[发明专利]混合动力工程机械

说明书

技术领域

本发明涉及改善作为混合动力设备的蓄电器和控制器的布局的混合动力挖掘机等混合动力工程机械。

背景技术

以下，以挖掘机为例说明背景技术。

如图6所示，挖掘机包括：履带式的下部行走体1；以能够绕垂直于地面的轴而旋转的方式设置于下部行走体1之上的上部回转体2；通过动臂足销13而安装于该上部回转体2的前部的作业附属装置9；以及控制作业附属装置9的驱动的控制阀28（参照图9）。作业附属装置9包括动臂3、斗杆4、铲斗5、和使它们工作的液压缸（动臂液压缸、斗杆液压缸以及铲斗液压缸）6、7、8。

如图6和图7所示，上部回转体2包括：作为基台的上框架10；以及设于该上框架10的左右方向的中间部的左右一对纵板11、12。纵板11、12在左右方向上隔开间隔而被设置，并且设置在上框架10的前后方向的大致整个长度范围。

如图8所示，纵板11、12的前部呈山形向上突出。在纵板11、12的前部，以在左右方向上水平贯穿纵板11、12的方式设有动臂足销13。动臂3的基端部被安装成通过动臂足销13而能够相对于纵板11、12转动。由此，动臂3（作业附属装置9的整体）能够以动臂足销13为中心而起伏。

另外，在上框架10的后部，如图7所示地设有使用维护用的发动机罩14开闭上表面的发动机室15。在该发动机室15中设置有作为动力源的发动机16、和发动机周围的设备类（散热器17、冷却风扇18、液压泵19等）。

另一方面，在上框架10上的空间中的发动机室15前方的两个纵板11、12的左右一侧（一般而言为左侧，以下在该情况下进行说明）设置有驾驶室20，并且在两个纵板11、12的左右另一侧，以前后排列的方式设置有燃料箱21和工作油箱22。并且，在上框架10上的空间中的燃料箱21的前方（上框架10的右侧前部）设有用于进行维护的作业员朝向发动机罩14（发动机室15内的设备类）而升降的升降台阶23。升降台阶23是前低后高的阶梯状，且呈中空状。

此外，在本说明书中，“前后”、“左右”是指从就座于驾驶室20内的操作员观察的方向。

另外，图7和图8卸下作业附属装置9而表示。

在图9中示出在将该挖掘机构成为混合动力方式的情况下的驱动系统和控制系统的框结构。

混合动力挖掘机除了上述挖掘机的基本结构之外还具有混合动力设备。具体而言，混合动力设备包括：能够作为发电机和电动机而工作的发电电动机24；作为回转驱动源的回转电动机25；二次电池等蓄电器26；控制这些设备的控制器27；以及与控制器27协作控制控制阀28的机电控制装置35。

发电电动机24由发动机16驱动。具体而言，如图7所示，发电电动机24与液压泵19排列而连接于发动机16。

图9所示的液压致动器29包含上述液压缸6～8和未图示的左右的行走用液压马达。该液压致动器29通过被供应经由控制阀28从液压泵19喷出的液压油而被驱动。此外，控制阀28针对每个致动器而设置，但是在图9中作为多个控制阀的集合体而表示。

回转电动机25与图6所示的回转轴承30相向而设置（参照图7），通过驱动未图示的回转齿轮而使上部回转体2回转。

蓄电器26通过图9中以粗线表示的多个电力电缆31而分别连接于发电电动机24和回转电动机25。

控制器27执行混合动力挖掘机中必要的各种控制。具体而言，控制器27控制发电电动机24的作为发电机的工作和作为电动机的工作的切换、发电电动机24产生的发电电力、对发电电动机24的电流、发电电动机24的转矩、与发电电动机24的发电机输出的过多和不足相应的蓄电器26的充放电、回转电动机25的驱动/停止等。

另外，控制器27包含逆变器33和连接于逆变器33的混合动力控制装置34。逆变器33利用以虚线表示的信号线缆32而分别连接于发电电动机24和回转电动机25。

蓄电器26直接连接于混合动力控制装置34。

机电控制装置35对应于未图示的操作杆的操作等，且与混合动力控制装置34协作而控制控制阀28。

在该混合动力挖掘机中，在液压泵19的必要动力大的情况下，基于蓄电器26的蓄电力，发电电动机24作为电动机而工作，从而补充发动机的输出。另一方面，在液压泵19的必要动力小的情况下，将由发电电动机24发出的电力蓄电至蓄电器26。据此，进行混合动力方式本来的节能运转。