[发明专利]混合动力挖掘机的动臂驱动系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力挖掘机的动臂驱动系统及其控制方法，更详细而言，涉及一种驱动液压泵马达而使动臂升降运转，借助于电动机回收动臂的再生动力，提高燃油效率的混合动力挖掘机的动臂驱动系统及其控制方法。

背景技术

一般而言，混合动力挖掘机具备用于使动臂进行升降运转的液压泵马达，在液压泵马达的一端，连接有体现发电与电动的电动机，在电动机的另一端，包括对发电的电力进行充电的超级电容器等电能存储装置构成。

另外，从液压泵马达吐出的工作油经由动臂控制阀提供给动臂，根据动臂控制阀的控制，动臂进行上升、停止或下降。

参照附图图1，进一步详细说明如上所述的混合动力挖掘机的构成。

动臂驱动器100连接于动臂控制阀125，动臂控制阀125连接于液压泵马达120。

动臂控制阀125有三个位置，在第一位置126，使得动臂驱动器100进行上升运转，在第二位置127，使得动臂驱动器100进行下降运转，第三位置128作为中立位置，使动臂驱动器100的升降停止。

所述的液压泵马达120可以兼备液压泵与液压马达的运转。

在液压泵马达120中，连接有吐出管线121和流入管线122。另外，吐出管线121与流入管线122的另一端连接于所述动臂控制阀125。

另外，在流入管线122的一端，在连接到排泄槽的路径上，连接有第一控制阀151。第一控制阀151在借助于动臂驱动器100的下降而回收再生能时进行关闭控制，当在不回收再生能，或液压泵马达120超过允许容量的情况下进行开放控制，排出工作油。

另外，在吐出管线121的一端，在连接到排泄槽的路径上连接有第二控制阀152。第二控制阀152在动臂上升运转时进行关闭控制，在动臂驱动器100下降运转时进行开放控制，排出工作油。

另外，具备分别连接于吐出管线121和流入管线122的马达旁通阀200，马达旁通阀200连接或切断吐出管线121与流入管线122之间。

另一方面，在所述吐出管线121上，可以连接有动臂辅助管线145的一端，在动臂辅助管线145的另一端，可以具备动臂辅助阀144。动臂辅助阀144进行控制，使得从主液压泵向吐出管线121补充供应工作油。

如上所述的以往的混合动力挖掘机的动臂驱动系统被指出如下问题。

图1是假设动臂驱动系统中液压泵马达的允许流量多于再生流量的情形。

动臂驱动器100的动臂缸盖侧高压的流体(工作油)传递到液压泵马达120的吸入侧。液压泵马达120借助于压力油(工作油)而体现液压马达功能，使电动机旋转。结果，电动机把动臂的势能再生为电能，电能充电到电能存储装置。

通过液压泵马达120的低压的工作油向动臂驱动器100的动臂缸杆侧供应，因缸面积差而导致的过量流量经由第二控制阀152排出到排泄槽。

当动臂下降时，动臂驱动器100的收缩速度根据动臂电动机的旋转速度而控制。即，如图2的(a)所示，使得电动机的旋转速度与动臂下降操纵杆压力成比例地增加。

在动臂驱动器100的动臂缸盖侧供应的流量及压力充分的情况下，动臂电动机借助于作为液压马达进行运转的液压泵马达120而驱动，此时，电动机体现发电机功能，因而电动机的扭矩具有如图2的(b)的实线所示的负(-)值。

但是，诸如倾斜面挖掘作业等，在挖掘机的动臂下降时，在动臂驱动器100的动臂缸盖侧供应的流量及压力不充分。由此，从动臂驱动器100的动臂缸向液压泵马达120供应的动力会不够充分。

如图2的(a)所示，电动机为了以希望的旋转速度旋转，如图2的(b)的虚线所示，利用电能存储装置(capacitor)的电力，作为电动机进行运转，此时电动机的扭矩具有正(+)值。

就诸如挖掘机动臂下降时的情形而言，在动臂驱动器中，为了体现既定速度以上的收缩速度，需在动臂驱动器100的缸杆侧形成高压，但在以往的混合动力挖掘机的动臂驱动系统中，虽然电动机能够以目标速度旋转，但吐出流路121经由第二控制阀152与排泄槽连接在一起，因此，吐出流路121内的压力保持较低。

由此，在动臂驱动器100中，存在无法提高控制杆收缩的速度和力量的问题。

[现有技术文献]

专利文献1：大韩民国公开专利公报第10-2011-0072723号(2011.06.29.)

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