專利名稱：混合式工作機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)電容器的劣化狀態(tài)進(jìn)行輸出控制的混合式工作機(jī)械。
背景技術(shù)：
近年來，在施工工作機(jī)械等動(dòng)力產(chǎn)生機(jī)械中要求考慮了地球環(huán)境的省燃料消耗、 低公害、低噪音等性能。為了滿足這些要求，出現(xiàn)了利用電動(dòng)機(jī)代替液壓泵或者作為液壓泵的輔助的液壓挖土機(jī)等工作機(jī)械。在組裝了電動(dòng)機(jī)的工作機(jī)械中，從電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的剩余的動(dòng)能變換成電能蓄積于電容器等中。電容器因長時(shí)間反復(fù)充放電使用或者因過充電、過放電或發(fā)熱等而逐漸劣化。通過測(cè)定電容器的內(nèi)部電阻能夠判定劣化狀態(tài)。(日本特開2007-155586號(hào)公報(bào))。若不管電容器已劣化而繼續(xù)通常的運(yùn)行，則劣化加快，縮短電容器的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
基于本發(fā)明的一觀點(diǎn)，提供一種混合式工作機(jī)械，其具有電容器；電動(dòng)發(fā)電機(jī)，作為發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)動(dòng)作；轉(zhuǎn)換器，切換從所述電容器向所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)供給電力的放電狀態(tài)和通過由所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電力對(duì)所述電容器進(jìn)行充電的充電狀態(tài)，并且能夠控制在放電狀態(tài)時(shí)從該電容器輸出的電功率及在充電狀態(tài)時(shí)輸入至該電容器的電功率；電容器電壓表，測(cè)定所述電容器的端子間電壓；電容器電流表，測(cè)定所述電容器的充放電電流；及控制裝置，從所述電容器電壓表及所述電容器電流表輸入測(cè)定結(jié)果，并且根據(jù)測(cè)定結(jié)果決定所述電容器的輸入輸出電力的適當(dāng)范圍，并以所述電容器的輸入輸出電力不脫離所述適應(yīng)性范圍的方式控制所述轉(zhuǎn)換器。發(fā)明效果根據(jù)電容器電壓表及電容器電流表的測(cè)定結(jié)果，能夠推測(cè)電容器的劣化狀態(tài)。根據(jù)該測(cè)定結(jié)果確定電容器的輸入輸出電力處于適當(dāng)范圍，因此能夠抑制電容器的劣化。


圖1是實(shí)施例的混合式工作機(jī)械的側(cè)視圖。圖2是實(shí)施例的混合式工作機(jī)械的塊圖。圖3是搭載于實(shí)施例的混合式工作機(jī)械的蓄電電路的等效電路圖。圖4是表示實(shí)施例的混合式工作機(jī)械的從啟動(dòng)至停止的流程的圖。圖5是以第1測(cè)量方法測(cè)定電容器的內(nèi)部電阻來決定運(yùn)行狀態(tài)的流程圖。圖6是電容器的等效電路圖。圖7是表示以第1測(cè)量方法測(cè)定電容器的內(nèi)部電阻時(shí)的充電率與充放電電流及端子間電壓的時(shí)間變化的圖表。圖8是以第2測(cè)量方法測(cè)定電容器的內(nèi)部電阻來決定運(yùn)行狀態(tài)的流程圖。圖9是表示以第2測(cè)量方法測(cè)定電容器的內(nèi)部電阻時(shí)的端子間電壓和充放電電流的時(shí)間變化的圖表。圖10-1中(IOA)是實(shí)施例的混合式工作機(jī)械的簡(jiǎn)單的塊圖，(IOB)是控制裝置的功能塊圖。圖10-2中(IOC)是控制裝置的功能塊圖的其他例子。圖11中(IlA)是雙電層電容器的等效電路圖，(IlB)是簡(jiǎn)略化的等效電路圖， (lie)是表示靜電電容CL和CH的兩端的電壓的時(shí)間變化的一例的圖表。圖12中(12A)是表示內(nèi)部電阻的過渡特性的圖表，(12B)是表示端子間電壓Vm的實(shí)際測(cè)量值、靜電電容C的兩端的電壓Vc的理論值及靜電電容C的兩端的電壓的近似計(jì)算值Vca的圖表，(12C)是表示電容器的充放電電流的時(shí)間變化的圖表。圖13中(13A)是表示內(nèi)部電阻的過渡特性的圖表，(13B)是表示端子間電壓Vm的實(shí)際測(cè)量值、靜電電容C的兩端的電壓Vc的理論值及靜電電容C的兩端的電壓的近似計(jì)算值Vca的圖表，(13C)是表示電容器的充放電電流的時(shí)間變化的圖表。圖14中(14A)是表示內(nèi)部電阻的過渡特性的圖表，(14B)是表示端子間電壓Vm的實(shí)際測(cè)量值、靜電電容C的兩端的電壓Vc的理論值及靜電電容C的兩端的電壓的近似計(jì)算值Vca的圖表，(14C)是表示電容器的充放電電流的時(shí)間變化的圖表。圖15中(15A)是表示內(nèi)部電阻的過渡特性及近似值的圖表，(15B)是表示端子間電壓Vm的實(shí)際測(cè)量值、靜電電容C的兩端的電壓Vc的理論值及靜電電容C的兩端的電壓的近似計(jì)算值Vc1的圖表，(15C)是表示電容器的充放電電流的時(shí)間變化的圖表。圖16中(16A)是表示內(nèi)部電阻的過渡特性及近似值的圖表，(16B)是表示端子間電壓Vm的實(shí)際測(cè)量值、靜電電容C的兩端的電壓Vc的理論值及靜電電容C的兩端的電壓的近似計(jì)算值Vc2的圖表，(16C)是表示電容器的充放電電流的時(shí)間變化的圖表。圖17是表示應(yīng)用實(shí)施例6的動(dòng)力分配方法wp時(shí)的回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)輸出與回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)要求輸出的關(guān)系的圖表。圖18是表示應(yīng)用實(shí)施例6的動(dòng)力分配方法wp時(shí)的液壓負(fù)載輸出與液壓負(fù)載要求輸出的關(guān)系的圖表。圖19中(19A)及(19B)是表示應(yīng)用實(shí)施例6的動(dòng)力分配方法wp時(shí)的電容器輸出與第2電容器輸出目標(biāo)值的關(guān)系的圖表。圖20中(20A)及(20B)是表示應(yīng)用實(shí)施例6的動(dòng)力分配方法wp時(shí)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出、電容器輸出及回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)輸出的關(guān)系的圖表。圖21是實(shí)施例7的動(dòng)力分配處理的流程圖。圖22是實(shí)施例7的動(dòng)力分配處理的處理A的流程圖。圖23是表示應(yīng)用實(shí)施例7的動(dòng)力分配處理時(shí)的要求輸出合計(jì)值與分配后的輸出的關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例1圖1中表示實(shí)施例1的混合式工作機(jī)械的側(cè)視圖。在下部行駛體(基體)1經(jīng)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2搭載有上部回轉(zhuǎn)體3?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2包含電動(dòng)機(jī)(馬達(dá))，使上部回轉(zhuǎn)體3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在上部回轉(zhuǎn)體3安裝有動(dòng)臂4。動(dòng)臂4通過被液壓驅(qū)動(dòng)的動(dòng)臂缸7 相對(duì)上部回轉(zhuǎn)體3在上下方向上擺動(dòng)。在動(dòng)臂4的前端安裝有斗桿5。斗桿5通過被液壓驅(qū)動(dòng)的斗桿缸8相對(duì)動(dòng)臂4在前后方向上擺動(dòng)。在斗桿5的前端安裝有鏟斗6。鏟斗6通過被液壓驅(qū)動(dòng)的鏟斗缸9相對(duì)斗桿5在上下方向上擺動(dòng)。在上部回轉(zhuǎn)體3還搭載有容納駕駛員的駕駛室10。圖2中表示混合式工作機(jī)械的塊圖。在圖2中，用雙重線表示機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)，用粗實(shí)線表示高壓液壓管路，用細(xì)實(shí)線表示電力系統(tǒng)，用虛線表示先導(dǎo)管路。弓丨擎11的驅(qū)動(dòng)軸連結(jié)于減速器13的輸入軸。弓丨擎11使用通過電以外的燃料產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的引擎，例如柴油引擎等內(nèi)燃機(jī)。引擎11在工作機(jī)械的運(yùn)行中始終被驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)軸連結(jié)于減速器13的另一輸入軸。電動(dòng)發(fā)電機(jī)12能夠進(jìn)行電動(dòng)(輔助)運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行雙方的運(yùn)行動(dòng)作。在電動(dòng)發(fā)電機(jī)12使用例如在轉(zhuǎn)子內(nèi)部埋入磁鐵的內(nèi)置式永磁(IMP)馬達(dá)。減速器13具有2個(gè)輸入軸和1個(gè)輸出軸。在該輸出軸連結(jié)有主泵14的驅(qū)動(dòng)軸。施加于引擎11的負(fù)載較大時(shí)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)12進(jìn)行輔助運(yùn)行，電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由減速器13傳遞至主泵14。由此，減輕施加于引擎11的負(fù)載。另一方面，施加于引擎11的負(fù)載較小時(shí)，引擎11的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由減速器13傳遞至電動(dòng)發(fā)電機(jī)12，由此電動(dòng)發(fā)電機(jī)12被發(fā)電運(yùn)行。電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的輔助運(yùn)行與發(fā)電運(yùn)行的切換通過連接于電動(dòng)發(fā)電機(jī) 12的逆變器(inverter) 18進(jìn)行。逆變器18由控制裝置30控制。控制裝置30包含中央處理裝置(CPU) 30A及內(nèi)部存儲(chǔ)器30B。CPU30A執(zhí)行存儲(chǔ)于內(nèi)部存儲(chǔ)器30B的驅(qū)動(dòng)控制用程序?？刂蒲b置30通過在顯示裝置35中顯示各種裝置的劣化狀態(tài)等來喚起駕駛員的注意。主泵14經(jīng)由高壓液壓管路16向控制閥17供給液壓。控制閥17通過來自駕駛員的指令向液壓馬達(dá)1A、1B、動(dòng)臂缸7、斗桿缸8及鏟斗缸9分配液壓。液壓馬達(dá)IA及IB分別驅(qū)動(dòng)在圖1中所示的下部行駛體1中具備的左右2條履帶。電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的電力系統(tǒng)的輸入輸出端子經(jīng)由逆變器18連接于蓄電電路90。在蓄電電路90經(jīng)由另一逆變器20還連接有回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)(負(fù)載電動(dòng)機(jī))21。蓄電電路90及逆變器20由控制裝置30控制。電動(dòng)發(fā)電機(jī)12輔助運(yùn)行期間，所需的電力從蓄電電路90供給至電動(dòng)發(fā)電機(jī)12， 電動(dòng)發(fā)電機(jī)12輸出機(jī)械功率。電動(dòng)發(fā)電機(jī)12發(fā)電運(yùn)行期間，從引擎11供給所需的機(jī)械功率，并輸出電功率(電力)。通過電動(dòng)發(fā)電機(jī)12所發(fā)出的電力供給至蓄電電路90。逆變器 18接受來自控制裝置30的指令，進(jìn)行電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的運(yùn)行控制，以便輸出被指令的機(jī)械功率或電功率?；剞D(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21能夠通過來自逆變器20的脈沖幅度調(diào)制(PWM)控制信號(hào)進(jìn)行交流驅(qū)動(dòng)，并且進(jìn)行輸出機(jī)械功率的動(dòng)力動(dòng)作(power run)及輸出電功率的再生動(dòng)作雙方的運(yùn)行。逆變器20接受來自控制裝置30的指令，進(jìn)行回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的運(yùn)行控制，以便輸出被指令的機(jī)械功率。在回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21例如使用IMP馬達(dá)。IMP馬達(dá)在再生時(shí)產(chǎn)生較大
6的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的動(dòng)力動(dòng)作中，回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的旋轉(zhuǎn)力經(jīng)由減速器M被傳遞至圖1所示的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2。這時(shí)，減速器M降低旋轉(zhuǎn)速度。由此，在回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力增大，并被傳遞至回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2。并且，當(dāng)再生運(yùn)行時(shí)，上部回轉(zhuǎn)體3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由減速器M被傳遞至回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21，由此回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21產(chǎn)生再生電力。這時(shí)，與動(dòng)力運(yùn)行時(shí)相反，減速器M加快旋轉(zhuǎn)速度。由此，能夠提高回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的轉(zhuǎn)速。分解器(reS0lVer)22檢測(cè)回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向的位置。檢測(cè)結(jié)果輸入至控制裝置30。通過檢測(cè)回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的運(yùn)行前與運(yùn)行后的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向的位置，導(dǎo)出回轉(zhuǎn)角度及回轉(zhuǎn)方向。機(jī)械制動(dòng)器23連結(jié)于回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21的旋轉(zhuǎn)軸，并產(chǎn)生機(jī)械性制動(dòng)力。機(jī)械制動(dòng)器23的制動(dòng)狀態(tài)與解除狀態(tài)接受來自控制裝置30的控制，并通過電磁性開關(guān)而切換。先導(dǎo)泵15產(chǎn)生液壓操作系統(tǒng)所需的先導(dǎo)壓。產(chǎn)生的先導(dǎo)壓經(jīng)由先導(dǎo)管路25被供給至操作裝置26。操作裝置沈包含操縱桿和踏板，由駕駛員操作。操作裝置沈按照駕駛員的操作將從先導(dǎo)管路25供給的1次側(cè)液壓變換成2次側(cè)液壓。2次側(cè)液壓經(jīng)由液壓管路 27被傳遞至控制閥17，并且經(jīng)由另一液壓管路觀被傳遞至壓力傳感器四。由壓力傳感器四檢測(cè)出的壓力的檢測(cè)結(jié)果被輸入至控制裝置30。由此，控制裝置 30能夠檢測(cè)下部行駛體1、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、動(dòng)臂4、斗桿5及鏟斗6的操作狀況。尤其在實(shí)施例 1的混合式工作機(jī)械中，回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2，因此期望高精確度地檢測(cè)用于控制回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的操縱桿的操作量?？刂蒲b置30能夠經(jīng)由壓力傳感器四高精確度地檢測(cè)該操縱桿的操作量。另外，控制裝置30能夠檢測(cè)如下狀態(tài)，即下部行駛體1、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、動(dòng)臂4、斗桿5 及鏟斗6均不運(yùn)行，且向蓄電電路90的電力的供給及來自蓄電電路90的電力強(qiáng)制性取出均不進(jìn)行的狀態(tài)(非運(yùn)行狀態(tài))。圖3中表示蓄電電路90的等效電路圖。蓄電電路90包含電容器19、轉(zhuǎn)換器100 及DC總線線路110。在轉(zhuǎn)換器100的1對(duì)電源連接端子103A、10;3B連接有電容器19，在1 對(duì)輸出端子104A、104B連接有DC總線線路110。一方的電源連接端子10!3B及一方的輸出端子104B接地。DC總線線路110經(jīng)由逆變器18、20分別連接于電動(dòng)發(fā)電機(jī)12及回轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)21。 DC總線線路110包含連接于輸出端子104B的接地線和連接于另一方的輸出端子104A的電源線。在接地線與電源線之間插入有平滑用電容器105。產(chǎn)生于DC總線線路110的電壓通過DC總線用電壓表111被測(cè)定，測(cè)定結(jié)果輸入至控制裝置30。升壓用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 102A的集電極與降壓用IGBT102B的發(fā)射極相連接的串聯(lián)電路連接于輸出端子104A與104B之間。升壓用IGBT102A的發(fā)射極接地，降壓用IGBT102B的集電極連接于高壓側(cè)的輸出端子104A。升壓用IGBT102A與降壓用IGBT102B 的相連接點(diǎn)經(jīng)由電抗器101連接于高壓側(cè)的電源連接端子103A。在升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B，分別以從發(fā)射極朝向集電極的方向成為正向的方向并聯(lián)連接二極管10h、102b。連接于電源連接端子103A與10 之間的電壓表106測(cè)定電容器19的端子間電壓。串聯(lián)插入于電抗器101的電流表107測(cè)定電容器19的充放電電流。電壓及電流的測(cè)定結(jié)果被輸入于控制裝置30?？刂蒲b置30向升壓用IGBT102A及降壓用IGBT102B的柵電極外加控制用脈沖幅度調(diào)制(PWM)電壓。并且，在控制裝置30的內(nèi)部存儲(chǔ)器30B確保有運(yùn)行狀態(tài)存儲(chǔ)部31。在運(yùn)行狀態(tài)存儲(chǔ)部31存儲(chǔ)目前的運(yùn)行狀態(tài)。如在后面進(jìn)行說明，運(yùn)行狀態(tài)為“通常運(yùn)行狀態(tài)” 及“輸出限制狀態(tài)”這2個(gè)狀態(tài)中任一個(gè)。以下，對(duì)升壓動(dòng)作(放電動(dòng)作)進(jìn)行說明。向升壓用IGBT102A的柵電極外加PWM 電壓。當(dāng)升壓用IGBT102A截止(off)時(shí)，在電抗器101中產(chǎn)生從高壓側(cè)的電源連接端子 103A朝向升壓用IGBT102A的集電極流過電流的方向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)經(jīng)由二極管 102b被外加于DC總線線路110。由此，DC總線線路110被升壓。接著，對(duì)降壓動(dòng)作(充電動(dòng)作)進(jìn)行說明。向降壓用IGBT102B的柵電極外加PWM 電壓。當(dāng)降壓用IGBT102B截止時(shí)，在電抗器101中產(chǎn)生從降壓用IGBT102B的發(fā)射極朝向高壓側(cè)的電源連接端子103A流過電流的方向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。通過該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電容器19 被充電。另外，將對(duì)電容器19進(jìn)行放電的方向的電流設(shè)為正，進(jìn)行充電的方向的電流設(shè)為負(fù)。圖4中表示實(shí)施例1的工作機(jī)械的從啟動(dòng)至停止的一連串的處理。若通過工作者將工作機(jī)械的啟動(dòng)開關(guān)設(shè)為ON來啟動(dòng)工作機(jī)械，則在步驟SAl中，進(jìn)行蓄電電路90、電動(dòng)發(fā)電機(jī)12等的動(dòng)作準(zhǔn)備。具體而言，引擎11被驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)12開始旋轉(zhuǎn)。由此，電動(dòng)發(fā)電機(jī)12開始發(fā)電，DC總線110的平滑電容器105被充電。若動(dòng)作準(zhǔn)備結(jié)束后，則在步驟SA2中，控制裝置30以第1測(cè)量方法測(cè)定電容器19 的內(nèi)部電阻來決定運(yùn)行狀態(tài)。關(guān)于第1測(cè)量方法在后面參考圖5進(jìn)行說明。之后，在步驟 SA3中，通過輸入動(dòng)作指令，開始工作機(jī)械的動(dòng)作。通過駕駛員對(duì)操作裝置26(圖2)進(jìn)行操作而進(jìn)行動(dòng)作指令。進(jìn)行工作機(jī)械的動(dòng)作時(shí)，在步驟SA4中，控制裝置30以第2測(cè)量方法測(cè)定電容器的內(nèi)部電阻來決定運(yùn)行狀態(tài)。關(guān)于第2測(cè)量方法在后面參考圖8進(jìn)行說明。在步驟SA5中，控制裝置30判斷工作機(jī)械是否在空轉(zhuǎn)中，當(dāng)判定為在空轉(zhuǎn)中時(shí)， 在步驟SA6中，以第1測(cè)量方法測(cè)定電容器的內(nèi)部電阻來決定運(yùn)行狀態(tài)。之后，在步驟SA7 中，控制裝置30判定是否輸入了工作機(jī)械停止的指令。工作機(jī)械停止的指令通過操作員對(duì)操作裝置26(圖2)進(jìn)行操作而進(jìn)行。在步驟SA5中，當(dāng)判定為不在空轉(zhuǎn)中時(shí)，不進(jìn)行步驟 SA6的處理，而在步驟SA7中，判定是否輸入了工作機(jī)械停止的指令。當(dāng)輸入工作機(jī)械停止的指令時(shí)，控制裝置30使工作機(jī)械停止。當(dāng)沒有輸入工作機(jī)械停止的指令時(shí)，回到步驟SA4，控制裝置30進(jìn)行基于第2測(cè)量方法的電容器的內(nèi)部電阻的測(cè)定及運(yùn)行狀態(tài)的決定。圖5中表示第1測(cè)量方法的流程圖。首先，在步驟SBl中，控制裝置30開始電容器19的內(nèi)部電阻的測(cè)定。關(guān)于測(cè)定方法，在后面參考圖6及圖7進(jìn)行說明。在步驟SB2中，在測(cè)量結(jié)束之前，控制裝置30判定是否有動(dòng)作指令的輸入。在測(cè)量中，當(dāng)有動(dòng)作指令的輸入時(shí)，在步驟SB3中，中斷測(cè)量。之后，在步驟SB4中，控制裝置30 采用在之前的測(cè)定處理中得到的測(cè)量值作為判定值。之后，在步驟SB5中，控制裝置30根據(jù)判定值判斷是否進(jìn)行輸出限制。在步驟SB2中，在測(cè)量結(jié)束之前無動(dòng)作指令的輸入時(shí)，在步驟SB6中，控制裝置30采用測(cè)量值作為判定值并進(jìn)行存儲(chǔ)。之后，在步驟SB5中，控制裝置30根據(jù)判定值判斷是否進(jìn)行輸出限制。在步驟SB5中，例如比較判定值與基準(zhǔn)值。當(dāng)判定值為基準(zhǔn)值以下時(shí)，判定為不需要輸出限制。當(dāng)判定值超過基準(zhǔn)值時(shí)，認(rèn)為電容器19在劣化。這時(shí)，判斷為需要輸出限制。判定為需要輸出限制時(shí)，在步驟SB7中，控制裝置30在運(yùn)行狀態(tài)存儲(chǔ)部31 (圖3) 設(shè)定“輸出限制狀態(tài)”。當(dāng)判定為不需要輸出限制時(shí)，在步驟SB8中，控制裝置30在運(yùn)行狀態(tài)存儲(chǔ)部31設(shè)定“通常輸出狀態(tài)”。關(guān)于通常運(yùn)行狀態(tài)及輸出限制狀態(tài)，在后面參考圖IOA 及圖IOB詳細(xì)地進(jìn)行說明。下面，對(duì)內(nèi)部電阻的測(cè)定方法進(jìn)行說明。圖6中表示電容器19的等效電路圖。電容器19能夠由相互串聯(lián)連接的靜電電容 C與內(nèi)部電阻R表示。電容器19的端子間電壓Vm由產(chǎn)生于靜電電容C的電壓Vc與基于內(nèi)部電阻R的電壓下降Vr之和表示。如果將電容器19的充放電電流設(shè)為I，則由于將放電電流的方向設(shè)為正，因此Vr = -RX I成立。端子間電壓Vm由圖3所示的電容器電壓表106測(cè)定，電流I由電容器電流表107 測(cè)定。圖7中表示靜電電容C的充電率S0C、電流I、電壓Vm的時(shí)間變化的一例。時(shí)刻 0 、期間相當(dāng)于例如圖4所示的步驟SAl的動(dòng)作準(zhǔn)備期間，電流I為負(fù)。即，進(jìn)行電容器 19的充電。因此，充電率SOC逐漸上升。時(shí)刻、 t4期間相當(dāng)于例如圖4所示的步驟SA2 的內(nèi)部電阻測(cè)定期間。時(shí)刻、 t2期間電流I大致為0。S卩，在電容器19未進(jìn)行充電，也為進(jìn)行從電容器19的放電。這時(shí)，工作機(jī)械為非動(dòng)作狀態(tài)，引擎11為維持恒定轉(zhuǎn)速的空轉(zhuǎn)狀態(tài)。并且， 電容器19的端子間電壓Vm及充電率SOC大致恒定。圖4所示的步驟SAl的蓄電電路及電動(dòng)機(jī)等的動(dòng)作準(zhǔn)備已結(jié)束的時(shí)刻相當(dāng)于時(shí)刻、 t2期間。并且，在步驟SA5中判斷為在空轉(zhuǎn)中的期間也相當(dāng)于時(shí)刻、 t2期間。在時(shí)刻t2，以將引擎11的轉(zhuǎn)速維持成恒定的狀態(tài)，將電動(dòng)發(fā)電機(jī)12設(shè)為發(fā)電狀態(tài)，并且將轉(zhuǎn)換器100設(shè)為充電狀態(tài)。測(cè)定時(shí)刻、或其之后的電流I及電壓Vm。將時(shí)刻t2 的電流的測(cè)定結(jié)果設(shè)為I1，將電壓的測(cè)定結(jié)果設(shè)為義。待機(jī)至轉(zhuǎn)換器100的充電動(dòng)作穩(wěn)定。當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先規(guī)定的值時(shí)，判定為電流穩(wěn)定。將這時(shí)的時(shí)刻設(shè)為t3。測(cè)定時(shí)刻、或其之后的電流I及電壓Vm。將電流的測(cè)定結(jié)果設(shè)為I2，將電壓的測(cè)定結(jié)果設(shè)為V2。時(shí)刻t3 t4期間，充電電流單調(diào)地增加，充電率SOC上升。時(shí)刻t2至t3的時(shí)間及時(shí)刻t3至t4的時(shí)間實(shí)際上分別為數(shù)十毫秒及數(shù)十 數(shù)百毫秒。若將時(shí)刻t2至t3的電容器19的蓄積電荷量的增加量設(shè)為Δ Q，則內(nèi)部電阻R用以下公式表示。[數(shù)1]
D V, -V1 AQ—+ 時(shí)刻t2至t3的待機(jī)時(shí)間非常短，靜電電容C非常大，因此上述公式的右邊第2項(xiàng)能夠大致近似于0。因此，能夠根據(jù)電壓及電流的測(cè)定值計(jì)算內(nèi)部電阻R。另外，可以采用時(shí)刻、 t2期間的電流及電壓的平均值作為電流I1及電壓V1，也可以采用時(shí)刻t3 t4期間的電流及電壓的平均值作為電流I2及電壓V2。圖8中表示第2測(cè)量方法的流程圖。第2測(cè)量方法中，圖5所示出的第1測(cè)量方法的步驟SB2 SB4被省略。在步驟SBl中進(jìn)行內(nèi)部電阻的測(cè)定后，在步驟SB6中，采用測(cè)定值作為判定值。之后，在步驟SB5中，根據(jù)判定值判斷是否進(jìn)行輸出限制。步驟SB7及SB8 與第1測(cè)量方法的情況相同。接著，參考圖9對(duì)步驟SBl中的內(nèi)部電阻的測(cè)定方法進(jìn)行說明。圖9的上圖及下圖分別表示電容器19的端子間電壓Vm及充放電電流I的時(shí)間變化的一例。時(shí)刻0 、期間，放電電流I逐漸減少，并且端子間電壓Vm也逐漸下降。在時(shí)刻 、至t2之間從放電狀態(tài)切換成充電狀態(tài)。時(shí)刻t2以后，充電電流逐漸增加(電流I為負(fù)， 其絕對(duì)值逐漸增加)。將時(shí)刻、的放電電流設(shè)為I1，將端子間電壓設(shè)為Vm115將時(shí)刻、的充電電流設(shè)為I2 ( < 0)，將端子間電壓設(shè)為Vm2。并且，在圖6所示出的等效電路中，若將時(shí)刻、及t2的電容器電壓Vc分別設(shè)為Vc1及Vc2，則以下公式成立。[數(shù) 2]Vm1 = Vc1-RI1Vm2 = Vc1-RI2時(shí)刻、至t2的時(shí)間為例如數(shù)毫秒左右。并且，靜電電容C例如為IOF左右，非常大。因此，產(chǎn)生于靜電電容C的電壓Vc從時(shí)刻、至、之間幾乎不發(fā)生變化。作為一例， 乂 與乂。之差為Vcl的0.01% 0. 左右。因此，可以近似于Vc1 = Vc2。這樣，則從上述公式得到以下公式。[數(shù)3]
權(quán)利要求
1.一種混合式工作機(jī)械，具有電容器；電動(dòng)發(fā)電機(jī)，作為發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)動(dòng)作；轉(zhuǎn)換器，切換從所述電容器向所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)供給電力的放電狀態(tài)和通過由所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電力對(duì)所述電容器進(jìn)行充電的充電狀態(tài)，并且能夠控制在放電狀態(tài)時(shí)從該電容器輸出的電功率及在充電狀態(tài)時(shí)輸入至該電容器的電功率；電容器電壓表，測(cè)定所述電容器的端子間電壓；電容器電流表，測(cè)定所述電容器的充放電電流；及控制裝置，從所述電容器電壓表及所述電容器電流表輸入測(cè)定結(jié)果，且根據(jù)測(cè)定結(jié)果控制所述轉(zhuǎn)換器。
2.如權(quán)利要求1所述的混合式工作機(jī)械，其中，所述控制裝置根據(jù)所述電容器電壓表及所述電容器電流表的測(cè)定結(jié)果，決定所述電容器的輸入輸出電力的適當(dāng)范圍，并且以所述電容器的輸入輸出電力不脫離所述適當(dāng)范圍的方式控制所述轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求2所述的混合式工作機(jī)械，其中，所述控制裝置根據(jù)從所述電容器電壓表及所述電容器電流表輸入的測(cè)定結(jié)果，計(jì)算所述電容器的內(nèi)部電阻，并根據(jù)計(jì)算出的內(nèi)部電阻決定所述適當(dāng)范圍。
4.如權(quán)利要求2所述的混合式工作機(jī)械，其中，所述控制裝置根據(jù)從所述電容器電壓表及所述電容器電流表輸入的測(cè)定結(jié)果，計(jì)算所述電容器的靜電電容，并根據(jù)計(jì)算出的靜電電容決定所述適當(dāng)范圍。
5.如權(quán)利要求2所述的混合式工作機(jī)械，其中，進(jìn)一步具有能夠進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行和再生運(yùn)行的負(fù)載電動(dòng)機(jī)，所述動(dòng)力運(yùn)行將從所述電容器放出的電力變換成機(jī)械功率而輸出，所述再生運(yùn)行將機(jī)械功率變換成電功率而輸出，所述控制裝置根據(jù)所述負(fù)載電動(dòng)機(jī)的要求輸出，以所述電容器的輸入輸出電力不脫離所述適應(yīng)性范圍的方式?jīng)Q定所述負(fù)載電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械功率，并且以輸出被決定的機(jī)械功率的方式控制所述負(fù)載電動(dòng)機(jī)。
6.如權(quán)利要求1所述的混合式工作機(jī)械，其中，進(jìn)一步具有引擎，向所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)賦予機(jī)械功率；及液壓泵，從所述引擎及所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)被賦予機(jī)械功率而產(chǎn)生液壓，所述控制裝置決定所述引擎的輸出的適當(dāng)范圍，根據(jù)所述液壓泵所要求的液壓負(fù)載要求輸出，以所述電容器的輸入輸出電力不脫離其適應(yīng)性范圍且所述引擎的輸出不脫離其適應(yīng)性范圍的方式，決定所述液壓泵產(chǎn)生的機(jī)械功率。
7.如權(quán)利要求1所述的混合式工作機(jī)械，其中，所述控制裝置根據(jù)從所述電容器電壓表及電容器電流表輸入的測(cè)定結(jié)果，判定運(yùn)行狀態(tài)為通常狀態(tài)或輸出限制狀態(tài)，以判定為輸出限制狀態(tài)時(shí)的所述電容器的輸入輸出電力的絕對(duì)值等于或小于判定為通常狀態(tài)時(shí)的所述電容器的輸入輸出電力的絕對(duì)值的方式，控制所述轉(zhuǎn)換器。
8.如權(quán)利要求2所述的混合式工作機(jī)械，其中，所述控制裝置存儲(chǔ)有表示開始向所述電容器進(jìn)行通電時(shí)的該電容器的內(nèi)部電阻的過渡特性的信息，根據(jù)所述過渡特性決定該電容器的輸入輸出電力的適當(dāng)范圍。
9. 一種混合式工作機(jī)械，具有 電容器；電動(dòng)發(fā)電機(jī)，作為發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)動(dòng)作；轉(zhuǎn)換器，切換從所述電容器向所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)供給電力的放電狀態(tài)和通過由所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電力對(duì)所述電容器進(jìn)行充電的充電狀態(tài)，并且控制在放電狀態(tài)時(shí)從該電容器輸出的電功率及在充電狀態(tài)時(shí)輸入至該電容器的電功率； 電容器電壓表，測(cè)定所述電容器的端子間電壓； 電容器電流表，測(cè)定所述電容器的充放電電流；及控制裝置，從所述電容器電壓表及所述電容器電流表輸入測(cè)定結(jié)果，并控制所述轉(zhuǎn)換器，所述控制裝置在以所述電容器的輸入輸出電力落入第1范圍內(nèi)的方式控制所述轉(zhuǎn)換器的通常狀態(tài)下，或者在以所述電容器的輸入輸出電力落入窄于所述第1范圍的第2范圍內(nèi)的方式控制所述轉(zhuǎn)換器的輸出限制狀態(tài)下控制所述轉(zhuǎn)換器，并且根據(jù)所述測(cè)定結(jié)果切換所述通常狀態(tài)和所述輸出限制狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混合式工作機(jī)械。電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)動(dòng)作。轉(zhuǎn)換器切換從電容器向電動(dòng)發(fā)電機(jī)供給電力的放電狀態(tài)和通過由電動(dòng)發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電力對(duì)電容器進(jìn)行充電的充電狀態(tài)?？刂圃诜烹姞顟B(tài)時(shí)從電容器輸出的電功率及在充電狀態(tài)時(shí)輸入至電容器的電功率。電容器電壓表測(cè)定電容器的端子間電壓。電容器電流表測(cè)定電容器的充放電電流。從電容器電壓表及電容器電流表向控制裝置輸入測(cè)定結(jié)果?？刂蒲b置根據(jù)測(cè)定結(jié)果控制轉(zhuǎn)換器。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102369449SQ20098015855
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者橫山和也 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社