混合動力式作業機的冷卻系統的製作方法

2023-05-23 08:55:01

專利名稱：混合動力式作業機的冷卻系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及搭載於混合動力式作業機上的電動設備的冷卻系統。
背景技術：
作為液壓作業機的一例的挖掘機具有:行駛體；能夠自由旋轉地設在該行駛體上的旋轉體；和以能夠俯仰動的方式與該旋轉體連接的包含動臂、鬥杆以及鏟鬥在內的多關節型的作業裝置(前部裝置)。這些行駛體、旋轉體、以及作業裝置構成了該挖掘機上所配備的驅動裝置的被驅動部件。該驅動裝置原本作為液壓方式的驅動裝置而構成，該液壓方式的驅動裝置具有:發動機等的原動機；通過該原動機驅動的至少一個液壓泵；和多個液壓執行裝置，該多個液壓執行裝置通過由該液壓泵排出的液壓油來驅動，包括分別對動臂、鬥杆和鏟鬥進行驅動的動臂液壓缸、鬥杆液壓缸和鏟鬥液壓缸、使行駛體行駛的行駛液壓馬達、和使旋轉體相對於行駛體旋轉的旋轉液壓馬達。另一方面，在汽車領域內，提倡所謂的混合動力式的驅動裝置，該驅動裝置由發動機驅動發電機，且由該發電電力驅動電動馬達，並且將剩餘電力存儲到蓄電池中，在發動機的動力不足時通過蓄電池的電力將發電機作為電動馬達來驅動而對發動機進行輔助。通過該方式，能夠使發動機始終在效率良好的狀態下工作，能夠謀求節能化以及低廢氣化。近年，在液壓挖掘機等的液壓作業機等中，也在逐漸提出有該混合動力式，例如，存在有具有旋轉電動馬達的混合動力式的油壓作業機。旋轉電動馬達能夠將制動時的動能作為電能再生(旋轉液壓馬達作為熱量放出)，在這一點上具有能夠謀求節能化的好處。但是，旋轉電動馬達、對電能進行充放電的蓄電裝置、和對旋轉電動馬達的驅動與蓄電裝置的充放電進行控制的動力控制單元(PCU)等這些電動設備會伴隨有發熱。由此，在混合動力式的液壓作業機上搭載有將這些電動設備冷卻的冷卻系統。冷卻系統具有將製冷劑冷卻的散熱器和將製冷劑循環的泵，通過泵將由散熱器冷卻了的製冷劑循環，並通過該製冷劑將電動設備冷卻。作為製冷劑普遍使用的LLC在低溫時粘性會增加，冷卻迴路的管路阻力會增大。因此，泵負荷增大，能量效率會降低。這類課題在混合動力式汽車的冷卻系統中也會發生。對於該課題而提出有專利文獻I中所記載的冷卻系統。這種以往技術的冷卻系統以提供一種電動汽車的冷卻系統為目的，該冷卻系統能夠不受季節影響地穩定地進行冷卻，其具備:具有散熱器和泵的冷卻迴路；多個切換閥；和具有加熱器的加熱迴路，該冷卻系統基於外部空氣溫度來控制多個切換閥的開關。在低溫時，將在常溫時形成冷卻迴路的切換閥關閉，並將在常溫時關閉的其他的切換閥打開，從而形成加熱迴路。製冷劑通過作為外部熱源的加熱器而被加溫，並在加熱迴路內循環。由此，以往技術的冷卻系統，能夠防止以低溫時的製冷劑的粘性增加為原因的能量效率低下。現有技術文獻專利文獻1:日本特許第3497873號公報
但是，在上述專利文獻I的以往技術的冷卻系統中具有如下的課題。以往技術的冷卻系統將加熱器、多個切換閥和對這些進行控制的控制機構作為必須的構成而附加至作為基本構成的冷卻迴路中，從而使構成變得複雜。複雜的構成成為製造成本增加或者故障的原因。而且，該加熱器是外部熱源，在能量效率這一點上不令人滿意。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種能夠以簡單的構成來防止低溫時的能量效率低下的混合動力式作業機的冷卻系統。(I)本發明為了實現上述目的，而提供一種混合動力式作業機的冷卻系統，該冷卻系統搭載在混合動力式作業機上，該混合動力式作業機具有:發動機；由所述發動機驅動的液壓泵；由來自所述液壓泵的排出油驅動的液壓執行機構；由所述發動機驅動的第一電動機；將基於所述第一電動機以及第二電動機而產生的發電電力充電的蓄電裝置；由所述第一電動機以及所述蓄電裝置的電力而驅動的所述第二電動機；和動力控制單元(PCU)，該動力控制單元對所述第一電動機以及所述第二電動機的驅動以及所述蓄電裝置的充放電進行控制，所述混合動力式作業機的冷卻系統具有將製冷劑冷卻的散熱器、和使所述製冷劑循環的泵，通過所述泵使由所述散熱器冷卻了的製冷劑循環，並通過該製冷劑將所述蓄電裝置和所述PCU和所述第二電動機的各電動設備冷卻，其中，所述混合動力式作業機的冷卻系統還具有對所述製冷劑的液體溫度進行檢測的液體溫度檢測傳感器，所述PCU具有，在處於所述檢測液體溫度不足第一閾值的低溫模式的情況下，促使任意的電動設備發熱的加熱模式功能。在這樣地構成的本發明中，在低溫時加熱模式功能促使電動設備的發熱，而使製冷劑的液體溫度上升，從而製冷劑的粘性會降低。作為特徵構成的加熱模式功能是PCU的一個功能，能夠僅通過冷卻迴路(基本構成)的簡單構成，防止以低溫時的製冷劑的粘性增加為原因的能量效率降低。(2)在上述(I)中，優選為，所述PCU基於所述液體溫度檢測傳感器所檢測的液體溫度，來控制所述蓄電裝置的充放電，在所述低溫模式時，所述加熱模式功能工作。(3)在上述(I)中，優選為，所述PCU在處於所述檢測液體溫度為所述第一閾值以上但不足第二閾值的通常模式的情況下，進行對所述蓄電裝置與所述第一電動機的最佳的能量回收比例進行設定的控制，所述加熱模式功能使處於所述低溫模式的情況下的所述蓄電裝置的能量回收比例，成為所述通常模式的所述蓄電裝置的能量回收比例的最大值以上。由此，在低溫時使加熱模式功能工作，從而使蓄電裝置發熱。(4)在上述(I)中，優選為，所述混合動力式作業機具有對作業機的非操作狀態進行檢測的非操作狀態檢測機構，所述加熱模式功能在處於所述低溫模式，且所述非操作狀態檢測機構檢測出作業機的非操作狀態時，進行在所述蓄電裝置與所述第一電動機之間反覆充放電的控制。由此，在低溫時使加熱模式功能工作，從而使蓄電裝置發熱。(5)在上述⑴中，優選為，所述混合動力式作業機具有對所述第二電動機的驅動進行制動的制動裝置，所述加熱模式功能在處於所述低溫模式，且所述制動裝置對第二電動機的驅動進行制止時，進行驅動所述第二電動機的動力運轉控制。由此，在低溫時使加熱模式功能工作，從而使第二電動機發熱。(6)在上述⑴中，在所述加熱模式功能工作時，降低所述泵的轉速。由此，使製冷劑的液體溫度進一步上升。(7)在上述(I)中，所述混合動力式作業機具有顯示裝置，所述顯示裝置在所述加熱模式功能工作時，顯示加熱模式功能正在工作的狀況。由此，促使操作員注意。發明的效果根據本發明，在搭載於混合動力式作業機的冷卻系統中，能夠通過簡單的構成，防止低溫時的能量效率低下。


圖1是表示將冷卻系統搭載的液壓挖掘機的外觀的圖。圖2是說明混合動力式液壓挖掘機的驅動系統的圖。圖3是說明第一實施方式的冷卻系統的圖。圖4是表示控制器的詳細的圖。圖5是基於控制器進行的模式判斷處理的流程圖。圖6是P⑶的能量管理及動力流程控制的概念圖。圖7是混合動力式液壓挖掘機的液壓系統(特別是旋轉驅動)的詳細圖。圖8是表不其他的驅動系統的一例的圖。
具體實施例方式以下，使用

本發明的第一實施方式。 構成 圖1是表示將本實施方式的冷卻系統搭載的液壓挖掘機的外觀的圖。液壓挖掘機具有下部行駛體100、上部旋轉體101和前部裝置102。下部行駛體100具有左右的履帶式行駛裝置103a、103b，通過左右的行駛馬達104a、104b而驅動。上部旋轉體101以能夠通過旋轉馬達105而在下部行駛體100上自由旋轉的方式搭載，前部裝置102俯仰自由地安裝在上部旋轉體101的前部。在上部旋轉體101上具有發動機室106和駕駛室107，在發動機室106中配置有發動機11。前部裝置102是具有動臂111、鬥杆112、鏟鬥113的多關節構造，動臂111通過動臂液壓缸114的伸縮而轉動，鬥杆112通過鬥杆液壓缸115的伸縮而轉動，鏟鬥113通過鏟鬥液壓缸116的伸縮而轉動。旋轉馬達105由旋轉液壓馬達16 (參照圖2)和旋轉電動馬達24 (參照圖2)構成。也就是說，本實施方式的液壓挖掘機為混合動力式。此外，行駛馬達104a、104b由行駛液壓馬達和行駛電動馬達構成。圖2是說明混合動力式液壓挖掘機的驅動系統的圖。驅動系統由液壓系統10和電動系統20構成。液壓系統10具有:作為原動機的發動機11 ;通過發動機11驅動的液壓泵12 ;對來自液壓泵12的排出油的方向和流量進行控制的方向控制閥單元13 ;通過來自液壓泵12的排出油而驅動的多個液壓執行機構14(鬥杆液壓缸115等)；通過液壓執行機構14而驅動且進行所期望的動作的多個被驅動部15(鬥杆112等)；和通過來自液壓泵12的排出油而驅動且使上部旋轉體101旋轉的旋轉液壓馬達16。電動系統20具有:發動機11 ;通過發動機11而驅動且進行發電的第一電動機22(輔助馬達)；將來自輔助馬達22的發電電力充電的蓄電裝置23(電容器)；通過輔助馬達22以及蓄電裝置23的電力來驅動的第二電動機24(旋轉電動馬達)；和對輔助馬達22以及第二電動機24的驅動、和電容器23的充放電進行控制的動力控制單元(PCU) 25。旋轉用液壓馬達16和旋轉電動馬達24具有相同的旋轉軸，經由減速機構來驅動上部旋轉體101。電容器23、旋轉電動馬達24和P⑶25等這些電動設備會伴隨有發熱。因此，在混合動力式液壓挖掘機上搭載有將這些電動設備冷卻的冷卻系統。控制器50對發動機11的轉速與扭矩、液壓泵12的排出壓力與排出流量、方向控制閥單元13的滑閥位移量、以及PCU25的能量管理及動力流程控制(後述)等進行控制。圖3是說明本實施方式的冷卻系統的圖。冷卻迴路30具有將製冷劑冷卻的散熱器31、和將製冷劑循環的泵32，通過泵32將由散熱器31冷卻了的製冷劑循環，通過該製冷劑而將電容器23、旋轉電動馬達24和P⑶25等這些電動設備冷卻。冷卻迴路30構成為，以電容器23、P⑶25、旋轉電動馬達24的順序來進行冷卻，泵32配置於散熱器23的下遊。溫度檢測傳感器51設在泵32的下遊，對通過泵32而循環的製冷劑的液體溫度Tl進行檢測。溫度檢測傳感器52設在電容器23上，檢測電容器23的溫度T2。溫度檢測傳感器53設在P⑶25上，檢測P⑶25的溫度T3。溫度檢測傳感器54設在旋轉電動馬達24上，檢測旋轉電動馬達24的溫度T4。溫度檢測傳感器51 54的檢測信號輸入到控制器50中。此外，冷卻系統在將電動設備冷卻的冷卻迴路30之外，還具有將發動機11冷卻的發動機冷卻迴路80。發動機冷卻迴路80具有將製冷劑冷卻的散熱器81、和將製冷劑循環的泵82。並且，輔助馬達22設置於發動機11附近，通過用於將發動機11冷卻的冷卻風扇而被空冷。 控制 圖4是表示控制器50的詳細的圖。記載了本實施方式的特徵的輸入輸出，省略了通常的輸入輸出。控制器50將溫度檢測傳感器51 54的檢測信號、門鎖控制杆61 (後述)、操作杆62 (後述)的操作信號輸入，並進行規定的運算，並向P⑶25、泵32、監視器63輸出指令信號。圖5是基於控制器50進行的模式判斷處理的流程圖。控制器50從溫度檢測傳感器51 54將各溫度Tl T4輸入(步驟S 100)。然後，判斷電容器23的溫度T2、P⑶25的溫度T3、旋轉電動馬達24的溫度24是否都在基準溫度Ts以下(步驟SI 10)。基準溫度Ts是用於判斷電動設備是否正常地工作的閾值。此外，雖然為了說明的方便，對各電動設備設定了相同的基準溫度Ts，但是也可以對各電動設備分別設定基準溫度。在步驟SllO中，控制器50在判斷為電動設備溫度T2 T4的任一個不在基準溫度Ts以下(NO)時，判斷為電動設備的內部溫度異常，並選擇錯誤模式(步驟S120)。
控制器50在判斷為電動設備溫度T2 T4的每一個都在基準溫度Ts以下(YES)時，判斷製冷劑溫度Tl是否在基準溫度TlH以上(步驟S130)。基準溫度TlH(第二閾值)是用於判斷是否處於高溫模式的閾值。當判斷為製冷劑溫度Tl在基準溫度TlH以上(YES)時，選擇高溫模式(步驟S140)。在步驟S130中，控制器50在判斷為製冷劑溫度Tl不在基準溫度TlH以上(NO)時，判斷製冷劑溫度Tl是否在基準溫度TlL以上(步驟S150)。基準溫度TlL (第一閾值)是用於判斷是否處於低溫模式的閾值。當判斷為製冷劑溫度Tl在基準溫度TlL以上(YES)時，選擇通常模式(步驟S160)。當判斷為製冷劑溫度Tl不在基準溫度TlL以上(NO)時，選擇低溫模式(步驟S170)。接下來，對PCU25的控制進行說明。圖6是PCU的能量管理及動力流程控制的概念圖。混合動力式的液壓作業機具有能夠將旋轉電動馬達的制動時的動能作為電能而再生的特徵。P⑶25在通常模式(步驟S160)中，將該回收的能量用於驅動輔助馬達22而輔助發動機11的負荷，但是對於向電容器23充電的比例，換言之，電容器23與輔助馬達22的能量回收比例，根據電容器23的充電狀態、回收能量的量、各溫度檢測傳感器信息、發動機負荷信息等，設定成能夠依次進行效率最好的充放電控制(能量管理及動力流程控制)。在本實施方式中，P⑶25還進行作為特徵的以下控制。在高溫模式(步驟S140)中，使電容器23的能量回收比例，成為通常模式的電容器23的能量回收比例的最小值以下。由此，通過將充電到電容器23中的能量減少，而抑制電容器23的發熱，從而抑制製冷劑的液體溫度上升。在低溫模式(步驟S170)中，使電容器23的能量回收比例成為通常模式的電容器23的能量回收比例的最大值以上。由此，通過將充電到電容器23中的能量增加，而促使電容器23的發熱，從而助長製冷劑的液體溫度上升(加熱模式功能25a)。在錯誤模式(步驟S120)中，進行與高溫模式(步驟S140)中的控制相同的控制。 動作 對本實施方式的動作進行說明。在通常時，製冷劑的液體溫度處於常溫(基準溫度TlL (第一閾值)以上，不足基準溫度 TlH(第二閾值))，通常模式被選擇(S100 — SllO — S130 — S150 — S160)，PCU25對電容器23與輔助馬達22的最佳的能量回收比例進行設定。另一方面，由於電容器23、旋轉電動馬達24、PCU25等這些電動設備會伴隨有發熱，所以從防止故障這一點考慮有進行冷卻的必要。冷卻迴路30通過泵32將由散熱器31冷卻了的製冷劑循環，並通過該製冷劑以電容器23、P⑶25、旋轉電動馬達24的順序將電動設備冷卻。本實施方式在寒冷地帶等的作業時特別有效。當寒冷地帶等外部空氣為低溫時，也具有製冷劑的溫度成為低溫(不足基準溫度TlL(第一閾值))的可能性，製冷劑的粘性增大，泵負荷增大，能量效率會降低。因此，在低溫時，低溫模式被選擇(S100 — SllO — S130 — S150 — S170)，PCU25的加熱模式功能25a工作。也就是說，P⑶25將電容器23的能量回收比例，設定為通常模式的電容器23的能量回收比例的最大值以上(例如，輔助馬達22:電容器23 = 2: 8)液壓挖掘機的作業時，上部旋轉體101通過旋轉馬達105 (16,24)而相對於下部行駛體100旋轉。旋轉電動馬達24將制動時的動能作為電能回收。這時，PCU25將該回收能量的兩成，用於驅動輔助馬達22而對發動機11的負荷進行輔助，並將剩餘的八成充電到電容器23中。與通常模式相比，通過使充電到電容器23的能量增加，而使電容器23發熱，從而使製冷劑的液體溫度上升。由此，製冷劑的粘性降低。而且，控制器50在加熱模式功能工作時，進行將泵32的轉速降低的控制。由此，每單位量的製冷劑從電容器23的發熱中接受到更多的能量，則製冷劑的液體溫度會更加上升。當製冷劑的液體溫度成為基準溫度TlL以上時，通常模式被選擇，P⑶25將加熱模式功能25a停止，而進行通常的能量管理及動力流程控制。由此，能夠防止以低溫時的製冷劑的粘性增加為原因的能量效率低下。此外，本實施方式在錯誤模式(步驟S120)、高溫模式(步驟S140)被選擇的情況下也有效。在上面記述了寒冷地帶的作業時的例子，但通常隨著電動設備的發熱，製冷劑的液體溫度也成為高溫(基準溫度TlH(第二閾值)以上)，也會有不能將冷卻電動設備充分冷卻的可能性。在高溫時，高溫模式被選擇(S100 — SllO — S130 — S140)，PCU25將電容器23的能量回收比例，設定為通常模式的電容器23的能量回收比例的最小值以下(例如，輔助馬達22:電容器23 = 8: 2)，將回收的能量的八成，用於驅動輔助馬達22而對發動機11的負荷進行輔助，將剩餘的兩成充電到電容器23中。與通常模式相比，通過使充電到電容器23的能量減少，而抑制電容器23的發熱，從而抑制製冷劑的液體溫度上升。此外，由於輔助馬達22通過用於冷卻發動機11的冷卻風扇而被空冷，所以對冷卻迴路30沒有影響。當製冷劑的液體溫度成為不足基準溫度TlH時，通常模式被選擇，進行通常的能量管理及動力流程控制。由此，冷卻迴路30能夠將電容器23，P⑶25，旋轉電動馬達24這些電動設備冷卻。並且，通過驅動輔助馬達22而對發動機11的負荷進行輔助，從而在能量效率這一點也令人滿意。在由於故障而使電動設備異常發熱的情況下，錯誤模式被選擇(S100 — SllO — S120)，PCU25進行與高溫模式下的控制相同的控制。控制器50將處於錯誤模式的狀況在監視器63上顯示。 效果 對於本實施方式的效果進行說明。以往技術的冷卻系統具有:冷卻迴路(基本構成)；和作為附加構成的具有多個切換閥和加熱器的加熱迴路，在低溫時，控制切換閥而形成加熱迴路，通過作為外部熱源的加熱器對製冷劑進行加溫，由此防止了以低溫時的製冷劑的粘性增加為原因的能量效率降低。這種複雜的構成成為製造成本增加或著故障的原因。並且，該加熱器是外部熱源，在能量效率這一點上不令人滿意。本實施方式中，P⑶具有加熱模式功能25a (參照圖3)，僅通過基本構成(冷卻迴路30)的簡單構成，防止以低溫時的製冷劑的粘性增加為原因的能量效率降低。通過簡單的構成，能夠防止低溫時的能量效率降低，而且還能得到製造成本削減或信賴性提高的進一步效果。而且，由於將旋轉電動馬達24的制動時的動能作為電能使用，所以不需要外部熱源，在能量效率這一點上令人滿意。 構成 在本實施方式中，混合動力式液壓挖掘機的驅動系統以及冷卻系統，與第一實施方式相同(參照圖2、圖3)，省略具體說明。圖7是混合動力式液壓挖掘機的液壓系統10 (特別是旋轉驅動)的詳細圖。對與圖3相同的構成標註相同的附圖標記。此外，液壓系統10與第一實施方式相同，但為了方便，在第一實施方式中省略了說明。方向控制閥單元13在每個執行機構上具有被稱為滑閥的閥部件，根據來自操作杆62的指令(先導操作壓)使所對應的滑閥位移，由此使開口面積發生變化，從各油路通過的液壓油的流量會變化。此外，只圖示旋轉用滑閥13。液壓泵12是可變容量泵，具有調節器64，通過對調節器64進行控制而使液壓泵12的傾轉角變化，從而使液壓泵12的排量容積變化，且液壓泵12的排出流量與輸出扭矩會改變。在將旋轉電動馬達24與 旋轉液壓馬達16雙方驅動而將旋轉體驅動的液壓電動複合旋轉時，液壓系統10僅與電動系統20的旋轉電動馬達24的動作扭矩的量對應地控制可變溢流閥70a、70b，使得旋轉液壓馬達16的輸出扭矩減少。由此，旋轉電動馬達24的輸出扭矩與旋轉液壓馬達16的輸出扭矩的合計始終大致固定，從而確保了良好的操作性。省略說明詳細的控制以及關聯的構成。操作杆62內藏有根據控制杆操作量而將來自先導泵66的壓力減壓的減壓閥，將與控制杆操作量相對應的壓力(先導操作壓)供給到旋轉用滑閥13的左右任一方的壓力室。門鎖控制杆61被選擇性地操作至將駕駛位置的入口限制的下降位置(鎖定解除位置)和將駕駛位置的入口開放的上升位置(鎖定位置)。先導壓遮斷閥65設於先導線上，基於門鎖控制杆61的上升位置、下降位置而被0N/0FF控制，能夠將先導一次壓遮斷，或者產生先導操作壓。 控制 在本實施方式中，控制器50在向門鎖控制杆61的上升位置(鎖定位置)輸入操作信號時，判斷為液壓挖掘機處於非操作狀態。而且，在不以持續規定時間的方式輸入來自操作杆62的操作信號時，判斷為液壓挖掘機為非操作狀態(參照圖4)。也就是說，門鎖控制杆61、操作杆62和控制器50構成非操作狀態檢測機構。基於控制器50而進行的模式判斷處理與第一實施方式相同(參照圖5)，省略詳細說明。P⑶25在通常模式(步驟S160)中，進行能量管理及動力流程控制(參照圖6)。作為本實施方式的特徵，在低溫模式(步驟S170)中，當控制器50檢測到非操作狀態時，P⑶25進行在電容器23與輔助馬達22之間重複充放電的控制。由此，通過增加對電容器23充放電的能量，而促使電容器23的發熱，從而助長製冷劑的液體溫度上升(加熱模式功能25b)(參照圖2、圖3追記) 動作 效果
本實施方式在液壓挖掘機的暖機運轉時等特別有效。液壓挖掘機的起動時，液壓挖掘機沒有充分地暖機，也具有製冷劑的液體溫度處於低溫(不足基準溫度TlL(第一閾值))的可能性。而且，當液壓挖掘機的怠速時間變長時，也具有製冷劑的液體溫度成為低溫的可能性。另一方面，液壓挖掘機的起動時或者怠速時進行暖機運轉。暖機運轉中，從安全的角度考慮，駕駛員將門鎖控制杆61操縱到上升位置(鎖定位置)。而且，駕駛員在一段時間之內，不會操縱操作杆62。由此，控制器50檢測到非操作狀態。在低溫時低溫模式被選擇(S170)，當控制器50檢測到非操作狀態時，作為暖機運轉的一種，P⑶25的加熱模式功能25b工作。P⑶25進行在電容器23與輔助馬達22之間重複充放電的控制。通過增加對電容器23充放電的能量，而使電容器23發熱，從而使製冷劑的液體溫度上升。由此，製冷劑的粘性降低。並且為了使製冷劑的液體溫度上升，控制器50在加熱模式功能工作時，進行使泵32的轉速降低的控制。這時，也可以為，將處於暖機運轉中的狀況顯示在監視器63中，促使駕駛員注意。當製冷劑的液體溫度成為基準溫度TlL以上時，通常模式被選擇。P⑶25將加熱模式功能25b停止。本實施方式中，PCU25也具有加熱模式功能25b，能夠僅通過基本構成的簡單的構成，防止以低溫時的製冷劑的粘性增加為原因的能量效率降低。也就是說，得到與第一實施方式相同的效果。〈第三實施方式〉 構成 為了方便而省略了說明，但在第一以及第二實施方式中，液壓挖掘機還具有旋轉件停車制動器。在圖7中，追記旋轉件停車制動器68。旋轉件停車制動器68具有氣缸室、制動部件和彈簧部件。若在氣缸室中未供給有液壓油，則制動部件根據彈簧部件的彈壓力而作用至旋轉用液壓電機16的旋轉軸67，從而制動會工作。當在氣缸室中供給有液壓油時，通過使其液壓油與彈簧部件的彈壓力對抗而使制動部件從旋轉用液壓電機16的旋轉軸67脫落，從而使制動被解除。旋轉軸67是旋轉用液壓電機16和旋轉電動電機24的共同的旋轉軸，旋轉件停車制動器68能夠將旋轉用液壓電機16的驅動制止，並且也能將旋轉電動馬達24的驅動制止。在旋轉件停車制動器68的氣缸室中，以與門鎖控制杆61和操作杆62的操作連動的方式供給有來自先導泵66的液壓油。也就是說，當門鎖控制杆61被操作至上升位置(鎖定位置)，或者，操作杆62未被操作時，旋轉件停車制動器68將旋轉用液壓電機16和旋轉電動電機24的驅動制止(制動工作)，當門鎖控制杆61被操作至下降位置(鎖定解除位置)，且操作杆62被操作時，旋轉件停車制動器68將制動解除。 控制 控制器50輸入門鎖控制杆61、操作杆62的操作信號，並檢測旋轉件停車制動器68的工作和非工作(參照圖4)。基於控制器50進行的模式判斷處理與第一實施方式相同(參照圖5)，省略詳細說明。P⑶25在通常模式(步驟S160)中，進行能量管理及動力流程控制(參照圖6)。作為本實施方式的特徵，在低溫模式(步驟S170)中，當控制器50檢測出旋轉件停車制動器68的動作時，PCU25進行對旋轉電動馬達24進行驅動的控制。由此，通過促使旋轉電動馬達24的發熱，而助長製冷劑的液體溫度上升(加熱模式功能25c)(參照圖2、圖3追記)。 動作 效果 本實施方式與第二實施方式相同地，在液壓挖掘機的暖機運轉時等特別有效。液壓挖掘機的起動時液壓挖掘機沒有充分地暖機，也具有製冷劑的液體溫度處於低溫(不足基準溫度TlL(第一閾值))的可能性。而且，在作業的間歇等，當液壓挖掘機的怠速時間變長時，也具有製冷劑的液體溫度成為低溫的可能性。另一方面，暖機運轉中，從安全的角度考慮，駕駛員會將門鎖控制杆61操縱到上升位置(鎖定位置)，在一段時間之內，不會操縱操作杆62。由此，旋轉件停車制動器68將旋轉用液壓電機16、旋轉電動馬達24的驅動制止，控制器50檢測出制動動作。在低溫時低溫模式被選擇(S170)，當控制器50檢測到制動工作時，作為暖機運轉的一種，P⑶25的加熱模式功能25c工作。P⑶25進行驅動旋轉電動馬達24的動力運轉控制。另一方面，旋轉電動馬達24通過旋轉件停車制動器68被制動，並維持制止狀態。欲驅動旋轉電動馬達24的電能的大部分轉變為熱能。通過使旋轉電動馬達24發熱而使製冷劑的液體溫度上升。由此，製冷劑的粘性降低。並且為了使製冷劑的液體溫度上升，控制器50在加熱模式功能工作時，進行使泵32的轉速降低的控制。這時，可以為，將處於暖機運轉中的狀況顯示在監視器63中，促使駕駛員注意。當製冷劑的液體溫度成為基準溫度TlL以上時，通常模式被選擇。P⑶25將加熱模式功能25c停止。本實施方式中，PCU25也具有加熱模式功能25c，能夠僅通過基本構成的簡單的構成，防止以低溫時的製冷劑的粘性增加為原因的能量效率降低。也就是說，得到與第一實施方式相同的效果。〈其他實施方式〉本發明並不限於上述實施方式，在不脫離其主旨以及技術的思想的範圍內，能夠有各種的變形。本發明的本質是，P⑶25具有加熱模式功能25a、25b、25c。以下，說明其他的實施方式。1.在各實施方式中，分別具有加熱模式功能25a、25b、25c，但是也可以具有多個或者全部。加熱模式功能25a、25b、25c不會互相干涉，通過具有多個，而使製冷劑的液體溫度更加上升。

2.在各實施方式中，在圖2中表示了混合動力式液壓挖掘機的驅動系統的一例，但是本發明的冷卻系統也能夠適用在其他的驅動系統中。圖8是表示其他的驅動系統的一例的圖。輔助馬達22連結於發動機11與液壓泵12之間，通過發動機11驅動液壓泵12時的剩餘扭矩來驅動。P⑶25將由輔助馬達22產生的電力蓄電於電容器23中，而且，從電容器23接受電力的供給，並驅動旋轉電機24。另一方面，當發動機負荷變大時，PCU25從電容器23接受電力的供給，並將輔助馬達22作為電動機來驅動，對不足扭矩的部分、發動機11進行輔助。而且，P⑶25對將旋轉馬達24制動時的回收能量，用於驅動輔助馬達22而將發動機11輔助，還是將其蓄電至電容器23中進行控制。也就是說,相對於圖2所示的驅動系統為液壓電動複合旋轉式，圖8所示的驅動系統為電動單獨旋轉式，在這一點上不同。但是，通過使P⑶25具有加熱模式功能25a、25b、25c，而得到與所述實施方式相同效果。附圖標記說明10液壓系統11發動機12液壓泵13方向控制閥單元14液壓執行機構15被驅動部件16旋轉液壓馬達20電動系統22第一電動機(輔助馬達)23蓄電裝置(電容器)24第二電動機(旋轉電動馬達)25 PCU25a、25b、25c加熱模式功能30冷卻迴路31散熱器32 泵50控制器51 54溫度檢測傳感器61門鎖控制杆62操作杆63監視器64調節器65先導壓遮斷閥66先導泵67旋轉軸68旋轉件停車制動器80發動機冷卻迴路81散熱器82 泵100下部行駛體101上部旋轉體102前部裝置
103a、103b、103c履帶式行駛裝置104a、104b 行駛馬達105旋轉馬達106發動機室107駕駛室111 動臂112 鬥杆113 鏟鬥114動臂液壓缸115鬥杆液壓缸116鏟鬥液壓缸。
權利要求
1.一種混合動力式作業機的冷卻系統，該冷卻系統搭載在混合動力式作業機上，該混合動力式作業機具有:發動機(11);由所述發動機驅動的液壓泵(12);由來自所述液壓泵的排出油驅動的液壓執行機構(14);由所述發動機驅動的第一電動機(22);將基於所述第一電動機以及第二電動機(24)而產生的發電電力充電的蓄電裝置(23);由所述第一電動機以及所述蓄電裝置的電力而驅動的所述第二電動機；和動力控制單元即PCU(25)，該動力控制單元對所述第一電動機以及所述第二電動機的驅動以及所述蓄電裝置的充放電進行控制， 所述混合動力式作業機的冷卻系統具有將製冷劑(31)冷卻的散熱器(31)、和使所述製冷劑循環的泵(32)，通過所述泵使由所述散熱器冷卻了的製冷劑循環，並通過該製冷劑將所述蓄電裝置和所述PCU和所述第二電動機的各電動設備冷卻，其特徵在於， 所述混合動力式作業機的冷卻系統還具有對所述製冷劑的液體溫度進行檢測的液體溫度檢測傳感器(51 54)， 所述PCU具有，在處於所述檢測液體溫度不足第一閾值的低溫模式的情況下，促使任意的電動設備發熱的加熱模式功能(25a、25b、25c)。
2.根據權利要求1所述的混合動力式作業機的冷卻系統，其特徵在於，所述PCU基於所述液體溫度檢測傳感器所檢測的液體溫度，來控制所述蓄電裝置的充放電， 在所述低溫模式時，所述加熱模式功能工作。
3.根據權利要求1所述的混合動力式作業機的冷卻系統，其特徵在於，所述PCU在處於所述檢測液體溫度為所述第一閾值以上但不足第二閾值的通常模式的情況下，進行對所述蓄電裝置與所述第一電動機的最佳的能量回收比例進行設定的控制， 所述加熱模式功能使處於所述低溫模式的情況下的所述蓄電裝置的能量回收比例，成為所述通常模式的所述蓄電裝置的能量回收比例的最大值以上。
4.根據權利要求1所述的混合動力式作業機的冷卻系統，其特徵在於，所述混合動力式作業機具有對作業機的非操作狀態進行檢測的非操作狀態檢測機構(50、61、62)， 所述加熱模式功能在處於所述低溫模式，且所述非操作狀態檢測機構檢測出作業機的非操作狀態時，進行在所述蓄電裝置與所述第一電動機之間反覆充放電的控制。
5.根據權利要求1所述的混合動力式作業機的冷卻系統，其特徵在於，所述混合動力式作業機具有對所述第二電動機的驅動進行制動的制動裝置(68)， 所述加熱模式功能在處於所述低溫模式，且所述制動裝置對第二電動機的驅動進行制止時，進行驅動所述第二電動機的動力運轉控制。
6.根據權利要求1所述的混合動力式作業機的冷卻系統，其特徵在於，在所述加熱模式功能工作時，降低所述泵的轉速。
7.根據權利要求1所述的混合動力式作業機的冷卻系統，其特徵在於，所述混合動力式作業機具有顯示裝置(63)， 所述顯示裝置在所述加熱模式功能工作時，顯示加熱模式功能正在工作的狀況。
全文摘要
本發明提供一種混合動力式作業機的冷卻系統。在低溫時，選擇低溫模式，PCU(25)的加熱模式功能(25a)工作。也就是說，PCU(25)將電容器(23)的能量回收比例設定為通常模式的電容器(23)的能量回收比例的最大值以上(例如，輔助馬達(22)∶電容器(23)＝2∶8)。通過與通常模式相比，使充電到電容器(23)中的能量增加，而使電容器(23)發熱，從而使製冷劑的液體溫度上升。由此，使製冷劑的粘性降低。由此，在搭載於混合動力式作業機的冷卻系統中，能夠通過簡單的構成，防止低溫時的能量效率降低。
文檔編號E02F9/20GK103140634SQ20118004758
公開日2013年6月5日 申請日期2011年12月27日 優先權日2010年12月28日
發明者太田泰典, 巖崎智史 申請人:日立建機株式會社