混合驅動機構的啟動控制裝置製造方法
2023-06-11 06:42:51 4
混合驅動機構的啟動控制裝置製造方法
【專利摘要】與發動機(4)連結的電動機兼發電機(2)進行發電，並且具備發動機(4)的啟動器功能。利用發動機(4)的輸出來驅動泵(6)。利用由電動機兼發電機(2)發電得到的電力，經由間接矩陣變換器(8)驅動發電機兼電動機(14)。由發電機發電得到的電力經由間接矩陣變換器(8)的變換器(10)和斬波器(20)對電容器(22)進行蓄電。電池(26)經由斬波器(24)與電容器(22)連接。
【專利說明】混合驅動機構的啟動fe制裝直
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種控制混合驅動機構所具備的發動機的啟動的啟動控制裝置。
【背景技術】
[0002]具備混合驅動機構的設備除了具備發動機以外，還具備發電機。通過該發電機驅動馬達，通過該馬達驅動被驅動部。使用啟動器以驅動上述發動機，但啟動器的使用會導致具備混合驅動機構的設備的成本提高。在專利文獻I中，作為不使用啟動器就啟動發動機的技術，公開了在車輛只通過馬達行駛的過程中存在發動機的啟動請求時，通過動力分割功能將來自車輛的驅動輪的驅動力傳遞到發動機來啟動發動機。
[0003]專利文獻1:日本特開2007-55291號公報
【發明內容】
_4] 發明要解決的問題
[0005]根據專利文獻I的技術，為了使發動機啟動，需要馬達旋轉。因而，在馬達不旋轉的狀態、例如使混合驅動機構整體啟動的情況下，無法使用專利文獻I的技術。例如，也考慮在混合驅動機構中具備電池那樣的充放電裝置，利用該充放電裝置放電得到的電力來驅動馬達，通過馬達的旋轉使發動機啟動。但是，如果在要使該混合驅動機構整體啟動時充放電裝置進行放電，則無法使馬達旋轉，也無法進行發動機的啟動。
[0006]本發明的目的在於提供一種混合驅動機構的啟動控制裝置，即使充放電裝置進行放電，也能夠進行發動機的啟動。
_7] 用於解決問題的方案
[0008]本發明的一個方式的混合驅動機構的啟動控制裝置具備發電機。該發電機與發動機連結，進行發電，並且具備啟動上述發動機的啟動器功能。例如，發電機也能夠作為電動機來進行使用。另外，作為發電機，能夠使用交流發電機。利用上述發動機的輸出驅動被驅動部。作為被驅動部，能夠使用各種部件，但例如能夠在混合建築機械的情況下使用成為履帶車輛的驅動源的油壓泵作為被驅動部，也能夠在混合車輛的情況下使用車輛的驅動輪作為被驅動部。利用上述發電機發電得到的電力驅動電動機。作為電動機，能夠利用還可用作發電機的設備。電動機也能夠使用交流電動機。例如在混合建築機械的情況下，電動機能夠用於使動臂迴轉或伸縮。另外，在混合車輛的情況下，電動機能夠用於對驅動輪進行驅動。由上述發電機發電得到的電力被蓄積到電容器。電容器能夠進行充電。將變換器配置在上述電容器與上述發電機之間。變換器用於將由發電機發電得到的電力充入電容器，例如能夠使用將交流電變換為直流電的變換器。另外，該變換器能夠將用於使發電機作為電動機進行動作的電力從電容器供給到發電機。該變換器能夠與用於向電動機供給驅動電力的其它變換器一起使用，還能夠使用由該變換器和上述其它變換器構成電動機驅動單元、例如矩陣變換器的部件。作為電動機驅動單元，例如還能夠使用交流-直流變換單元和直流-交流變換單元的組合。能夠與上述電容器連接地設置有低壓蓄電單元。作為低壓蓄電單元，例如能夠使用電池。低壓蓄電單元的額定電壓比電容器的額定電壓低。在上述低壓蓄電單元與上述電容器之間配置有升壓器。優選升壓器能夠經由變換器對低壓蓄電單元進行充電，能夠使低壓蓄電單元的電壓升壓並經由變換器向發電機供給電力。
[0009]如果在要以這樣構成的混合驅動機構的啟動控制裝置啟動發動機時，既不啟動電動機，並且電容器還放電，則經由升壓器使低壓蓄電單元的電壓升壓並向電動機供給，其結果，使電動機旋轉，通過電動機的旋轉使發動機啟動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的一個實施方式的混合驅動機構的啟動控制裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0011]本發明的一個實施方式的混合驅動機構的啟動控制裝置對混合建築機械實施本發明。該混合建築機械具有發電機、例如電動機兼發電機2。該電動機兼發電機2在發動機4進行動作時，作為發電機而被發動機4驅動。電動機兼發電機2與發動機4結合。發動機4還與被驅動部、例如泵6結合。在發動機4進行動作時，電動機兼發電機2發電，並且還驅動泵6。泵6例如作為混合建築機械的鬥杆缸、動臂缸、鏟鬥缸、行進液壓馬達等油壓致動器的驅動源而發揮功能。另外，電動機兼發電機2還能夠作為電動機進行動作，如果在作為電動機進行動作時發動機4停止,則也能夠啟動發動機4。
[0012]通過由發動機4驅動電動機兼發電機2，來產生交流電。通過電動機驅動單元、例如間接矩陣變換器8所具備的變換器、例如變換器10和間接矩陣變換器8所具備的逆變器12，將該交流電變換為期望頻率的期望電壓值的交流電，並供給到電動機、例如發電機兼電動機14。發電機兼電動機14由於來自該間接矩陣變換器8的交流電而旋轉。在混合建築機械的情況下，為了使混合建築機械所具備的上部迴轉體進行迴轉，發電機兼電動機14經由迴轉機構(HRS) 16與上部迴轉體結合。
[0013]變換器10和逆變器12被控制單元、例如控制裝置18所控制。控制裝置18還控制發動機4。
[0014]間接矩陣變換器10的變換器10和逆變器12分別包括多個半導體開關元件、例如IGBT或FET。這些IGBT或FET被控制裝置18控制導通/截止，變換器10將所供給的交流電壓變換為中間直流電壓。逆變器12將該中間直流電壓變換為期望頻率的期望電壓的交流電壓，並供給到發電機兼電動機14。
[0015]在電動機兼發電機2作為發電機而旋轉時，經由變換器、例如斬波器20向EDLC(雙電層電容器)那樣的電容器22供給間接矩陣變換器10的變換器10的輸出、即中間直流電壓，來對該電容器22進行充電。斬波器20被控制裝置18控制使得進行該充電。該斬波器18包括至少一個半導體開關元件、例如IGBT或FET，其被控制裝置18控制導通/截止。
[0016]該電容器22的充電電壓被供給到控制裝置18。該充電電壓比針對電容器22預先確定的電容器充電開始電壓低，其結果，在電容器22進行相當的放電的情況下，斬波器20被控制裝置18所控制，來進行電容器22的充電。在電容器22的電壓成為針對電容器22預先確定的電容器充電停止電壓以上時，充電電壓表示充分進行了充電，因此斬波器20被控制裝置18控制使得不進行充電。此外，電容器充電停止電壓既可以是與電容器充電開始電壓相同的電壓，也可以是比電容器充電開始電壓大的電壓。此外，發電機兼電動機14的再生電力也經由逆變器12和斬波器20被用於電容器22的充電。在混合建築機械的情況下，在發電機兼電動機14中短時間地產生大的再生電力，因此優選充電時間短的EDLC作為電容器22。
[0017]電容器22的充電電力也能夠經由斬波器20和變換器10來將電動機兼發電機2作為電動機進行驅動。即，斬波器20和變換器10作為雙向通電單元或充放電單元而進行動作，該雙向通電單元能夠不只向電容器22充入由電動機兼發電機2產生的電力，還向電動機兼發電機2放出電容器22的電力。變換器10和斬波器20被控制裝置18控制使得從電容器22向電動機兼發電機2供給電力，變換器10以及斬波器20的IGBT或FET中的被選擇的IGBT或FET成為導通狀態，從而電容器22的電力被供給到電動機兼發電機2。
[0018]例如，在該混合建築機械的發動機4和電動機兼發電機2都停止的狀態下啟動發動機4的情況下，經由斬波器20和變換器10向電動機兼發電機2供給電容器22的電力，使電動機兼發電機2作為電動機進行旋轉,通過該旋轉能夠使發動機4啟動。即，電動機兼發電機2也作為對發動機4的啟動器而進行動作。
[0019]在斬波器20與電容器22之間，經由升壓器、例如斬波器24連接有低壓蓄電單元、例如電池26。斬波器24也包括至少一個半導體開關元件、例如IBGT或FET，另外具有升壓用的電感或變壓器，並且被控制裝置18控制導通/截止。
[0020]電池26的額定電壓比電容器22的額定電壓低，在電動機兼發電機2作為發電機進行動作時，利用電動機兼發電機2的電力經由斬波器22、24和變換器10對電池26進行充電，或者利用電動機兼發電機14的再生電力經由逆變器12、斬波器20、24對電池26進行充電。斬波器24也被控制裝置18控制，例如向控制裝置18供給電池26的充電電壓，在該電壓比針對電池26而定的電池充電開始電壓低的情況下，對變換器10和斬波器22、24、或者逆變器12和斬波器22、24進行控制使得進行充電，在該電壓比針對電池26而定的電池充電停止電壓大的情況下，對變換器10和斬波器22、24、或者逆變器12和斬波器22、24進行控制使得停止充電。此外，將電池充電開始電壓設定得比電容器22的電容器充電開始電壓低。電池充電停止電壓既可以設為與電池充電開始電壓相同的電壓，也可以設為比電池充電開始電壓大的電壓。但是，將電池充電停止電壓設定得比電容器充電開始電壓和電容器充電停止電壓低。
[0021]另外，斬波器24也能夠將電池26的電壓例如升壓到與電容器22的電壓相同的電壓，並經由斬波器20和變換器10供給到電動機兼發電機2。
[0022]例如，在該混合建築機械要在發動機4和電動機兼發電機2都停止的狀態下啟動發動機4時，有時電容器22正在放電。在使用EDLC作為電容器22的情況下，存在以下情況:在混合建築機械的使用現場晚上中止使用混合建築機械而要在翌日的上午開始使用混合建築機械的情況下，即只經過一晚，電容器22就放電到無法啟動發動機4的程度。在該情況下，無法從電容器22經由斬波器20和變換器10向電動機兼發電機2供給電力。因此，控制裝置18控制斬波器24使電池26的電壓升壓至電容器22的電壓。該升壓後的電壓經由斬波器20和變換器10被供給到電動機兼發電機2。其結果，電動機兼發電機2作為電動機進行旋轉，發動機4也進行旋轉。通過發動機4進行動作，以後既可以使電動機兼發電機2作為發電機進行動作，對電容器22進行充電，也可以使發電機兼電動機14經由間接矩陣變換器8作為電動機進行動作。電池26隻要能夠作為發動機4的啟動器而驅動電動機兼發電機2即可，因此能夠使用小容量的電池，對電池26的充電不會妨礙對電容器22的充電。
[0023]在上述實施方式中，發電機兼電動機14使上部迴轉體迴轉，但並不限於此，也能夠構成為發電機兼電動機14驅動油壓泵6。在上述實施方式中，使用電池26作為低壓蓄電單元，但也能夠使用電容器來代替它。在上述實施方式中，使用間接矩陣變換器8的變換器20作為變換器，但並不限於此，也能夠使用將由電動機兼發電機2產生的交流電壓變換為直流電壓的交流-直流變換器。在該情況下，為了驅動發電機兼電動機14，使用將交流-直流變換器的直流電壓變換為交流電壓的直流-交流變換器。
【權利要求】
1.一種混合驅動機構的啟動控制裝置，其具備: 發動機； 發電機，其與上述發動機連結，進行發電，並且具備啟動上述發動機的啟動器功能； 被驅動部，其被上述發動機的輸出所驅動； 電動機，其被由上述發電機發電得到的電力所驅動； 電容器，其蓄積由上述發電機發電得到的電力；以及 變換器，其配置在上述電容器與上述發電機之間， 該混合驅動機構的啟動控制裝置還具備低壓蓄電單元，該低壓蓄電單元設置成能夠與上述電容器連接， 在上述低壓蓄電單元與上述電容器之間配置有升壓器。
2.根據權利要求1所述的混合驅動機構的啟動控制裝置，其特徵在於， 上述變換器能夠將電力從上述發電機供給到上述電容器，並且能夠將用於使上述發電機作為電動機進行動作的電力從上述電容器供給到上述發電機。
3.根據權利要求2所述的混合驅動機構的啟動控制裝置，其特徵在於， 經由上述變換器向上述發電機供給通過上述升壓器對電壓進行升壓後的上述低壓蓄電單元的電力，來作為用於使上述發電機作為電動機進行動作的電力。
【文檔編號】B60W10/26GK104136254SQ201380011308
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月21日 優先權日:2012年2月28日
【發明者】小林康永 申請人:納博特斯克有限公司