[發明專利]具備電動機的工程機械的直流端電壓控制裝置及其方法

有效

• 申請號: 201480005598.1
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN104995357B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 鄭銀洙
• 申請（專利權）人: 斗山英維高株式會社
• 主分類號: E02F9/22
• 分類號: E02F9/22;F02D29/04;F02D29/06
• 代理公司: 北京摯誠信奉知識產權代理有限公司 11338
• 代理人: 邢悅;李延虎

本說明書中公開的一個實施例提供一種具備電動機的工程機械的直流端電壓控制裝置及其方法，所述直流端電壓控制裝置能夠通過考慮回轉電動機、發動機輔助電動機和儲能裝置的運轉條件來將直流端電壓改變為最佳電壓大小，從而能夠提高逆變器和變換器等電力轉換裝置的能量效率。

技術領域

本發明涉及具備電動機的工程機械的直流端電壓控制裝置及其方法。

背景技術

近年來，隨著油價急劇上升，對于將發動機的剩余動力存儲于電池并由電池提供發動機的不足動力，從而改善油耗的混合動力型工程機械的研究正在活躍地進行。

如上所述，將發動機和電動機用作共同動力源并具有電能存儲裝置的系統稱為混合動力系統。例如，在混合動力系統中存在混合動力汽車和挖掘機等重型設備用混合動力系統。

普通的挖掘機系統以發動機為動力源，通過所謂的液壓的介質，執行使作為最終負載的動臂、斗桿及鏟斗驅動而回轉或行駛的動作。與此不同，混合動力挖掘機系統通過對普通的挖掘機追加設置2個電動機和儲電裝置，能夠提高挖掘機系統的整體效率。對混合動力挖掘機系統追加的主要部件包括電動機、儲能裝置、逆變器和變換器。其中，儲能裝置包括電池(Battery)和超級電容器(Ultra-Capacitor，UC)。

通常，在混合動力挖掘機中，逆變器和變換器的電力轉換所需要的直流端電壓因發動機輔助電動機的輸出、回轉電動機的輸出的不平衡而變動。因此，使用用于恒定地保持直流端電壓的儲能裝置用變換器。

此時，決定變換器的充放電動作的基準電壓、即直流端電壓控制器的指令電壓與工程機械的運轉無關而具有定值。此外，該指令電壓選擇較大值，以便可以應對能夠使發動機輔助電動機、回轉電動機運轉的全部速度和力矩區域。

控制這樣的混合動力挖掘機的直流端電壓的方法如下。通常，與直流端連接的發動機輔助用逆變器、回轉驅動用逆變器、儲能裝置用變換器由半導體開關構成。半導體開關在驅動中發生的能量損失與輸出的電流、開關頻率、直流端電壓成比例。輸出的電流的大小由負載條件決定。開關頻率主要由輸出端電感和電流脈動的大小決定。在直流端電壓的情況下，主要設計成可以在半導體開關所容許的電壓范圍內能夠應對使發動機輔助電動機、回轉電動機運轉的全部速度和力矩區域的最大電壓。

如果這樣在混合動力挖掘機中以低速驅動發動機輔助電動機或回轉電動機，則與逆變器驅動無關地使直流端電壓保持得過大，從而產生不必要的損失。特別是低速高力矩區域的損失存在較大問題。

發明內容

技術課題

本發明是為了解決上述問題而獨創的發明，其目的在于提供一種具備電動機的工程機械的直流端電壓控制裝置及其方法，所述直流端電壓控制裝置通過考慮回轉電動機、發動機輔助電動機和儲能裝置的運轉條件將直流端電壓改變為最佳電壓，能夠提高逆變器和變換器等電力轉換裝置的能量效率。

解決技術的方法

為了實現上述目的，根據本發明中公開的實施例，能夠提供一種具備電動機的工程機械的直流端電壓控制裝置，其特征在于，包含：至少一個逆變器，分別與將電能轉變為機械能或將機械能再生為電能的至少一個電動機連接而用于控制上述至少一個電動機；變換器，與存儲由上述至少一個電動機產生的再生電力的儲能裝置連接而用于控制上述儲能裝置；直流端電容器，連接于上述至少一個逆變器和上述變換器之間，通過上述至少一個逆變器獲得電力供應或通過上述變換器回收上述再生電力；以及控制部，產生上述至少一個逆變器各自需求的至少一個逆變器需求電壓和上述變換器中需求的變換器需求電壓，并且基于上述產生的至少一個逆變器需求電壓和上述變換器需求電壓可變地控制上述直流端電容器的直流端電壓。