太阳城集团

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挖土机及挖土机的控制方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201580049392.3

申请日:

2015.12.04

公开号:

太阳城集团CN106715802A

公开日:

2017.05.24

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):E02F 9/20申请日:20151204|||公开
IPC分类号: E02F9/20 主分类号: E02F9/20
申请人: 住友重机械工业株式会社
发明人: 杉山祐太
地址: 日本东京都
优先权: 2014.12.05 JP 2014-246388
专利代理机构: 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人: 徐殿军
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法律状态
申请(专利)号:

CN201580049392.3

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.11.24|||2017.05.24

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供一种挖土机及挖土机的控制方法。本发明的实施例所涉及的挖土机具有:下部行走体(1);上部回转体(3);引擎(11),搭载于上部回转体(3);电动发电机(12),被引擎(11)驱动;蓄电装置(19),对由电动发电机(12)发电的电力进行蓄电;电动马达(21),向蓄电装置(19)供给再生电力;选择还原催化剂系统(100),通过对引擎(11)的排气管内喷射储存于还原剂储罐(31)的还原剂而进行废气的净化;选择还原催化剂系统控制器(93),检测选择还原催化剂系统(100)的异常;及控制装置(30),根据选择还原催化剂系统控制器(93)的检测结果进行选择还原催化剂系统(100)的异常判定。控制装置(30)在进行异常判定的前后,继续控制电动马达(21)。

权利要求书

1.一种挖土机,具有:
下部行走体;
上部回转体,以能够回转的方式搭载于所述下部行走体;
引擎,搭载于所述上部回转体;
电动发电机,被所述引擎驱动;
蓄电装置,对由所述电动发电机发电的电力进行蓄电;
电动马达,向所述蓄电装置供给再生电力;
选择还原催化剂系统,通过对所述引擎的排气管内喷射储存于还原剂储罐的还原剂而
进行废气的净化;
异常检测部,检测所述选择还原催化剂系统的异常;及
控制装置,根据所述异常检测部的检测结果进行所述选择还原催化剂系统的异常判
定,
所述控制装置在进行所述异常判定的前后,继续控制所述电动马达。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据所述还原剂的余量进行所述异常判定。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置在所述还原剂的余量达到多个阈值的每一个时,一方面限制所述引擎的
输出,另一方面继续控制所述电动马达。
4.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述控制装置在所述还原剂的余量达到所述多个阈值中的第1阈值时,将所述引擎的
转矩限制为规定值以下。
5.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述控制装置在所述还原剂的余量达到所述多个阈值中的第2阈值时,将所述引擎的
转速降低至规定转速。
6.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述控制装置在进行所述异常判定的前后,继续进行所述电动发电机的控制及所述蓄
电装置的控制。
7.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据所述引擎的输出限制,执行减马力控制。
8.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据所述引擎的废气中的氮氧化物的浓度,进行所述异常判定。
9.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述电动马达的输出通过动力分配部而计算。
10.根据权利要求1所述的挖土机,具有:
余量检测器,检测储存于所述还原剂储罐的所述还原剂的余量;
液压泵,通过所述引擎所产生的动力而被驱动;及
驱动器,被所述液压泵驱动,
所述电动马达通过来自所述蓄电装置的电力而被驱动,
所述控制装置根据所述余量检测器的检测结果,以选自多个控制模式中的一个控制模
式控制所述引擎及所述电动马达,
所述控制模式包括通常模式及输出限制模式,在所述输出限制模式中,所述引擎及所
述电动马达的输出被限制为低于所述通常模式中的所述引擎的输出上限值的限制上限值
以下,
所述控制装置在检测到通过所述余量检测器检测出的余量少于判定阈值的情况下,使
所述控制模式从所述通常模式转变为所述输出限制模式。
11.根据权利要求10所述的挖土机,其中,
所述挖土机进一步具有检测所述电动马达的转速的速度检测器,
所述控制装置在检测到通过所述余量检测器检测出的余量少于所述判定阈值的情况
下,根据通过所述速度检测器检测出的转速测定值,判定回转动作是否在继续,
在所述回转动作在继续的情况下,所述回转动作结束之后使所述控制模式从所述通常
模式过渡为所述输出限制模式。
12.根据权利要求10所述的挖土机,其中,
所述控制模式为所述输出限制模式时,若所述还原剂的余量实质上成为零,则所述控
制装置使所述控制模式从所述输出限制模式过渡为怠速模式,
在所述怠速模式中,将所述引擎设为怠速状态。
13.根据权利要求12所述的挖土机,其中,
所述挖土机进一步具有强制辅助开关,
所述电动发电机通过来自所述蓄电装置的电力而辅助所述引擎,并驱动所述液压泵,
所述控制模式为所述输出限制模式或所述怠速模式时,若所述强制辅助开关被导通,
则所述控制装置在将所述引擎的输出限制为所述限制上限值以下的状态或怠速状态的情
况下,使所述电动发电机在不大于通常的输出上限值的范围内进行动作,从而驱动所述液
压泵。
14.根据权利要求13所述的挖土机,其中,
所述控制装置计算所述蓄电装置的充电率,在所述充电率低于可辅助阈值时,即使所
述强制辅助开关为导通状态,也不会使所述电动发电机进行动作。
15.一种挖土机的控制方法,所述挖土机具有:
下部行走体;
上部回转体,以能够回转的方式搭载于所述下部行走体;
引擎,搭载于所述上部回转体;
电动发电机,被所述引擎驱动;
蓄电装置,对由所述电动发电机发电的电力进行蓄电;
电动马达,向所述蓄电装置供给再生电力;
选择还原催化剂系统,通过对所述引擎的排气管内喷射储存于还原剂储罐的还原剂而
进行废气的净化;
异常检测部,检测所述选择还原催化剂系统的异常;及
控制装置,根据所述异常检测部的检测结果进行所述选择还原催化剂系统的异常判
定,其中,
所述控制装置在进行所述异常判定的前后,继续控制所述电动马达。

说明书

挖土机及挖土机的控制方法

技术领域

本发明涉及一种搭载有通过还原剂还原引擎的废气中的氮氧化物的选择还原催
化剂系统的挖土机及其控制方法。

背景技术

已知有在电动发电机或电动发电机的驱动控制系统发生异常时,停止电动工作要
件的驱动控制系统的驱动的混合动力施工机械(参考专利文献1。)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-133237号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而,专利文献1并没有提及通过选择还原催化剂系统而抑制废气中的氮氧化物
的含量的内容。并且,也没有提及选择还原催化剂系统发生异常时的处理。因此,专利文献1
的混合动力施工机械有可能无法充分地应对排放规定。并且,在选择还原催化剂系统发生
异常的情况下,有可能导致使电动工作要件的驱动控制系统停止驱动。

鉴于上述内容,期待提供一种搭载有能够抑制废气中的氮氧化物的含量的选择还
原催化剂系统且即使在选择还原催化剂系统发生异常的情况下也适当地进行动作的挖土
机。

用于解决技术课题的手段

本发明的实施例所涉及的挖土机具有:下部行走体;上部回转体,以能够回转的方
式搭载于所述下部行走体;引擎,搭载于所述上部回转体;电动发电机,被所述引擎驱动;蓄
电装置,对由所述电动发电机发电的电力进行蓄电;电动马达,向所述蓄电装置供给再生电
力;选择还原催化剂系统,通过对所述引擎的排气管内喷射储存于还原剂储罐的还原剂而
进行废气的净化;异常检测部,检测所述选择还原催化剂系统的异常;及控制装置,根据所
述异常检测部的检测结果进行所述选择还原催化剂系统的异常判定,所述控制装置在进行
所述异常判定的前后,继续控制所述电动马达。

发明效果

通过上述手段,提供一种搭载有能够抑制废气中的氮氧化物的含量的选择还原催
化剂系统且即使在选择还原催化剂系统发生异常的情况下也适当地进行动作的挖土机。

附图说明

图1为实施例的挖土机的侧视图。

图2为实施例的挖土机的框图。

图3为表示选择还原催化剂系统的结构例的示意图。

图4为表示在继续进行回转动作中检测到选择还原催化剂系统的异常时的操纵杆
操作量、回转速度、引擎转速的随太阳城集团变化的时序图。

图5为实施例的挖土机的控制装置的功能框图。

图6为控制模式的状态转换图。

图7A为引擎输出上限值生成部的功能框图。

图7B为电动马达输出上限值生成部的功能框图。

图8A为表示输入于速度限制部的转速指令值与输出的转速指令值之间的关系的
图表。

图8B为表示转矩指令值与燃料喷射量之间的关系的图表。

图8C为表示输入于速度限制部的转速指令值与输出的转速指令值之间的关系的
图表。

图8D为表示转矩指令值与驱动电流指令值之间的关系的图表。

图9为控制模式的状态转换图。

图10为表示泵吐出压与泵吐出量之间的关系的图。

图11为执行动力分配处理的控制装置的功能框图。

图12为表示在继续进行回转动作中检测到选择还原催化剂系统的异常时的操纵
杆操作量、回转速度、引擎输出、泵输出的随太阳城集团变化的时序图。

具体实施方式

图1中示出作为实施例的混合动力施工机械的挖土机(挖掘机)的侧视图。在下部
行走体1经由回转机构2以能够回转的方式搭载有上部回转体3。在上部回转体3沿上下方向
以能够摆动的方式安装有包含动臂4、斗杆5及铲斗6的工作组件。工作组件通过包含动臂缸
7、斗杆缸8及铲斗缸9的驱动器而被液压驱动,并沿上下方向摆动。

由动臂4、斗杆5及铲斗6构成挖掘用附件。另外,除了挖掘附件以外,还可以连结粉
碎附件、起重磁铁用附件等。

图2中示出图1所示的挖土机的框图。图2中,以双重线表示机械的动力系统,以粗
实线表示高压液压管路,以虚线表示先导管路。

引擎11的驱动轴连结于转矩传递机构13的输入轴。引擎11使用柴油引擎等内燃
机。电动发电机12的驱动轴连结于转矩传递机构13的其他输入轴。电动发电机12能够执行
辅助运行与发电运行这两者的运行动作。在转矩传递机构13的输出轴连结有主泵(液压泵)
14的驱动轴。主泵14通过引擎11所产生的动力及电动发电机12所产生的动力而被驱动。

在电动发电机12进行辅助运行的情况下,电动发电机12所产生的动力经由转矩传
递机构13而被传递至主泵14。由此,减轻施加于引擎11的负荷。在电动发电机12进行发电运
行的情况下,引擎11所产生的动力经由转矩传递机构13而被传递至电动发电机12。

主泵14经由高压液压管路16而将液压供给至控制阀17。控制阀17通过来自驾驶员
的指令,将液压分配至各种驱动器,例如左行走用液压马达1A、右行走用液压马达1B、动臂
缸7、斗杆缸8及铲斗缸9。左行走用液压马达1A及右行走用液压马达1B分别驱动下部行走体
1所具备的左右两个履带。

在电动发电机12进行辅助运行的期间,所需电力从蓄电电路120通过作为驱动控
制部的逆变器18供给至电动发电机12。在电动发电机12进行发电运行的期间,由电动发电
机12发电的电力通过逆变器18供给至蓄电电路120。由此,对蓄电电路120内的蓄电装置19
进行充电。

作为电动负荷驱动要件的回转用电动马达21被作为驱动控制部的逆变器20驱动,
并能够执行动力运行动作及再生动作这两者的运行。在电动马达21的动力运行动作中,从
蓄电装置19经由逆变器20而将电力供给至电动马达21。电动马达21经由减速机24而驱动回
转机构2。在进行再生动作时,上部回转体3的旋转运动经由减速机24而被传递至电动马达
21,从而电动马达21产生再生电力。所产生的再生电力经由逆变器20而被供给至蓄电电路
120。通过该电力,对蓄电电路120内的蓄电装置19进行充电。在图2的例中,上部回转体3仅
通过电动马达21而进行回转驱动,但也可以通过组合电动马达21与回转用液压马达而进行
回转驱动。

分解器22检测电动马达21的旋转轴的旋转方向的位置。分解器223的检测结果输
入于控制装置30。能够通过来自分解器22的信号而检测电动马达21的转速。分解器22具有
作为检测电动马达21的转速的速度检测器的功能。

机械制动器23连结于电动马达21的旋转轴,并产生机械性制动力。机械制动器23
的制动状态与解除状态受到控制装置30的控制,并通过电磁开关而被切换。

先导泵15产生液压操作系统中所需要的先导压。所产生的先导压经由先导管路25
而被供给至操作装置26。操作装置26包括操纵杆和踏板,通过驾驶员进行操作。操作装置26
将从先导管路25供给的初级侧的液压根据驾驶员的操作而转换为次级侧的液压。次级侧的
液压经由液压管路27而被传递至控制阀17的同时经由其他液压管路28而被传递至压力传
感器29。

由压力传感器29检测出的压力太阳城集团输入于控制装置30。通过该压力太阳城集团控制装置
30能够检测下部行走体1、电动马达21、动臂4、斗杆5及铲斗6的操作状況。引擎11、逆变器
18、逆变器20及蓄电电路120受到控制装置30的控制。

还原剂储罐31中储存有用于还原引擎11的废气中的氮氧化物的液态还原剂。还原
剂例如使用尿素水。还原剂从还原剂储罐31被供给至引擎11的排气通道。余量检测器32检
测还原剂储罐31内的还原剂的余量。检测结果输入于控制装置30。

充电率检测电路44检测用于计算蓄电装置19的充电率SOC的物理量,例如开路电
压。检测结果输入于控制装置30。在以Voc表示开路电压,分别以Vmin、Vmax表示蓄电装置19
的最小电压及最大电压的额定值时,由以下式表示充电率SOC。

SOC=(Vc2-Vmin2)/(Vmax2-Vmin2)

强制辅助开关38的通断状态SWCA输入于控制装置30。恢复开关39的按压状态SWR
输入于控制装置30。通过驾驶员或检修人员操作强制辅助开关38及恢复开关39。

接着,参考图3,对图1的搭载于挖土机的选择还原催化剂系统100进行说明。另外,
图3为表示选择还原催化剂系统100的结构例的示意图。选择还原催化剂系统100为废气净
化系统的一例,对从引擎11排出的废气进行净化。

燃料从燃料罐通过高压泵被供给至引擎11。该高压燃料直接喷射于燃烧室内并进
行燃烧。引擎11及高压泵等被引擎控制装置74控制。

来自引擎11的废气在经过涡轮增压器80之后,流向其下游的排气管81,并由选择
还原催化剂系统100进行净化处理之后,排出至大气中。

另一方面,从空气净化器82导入于进气管83内的吸入空气通过涡轮增压器80及中
冷器84等而被供给至引擎11。

在排气管81串联设有用于捕集废气中的颗粒状物质的柴油机微粒过滤器85及用
于还原去除废气中的氮氧化物(以下,有时称为“NOx”。)的选择还原催化剂86。

选择还原催化剂86接收液体还原剂(例如,尿素或氨等)的供给而连续还原去除废
气中的NOx。在本实施例中从易操作性的观点考虑,使用尿素水(尿素水溶液)作为液体还原
剂。

在排气管81中的选择还原催化剂86的上游侧设有用于将尿素水供给至选择还原
催化剂86的尿素水喷射装置87。尿素水喷射装置87经由尿素水供给管路88而连接于还原剂
储罐31。

并且,在尿素水供给管路88设有尿素水供给泵89,在还原剂储罐31与尿素水供给
泵89之间设有过滤器90。储存于还原剂储罐31内的尿素水通过尿素水供给泵89而被供给至
尿素水喷射装置87,并从尿素水喷射装置87向排气管81中的选择还原催化剂86的上游位置
喷射。

从尿素水喷射装置87喷射的尿素水被供给至选择还原催化剂86。供给的尿素水在
选择还原催化剂86内被水解而生成氨。该氨在选择还原催化剂86内还原废气中所含有的
NOx,通过该NOx的还原反应而进行废气的净化。

第1NOx传感器91配设于尿素水喷射装置87的上游侧。并且,第2NOx传感器92配设
于选择还原催化剂86的下游侧。NOx传感器91、92检测各配设位置中的废气内的NOx浓度。

在还原剂储罐31配设有余量检测器32。余量检测器32检测还原剂储罐31内的尿素
水余量。

NOx传感器91、92、余量检测器32、尿素水喷射装置87及尿素水供给泵89连接于选
择还原催化剂系统控制器93。选择还原催化剂系统控制器93根据由NOx传感器91、92检测出
的NOx浓度而控制喷射量,以通过尿素水喷射装置87及尿素水供给泵89向排气管81内喷射
适量的尿素水。

选择还原催化剂系统控制器93根据从余量检测器32输出的尿素水余量,计算尿素
水余量相对于还原剂储罐31的总容积的比例(以下,设为“尿素水余量比”。)。例如,尿素水
余量比50%表示还原剂储罐31的容量的一半的尿素水残留于还原剂储罐31内。

选择还原催化剂系统控制器93作为检测选择还原催化剂系统100的异常的异常检
测部发挥作用。例如,选择还原催化剂系统控制器93也可以根据NOx传感器91、92的输出而
检测选择还原催化剂系统100的异常。例如,选择还原催化剂系统控制器93也可以作为选择
还原催化剂系统100的异常而检测NOx传感器92所输出的选择还原催化剂86的下游侧的NOx
浓度为规定值以上的状态。或者,选择还原催化剂系统控制器93也可以作为选择还原催化
剂系统100的异常而检测NOx传感器91所输出的选择还原催化剂86的上游侧的NOx浓度与
NOx传感器92所输出的NOx浓度之差小于规定值的状态。并且,选择还原催化剂系统控制器
93也可以根据尿素水余量而检测选择还原催化剂系统100的异常。例如,选择还原催化剂系
统控制器93也可以作为选择还原催化剂系统100的异常而检测尿素水余量小于规定值的状
态。

选择还原催化剂系统控制器93通过通信手段连接于引擎控制装置74。并且,引擎
控制装置74通过通信手段连结于控制装置30。另外,在本实施例中,选择还原催化剂系统控
制器93、引擎控制装置74及控制装置30作为分体而构成,但它们的至少两个可以一体构成。
例如,选择还原催化剂系统控制器93也可以与引擎控制装置74进行整合。

选择还原催化剂系统控制器93所具有的选择还原催化剂系统100的各种太阳城集团以可
被控制装置30及引擎控制装置74共有的方式构成。引擎控制装置74、选择还原催化剂系统
控制器93与控制装置30同样地,分别包括CPU、RAM、ROM、输入输出接口、存储装置等。引擎控
制装置74根据所收集的数据确定尿素水的喷射量。并且,引擎控制装置74通过选择还原催
化剂系统控制器93对尿素水喷射装置87发送控制信号,并控制对来自引擎11的废气喷射的
尿素水的喷射量。

在检测到选择还原催化剂系统100的异常的情况下,选择还原催化剂系统控制器
93将其检测结果输出至控制装置30。控制装置30根据其检测结果判定选择还原催化剂系统
100有无异常。

控制装置30在进行异常判定的前后继续控制作为电动负荷驱动要件的回转用电
动马达21。即,即使在检测到选择还原催化剂系统100的异常的情况下,若继续进行回转动
作,则控制装置30以能够维持逆变器20与电动马达21之间的可通电控制的状态的方式继续
控制逆变器20直至回转动作结束为止。并且,控制装置30也可以在进行异常判定的前后继
续控制电动发电机12。即,也可以以能够维持逆变器18与电动发电机12之间的可通电控制
的状态的方式继续控制逆变器18。而且,为了将连结逆变器18、逆变器20及蓄电电路120的
直流母线(总线线路)的电压维持为恒定,可以在直流母线与(为电容器、锂离子二次电池
等)蓄电装置19之间设置转换器。此时,控制装置30可以在进行异常判定的前后继续控制蓄
电装置19。即,可以以能够维持蓄电装置19可进行充放电的状态的方式继续控制转换器。

在此,参考图4,对在继续进行回转动作时检测到选择还原催化剂系统100的异常
的情况下,控制装置30继续控制电动马达21的处理进行说明。图4为表示操纵杆操作量、回
转速度及引擎转速各自的随太阳城集团变化的时序图。实线表示在检测到选择还原催化剂系统
100异常的情况下,不停止引擎11及电动马达21的驱动而继续控制电动马达21时的随太阳城集团
的变化。即表示即使在检测到异常之后,也与异常检测前无变化地、根据回转操作杆的操纵
杆操作而继续控制电动马达21的例子。虚线表示在检测到选择还原催化剂系统100的异常
的情况下,停止引擎11及电动马达21的驱动且继续控制电动马达21时的随太阳城集团的变化。即,
表示在检测到异常之后与回转操作杆的操纵杆操作无关地、以制动上部回转体3的回转的
方式继续控制电动马达21的例子。单点划线表示检测到选择还原催化剂系统100的异常的
情况下,停止引擎11及电动马达21的驱动且停止控制电动马达21时的随太阳城集团的变化。

图4(A)表示回转操作杆的操纵杆操作量的随太阳城集团的变化。在本实施例中,回转操
作杆已操作到最大操作量且经过时刻t1而到达时刻t2为止维持最大操作量。并且,在时刻
t2进行返回中立位置的操作。

图4(B)表示回转速度的随太阳城集团的变化,图4(C)表示引擎转速的随太阳城集团的变化。

在时刻t1检测到选择还原催化剂系统100的异常的情况下,控制装置30不停止引
擎11及电动马达21的驱动而继续控制电动马达21。即,一边维持回转速度及引擎转速一边
继续控制电动马达21。因此,回转速度如图4(B)的实线所示,在时刻t2直至进行将回转操作
杆返回至中立位置的操作为止,维持当前的速度。并且,引擎转速如图4(C)的实线所示,在
回转操作杆返回中立位置之后也维持当前的速度。因此,控制装置30例如,即使在继续进行
回转动作时尿素水余量低于规定值的情况下,也能够在其回转动作结束为止不受任何限制
地使引擎11及电动马达21进行动作,并能够防止回转速度的急剧变化。

或者,控制装置30在时刻t1检测到选择还原催化剂系统100的异常的情况下,也可
以停止引擎11及电动马达21的驱动且继续控制电动马达21。即,也可以在停止引擎11的基
础上继续控制电动马达21,从而制动停止上部回转体3的回转。此时,电动马达21在时刻t1
与回转操作杆的操作状态无关地、开始再生动作并一边产生再生电力一边制动停止上部回
转体3。因此,如图4(B)的虚线所示,回转速度急剧降低而成为零。并且,如图4(C)的虚线所
示,引擎转速也急剧降低而成为零。因此,控制装置30例如在继续进行回转动作时尿素水余
量低于规定值的情况下,能够迅速停止引擎11及电动马达21,并能够防止NOx浓度较高的废
气的排出。或者,控制装置30也可以预先设定减速模式,并根据其减速模式缓缓地停止电动
马达21。

另一方面,在时刻t1检测到选择还原催化剂系统100的异常的情况下,若停止电动
马达21的控制,则包括加速转矩及减速(制动)转矩的回转转矩消失,上部回转体3通过惯性
继续回转。回转速度如图4(B)的单点划线所示,通过作用于回转机构2的摩擦力而逐渐降低
而成为零。

控制装置30即使在检测到选择还原催化剂系统100的异常的情况下,也继续控制
电动马达21,即继续控制逆变器20,从而能够防止这种上部回转体3的惯性回转的发生。具
体而言,不停止电动马达21的驱动而继续控制电动马达21,从而能够实现与未检测到异常
时同样的回转动作。或者,停止电动马达21的驱动并继续控制电动马达21,从而能够使电动
马达21迅速停止。并且,通过继续控制逆变器18,控制装置30能够在电动马达21进行减速中
产生再生电力时,将其再生电力供给至电动发电机12。并且,通过继续控制转换器,控制装
置30能够在电动马达21进行减速中产生再生电力时,将其再生电力供给至蓄电装置19。

接着,参考图5对控制装置30的详细内容进行说明。图5表示控制装置30的功能框
图。控制装置30在回转动作中检测到异常的情况下,直至回转动作停止为止继续进行通常
的控制,并在回转动停止之后也继续通常的控制。因此,可对强制辅助开关38等进行与操作
输入相应的回转动作。

控制装置30的各个功能,例如通过中央处理单元(CPU)执行计算机程序而实现。该
计算机程序存储于控制装置30内的存储装置。

由压力传感器29检测出的压力太阳城集团输入于引擎速度指令值生成部507及电动马达
速度指令值生成部508。该压力太阳城集团包括操作装置26的操作太阳城集团,例如上部回转体3的回转
操作、前进后退操作、包含动臂4、斗杆5及铲斗6的工作组件的摆动操作等。

引擎速度指令值生成部507根据来自压力传感器29的压力太阳城集团,生成引擎11的转
速指令值NCE。例如,根据针对由主泵14液压驱动的多个驱动器的操作太阳城集团,求出待供给至
主泵14的动力。根据该动力,求出引擎11的转速指令值NCE。

电动马达速度指令值生成部508根据来自压力传感器29的压力太阳城集团,生成电动马
达21的转速指令值NCM。例如,根据对上部回转体3的回转动作的操作太阳城集团,求出电动马达21
的转速指令值NCM。

余量检测器32的输出信号输入于还原剂余量检测部501。还原剂余量检测部501根
据来自余量检测器32的输出信号,计算还原剂储罐31内的还原剂的余量QR。分解器22的输
出信号输入于电动马达速度检测部502。电动马达速度检测部502根据分解器22的输出信
号,计算电动马达21的转速测定值NM。充电率检测电路44的输出信号输入于充电率检测部
503。充电率检测部503根据充电率检测电路44的输出信号,计算蓄电装置19的充电率SOC。

控制模式管理部504根据还原剂的余量QR、电动马达21的转速测定值NM、蓄电装置
19的充电率SOC、强制辅助开关38的通断状态SWCA及恢复开关39的按压状态SWR,确定引擎
11、电动发电机12及电动马达21的控制模式MC。具体而言,从多个控制模式MC中选择一个控
制模式。

图6中示出控制模式MC的状态转换图。控制模式MC包括通常模式MC1、输出限制模
式MC2、怠速模式MC3、第1强制辅助模式MC4、第2强制辅助模式MC5、第1辅助禁止模式MC6及
第2辅助禁止模式MC7。图6中示出了控制模式MC间的主要转变,并未示出所有转变。

在通常模式MC1中,引擎11、电动发电机12及回转用电动马达21的输出被控制在不
大于通常的输出上限值范围。在输出限制模式MC2中,引擎11、电动发电机12及回转用电动
马达21的输出被限制在不大于比通常的输出上限值低的限制上限值的范围。在怠速模式
MC3中,引擎11在怠速状态下运行,电动发电机12及回转用电动马达21的输出成为0。

在第1强制辅助模式MC4中,引擎11的输出被限制在限制上限值以下,电动发电机
12及回转用电动马达21的输出被控制在不大于通常的输出上限值。在第2强制辅助模式MC5
中,引擎11在怠速状态下运行,且电动发电机12及回转用电动马达21的输出被控制在不大
于通常的输出上限值。

在第1辅助禁止模式MC6中,引擎11的输出被限制在限制上限值以下,且电动发电
机12及回转用电动马达21的输出成为0。在第2辅助禁止模式MC7中,引擎11在怠速状态下运
行,电动发电机12及回转用电动马达21的输出成为0。

接着,对各控制模式MC间的转变条件进行说明。在控制模式MC为通常模式MC1时,
还原剂的余量QR减少,且在上部回转体3不处于回转动作中的情况下,控制模式MC从通常模
式MC1转变为输出限制模式MC2。例如,在还原剂的余量QR小于判定阈值THQ的情况下,判定
为还原剂的余量QR正在减少。在电动马达21的转速测定值NM小于判定阈值THV的情况下,判
定为不进行回转动作。即使还原剂的余量QR减少,但若继续进行回转动作,则等待从通常模
式MC1转变为输出限制模式MC2,直至回转动作结束。

在控制模式MC为输出限制模式MC2时,若驾驶员补充还原剂,并按下恢复开关39,
则控制模式MC从输出限制模式MC2恢复为通常模式MC1。图6的SWR表示还原剂被补充且恢复
开关39被按下的情况。

在控制模式MC为输出限制模式MC2时,还原剂的余量QR实质上成为零,且在上部回
转体3不在回转动作中的情况下,控制模式MC从输出限制模式MC2转变为怠速模式MC3。在控
制模式MC为怠速模式MC3时,若驾驶员补充还原剂,并按下恢复开关39,则控制模式MC从怠
速模式MC3恢复为通常模式MC1。

在控制模式MC为输出限制模式MC2时,若强制辅助开关38被导通,则控制模式MC从
输出限制模式MC2转变为第1强制辅助模式MC4。在控制模式MC为第1强制辅助模式MC4时,若
强制辅助开关38被切断,则控制模式MC由第1强制辅助模式MC4转变为输出限制模式MC2。

在控制模式MC为怠速模式MC3时,若强制辅助开关38被导通,则控制模式MC从怠速
模式MC3转变为第2强制辅助模式MC5。在控制模式MC为第2强制辅助模式MC5时,若强制辅助
开关38被切断,则控制模式MC从第2强制辅助模式MC5转变为怠速模式MC3。

在控制模式MC为输出限制模式MC2或第1强制辅助模式MC4时,若充电率SOC低于可
辅助阈值THS0,则控制模式MC转变为第1辅助禁止模式MC6。在控制模式MC为怠速模式MC3或
第2强制辅助模式MC5时,若充电率SOC低于可辅助阈值THS0,则控制模式MC转变为第2辅助
禁止模式MC7。

在控制模式MC为第1辅助禁止模式MC6时,若充电率SOC恢复,则控制模式MC由第1
辅助禁止模式MC6转变为输出限制模式MC2。在控制模式MC为第2辅助禁止模式MC7时,若充
电率SOC恢复,则控制模式MC从第2辅助禁止模式MC7转变为怠速模式MC3。例如,若充电率
SOC大于恢复判定阈值THS1,则判断为充电率SOC已恢复。恢复判定阈值THS1高于可辅助阈
值THS0。

在控制模式MC为第1强制辅助模式MC4时,还原剂的余量QR实质上成为零,且在上
部回转体3不在进行回转动作的情况下,控制模式MC从第1强制辅助模式MC4转变为第2强制
辅助模式MC5。在控制模式MC为第1辅助禁止模式MC6时,若还原剂的余量QR实质上成为零,
则控制模式MC从第1辅助禁止模式MC6转变为第2辅助禁止模式MC7。

返回图5,继续对控制装置30的功能进行说明。

引擎输出上限值生成部505根据当前的控制模式MC,生成引擎输出上限值。引擎输
出上限值包括转速上限值NUE及转矩上限值TUE。在控制模式MC为通常模式MC1时,作为转速
上限值NUE而生成通常的转速上限值NUE0,作为转矩上限值TUE而生成通常的转矩上限值
TUE0。在控制模式MC为输出限制模式MC2、第1强制辅助模式MC4或第1辅助禁止模式MC6时,
作为转速上限值NUE而生成转速上限值NUE1,作为转矩上限值TUE而生成转矩上限值TUE1。
转速上限值NUE1小于通常的转速上限值NUE0,转矩上限值TUE1小于通常的转矩上限值
TUE0。在控制模式MC为怠速模式MC3、第2强制辅助模式MC5或第2辅助禁止模式MC7时,作为
转速上限值NUE而生成怠速转速NUE2,作为转矩上限值TUE而生成转矩上限值TUE2。怠速转
速NUE2小于转速上限值NUE1,转矩上限值TUE2小于转矩上限值TUE1。

电动马达输出上限值生成部506根据当前的控制模式MC,生成电动马达输出上限
值。引擎输出上限值包括转速上限值NUM及转矩上限值TUM。在控制模式MC为通常模式MC1、
第1强制辅助模式MC4或第2强制辅助模式MC5时,作为转速上限值NUM而生成通常的转速上
限值NUM0,作为转矩上限值TUM而生成通常的转矩上限值TUM0。在控制模式MC为输出限制模
式MC2时,作为转速上限值NUM而生成转速上限值NUM1,作为转矩上限值TUM而生成转矩上限
值TUM1。转速上限值NUM1小于通常的转速上限值NUM0,转矩上限值TUM1小于通常的转矩上
限值TUM0。

引擎控制部509根据引擎的转速指令值NCE、引擎的转速上限值NUE及转矩上限值
TUE,计算燃料喷射量SE。具体而言,在引擎11的转速测定值NE不大于转速上限值NUE,引擎
11所产生的转矩不大于转矩上限值TUE的条件下,以引擎11的转速测定值接近转速指令值
NCE的方式,计算燃料喷射量SE。

电动马达控制部510根据电动马达的转速指令值NCM、电动马达的转速上限值NUM
及转矩上限值TUM,生成用于控制逆变器20的脉宽调变信号PWM。具体而言,在电动马达21的
转速测定值NM不大于转速上限值NUM,电动马达21所产生的转矩TM不大于转矩上限值TUM的
条件下,以电动马达21的转速测定值NM接近转速指令值NCM的方式控制逆变器20。

图7A中示出引擎输出上限值生成部505的功能框图。引擎输出上限值生成部505包
括速度限制部5051、PI控制部5052、喷射量计算部5053及转速检测部5054。

速度限制部5051根据引擎的转速指令值NCE及转速上限值NUE输出转速指令值
NCE1。具体而言,输入的转速指令值NCE在转速上限值NUE以下的区域,输出的转速指令值
NCE1与输入的转速指令值NCE相等。在输入转速指令值NCE不大于转速上限值NUE的情况下,
输出的转速指令值NCE1与转速上限值NUE相等。

图8A中示出输入于速度限制部5051的转速指令值NCE与输出的转速指令值NCE1的
关系。

在控制模式MC为通常模式MC1时,转速上限值NUE中设定有通常的转速上限值
NUE0。因此,在从0至通常的转速上限值NUE0的范围内,输出的转速指令值NCE1如实线mc1所
示发生变化。在控制模式MC为输出限制模式MC2时,在转速上限值NUE中设定有小于通常的
转速上限值NUE0的转速上限值NUE1。因此,转速指令值NCE1如实线mc2所示,不大于转速上
限值NUE1。

速度传感器33检测引擎11的转速。检测结果输入于转速检测部5054。转速检测部
5054根据速度传感器33的输出信号,生成引擎11的转速测定值NE。PI控制部5052根据转速
指令值NCE1与转速测定值NE的差值控制PI,并输出转矩指令值TCE。

喷射量计算部5053根据转矩指令值TCE与转矩上限值TUE,计算燃料喷射量SE。具
体而言,在转矩指令值TCE为转矩上限值TUE以下的情况下,以产生与转矩指令值TCE相等的
转矩的方式,确定燃料喷射量SE。若转矩指令值TCE大于转矩上限值TUE,则以产生与转矩上
限值TUE相等的转矩的方式,确定燃料喷射量SE。即,引擎11所产生的转矩被限制在不大于
转矩上限值TUE的范围。

图8B中示出转矩指令值TCE与燃料喷射量SE之间的关系。在控制模式MC为通常模
式MC1时,在转矩指令值TCE为通常的转矩上限值TUE0以下的情况下,引擎11以产生与转矩
指令值TCE相等的转矩的方式,确定燃料喷射量SE。若转矩指令值TCE大于通常的转矩上限
值TUE0,则以引擎11所产生的转矩与转矩上限值TUE0相等的方式,确定燃料喷射量SE。即,
以引擎11所产生的转矩不大于通常的转矩上限值TUE0的方式,确定燃料喷射量SE(实线
mc1)。

在控制模式MC为输出限制模式MC2时,以引擎11所产生的转矩不大于转矩上限值
TUE1的方式,确定燃料喷射量SE(实线mc2)。即,引擎11所产生的转矩被限制在转矩上限值
TUE1。

图7B中示出电动马达输出上限值生成部506的功能框图的一例。电流检测部5066
检测电动马达21的驱动电流,并输出驱动电流测定值IM。转速检测部5067检测电动马达21
的转速,并输出转速测定值NM。将上部回转体3顺时针回转时的转速定义为正,逆时针回转
时的转速定义为负。将上部回转体3顺时针回转的转矩定义为正,逆时针回转的转矩定义为
负。

速度限制部5061根据电动马达21的转速指令值NCM及转速上限值NUM,输出转速指
令值NCM1。输入的转速指令值NCM的绝对值在转速上限值NUM的绝对值以下的区域,输出的
转速指令值NCM1与转速指令值NCM相等。在输入的转速指令值NCM的绝对值大于转速上限值
NUM的绝对值的情况下,输出的转速指令值NCM1的绝对值与转速上限值NUM的绝对值相等。
输出的转速指令值NCM1的符号与转速指令值NCM的符号相同。

图8C中示出输入于速度限制部5061的转速指令值NCM与输出的转速指令值NCM1之
间的关系。

在控制模式MC为通常模式MC1时,转速上限值NUM中设定有通常的转速上限值
NUM0。因此,输出的转速指令值NCM1的绝对值如实线mc1所示,在通常的转速上限值NUM0以
下的范围内发生变化。在控制模式MC为输出限制模式MC2时,转速上限值NUM中设定有转速
上限值NUM1。因此,输出的转速指令值NCM1的绝对值如实线mc2所示,在不大于转速上限值
NUM1的范围内发生变化。

PI控制部5062根据转速指令值NCM1与转速测定值NM的差值进行PI控制,并输出转
矩指令值TCM。转矩限制部5063根据转矩指令值TCM及转矩上限值TUM,输出驱动电流指令值
IC0。在转矩指令值TCM的绝对值为转矩上限值TUM以下的情况下,以产生与转矩指令值TCM
相等的转矩的方式,确定驱动电流指令值IC0。若转矩指令值TCM的绝对值大于转矩上限值
TUM,则以产生与转矩上限值TUM相等的转矩的方式,确定驱动电流指令值IC0。

图8D中示出转矩指令值TCM与驱动电流指令值IC0之间的关系。

在控制模式MC为通常模式MC1时,以电动马达21所产生的转矩的绝对值不大于通
常的转矩上限值TUM0的方式,确定驱动电流指令值IC0(实线mc1)。在控制模式MC为输出限
制模式MC2时,以电动马达21所产生的转矩的绝对值不大于转矩上限值TUM1的方式,确定驱
动电流指令值IC0(实线mc2)。即,电动马达21所产生的转矩的绝对值被限制在转矩上限值
TUM1以下。

PI控制部5064根据驱动电流指令值IC0与驱动电流测定值IM的差值,进行PI控制,
并输出驱动电流指令值IC1。PWM信号生成部5065根据驱动电流指令值IC1,生成脉宽调变信
号PWM。通过脉宽调变信号PWM控制逆变器20。

接着,对控制模式MC从通常模式MC1转变为输出限制模式MC2的效果进行说明。在
输出限制模式MC2中,引擎11的转速及转矩的上限值分别被限制在转速上限值NUE1及转矩
上限值TUE1。因此,能够降低还原引擎11的废气中的氮氧化物的还原剂的使用量。

若引擎11的输出上限值被限制得较低,则动臂4等工作组件的摆动动作慢于与驾
驶员的操作相应的速度。此时,若电动马达21以通常模式MC1的速度进行动作,则上部回转
体3以与驾驶员的操作相应的速度回转。因此,上下方向的摆动动作与回转动作不匹配,从
而使驾驶员产生不协调感。而且,若工作组件的上下方向的摆动动作不按照驾驶员的操作
执行而只有上部回转体3按照操作进行回转,则有可能在作业中产生不可预测的故障。

若上部回转体3在回转中违背驾驶员的操作而引擎11的输出受到限制,则有可能
导致动臂4等工作组件的移动轨迹大幅脱离驾驶员所预测的轨迹。在实施例中,在继续进行
回转动作的情况下,控制模式MC不会从通常模式MC1转变为输出限制模式MC2而在回转动作
结束之后进行转变。因此,不会导致工作组件的移动轨迹大幅脱离驾驶员所预测的轨迹。

在实施例中,引擎11的转速及转矩的上限值被限制得较低的同时,电动马达21的
转速及转矩的上限值也分别被限制在转速上限值NUM1及转矩上限值TUM1。由此,保持上下
方向的摆动动作与回转动作的匹配性,因此能够减轻给驾驶员带来的不协调感。

接着,对控制模式MC从输出限制模式MC2转变为怠速模式MC3的效果进行说明。在
怠速模式MC3中,引擎保持怠速状态。因此,即使还原剂的余量QR为零,也可将废气中的氮氧
化物的浓度抑制得较低。

接着,对控制模式MC从输出限制模式MC2转变为第1强制辅助模式MC4的效果进行
说明。在输出限制模式MC2中,引擎11及电动发电机12这两者的输出受到限制。在第1强制辅
助模式MC4中,引擎11的输出受到限制,但电动发电机12能够输出通常的输出上限值为止的
动力。通过将来自电动发电机12的输出设为较高,从而能够暂时提高从主泵14送出的油量。
例如,可通过暂时提高履带的驱动力而容易从隘路中脱出。若在通常的输出上限值附近运
行电动发电机12,则加速蓄电装置19的充电率SOC的降低。因此,在通常的输出上限值附近
能够使电动发电机12动作的太阳城集团较短,例如为几十秒钟。

接着,对控制模式MC从怠速模式MC3转变为第2强制辅助模式MC5的效果进行说明。
在怠速模式MC3中,引擎11为怠速状态,因此只能以超低速进行行走。并且,上坡较困难。在
第2强制辅助模式MC5中,通过电动发电机12驱动主泵14,从而能够提高行走能力。由此,例
如能够确保到还原剂补给地点为止的行走。

接着,对控制模式MC转变为第1辅助禁止模式MC6或第2辅助禁止模式MC7的效果进
行说明。在第1辅助禁止模式MC6及第2辅助禁止模式MC7中,即使强制辅助开关38为被导通
的状态,也不向电动发电机12及电动马达21供给电力。因此,能够避免蓄电装置19的过度放
电。

在上述实施例中,若还原剂的余量QR成为零,则将控制模式MC转变为怠速模式
MC3,从而将引擎11设为怠速状态。也可以在还原剂的余量QR成为零时,强制停止引擎11。在
该情况下,可在第2强制辅助模式MC5中进行所需最小限度的行走、工作组件的姿势变更。

并且,在上述实施例中,如图7A所示,对引擎11的转速及转矩这两者设置转速上限
值NUE1、转矩上限值TUE1,从而限制了引擎11的输出。可以对引擎11的转速及转矩的仅一个
设置限制上限值,从而限制引擎11的输出。同样地,也可以对电动马达21的转速及转矩的仅
一个设置限制上限值,从而限制电动马达21的输出。

并且,在上述实施例中,在输出限制模式MC2或怠速模式MC3时,若驾驶员按下恢复
开关39,则控制模式MC恢复为通常模式MC1。然而,即使在第1强制辅助模式MC4、第2强制辅
助模式MC5、第1辅助禁止模式MC6或第2辅助禁止模式MC7时,也可以在驾驶员按下恢复开关
39时控制模式MC恢复为通常模式MC1。也可以省略恢复开关39。这是因为控制装置30能够检
测还原剂的余量QR。

接着,参考图9示出控制模式MC的状态转换图的另一例。图9表示检测到异常之后
引擎11的输出受到限制的同时,电动马达21的输出也受到限制的例子。在图9的控制模式MC
包括通常模式MC1A、提醒注意模式MC2A及怠速模式MC3A。图9中示出了控制模式MC之间的主
要转变,并未示出所有转变。

在通常模式MC1A中,引擎11、电动发电机12、电动马达21及主泵14的输出被控制在
不大于通常的输出上限值的范围。在提醒注意模式MC2A中,引擎11、电动发电机12、电动马
达21及主泵14的输出被限制在不大于比通常的输出上限值低的第1限制上限值的范围(输
出限制(弱))。在怠速模式MC3A中,引擎11、电动发电机12、电动马达21及主泵14的输出被限
制在不大于比第1限制上限值更低的第2限制上限值的范围(输出限制(强))。

接着,对各控制模式MC之间的转变条件进行说明。在控制模式MC为通常模式MC1A
时,若还原剂的余量QR小于判定阈值THQ1,则控制模式MC由通常模式MC1A转变为提醒注意
模式MC2A。

控制模式MC为提醒注意模式MC2A时,若按下退出开关,则即使在未补充还原剂的
情况下,即,即使在还原剂的余量QR小于判定阈值THQ1的情况下,控制模式MC也从提醒注意
模式MC2A恢复为通常模式MC1A。图9的SWE表示退出开关被按下。此时,在恢复后经过规定时
间为止或恢复后还原剂的余量QR成为判定阈值THQ0(例如零)以下为止,可在通常模式MC1A
下进行作业。退出开关与强制辅助开关38及恢复开关39同样地,连接于控制装置30。若在回
复后经过规定太阳城集团或恢复后还原剂的余量QR成为判定阈值THQ0(例如零)以下,则控制模式
MC从通常模式MC1A转变为提醒注意模式MC2A。控制模式MC为提醒注意模式MC2A时,还原剂
被补充,且即使在恢复开关39被按下时控制模式MC也从提醒注意模式MC2A恢复为通常模式
MC1A。图9的SWR表示还原剂被补充且恢复开关39被按压。但是,在该情况下,即使在恢复后
经过了规定太阳城集团,控制模式MC也不会从通常模式MC1A转变为提醒注意模式MC2A。这是因为
补充了还原剂。

控制模式MC为提醒注意模式MC2A时,若还原剂的余量QR小于判定阈值THQ2(<
THQ1),则控制模式MC从提醒注意模式MC2A转变为怠速模式MC3A。或者,若控制模式MC转变
为提醒注意模式MC2A之后的经过太阳城集团大于规定太阳城集团,则控制模式MC从提醒注意模式MC2A转
变为怠速模式MC3A。

若在控制模式MC为怠速模式MC3A时按下退出开关,则即使在未补充还原剂的情况
下,即,在还原剂的余量QR小于判定阈值THQ1的情况下,控制模式MC也从怠速模式MC3A恢复
为通常模式MC1A。此时,在恢复后经过规定太阳城集团为止或恢复后还原剂的余量QR成为判定阈
值THQ0(例如零)以下为止,可在通常模式MC1A下进行作业。若恢复后经过规定太阳城集团或恢复
后还原剂的余量QR成为判定阈值THQ0(例如零)以下,则控制模式MC从通常模式MC1A转变为
怠速模式MC3A。即使在控制模式MC为怠速模式MC3A时,还原剂被补充,且在恢复开关39被按
下时控制模式MC也从怠速模式MC3A恢复为通常模式MC1A。但是,在该情况下,即使在恢复后
经过了规定太阳城集团,控制模式MC也不会从通常模式MC1A转变为怠速模式MC3A。这是因为补充
了还原剂。

接着,参考图10~图12对控制装置30控制引擎11及电动马达21各自的输出的处理
的另一例即动力分配处理进行说明。图10~图12表示在检测到异常之后,与引擎11的输出
的限制相应地电动马达21的输出受到限制的例子。

图10表示通过与引擎输出上限值对应的泵电流I而确定的泵吐出压P与泵吐出量Q
之间的关系。若泵电流I被确定,则确定用于得到泵吐出压P的泵吐出量Q。图10所示的线图
表示在I1~Im之间改变泵电流I并通过泵电流I而确定的泵吐出压P与泵吐出量Q之间的关
系。对该线图的关系进行表格化的映射图为右侧的P-Q映射图。P-Q映射图中示出为了在泵
电流I1~Im各自中得到泵吐出压P1~Pn而所需要的泵吐出量Q。例如,可知在将泵电流I设定
为Ij时,为了得到泵吐出压Pi,采用Ij行与Pi列的相交部分所示的泵吐出量Qji即可。

控制装置30利用这种P-Q图表,根据引擎11的输出限制执行减马力控制。

接着,参考图11对控制装置30根据液压负荷进行引擎11及电动马达21的动力分配
的情况进行说明。图11为执行动力分配处理的控制装置30的功能框图。通过该动力分配处
理,控制装置30控制电动发电机12的辅助量,从而能够适当地控制引擎11的负荷。其结果,
能够防止对引擎11的超负荷并以高效的条件运行引擎11。

控制装置30中输入有泵电流I、泵吐出压Pi、回转用电动马达要求输出Per、引擎转
速Nact、蓄电池电压Vm及目标充电率SOCt。

回转用电动马达要求输出Per相当于电负荷所需要的电功率。太阳城集团回转用电动马
达要求输出Per,例如,根据操作者所操作的操作杆的操作量来算出。

引擎转速Nact相当于引擎11的实际转速。引擎11在挖土机运行时始终被驱动,且
检测该引擎转速Nact。蓄电池电压Vm相当于蓄电装置19的端子间电压,且通过电压表检测。

泵电流I及泵吐出压Pi输入于液压负荷推定运算部50。液压负荷推定运算部50利
用泵电流I及泵吐出压Pi计算液压负荷要求输出Phr。所计算的液压负荷要求输出Phr被供
给至动力分配部60。

引擎转速Nact输入于引擎输出范围确定部52。在引擎输出范围确定部52存储有用
于根据引擎转速Nact求出引擎输出上限值及引擎输出下限值的映射图或变换表。引擎输出
范围确定部52根据所输入的引擎转速Nact计算引擎输出上限值Pgou及引擎输出下限值
Pgol,并供给至动力分配部60。

蓄电池电压Vm及目标充电率SOCt输入于电池输出确定部54。电池输出确定部54包
括电池输出范围确定部54A、电池输出目标值确定部54B及充电状态计算部54C。充电状态计
算部54C根据所输入的蓄电池电压Vm计算充电率SOC。计算出的充电率SOC供给至电池输出
范围确定部54A及电池输出目标值确定部54B。

在电池输出范围确定部54A存储有用于根据充电率SOC计算电池输出上限值及下
限值的图表或变换表。在电池输出目标值确定部54B存储有用于根据充电率SOC及目标充电
率SOCt计算电池输出目标值的映射图或变换表。该映射图或变换表例如可以为对所输入的
充电率SOC与目标充电率SOCt之间的偏差、与电池输出目标值的关系进行定义的表格。目标
充电率SOCt可以由任意的方式确定,可以为固定值,也可以为可变值。电池输出范围确定部
54A根据充电率SOC求出电池输出上限值Pbou0及电池输出下限值Pbol0,并供给至动力分配
部60。电池输出目标值确定部54B根据所输入的充电率SOC及目标充电率SOCt计算电池输出
目标值Pbot0,并供给至动力分配部60。

电池输出上限值Pbou0相当于放电电力的上限值。电池输出下限值Pbol0为负值,
其绝对值相当于充电电力的上限值。

动力分配部60根据液压负荷要求输出Phr、回转用电动马达要求输出Per、引擎输
出上限值Pgou、引擎输出下限值Pgol、电池输出上限值Pbou0、电池输出下限值Pbol0及电池
输出目标值Pbot0确定对最终液压负荷输出Pho、电动发电机12的电动发电机输出Pao及电
负荷输出Peo。此时,动力分配部60以引擎输出落在被引擎输出上限值Pgou及引擎输出下限
值Pgol定义的范围内且电池输出落在被电池输出上限值Pbou0及电池输出下限值Pbol0定
义的范围的方式确定最终液压负荷输出Pho、电动发电机输出Pao及电负荷输出Peo,并进行
输出。控制装置30根据它们所确定的输出控制电动发电机12。

如上所述,控制装置30高精度地计算液压负荷要求输出Phr,并控制电动发电机12
的辅助量,从而能够适当地控制引擎11的负荷。因此,能够防止对引擎11的超负荷,并能够
以高效的条件运行引擎11。

并且,动力分配部60可以以液压负荷输出Pho占要求总输出的比例与电负荷输出
Peo占要求总输出的比例不发生变动的方式,确定液压负荷输出Pho及电负荷输出Peo。要求
总输出为液压负荷输出Pho、电动发电机输出Pao及电负荷输出Peo的总和。此时,在液压负
荷要求输出Phr降低的情况下,动力分配部60降低液压负荷输出Pho的同时降低电负荷输出
Peo。即,由于引擎11的输出限制,输出供给侧即引擎11的输出变小,因此动力分配部60降低
液压负荷输出Pho及电负荷输出Peo。其结果,主泵14及电动马达21各自的输出与引擎11的
输出的降低相应地降低。

接着,参考图12对图11的控制装置30在继续进行回转动作中检测到选择还原催化
剂系统100的异常时的处理进行说明。图12为表示操纵杆操作量、回转速度、引擎输出及泵
输出各自的随太阳城集团变化的时序图。

图12(A)表示回转操作杆的操纵杆操作量的随太阳城集团的变化。在本实施例中,回转操
作杆已操作至最大操作量,并在经过时刻t1而到达时刻t2为止维持最大操作量。并且,在时
刻t2中进行返回中立位置的操作。

图12(B)表示回转速度的随太阳城集团的变化,图12(C)表示引擎输出的随太阳城集团的变化,
图12(D)表示泵输出的随太阳城集团的变化。

在时刻t1检测到选择还原催化剂系统100的异常的情况下,控制装置30为了抑制
NOx浓度较高的废气排出,降低引擎输出上限值。

例如,控制装置30在尿素水余量成为第1阈值以下时,降低作为引擎输出上限值的
转矩上限值并将引擎11的转矩限制在规定值以下。或者,控制装置30在尿素水余量成为第2
阈值以下时,降低作为引擎输出上限值的转速上限值并将引擎11的转速降低至规定转速。

若引擎输出上限值降低,则引擎输出如图12(C)所示会降低。并且,若引擎输出上
限值降低,则泵电流I也降低,因此泵输出也如图12(D)所示会降低。

并且,在尿素水余量分别达到包括第1阈值及第2阈值的多个阈值时,控制装置30
一方面限制引擎11的输出,另一方面继续控制电动马达21。

具体而言,控制装置30的动力分配部60与泵电流I的降低相应地降低液压负荷要
求输出Phr以及液压负荷输出Pho。并且,随着液压负荷输出Pho降低而降低电负荷输出Peo。
电负荷输出Peo的降低与基于速度限制部5061及转矩限制部5063的限制无关地,进一步与
回转操作杆的杆操作无关地,导致电动马达21的输出的降低。

其结果,回转速度如图12(B)所示,在时刻t1开始降低,并降低至与对应于液压负
荷输出Pho的电负荷输出Peo相应的水平。

通过这种方式,在继续进行回转动作时检测到选择还原催化剂系统100的异常的
情况下,控制装置30降低引擎输出,从而能够抑制NOx浓度较高的废气排出。

并且,在检测到选择还原催化剂系统100的异常的情况下,控制装置30也继续控制
电动马达21,从而能够将回转速度维持在与对应于液压负荷输出Pho的电负荷输出Peo相应
的水平。并且,由于停止了回转动作之后也维持逆变器20与电动马达21之间的可通电控制
的状态,因此在回转操作杆被重新进行操作的情况下控制装置30能够立即重新开始电动马
达21的驱动。并且,控制装置30能够通过还继续控制逆变器18、转换器,在电动马达21产生
再生电力的情况下立即向电动发电机12、蓄电装置19供给电力。

并且,控制装置30可以设为在附件、回转机构2等进行动作的(杆操作中)情况下,
不进行引擎11的输出限制而在其动作结束之后进行引擎11的输出限制。此时,在进行下一
个动作(杆操作)时执行引擎11的输出限制。在挖土机中,很少有较长太阳城集团继续进行1次动作
(例如,1次回转动作、1次斗杆闭合动作等),这是因为作为应急措施只在较短太阳城集团不进行引
擎11的输出限制而能够继续进行其动作。

根据以上实施例对本发明进行了说明,但本发明并不限于这些实施例。例如,可进
行各种变更、改良、组合等,对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

并且,本申请主张基于2014年12月5日于日本申请的日本专利申请2014-246388号
的优先权,该日本专利申请的全部内容通过参考援用于本申请中。

符号说明

1-下部行走体,1A-左行走用液压马达,1B-右行走用液压马达,2-回转机构,3-上
部回转体,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,11-引擎,12-电动发电
机,13-转矩传递机构,14-主泵,15-先导泵,16-高压液压管路,17-控制阀,18-逆变器,19-
蓄电装置,20-逆变器,21-电动马达,22-分解器,23-机械制动器,24-减速机,25-先导管路,
26-操作装置,27、28-液压管路,29-压力传感器,30-控制装置,31-还原剂储罐,32-余量检
测器,33-速度传感器,38-强制辅助开关,39-恢复开关,44-充电率检测电路,50-液压负荷
推定运算部,52-引擎输出范围确定部,54-电池输出确定部,54A-电池输出范围确定部,
54B-电池输出目标值确定部,54C-充电状态计算部,60-动力分配部,74-引擎控制装置,80-
涡轮增压器,81-排气管,82-空气净化器,83-进气管,84-中冷器,85-柴油机微粒过滤器,
86-选择还原催化剂,87-尿素水喷射装置,88-尿素水供给管路,89-尿素水供给泵,90-过滤
器,91、92-NOx传感器,93-选择还原催化剂系统控制器,100-选择还原催化剂系统,120-蓄
电电路,501-还原剂余量检测部,502-电动马达速度检测部,503-充电率检测部,504-控制
模式管理部,505-引擎输出上限值生成部,506-电动马达输出上限值生成部,507-引擎速度
指令值生成部,508-电动马达速度指令值生成部,509-引擎控制部,510-电动马达控制部,
5051-速度限制部,5052-PI控制部,5053-喷射量计算部,5054-转速检测部,5061-速度限制
部,5062-PI控制部,5063-转矩限制部,5064-PI控制部,5065-PWM信号生成部,5066-电流检
测部,5067-转速检测部,IC0、IC1-驱动电流指令值,IM-电动马达的驱动电流测定值,MC-控
制模式,MC1-通常模式,MC2-输出限制模式,MC3-怠速模式,MC4-第1强制辅助模式,MC5-第2
强制辅助模式,MC6-第1辅助禁止模式,MC7-第2辅助禁止模式,NCE、NCE1-引擎的转速指令
值,NCM、NCM1-电动马达的转速指令值,NE-引擎的转速测定值,NM-电动马达的转速测定值,
NUE、NUE0、NUE1-引擎的转速上限值,NUE2-怠速转速,NUM、NUM0、NUM1-电动马达的转速上限
值,PWM-脉宽调变信号,QR-还原剂的余量,SE-燃料喷射量,SOC-充电率,SOCt-目标充电率,
SWCA-强制辅助开关的通断状态,SWR-恢复开关的按压状态,TCE-引擎的转矩指令值,TCM-
电动马达的转矩指令值,TUE、TUE0、TUE1、TUE2-引擎的转矩上限值,TUM、TUM1-电动马达的
转矩上限值。

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挖土机 控制 方法
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