混合動力輪式裝載機的製作方法
2023-08-13 03:23:36 2
專利名稱：混合動力輪式裝載機的製作方法
技術領域：
本發明涉及混合動力輪式裝載機，特別是適用於控制作為蓄電裝置的電容器的輸出的設備。
背景技術：
近年，由於環境問題、原油價格高漲等原因，針對各工業製品節省能源的意識加強了。目前在以基於柴油機發動機的液壓驅動系統為中心的建築車輛、作業用車輛等的領域中也存在該趨勢，基於電動化的高效率化、節能化的事例增加了。例如，在使車輛的驅動部分電動化，即，驅動源為電動馬達的情況下，除廢氣的減少之外，能夠期待發動機的高效率驅動(混合動力機種)、動力傳遞效率的提升、再生電力的回收等諸多的節能效果。在所述的建築車輛、作業用車輛等的領域中，叉車(fork lift)的電動化發展最快，使用電池的電力來驅動馬達的「電池叉車」先於其它車輛較早地被實用化。在最近，緊隨其後，在液壓挖 掘機、發動機式叉車等中，組合了柴油機發動機與電動馬達的「混合動力車輛」開始產品化了。另外，如上所述，在基於電動化的環境對應 節能化進步的建築機械、作業用車輛中，在混合動力化了的情況下的效果方面估計有比較大的燃耗降低效果的車輛中，有輪式裝載機。以往的輪式裝載機，如圖8所示，作為主要的可動部具有行走部(輪部分)與正面液壓作業部(升降機/挖鬥部分)，發動機I的動力由轉矩轉換器(torque converter) 2以及傳動裝置(T/M) 3傳遞到輪箍(tire) 13來進行行走，同時通過由液壓泵4驅動的車輛正面部的液壓作業裝置5對砂土等進行挖掘和搬運。在使該以往的輪式裝載機的行走驅動部分電動化了的情況下，由於以往使用的轉矩轉換器的動力傳遞效率比基於電力的動力傳遞效率差，因此，相應地，能夠使來自發動機的動力傳遞效率提升。更進一步在輪式裝載機中，由於在作業中頻繁地重複進行起步和停止的行走動作，因此，在使行走部分電動化了的情況下，希望從行走用電動機制動時的再生電力。像這樣，對當前的輪式裝載機的驅動裝置的一部分施行電動化而成為混合動力化時，一般認為燃耗量可降低10%左右。在這樣的作業用車輛的混合動力系統的控制方法中，例如有專利文獻I所記載的技術。在該專利文獻I中，公開了這樣的方式:根據混合動力式作業車輛的噪音水平來選擇控制模式。具體來說，關於發動機的低空轉狀態下的驅動方式，首先將發動機固定為低空轉狀態，根據需要通過電動馬達補充僅靠發動機驅動的泵輸出不足的部分，以便成為通過手動油門(hand throttle)所設定的泵輸出。接著檢查電動馬達是否正在驅動，當正在驅動的情況下根據作業機杆的操作信號驅動作業機。此時，如果停止了電動馬達，則以一定轉速對電動馬達進行驅動，通過發動機與電動馬達對作業機進行驅動。然後，運算電池的充電量，根據該充電量判斷電池是否是空的。並且，當電池為空時輸出警告，並且停止電動馬達而僅靠發動機的低空轉來驅動液壓泵。另夕卜，當沒有輸入作業機杆的操作信號時停止電動馬達，當電池為滿充電時停止發動機。另外當電池不是滿充電時通過發電機進行充電。如上所述，在專利文獻I中所記載的技術中，根據車輛的噪音水平來使發動機為低空轉(low idle)狀態或空轉停止(idling stop)狀態,能夠實現低噪音的驅動方式。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2000-226183號公報
發明內容
發明要解決的課題記載於所述的專利文獻I中的現有技術中，在使發動機為低空轉狀態後，對電池的充電量進行運算，根據該充電量來判斷電池是否是空的。並且，電池為空時輸出警告，並且停止電動馬達而只通過發動機的低空轉驅動液壓泵。像這樣的情況下，在電池為空的狀態下存在這樣的可能性:針對作業員的動力要求而產生輸出不足，難以以能夠滿意的速度來驅動作業機械。並且，記載於所述的專利文獻I中的現有技術中，在公報中針對崎嶇地勢起重機(rough terrain crane)與液壓挖掘機的混合動力機器有記載,但是該現有技術未必能夠直接應用於其他建築機械。例如，所述輪式裝載機在其動作模式中有從發動機的低空轉狀態(待機狀態)一邊使正面的挖鬥部分上升一邊使車輛全加速這一特有的動作模式。在像這樣的高負載的動作模式時，當像專利文獻I記載的那樣只在發動機低空轉的狀態下驅動輪式裝載機時，可能得不到所需要的動作性能。因此，本發明的目的在於提供這樣的混合動力輪式裝載機:在從輪式裝載機特有的車輛待機狀態進行全加速的高負載動作模式的情況下，也能夠穩定地供給動力。用於解決課題的手段為了達成上述目的，本發明為一種混合動力輪式裝載機，其在車輛的前方具備正面工作機器，並且以發動機和蓄電裝置作為動力源，該混合動力輪式裝載機具有對該動力源的輸出進行控制的混合動力控制裝置，所述混合動力輪式裝載機的特徵在於，具有作為上述蓄電裝置的電容器，所述混合動力控制裝置控制成，隨著車輛保有的能量的增加而降低所述電容器的電壓。根據本發明，由於能夠根據車輛保有的能量而使用電容器的電壓，所以能夠高效地使用發動機與電容器來對車輛進行驅動。這裡，本發明的「車輛保有的能量」例如為基於車身行走速度而產生的動能。另外，本發明的「車輛保有的能量」也可以為，在基於車身行走速度而產生的動能的基礎上，加上基於正面作業機的挖鬥高度而產生的勢能、基於發動機與電動發電機(motor generator)的轉速而產生的旋轉能量等的合計而運算出來的能量。另外，本發明的「車輛保有的能量」也可以為，針對基於車身行走速度而產生的動能，加上基於正面作業機的挖鬥高度而產生的勢能、基於發動機與電動機發電機的轉速而產生的旋轉能量中的任一個而得到的能量。S卩，在上述結構中，優選的是，所述車輛保有的能量由基於車身的行走速度而產生的動能構成，或者由基於所述正面作業機的挖鬥高度而產生的勢能和基於所述發動機以及所述電動機發電機的轉速而產生的旋轉能量中的至少一方與所述動能相加而得到的能量構成。
另外，在上述結構中，優選這樣的結構，所述混合動力控制裝置控制成，在進行通常的作業動作的通常動作模式與使所述車輛待機的車輛待機模式，所述電容器的電壓相對於所述車輛保有的能量的特性不同，並且控制成，在所述通常動作模式中，在所述車輛保有的能量為預先設定的低輸出值(例如，相當於圖7的車輛保有的能量min (最小值))的情況下，使所述電容器的電壓為比最高使用電壓值(例如，相當於圖7的Vcmax)小、且比最低使用電壓值(例如，相當於圖7的Vcmin)大的第I特定電壓值(例如,相當於圖7的Vcl),在所述車輛保有的能量處於所述低輸出值的狀態持續了預定時間的情況下，所述混合動力控制裝置控制成將所述電容器的電壓從第I特定電壓值升高至所述最高使用電壓值，然後，將所述發動機的轉速下降到空轉狀態的轉速並轉移到所述車輛待機模式。根據這樣的結構，由於在車輛的待機狀態下將電容器的電壓上升到最高使用電壓值，因此，即使針對從車輛的待機狀態進行全加速這樣的輪式裝載機特有的高負載的動作模式，也能從電容器供給穩定的動力。然而，當一邊將電容器的電壓從第I特定電壓值上升到最高使用電壓值、與此同時一邊將發動機的轉速下降到空轉狀態的轉速時，存在在該途中若車輛突然起步則得不到足夠的輸出的情況。但是，根據本發明，由於電容器的電壓上升到最高使用電壓值後，將發動機的轉速下降到空轉狀態的轉速，因此，即使在車輛突然起步的情況下也能得到足夠的輸出。另外，在上述結構中，優選這樣的結構，在所述通常動作模式的情況下，所述混合動力控制裝置控制成，隨著所述車輛保有的能量的增加而將所述電容器的電壓從所述第I特定電壓值下降到比所述最低使用電壓值大且比所述第I特定電壓值小的第2特定電壓值(例如，相當於圖7的Vc2)，在所述車輛待機模式的情況下，所述混合動力控制裝置控制成，隨著所述車輛保有的能量的增加而將所述電容器的電壓從所述最高使用電壓值下降到所述最低使用電壓值。根據這樣的結構，針對從車輛的待機狀態進行全加速這樣的輪式裝載機特有的高負載的動作模式，通過進行與車輛待機模式對應的電容器的電壓控制，隨著車輛的加速而積極地從電容器放電，進行發動機的輸出輔助，在車輛進行全加速時能夠將蓄積於電容器的電力全部使用。另外，在通常動作模式中發動機已經以設想好作業時的轉速工作，處於針對車輛要求的動力能夠送出充足的輸出的狀態，因此通過如本發明那樣進行與通常動作模式對應的電容器的電壓控制，能夠避免因來自電動機發電機的不需要的發電而對電容器充電。而且，在加速後，由於即使車輛速度上升，來自發動機的輸出也能夠充足地送出，所以能擱置來自電容器的放電。發明效果根據本發明，在具有正面部的液壓作業裝置與通過電動馬達提供動力的一部分或全部的行走驅動裝置的混合動力輪式裝載機中，在從車輛的待機狀態進行全加速這樣的高負載的動作模式的情況下，也能以最佳的電容器容量提供穩定的動力。
圖1是表示作業用車輛的混合動力系統的結構例的圖。
圖2是表示混合動力控制裝置與周邊控制裝置的連接關係的圖。圖3是表示輪式裝載機的作業模式的一例的圖。圖4是表示混合動力控制裝置內的控制結構例的圖。圖5是表示運轉模式檢測處理的流程圖。圖6是表示輸出分配控制單元的結構的方框線圖。圖7是表示與混合動力輪式裝載機的動作相應的電容器的充放電模式的圖。圖8是表示作為作業用車輛的一例的輪式裝載機的以往的驅動系統結構的圖。
具體實施例方式以下，參照圖1 圖7對本發明實施方式例的混合動力輪式裝載機進行說明。首先，使用圖1來對本發明的實施方式例的混合動力輪式裝載機的系統結構例進行說明。圖1所示的結構例為將輪式裝載機的可動部中的行走部電動化了的結構，具體來說，是在發動機I的輸出軸搭載了 M/G (motor/generator,電動機發電機)6和對其進行控制的逆變器(inverter) 7、以及安裝於行走部的傳動軸8的行走用電動機9和對其進行控制的逆變器10的串聯型的混合動力系統。另外，電容器11經D⑶C轉換器(D⑶C converter) 12而與逆變器7、10電連接，在這些電力變換器之間進行直流電力的收受。特別是在本實施例中，使用電雙層電容器11作為蓄電裝置，通過DCDC轉換器12進行對電容器電壓的升壓降壓控制，在逆變器7、10之間進行直流電力的交接。這樣，本實施方式的混合動力輪式裝載機中發動機I和電容器11成為了動力源。另外，圖1所示的混合動力輪式裝載機與圖8所示的現有機器一樣具有液壓泵4，實施與目的相對應的作業，該液壓泵4將油供給到對砂土等進行挖掘作業的正面部的液壓作業裝置5。與此相對地，主要以發動機I的動力為基礎利用由電動機發電機(M/G)6所發出的電力，通過行走用電動機9對輪箍13進行旋轉驅動，來進行車輛的行走。那時，利用電容器11吸收車輛制動時的再生電力和進行針對發動機I的輸出輔助，有助於降低車輛的耗能。另外，成為本發明的對象的混合動力系統不限於圖1的結構例，針對並聯型等多樣的混合動力結構均能夠適用本發明。另外，在車輛安裝有混合動力控制裝置20來作為對上述混合動力系統進行控制的部分。該混合動力控制裝置20為對圖1所示的混合動力系統整體的能量和功進行控制的控制器。另外，在車輛中除了混合動力控制裝置20之外還分別安裝有液壓控制裝置21，其對液壓的控制閥(C/V)和泵進行控制；發動機控制裝置22，其進行發動機控制；逆變器控制裝置23，其對逆變器7、10進行控制；轉換器控制裝置24，其對D⑶C轉換器12進行控制，這些周邊控制裝置，例如如圖2所示,使用CAN(Controller Area Network)通信等而連接，並相互收發各機器的指令值與狀態量。另外，在實際使車輛成立的方面，除各周邊裝置21 24之外需要監視器和信息系統的控制器，但是由於那些與本發明沒有直接的關係，因此在圖2中僅表示控制圖1所示的混合動力系統的各驅動部分所需要的控制器。如圖2所示，混合動力控制裝置20位於液壓控制裝置21、發動機控制裝置22、逆變器控制裝置23、轉換器控制裝置24各控制器的上級，對系統整體進行控制，將具體動作指令提供給各控制裝置21 24以使得系統整體發揮最高性能。另外，各控制裝置並非一定如圖2所示那樣與其他控制裝置是分體的，也可以在某一控制裝置中安裝兩個以上的控制功能。另外，在本實施方式例的輪式裝載機中具有若干動作模式，混合動力控制裝置20需要根據其動作而使車輛最佳地運轉。例如，作為代表性的作業模式，具有圖3所示的V循環挖掘作業。該V循環挖掘作業為相對於實際的輪式裝載機的作業整體佔大約7成以上的主動作模式。在該V循環挖掘作業中，輪式裝載機首先向砂石山等挖掘對象物前進，以深入砂石山的方式向挖鬥內裝入砂石等搬運物。然後，輪式裝載機後退返回到原先的位置，一邊操作方向盤，而且一邊使正面的挖鬥部分上升一邊朝向翻鬥車等搬運車輛前進。然後，將搬運物裝入搬運車輛後再次後退，車輛返回到原先位置。如以上所說明，輪式裝載機描繪著V字重複進行該作業。此時，在圖1所不的混合動力系統中，在廣生於各如進/後退動作中的制動動作時，由於從行走用電動機9產生再生電力，因此將該再生電力蓄積到電容器11，能夠在下一次的動力運行動作中對該再生電力進行再利用。另外，關於該V循環挖掘作業，是車輛的速度最大也就為15km/h左右的低速行走，並且頻繁地重複進行起步和停止，所以在以往所使用的轉矩轉換器中動力的傳遞效率不那麼高。相對地，圖1那樣的串聯型的混合動力系統由於使用電動機來進行行走，因此能夠如上述那樣削減相當量的耗能。如上述所記載，在將輪式裝載機混合動力化了的情況下，由於以往的來自轉矩轉換器的行走部的傳遞效率上升量和再生電力回收量等，能夠得到很大的燃耗改善效果。這裡，一般的混合動力汽車主要安裝有2次電池(電池)作為蓄電裝置，具有較大的電能量，並在與發動機之間進行動力分配。但是，2次電池還存在重量、成本以及壽命等問題，並不是一定能夠安裝於所有混合動力車的蓄電裝置。例如，在本發明中作為對象的輪式裝載機中，頻繁地重複進行起步停止的動作佔整體作業內容的比例較大，在這樣的機種中也存在電雙層電容器等大容量電容更為合適的情況。因此，在本實施例中，安裝電容器11作為蓄電裝置，控制成使該電容器11的輸出適合於混合動力輪式裝載機的實際動作。另一方面，作為在混合動力輪式裝載機中最需要電力輔助的動作，認為有自車輛的待機狀態起的複合動作。作為該具體的動作是這樣的使發動機為低空轉(待機)狀態後，使正面的液壓作業部(升降機/挖鬥)從最低位置上升，同時使車輛全加速，使車輛加速到10km/h以上而繼續行走。在這樣的車輛加速動作中的初始狀態下，從發動機處於低空轉狀態時起，使正面部的挖鬥以及升降機上升同時使車輛全加速，所以需要較大的動力，發動機一直為最大輸出狀態。像這樣，自發動機的低空轉狀態起的全加速動作，與上述基本的V循環挖掘作業相比，針對發動機背負了較大的負擔。另外，一般在混合動力系統中，相比於以往的搭載發動機，有時將其變更為小型化。這有通過使用這些高效的小形的發動機來實現燃耗改善的目的。但是認為，只單純地將發動機小型化會陷入發動機的輸出不足，結果是車輛的驅動性能降低，最差會導致發動機熄火。因此，在實施方式例的混合動力輪式裝載機中，通過新搭載的電動機發電機(M/G)6以及大容量電容器11來進行發動機I的輸出輔助，實現了與以往機器同等以上的輸出性能。另外，在先前所述的為通常基本作業動作的V循環挖掘作業中，發動機I原本以額定附近的轉速工作，能夠從發動機I輸出較大的動力，作業範圍是在砂土等挖掘對象與翻鬥車等搬運車量之間進行往來的程度的有限範圍，所以從車輛所要求的動力相比於上述的「自低空轉狀態起的全加速動作」較小。由此，可以說混合動力系統中的電輸出輔助在該「自低空轉狀態起的全加速動作」中使用最大的電能量。針對這樣的作業內容，在本實施例中認為，想定為將大容量電容器11作為蓄電裝置，因此在想要通過被直接蓄積的電力提供車輛要求的動力的情況下，立刻達到電容器11的使用電壓下限值。因此，在混合動力控制裝置20中，需要迴避這樣的電容器11的過放電狀態，同時高效率地控制來自電容器11的輸出。為了實現最適合混合動力輪式裝載機的電容器控制方式，首先，需要通過混合動力控制裝置20掌握車輛當前的動作模式。如果能夠通過混合動力控制裝置20識別出當前或者此後將要進行的車輛動作，則能夠考慮當前電容器11的充電狀態以及發動機I的旋轉加速狀態，來決定來自電容器11的電力輸出量。即，可以說控制成與各個動作模式對應地變更電容器11的充放電模式即可。為了實現該控制，首先，混合動力控制裝置20具有圖4所示的動作模式檢測單元30，通過該動作模式檢測單元30來掌握當前車輛的動作內容。將該運轉模式檢測單元30的處理一例表不為圖5的流程圖。在本實施例中，與電容器11的充放電控制相關的動作模式大致分為「車輛待機模式」和「通常動作模式」兩種，以下表示各動作模式的檢測方法。首先，動作模式檢測單元30在步驟SlOO中輸入車輛的各種指令值(加速器、剎車、前進後退杆、正面作業部的杆操作)以及狀態量(各液壓泵壓力、發動機轉速、車速等)並在步驟SlOl中決定動作模式。例如，在步驟SlOl中，根據由步驟SlOO得到的各狀態來判定車輛處於通常作業狀態還是車輛未作業而處於車輛待機狀態。具體來說，如果是上述的V循環挖掘作業，由於表示為上述各種指令信號中的某一個處於動作指令狀態，或者發動機、各液壓泵或車速處於車輛的工作狀態，所以動作模式檢測單元30將當前的動作模式決定為「通常動作模式」。相對地，在車輛待機狀態下，首先發動機轉速降低到低空轉轉速。並且，在待機狀態下各種指令信號均不被輸入。此時，動作模式檢測單元30認為是為車輛的待機狀態，而將動作模式決定為「車輛待機模式」。如上所述，通過各種信號的輸入值的組合，能夠判定與電容器充放電相關的當前車輛的動作模式。另外，在本實施例中記載為將車輛的動作模式大致分為通常動作模式與車輛待機模式來進行檢測，但是在根據其他的動作模式對電容器11的充放電模式進行變更的情況下，通過將該檢測處理邏輯追加到圖5的流程圖內就能夠實現。並且在混合動力控制裝置20中，根據檢測到的動作模式由輸出分配控制單元31決定電容器11的充放電輸出。具體來說，混合動力控制裝置20根據車輛的動作模式如圖7所示的充放電模式那樣對電容器11的輸出進行控制。這裡，關於圖7，橫軸為車輛保有的能量，縱軸為電容器11的電壓(相當於充電量)，圖7表示與車輛的動作對應的電容器11的充放電模式。另外，在本實施方式中，使用基於車身行走速度而產生的動能作為橫軸的車輛保有的能量，但是也可以把將基於液壓作業裝置(正面作業機)5的挖鬥高度而產生的勢能、基於發動機I以及電動機發電機6的轉速而產生的旋轉能量中的一方或兩方與基於車身行走速度而產生的動能相加所得到的能量作為車輛保有的能量來使用。例如在本實施例中，想定用電動馬達對行走部進行了置換的串聯型混合動力系統，在這樣的情況下，橫軸成為車輛速度最適合的參數。
如圖7所示，在本實施例中的電容器的充放電模式進行如下動作:根據車輛保有的能量(車輛行走速度)減少充電量(使放電量增加)。於是，能夠在電容器11中確保吸收從車輛速度高的狀態施加電制動時產生的再生能量的空閒容量。其結果為，能夠有效地利用再生能量，可實現混合動力輪式裝載機的節能化。這裡，在本實施例中，如圖7所示，在通常動作模式與車輛待機模式，電容器11的充放電模式(相對於車輛保有的能量的電容器電壓特性)不同。這是設定成根據車輛的動作模式來最佳地控制電容器11的模式，例如在圖7的實線所示的通常動作時放電模式中，車速=0、S卩車輛停止了的狀態下，也是使電容器11不會成為滿充電狀態地將車輛停住。即，當車輛停止時，電容器電壓為比最高使用電壓值Vcmax低的第I特定電壓值Vc的狀態。這是因為:在通常動作模式中發動機已經以想定了作業時的轉速工作，處於針對車輛要求的動力能夠送出足夠的輸出的狀態，要避免由於來自電動機發電機(M/G) 6的不需要的發電而對電容器充電，加速後，即使車輛的速度上升，來自發動機的輸出也被充足送出，因此擱置了來自電容器的放電電力。並且，在該通常動作時放電模式中，當車輛保有的能量為最大(Max)時，電容器11的電壓為比最低使用電壓值Vcmin大的第2特定電壓值Vc2(其中Vcl > Vc2)的狀態。SP，車輛保有的能量即使是最大，電容器11的輸出仍殘留若干餘力。像這樣，在通常動作模式中，按照該通常動作時放電模式來控制電容器11的充放電。與此相對，在圖7虛線所示的待機加速時放電模式中，當車輛停止時(由於為車輛待機時，所以發動機I為低空轉狀態)使電容器11為滿充電狀態(電容器電壓為最高使用電壓Vcmax的狀態)。這是因為:車輛從停止狀態進行加速時，特別是一邊使正面部的液壓作業裝置5工作一邊加速時，需要特別大的動力，但是發動機如上所述為低空轉狀態，因此不能從發動機取出與要求動力相當的大的輸出，這種情況下儘量利用來自電容器11的電力來進行發動機I的輸出輔助。由此，在待機加速時發電模式(圖7虛線)中，在車輛停止狀態(車輛保有的能量為最小值的狀態)下為滿充電狀態，隨著車輛加速而積極地從電容器11放電來進行發動機I的輸出輔助，當車輛加速到最大時使電容器11的電壓下降到最低使用電壓值Vcmin，能夠將電容器11所蓄積的電力全部使用。這樣，待機加速時放電模式為與車輛待機模式相對應的電容器11的充放電的控制模式，可以說是為了車輛進行「自低空轉狀態起的全加速動作」而具備的電容器11的充放電的控制模式。此時，對電容器11的充放電量進行控制的為圖4所示的輸出分配控制單元31。將該輸出分配控制單元31的處理表示為圖6的方框線圖。在輸出分配控制單元31中，首先將圖6那樣的各種信號輸入到液壓要求輸出運算35以及行走要求輸出運算36，運算出當前車輛作業所需要的輸出。這裡運算得出的液壓要求輸出與行走要求輸出的總和大致相當於車輛整體的要求輸出。並且，根據運算得出的液壓要求輸出、行走要求輸出、發動機轉速、電容器電壓(運算當前充電量)、以及動作模式，在輸出分配部37中運算出利用發動機動力發電的M/G輸出指令以及來自電容器11的充放電輸出指令。基本上能夠通過發動機轉速的輸入掌握當前發動機I的最大輸出，因此進行這樣的運算:對於針對車輛要求的總輸出的不足部分，從電容器11進行放電。這裡，通過使用先前所述的動作模式的檢測值，預先對電容器11進行充電，並蓄積自發動機I的低空轉狀態起開始加速時所需要的電容器電力，或者蓄積通過通常作業動作而產生的再生電力，並且在發動機I的效率降低的動作點使電容器11的放電電力增加等，能夠發揮混合動力輪式裝載機中的燃耗改善效果。另外，在通常動作模式中，在車輛保有的能量為最小值(預先設定的低輸出值)的情況下，輸出分配控制單元31將電容器11的電壓控制為比最高使用電壓值Vcmax小、且比最低使用電壓值Vcmin大的電壓值Vcl (第I特定電壓值)。並且，在車輛保有的能量處於最小值的狀態持續了預定時間的情況下，輸出分配控制單元31將電容器11的電壓控制成從電壓值Vcl上升到最高使用電壓值Vcmax。當電容器11的電壓到達最高使用電壓值Vcmax後，S卩，電容器11為滿充電狀態後，混合動力控制裝置20將發動機I的轉速降低到空轉狀態的轉速，轉移到車輛待機模式。由此，在從車輛的待機狀態起進行全加速的高負載的動作模式的情況下，也能夠從電容器11供給穩定的動力。另外，在上述的本實施例中，大致分為相當於V字循環挖掘作業的「通常動作模式」與相當於車輛待機狀態(特別是，車輛從低空轉狀態進行全加速的動作所具有的狀態)的車輛待機模式，但是在實際的動作中，即使在通常動作模式中，還可考慮「高速搬運行走模式(相當於本發明的低頻度動作模式)」等其他的動作模式。那樣的動作模式被認為是與通常動作模式相比發生頻度少、且與在車輛待機模式中車輛從低空轉狀態進行全加速的狀態相比不需要動力的模式。此時，例如控制成幾乎不進行電容器11的電力的出入即可。如上述說明的那樣，根據本發明的實施方式例的混合動力輪式裝載機，通過與動作模式對應地對電容器11的充放電進行變更和控制，能避免從車輛的待機狀態起的加速時的發動機的輸出不足，能實現平穩的車輛的動作。另外，根據本發明的實施方式例的混合動力輪式裝載機，能夠與各動作模式對應地實現最佳的能力輔助，能夠最佳地設定電容器11的搭載容量，其結果為實現了車輛的小型化和低成本化。符號說明1:發動機2:轉矩轉換器3:傳動裝置4:液壓泵5:液壓作業裝置(正面作業機)6:電動機發電機7:逆變器8:傳動軸(propeller shaft)9:行走用電動機10:逆變器11:電容器(蓄電裝置)12:DCDC 轉換器13:輪箍20:混合動力控制裝置21 24:周邊控制裝置
30:動作模式檢測單元31 :輸出分配控制單元35 :液壓要求輸出運算36 :行走要求輸出運算37 :輸出分配部
權利要求
1.一種混合動力輪式裝載機， 在車輛的前方具有正面作業機，並且以發動機、電動機發電機、以及蓄電裝置為動力源，該混合動力輪式裝載機具有對該動力源的輸出進行控制的混合動力控制裝置， 所述混合動力輪式裝載機的特徵在於， 具有作為所述蓄電裝置的電容器， 所述混合動力控制裝置控制成，隨著車輛保有的能量的增加而使所述電容器的電壓下降。
2.根據權利要求1所述的混合動力輪式裝載機，其特徵在於， 所述車輛保有的能量由基於車身的行走速度而產生的動能構成，或者由基於所述正面作業機的挖鬥高度而產生的勢能和基於所述發動機以及所述電動機發電機的轉速而產生的旋轉能量中的至少一方與所述動能相加而得到的能量構成。
3.根據權利要求1或2所述的混合動力輪式裝載機，其特徵在於， 所述混合動力控制裝置控制成，在進行通常的作業動作的通常動作模式與使所述車輛待機的車輛待機模式，所述電容器的電壓相對於所述車輛保有的能量的特性不同，並且控制成，在所述通常動作模式中，在所述車輛保有的能量為預先設定的低輸出值的情況下，使所述電容器的電壓為小於最高使用電壓值且大於最低使用電壓值的第I特定電壓值， 在所述車輛保有的能量處於所述低輸出值的狀態持續了預定時間的情況下，所述混合動力控制裝置控制成將所述電容器的電壓從所述第I特定電壓值升高至所述最高使用電壓值，然後，將所述發動機的轉速降低為空轉狀態的轉速並轉移到所述車輛待機模式。
4.根據權利要求3所述的混合動力輪式裝載機，其特徵在於， 在所述通常模式的情況下，所述混合動力控制裝置控制成，隨著所述車輛保有的能量的增加而將所述電容器的電壓從所述第I特定電壓值下降到比所述最低使用電壓值大且比所述第I特定電壓值小的第2特定電壓值；在所述車輛待機模式的情況下，所述混合動力控制裝置控制成，隨著所述車輛保有的能量的增加使所述電容器的電壓從所述最高使用電壓值下降到所述最低使用電壓值。
全文摘要
提供能夠高效且穩定地供給動力的混合動力輪式裝載機。一種混合動力輪式裝載機，其在車輛的前方具備正面作業機(5)，並且將發動機(1)以及蓄電裝置作為動力源，並具有對該動力源的輸出進行控制的混合動力控制裝置(20)，所述混合動力輪式裝載機特徵在於，具有作為蓄電裝置的電容器(11)，所述混合動力控制裝置控制成隨著車輛保有的能量的增加而使所述電容器的電壓下降。
文檔編號E02F9/20GK103080431SQ20118004035
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月19日 優先權日2010年9月17日
發明者金子悟, 伊君高志, 森木秀一, 伊藤德孝, 柳本裕章 申請人:日立建機株式會社