專利名稱：混合動力建筑機械的控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括利用電動機的驅(qū)動力進行旋轉(zhuǎn)的副泵的混合動力建筑機械的控制系統(tǒng)。
背景技術：
JP2009-235717A公開了混合動力建筑機械的控制系統(tǒng)。在該以往的控制系統(tǒng)中，使可變?nèi)萘康母北玫呐懦鲇驮诳勺內(nèi)萘康闹鞅玫呐懦鰝?cè)與主泵的排出油合流，且用電動馬達驅(qū)動副泵。主閥的偏轉(zhuǎn)角利用根據(jù)操作閥的操作量產(chǎn)生的先導壓的作用控制。副泵對主泵的輔助力以與先導壓相對應地成為最有效率的方式被預先設定。發(fā)明要解決的問題在該以往的控制系統(tǒng)中，雖然副泵的輔助力是與主泵的先導壓相對應的，但是由于預先設定了副泵的輔助力，因此，即使例如輕型作業(yè)、重型作業(yè)等作業(yè)狀態(tài)產(chǎn)生變化，其輔助力也不會改變。因此，輔助泵在輕型作業(yè)時也輸出所需以上的輸出，增大蓄電池消耗。電動馬達是利用蓄電池的電力驅(qū)動的，且蓄電池的壽命是與消耗的電力的累積值成正比的，因此若在輕型作業(yè)時消耗所需以上的電力，相應地也會減少蓄電池的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在混合動力建筑機械的控制系統(tǒng)中，與輕型作業(yè)、重型作業(yè)等作業(yè)狀態(tài)相對應地控制作為副泵的驅(qū)動源的電動馬達的輸出，減少蓄電池消耗，延長蓄電池的壽命。用于解決問題的方案若采用本發(fā)明的形態(tài)，則提供一種作為混合動力建筑機械的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，可變?nèi)萘康闹鞅茫换芈废到y(tǒng)，其與上述主泵相連接，且具有多個操作閥；調(diào)節(jié)器，其用于控制上述主泵的偏轉(zhuǎn)角；先導流路，其設在上述回路系統(tǒng)中，且用于將在切換操作上述多個操作閥中的任一個操作閥的情況下產(chǎn)生的先導壓導入到上述調(diào)節(jié)器；電動馬達；可變?nèi)萘康母北?，其與上述主泵的排出側(cè)相連接，且利用上述電動馬達的輸出進行驅(qū)動；調(diào)節(jié)器，其設在上述副泵上，且用于控制上述副泵的偏轉(zhuǎn)角；壓力傳感器，其設在上述先導流路上，且用于檢測上述先導壓；控制器，其與上述壓力傳感器相連接，且該控制器根據(jù)來自上述壓力傳感器的壓力信號控制上述副泵的上述調(diào)節(jié)器，該控制器檢測上述主泵的輸出而基于與上述主泵的輸出相對應地預先存儲的表對上述電動馬達的輸出進行控制。發(fā)明的效果若采用上述形態(tài)，能夠與例如輕型作業(yè)或者重型作業(yè)等作業(yè)狀態(tài)相對應地控制電動馬達的輔助力，因此在輕型作業(yè)時不會發(fā)揮所需以上的輔助力，相應地減少了蓄電池消
^^ ο由于能夠在輕型作業(yè)時相對地減小電動馬達的輸出，因此也能夠延長蓄電池的壽命。以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式及本發(fā)明的優(yōu)點。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的液壓回路圖。圖2是表示輔助馬達的排量和由動臂缸(boom cylinder)的返回油產(chǎn)生的壓力的關系的曲線圖。圖3是表示溢流閥的溢流流量和由動臂缸的返回油產(chǎn)生的壓力的關系的曲線圖。圖4是表示控制器的控制內(nèi)容的流程圖。
具體實施例方式圖1所示的實施方式是鏟土機的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括可變?nèi)萘康牡?主泵 MP1、第2主泵MP2。第1主泵MPl與第1回路系統(tǒng)相連接，第2主泵MP2與第2回路系統(tǒng)相連接。在第1回路系統(tǒng)中從上游側(cè)依次連接有操作閥1，其用于控制旋轉(zhuǎn)馬達RM ；操作閥2，其用于控制未圖示的臂式液壓千斤頂(arm cylinder)；操作閥3，其用于控制動臂缸 BC ；操作閥4，其用于控制未圖示的預備用附件；操作閥5，其用于控制未圖示的左行駛用馬達。借助中立流路6及平行通路7使各個操作閥1 5分別與第1主泵MPl相連接。在中立流路6的操作閥5的下游側(cè)設有先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8。若流過先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8的流量較多，則在先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8中產(chǎn)生較高的先導壓，若流過先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8的流量較少，則在先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8中產(chǎn)生較低的先導壓。在操作閥1 5全部處于中立位置或者處于中立位置附近的情況下，中立流路6 將從第1主泵MPl排出的流體的全部或者一部分導入到油箱T中。在該情況下，通過先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8的流量也變得較多，因此產(chǎn)生較高先導壓。當操作閥1 5切換為全沖程(full stroke)的狀態(tài)時，中立流路6被關閉而不存在流體的流通。在該情況下，基本沒有流過先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8的流量，先導壓保持為零。其中，根據(jù)操作閥1 5的操作量的不同，一部分泵排出量被導入到致動器 (actuator)中且一部分泵排出量從中立流路6導入到油箱T中，因此先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8產(chǎn)生與流過中立流路6的流量相對應的先導壓。也就是說，先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8產(chǎn)生與操作閥 1 5的操作量相對應的先導壓。在先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8上連接有先導流路9。先導流路9與用于控制第1主泵MPl 的偏轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)器10相連接。調(diào)節(jié)器10以使第1主泵MPl的排出量與先導壓成反比的方式控制第1主泵MPl的排出量。在將操作閥1 5切換為全沖程狀態(tài)而使流過中立流路6 的流量為零的情況下，也就是說在由先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8產(chǎn)生的先導壓為零的情況下，第1主泵MPl的排出量保持為最大。在先導流路9上連接有第1壓力傳感器11。將由第1壓力傳感器11檢測到的壓力信號輸入至控制器C。在第2回路系統(tǒng)中從上游側(cè)依次設有操作閥12，其用于控制未圖示的右行駛用馬達；操作閥13，其用于控制未圖示的鏟斗液壓缸；操作閥14，其用于控制動臂缸BC ；操作閥15，其用于控制未圖示的臂式液壓千斤頂。在操作閥14中設有用于檢測其操作方向及操作量的傳感器14a。借助中立流路16使各個操作閥12 15與第2主泵MP2相連接。借助平行通路 17使操作閥13及操作閥14與第2主泵MP2相連接。在中立流路16的操作閥15的下游側(cè)設有先導壓產(chǎn)生機構(gòu)18。先導壓產(chǎn)生機構(gòu) 18的功能與先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8的功能完全相同。在先導壓產(chǎn)生機構(gòu)18上連接有先導流路19。先導流路19與用于控制第2主泵 MP2的偏轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)器20相連接。調(diào)節(jié)器20以使第2主泵MP2的排出量與先導壓成反比的方式控制第2主泵MP2的排出量。從而，在將操作閥12 15切換為全沖程狀態(tài)而使流過中立流路16的流量為零的情況下，也就是說在由先導壓產(chǎn)生機構(gòu)18產(chǎn)生的先導壓為零的情況下，使第2主泵MP2的排出量保持為最大。在先導流路19上連接有第2壓力傳感器21。將由第2壓力傳感器21檢測到的壓力信號輸入至控制器C。第1主泵MP1、第2主泵MP2利用同一個發(fā)動機E的驅(qū)動力同軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動機E 上設有發(fā)電機22。利用發(fā)動機E的剩余輸出使發(fā)電機22旋轉(zhuǎn)且進行發(fā)電。由發(fā)電機22發(fā)電產(chǎn)生的電力借助蓄電池充電器23而對蓄電池M進行充電。蓄電池充電器23在與通常的家庭用電源25相連接的情況下也能夠?qū)π铍姵豈 進行充電。也就是說，蓄電池充電器23也能夠與別的獨立系統(tǒng)電源相連接。在與第1回路系統(tǒng)相連接的操作閥1的致動器油口上連接有與旋轉(zhuǎn)馬達RM相連通的通路沈、27。在兩通路沈、27上分別連接有制動閥觀、29。在將操作閥1保持在圖示的中立位置的情況下，致動器油口被關閉而使旋轉(zhuǎn)馬達RM維持停止狀態(tài)。當將操作閥1從該狀態(tài)切換到例如附圖右側(cè)位置時，一側(cè)的通路沈與第1主泵 MPl相連接，另一側(cè)的通路27與油箱T相連接。從而，從通路沈供給壓力流體而使旋轉(zhuǎn)馬達RM旋轉(zhuǎn)，且使從旋轉(zhuǎn)馬達RM流出的返回流體經(jīng)由通路27返回至油箱T。當將操作閥1相反地切換到左側(cè)位置時，這次向通路27供給泵排出流體，通路沈與油箱T相連通，旋轉(zhuǎn)馬達RM反轉(zhuǎn)。在正在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)馬達RM的情況下，制動閥28或者制動閥四發(fā)揮溢流閥的功能。 在通路沈、27中的流體壓力為設定壓以上的情況下，打開制動閥觀、四而向低壓側(cè)導入高壓側(cè)的流體。在旋轉(zhuǎn)馬達RM正在旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，若使操作閥1返回中立位置，則操作閥1的致動器油口被關閉。即使操作閥1的致動器油口被關閉，旋轉(zhuǎn)馬達RM也利用其慣性能持續(xù)旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)馬達RM利用慣性能旋轉(zhuǎn)，從而使旋轉(zhuǎn)馬達RM發(fā)揮泵的作用。在該情況下， 由通路沈、通路27、旋轉(zhuǎn)馬達RM、制動閥28或者制動閥四構(gòu)成閉合回路，利用制動閥28或者制動閥四將慣性能轉(zhuǎn)換為熱能。當使操作閥14從中立位置切換到附圖右側(cè)位置時，將從第2主泵MP2流出的壓力流體經(jīng)由通路30供給至動臂缸BC的活塞側(cè)室31。使從桿側(cè)室32流出的返回流體經(jīng)由通路33返回至油箱T，使動臂缸BC伸長。與此相反，當使操作閥14向附圖左方向切換時，將從第2主泵MP2流出的壓力流體經(jīng)由通路33供給至動臂缸BC的桿側(cè)室32。使從活塞側(cè)室31流出的返回流體經(jīng)由通路30返回至油箱T，使動臂缸BC收縮。操作閥3與操作閥14連動地進行切換。在用于連接動臂缸BC的活塞側(cè)室31和操作閥14的通路30上設有由控制器C控制開度的比例電磁閥34。在通常狀態(tài)下，比例電磁閥34保持全開位置。接下來，對用于輔助第1主泵MPl、第2主泵ΜΡ2的輸出的可變?nèi)萘康母北肧P進行說明。利用兼用作發(fā)電機的電動馬達MG的驅(qū)動力使副泵SP旋轉(zhuǎn)。利用電動馬達MG的驅(qū)動力也可以使可變?nèi)萘康妮o助馬達AM同軸旋轉(zhuǎn)。在電動馬達MG上連接有逆變器I。在逆變器I上連接有控制器C，且能夠用控制器C控制電動馬達MG的轉(zhuǎn)速等。用調(diào)節(jié)器35、36控制副泵SP及輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角。用控制器C的輸出信號控制調(diào)節(jié)器35、36。在副泵SP上連接有排出通路37。排出通路37分支為與第1主泵MPl的排出側(cè)匯合的第1合流通路38和與第2主泵ΜΡ2的排出側(cè)匯合的第2合流通路39。分別在第1合流通路38、第2合流通路39上設置由控制器C的輸出信號控制開度的第1比例電磁節(jié)流閥 40、第2比例電磁節(jié)流閥41。在輔助馬達AM上連接有連接用通路42。連接用通路42借助合流通路43及單向閥44、45與連接于旋轉(zhuǎn)馬達RM的通路沈、27相連接。在合流通路43上設有由控制器C控制開閉的電磁切換閥46。在電磁切換閥46和單向閥44、45之間設有用于檢測旋轉(zhuǎn)馬達RM 的旋轉(zhuǎn)時的壓力或者制動時的壓力的壓力傳感器47。壓力傳感器47的壓力信號輸入到控制器C中。在合流通路43的、對于從旋轉(zhuǎn)馬達RM到連接用通路42的流路來說比電磁切換閥 46靠下游側(cè)的位置上設有安全閥48。例如在電磁切換閥46等、連接用通路42、合流通路 43等發(fā)生故障的情況下，安全閥48用于維持通路沈、27的壓力而防止旋轉(zhuǎn)馬達RM失控。在動臂缸BC和比例電磁閥34之間設有連通于連接用通路42的通路49。在通路 49上設有由控制器C控制的電磁開閉閥50。在通路42上設有與用于控制輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)器36相連通的通路51。 在通路51上設有溢流閥52。在溢流閥52的上游側(cè)設有節(jié)流閥53。例如當由動臂缸BC的導入到通路42中的返回油產(chǎn)生的壓力較大時，如圖2所示， 與通路42相連通的調(diào)節(jié)器36減小其每次旋轉(zhuǎn)的排量D。從而，當作用于輔助馬達AM的轉(zhuǎn)矩T為T= (D-P)/2 π時，在壓力P升高的情況下，調(diào)節(jié)器36減小排量D而將轉(zhuǎn)矩T保持在電動機吸收轉(zhuǎn)矩以下。通過在溢流閥52的上游側(cè)設置節(jié)流閥53，從而實質(zhì)上減弱壓力過載(over ride)。實質(zhì)上減弱壓力過載的原因在于，如圖3的實線所示，為了使溢流流量逐漸地變大。 也就是說，這是由于，在由動臂缸BC的返回油產(chǎn)生的壓力在連接用通路42中升高的情況下，當溢流閥52如圖3的虛線所示地使其溢流流量一下子變大時，不能自然地使動臂缸BC停止。此外，在該實施方式中，根據(jù)第1壓力傳感器11、第2壓力傳感器21的壓力信號而預先設定副泵SP的輔助流量，其中控制器C判斷如何控制副泵SP的偏轉(zhuǎn)角、輔助馬達AM 的偏轉(zhuǎn)角及電動馬達MG的轉(zhuǎn)速等最有效率，從而對上述部件分別實施控制。其中，該實施方式的控制器C檢測第1主泵MP1、第2主泵MP2的輸出，從該輸出狀態(tài)推定是在輕型作業(yè)狀態(tài)下進行操作或是在重型作業(yè)狀態(tài)下進行操作。S卩，控制器C從第1主泵MPl及第2主泵MP2的排出壓和其排出流量推定其輸出。 可以用未圖示的流量檢測器直接測量第1主泵MP1、第2主泵MP2的排出量，也可以用第1 主泵MPl、第2主泵MP2的每一次旋轉(zhuǎn)的排量和此時的轉(zhuǎn)速推測第1主泵MPl、第2主泵MP2 的排出量。此外，在控制器C中預先存儲有圖4所示的表。該表是與第1主泵MPl、第2主泵 MP2的輸出相對應的輔助修正系數(shù)的數(shù)據(jù)。輔助修正系數(shù)在重型作業(yè)狀態(tài)的情況下為1，在輕型作業(yè)狀態(tài)的情況下小于1?？刂破鰿推定第1主泵MP1、第2主泵MP2的輸出而指定與該輸出值相對應的輔助修正系數(shù)，且用低通濾波器對輔助修正系數(shù)進行濾波而運算出輔助流量功率修正指令值。 然后，控制器C基于輔助流量功率修正指令值控制用于驅(qū)動副泵SP的電動馬達MG的輸出。由于挖掘作業(yè)等作業(yè)內(nèi)容的不同第1主泵MP1、第2主泵MP2的輸出產(chǎn)生較大變動，因此利用低通濾波器抑制第1主泵MP1、第2主泵MP2的輸出變動而給出修正指令，抑制電動馬達MG的急劇變化地進行控制。在第1回路系統(tǒng)的操作閥1 5保持在中立位置的情況下，使從第1主泵MPl排出的全部容量的流體經(jīng)由中立流路6及先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8導入到油箱T。在第1主泵MPl 的排出量的全部在先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8中流動的情況下，在先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8中產(chǎn)生的先導壓升高，也向先導流路9導入相對較高的先導壓。在導入到先導流路9的較高的先導壓的作用下，調(diào)節(jié)器10工作，將第1主泵MPl的排出量保持為最小。該情況下的較高先導壓的壓力信號從第1壓力傳感器11輸入到控制器C。在第2回路系統(tǒng)的操作閥12 15保持在中立位置的情況下，與第1回路系統(tǒng)的情況相同，先導壓產(chǎn)生機構(gòu)18也產(chǎn)生相對較高的先導壓，該較高的壓力作用于調(diào)節(jié)器20， 將第2主泵MP2的排出量保持為最小。該情況下的較高先導壓的壓力信號從第2壓力傳感器21輸入到控制器C。當從第1壓力傳感器11、第2壓力傳感器21向控制器C輸入相對較高的壓力信號時，控制器C判定第1主泵MP1、第2主泵MP2維持最小排出量，從而控制調(diào)節(jié)器35、36，使副泵SP及輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角為零或者最小。控制器C在接收了以第1主泵MP1、第2主泵MP2的排出量最小為主旨的信號的情況下，可以使電動馬達MG停止旋轉(zhuǎn)，也可以使其繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。在使電動馬達MG停止旋轉(zhuǎn)的情況下，具有能夠節(jié)約電力消耗的效果。在使電動馬達MG持續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下，副泵SP及輔助馬達AM也持續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此具有能夠減少副泵SP及輔助馬達AM的啟動時的震動的效果?？傊鶕?jù)該建筑機械的用途、使用狀況而決定使電動馬達MG停止旋轉(zhuǎn)或者持續(xù)旋轉(zhuǎn)。在上述情況下，若切換第1回路系統(tǒng)或著第2回路系統(tǒng)的任一操作閥，則流過中立流路6或者中立流路16的流量根據(jù)該操作量減少，隨之降低由先導壓產(chǎn)生機構(gòu)8或者先導壓產(chǎn)生機構(gòu)18產(chǎn)生的先導壓。若先導壓變得較低，第1主泵MPl或者第2主泵MP2隨之增大其偏轉(zhuǎn)角而增大排出量。在使第1主泵MPl或者第2主泵MP2的排出量增大的情況下，控制器C將電動馬達MG保持在始終旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。也就是說，在第1主泵MP1、第2主泵MP2的排出量最小時使電動馬達MG停止旋轉(zhuǎn)的情況下，控制器C檢測到先導壓變低的情況而使電動馬達MG再次起動。該情況下，控制器C運算第1主泵MP1、第2主泵MP2的合計輸出而判斷該合計輸出是高于基準值還是低于基準值。若該合計輸出低于輕型作業(yè)基準值，則作出正在以輕型作業(yè)狀態(tài)驅(qū)動第1主泵MPl、第2主泵MP2的判斷，若該合計輸出高于重型作業(yè)基準值，則作出正在以重型作業(yè)狀態(tài)驅(qū)動第1主泵MP1、第2主泵MP2的判斷，若該合計輸出處于輕型狀態(tài)和重型狀態(tài)之間，則作出正在以中間狀態(tài)進行驅(qū)動的判斷?？刂破鰿用于運算與各個作業(yè)狀態(tài)相對應的輔助流量功率修正指令值，且基于輔助流量功率修正指令值控制電動馬達MG的輸出。從而，在重型作業(yè)的情況下，控制器C將電動馬達MG的指令乘以修正系數(shù)=1而驅(qū)動電動馬達MG。在輕型作業(yè)的情況下，控制器C將電動馬達MG的指令乘以預先設定的小于重型操作時的修正系數(shù)而驅(qū)動電動馬達MG。在輕型操作和重型操作的中間區(qū)域中，控制器C將電動馬達MG的指令乘以預先設定的較小的修正系數(shù)和修正系數(shù)=1之間的修正系數(shù)而驅(qū)動電動馬達MG?？刂破鰿根據(jù)第1壓力傳感器11、第2壓力傳感器21的壓力信號控制第1比例電磁節(jié)流閥40、第2比例電磁節(jié)流閥41的開度，且將副泵SP的排出量按比例供給至第1、2 回路系統(tǒng)。控制器C只利用第1壓力傳感器11和第2壓力傳感器21的壓力信號就能夠控制副泵SP的偏轉(zhuǎn)角及第1比例電磁節(jié)流閥40、第2比例電磁節(jié)流閥41的開度，因此能夠減少壓力傳感器的數(shù)量。當為了驅(qū)動與第1回路系統(tǒng)相連接的旋轉(zhuǎn)馬達RM而將操作閥1切換到左右任一側(cè)例如附圖右側(cè)位置時，一側(cè)的通路沈與第1主泵MPl相連通，另一側(cè)的通路27與油箱T 相連通，從而使旋轉(zhuǎn)馬達RM旋轉(zhuǎn)。該情況下，使旋轉(zhuǎn)壓保持為制動閥觀的設定壓。若向附圖左方向切換操作閥1，則另一側(cè)的通路27與第1主泵MPl相連通，一側(cè)的通路沈與油箱 T相連通，從而使旋轉(zhuǎn)馬達RM旋轉(zhuǎn)。該情況下，也使旋轉(zhuǎn)壓保持為制動閥四的設定壓。當在旋轉(zhuǎn)馬達RM正在旋轉(zhuǎn)的情況下將操作閥1切換至中立位置時，在通路沈、27 之間構(gòu)成閉合回路，由制動閥觀或者制動閥四維持閉合回路的制動壓，且將慣性能轉(zhuǎn)換為熱能。壓力傳感器47用于檢測旋轉(zhuǎn)壓或者制動壓，且將該壓力信號輸入到控制器C。在不影響旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)或者制動動作的范圍內(nèi)，在檢測到比制動閥觀、四的設定壓低的壓力的情況下，控制器C使電磁切換閥46從閉合位置切換至打開位置。若電磁切換閥46 切換至打開位置，則被導入到旋轉(zhuǎn)馬達RM的壓力流體流入至合流通路43，經(jīng)過安全閥48及連接用通路42而被供給至輔助馬達AM?？刂破鰿根據(jù)來自壓力傳感器47的壓力信號控制輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角。該過程如下所述。若不將通路沈或者通路27的壓力保持為進行旋轉(zhuǎn)動作或者制動動作所需要的壓力，則無法使旋轉(zhuǎn)馬達RM旋轉(zhuǎn)或者制動。因此，為了將通路沈或者通路27的壓力保持為旋轉(zhuǎn)壓或者制動壓，制動器C 一邊控制輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角一邊控制旋轉(zhuǎn)馬達RM的負荷。也就是說，控制器C以使由壓力傳感器47檢測出的壓力與旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)壓或者制動壓大致相等的方式控制輔助馬達 AM的偏轉(zhuǎn)角。若輔助馬達AM獲得旋轉(zhuǎn)力，則該旋轉(zhuǎn)力作用于同軸旋轉(zhuǎn)的電動馬達MG。輔助馬達 AM的旋轉(zhuǎn)力作為對電動馬達MG的輔助力起作用。從而，能夠與同輔助馬達AM的旋轉(zhuǎn)力相當?shù)牟糠窒鄳販p少電動馬達MG的電力消耗。也能夠利用輔助馬達AM的旋轉(zhuǎn)力來輔助副泵SP的旋轉(zhuǎn)力。該情況下，使輔助馬達AM和副泵SP互相作用而發(fā)揮壓力轉(zhuǎn)換功能。也就是說，流入至連接用通路42的流體壓一定低于泵排出壓。為了利用該較低壓力使副泵SP維持較高排出壓，利用輔助馬達AM及副泵SP發(fā)揮增壓功能。SP，輔助馬達AM的輸出由每一次旋轉(zhuǎn)的排量Ql與該時刻的壓力Pl的積決定。畐Ij 泵SP的輸出由每一次旋轉(zhuǎn)的排量Q2與排出壓P2的積決定。在該實施方式中，由于輔助馬達AM和副泵SP同軸旋轉(zhuǎn)，因此QlXPl =Q2XP2—定成立。因此，例如在輔助馬達AM的上述排量Ql為副泵SP的排量Q2的三倍即Ql = 3Q2的情況下，上述等式變?yōu)?Q2XP1 = Q2XP2。若從該式的兩邊除去Q2，則3P1 = P2成立。因而，若改變副泵SP的偏轉(zhuǎn)角而控制排量Q2，則能夠用輔助馬達AM的輸出使副泵SP維持規(guī)定的排出壓。也就是說，能夠?qū)碜孕D(zhuǎn)馬達RM的流體壓增壓而從副泵SP排
出ο可是，輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角是以使通路沈、27的壓力保持為旋轉(zhuǎn)壓或者制動壓的方式被控制的。因而，在利用從旋轉(zhuǎn)馬達RM流出的流體的情況下，輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角必然是被決定的。為了在決定了輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角的情況下發(fā)揮壓力轉(zhuǎn)換功能，控制副泵 SP的偏轉(zhuǎn)角。在由于某些原因使連接用通路42、合流通路43等的壓力低于旋轉(zhuǎn)壓或者制動壓的情況下，基于來自壓力傳感器47的壓力信號，控制器C關閉電磁切換閥46，以不影響旋轉(zhuǎn)馬達RM。在連接用通路42上發(fā)生流體泄漏的情況下，安全閥48發(fā)揮作用而使通路沈、27 的壓力不低于必要壓力，且安全閥48防止旋轉(zhuǎn)馬達RM失控。接下來，對切換操作閥14及與其連動的第1回路系統(tǒng)的操作閥3而控制動臂缸BC 的情況進行說明。當為了起動動臂缸BC而切換操作閥14及與其連動的操作閥3時，利用傳感器14a 檢測操作閥14的操作方向及其操作量。操作信號被輸入到控制器C中。根據(jù)傳感器1 的操作信號，控制器C判斷操作者想要使動臂缸BC上升還是使其下降。若用于使動臂缸BC上升的信號被輸入到控制器C中，則控制器C使比例電磁閥34 維持通常狀態(tài)。也就是說，將比例電磁閥34保持在全開位置。該情況下，控制器C使電磁開閉閥50保持在圖示的閉合位置，且控制電動馬達MG的轉(zhuǎn)速、副泵SP的偏轉(zhuǎn)角，以確保從副泵SP排出規(guī)定的排出量。當從傳感器14a向控制器C輸入用于使動臂缸BC下降的信號時，控制器C根據(jù)操作閥14的操作量而運算操作者所需的動臂缸BC的下降速度，且關閉比例電磁閥34而將電磁開閉閥50切換至打開位置。若關閉比例電磁閥34而將電磁開閉閥50切換到打開位置，則動臂缸BC的返回流體的全部量被供給至輔助馬達AM。然而，若在輔助馬達AM中消耗的流量少于為了維持操作者所需的下降速度所必需的流量，則不能將動臂缸BC維持在操作者所需的下降速度。在該情況下，控制器C基于操作閥14的操作量、輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角及電動馬達MG的轉(zhuǎn)速等， 以使大于等于輔助馬達AM所消耗的流量的流量返回到油箱T的方式控制比例電磁閥34的開度，維持操作者所需的動臂缸BC的下降速度。當向輔助馬達AM供給流體時，輔助馬達AM旋轉(zhuǎn)。輔助馬達AM的旋轉(zhuǎn)力作用于同軸旋轉(zhuǎn)的電動馬達MG。使輔助馬達AM的旋轉(zhuǎn)力作為對電動馬達MG的輔助力起作用。從而，能夠與同輔助馬達AM的旋轉(zhuǎn)力相當?shù)牟糠窒鄳販p少電動馬達MG的電力消耗。也能夠不向電動馬達MG供給電力而只利用輔助馬達AM的旋轉(zhuǎn)力使副泵SP旋轉(zhuǎn)。 在該情況下，輔助馬達AM及副泵SP發(fā)揮壓力轉(zhuǎn)換功能。在將電磁開閉閥50切換到打開位置的狀態(tài)下，當操作者為了緊急停止動臂缸BC 的下降而使操作閥3、14急速返回中立位置時，有時產(chǎn)生電磁開閉閥50不能響應于操作閥 3、14而導致切換延遲的問題。當在電磁開閉閥50上產(chǎn)生切換延遲時，動臂缸BC的返回油的大部分流入到連接用通路42。返回油的壓力作用在調(diào)節(jié)器36上，因此能夠減小輔助馬達AM的每一次旋轉(zhuǎn)的排量，且能夠?qū)⒃撧D(zhuǎn)矩抑制在電動馬達MG的吸收轉(zhuǎn)矩以內(nèi)。由于將輔助馬達AM的轉(zhuǎn)矩抑制在電動馬達MG的吸收轉(zhuǎn)矩以內(nèi)，因而使動臂缸BC 的壓力上升且增大制動作用，因此不會使輔助馬達AM失控。此外，在該情況下能夠縮短制動距離，且不會對操作者的操作帶來不舒服的感覺。有時輔助馬達AM需要花費一定時間直到減小其排量，該情況下，連接用通路42的壓力稍微上升。然而，由于設定為溢流閥52能夠同時發(fā)揮溢流功能，因此，不會因為電磁開閉閥50的切換延遲而使輔助馬達AM的轉(zhuǎn)矩超出發(fā)電機的吸收轉(zhuǎn)矩。而且，由于利用節(jié)流閥53使溢流閥52實質(zhì)上減弱了壓力過載，因此能夠相對于動臂缸BC沒有震動地增大制動力。接下來，對同時進行旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)動作和動臂缸BC的下降動作的情況進行說明。在一邊使旋轉(zhuǎn)馬達RM旋轉(zhuǎn)一邊使動臂缸BC下降的情況下，使從旋轉(zhuǎn)馬達RM流出的流體和從動臂缸BC流出的返回流體在連接用通路42中合流而供給至輔助馬達AM。若連接用通路42的壓力上升，則合流通路43側(cè)的壓力也隨之上升。即使該壓力變得高于旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)壓或者制動壓，由于存在單向閥44、45，因此也不會影響到旋轉(zhuǎn)馬達RM。若連接用通路42側(cè)的壓力低于旋轉(zhuǎn)壓或者制動壓，則控制器C基于來自壓力傳感器47的壓力信號關閉電磁切換閥46。從而，在同時進行旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)動作和動臂缸BC的下降動作的情況下，與旋轉(zhuǎn)壓或者制動壓無關地基于動臂缸BC的必要下降速度決定輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角即可?？傊?，能夠利用輔助馬達AM的輸出輔助副泵SP的輸出，能夠用第1比例電磁節(jié)流閥40、第2比例電磁節(jié)流閥41按比例分配從副泵SP排出的流量而供給至第1回路系統(tǒng)、第 2回路系統(tǒng)。在將輔助馬達AM作為驅(qū)動源、電動馬達MG作為發(fā)電機使用的情況下，將副泵SP的偏轉(zhuǎn)角設為零而設為基本無負載狀態(tài)，若為了使電動馬達MG旋轉(zhuǎn)而在輔助馬達AM上維持必要的輸出，則能夠利用輔助馬達AM的輸出而使電動馬達MG發(fā)揮發(fā)電功能。在該實施方式中，能夠利用發(fā)動機E的輸出而用發(fā)電機22發(fā)電，或者能夠利用輔助馬達AM而使電動馬達MG發(fā)電。使由發(fā)電產(chǎn)生的電力積蓄在蓄電池M內(nèi)。然而，在該實施方式中，能夠利用家庭用電源25對蓄電池M蓄電，因此能夠從多個途徑供給電動馬達MG 所需電力。在該實施方式中，能夠利用從旋轉(zhuǎn)馬達RM、動臂缸BC流出的流體使輔助馬達AM旋轉(zhuǎn)，且利用輔助馬達AM的輸出輔助副泵SP、電動馬達MG，因此可以將直到利用再生動力的期間的能量損耗抑制在最小限度內(nèi)。本發(fā)明能夠根據(jù)從輕型作業(yè)狀態(tài)至重型作業(yè)狀態(tài)的狀態(tài)而控制電動馬達MG的輸出，因此特別地在平整地面等輕型操作中能夠相對地減小電動馬達MG的輸出。因而，能夠減少蓄電池消耗、減少電力消耗，能夠相應地延長蓄電池的壽命。也能夠根據(jù)具體情況減小所搭載的蓄電池的蓄電容量，使蓄電池實現(xiàn)小型化。以上對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但是以上說明只是表示本發(fā)明的適用例的一部分，并不是說本發(fā)明的保護范圍具體限定在上述實施方式中。本申請基于在2010年2月12日向日本專利局申請的日本特愿2010-29345號及于2010年3月沈日申請的日本特愿2010-72560號主張優(yōu)先權(quán)，參照這些申請的全部內(nèi)容且將其引入本說明書。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠用于鏟土機等混合動力建筑機械。
權(quán)利要求
1.一種混合動力建筑機械的控制系統(tǒng)，其中，該混合動力建筑機械的控制系統(tǒng)包括可變?nèi)萘康闹鞅?；回路系統(tǒng)，其與上述主泵相連接，且具有多個操作閥； 調(diào)節(jié)器，其用于控制上述主泵的偏轉(zhuǎn)角；先導流路，其設在上述回路系統(tǒng)中，且用于將在切換操作上述多個操作閥中的任一個操作閥的情況下產(chǎn)生的先導壓導入到上述調(diào)節(jié)器； 電動馬達；可變?nèi)萘康母北?，其與上述主泵的排出側(cè)相連接，且利用上述電動馬達的輸出進行驅(qū)動；調(diào)節(jié)器，其設在上述副泵上，且用于控制上述副泵的偏轉(zhuǎn)角； 壓力傳感器，其設在上述先導流路上，且用于檢測上述先導壓； 控制器，其與上述壓力傳感器相連接，且該控制器根據(jù)來自上述壓力傳感器的壓力信號控制上述副泵的上述調(diào)節(jié)器，該控制器檢測上述主泵的輸出而基于與上述主泵的輸出相對應地預先存儲的表對上述電動馬達的輸出進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，上述控制器對基于上述表輸出的上述輸出控制值進行濾波，且基于被上述濾波后的上述輸出控制值控制上述電動馬達的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，在上述表中保持有與從重型作業(yè)至輕型作業(yè)的作業(yè)狀態(tài)相對應的輸出控制值， 上述控制器根據(jù)上述主泵的輸出判斷是重型作業(yè)還是輕型作業(yè)，且基于與作業(yè)狀態(tài)相對應的上述輸出控制值控制上述電動馬達。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合動力建筑機械的控制系統(tǒng)?？刂破髋c壓力傳感器相連接?？刂破鞲鶕?jù)來自壓力傳感器的壓力信號控制副泵的調(diào)節(jié)器，且檢測主泵的輸出而基于與主泵的輸出相對應地預先存儲的表控制電動馬達的輸出。
文檔編號F04B49/06GK102482867SQ201180003453
公開日2012年5月30日 申請日期2011年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者川崎治彥, 江川祐弘 申請人:萱場工業(yè)株式會社