混合动力式工程机械的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种混合动力式工程机械的控制装置，能够与车身和蓄电装置的状态无关地且尽可能不损害操作性地持续进行过滤器再生。该混合动力式工程机械具有：发动机；通过发动机而被驱动且能够发电的电动发电机；通过发动机和电动发电机的合计转矩而被驱动的液压泵；蓄电装置；逆变器；捕集发动机的废气中的颗粒状物质的过滤器；和输出控制电动发电机的动力运行动作或再生动作的指令信号的控制部，该控制装置具有动力运行动作限制部，其输入转矩指令值运算部运算出的电动发电机的通常的转矩指令和过滤器再生判断部判断出的过滤器的再生请求信号并根据这些信号来对指令信号进行运算，动力运行动作限制部在存在过滤器的再生请求信号时，对限制电动发电机的动力运行动作的指令信号进行运算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合动力式工程机械的控制装置
本专利技术涉及混合动力式工程机械的控制装置，更详细地说，涉及具有发动机和进行发动机的动力辅助及发电的发电电动机的混合动力式工程机械中的、控制柴油微粒捕集过滤器再生时的动力的混合动力式工程机械的控制装置。
技术介绍
存在如下的混合动力式工程机械：将液压泵和电动发电机与柴油发动机连结，通过液压泵驱动液压执行机构，并且通过电动发电机的发电作用来对蓄电装置进行充电，通过电动发电机的电力驱动作用来辅助柴油发动机。在这样的混合动力式工程机械中，作为用于捕集柴油发动机的废气中所包含的PM(柴油微粒)的废气后处理装置而设有柴油微粒捕集过滤器(以下简称为“过滤器”)。当过滤器中堆积了规定值以上的PM时，会发生网眼堵塞，因此进行通过将过滤器内的催化剂温度升温并维持于规定值以上来燃烧除去堆积的PM的“过滤器再生”的处理。存在如下的混合动力式挖掘机：通过在进行过滤器再生处理时也有效地利用发动机输出来提高能量效率，为此，在蓄电装置的蓄电量比阈值小时，在通过电动发电机增大了施加于柴油发动机的负荷的状态下进行过滤器再生(例如参照专利文献1)。另外，在切换基于电气实现的马达行驶和基于化石燃料实现的发动机行驶来进行行驶的并联式混合动力汽车中，存在如下的混合动力汽车：为了防止因长时间进行马达行驶而导致的处于发动机排气通路中的催化剂的净化性能恶化，在长时间进行了基于马达实现的行驶后，切换到仅通过发动机来行驶的特别行驶模式，快速地使催化剂的温度上升来防止有害物质的排出增加(例如参照专利文献2)。而且，存在一种混合动力式工程机械的预热方法，其特征在于，在低温环境下，以不使用加热装置而有效地加热蓄电器为目的，在蓄电器的温度比预先设定的温度低时，使发动机动作来进行预热运转，并且使电动发电机动作来对上述蓄电器进行充放电，由此使上述蓄电器发热(例如参照专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-24166号公报专利文献2：日本特开2001-115869号公报专利文献3：日本特开2010-127271号公报
技术实现思路
通常，混合动力式工程机械中的“过滤器再生”具有对操作员不要求特别操作而是在工程机械的动作中自动执行的“连续再生”、和在因某种原因而导致PM堆积量持续增加的情况下执行的“手动再生”这两种处理。“手动再生”例如对操作员要求“停止混合动力式工程机械的操作，抬起门锁杆(gatelocklever)，按下过滤器再生开关”这一操作。因此，在实施“手动再生”的期间，混合动力式工程机械保持为怠速状态。上述的专利文献1所记载的技术以“手动再生”为前提，作为“过滤器再生”的方式，示出在蓄电装置的蓄电量具有余裕的情况下通过用电动发电机进行发电(再生动作)来使发动机负荷增加而将废气维持于高温的例子、和在蓄电装置的蓄电量处于规定值以上的情况下一边减少用电动发电机进行发电的负荷一边通过液压泵增大施加于发动机的负荷的例子。另一方面，没有言及过滤器再生过程中的电动发电机的动力运行动作的控制和“连续再生”。因此，在“连续再生”时的电动发电机的辅助控制不明而无法向液压泵供给足够的动力的情况下，担心车身的动作变得缓慢而会给操作员带来不协调感。另外，例如在需要同时进行专利文献3所记载的蓄电装置的预热和“过滤器再生”的情况下，会产生以下那样的问题。蓄电装置的预热是使电动发电机动作来进行充放电。当为了进行蓄电装置的充电而使电动发电机进行再生时，蓄电量会增加，因此能够充电至规定值，但当为了进行蓄电装置的放电而使电动发电机进行动力运行时，发动机的负荷减少，因此无法维持废气的高温。另外，当蓄电装置的充电量为规定值以上时，电动发电机会难以进行再生。由此，在蓄电装置的预热中有可能不得不中断“过滤器再生”。专利文献2所记载的技术对于这样的混合动力车中的“过滤器再生”的问题示出了恰当地分配控制发动机的动力和电动发电机的动力的方法。但是，该方法在能够分别通过发动机和电动发电机来供给动力的混合动力方式中是有效的方法，在具有与发动机机械地连接的电动发电机且仅通过电动发电机难以进行动力供给的混合动力方式的工程机械中，难以进行停止了发动机的状态下的动作，因此无法采用该方法。另外，即使通过某种钻研而能够将专利文献2的方式适用于工程机械，在通常行驶模式中仅从发动机或电动发电机的某一方供给动力、在特别行驶模式中仅从发动机供给动力，因此有可能无法向液压泵供给足够的动力。其结果为，担心车身的动作变得缓慢而会给操作员带来不协调感。本专利技术是基于上述情况而研发的，其目的在于提供一种能够与车身和蓄电装置的状态无关地、且尽可能不损害操作性地持续进行过滤器再生的混合动力式工程机械的控制装置。为了实现上述目的，第1专利技术为一种混合动力式工程机械的控制装置，该混合动力式工程机械具有：发动机；通过发动机而被驱动且能够发电的电动发电机；通过上述发动机和上述电动发电机的合计转矩而被驱动的液压泵；通过从上述液压泵排出的液压油而驱动的多个液压执行机构；蓄存上述电动发电机发电得到的电力并供给对上述电动发电机进行驱动的电力的蓄电装置；进行上述蓄电装置与上述电动发电机之间的电力授受的逆变器(inverter)；捕集上述发动机的废气中的颗粒状物质的过滤器；和为了控制上述电动发电机的动力运行动作或再生动作而向上述逆变器输出指令信号的控制部，上述混合动力式工程机械的控制装置的特征在于，上述控制部具有：过滤器再生判断部，其判断上述过滤器的再生请求；转矩指令值运算部，其对上述电动发电机的通常的转矩指令进行运算；和动力运行动作限制部，其输入上述转矩指令值运算部运算出的上述电动发电机的通常的转矩指令和上述过滤器再生判断部判断出的上述过滤器的再生请求信号，并根据这些信号来对上述指令信号进行运算，上述动力运行动作限制部在存在上述过滤器的再生请求信号时，对限制上述电动发电机的动力运行动作的指令信号进行运算。专利技术效果根据本专利技术，在输入了过滤器再生指令时，限制电动发电机的动力运行动作，因此，能够维持或增加发动机所负担的负荷，从而能够容易使发动机的废气温度上升/维持。另外，在仅通过发动机而无法供给足够的动力的状况下，能够利用基于电动发电机实现的动力辅助来向液压泵供给足够的动力。由此，在过滤器再生过程中也能够维持通常时的操作性。附图说明图1是表示具有本专利技术的混合动力式工程机械的控制装置的第1实施方式的混合动力式挖掘机的立体图。图2是具有本专利技术的混合动力式工程机械的控制装置的第1实施方式的执行机构驱动系统的概略图。图3是表示本专利技术的混合动力式工程机械的控制装置的第1实施方式中的电动发电机的控制系统的框图。图4是用于说明本专利技术的混合动力式工程机械的控制装置的第1实施方式中的动力运行可能量运算部的运算方法的一个例子的转速-转矩映射图。图5是用于说明本专利技术的混合动力式工程机械的控制装置的第1实施方式中的动力运行可能量运算部的运算方法的其他例子的转速-转矩映射图。图6是表示本专利技术的混合动力式工程机械的控制装置的第1实施方式中的过滤器再生过程中的电动发电机的控制处理内容的流程图。图7是具有本专利技术的混合动力式工程机械的控制装置的第2实施方式的执行机构驱动系统的概略图。图8是表示本专利技术的混合动力式工程机械的控制装置的第2实施方式中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力式工程机械的控制装置，所述混合动力式工程机械具有：发动机；通过发动机而被驱动且能够发电的电动发电机；通过所述发动机和所述电动发电机的合计转矩而被驱动的液压泵；通过从所述液压泵排出的液压油而驱动的多个液压执行机构；蓄存所述电动发电机发电得到的电力并供给对所述电动发电机进行驱动的电力的蓄电装置；进行所述蓄电装置与所述电动发电机之间的电力授受的逆变器；捕集所述发动机的废气中的颗粒状物质的过滤器；和为了控制所述电动发电机的动力运行动作或再生动作而向所述逆变器输出指令信号的控制部，所述混合动力式工程机械的控制装置的特征在于，所述控制部具有：过滤器再生判断部，其判断所述过滤器的再生请求；转矩指令值运算部，其对所述电动发电机的通常的转矩指令进行运算；和动力运行动作限制部，其输入所述转矩指令值运算部运算出的所述电动发电机的通常的转矩指令和所述过滤器再生判断部判断出的所述过滤器的再生请求信号，并根据这些信号来对所述指令信号进行运算，所述动力运行动作限制部在存在所述过滤器的再生请求信号时，对限制所述电动发电机的动力运行动作的指令信号进行运算。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种混合动力式工程机械的控制装置，所述混合动力式工程机械具有：发动机；通过发动机而被驱动且能够发电的电动发电机；通过所述发动机和所述电动发电机的合计转矩而被驱动的液压泵；通过从所述液压泵排出的液压油而驱动的多个液压执行机构；蓄存所述电动发电机发电得到的电力并供给对所述电动发电机进行驱动的电力的蓄电装置；进行所述蓄电装置与所述电动发电机之间的电力授受的逆变器；捕集所述发动机的废气中的颗粒状物质的过滤器；和为了控制所述电动发电机的动力运行动作或再生动作而向所述逆变器输出指令信号的控制部，所述混合动力式工程机械的控制装置的特征在于，所述控制部具有：过滤器再生判断部，其判断所述过滤器的再生请求；转矩指令值运算部，其对所述电动发电机的通常的转矩指令进行运算；和动力运行动作限制部，其输入所述转矩指令值运算部运算出的所述电动发电机的通常的转矩指令和所述过滤器再生判断部判断出的所述过滤器的再生请求信号，并根据这些信号来对所述指令信号进行运算，所述动力运行动作限制部在存在所述过滤器的再生请求信号时，对限制所述电动发电机的动力运行动作的指令信号进行运算。2.如权利要求1所述的混合动力式工程机械的控制装置，其特征在于，还具有检测所述过滤器的差压的差压传感器，所述过滤器再生判断部输入所述差压传感器检测出的所述过滤器的差压信号，判断是基于操作员的操作实现的手动再生请求、还是基于所述过滤器的差压信号实现的连续再生请求，当在所述过滤器再生判断部中判断成存在所述过滤器的手动再生的请求信号时，所述动力运行动作限制部对将所述电动发电机的动力运行动作限制成预先确定的规定值以下的指令信号进行运算。3.如权利要求2所述的混合动力式工程机械的控制装置，其特征在于，还具有：液压负荷运算部，其对所述液压泵的负荷进行运算；和动力运行可能量运算部，其输入所述液压负荷运算部运算出的所述液压泵的负荷，并根据所述液压泵的负荷来对所述电动发电机的动力运行可能量进行运算，当在所述过滤器再生判断部中判断成存在所述过滤器的连续再生的请求信号时，所述动力运行动作限制部对使所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原新士，星野雅俊，
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