JP6286282B2 - Hydraulic regeneration device and construction machine equipped with the same - Google Patents
Hydraulic regeneration device and construction machine equipped with the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP6286282B2 JP6286282B2 JP2014106352A JP2014106352A JP6286282B2 JP 6286282 B2 JP6286282 B2 JP 6286282B2 JP 2014106352 A JP2014106352 A JP 2014106352A JP 2014106352 A JP2014106352 A JP 2014106352A JP 6286282 B2 JP6286282 B2 JP 6286282B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydraulic
- return oil
- motor
- accumulator
- regenerative
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims description 63
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims description 63
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims description 11
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 181
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 174
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 claims description 22
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 16
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
本発明は、油圧アクチュエータから導出される戻り油の持つエネルギーを回生するための油圧回生装置及びこれを備えた建設機械に関するものである。 The present invention relates to a hydraulic regeneration device for regenerating energy of return oil derived from a hydraulic actuator and a construction machine including the same.
従来から、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの作動油により作動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータから導出される作動油の持つエネルギーを回生するための回生モータ及びアキュムレータとを備えた建設機械が知られている。 Conventionally, a construction provided with a hydraulic pump driven by an engine, a hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump, and a regenerative motor and accumulator for regenerating the energy of the hydraulic oil derived from the hydraulic actuator The machine is known.
回生モータは、エンジンの出力軸に接続されている。戻り油が回生モータに供給されて当該回生モータが駆動することによって、エンジンの動力(油圧ポンプを駆動するための動力)をアシストすることができる。 The regenerative motor is connected to the output shaft of the engine. When the return oil is supplied to the regenerative motor and the regenerative motor is driven, the power of the engine (power for driving the hydraulic pump) can be assisted.
また、アキュムレータは、戻り油によって蓄圧され、必要に応じてその圧力を放出することにより油圧アクチュエータを駆動する。 The accumulator accumulates pressure with the return oil, and drives the hydraulic actuator by releasing the pressure as necessary.
例えば、特許文献1に記載の作業機械は、ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)のヘッド側油路に接続されたポンプモータ(回生モータ)と、ポンプモータを介してヘッド側油路に接続されたアキュムレータとを備えている。
For example, a work machine described in
この作業機械によれば、ブーム下げ動作時にブームシリンダから導出される作動油がポンプモータを介してアキュムレータに導かれ、ポンプモータにより増圧された作動油によってアキュムレータが蓄圧される。 According to this work machine, the hydraulic oil derived from the boom cylinder during the boom lowering operation is guided to the accumulator via the pump motor, and the accumulator is accumulated by the hydraulic oil increased in pressure by the pump motor.
一方、ブーム下げ動作時であってアキュムレータの蓄圧が困難な場合、ブームシリンダから導出される作動油によりポンプモータがモータとして作動することにより、エンジンの動力がアシストされる。 On the other hand, when it is difficult to accumulate the pressure in the accumulator during the boom lowering operation, the pump motor operates as a motor with hydraulic oil derived from the boom cylinder, thereby assisting the power of the engine.
しかしながら、特許文献1に記載の作業機械では、ブームシリンダのヘッド側油路に対してポンプモータ及びアキュムレータが直列に接続されているため、ブームシリンダからアキュムレータに導かれる作動油の全てがポンプモータを経由する。
However, in the work machine described in
したがって、ブームシリンダから導出される比較的大きな戻り油の流量を想定して、ポンプモータの容量を大きく設定せざるを得ない。 Therefore, the capacity of the pump motor must be set large assuming a relatively large flow rate of return oil derived from the boom cylinder.
これにより、ポンプモータが大型化するとともに、戻り油が供給されていない状態においてポンプモータがエンジンにより駆動されることによる損失(以下、連れ回り損失という)が大きくなる、という問題がある。 As a result, there is a problem that the pump motor is increased in size and a loss (hereinafter referred to as follow loss) due to the pump motor being driven by the engine in a state where the return oil is not supplied is increased.
本発明の目的は、回生モータの大型化の抑制及び連れ回り損失の低減を図ることができる油圧回生装置及びこれを備えた建設機械を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hydraulic regeneration device capable of suppressing an increase in size of a regenerative motor and reducing accompanying loss, and a construction machine including the same.
上記課題を解決するために、本発明は、油圧回生装置であって、エンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油により作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータから導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によって前記エンジンの動力をアシストするように前記エンジンの出力軸に接続された可変容量型の回生モータと、前記油圧アクチュエータからの戻り油により蓄圧可能なアキュムレータとを備え、前記回生モータ及び前記アキュムレータは、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して互いに並列に接続され、前記油圧回生装置は、前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される前記戻り油の比率を調整可能な分配調整手段と、前記戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、予め設定された設定容量に調整された前記回生モータにより吸収可能な吸収可能流量を超える流量の戻り油が前記油圧アクチュエータから導出された場合、前記吸収可能流量の戻り油が前記回生モータに供給され、かつ、前記吸収可能流量を超える戻り油の少なくとも一部が前記アキュムレータに供給されるように前記分配調整手段を制御する、油圧回生装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a hydraulic regenerative device comprising an engine, a hydraulic pump driven by the engine, a hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump, and the hydraulic actuator A variable capacity regenerative motor that is drivable by being supplied with the returned return oil and that is connected to the output shaft of the engine so as to assist the power of the engine by this driving, and the hydraulic actuator An accumulator capable of accumulating pressure from the return oil from the engine, and the regenerative motor and the accumulator are connected in parallel to a port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived. The amount of the return oil distributed to the motor and the accumulator can be adjusted. And adjusting means, when the predetermined regeneration condition as a condition for regenerating the energy of the return oil is established, so that preferentially the return oil is supplied to the regenerative motor than the accumulator And a controller for controlling the distribution adjusting means , wherein the controller derives from the hydraulic actuator a flow rate of return oil that exceeds the absorbable flow rate that can be absorbed by the regenerative motor adjusted to a preset set capacity. If it is, the absorption flow rate of the return oil is supplied to the regenerative motor, and at least part of the return oil in excess of the absorption flow rate is that control the distribution adjustment means so as to be supplied to the accumulator Provide a hydraulic regeneration device.
本発明によれば、多量の戻り油が存在する場合にアキュムレータに分配される戻り油の比率を上げることにより、相対的に回生モータに供給される戻り油を減らすことができる。 According to the present invention, it is possible to relatively reduce the return oil supplied to the regenerative motor by increasing the ratio of the return oil distributed to the accumulator when a large amount of return oil is present.
したがって、アキュムレータに対して供給される戻り油の全てが回生モータを経由する従来技術と異なり、回生モータの最大容量を小さく抑えることができ、これにより、回生モータの大型化の抑制及び連れ回り損失の低減を図ることができる。 Therefore, unlike the conventional technology in which all of the return oil supplied to the accumulator passes through the regenerative motor, the maximum capacity of the regenerative motor can be kept small, thereby suppressing the increase in the size of the regenerative motor and accompanying loss. Can be reduced.
ここで、戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、回生モータ及びアキュムレータに対してどのような比率で戻り油を分配するかは分配調整手段の制御次第であるが、回生モータよりもアキュムレータに優先的に戻り油を供給した場合には回生効率が低下するおそれがある。 Here, when a regeneration condition set in advance as a condition for regenerating the energy of the return oil is satisfied, the ratio of the return oil to be distributed to the regeneration motor and the accumulator is determined by the distribution adjustment unit. Depending on the control, if the return oil is supplied preferentially to the accumulator rather than the regenerative motor, the regenerative efficiency may decrease.
具体的に、戻り油によりアキュムレータが蓄圧される場合、蓄圧時におけるアキュムレータのエネルギー損失だけでなく、その後にアキュムレータから放出された圧力により駆動される油圧アクチュエータのエネルギー損失も生じる。 Specifically, when the accumulator is accumulated by the return oil, not only the energy loss of the accumulator at the time of accumulating, but also the energy loss of the hydraulic actuator driven by the pressure released from the accumulator thereafter occurs.
そこで、本発明は、前記回生条件が成立した場合に、前記油圧回生装置は、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラをさらに備えている。 Therefore, according to the present invention, when the regeneration condition is satisfied, the hydraulic regeneration device controls the distribution adjusting unit so that the return oil is supplied to the regeneration motor with priority over the accumulator. A controller is further provided .
本発明によれば、油圧アクチュエータから導出された戻り油により優先的に回生モータが駆動されるため、上述したアキュムレータによる回生時のエネルギー損失を相対的に低減することができ、これにより、回生効率の低下を抑えることができる。 According to the present invention , since the regenerative motor is preferentially driven by the return oil derived from the hydraulic actuator, it is possible to relatively reduce the energy loss during regeneration by the accumulator described above, thereby improving the regeneration efficiency. Can be suppressed.
具体的に、前記コントローラは、予め設定された設定容量に調整された前記回生モータにより吸収可能な吸収可能流量を超える流量の戻り油が前記油圧アクチュエータから導出された場合、前記吸収可能流量の戻り油が前記回生モータに供給され、かつ、前記吸収可能流量を超える戻り油の少なくとも一部が前記アキュムレータに供給されるように前記分配調整手段を制御する。 Specifically, the controller returns the absorbable flow rate when a return oil having a flow rate exceeding the absorbable flow rate that can be absorbed by the regenerative motor adjusted to a preset set capacity is derived from the hydraulic actuator. The distribution adjusting means is controlled so that oil is supplied to the regenerative motor and at least a part of the return oil exceeding the absorbable flow rate is supplied to the accumulator .
ここで、回生モータの駆動効率が予め設定された効率以上となるように『設定容量』が設定されていれば、回生モータにより高効率で回生しながら、残りの戻り油の持つエネルギーをアキュムレータによって回生することができる。 Here, if the “set capacity” is set so that the drive efficiency of the regenerative motor is greater than or equal to the preset efficiency, the accumulator will restore the energy of the remaining return oil while regenerating with high efficiency by the regenerative motor. Can be regenerated.
一方、『設定容量』が回生モータの最大容量に設定されていれば、上述したアキュムレータによる回生時のエネルギー損失を可及的に低減することができる。 On the other hand, if the “set capacity” is set to the maximum capacity of the regenerative motor, energy loss during regeneration by the accumulator described above can be reduced as much as possible.
つまり、『設定容量』は、回生効率を考慮して適宜設定することが可能である。 That is, the “set capacity” can be appropriately set in consideration of the regeneration efficiency.
前記油圧回生装置において、前記油圧回生装置は、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して前記回生モータ及び前記アキュムレータと並列に接続されたタンクをさらに備え、前記分配調整手段は、前記回生モータ、前記アキュムレータ、及び前記タンクに分配される戻り油の比率を調整可能であり、前記コントローラは、前記戻り油のうち前記回生モータ及び前記アキュムレータに供給された戻り油以外の戻り油を前記タンクに供給するように前記分配調整手段を制御することが好ましい。 In the hydraulic regeneration device, the hydraulic regeneration device further includes a tank connected in parallel with the regeneration motor and the accumulator to a port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived, The ratio of the return oil distributed to the regenerative motor, the accumulator, and the tank can be adjusted, and the controller supplies return oil other than the return oil supplied to the regenerative motor and the accumulator among the return oil. It is preferable to control the distribution adjusting means to supply the tank.
この態様によれば、戻り油のうち回生モータ及びアキュムレータに導かれたもの以外の部分をタンクに回収することができる。 According to this aspect, portions of the return oil other than those guided to the regenerative motor and the accumulator can be collected in the tank.
ここで、戻り油が供給されることによる回生モータの駆動によってエンジンの速度が増加する場合があり、この場合には、エンジンの駆動効率が低下するおそれがある。 Here, the speed of the engine may increase due to the driving of the regenerative motor by supplying the return oil, and in this case, the driving efficiency of the engine may be reduced.
そこで、前記コントローラは、前記戻り油が供給されることによる前記回生モータの駆動によって前記エンジンの速度が増加する場合、前記エンジンの速度の増加を防止するように前記回生モータに分配される戻り油の比率を下げることが好ましい。 Therefore, when the speed of the engine increases due to the driving of the regenerative motor due to the supply of the return oil, the controller distributes the return oil to the regenerative motor so as to prevent an increase in the speed of the engine. It is preferable to reduce the ratio.
この態様によれば、回生モータに分配される戻り油の比率を下げることにより、エンジンの駆動効率の低下を防止しながら、戻り油の持つエネルギーを回生することができる。 According to this aspect, by reducing the ratio of the return oil distributed to the regenerative motor, it is possible to regenerate the energy of the return oil while preventing a decrease in engine drive efficiency.
具体的に、エンジンに対してその負荷として油圧ポンプのみが設けられている場合、エンジンのトルクは主に油圧ポンプの駆動によるポンプトルクにより決定されるため、前記回生モータの駆動による駆動トルクがポンプトルクを超えた場合にエンジンの速度が増加すると考えることができる。 Specifically, when only the hydraulic pump is provided as the load for the engine, the engine torque is mainly determined by the pump torque by the drive of the hydraulic pump, so the drive torque by the drive of the regenerative motor is the pump. It can be considered that the engine speed increases when the torque is exceeded.
そこで、前記コントローラは、前記回生モータの駆動による駆動トルクが前記油圧ポンプの駆動によるポンプトルクを超えた場合に、前記駆動トルクが前記ポンプトルク以下となるように前記回生モータに分配される戻り油の比率を下げることができる。 Therefore, when the drive torque due to the drive of the regenerative motor exceeds the pump torque due to the drive of the hydraulic pump, the controller returns oil distributed to the regenerative motor so that the drive torque is less than or equal to the pump torque. The ratio of can be lowered.
この態様によれば、実際のエンジンの速度を検出することなくポンプトルクと駆動トルクとを用いることによってエンジンの速度の増加を防止することができる。 According to this aspect, it is possible to prevent an increase in the engine speed by using the pump torque and the drive torque without detecting the actual engine speed.
なお、エンジンに複数の負荷が設けられている場合には、これら負荷の駆動によるトルクの合計よりも回生モータの駆動トルクが小さくなるように回生モータに分配される戻り油の比率を下げることにより、エンジンの速度の増加を防止することができる。 When the engine is provided with a plurality of loads, the ratio of the return oil distributed to the regenerative motor is reduced so that the drive torque of the regenerative motor is smaller than the total torque generated by driving these loads. The increase in engine speed can be prevented.
また、本発明は、油圧回生装置であって、エンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油により作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータから導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によって前記エンジンの動力をアシストするように前記エンジンの出力軸に接続された可変容量型の回生モータと、前記油圧アクチュエータからの戻り油により蓄圧可能なアキュムレータとを備え、前記回生モータ及び前記アキュムレータは、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して互いに並列に接続され、前記油圧回生装置は、前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される前記戻り油の比率を調整可能な分配調整手段と、前記戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラと、前記回生モータの駆動に応じて発電可能となるように当該回生モータに接続された発電機と、をさらに備え、前記コントローラは、前記戻り油が供給されることによる前記回生モータの駆動によって前記エンジンの速度が増加する場合、当該エンジンの速度の増加を防止可能な発電トルクで発電が行われるように前記発電機を制御可能である、油圧回生装置を提供する。 Further, the present invention is a hydraulic regenerative device, comprising an engine, a hydraulic pump driven by the engine, a hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump, and return oil derived from the hydraulic actuator. A variable capacity regenerative motor connected to the output shaft of the engine so as to assist the power of the engine by this driving and a return oil from the hydraulic actuator for accumulating pressure. The regenerative motor and the accumulator are connected in parallel to a port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived, and the hydraulic regenerative device is distributed to the regenerative motor and the accumulator Distribution adjusting means capable of adjusting the ratio of the return oil to be returned, and the return oil The distribution adjusting means is configured so that the return oil is preferentially supplied to the regenerative motor over the accumulator when a regenerative condition set in advance as a condition for regenerating the energy of oil is satisfied. and a controller for controlling said and in accordance with the driving of the regenerative motor generator connectable to the regenerating motor so as to have been the generator, further wherein the controller, the regenerative motor due to the return oil is supplied When the speed of the engine is increased by driving the engine , a hydraulic regenerative device is provided that can control the generator so that power generation is performed with a power generation torque that can prevent an increase in the speed of the engine.
本発明によれば、多量の戻り油が存在する場合にアキュムレータに分配される戻り油の比率を上げることにより、相対的に回生モータに供給される戻り油を減らすことができる。According to the present invention, it is possible to relatively reduce the return oil supplied to the regenerative motor by increasing the ratio of the return oil distributed to the accumulator when a large amount of return oil is present.
したがって、アキュムレータに対して供給される戻り油の全てが回生モータを経由する従来技術と異なり、回生モータの最大容量を小さく抑えることができ、これにより、回生モータの大型化の抑制及び連れ回り損失の低減を図ることができる。Therefore, unlike the conventional technology in which all of the return oil supplied to the accumulator passes through the regenerative motor, the maximum capacity of the regenerative motor can be kept small, thereby suppressing the increase in the size of the regenerative motor and accompanying loss. Can be reduced.
この態様によれば、油圧アクチュエータから導出された戻り油により優先的に回生モータが駆動されるため、上述したアキュムレータによる回生時のエネルギー損失を相対的に低減することができ、これにより、回生効率の低下を抑えることができる。According to this aspect, since the regenerative motor is preferentially driven by the return oil derived from the hydraulic actuator, it is possible to relatively reduce the energy loss during regeneration by the accumulator described above, thereby improving the regeneration efficiency. Can be suppressed.
さらに、本発明によれば、回生モータに供給される戻り油の流量を吸収可能流量に維持することにより回生モータの高い回生効率を確保しながら、エンジンの駆動効率の低下を防止することができる。 Furthermore, according to the present invention , it is possible to prevent a reduction in engine driving efficiency while maintaining a high regenerative efficiency of the regenerative motor by maintaining the flow rate of the return oil supplied to the regenerative motor at an absorbable flow rate. .
したがって、本発明によれば、戻り油の持つエネルギーをより有効に回生することができる。 Therefore, according to the present invention , the energy of the return oil can be regenerated more effectively.
具体的に、前記コントローラは、前記回生モータの駆動による駆動トルクが前記油圧ポンプの駆動によるポンプトルクを超えた場合に、前記駆動トルクから前記ポンプトルクを減じたトルク以上の前記発電トルクで発電が行われるように前記発電機を制御することができる。 Specifically, when the driving torque due to the driving of the regenerative motor exceeds the pumping torque due to the driving of the hydraulic pump, the controller generates power with the power generation torque equal to or greater than the torque obtained by subtracting the pump torque from the driving torque. The generator can be controlled to do so.
この態様によれば、実際のエンジンの速度を検出することなくポンプトルクと駆動トルクとを用いることによってエンジンの速度の増加を防止することができる。 According to this aspect, it is possible to prevent an increase in the engine speed by using the pump torque and the drive torque without detecting the actual engine speed.
また、本発明は、建設機械であって、建設機械であって、機体と、上げ動作及び下げ動作が可能となるように前記機体に取り付けられたブームと、前記油圧回生装置とを備え、前記油圧アクチュエータは、前記上げ動作及び下げ動作のための動力を前記ブームに与えるものであり、前記分配調整手段は、前記ブームの下げ動作時に前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される戻り油の比率を調整可能である、建設機械を提供する。 Further, the present invention is a construction machine, which is a construction machine, and includes a machine body, a boom attached to the machine body so as to be able to perform a raising operation and a lowering operation, and the hydraulic regeneration device, The hydraulic actuator supplies power for the raising operation and the lowering operation to the boom, and the distribution adjusting means sets a ratio of return oil distributed to the regenerative motor and the accumulator during the lowering operation of the boom. Providing construction machinery that is adjustable.
本発明によれば、ブーム下げ動作時においてブームが持つ位置エネルギーを回生モータ及びアキュムレータによって有効に回生することができる。 According to the present invention, the potential energy of the boom during the boom lowering operation can be effectively regenerated by the regenerative motor and the accumulator.
本発明によれば、回生モータの大型化及び連れ回り損失を低減することができる。 According to the present invention, the regenerative motor can be increased in size and accompanying loss can be reduced.
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, Comprising: The thing of the character which limits the technical scope of this invention is not.
<第1実施形態(図1〜図4)>
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る建設機械の一例としての油圧ショベル1は、クローラ2aを有する下部走行体2と、下部走行体2上に旋回可能に設けられた上部旋回体3と、上部旋回体3に対して変位可能に取り付けられた作業アタッチメント4と、図2に示す油圧回生装置5とを備えている。下部走行体2及び上部旋回体3は、後述するブーム6が取り付けられた機体に相当する。
<First Embodiment (FIGS. 1 to 4)>
Referring to FIG. 1, a
作業アタッチメント4は、上部旋回体3に上げ動作及び下げ動作可能に取り付けられたブーム6と、ブーム6の先端部に回転可能に取り付けられたアーム7と、アーム7の先端部に回転可能に取り付けられたバケット8とを備えている。
The
また、作業アタッチメント4は、ブーム6に対して上げ動作及び下げ動作のための動力を与えるブームシリンダ9と、アーム7を回転駆動するためのアームシリンダ10と、バケット8を回転駆動するためのバケットシリンダ11とを備えている。
The
図2を参照して、油圧回生装置5は、ブーム6の下げ動作時にブームシリンダ9(油圧アクチュエータの一例)から導出される戻り油の持つエネルギーを回生するためのものである。
With reference to FIG. 2, the hydraulic
具体的に、油圧回生装置5は、エンジン14と、エンジン14により駆動される可変容量式の油圧ポンプ15と、油圧ポンプ15からの作動油により作動するブームシリンダ9及びアームシリンダ10と、ブームシリンダ9の駆動を制御するためのブーム側回路16と、アームシリンダ10の駆動を制御するためのアーム側回路17と、ブーム側回路16における戻り油の回生を制御するコントローラ18とを備えている。
Specifically, the
油圧ポンプ15は、エンジン14の出力軸に接続されている。
The
アーム側回路17は、アームシリンダ10に対する作動油の給排を制御するためのコントロールバルブ17aと、コントロールバルブ17aを操作するための操作手段17bと、操作手段17bの非操作時にアームシリンダ10が縮小するのをロックするロック弁17cとを備えている。
The
ブーム側回路16は、油圧ポンプ15に対してアーム側回路17と並列に接続されている。
The
また、ブーム側回路16は、ブームシリンダ9に対する作動油の給排を制御するためのコントロールバルブ19と、コントロールバルブ19を操作するための操作手段20と、操作手段20の非操作時にブームシリンダ9が縮小するのをロックするロック弁21と、ブームシリンダ9のヘッド側ポート(符号省略)に対して並列に接続された回生モータ22、アキュムレータ23、及びタンク24と、これらに対する作動油の供給量を制御するためのモータ用制御弁25、蓄圧用制御弁26、及び排出用制御弁28と、アキュムレータ23から放出される作動油の流量を制御するための放出用制御弁27とを備えている。
Further, the
コントロールバルブ19は、図示の中立位置と、ブーム6による上げ動作を実行するためのブーム上げ位置(図の左側の位置)と、ブーム6による下げ動作を実行するためのブーム下げ位置(図の右側の位置)との間で切換可能である。
The
コントロールバルブ19がブーム上げ位置に切り換えられると、油圧ポンプ15とブームシリンダ9のヘッド側油路R2とが接続されるとともにブームシリンダ9のロッド側油路R1とタンクとが接続される。一方、コントロールバルブ19がブーム下げ位置に切り換えられると、油圧ポンプ15とロッド側油路R1とが接続されるとともにヘッド側油路R2が閉じられる。
When the
操作手段20は、コントロールバルブ19に対してパイロット圧を供給するためのリモコン弁と、リモコン弁を操作するための操作レバーとを備えている。
The operation means 20 includes a remote control valve for supplying pilot pressure to the
回生モータ22は、ブームシリンダ9から導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によってエンジン14の動力をアシストするようにエンジン14の出力軸に接続されている。具体的に、回生モータ22は、可変容量式の油圧モータであり、容量を調整するためのレギュレータ22aを有している。後述するコントローラ18からの指令がレギュレータ22aに入力されることにより、回生モータ22の容量を調整することができる。
The
また、回生モータ22は、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2に接続されたモータ油路R3に設けられている。このモータ油路R3における回生モータ22の上流側にモータ用制御弁25が設けられている。モータ用制御弁25は、後述するコントローラ18からの指令に応じて回生モータ22に供給される作動油の流量を制御可能な電磁式の流量制御弁である。なお、モータ用制御弁25は、モータ油路R3を開閉可能な電磁式の開閉弁でもよい。
Further, the
アキュムレータ23は、ブームシリンダ9からの戻り油により蓄圧可能である。
The
また、アキュムレータ23は、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2に対してモータ油路R3と並列に接続されたアキュムレータ油路R4に設けられている。このアキュムレータ油路R4におけるアキュムレータ23の上流側に蓄圧用制御弁26が設けられている一方、アキュムレータ23の下流側に放出用制御弁27が設けられている。蓄圧用制御弁26は、コントローラ18からの指令に応じてアキュムレータ23に供給される作動油の流量を制御可能な電磁式の流量制御弁である。放出用制御弁27は、コントローラ18からの指令に応じてアキュムレータ23から放出される作動油の流量を制御可能な電磁式の流量制御弁である。アキュムレータ油路R4の下流側の端部は、モータ油路R3におけるモータ用制御弁25と回生モータ22との間の位置に接続されているため放出用制御弁27が開くことにより回生モータ22が駆動する。
The
タンク24は、ブームシリンダ9からの戻り油のうち回生モータ22及びアキュムレータ23に供給される部分以外の余剰の戻り油を回収するためのものである。
The
また、タンク24は、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2に対してモータ油路R3及びアキュムレータ油路R4と並列に接続されたタンク油路R5に設けられている。このタンク油路R5におけるタンク24の上流側に排出用制御弁28が設けられている。排出用制御弁28は、コントローラ18からの指令に応じてタンク24に導かれる作動油の流量を制御可能な電磁式の流量制御弁である。
The
なお、タンク油路R5におけるタンク24と排出用制御弁28との間の位置にはブーストチェック弁29が設けられている。ブーストチェック弁29は、ブーム下げ動作時に補給油路R6を通じてロッド側油路R1に作動油を補給するために背圧を立てるためのものである。補給油路R6は、タンク油路R5における排出用制御弁28とブーストチェック弁29との間の位置とロッド側油路R1とを接続する。この補給油路R6に設けられたチェック弁30は、ブーム上げ動作時にヘッド側油路R2からタンク油路R5へ向けた作動油の流れを規制するためのものである。
A
モータ用制御弁25、蓄圧用制御弁26、及び排出用制御弁28は、回生モータ22、アキュムレータ23、及びタンク24に分配される戻り油の比率を調整可能な分配調整手段に相当する。なお、回生モータ22の容量の調整によって回生モータ22に供給される戻り油の流量を調整することができるため、分配調整手段においてモータ用制御弁25を省略することもできる。この場合、モータ用制御弁25の閉鎖機能は、回生モータ22の容量を最小にすることによって実現することができる。
The
また、油圧回生装置5は、油圧ポンプ15の吐出圧を検出可能な吐出圧センサD1と、ブームシリンダ9からの戻り油の圧力を検出可能なヘッド圧センサD2と、アキュムレータ23に蓄圧された作動油の圧力を検出可能な蓄圧センサD3と、操作手段17bの操作量及び操作方向を検出可能な操作量センサD4と、操作手段20の操作量及び操作方向を検出可能な操作量センサD5と、エンジン14の回転数を検出可能な回転数検出器D6とを備えている。
Further, the hydraulic
ヘッド圧センサD2は、ヘッド側油路R2に設けられている。 The head pressure sensor D2 is provided in the head side oil passage R2.
蓄圧センサD3は、アキュムレータ油路R4における蓄圧用制御弁26とアキュムレータ23との間の位置に設けられている。
The pressure accumulation sensor D3 is provided at a position between the pressure
操作量センサD4は、操作手段17bの操作レバーの操作量及び操作方向を検出可能なエンコーダ等により構成されている。同様に、操作量センサD5は、操作手段20の操作レバーの操作量及び操作方向を検出可能なエンコーダ等により構成されている。なお、操作量センサD4、D5は、コントロールバルブ17a、19の両ポートに対するパイロット圧の大きさとして操作手段17b、20の操作量及び操作方向を検出するものでもよい。
The operation amount sensor D4 includes an encoder or the like that can detect the operation amount and the operation direction of the operation lever of the operation means 17b. Similarly, the operation amount sensor D5 is configured by an encoder or the like that can detect the operation amount and the operation direction of the operation lever of the operation means 20. The operation amount sensors D4 and D5 may detect the operation amount and the operation direction of the operation means 17b and 20 as the magnitude of the pilot pressure for both ports of the
上述したセンサD1〜D6による検出値は、電気信号としてコントローラ18に入力される。
The detection values by the sensors D1 to D6 described above are input to the
コントローラ18は、センサD1〜D6から入力された検出値に基づいて、制御弁25、26、28、及び回生モータ22のレギュレータ22aに指令を出力する。
The
また、コントローラ18は、予め設定された回生条件が成立した場合に、ブームシリンダ9から導出される戻り油の持つエネルギーが少なくとも回生モータ22によって回生されるように、ブーム側回路16を制御する。つまり、コントローラ18は、回生条件が成立した場合に、アキュムレータ23よりも回生モータ22に対して優先的にブームシリンダ9からの戻り油が供給されるようにブーム側回路16を制御する。
Further, the
ここで、回生条件は、ブーム6がその自重で下げ動作している場合、つまり、ブーム6の位置エネルギーを回生することができる場合に成立するものとして設定されている。 Here, the regeneration condition is set to be established when the boom 6 is lowered by its own weight, that is, when the potential energy of the boom 6 can be regenerated.
以下、図2〜図4を参照して、コントローラ18により実行される処理を説明する。
Hereinafter, processing executed by the
コントローラ18による処理が開始されると、まず、操作量センサD5からの検出値に基づいて操作手段20によるブーム6を下げるためのレバー操作が行われたか否かが判定される(ステップS1)。
When processing by the
ステップS1においてブーム6を下げるためのレバー操作が行われたと判定されると、回生条件が成立したか否かが判定される(ステップS2)。具体的に、ステップS2では、(Pr×Ar)<(Ph×Ah)の条件が成立し、かつ、ブームシリンダ9のヘッド側室内の圧力が予め設定された圧力を超えている場合に、回生条件が成立したと判定される。ここで、Prは、ブームシリンダ9のロッド側室内の圧力であり、吐出圧センサD1により検出されるものである。Arは、ブームシリンダ9のロッド側室の断面積であり、予め記憶されたものである。Phは、ブームシリンダ9のヘッド側室内の圧力であり、ヘッド圧センサD2により検出されるものである。Ahは、ブームシリンダ9のヘッド側室の断面積であり、予め記憶されたものである。なお、『予め設定された圧力』は、回生モータ22を回転するために必要な圧力として予め設定されたものである。
If it is determined in step S1 that the lever operation for lowering the boom 6 has been performed, it is determined whether or not the regeneration condition is satisfied (step S2). Specifically, in step S2, when the condition of (Pr × Ar) <(Ph × Ah) is satisfied and the pressure in the head side chamber of the boom cylinder 9 exceeds a preset pressure, regeneration is performed. It is determined that the condition is met. Here, Pr is the pressure in the rod side chamber of the boom cylinder 9 and is detected by the discharge pressure sensor D1. Ar is a cross-sectional area of the rod side chamber of the boom cylinder 9 and is stored in advance. Ph is the pressure in the head side chamber of the boom cylinder 9 and is detected by the head pressure sensor D2. Ah is a cross-sectional area of the head side chamber of the boom cylinder 9 and is stored in advance. The “preset pressure” is set in advance as a pressure necessary for rotating the
ステップS2において回生条件が成立していると判定されると、以下の式(1)を用いて、ブーム下げ目標流量が算出される(ステップS3)。ブーム下げ目標流量とは、操作手段20の操作量に応じてブームシリンダ9から導出されるべき戻り油の流量である。 If it is determined in step S2 that the regenerative condition is satisfied, a boom lowering target flow rate is calculated using the following equation (1) (step S3). The boom lowering target flow rate is the flow rate of the return oil that should be derived from the boom cylinder 9 according to the operation amount of the operation means 20.
Q=Cv×A×√(P)・・・(1)
ステップS3では、式(1)に対し、操作手段20の操作量との関係で予め設定された仮想開口をA(mm2)として代入し、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2の圧力をP(MPa)として代入することにより、ブーム下げ目標流量としてのQ[l/min]を算出する。なお、Cvは、予め設定された係数である。以下、ブーム下げ目標流量をQ_MO_targetと記す。
Q = Cv × A × √ (P) (1)
In step S3, a virtual opening preset in relation to the operation amount of the operating means 20 is substituted as A (mm 2 ) for the expression (1), and the pressure of the head side oil passage R2 of the boom cylinder 9 is set to P By substituting as (MPa), Q [l / min] as a boom lowering target flow rate is calculated. Cv is a preset coefficient. Hereinafter, the boom lowering target flow rate is denoted as Q_MO_target.
次いで、ブーム下げ目標流量が回生モータ22の吸収可能流量よりも大きいか否かが判定される(ステップS4)。ここで、吸収可能流量は、予め設定された回生モータ22の設定容量(本実施形態では最大容量)とエンジン14の回転数とによって定まるものである。
Next, it is determined whether the boom lowering target flow rate is larger than the resorbable flow rate of the regenerative motor 22 (step S4). Here, the absorbable flow rate is determined by a preset set capacity (maximum capacity in the present embodiment) of the
ステップS4においてブーム下げ目標流量が吸収可能流量よりも大きいと判定される場合、つまり、回生モータ22にとって余剰の戻り油が存在する場合には、回生モータ22の容量を仮に設定容量に設定する(ステップS5:ステップS6においてこの容量をモータ仮想容量という)。
If it is determined in step S4 that the boom lowering target flow rate is larger than the absorbable flow rate, that is, if there is excess return oil for the
次いで、油圧ポンプ15の駆動によるポンプトルクが、回生モータ22の容量がモータ仮想容量に設定された場合における当該回生モータ22の駆動によるモータ仮想トルク(駆動トルク)よりも大きいか否かが判定される(ステップS6)。ここで、油圧ポンプ15のポンプトルクは、油圧ポンプ15の容量と吐出圧とによって定まるものであり、油圧ポンプ15の容量は、操作手段17b、20の操作量との関係で予め設定されている。
Next, it is determined whether or not the pump torque due to the drive of the
ステップS6において油圧ポンプ15のポンプトルクがモータ仮想トルクよりも大きいと判定された場合、つまり、モータ仮想トルクに設定してもエンジン14の速度の増加を避けることができると判定された場合、回生モータ22の指令容量を設定容量に設定する(ステップS7)。なお、ステップS7では、モータ用制御弁25の指令開口面積を全開に設定する。
If it is determined in step S6 that the pump torque of the
一方、前記ステップS4においてブーム下げ目標流量が吸収可能流量以下であると判定される場合、つまり、回生モータ22に対して戻り油の全てを供給することができる場合には、回生モータ22の容量を仮にブーム基準容量に設定する(ステップS8:ステップS9においてこの容量をモータ仮想容量という)。ここで、ブーム基準容量は、ブーム下げ目標流量を流すための回生モータ22の容量であり、ブーム下げ流量とエンジン回転数とによって定まるものである。
On the other hand, when it is determined in step S4 that the boom lowering target flow rate is equal to or lower than the absorbable flow rate, that is, when all of the return oil can be supplied to the
次いで、油圧ポンプ15の駆動によるポンプトルクが、回生モータ22の容量がモータ仮想容量に設定された場合における当該回生モータ22の駆動によるモータ仮想トルク(駆動トルク)よりも大きいか否かが判定される(ステップS9)。
Next, it is determined whether or not the pump torque due to the drive of the
ステップS9において油圧ポンプ15のポンプトルクがモータ仮想トルクよりも大きいと判定された場合、つまり、モータ仮想トルクに設定してもエンジン14の速度の増加を避けることができると判定された場合、回生モータ22の指令容量を前記ブーム基準容量に設定する(ステップS10)。なお、ステップS10では、モータ用制御弁25の指令開口面積を全開に設定する。
If it is determined in step S9 that the pump torque of the
一方、ステップS6及びステップS9において油圧ポンプ15のポンプトルクがモータ仮想トルク以下であると判定されると、回生モータ22の指令容量をトルク基準容量に設定する(ステップS11)。ここで、トルク基準容量は、油圧ポンプ15のポンプトルクの範囲内で戻り油を回生するための回生モータ22の容量であり、油圧ポンプ15のポンプトルクをブームシリンダ9のヘッド側油路R2内の圧力によって除することにより得られるものである。アキュムレータ23の蓄圧容量に余裕がある場合には、回生モータ22の指令容量をトルク基準容量以下に設定することもできる。なお、ステップS11では、モータ用制御弁25の指令開口面積を全開に設定する。
On the other hand, if it is determined in step S6 and step S9 that the pump torque of the
ステップS7において回生モータ22の指令容量を設定容量に設定した場合、及びステップS11において回生モータ22に供給される戻り油の流量を制限した場合には、回生モータ22に対する余剰の戻り油が存在する。そのため、余剰の戻り油をアキュムレータ23により回生するために、ステップS12では、回生モータ22に供給された戻り油以外の残りの戻り油の流量、及びアキュムレータ23の回生可能な流量(以下、回生可能流量という)を算出する。
When the command capacity of the
具体的に、残りの戻り油の流量は、ステップS3で算出されたブーム下げ目標流量から回生モータ22の流量を減じることにより得ることができる。また、前記式(1)に対し、蓄圧用制御弁26の最大開口面積をAとして代入し、ヘッド側油路R2内の圧力からアキュムレータ23の圧力を減じた差圧をPとして代入することにより、回生可能流量Qを算出することができる。
Specifically, the flow rate of the remaining return oil can be obtained by subtracting the flow rate of the
次いで、回生可能流量が0よりも大きいか否か、つまり、アキュムレータ23によって回生可能であるか否かが判定される(ステップS13)。ここで、ヘッド側油路R2内の圧力よりもアキュムレータ23の圧力が高い場合、回生可能ではないと判定され、この場合には、蓄圧用制御弁26の指令開口面積が0(つまり、全閉)に設定される(ステップS14)。
Next, it is determined whether or not the regenerative flow rate is greater than 0, that is, whether or not regeneration is possible by the accumulator 23 (step S13). Here, when the pressure in the
一方、ステップS13において回生可能であると判定されると、残りの戻り油の流量が回生可能流量よりも大きいか否かが判定される(ステップS15)。ここで、残りの戻り油の流量が回生可能流量よりも大きいと判定されると、回生可能流量の戻り油をアキュムレータ23に供給するために蓄圧用制御弁26の指令開口面積を最大(全開)に設定する(ステップS16)。
On the other hand, if it is determined in step S13 that regeneration is possible, it is determined whether the flow rate of the remaining return oil is larger than the regenerative flow rate (step S15). Here, if it is determined that the flow rate of the remaining return oil is larger than the regenerative flow rate, the command opening area of the pressure
ステップS14においてアキュムレータ23による回生を行わない場合、及びステップS16において回生可能流量の戻り油をアキュムレータ23に供給する場合には、回生モータ22及びアキュムレータ23に対して余剰の戻り油が存在する。そこで、ステップS17では、余剰の戻り油をタンク24に回収するための排出用制御弁28の指令開口面積を設定する。具体的に、前記式(1)に対し、残りの戻り油の流量から回生可能流量を減じた流量をQとして代入し、ヘッド側油路R2内の圧力をPとして代入することにより、排出用制御弁28の開口面積Aを算出することができる。
When regeneration by the
一方、ステップS15において残りの戻り油の流量が回生可能流量以下であると判定されると、残りの戻り油の流量の全てをアキュムレータ23により回生するために蓄圧用制御弁26の指令開口面積を設定する(ステップS18)。具体的に、前記式(1)に対し、ヘッド側油路R2内の圧力からアキュムレータ23の圧力を減じた差圧をPとして代入し、残りの戻り油の流量をQとして代入することにより、蓄圧用制御弁26の指令開口面積Aを算出することができる。
On the other hand, if it is determined in step S15 that the flow rate of the remaining return oil is equal to or less than the regenerative flow rate, the command opening area of the pressure
また、前記のステップS10において回生モータ22の指令容量をブーム基準容量に設定した場合、戻り油の全てが回生モータ22に供給されて残りの戻り油が存在しないため、ステップS19では蓄圧用制御弁26の指令開口面積を0(全閉)に設定する。
Further, when the command capacity of the
ステップS18において残りの戻り油の流量の全てをアキュムレータ23に供給した場合、及びステップS19において蓄圧用制御弁26を全閉にする場合には、タンク24に回収すべき余剰の戻り油は存在しない。そこで、ステップS20では、排出用制御弁28の指令開口面積を0(全閉)に設定する。
When all of the remaining return oil flow rate is supplied to the
なお、前記のステップS1においてブーム6を下げるためのレバー操作が行われていないと判定された場合、コントロールバルブ19が中立位置又はブーム上げ位置に切り換えられており、ブーム6を現在位置に保持する、又はブーム6の上げ動作を許容するための回路状態に切り換える必要がある。そのため、ステップS21では、回生モータ22の指令容量を最小とし、蓄圧用制御弁26の指令開口面積を0(全閉)に設定し、排出用制御弁28の指令開口面積を0(全閉)に設定する。なお、このステップS21では、モータ用制御弁25の指令開口面積も0(全閉)に設定している。
If it is determined in step S1 that the lever operation for lowering the boom 6 is not performed, the
また、前記のステップS1でブーム6を下げるためのレバー操作が行われていると判定され、かつ、ステップS2において回生条件が成立していないと判定された場合、ブーム6の下げ動作が行われているものの回生モータ22及びアキュムレータ23に導くべき戻り油が存在しない。そのため、ステップS22では、ブーム6の下げ動作を許容するために、回生モータ22の指令容量を最小とし、蓄圧用制御弁26の指令開口面積を0(全閉)に設定し、排出用制御弁28の指令開口面積を全開に設定する。なお、このステップS22では、モータ用制御弁25の指令開口面積も0(全閉)に設定している。
If it is determined in step S1 that the lever operation for lowering the boom 6 is being performed, and if it is determined in step S2 that the regeneration condition is not satisfied, the boom 6 is lowered. However, there is no return oil to be led to the
そして、ステップS17、S20、S21及びS22の後、回生モータ22、制御弁25、26、28に対して設定された指令値を出力して(ステップS23)、当該処理はリターンする。
Then, after steps S17, S20, S21 and S22, the command values set for the
なお、図2に示す油圧回生装置5において、ブーム6の下げ動作であってブーム6が負荷作業を行う場合(掘削作業を行う場合等)、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2に導出される戻り油は、排出用制御弁28を通じてタンク24に回収される。
In the hydraulic
以上説明したように、油圧回生装置5では、回生モータ22とアキュムレータ23とがブームシリンダ9に対して並列に接続されているとともに制御弁25、26、28が設けられている。そのため、多量の戻り油が存在する場合にアキュムレータ23に分配される戻り油の比率を上げることにより、相対的に回生モータ22に供給される戻り油を減らすことができる。
As described above, in the
したがって、アキュムレータ23に対して供給される戻り油の全てが回生モータ22を経由する従来技術と異なり、回生モータ22の最大容量を小さく抑えることができ、これにより、回生モータ22の大型化の抑制及び連れ回り損失の低減を図ることができる。
Therefore, unlike the prior art in which all of the return oil supplied to the
また、第1実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。 Moreover, according to 1st Embodiment, there can exist the following effects.
戻り油によりアキュムレータ23が蓄圧される場合、蓄圧時におけるアキュムレータ23のエネルギー損失だけでなく、その後にアキュムレータ23から放出された圧力により駆動される回生モータ22のエネルギー損失も生じる。これに対し、第1実施形態によれば、アキュムレータ23よりも回生モータ22に対して優先的に戻り油が供給されるため、上述のアキュムレータ23による回生時のエネルギー損失を相対的に低減することができ、これにより、回生効率の低下を抑えることができる。
When the
第1実施形態によれば、戻り油のうち回生モータ22及びアキュムレータ23に導かれたもの以外の部分をタンク24に回収することができる。
According to the first embodiment, portions of the return oil other than those guided to the
第1実施形態によれば、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のモータ仮想トルク(ポンプトルク)を超える場合に、回生モータに分配される戻り油の比率を下げることにより、エンジンの駆動効率の低下を防止しながら、戻り油の持つエネルギーを回生することができる。
According to the first embodiment, when the drive torque of the
第1実施形態によれば、実際のエンジン14の速度を検出することなく油圧ポンプ15のモータ仮想トルクと回生モータ22の駆動トルクとを用いることによってエンジン14の速度の増加を防止することができる。
According to the first embodiment, an increase in the speed of the
<第2実施形態(図5及び図6)>
第1実施形態では、図3に示すステップS11のように、回生モータ22のモータ仮想トルク(駆動トルク)が油圧ポンプ15のポンプトルクを超える場合に、回生モータ22に対して供給(分配)される戻り油の流量を制限している。
<Second Embodiment (FIGS. 5 and 6)>
In the first embodiment, when the motor virtual torque (drive torque) of the
これに対し、第2実施形態では、このような戻り油の流量制限を行うことなく戻り油を回生することができる。以下、第2実施形態における第1実施形態と相違する部分について主に説明する。 On the other hand, in the second embodiment, the return oil can be regenerated without performing such a restriction on the flow rate of the return oil. Hereinafter, the parts of the second embodiment different from the first embodiment will be mainly described.
図5に示すように、第2実施形態に係る油圧回生装置5は、回生モータ22の駆動に応じて発電可能となるように当該回生モータ22(エンジン14の出力軸)に接続された発電電動機(発電機)31と、発電電動機31を制御するためのインバータ32と、発電電動機31により発電された電力を充電可能なバッテリ33とを備えている。
As shown in FIG. 5, the hydraulic
発電電動機31は、エンジン14及び回生モータ22の少なくとも一方の動力により発電機として作動する機能と、バッテリ33の電力により電動機として作動してエンジン14の動力をアシストする機能とを有する。
The
インバータ32は、コントローラ18からの指令に応じて発電電動機31の駆動トルク(発電量)及びバッテリ33から発電電動機31に対する供給電力を制御可能である。つまり、コントローラ18は、インバータ32を介して発電電動機31を制御可能である。
The
次に、図6を参照して第2実施形態に係るコントローラ18により実行される処理を説明する。
Next, processing executed by the
上述したステップS4においてブーム下げ目標流量が回生モータ22の吸収可能流量よりも大きいと判定されると、第1実施形態とは異なりエンジン14の要求トルク(油圧ポンプ15のトルク)との関係を考慮することなく回生モータ22の指令容量が設定容量に設定される(ステップS41)。つまり、ステップS41が行われた状態においては、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のポンプトルクを超えている場合も含まれている。
If it is determined in step S4 described above that the boom lowering target flow rate is larger than the resorbable flow rate of the
そこで、ステップS51では、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のポンプトルクを超える場合に、駆動トルクからポンプトルクを減じた差分トルクを発電電動機31の指令トルク(発電トルク)として設定する。なお、エンジン14の駆動によるトルクが油圧ポンプ15の駆動トルクに対して十分余裕がある場合には、発電電動機31の指令トルクは、差分トルク以上に設定することもできる。一方、ステップS51において駆動トルクがポンプトルク以下である場合には、発電電動機31の指令トルクを0に設定する。
Therefore, in step S51, when the drive torque of the
次いで、上述したステップS12が実行される。 Next, step S12 described above is executed.
一方、ステップS4においてブーム下げ目標流量が回生モータ22の吸収可能流量以下であると判定されると、第1実施形態とは異なり油圧ポンプ15のポンプトルクとの関係を考慮することなく回生モータ22の指令容量がブーム基準容量に設定される(ステップS71)。つまり、ステップS71が行われた状態においては、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のポンプトルクを超えている場合も含まれている。
On the other hand, if it is determined in step S4 that the boom lowering target flow rate is equal to or less than the resorbable flow rate of the
そこで、ステップS81では、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のポンプトルクを超える場合に、駆動トルクからポンプトルクを減じた差分トルクを発電電動機31の指令トルク(発電トルク)として設定する。ステップS51と同様に、エンジン14の駆動によるトルクが油圧ポンプ15の駆動トルクに対して余裕がある場合には、発電電動機31の指令トルクを差分トルク以上に設定することもできる。一方、ステップS81において駆動トルクがポンプトルク以下である場合には発電電動機31の指令トルクを0に設定する。
Therefore, in step S81, when the driving torque of the
次いで、上述したステップS19が実行される。 Next, step S19 described above is executed.
なお、第2実施形態においては、上述したステップS2(図3参照)において回生条件が成立していないと判定されると、ステップS22(図4参照)において、発電電動機31の指令トルクを0に設定する。
In the second embodiment, if it is determined in step S2 (see FIG. 3) that the regeneration condition is not satisfied, the command torque of the
以上説明したように、回生モータ22に供給される戻り油の流量を吸収可能流量に維持することにより回生モータ22の高い回生効率を確保しながら、エンジン14の駆動効率の低下を防止することができる。
As described above, by maintaining the flow rate of the return oil supplied to the
したがって、第2実施形態によれば、戻り油の持つエネルギーをより有効に回生することができる。 Therefore, according to the second embodiment, the energy of the return oil can be regenerated more effectively.
また、第2実施形態によれば、実際のエンジン14の速度を検出することなく油圧ポンプ15のポンプトルクと回生モータ22の駆動トルクとを用いることによってエンジン14の速度の増加を防止することができる。
According to the second embodiment, the increase in the speed of the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、本発明は、以下の態様ととることも可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the present invention can take the following aspects.
回生モータ22の設定容量は、回生効率を考慮して適宜設定することが可能である。油圧モータは、一般に、最大容量に設定された状態で比較的高い駆動効率が得られることが知られている。そのため、前記実施形態のように回生モータ22の設定容量を最大容量に設定すれば、回生モータ22の高い駆動効率を確保しつつ上述したアキュムレータ23による回生時のエネルギー損失を可及的に低減することができる。
The set capacity of the
エンジン14に複数の負荷が設けられている場合には、これら負荷の駆動によるトルクの合計よりも回生モータ22の駆動トルクが小さくなるように回生モータ22に分配される戻り油の比率を下げることにより、エンジン14の速度の増加を防止することができる。
When the
制御弁25〜28としてパイロット式のものを採用して、コントローラ18からの指令に応じて制御弁に対してパイロット圧を生じさせる手段を設けてもよい。
As the
アキュムレータ23から放出される作動油は、回生モータ22ではなく他のアクチュエータに供給することもできる。
The hydraulic oil discharged from the
油圧回生装置5は、ブーム6の下げ動作時における戻り油の持つエネルギーを回生するものに限定されず、他の油圧アクチュエータから導出される戻り油の持つ位置エネルギー又は慣性エネルギーを回生することができる。例えば、アーム7及びバケット8の少なくとも一方が自重によって回転する際にシリンダ10、11から導出される戻り油の持つエネルギー、及び上部旋回体3を旋回駆動するための油圧モータから旋回減速時に導出される戻り油の持つエネルギーを油圧回生装置5によって回生することができる。
The
1 油圧ショベル(建設機械の一例)
2 下部走行体(機体の一例)
3 上部旋回体(機体の一例)
5 油圧回生装置
6 ブーム
9 ブームシリンダ(油圧アクチュエータの一例)
14 エンジン
15 油圧ポンプ
18 コントローラ
22 回生モータ
23 アキュムレータ
24 タンク
25 モータ用制御弁
26 蓄圧用制御弁
27 放出用制御弁
31 発電電動機(発電機の一例)
1 Hydraulic excavator (an example of construction machinery)
2 Lower traveling body (an example of the aircraft)
3 Upper revolving structure (an example of the aircraft)
5 Hydraulic regeneration device 6 Boom 9 Boom cylinder (an example of a hydraulic actuator)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
エンジンと、
前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの作動油により作動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータから導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によって前記エンジンの動力をアシストするように前記エンジンの出力軸に接続された可変容量型の回生モータと、
前記油圧アクチュエータからの戻り油により蓄圧可能なアキュムレータとを備え、
前記回生モータ及び前記アキュムレータは、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して互いに並列に接続され、
前記油圧回生装置は、前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される前記戻り油の比率を調整可能な分配調整手段と、前記戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、予め設定された設定容量に調整された前記回生モータにより吸収可能な吸収可能流量を超える流量の戻り油が前記油圧アクチュエータから導出された場合、前記吸収可能流量の戻り油が前記回生モータに供給され、かつ、前記吸収可能流量を超える戻り油の少なくとも一部が前記アキュムレータに供給されるように前記分配調整手段を制御する、油圧回生装置。 A hydraulic regeneration device,
Engine,
A hydraulic pump driven by the engine;
A hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump;
A variable capacity regenerative motor that can be driven by the supply of return oil derived from the hydraulic actuator, and that is connected to the output shaft of the engine so as to assist the power of the engine by this driving; ,
An accumulator capable of accumulating pressure with return oil from the hydraulic actuator,
The regenerative motor and the accumulator are connected in parallel with each other to the port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived,
The hydraulic regeneration device has a distribution adjusting means capable of adjusting a ratio of the return oil distributed to the regeneration motor and the accumulator, and a regeneration condition set in advance as a condition for regenerating the energy of the return oil. A controller that controls the distribution adjusting means so that the return oil is supplied preferentially to the regenerative motor over the accumulator when established ,
When the return oil having a flow rate exceeding the absorbable flow rate that can be absorbed by the regenerative motor adjusted to a preset set capacity is derived from the hydraulic actuator, the controller returns the regenerative oil having the absorbable flow rate to the regenerative flow. It is supplied to the motor, and at least part of the return oil exceeding the absorption flow rate is that control the distribution adjusting means is supplied to the accumulator, the hydraulic recovery device.
前記分配調整手段は、前記回生モータ、前記アキュムレータ、及び前記タンクに分配される戻り油の比率を調整可能であり、
前記コントローラは、前記戻り油のうち前記回生モータ及び前記アキュムレータに供給された戻り油以外の戻り油を前記タンクに供給するように前記分配調整手段を制御する、請求項1に記載の油圧回生装置。 The hydraulic regeneration device further includes a tank connected in parallel with the regeneration motor and the accumulator with respect to the port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived.
The distribution adjusting means is capable of adjusting a ratio of return oil distributed to the regeneration motor, the accumulator, and the tank,
The controller controls the dispensing adjusting means so as to supply the regenerative motor and the return oil other than return oil supplied to the accumulator of the return oil to the tank, the hydraulic recovery device according to claim 1 .
エンジンと、
前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの作動油により作動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータから導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によって前記エンジンの動力をアシストするように前記エンジンの出力軸に接続された可変容量型の回生モータと、
前記油圧アクチュエータからの戻り油により蓄圧可能なアキュムレータとを備え、
前記回生モータ及び前記アキュムレータは、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して互いに並列に接続され、
前記油圧回生装置は、前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される前記戻り油の比率を調整可能な分配調整手段と、前記戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラと、前記回生モータの駆動に応じて発電可能となるように当該回生モータに接続された発電機と、をさらに備え、
前記コントローラは、前記戻り油が供給されることによる前記回生モータの駆動によって前記エンジンの速度が増加する場合、当該エンジンの速度の増加を防止可能な発電トルクで発電が行われるように前記発電機を制御可能である、油圧回生装置。 A hydraulic regeneration device,
Engine,
A hydraulic pump driven by the engine;
A hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump;
A variable capacity regenerative motor that can be driven by the supply of return oil derived from the hydraulic actuator, and that is connected to the output shaft of the engine so as to assist the power of the engine by this driving; ,
An accumulator capable of accumulating pressure with return oil from the hydraulic actuator,
The regenerative motor and the accumulator are connected in parallel with each other to the port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived,
The hydraulic regeneration device has a distribution adjusting means capable of adjusting a ratio of the return oil distributed to the regeneration motor and the accumulator, and a regeneration condition set in advance as a condition for regenerating the energy of the return oil. When established, the controller that controls the distribution adjusting means so that the return oil is preferentially supplied to the regenerative motor over the accumulator, and power generation is enabled according to the drive of the regenerative motor. further comprising a generator connected to the regeneration motor, and
When the speed of the engine increases due to the driving of the regenerative motor due to the supply of the return oil, the controller generates power with a power generation torque that can prevent an increase in the speed of the engine. You can control the hydraulic regeneration device.
機体と、
上げ動作及び下げ動作が可能となるように前記機体に取り付けられたブームと、
請求項1〜6の何れか1項に記載の油圧回生装置とを備え、
前記油圧アクチュエータは、前記上げ動作及び下げ動作のための動力を前記ブームに与えるものであり、
前記分配調整手段は、前記ブームの下げ動作時に前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される戻り油の比率を調整可能である、建設機械。 A construction machine,
The aircraft,
A boom attached to the airframe so that it can be raised and lowered;
A hydraulic regeneration device according to any one of claims 1 to 6 ,
The hydraulic actuator provides power for the raising operation and the lowering operation to the boom,
The distribution adjusting means is a construction machine capable of adjusting a ratio of return oil distributed to the regenerative motor and the accumulator during the boom lowering operation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014106352A JP6286282B2 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Hydraulic regeneration device and construction machine equipped with the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014106352A JP6286282B2 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Hydraulic regeneration device and construction machine equipped with the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015222099A JP2015222099A (en) | 2015-12-10 |
JP6286282B2 true JP6286282B2 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=54785224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014106352A Active JP6286282B2 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Hydraulic regeneration device and construction machine equipped with the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6286282B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6383226B2 (en) * | 2014-09-09 | 2018-08-29 | 川崎重工業株式会社 | Work machine drive system |
JP2019094608A (en) * | 2016-03-29 | 2019-06-20 | 住友重機械工業株式会社 | Shovel |
JP6896528B2 (en) * | 2017-06-29 | 2021-06-30 | 住友重機械工業株式会社 | Excavator |
DE112018004495T5 (en) * | 2017-10-13 | 2020-10-08 | Doosan lnfracore Co., Ltd | HYDRAULIC SYSTEM FOR INCREASING THE WORKING SPEED OF A CONSTRUCTION MACHINE BOOM |
CN109267599A (en) * | 2018-12-10 | 2019-01-25 | 福建工程学院 | The excavator dynamical system that distributed two parallel pumps directly drive |
CN115244252B (en) * | 2020-06-22 | 2024-02-02 | 日立建机株式会社 | Engineering machinery |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008089023A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | Control device of hydraulic actuator and working machine having this control device |
JP2011052718A (en) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Caterpillar Sarl | Hydraulic circuit for working machine |
-
2014
- 2014-05-22 JP JP2014106352A patent/JP6286282B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015222099A (en) | 2015-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6286282B2 (en) | Hydraulic regeneration device and construction machine equipped with the same | |
JP5548113B2 (en) | Drive control method for work machine | |
JP6205339B2 (en) | Hydraulic drive | |
KR101991983B1 (en) | Power regeneration device for work machine and work machine | |
US9803339B2 (en) | Hydraulic control device and operating machine having the same | |
KR101834589B1 (en) | Construction machine having rotary element | |
JP6473631B2 (en) | Hydraulic control equipment for construction machinery | |
KR101889583B1 (en) | Electric drive system for construction machine | |
KR101818284B1 (en) | Construction machine having revolving structure | |
JP6197527B2 (en) | Hybrid construction machinery | |
JP3828680B2 (en) | Hydraulic circuit for work machine and hybrid work machine | |
WO2017047352A1 (en) | Hydraulic driving apparatus of work machine | |
JP5969437B2 (en) | Construction machinery | |
KR20130143481A (en) | Power regeneration device for work machine | |
JP6147153B2 (en) | Power control apparatus and construction machine equipped with the same | |
JP6492712B2 (en) | Hydraulic control equipment for construction machinery | |
EP3085969B1 (en) | Construction machine | |
JP2001012418A (en) | Hybrid working machine | |
JP2008128464A (en) | Control device and working machine provided therewith | |
JP6009388B2 (en) | Work machine | |
JP4990212B2 (en) | Electric / hydraulic drive for construction machinery | |
JP5723947B2 (en) | Construction machine having a rotating body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171018 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171024 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171222 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180116 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6286282 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |