使直流母线的电压暂时上升。专利技术效果根据本专利技术，能够使电动机的输出扭矩暂时增大，从而不会使电动机的转速降低地使作业机工作，能够提高作业效率。附图说明图1是在将铲斗插入于沙土堆前的状态下表示应用本专利技术的混合动力型作业机的一例即轮式装载机的侧视图。图2是在将铲斗插入于沙土堆的状态下表示图1的轮式装载机的侧视图。图3是在将铲斗插入于沙土堆之后举升铲斗的状态下表示图1的轮式装载机的侧视图。图4是表示本专利技术的轮式装载机的液压电气回路的一个实施方式的回路图。图5是本实施方式的功能框图。图6将本实施方式的电动机的转速与可输出扭矩的关系和以往进行对比而表示的曲线图。图7是说明本实施方式的动作的流程图。图8是表示本实施方式的不进行控制的情况下的动作的时序图。图9是表示本实施方式的控制方式的一例的时序图。图10是表示应用本专利技术的作业机中的液压电气回路的其它实施方式的回路图。具体实施方式图1是在将铲斗插入于沙土堆前的状态下表示应用本专利技术的混合动力型作业机的一例即轮式装载机的侧视图。图2、图3示出将铲斗插入于沙土堆的状态以及举升铲斗的状态。在图1至图3中，附图标记1表示轮式装载机的车身，附图标记2、3分别表示安装于车身1的前部、后部的轮式装载机的前轮、后轮。在车身1上搭载后述的动力源装置4、驾驶室5。在车身1的前部，以能够通过作为液压缸的动臂液压缸7而上下动作的方式安装动臂(还被称为提升臂)6。在动臂6上，以能够通过作为液压缸的铲斗液压缸9而上下转动的方式安装铲斗8。该轮式装载机具备作为对作业机的一部分的驱动系统使用的电动机的电动机(行驶马达)50(参照图4)。如图1所示，轮式装载机将铲斗8设为下降的姿势并通过电动机50的驱动使后轮3旋转，由此如箭头11所示那样前进。由此，如图2所示在将铲斗8插入于沙土堆12的同时通过铲斗液压缸9的伸长使铲斗8如箭头13所示向上方转动，并且使动臂液压缸7伸长而举升动臂6。之后，如图3所示，如箭头14所示地使轮式装载机后退，之后，行驶到卡车的货斗或堆积场地而卸载。图4是表示本专利技术的混合动力型作业机的液压电气回路的一个实施方式的回路图。本实施方式的混合动力型作业机具有液压驱动部和行驶驱动部。在图4中，粗线表示液压回路，细线表示电力线，虚线表示电信号线。附图标记15为发动机，附图标记16为通过发动机15而被驱动的液压泵，附图标记20为附设于发动机15的发动机辅助用的电动发电机，附图标记18为发动机控制装置ECU(Engine Controller Unit)，附图标记19为发动机的启动装置。它们构成图1～图3示出的动力源装置4。附图标记17为对流向动臂液压缸7、铲斗液压缸9的工作油的方向、流量进行控制的控制阀。电动发电机20在对发动机15进行辅助的情况下作为电动机而驱动发动机15，在稳定行驶时或减速时作为接收发动机15的动力而进行发电的发电机来工作。电动发电机20与发动机15的曲轴直接连结，或经由带、齿轮与发动机15的曲轴结合。该电动发电机20为永久磁体型同步发电机。附图标记21为检测电动发电机20的转速的旋转传感器。附图标记30为设置于直流母线80、81与电动发电机20之间的三相逆变器(第一电力转换装置)，附图标记42为蓄电器，附图标记40为设置于直流母线80、81与蓄电器42之间的升压降压转换器，附图标记50为作为行驶马达而设置的电动机，附图标记60为设置于直流母线80、81与电动机50之间的三相逆变器(第二电力转换装置)。附图标记70为综合控制装置HCU(Hybrid Control Unit)，且分别经由发动机控制装置ECU(Engine Control Unit)18、功率控制器PC(Power Controller)33、43、63来控制发动机15、逆变器30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力型作业机，具备：发动机(15)，其对作为液压执行机构的液压源的液压泵进行驱动；发动机辅助用的电动发电机(20)，其附设于所述发动机(15)；电动机(50)，其使用于作业机的一部分的驱动系统；蓄电器(42)，其蓄存所述电动发电机(20)的发电电力；电力转换装置(60)，其设置在所述电动机(50)与直流母线(80、81、80a、81a)之间；以及升压降压转换器(40、40a)，其设置在所述直流母线(80、81、80a、81a)与所述蓄电器(42)之间，使所述直流母线(80、81、80a、81a)的电压升压降压而在所述直流母线(80、81、80a、81a)与所述蓄电器(42)之间进行电力的授受，所述混合动力型作业机的特征在于，具备控制装置(70)，该控制装置(70)在对所述电动机(50)请求的扭矩超过能够以与所述电力转换装置(60)连接的所述直流母线(80、81、80a、81a)的电压来输出的扭矩的情况下，使所述直流母线(80、81、80a、81a)的电压暂时上升。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.11 JP 2014-0823711.一种混合动力型作业机，具备：发动机(15)，其对作为液压执行机构的液压源的液压泵进行驱动；发动机辅助用的电动发电机(20)，其附设于所述发动机(15)；电动机(50)，其使用于作业机的一部分的驱动系统；蓄电器(42)，其蓄存所述电动发电机(20)的发电电力；电力转换装置(60)，其设置在所述电动机(50)与直流母线(80、81、80a、81a)之间；以及升压降压转换器(40、40a)，其设置在所述直流母线(80、81、80a、81a)与所述蓄电器(42)之间，使所述直流母线(80、81、80a、81a)的电压升压降压而在所述直流母线(80、81、80a、81a)与所述蓄电器(42)之间进行电力的授受，所述混合动力型作业机的特征在于，具备控制装置(70)，该控制装置(70)在对所述电动机(50)请求的扭矩超过能够以与所述电力转换装置(60)连接的所述直流母线(80、81、80a、81a)的电压来输出的扭矩的情况下，使所述直流母线(80、81、80a、81a)的电压暂时上升。2.根据权利要求1所述的混合动力型作业机，其特征在于，所述控制装置具备可输出扭矩运算部(74)，该可输出扭矩运算部(74)根据所述电动机(50)的转速和所述直流母线(80、81、80a、81a)的电压对所述电动机(50)的可输出扭矩进行运算。3.根据权利要求1所述的混合动力型作业机，其特征在于，还具备与所述电力转换装置(60)不同的其它电力转换装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田知范，伊君高志，关根和也，日暮昌辉，
申请(专利权)人：株式会社KCM，
类型：发明
国别省市：日本;JP