JP2008044410A - Drive system of electrically driven dump truck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電気駆動ダンプトラックの駆動システムに係わり、特に、原動機で発電機を駆動し、発電機で発生した電力で走行用電動モータを駆動し、走行を行う大型ダンプトラックの駆動システムに関する。 The present invention relates to a drive system for an electrically driven dump truck, and more particularly, to a drive system for a large dump truck that travels by driving a generator with a prime mover, driving an electric motor for traveling with electric power generated by the generator.
電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、例えば特許文献1に記載のように、原動機と、この原動機の回転数とトルクを制御する電子ガバナと、原動機により駆動される交流発電機と、この交流発電機により電力が供給されて駆動し、例えば左右の後輪を駆動する2つの電動モータと、交流発電機に接続され、それぞれ、2つの電動モータ(例えば誘導モータ)を制御する2つのインバータと、アクセルペダルの操作量に応じた目標回転数を計算し、電子ガバナを制御するとともに、アクセルペダルの操作量に応じて2つのインバータを制御し、それぞれの電動モータを制御する制御装置とを備えている。
An electric drive dump truck drive system includes, for example, a motor, an electronic governor that controls the rotational speed and torque of the motor, an AC generator driven by the motor, and the AC generator as disclosed in
特許文献1に記載のように、従来の電気駆動のダンプトラックにおいては、アクセルペダルの操作量に応じて目標回転数を計算し、その目標回転数で原動機を駆動している。その結果、アクセルペダルを大きく踏み込んでいれば、軽い荷重しか積載していなかったり、傾斜が緩かったりしてエンジンにかかる負荷が小さくても、原動機はアクセルペダルに対応する回転数で運転されるので、無駄に燃料を消費することになる。
As described in
本発明の目的は、原動機負荷が軽い場合に自動的に原動機の回転数を下げ、燃料消費量を低減できる電気駆動ダンプトラックの駆動システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a drive system for an electrically driven dump truck that can automatically reduce the rotational speed of the prime mover and reduce fuel consumption when the prime mover load is light.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、この原動機の回転数とトルクを制御する電子ガバナと、前記原動機により駆動される交流発電機と、前記原動機により駆動される前記交流発電機以外の原動機負荷と、前記交流発電機により電力が供給されて駆動する走行用の少なくとも2つの電動モータとを有する電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、アクセルペダルと、前記アクセルペダルの操作量に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、前記電子ガバナを制御し前記原動機を制御する原動機制御手段とを備え、前記原動機制御手段は、前記原動機の実回転数から前記原動機のそのときの目標回転数を減算した回転数偏差を演算する第1手段と、前記アクセルペダルの操作量に基づいて前記原動機の初期目標回転数を求め、この初期目標回転数を前記原動機の目標回転数として設定する第2手段と、前記回転数偏差が第1設定値より大きいときは前記原動機の目標回転数を徐々に低下させる第3手段とを有するものとする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a motor, an electronic governor for controlling the rotational speed and torque of the motor, an AC generator driven by the motor, and the motor driven by the motor. In an electric drive dump truck drive system having a prime mover load other than an alternator and at least two electric motors for driving driven by power supplied from the alternator, an accelerator pedal and an operation of the accelerator pedal Motor control means for controlling the electric motor based on the amount; and prime mover control means for controlling the prime mover by controlling the electronic governor, wherein the prime mover control means determines the prime mover from the actual rotational speed of the prime mover. A first means for calculating a rotational speed deviation obtained by subtracting the target rotational speed at the time, and the prime mover based on the operation amount of the accelerator pedal A second means for obtaining an initial target rotational speed and setting the initial target rotational speed as a target rotational speed of the prime mover; and when the rotational speed deviation is greater than a first set value, the target rotational speed of the prime mover is gradually decreased And a third means.
以上のように構成した本発明においては、アクセルペダルを操作すると第2手段はアクセルペダルの操作量に応じた初期目標回転数により原動機の目標回転数を設定し、その後、原動機の負荷が大きいときはその目標回転数が維持され、負荷が軽くて、第1手段により演算された回転数偏差が第1設定値より大きくなると、第3手段は目標回転数を徐々に低下させる。これにより負荷が軽すぎる場合は、自動的に原動機の回転数を下げ、燃料消費量を低減することがきる。 In the present invention configured as described above, when the accelerator pedal is operated, the second means sets the target rotational speed of the prime mover based on the initial target rotational speed corresponding to the operation amount of the accelerator pedal, and then the load on the prime mover is large. When the target rotational speed is maintained, the load is light, and the rotational speed deviation calculated by the first means becomes larger than the first set value, the third means gradually decreases the target rotational speed. As a result, when the load is too light, the rotational speed of the prime mover can be automatically reduced to reduce the fuel consumption.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記第3手段は、前記原動機の目標回転数を徐々に低下させるとき、前記回転数偏差が前記第1設定値より小さく、この第1設定値より小さい第2設定値より大きくなると、そのときの目標回転数を維持し、前記回転数偏差が第2設定値より小さくなると前記原動機の目標回転数を上昇させる。 (2) In the above (1), preferably, when the third means gradually decreases the target rotational speed of the prime mover, the rotational speed deviation is smaller than the first set value, and from the first set value, When it becomes larger than the small second set value, the target rotational speed at that time is maintained, and when the rotational speed deviation becomes smaller than the second set value, the target rotational speed of the prime mover is increased.
これにより目標回転数が程度下がり、回転数偏差が第1設定値と第2設定値の間の値になると、そのときの目標回転数が維持されるとともに、回転数偏差が第2設定値より小さくなると、目標回転数は上昇するため、原動機の回転数は自動的に上昇する。 As a result, when the target rotational speed is lowered and the rotational speed deviation becomes a value between the first set value and the second set value, the target rotational speed at that time is maintained and the rotational speed deviation is less than the second set value. When it becomes smaller, the target rotational speed increases, so the rotational speed of the prime mover automatically increases.
(3)上記(1)において、好ましくは、前記第3手段が前記目標回転数を徐々に低下させるとき、前記目標回転数が最小回転数より高い中間回転数まで低下すると、前記目標回転数を前記中間回転数に保持する第4手段を更に有する。 (3) In the above (1), preferably, when the third means gradually decreases the target rotational speed, if the target rotational speed decreases to an intermediate rotational speed higher than a minimum rotational speed, the target rotational speed is reduced. It further has 4th means hold | maintained at the said intermediate rotation speed.
これにより回転数偏差が第2設定値よりも大きい状態が続くと、目標回転数は中間回転数まで低下し、原動機の回転数も同様に低下する。その後負荷が増え、回転数偏差が第2設定値より小さくなると、目標回転数は中間回転数から自動的に上昇する。 As a result, when the state in which the rotational speed deviation is larger than the second set value continues, the target rotational speed is reduced to the intermediate rotational speed, and the rotational speed of the prime mover is similarly reduced. Thereafter, when the load increases and the rotational speed deviation becomes smaller than the second set value, the target rotational speed automatically increases from the intermediate rotational speed.
(4)上記(1)において、好ましくは、前記第3手段は、前記目標回転数を徐々に低下させるとき、前記回転数偏差が第2設定値より小さくなると直ちに前記目標回転数を前記初期目標回転数に復帰させる。 (4) In the above (1), preferably, when the third means gradually decreases the target rotational speed, the target rotational speed is set to the initial target as soon as the rotational speed deviation becomes smaller than a second set value. Return to speed.
これにより原動機の回転数が下がった後、負荷が増えると直ちに原動機の回転数がアクセルペダルの操作量に応じた回転数まで上昇するため、応答良く回転数を上昇することができる。 As a result, after the number of revolutions of the prime mover decreases, when the load increases, the number of revolutions of the prime mover immediately increases to the number of revolutions corresponding to the amount of operation of the accelerator pedal, so that the number of revolutions can be increased with good response.
(5)上記(1)において、前記第3手段は、前記目標回転数を徐々に低下させるとき、前記回転数偏差が前記第1設定値より小さくなると直ちに前記目標回転数を最大回転数まで増大させてもよい。 (5) In the above (1), when the third means gradually decreases the target rotational speed, the target rotational speed is increased to the maximum rotational speed as soon as the rotational speed deviation becomes smaller than the first set value. You may let them.
この場合も、原動機の回転数が下がった後、負荷が増えると直ちに原動機の回転数が最大回転数まで上昇するため、応答良く回転数を上昇することができる。 Also in this case, since the rotational speed of the prime mover increases to the maximum rotational speed as soon as the load increases after the rotational speed of the prime mover decreases, the rotational speed can be increased with good response.
(6)また、上記(1)において、好ましくは、前記第2手段は、前記アクセルペダルが操作されていないときは、前記初期目標回転数として最小回転数を設定し、前記アクセルペダルが操作されると、前記初期目標回転数として最大回転数を設定する。 (6) In the above (1), preferably, when the accelerator pedal is not operated, the second means sets a minimum rotational speed as the initial target rotational speed, and the accelerator pedal is operated. Then, the maximum rotational speed is set as the initial target rotational speed.
(7)更に、上記(1)において、好ましくは、前記第2手段は、前記アクセルペダルが操作されていないときは、前記初期目標回転数として最小回転数を設定し、前記アクセルペダルが操作されると、前記初期目標回転数として前記アクセルペダルの操作量に応じた回転数を設定する。 (7) Further, in the above (1), preferably, when the accelerator pedal is not operated, the second means sets a minimum rotational speed as the initial target rotational speed, and the accelerator pedal is operated. Then, the rotation speed according to the operation amount of the accelerator pedal is set as the initial target rotation speed.
本発明によれば、電気駆動ダンプトラックにおいて、原動機負荷が軽い場合は自動的に原動機の回転数を下げ、燃料消費量を低減することができる。 According to the present invention, in the electric drive dump truck, when the prime mover load is light, the number of revolutions of the prime mover can be automatically reduced to reduce the fuel consumption.
以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態による電気駆動ダンプトラックの駆動システムの全体構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an electric drive dump truck drive system according to a first embodiment of the present invention.
図1において、電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、アクセルペダル1、リタードペダル2、シフトレバー16、全体制御装置3、原動機4、交流発電機5、その他の原動機負荷18、整流回路6、インバータ制御装置7、チョッパ回路8、グリッド抵抗9、コンデンサ10、抵抗11、左右の電動モータ(例えば誘導モータ)12R,12L、減速機13R,13L、タイヤ14R,14L、電磁ピックアップセンサ15R,15Lを備えている。インバータ制御装置7は、左右の電動モータ12R,12Lのそれぞれに対するトルク指令演算部71R,71L、モータ制御演算部72R,72L、インバータ(スイッチング素子)73R,73Lを有している。
In FIG. 1, the drive system of the electrically driven dump truck includes an
アクセルペダル1の操作信号pとリタードペダル2の操作信号qは全体制御装置3の入力となり、それぞれ駆動力、リタード力の大きさを制御する信号となる。
The operation signal p of the
ダンプトラックを前進又は後進させるときは、シフトレバー16を前進位置又は後進位置にしてアクセルペダル1を踏み込むと、全体制御装置3は原動機4に対して目標回転数Nrの指令を出力し、原動機4側では図示しない回転数センサにより実際の回転数Neが検出され、その信号が原動機4から制御装置3に戻される。原動機4は電子ガバナ4aを装着したディーゼルエンジンであり、電子ガバナ4aは目標回転数Nrの指令を受け取ると、原動機4が目標回転数Nrで回転するように燃料噴射量を制御する。
When the dump truck is moved forward or backward, when the
原動機4には交流発電機5が接続されており、交流発電を行う。交流発電により発生した電力は整流回路6によって整流され、コンデンサ10に蓄電され、直流電圧値はVとなる。交流発電機5は直流電圧Vを検出抵抗11で分圧された電圧値をフィードバックして当該電圧値が所定の一定電圧V0となるように全体制御装置3によって制御される。
An
交流発電機5により発生した電力はインバータ制御装置7を介して左右の電動モータ12R,12Lに供給される。全体制御装置3は、整流回路6によって整流された直流電圧Vが所定の一定電圧V0となるように交流発電機5を制御することで、電動モータ12R,12Lに必要な電力が供給されるよう制御している。
The electric power generated by the
全体制御装置3からの左右の電動モータ12R,12Lの指令馬力MR,MLと電磁ピックアップ15R,15Lにより検出される各電動モータ12R,12Lの回転速度ωR、ωLとがインバータ制御装置7に入力され、インバータ制御装置7は、トルク指令演算部71R,71L、モータ制御演算部72R,72L、インバータ(スイッチング素子)73R,73Lを介してすべり率>0で各電動モータ12R,12Lを駆動する。
The command horsepower MR, ML of the left and right
各電動モータ12R,12Lにはそれぞれ減速機13R,13Lを介して左右の後輪(タイヤ)14R,14Lが接続されている。電磁ピックアップ15R,15Lは通常は減速機13R,13L内のギアの1枚の歯の周速を検出するセンサである。また、例えば、右側駆動系を例に取ると、電動モータ12R内部の駆動軸や減速機13Rとタイヤ14Rを接続する駆動軸に検出用の歯車をつけ、その位置に設置しても構わない。
Left and right rear wheels (tires) 14R and 14L are connected to the
走行中にアクセルペダル1を戻し、リタードペダル2を踏み込んだときは、交流発電機5が発電しないよう全体制御装置3は制御する。また、全体制御装置3からの馬力指令MR,MLは負の値となり、インバータ制御装置7はすべり率<0で各電動モータ12R,12Lを駆動して走行する車体にブレーキ力を与える。この時、各電動モータ12R,12Lは発電機として作用し、インバータ制御装置7に内蔵された整流機能によってコンデンサ10を充電するように働く。直流電圧値Vは予め設定された直流電圧値V1以下になるようにチョッパ回路8が作動し、電流をグリッド抵抗9に流して電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。
When the
原動機4は交流発電機5の他にも、ダンプトラックのベッセルを上下させたり、ステアリング操作するための油圧系を駆動するための油圧ポンプ(以下、作業用の油圧ポンプという)18aや、ラジエータに送風するための図示しない冷却ファンや、交流発電機5、グリッド抵抗9、電動モータ12R,12L、制御装置3,7などを冷却するための図示しない電動ファンを駆動するための図示しない第2の発電機などを駆動している。図1ではこれらをその他の原動機負荷18として示している。
In addition to the
以上は、通常の電気駆動ダンプトラックの基本構成と動作である。 The above is the basic configuration and operation of a normal electric drive dump truck.
ここで、原動機4のトルク特性について説明する。図2は、原動機4の回転数Ne(実回転数)と出力トルクTeの関係を示す図である。図3は、電子ガバナ4aの燃料噴射特性でを示す図ある。
Here, the torque characteristics of the
本実施の形態の原動機4の電子ガバナ4aは、目標回転数Nrが最大回転数(定格回転数)Nrmaxに等しいとき、つまりNr=Nrmax(例えば2000rpm)であるときを含め、全ての目標回転数範囲において、燃料噴射量の制御がドループ制御となるように設定されている。
The
図2において、直線R1,R2は電子ガバナ4aの制御領域における原動機4のトルク特性であり、直線R1はNr=Nrmaxにおけるドループ制御の特性、直線R2はNr=Nrmid(<Nmax)におけるドループ制御の特性である。
In FIG. 2, straight lines R1 and R2 are torque characteristics of the
Nr=Nrmaxで、原動機4が領域Y0の直線R1上のA点で動作しているとする。この状態から原動機4にかかる負荷が増加すると、それに従って電子ガバナ4aは噴射燃料を増加させ、出力トルクを上げてゆき、原動機4の出力トルクが所定の大きさになると、例えばB点でバランスする。更に、原動機負荷が増加するとY点に至る。Y点は燃料噴射量が最大になる状態であり、これ以上原動機4の出力トルクを増加させることはできない。更に、原動機4にかかる負荷が増加すると領域Y1のC点に至り、やがてはストールを起こしてエンストに至る。このように領域Y0(電子ガバナ4aの制御領域)は原動機4の出力に余裕がある状態を、領域Y1(電子ガバナ4aの制御領域外)は原動機4の出力に余裕が無い状態を示している。
It is assumed that Nr = Nrmax and the
ドループ制御の直線R1は所定の勾配を有し、この直線R1上では、電子ガバナ4aは原動機の回転数Neを下げながら出力トルクを上げていくよう燃料噴射量を制御する。
The straight line R1 of the droop control has a predetermined slope, and on this straight line R1, the
ドループ制御の直線R2も同様であり、この直線R2上では、電子ガバナ4aは原動機の回転数Neを下げながら出力トルクを上げていくよう燃料噴射量を制御する。
The same applies to the straight line R2 of the droop control. On the straight line R2, the
Nr=Nrmaxでドループ制御を行うとき、電子ガバナ4aでは目標回転数Nrと実際の回転数Neとの偏差である回転数偏差ΔNにより、そのΔN(=Ne−Nr)がゼロとなるように燃料噴射量を制御する。図3は、そのときの回転数偏差ΔNと燃料噴射量Qとの関係を示したものであり、A1点、B1点、Y1点、C1点は図2のA点、B点、Y点、C点に対応している。電動モータ12R,12Lの負荷トルクが増加し、回転数偏差ΔN(>0)が減少するに従い、燃料噴射量がA1点→B1点→Y1点と増加し、これに対応して、原動機4の動作点はA点→B点→Y点と変化する。Y1点以上には燃料噴射量は増えないので、これ以上に原動機4の負荷が増加すると、動作点はY点→C点となり、この状態から更に負荷が増加すればストールを起こすことになる。
When the droop control is performed with Nr = Nrmax, the
Nr=Nrmidでドループ制御を行うときも同様である。 The same applies when droop control is performed with Nr = Nrmid.
次に、本発明の特徴となる部分について説明する。 Next, the part which becomes the characteristic of this invention is demonstrated.
本発明において、各構成機器の動作は全体制御装置3及びインバータ制御装置7内にそれぞれ組み込まれた、図示しないメモリ内の処理手順に従って演算処理される。図4はその処理手順を示す機能ブロック図であり、図5及び図6はその処理手順を示すフローチャートである。以下に、その処理手順を、主として図5及び図6に示すフローチャートに従い、補助的に図4の機能ブロック図を用いて説明する。
In the present invention, the operation of each component device is calculated according to a processing procedure in a memory (not shown) incorporated in the
図5及び図6において、STARTから処理が始まり、ENDまで処理すると再びSTARTに戻るという処理フローになる。 In FIG. 5 and FIG. 6, the processing starts from START, and when processing up to END, the processing flow returns to START again.
手順101では、シフトレバー16の切り替え位置を示す状態量S、アクセルペダル1の操作量(以下アクセル操作量という)p、原動機4の現在の目標回転数Nr、原動機4の実回転数Ne、走行用の電動モータ12R,12Lの回転数(以下モータ回転数という)ωR,ωLを読み込む。シフトレバー16の切り替え位置にはN(中立)、F(前進)、R(後進)の3位置がある。
In step 101, the state quantity S indicating the switching position of the
手順102では、手順101で読み込んだアクセル操作量p、原動機4の現在の目標回転数Nr及び実回転数Neに基づいて目標回転数自動増減処理を行い、新たな目標回転数Nrを算出する(図4のブロック202)。目標回転数自動増減処理の詳細は後述する。
In step 102, the target rotational speed automatic increase / decrease process is performed based on the accelerator operation amount p read in step 101, the current target rotational speed Nr and the actual rotational speed Ne of the
手順111では、手順101で読み込んだ原動機4の実回転数Neを、図7に示すモータ最大出力馬力の関数Mr(Ne)で表されるエンジン回転数対モータ最大出力馬力のデータマップに参照して、電動モータ12R,12Lで使用可能な対応する最大馬力Mrを算出し、これに1/2を乗じて電動モータ12R,12Lの1台当たりの出力馬力上限値Pmaxを計算する(図4のブロック211,212)。
In step 111, the actual rotational speed Ne of the
図7において、関数Mr(Ne)は、原動機4の実回転数(以下エンジン回転数という)Neが増大するにしたがって電動モータ12R,12Lので使用可能な最大馬力(以下モータ最大出力馬力という)Mrが増大するように設定されている。
In FIG. 7, the function Mr (Ne) is the maximum horsepower (hereinafter referred to as motor maximum output horsepower) Mr that can be used by the
モータ最大出力馬力の関数Mr(Ne)の設定方法を説明する。 A method for setting the function Mr (Ne) of the motor maximum output horsepower will be described.
図8は、関数f(Ne)で表される回転数対原動機最大出力馬力のデータマップと、関数g(Ne)で表される回転数対その他原動機負荷損失馬力のデータマップを示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a data map of rotational speed versus prime mover maximum output horsepower represented by a function f (Ne) and a data map of rotational speed versus other prime mover load loss horsepower represented by a function g (Ne). .
関数f(Ne)は原動機4の出し得る最大出力馬力であり、関数f1(Ne)と関数f2(Ne)と関数f3(Ne)の合成である。関数f1(Ne)は原動機4の目標回転数Nrと出力馬力との関数fr=f(Nr)に相当するものであり、エンジン回転数NeがNrmin(例えば750rpm)からNrmax(例えば2000rpm)まで変化すると、原動機4の出し得る最大出力馬力f(Ne)は最小値Fminから最大値Fmaxまで変化する。これは、原動機4に固有な特性線図である。関数f2(Ne)は、0≦Ne<Nrminの範囲において、原動機4の最大出力馬力f(Ne)をf2=Fminの一定値としたものであり、関数f3(Ne)は、Nrmax<Ne≦Nemaxの範囲において、原動機4の最大出力馬力f(Ne)をf3=Fmaxの一定値としたものである。
The function f (Ne) is the maximum output horsepower that the
原動機4は、交流発電機5の他にもその他の原動機負荷18を駆動している。その他の原動機負荷18は、ダンプトラックのベッセルを上下させたり、ステアリング操作するための油圧系を駆動するための油圧ポンプ18aや、ラジエータに送風するための図示しない冷却ファンや、交流発電機5、グリッド抵抗9、電動モータ12R,12L、制御装置3,7などを冷却するための図示しない電動ファンを駆動するための図示しない第2の発電機などである。このその他の原動機負荷18を駆動するために予め割り当てた馬力の値が図8のg(Ne)である。この馬力g(Ne)はその他の原動機負荷18が実際に消費する馬力値に対して余裕を持って大きめに設定してある。本明細書中では、この馬力を損失馬力という。
The
損失馬力の関数g(Ne)は、関数(Ne)と同様、関数g1(Ne)と関数g2(Ne)と関数g3(Ne)の合成である。関数g1(Nr)は、エンジン回転数NeがNrmin(例えば750rpm)からNrmax(例えば2000rpm)まで変化すると、損失馬力g1(Ne)は最小値Gminから最大値Gmaxまで変化する。関数g2(Ne)は、0≦Ne<Nrminの範囲において、損失馬力g(Ne)をg2=Gminの一定値としたものであり、関数g3(Ne)は、Nrmax<Ne≦Nemaxの範囲において、損失馬力g(Ne)をg3=Gmaxの一定値としたものである。 The loss horsepower function g (Ne) is a combination of the function g1 (Ne), the function g2 (Ne), and the function g3 (Ne), like the function (Ne). In the function g1 (Nr), when the engine speed Ne changes from Nrmin (for example, 750 rpm) to Nrmax (for example, 2000 rpm), the loss horsepower g1 (Ne) changes from the minimum value Gmin to the maximum value Gmax. The function g2 (Ne) is obtained by setting the loss horsepower g (Ne) to a constant value of g2 = Gmin in the range of 0 ≦ Ne <Nrmin, and the function g3 (Ne) is in the range of Nrmax <Ne ≦ Nemin. The loss horsepower g (Ne) is a constant value of g3 = Gmax.
図8において、f(Ne)とg(Ne)との差分(f(Ne)−g(Ne))であるMrが電動モータ12R,12Lに与えてよい合計の有効最大馬力となる。換言すれば、Mr=f(Ne)−g(Ne)は、原動機4が出し得る最大出力馬力f(Ne)のうち走行用の電動モータ12R,12Lで使用可能な最大馬力(馬力の割当値)であり、電動モータ12R,12Lの最大出力馬力はその値、つまりMr=f(Ne)−g(Ne)を超えることはできない。
In FIG. 8, Mr, which is the difference between f (Ne) and g (Ne) (f (Ne) -g (Ne)), is the total effective maximum horsepower that may be given to the
モータ最大出力馬力の関数Mr(Ne)は以上のような考えに基づいて設定されており、電動モータ12R,12Lの1台当たりの出力馬力上限値Pmaxは下記の式により与えられる。
The function Mr (Ne) of the motor maximum output horsepower is set based on the above-described idea, and the output horsepower upper limit value Pmax per one of the
Pmax=Mr/2=(f(Ne)−g(Ne))/2
手順112では、手順101で読み込んだアクセル操作量pを、図9に示す前進時の第1モータ目標出力馬力の関数Pm1(p)で表されるアクセル操作量対モータ目標出力馬力のデータマップに参照して、対応する第1モータ目標出力馬力Pm1を算出する(図4のブロック213)。
Pmax = Mr / 2 = (f (Ne) -g (Ne)) / 2
In
図9において、関数Pm1(p)は、アクセル操作量p=0では第1モータ目標出力馬力Pm1=0で、少し踏み込んだ状態、すなわち図9中のX1点からPm1が増加し、X2点付近からPm1の増加の比率を上げて、アクセル操作量が最大値pmaxより手前のX3点で、電動モータ12R,12Lで発生可能な最大馬力Pm1maxとなるように設定されている。図9のX3点におけるアクセル操作量px3は例えば最大操作量pmaxの95%程度である。
In FIG. 9, the function Pm1 (p) is the first motor target output horsepower Pm1 = 0 when the accelerator operation amount is p = 0, and is slightly depressed, that is, Pm1 increases from the point X1 in FIG. The rate of increase in Pm1 is increased so that the accelerator operation amount becomes the maximum horsepower Pm1max that can be generated by the
手順113では、手順101で読み込んだアクセル操作量pを、図10に示す後進時の第2モータ目標出力馬力の関数Pm2(p)で表されるアクセル操作量対モータ目標出力馬力のデータマップに参照して、対応する第2モータ目標出力馬力Pm2を算出する(図4のブロック214)。
In
図10において、関数Pm2(p)は、アクセル操作量pが増加するに従い第2モータ目標出力馬力Pm2が増加するが、第2モータ目標出力馬力の最大値Pm2maxは前進用の関数Pm1(p)における最大値Pm1maxより小さい値となるように設定されている。なお、前進用の関数Pm1(p)で求めたモータ目標出力馬力に1より小さい正の定数を乗じて後進用のモータ目標出力馬力を求めてもよい。 In FIG. 10, the function Pm2 (p) indicates that the second motor target output horsepower Pm2 increases as the accelerator operation amount p increases. The maximum value Pm2max of the second motor target output horsepower is a forward function Pm1 (p). Is set to be smaller than the maximum value Pm1max. The reverse motor target output horsepower may be obtained by multiplying the motor target output horsepower obtained by the forward function Pm1 (p) by a positive constant smaller than 1.
手順114〜117では、手順101で読み込んだシフトレバー16の状態量SがN(中立)であれば、電動モータ12R,12Lの目標馬力(以下モータ目標出力馬力という)Pm0をPm0=0と置き、シフトレバー16の状態量SがF(前進)であれば、電動モータ12R,12Lの目標馬力(以下モータ目標出力馬力という)Pm0をPm0=Pm1と置き、シフトレバー16の状態量SがR(後進)であれば、モータ目標出力馬力Pm0をPm0=Pm2と置く(図4のブロック215,216)。
In steps 114 to 117, if the state quantity S of the
手順118では、そのモータ出力馬力上限値Pmaxとモータ目標出力馬力Pm0との小さい方の値を選択し、モータ出力目標馬力Pmとする(図4のブロック217)。 In step 118, the smaller value of the motor output horsepower upper limit value Pmax and the motor target output horsepower Pm0 is selected and set as the motor output target horsepower Pm (block 217 in FIG. 4).
Pm=min(Pmax,Pm0)
つまり、手順118(図4のブロック217)では、電動モータ12R,12Lに与えられる最終的なモータ出力目標馬力PmがPmax以上にならないように制限する。このモータ出力目標馬力Pmは、図1に示した指令馬力MR,MLに対応する(MR=ML=Pm)。
Pm = min (Pmax, Pm0)
That is, in step 118 (block 217 in FIG. 4), the final motor output target horsepower Pm given to the
手順121では、モータ出力目標馬力Pmと手順101で読み込んだ各電動モータ12R,12Lの回転数ωR,ωLとから下記の式によりモータ目標トルクTr1R,Tr1Lを計算する(図4のブロック221,222)。
In step 121, motor target torques Tr1R and Tr1L are calculated from the motor output target horsepower Pm and the rotational speeds ωR and ωL of the
Tr1R=K1×Pm/ωR
Tr1L=K1×Pm/ωL
K1:馬力と回転数からトルクを算出するための定数。
Tr1R = K1 × Pm / ωR
Tr1L = K1 × Pm / ωL
K1: Constant for calculating torque from horsepower and rotation speed.
図11は、モータ出力目標馬力Pmと電動モータ12R,12Lの回転速度ωR,ωLとモータ目標トルクTr1R,Tr1Lとの関係を示す図である。モータ出力目標馬力Pmが決まると、そのときのモータ回転速度ωR,ωLに応じたモータ目標トルクTr1R,Tr1Lが定まる。例えば、モータ回転速度ωR,ωLがω1であるとき、モータ目標トルクはTr1R=Pm(ω1),Tr1L=Pm(ω1)となる。また、例えばダンプトラックが坂道にさしかかるなどして電動モータ12R,12Lの負荷トルクが増加し、モータ回転速度ωR,ωLが低下すると、それに応じてモータ目標トルクTr1R,Tr1Lが増加する。モータ負荷トルクが減少した場合は、逆に、モータ目標トルクTr1R,Tr1Lを減少させる。一方、モータ出力目標馬力Pmが増加すれば、それに応じてモータ目標トルクTr1R,Tr1Lが増加し、そのときのモータ負荷トルクが一定であればモータ回転速度ωR,ωLが増加する。モータ出力目標馬力Pmが減少した場合は、逆に、モータ負荷トルクが一定であればモータ回転速度ωR,ωLは減少する。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the motor output target horsepower Pm, the rotational speeds ωR, ωL of the
手順122では、手順101で読み込んだ各電動モータ12R,12Lの回転数ωR,ωLを、図12に示すモータ最大トルクの関数Trmax1(ω)で表されるモータ回転数対モータ最大トルクのデータマップに参照して、対応するモータ最大トルクTrmax1を計算する(図4のブロック223,224)。
In
図12において、関数Trmax1(ω)は、インバータ72R,72Lが各電動モータ12R,12Lに流せる最大電流値、インバータ72R,72L内のIGBTやGTOなどの駆動素子の出力限界、各モータ軸の強度など、駆動システムを構成する機器の仕様に基づいて設定したものである。図12に示すように、例えば、モータ回転速度ωR,ωLがω1であるとき、モータ最大トルクTrmax1はTrmax1(ω1)となる。モータ最大トルクTrmax1の最大値はTrmaxである。
In FIG. 12, the function Trmax1 (ω) indicates the maximum current value that the
手順124では、手順121で求めたモータ目標トルクTr1R,Tr1Lと、手順122で求めたモータ最大トルクTrmax1との比較を行い、それらの最小値を選択し、モータトルク指令値TrR,TrLとする(図4のブロック226,227)。すなわち、
TrR=min(Tr1R,Trmax1)
TrL=min(Tr1L,Trmax1)
手順125では、手順102で求めたエンジン目標回転数Nrを原動機4の電子ガバナ4aに指令する。
In
TrR = min (Tr1R, Trmax1)
TrL = min (Tr1L, Trmax1)
In
手順126では、インバータ制御装置7内のモータ制御演算部72R,72Lによって手順123で求めたモータトルク指令値TrR,TrLをインバータ73R,73Lに指令し、各電動モータ12R,12Lのトルク制御がなされる。
In
手順101〜118(図4のブロック201〜217)の処理及び手順125の処理は全体制御装置3により行われる処理であり、手順121,122,124(図4のブロック221〜224、ブロック226,227)及び手順126の処理はインバータ制御装置7のトルク指令演算部71R,71Lにより行われる処理である。
The processes of procedures 101 to 118 (
手順102(図4のブロック202)で行う目標回転数自動増減処理の詳細を図13〜図18を用いて説明する。 Details of the target rotation speed automatic increase / decrease process performed in the procedure 102 (block 202 in FIG. 4) will be described with reference to FIGS.
図13は、目標回転数自動増減処理の全体を示すフローチャートである。図13の処理は例えば10msごとに実行される。図13において、手順201では、アクセルペダル1の操作量(アクセル操作量)p、原動機4の現在の目標回転数Nr、原動機4の実回転数Neを読み込む。手順201は図5に示した手順101の処理の一部を念のため再掲したものである。
FIG. 13 is a flowchart showing the entire target rotational speed automatic increase / decrease process. The process of FIG. 13 is executed every 10 ms, for example. 13, in
手順202では、手順201で読み込んだ原動機4の現在の目標回転数Nrと実回転数Neに基づいて、原動機4の目標回転数Nrから実回転数Neを減算し、回転数偏差ΔNを算出する。すなわち、
ΔN=Ne−Nr
手順203では現在の状態フラグCを読み出す。現在の状態フラグCには下記の3種類が登録されている。
In
ΔN = Ne−Nr
In
C=I:アイドル状態
C=M:最大回転数状態
C=A:自動減少状態
手順204〜206では現在の状態フラグCに応じたモード制御を行う。つまり、C=Iであればアイドルモード制御を行い(手順204)、C=Mであれば最大回転数モード制御を行い(手順205)、C=Aであれば自動減少モード制御を行う(手順206)。
C = I: Idle state C = M: Maximum rotational speed state C = A: Automatic decrease state In steps 204 to 206, mode control according to the current state flag C is performed. That is, if C = I, idle mode control is performed (procedure 204), if C = M, maximum speed mode control is performed (procedure 205), and if C = A, automatic decrease mode control is performed (procedure 204). 206).
上記3種類のモード制御の詳細を図14〜図17を用いて説明する。 Details of the three types of mode control will be described with reference to FIGS.
図14はアイドルモード制御の詳細を示すフローチャートであり、図15はアイドルモード制御で設定されるアクセル操作量pに応じた目標回転数Nrを示す図であり、図16は最大回転数モード制御の詳細を示すフローチャートであり、図17は自動減少モード制御の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart showing details of the idle mode control, FIG. 15 is a diagram showing the target rotational speed Nr according to the accelerator operation amount p set in the idle mode control, and FIG. 16 shows the maximum rotational speed mode control. FIG. 17 is a flowchart showing details of automatic reduction mode control.
アイドルモード制御を示す図14において、まず、手順211において、アクセル操作量pが設定値p0より小さいかどうかを判定し、yes(p<p0)であれば手順212において、目標回転数Nrとして最小回転数(アイドル回転数)Nminを設定し(Nr=Nmin)、no(p≧p0)であれば手順214において、目標回転数Nrとして、最大回転数Nmaxを設定する(Nr=Nmax)。これにより手順212,214において、アクセル操作量pに応じて図15に示すような目標回転数Nrが設定される。設定値p0は例えば最大操作量の5%程度の操作量である。また、最小回転数Nminは例えば750rpmであり、最大回転数Nmaxは例えば2000rpmである。
In FIG. 14 showing the idle mode control, first, in
手順212において目標回転数Nrとして最小回転数Nminが設定されると、手順213において、タイマー1のカウント値をクリアし(タイマー1=0)、その後スタートに戻って上記手順を繰り返す。手順214において、目標回転数Nrとして最大回転数Nmaxが設定されると、手順215において、状態フラグCをM(最大回転数状態)にセットし(C=M)、その後スタートに戻って上記手順を繰り返す。
When the minimum rotational speed Nmin is set as the target rotational speed Nr in the
最大回転数モード制御を示す図16において、手順221において、回転数偏差ΔNが設定値ΔN1より大きいかどうかを判定し、yes(ΔN>ΔN1)であれば手順222においてタイマー1をカウントアップし、no(ΔN≦ΔN1)であればスタートに戻って上記手順を繰り返す。手順222においてタイマー1をカウントアップした後、手順223においてタイマー1のカウント値が設定値N1に達したかどうかを判定し、noであればスタートに戻って上記手順を繰り返し、yesであれば手順224において、状態フラグCをA(自動減少状態)にセットし(C=A)、手順225においてタイマー1のカウント値をクリアし(タイマー1=0)、スタートに戻って上記手順を繰り返す。設定値ΔN1は例えば+5rpmであり、設定値N1は例えば2〜3秒に相当するカウント値である。演算サイクルを10msとすると、例えば3秒に相当するカウント値は300である。
In FIG. 16 showing the maximum rotational speed mode control, in
自動減少モード制御を示す図17において、手順231において、回転数偏差ΔNが設定値ΔN1より大きいかどうかを判定し、yes(ΔN>ΔN1)であれば手順232において、そのときの目標回転数Nrから所定値δNを減算して新たな目標回転数Nrを求め(Nr=Nr−δN)、手順233において、その新たな目標回転数Nrが中間回転数Nmidに達したかどうかを判定し、no(Nr>Nmid)であればスタートに戻って上記手順を繰り返し、yes(Nr=Nmid)であれば手順234において、目標回転数Nrを中間回転数Nmidに維持する(Nr=Nmid)。ここで、所定値δNは例えば演算サイクル10msに対して0.1rpmである。また、中間回転数Nmidは、図15に示すように、最小回転数(アイドル回転数)Nminと最大回転数Nmaxの中間付近の回転数であり、例えば1500rpmである。
In FIG. 17 showing the automatic reduction mode control, in
所定値δNが例えば演算サイクル10msに対して0.1rpmであるとすると、手順232においては、演算サイクルごとに目標回転数Nrから0.1rpmを減算する。この場合の目標回転数の減少率を1秒間に換算すると、10rpm/1secである。予め原動機に負荷をかけたり、アクセル操作を減らしたりしてテストをした結果、1000rpm低下するのに約2秒(2000ms)かかった。この場合の原動機回転数の低下率は5rpm/10msである。ΔN>ΔN1となり、タイマー1=N1となったときに、その低下率より早く目標回転数Nrを下げてしまうと、負荷変動が余りないのに、エンジン回転数の増減を繰り返すことになってしまう。このような現象を回避するためには、当該低下率5rpm/10msの1/3〜1/100でゆっくり下げるように所定値δNを設定することが好ましい。所定値δNを演算サイクル10msに対して0.1rpmに設定することにより、目標回転数Nrの減少率は低下率5rpm/10msの1/50となり、エンジン回転数の増減を繰り返えすことなく、安定してエンジン回転数を下げることができる。
If the predetermined value δN is, for example, 0.1 rpm for a calculation cycle of 10 ms, in
手順231において、その判定がno(ΔN≦ΔN1)であれば、手順235において、回転数偏差ΔNが設定値ΔN2より大きいかどうかを判定し、yes(ΔN>ΔN2)であれば手順236において、目標回転数Nrをそのときの目標回転数Nrに維持する(Nr=Nr)。ここで、設定値ΔN2は設定値ΔN1よりも小さな値であり(ΔN2<ΔN1)、設定値ΔN1が上記のように例えば+5rpmである場合、設定値ΔN2は例えば−20rpmである。手順235において、その判定がno(ΔN≦ΔN1)であれば、手順237において、状態フラグCをM(最大回転数状態)にセットし(C=M)、スタートに戻って上記手順を繰り返す。
If the determination in
以上において、図5および図6の手順101,111〜124,126(図4のブロック211〜224)の処理は、アクセルペダル1の操作量pに基づいて電動モータ12R,12Lを制御するモータ制御手段を構成し、手順101,102,125(図4のブロック202)の処理は、電子ガバナ4aを制御し原動機4を制御する原動機制御手段を構成する。
In the above, the processing of procedures 101, 111 to 124, 126 (
また、図13の手順202の処理は、原動機4の実回転数Neから原動機のそのときの目標回転数Nrを減算した回転数偏差ΔNを演算する第1手段を構成し、図13の手順203,204及び図14の手順211〜215の処理は、アクセルペダル1の操作量に基づいて原動機の初期目標回転数Nmin又はNmaxを求め、この初期目標回転数を原動機の目標回転数Nrとして設定する第2手段を構成し、図13の手順203,205,206、図16の手順221〜225、図17の手順231,232の処理は、回転数偏差ΔNが第1設定値ΔN1より大きいときは原動機4の目標回転数Nrを徐々に低下させる第3手段を構成する。
Further, the process of the
また、図13の手順203,206、図17の手順235〜237の処理において、上記第3手段は、原動機4の目標回転数Nrを徐々に低下させるとき、回転数偏差ΔNが前記第1設定値ΔN1より小さく、この第1設定値ΔN1より小さい第2設定値ΔN2より大きくなると、そのときの目標回転数Nrを維持し、回転数偏差ΔNが第2設定値ΔN2より小さくなると原動機4の目標回転数Nrを上昇させる。
Further, in the processes in
図13の手順203,206、図17の手順233,234の処理は、上記第3手段が原動機4の目標回転数Nrを徐々に低下させるとき、目標回転数Nrが最小回転数Nminより高い中間回転数Nmidまで低下すると、目標回転数Nrを中間回転数Nmidに維持する第4手段を構成する。
The processes in
次に、本実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
前述したように、図5の手順111(図4のブロック211,212)では、原動機4の実回転数Neを図7に示す関数Mr(Ne)のマップに参照して電動モータ12R,12Lで使用可能な対応する最大馬力Mrを算出し、これに1/2を乗じて電動モータ12R,12Lの1台当たりの出力馬力上限値Pmaxを計算する。また、図5の手順118(図4のブロック217)で 、そのモータ出力馬力上限値Pmaxとモータ目標出力馬力Pm0との小さい方の値を選択することで、電動モータ12R,12Lに与えられる最終的なモータ出力目標馬力PmがPmax以上にならないように制限する。
As described above, in step 111 in FIG. 5 (
関数Mr(Ne)は、関数f(Ne)と関数g(Ne)との差分(f(Ne)−g(Ne))である。 The function Mr (Ne) is a difference (f (Ne) −g (Ne)) between the function f (Ne) and the function g (Ne).
ここで、関数f(Ne)は原動機4の出し得る最大出力馬力であり、関数g(Ne)はその他の原動機負荷18を駆動するために予め割り当てた馬力の値(損失馬力)である。この損失馬力は、その他の原動機負荷18で消費する馬力の予測値である。例えば、定格回転数での原動機4の最大出力が1500kWであり、その他の原動機負荷18の消費馬力が50〜200kWであるとすると、損失馬力の予測値を200kWに設定し、原動機4で使用可能な最大馬力Mrを1300kWに設定する。
Here, the function f (Ne) is the maximum output horsepower that the
この場合、非走行時は、モータ駆動は行わないため、原動機4の出力馬力には常に余裕があり、図5の手順102の自動目標回転数増減処理(図4のブロック202)により原動機4の目標回転数を下げた運転が行われる。
In this case, since the motor is not driven when the vehicle is not traveling, the output horsepower of the
走行時は、走行モータで上限値Pmax(Mr=1300kW)の出力馬力が目一杯消費されているような走行状態であっても、その他の原動機負荷18で消費する馬力が200kWより少なければ(例えば50kW位しかなければ)、原動機4の出力馬力にはやはり余裕があり、図5の手順102(図4のブロック202)の自動目標回転数増減処理により原動機4の目標回転数を下げた運転が行われる。また、平坦路での低速走行時等、走行モータの消費馬力が出力馬力上限値Pmax(Mr=1300kW)より小さい場合にも、同様に原動機4の出力馬力に余裕があるため、図5の手順102(図4のブロック202)の自動目標回転数増減処理により原動機4の目標回転数を下げた運転が行われる。
During traveling, even when the traveling motor is fully consuming the output horsepower of the upper limit value Pmax (Mr = 1300 kW), if the horsepower consumed by the other prime mover load 18 is less than 200 kW (for example, If there is only about 50 kW), the output horsepower of the
以下に非走行時と走行時の動作を具体的に説明する。 The operation during non-travel and during travel will be specifically described below.
1.非走行時
非走行時は、シフトレバー16をN(中立)位置にする。シフトレバー16をN(中立)位置にしたとき、電動モータ12R,12Lの目標馬力Pm0はPm0=0であり、モータ駆動は行われない。
1. When not traveling When not traveling,
原動機側では、図5の手順102(図4のブロック202)の自動目標回転数増減処理により原動機4の目標回転数が設定され、その目標回転数に基づいて電子ガバナ4aにより原動機4の回転数と出力トルクが制御される。
On the prime mover side, the target rotational speed of the
つまり、アクセルペダル1を踏み込まない無操作時は、原動機4の目標回転数Nrは最小回転数(アイドル回転数)Nminの750rpとなり(Nr=Nmin)、燃料消費量を最少限に止めることができる。
That is, when the
また、ダンプトラックを停止させて油圧系のみを操作して作業を行うことを意図して、アクセルペダル1を踏み込むと、原動機4の目標回転数Nrは直ちに最大回転数Nmaxとなり(Nr=Nmax)、原動機4の回転数は最大回転数まで応答良く上昇する。このためアクセルペダル1を踏み込んだときの応答性が良くなり、良好な作業性を得ることができる。
When the
また、モータ駆動は行われず、原動機4の出力馬力には余裕があるため、図5の手順102(図4のブロック202)の自動目標回転数増減処理において、回転数偏差ΔNはΔN>ΔN1となり、目標回転数Nrは徐々に低下し(図17の手順231,232)、これに応じて原動機4の回転数も低下する。目標回転数Nrが低下し、回転数偏差ΔNがΔN2<ΔN≦ΔN1となると、そのときの目標回転数Nrが維持され(図17の手順235,236)、原動機4はその目標回転数Nrで制御される。目標回転数Nrが更に低下し、中間回転数Nmidの1500rpmになると、その中間回転数Nmidが維持され(Nr=Nmid)(図17の手順233,234)、原動機4はその中間回転数で制御される。
In addition, since the motor is not driven and the output horsepower of the
アクセルペダル1の踏み込み量を0(無操作)に戻すと、目標回転数Nrは直ちに最小回転数Nminの750rpmとなり(Nr=Nmin)、原動機4はアイドル回転数に制御される。
When the depression amount of the
このようにベッセル上げのようにダンプトラックを停止させて油圧系のみを操作して作業を行うときは、原動機4に余裕があるため原動機4の回転数を自動的に下げ、燃料消費量を低減することができる。
In this way, when working by operating the hydraulic system only with the dump truck stopped, such as raising the vessel, the
2.走行時
走行時は、例えばシフトレバー16をF(前進)位置としたとき、電動モータ側では、手順112により計算された図9に示した前進時の第1モータ目標出力馬力の関数Pm1(p)のデータマップが選択され、関数Pm1(p)による第1モータ目標出力馬力Pm1がモータ目標出力馬力Pm0として与えられ、その第1モータ目標出力馬力Pm1(モータ目標出力馬力Pm0)に基づいて電動モータ12R,12Lは制御される。これによりアクセルペダル1の操作量と電動モータ12R,12Lの出力馬力との関係が一致した良好な操作感覚が得られる。
2. During traveling For example, when the
また、電動モータ側では、手順111において、原動機4の回転数に応じた電動モータ12R,12Lで使用可能な最大馬力Pmaxを計算し、手順118において、モータ目標出力馬力Pm0がその最大馬力Pmaxを超えないように制限する。これにより走行始動時の加速時に、原動機4の回転数が十分に上がりきらず、モータ目標出力馬力Pm0が最大馬力Pmaxを超えるような場合でも、モータ目標出力馬力Pm0はその最大馬力Pmaxに制限されるため、原動機4のストールを防止することができる。
On the electric motor side, in step 111, the maximum horsepower Pmax that can be used by the
原動機側では、図5の手順102(図4のブロック202)の自動目標回転数増減処理により原動機4の目標回転数が設定され、その目標回転数に基づいて電子ガバナ4aにより原動機4の回転数と出力トルクが制御される。
On the prime mover side, the target rotational speed of the
つまり、走行を意図してアクセルペダル1を踏み込むと、原動機4の目標回転数Nrは直ちに最大回転数Nmaxとなり(Nr=Nmax)、原動機4の回転数は最大回転数まで応答良く上昇する。このためアクセルペダル1を踏み込んだときの応答性が良くなり、良好な加速性能を得ることができる。
That is, when the
また、登坂走行時等、走行モータで上限値Pmax(Mr=1300kW)の出力馬力が目一杯消費されているような走行状態であるとき、その他の原動機負荷18で消費する馬力が200kWより少なければ(例えば50kW位しかなければ)、原動機4の出力馬力に余裕があるため、図5の手順102(図4のブロック202)の自動目標回転数増減処理において、回転数偏差ΔNはΔN>ΔN1となり、目標回転数Nrは徐々に低下し(図17の手順231,232)、これに応じて原動機4の回転数も低下する。目標回転数Nrが低下し、回転数偏差ΔNがΔN2<ΔN≦ΔN1となると、そのときの目標回転数Nrが維持され(図17の手順235,236)、原動機4はその目標回転数Nrで制御される。目標回転数Nrが更に低下し、中間回転数Nmidの1500rpmになると、その中間回転数Nmidが維持され(Nr=Nmid)(図17の手順233,234)、原動機4はその中間回転数で制御される。
Further, when the traveling motor is in a traveling state in which the output horsepower of the upper limit value Pmax (Mr = 1300 kW) is fully consumed by the traveling motor, for example, when traveling uphill, the horsepower consumed by the other prime mover load 18 should be less than 200 kW. (For example, if there is only about 50 kW), since the output horsepower of the
また、平坦路での低速走行時等、走行モータの消費馬力が出力馬力上限値Pmax(Mr=1300kW)より小さい場合には、同様に原動機4の出力馬力に余裕があるため、図5の手順102(図4のブロック202)の自動目標回転数増減処理により原動機4の目標回転数を下げた運転が行われる。
Further, when the horsepower consumption of the traveling motor is smaller than the output horsepower upper limit value Pmax (Mr = 1300 kW), such as when traveling at a low speed on a flat road, the output horsepower of the
このように走行時においても、原動機4に余裕があるときは原動機4の回転数を自動的に下げ、燃料消費量を低減することができる。
Thus, even during traveling, when the
以上のように本実施の形態によれば、原動機4の負荷が軽い場合は、原動機4の回転数を下げ、燃料消費量を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the load on the
また、アクセルペダル1の操作量pとモータ出力馬力との関係が一致するようになるので、良好な操作感覚が得られる。
Further, since the relationship between the operation amount p of the
本発明の他の実施の形態を図18〜図22を用いて説明する。本実施の形態は
目標回転数自動増減処理において、アクセルペダルを踏み込んだときの初期目標回転数を、最大回転数に代え、関数に基づきアクセルペダルの操作量に応じた値としたものである。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, in the target rotational speed automatic increase / decrease process, the initial target rotational speed when the accelerator pedal is depressed is replaced with the maximum rotational speed and is set to a value corresponding to the operation amount of the accelerator pedal based on the function.
図18は、本実施の形態における目標回転数自動増減処理の全体を示すフローチャートである。図中、図13に示した手順と同等の手順には同じ符号を付している。 FIG. 18 is a flowchart showing the entire target rotational speed automatic increase / decrease process in the present embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to procedures equivalent to those shown in FIG.
図18において、手順201では、アクセルペダル1の操作量(アクセル操作量)p、原動機4の現在の目標回転数Nr、原動機4の実回転数Neを読み込む。
In FIG. 18, in
手順201Aでは、手順201で読み込んだアクセル操作量pを、図19に示されるような目標回転数の関数Nr0(p)で表されるアクセル操作量対目標回転数のデータマップに参照して、対応する目標回転数Nr0を演算する。
In step 201A, the accelerator operation amount p read in
図19において、関数Nr0(p)は、アクセルペダル1の操作量pが無操作の0から微少操作量P0までの範囲にあるときは目標回転数Nr0は原動機4の最小回転数Nmin(アイドル回転数)であり、アクセル操作量pがp0から最大操作量pmaxの手前の操作量p2までの範囲にあるときは、アクセルペダル1の操作量pが増加するにしたがって目標回転数Nr0が最小回転数Nminから最大回転数Nmaxまで増加し、アクセル操作量pが操作量p2を超えると目標回転数Nr0が最大回転数Nmaxで一定となるように設定されている。
In FIG. 19, the function Nr0 (p) indicates that the target rotational speed Nr0 is the minimum rotational speed Nmin (idle rotational speed) of the
最小回転数Nminは例えば700rpm〜800rpmの範囲内の回転数であり、図示の例では750rpmである。最大回転数Nmaxは好ましくは原動機4の最大の定格回転数であって、例えば1800rpm〜2100rpmの範囲内の回転数であり、図示の例では2000rpmである。
The minimum rotation speed Nmin is, for example, a rotation speed within a range of 700 rpm to 800 rpm, and is 750 rpm in the illustrated example. The maximum rotation speed Nmax is preferably the maximum rated rotation speed of the
また、最大操作量pmaxの手前の操作量p2は好ましくは最大操作量pmaxの80%〜95%の操作量であり、図示の例では最大操作量pmaxの95%である。 Further, the operation amount p2 before the maximum operation amount pmax is preferably an operation amount of 80% to 95% of the maximum operation amount pmax, and is 95% of the maximum operation amount pmax in the illustrated example.
微少操作量p0は好ましくはアクセルペダルの最大操作量pmaxの2〜8%の範囲内の操作量であり、図示の例では最大操作量pmaxの5%である。 The minute operation amount p0 is preferably an operation amount within a range of 2 to 8% of the maximum operation amount pmax of the accelerator pedal, and is 5% of the maximum operation amount pmax in the illustrated example.
手順202では、手順201で読み込んだ原動機4の現在の目標回転数Nrと実回転数Neに基づいて、原動機4の目標回転数Nrから実回転数Neを減算し、回転数偏差ΔNを算出する。すなわち、
ΔN=Ne−Nr
手順203では現在の状態フラグCを読み出す。現在の状態フラグCには下記の4種類が登録されている。
In
ΔN = Ne−Nr
In
C=I:アイドル状態
C=M:最大回転数状態
C=A:自動減少状態
C=m:中間回転数状態
手順204A〜206Aでは現在の状態フラグCに応じたモード制御を行う。つまり、C=Iであればアイドルモード制御を行い(手順204A)、C=Mであれば最大回転数モード制御を行い(手順205)、C=Aであれば自動減少モード制御を行う(手順206A)。
C = I: Idle state C = M: Maximum rotational speed state C = A: Automatic decrease state C = m: Intermediate rotational speed state In steps 204A to 206A, mode control according to the current state flag C is performed. That is, if C = I, idle mode control is performed (procedure 204A), if C = M, maximum speed mode control is performed (procedure 205), and if C = A, automatic decrease mode control is performed (procedure 204A). 206A).
上記3種類のモード制御の詳細を図20〜図22を用いて説明する。 Details of the three types of mode control will be described with reference to FIGS.
図20はアイドルモード制御の詳細を示すフローチャートであり、図21は最大回転数モード制御の詳細を示す図であり、図22は自動減少モード制御の詳細を示す図である。 20 is a flowchart showing details of idle mode control, FIG. 21 is a diagram showing details of maximum rotation speed mode control, and FIG. 22 is a diagram showing details of automatic reduction mode control.
アイドルモード制御を示す図20において、まず、手順211において、アクセル操作量pが図19に示した微少操作量p0より小さいかどうかを判定し、yes(p<p0)であれば手順212Aにおいて、目標回転数Nrとして図18の手順201Aで演算された目標回転数Nr0(p)=Nminを設定し(Nr=Nr0(p)=Nmin)、no(p≧p0)であれば手順214Aにおいて、目標回転数Nrとして、図18の手順201Aで演算された目標回転数Nr0を設定する(Nr=Nr0)。つまり、手順212Aでは最小回転数Nminが設定され、手順214Aではそのときの操作量pに応じた最大回転数Nr0が設定される。
In FIG. 20 showing the idle mode control, first, in
手順212Aにおいて目標回転数Nrとして最小回転数Nminが設定されると、手順213において、タイマー1のカウント値をクリアし(タイマー1=0)、その後スタートに戻って上記手順を繰り返す。手順214Aにおいて、目標回転数Nrとして最大回転数Nr0が設定されると、手順215において、状態フラグCをM(最大回転数状態)にセットし(C=M)、その後スタートに戻って上記手順を繰り返す。
When the minimum rotation speed Nmin is set as the target rotation speed Nr in the procedure 212A, the count value of the
最大回転数モード制御を示す図21において、手順221において、回転数偏差ΔNが設定値ΔN1より大きいかどうかを判定し、yes(ΔN>ΔN1)であれば手順222においてタイマー1をカウントアップし、no(ΔN≦ΔN1)であればスタートに戻って上記手順を繰り返す。手順222においてタイマー1をカウントアップした後、手順223においてタイマー1のカウント値が設定値N1に達したかどうかを判定し、noであればスタートに戻って上記手順を繰り返し、yesであれば手順224において、状態フラグCをA(自動減少状態)にセットし(C=A)、手順225においてタイマー1のカウント値をクリアし(タイマー1=0)、スタートに戻って上記手順を繰り返す。設定値ΔN1は例えば+5rpmであり、設定値N1は例えば2〜3秒に相当するカウント値である。
In FIG. 21 showing the maximum rotational speed mode control, it is determined in
自動減少モード制御を示す図22において、手順231において、手順231において、回転数偏差ΔNが設定値ΔN1より大きいかどうかを判定し、yes(ΔN>ΔN1)であれば手順232において、そのときの目標回転数Nrから所定値δNを減算して新たな目標回転数Nrを求め(Nr=Nr−δN)、手順233において、その新たな目標回転数Nrが中間回転数Nmidに達したかどうかを判定し、no(Nr>Nmid)であればスタートに戻って上記手順を繰り返し、yes(Nr=Nmid)であれば手順234において、目標回転数Nrを中間回転数Nmidに維持する(Nr=Nmid)。ここで、所定値δNは例えば演算サイクル10msに対して0.1rpmである。また、中間回転数Nmidは、図19に示すように、最小回転数(アイドル回転数)Nminと最大回転数Nmaxの中間付近の回転数であり、例えば1500rpmである。
In FIG. 22 showing the automatic reduction mode control, in
手順231において、その判定がno(ΔN≦ΔN1)であれば、手順235において、回転数偏差ΔNが設定値ΔN2より大きいかどうかを判定し、yes(ΔN>ΔN2)であれば手順236において、目標回転数Nrをそのときの目標回転数Nrに維持する(Nr=Nr)。ここで、設定値ΔN2は設定値ΔN1よりも小さな値であり(ΔN2<ΔN1)、設定値ΔN1が上記のように例えば+5rpmである場合、設定値ΔN2は例えば−20rpmである。手順235において、その判定がno(ΔN≦ΔN1)であれば、手順237において、状態フラグCをM(最大回転数状態)にセットし(C=M)、手順237Aにおいて、目標回転数Nrとして、図18の手順201Aで演算された目標回転数Nr0(そのときの操作量pに応じた最大回転数Nr0)を設定し(Nr=Nr0)、スタートに戻って上記手順を繰り返す。
If the determination in
以上のように構成した本実施の形態においても、先の実施の形態と同様、原動機4の負荷が軽い場合は、原動機4の回転数を下げ、燃料消費量を低減することができる。また、本実施の形態では、最大回転数をそのときのアクセルペダルの操作量に応じた値として設定するので、オペレータの意志に応じた最大回転数を設定することができる。
Also in the present embodiment configured as described above, as in the previous embodiment, when the load on the
以上において、本発明の一実施の形態を説明したが、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、手順111(ブロック211)で、原動機4の実回転数Neをモータ最大出力馬力の関数Mr(Ne)に参照して電動モータ12R,12Lで使用可能な最大馬力Mrを求めたが、通常はアクセルペダルを急激に操作せず、原動機4の実回転数Neは目標回転数Nrにほぼ等しいので、原動機4の実回転数Neに代え、目標回転数Nrを用いて電動モータ12R,12Lで使用可能な最大馬力Mrを求めてもよい。また、最大馬力Mrを1/2にして電動モータ12R,12Lの1台当たりの出力馬力上限値Pmaxを算出したが、手順118(ブロック217)でモータ出力馬力上限値Pmaxとモータ目標出力馬力Pm0との小さい方の値を選択した後、その値を1/2にしてモータ出力目標馬力Pmとしてもよい。
While one embodiment of the present invention has been described above, various modifications can be made within the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the maximum horsepower Mr that can be used by the
また、電動モータ12R,12Lは誘導モータとしたが、同期モータであってもよい。
Moreover, although the
1 アクセルペダル
2 リタードペダル
3 全体制御装置
4 原動機(ディーゼルエンジン)
5 交流発電機
6 整流回路
7 インバータ制御装置
8 チョッパ回路
9 グリッド抵抗
10 コンデンサ
11 整流後の電圧を検出するための抵抗
12R,12L 左右の電動モータ(誘導モータ)
13R,13L 減速機
14R,14L 左右の後輪(タイヤ)
15R,15L 電磁ピックアップセンサ
16 シフトレバー
18 その他の原動機負荷
71R,71L トルク指令演算部
72R,72L モータ制御演算部
73R,73L インバータ(スイッチング素子)
ΔN1 第1設定値
ΔN2 第2設定値(<ΔN1)
Nmin 最小回転数(初期目標回転数)
Nmax 最大糧因数(初期目標回転数)
Nmid 中間回転数
1
5
13R, 13L Reducers 14R, 14L Left and right rear wheels (tires)
15R, 15L
ΔN1 first set value ΔN2 second set value (<ΔN1)
Nmin Minimum speed (initial target speed)
Nmax Maximum food factor (initial target speed)
Nmid intermediate speed
Claims (7)
この原動機の回転数とトルクを制御する電子ガバナと、
前記原動機により駆動される交流発電機と、
前記原動機により駆動される前記交流発電機以外の原動機負荷と、
前記交流発電機により電力が供給されて駆動する走行用の少なくとも2つの電動モータとを有する電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
アクセルペダルと、
前記アクセルペダルの操作量に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、
前記電子ガバナを制御し前記原動機を制御する原動機制御手段とを備え、
前記原動機制御手段は、
前記原動機の実回転数から前記原動機のそのときの目標回転数を減算した回転数偏差を演算する第1手段と、
前記アクセルペダルの操作量に基づいて前記原動機の初期目標回転数を求め、この初期目標回転数を前記原動機の目標回転数として設定する第2手段と、
前記回転数偏差が第1設定値より大きいときは前記原動機の目標回転数を徐々に低下させる第3手段とを有することを特徴とすることを特徴とする駆動システム。 Prime mover,
An electronic governor that controls the speed and torque of the prime mover;
An alternator driven by the prime mover;
A prime mover load other than the AC generator driven by the prime mover;
In the drive system of an electric drive dump truck having at least two electric motors for traveling driven by power supplied from the AC generator,
An accelerator pedal,
Motor control means for controlling the electric motor based on an operation amount of the accelerator pedal;
A prime mover control means for controlling the prime mover by controlling the electronic governor,
The prime mover control means includes
A first means for calculating a rotational speed deviation obtained by subtracting a current target rotational speed of the prime mover from an actual rotational speed of the prime mover;
Second means for obtaining an initial target rotational speed of the prime mover based on an operation amount of the accelerator pedal, and setting the initial target rotational speed as a target rotational speed of the prime mover;
And a third means for gradually decreasing the target rotational speed of the prime mover when the rotational speed deviation is larger than a first set value.
前記第3手段は、前記原動機の目標回転数を徐々に低下させるとき、前記回転数偏差が前記第1設定値より小さく、この第1設定値より小さい第2設定値より大きくなると、そのときの目標回転数を維持し、前記回転数偏差が第2設定値より小さくなると前記原動機の目標回転数を上昇させることを特徴とすることを特徴とする駆動システム。 The drive system for an electrically driven dump truck according to claim 1,
When the third means gradually decreases the target rotational speed of the prime mover, when the rotational speed deviation is smaller than the first set value and larger than the second set value smaller than the first set value, A drive system characterized by maintaining a target rotational speed and increasing the target rotational speed of the prime mover when the rotational speed deviation becomes smaller than a second set value.
前記第3手段が前記目標回転数を徐々に低下させるとき、前記目標回転数が最小回転数より高い中間回転数まで低下すると、前記目標回転数を前記中間回転数に保持する第4手段を更に有することを特徴とすることを特徴とする駆動システム。 The drive system for an electrically driven dump truck according to claim 1,
When the third means gradually reduces the target rotational speed, if the target rotational speed decreases to an intermediate rotational speed higher than the minimum rotational speed, a fourth means for holding the target rotational speed at the intermediate rotational speed is further provided. A drive system characterized by comprising a drive system.
前記第3手段は、前記目標回転数を徐々に低下させるとき、前記回転数偏差が第2設定値より小さくなると直ちに前記目標回転数を前記初期目標回転数に復帰させることを特徴とする駆動システム。 The drive system for an electrically driven dump truck according to claim 1,
When the target rotational speed is gradually decreased, the third means returns the target rotational speed to the initial target rotational speed as soon as the rotational speed deviation becomes smaller than a second set value. .
前記第3手段は、前記目標回転数を徐々に低下させるとき、前記回転数偏差が第2設定値より小さくなると直ちに前記目標回転数を最大回転数まで増大させることを特徴とする駆動システム。 The drive system for an electrically driven dump truck according to claim 1,
The third means increases the target rotational speed to the maximum rotational speed as soon as the rotational speed deviation becomes smaller than a second set value when gradually reducing the target rotational speed.
前記第2手段は、前記アクセルペダルが操作されていないときは、前記初期目標回転数として最小回転数を設定し、前記アクセルペダルが操作されると、前記初期目標回転数として最大回転数を設定することを特徴とする駆動システム。 The drive system for an electrically driven dump truck according to claim 1,
The second means sets a minimum rotation speed as the initial target rotation speed when the accelerator pedal is not operated, and sets a maximum rotation speed as the initial target rotation speed when the accelerator pedal is operated. A drive system characterized by:
前記第2手段は、前記アクセルペダルが操作されていないときは、前記初期目標回転数として最小回転数を設定し、前記アクセルペダルが操作されると、前記初期目標回転数として前記アクセルペダルの操作量に応じた回転数を設定することを特徴とする駆動システム。 The drive system for an electrically driven dump truck according to claim 1,
The second means sets a minimum rotation speed as the initial target rotation speed when the accelerator pedal is not operated, and operates the accelerator pedal as the initial target rotation speed when the accelerator pedal is operated. A drive system characterized by setting the number of rotations according to the amount.
Priority Applications (1)
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JP2006218930A JP2008044410A (en) | 2006-08-10 | 2006-08-10 | Drive system of electrically driven dump truck |
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