DE10216308B4

DE10216308B4 - Radlader

Info

Publication number: DE10216308B4
Application number: DE10216308A
Authority: DE
Inventors: Kaoru Mooka Tokunaga
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2022-04-13
Also published as: JP2010030599A; KR20020080252A; KR100858664B1; US6705030B2; DE10216308A1; US20020148144A1; JP4918584B2; JP2002315105A

Abstract

Radlader, der Vorgänge durch Antreiben einer Hydraulikpumpe (8) zum Antrieb einer Arbeitsmaschine (Arbeitsgerät) und von Antriebsrädern (6) eines Fahrzeuges (101) mittels eines Motors (1) durchführt, aufweisend:
einen ersten Elektromotor (11), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Antriebsräder (6) geeignet ist;
einen zweiten Elektromotor (12), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Hydraulikpumpe (8) geeignet ist;
Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Übertragen von elektrischer Energie auf den und von dem ersten Elektromotor (11) und auf den und von dem zweiten Elektromotor (12); und
eine Steuereinrichtung (10, 20)
zur Steuerung eines Generatorbetriebs des ersten Elektromotors (11), der die Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern (6) aufnimmt und elektrischen Strom beim Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges (101) erzeugt, und der Speicherung der erzeugten elektrischen Energie in dem Elektrizitätsspeichermittel (13) und
zur Steuerung eines Generatorbetriebes des zweiten Elektromotors (12), der die Drehmomentübertragung von dem Motor (1) aufnimmt und elektrischen Strom zur Zeit des...

Description

Die Erfindung betrifft einen Radlader.

Ein Radlader wird im allgemeinen zum Ausheben von Naturboden mittels einer Schaufel und Abladen desselben auf einen Kipper verwendet. 4 zeigt eine Reihe von Fahrmustern eines Radladers 101 vom Ausheben bis zum Abladen auf einen Kipper 103, wobei dieses Fahrmuster V-förmiges Fahren genannt wird, welches am häufigsten verwendet wird (zum Beispiel in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 7-39675). Speziell fährt der Radlader 101 nach vorn zu einem Naturboden 102 im zweiten Vorwärtsgang F2 (Fahrgang W1). Wenn sich der Radlader dem Naturboden 102 nähert (0,5m bis 1,0m), dringt er in den Naturboden 102 im ersten Vorwärtsgang F1 ein, um die Traktionskraft beim Aushubvorgang (Fahrgang W2) zu erhöhen. Wenn das Ausheben beendet ist, wird der Radlader 101 aus der Aushubposition mit hoher Geschwindigkeit in einem zweiten Rückwärtsgang R2 (Fahrgang W3) zurückgesetzt. Danach wird die Fahrtrichtung des Radladers 101 derart geändert, daß er sich dem Kipper 103 mit hoher Geschwindigkeit im F2 (Fahrgang W4) nähert. Wenn der Abladevorgang am Kipper 103 beendet ist, bewegt sich der Radlader mit hoher Geschwindigkeit im R2 (Fahrgang W5) von dem Kipper 103 weg.

Das V-förmige Fahren wird in einem Zeitzyklus von etwa 30 Sekunden durchgeführt. In einem Zyklus bewegt sich der Radlader zweimal nach vorn und zurück, und es ist üblich, einen Schaltvorgang für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt während der Fahrt unter Verwendung der Fahrzeugträgheitsabsorptionswirkung in einer Fluidkupplung, wie einem Drehmomentwandler, beim Schalten für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt durchzuführen, um den Zeitzyklus während des Betriebes zu verkürzen. Zum Beispiel tritt beim Schalten aus dem Fahrgang W3 in den Fahrgang W4 die Bedienperson das Gaspedal mit einer Geschwindigkeit in Nähe der maximalen Geschwindigkeit während des Rückwärtsfahrens im Fahrgang W3, schaltet das Getriebe von Rückwärtsfahrt in Vorwärtsfahrt mittels eines Schaltvorgangs, und drückt das Gaspedal nieder, um die Motorabtriebsleistung zu drosseln. Ein Bremspedal wird derart betätigt, daß es leicht niedergedrückt wird.

Jedoch weist der herkömmliche Radlader die nachfolgend beschriebenen Nachteile auf. Speziell wird die Verzögerung während der Rückwärtsfahrt mittels einer Gaspedalbetätigung beim Schalten in Vorwärtsfahrt durchgeführt, und die Verzögerung während der Vorwärtsfahrt wird mittels einer Gaspedalbetätigung beim Schalten in Rückwärtsfahrt unter Verwendung der Motorabtriebsleistung durchgeführt, und daher ist der Kraftstoffverbrauch unbefriedigend und ein Kühler mit großen Abmessungen wird infolge des Problems des Wärmeausgleichs benötigt.

Beim Schalten in den Fahrgang W4, nachdem die Motordrehzahl verringert ist, führt das Fahrzeug gleichzeitig

(1) einen Lenkvorgang, und
(2) einen Hubvorgang des Auslegers beim Abladen durch, und
(3) beschleunigt den Fahrzeugkörper nach vorn, und
(4) fährt den Motor selbst hoch,

und daher reicht die Abtriebsleistung des Motors nicht aus, um das Hochfahren der Motordrehzahl zu vermindern, was gelegentlich eine schlechte Beschleunigung bewirkt.

Aus der WO 01/00935 A1 ist eine Arbeitsmaschine bekannt, die einen Motor umfasst, der mit einer Hydraulikpumpe und einem Elektromotor verbunden ist, wobei der Elektromotor gleichzeitig als Generator arbeiten kann. Der Elektromotor ist mit einem Elektrospeichermittel verbunden, das die Übertragung elektrischer Energie vom und zum Elektromotor ermöglicht. Weiterhin ist eine Steuerung zur Steuerung der Stromerzeugung mit dem Elektromotor vorhanden. Der Elektromotor kann sowohl das Elektrizitätsspeichermittel laden als auch durch die von dem Elektrizitätsspeichermittel erhaltene elektrische Energie angetrieben werden. In diesem letzten Fall unterstützt der Elektromotor dann den Motor zum Antrieb der Arbeitsmaschine. Weiterhin kann auch ein zweiter Elektromotor vorgesehen sein, der dann zum Antrieb der Arbeitsgeräte der Arbeitsmaschine oder der Antriebsräder genutzt wird. Der erste Elektromotor/Generator wird dann als Motor betrieben, wenn die Belastung der Arbeitsmaschine bzw. der hydraulischen Arbeitsgeräte so hoch ist, dass die Abtriebsleistung des Motors durch einen Elektromotorbetrieb des Generators unterstützt werden muss. Der Motor ist nur für den Antrieb einer Hydraulikpumpe zum Betrieb der hydraulischen Arbeitsgeräte der Arbeitsmaschine vorgesehen. Der Antrieb der Arbeitsräder, der aus diesem Dokument bekannten Arbeitsmaschine erfolgt mit Elektromotoren, die aber keine Wirkverbindung zum Motor aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radlader zu schaffen, bei dem der Kraftstoffverbrauch verringert ist. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch einen Radlader, der Vorgänge durch Antreiben einer Hydraulikpumpe zum Antrieb einer Arbeitsmaschine (Arbeitsgerät) und von Antriebsrädern eines Fahrzeuges mittels eines Motors durchführt, aufweisend: einen ersten Elektromotor, der zum Übertragen von Drehmoment auf die Antriebsräder geeignet ist; einen zweiten Elektromotor, der zum Übertragen von Drehmoment auf die Hydraulikpumpe geeignet ist; Elektrizitätsspeichermittel zum Übertragen von elektrischer Energie auf den und von dem ersten Elektromotor und auf den und von dem zweiten Elektromotor; und eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Generatorbetriebs des ersten Elektromotors, der die Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern aufnimmt und elektrischen Strom beim Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges erzeugt, und der Speicherung der erzeugten elektrischen Energie in dem Elektrizitätsspeichermittel und zur Steuerung eines Generatorbetriebes des zweiten Elektromotors, der die Drehmomentübertragung von dem Motor aufnimmt und elektrischen Strom zur Zeit des Nicht-Betriebes der Arbeitsmaschine (Arbeitsgerät) des Fahrzeugs erzeugt, und der Speicherung der erzeugten elektrischen Energie in dem Elektrizitätsspeichermittel.

Gemäß der vorstehenden Struktur wird ein regeneratives Bremsen von dem ersten Elektromotor beim Verzögerungsvorgang des Fahrzeugs durchgeführt, und von dem Fahrzeug erhaltene kinetische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt und gespeichert. Demzufolge ist es nicht nötig, die Motorabtriebsleistung zur Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu verwenden, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird und es möglich ist, die Größe des Kühlers infolge Verbesserung des Wärmeausgleichs zu verringern.

Ebenso trägt hierzu der zweite Elektromotor bei, der als Generator betrieben werden kann, wenn der konstant mit einer Nenndrehzahl während des Betriebs drehende Motor Abtriebsleistung zur Verfügung stellt, bei der von dem Restdrehmoment elektrischer Strom mit dem als Generator betriebenen zweiten Elektromotor gezeugt werden kann, wobei der erzeugte elektrische Strom in dem Elektrizitätsspeichermittel gespeichert wird. Mit dem gespeicherten elektrischen Strom kann der Motor dann unterstützt werden, wenn die Abtriebsleistung des Motors unzureichend ist. Dadurch kann die auf den Motor ausgeübte Belastung ausgeglichen werden, und die Motorgröße mit der Nennabtriebsleistung, die herkömmlich auf die Maximallast eingestellt ist, kann auf die mit der Durchschnittslast verringert werden, wodurch es möglich ist, die Motorgröße zu verringern und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Ferner kann der Radlader eine Struktur aufweisen, bei der die Steuereinrichtung das Entladen der elektrischen Energie steuert, die in dem Elektrizitätsspeichermittel gespeichert ist, und einen Motorbetrieb des ersten Elektromotors bei einem Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges steuert, um das Drehmoment auf die Antriebsräder zu übertragen.

Gemäß der vorstehenden Struktur wird unter Verwendung der elektrischen Energie, die in dem Elektrizitätsspeichermittel gespeichert ist, durch regeneratives Bremsen der Motorbetrieb des ersten Elektromotors bei einem Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges durchgeführt, um die Motorabtriebsleistung zum Antrieb der Antriebsräder zu unterstützen. Infolgedessen wird die Belastung auf den Motor verringert, und das Fehlen von Abtriebsleistung kann verhindert werden und die Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges kann verbessert werden.

Ferner kann der Radlader einen zweiten Elektromotor aufweisen, der zum Übertragen von Drehmoment auf die Hydraulikpumpe geeignet ist, wobei das Elektrizitätsspeichermittel zum Übertragen von elektrischer Energie auf den zweiten Elektromotor und von diesem geeignet ist, und wobei die Steuereinrichtung die Entladung der elektrischen Energie steuert, die in dem Elektrizitätsspeichermittel gespeichert ist, und einen Motorbetrieb des zweiten Elektromotors beim Betrieb einer Arbeitsmaschine des Fahrzeuges steuert, um das Drehmoment auf die Hydraulikpumpe zu übertragen.

Gemäß der vorstehenden Struktur wird unter Verwendung der elektrischen Energie, die in dem Elektrizitätsspeichermittel gespeichert ist, durch regeneratives Bremsen der Motorbetrieb des zweiten Elektromotors beim Betrieb der Arbeitsmaschine des Fahrzeuges durchgeführt, um die Motorabtriebsleistung zum Antrieb der Hydraulikpumpe zu unterstützen, wodurch die Belastung auf den Motor verringert wird und es möglich ist, das Fehlen der Abtriebsleistung zu verhindern.

Ferner kann der Radlader einen Widerstand aufweisen, der zum Verbinden mit dem Elektromotor geeignet ist, wobei die Steuereinrichtung die Funktion des Erfassens einer Ladungsmenge der Elektrizitätsspeichermittel hat, und von dem ersten Elektromotor erzeugte elektrische Energie dem Widerstand zuführt, wenn die Steuereinrichtung erfaßt, daß die Ladungsmenge des Elektrizitätsspeichermittels volle Ladung erreicht.

Gemäß der vorstehenden Struktur kann, wenn das Elektrizitätsspeichermittel die volle Ladung erreichen, die infolge des regenerativen Bremsens erzeugte elektrische Energie in dem Widerstand verbraucht werden, und daher ist, selbst wenn das Elektrizitätsspeichermittel die volle Ladung hat, ein regeneratives Bremsen möglich. Dementsprechend ist es notwendig, die Motorabtriebsleistung zur Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu verwenden, und der Kraftstoffverbrauch wird verbessert und der Kühler kann infolge der Verbesserung des Wärmeausgleichs in den Abmessungen verringert werden.

Mit der Erfindung wird ein Radlader geschaffen, bei dem der Kraftstoffverbrauch verringert wird und der eine ausgezeichnete Beschleunigungsfähigkeit hat, wobei eine fehlende Abtriebsleistung des Motors ausgeschlossen ist.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Systemblockschema nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Flußdiagramm nach der ersten Ausführungsform;
3 ein Systemblockdiagramm nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
4 ein Diagramm, das ein übliches V-förmiges Fahrmuster eines Radladers nach dem Stand der Technik zeigt.
Mit Bezug auf die Zeichnung werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der die Abtriebsleistung eines Motors 1 über einen Drehmomentwandler 2 auf ein Getriebe 3 übertragen wird und Antriebsräder 6 über eine Gelenkwelle 4 und ein Differential 5 antreibt. Das Getriebe 3 weist eine Mehrzahl von Solenoidventilen (nicht gezeigt) zum Schalten einer Kupplung auf, welche die Getriebegänge wechseln kann, zum Beispiel von einem ersten Gang in einen zweiten Gang, und Vorwärts (F)- oder Rückwärts (R)-Fahrt.
Die Abtriebsleistung des Motors 1 treibt eine Hydraulikpumpe 8 für eine Arbeitsmaschine und eine Hydraulikpumpe 9 für die Lenkung über ein Getriebe 7 an, das zwischen dem Motor 1 und dem Drehmomentwandler 2 vorgesehen ist. Auslaßfluid aus der Hydraulikpumpe 8 wird einem Arbeitsmaschinen-Hydraulikkreis (nicht gezeigt) zugeführt und treibt die Arbeitsmaschine an (zum Beispiel einen Ausleger und eine Schaufel, die nicht gezeigt sind). Auslaßfluid aus der Hydraulikpumpe 9 wird einem Lenkungshydraulikkreis (nicht gezeigt) zugeführt und treibt einen Lenkungszylinder (nicht gezeigt) zugeführt. Ein erster Elektromotor 11, ein zweiter Elektromotor 12, ein Kondensator 13, ein Widerstand 14 und eine Systemsteuereinrichtung 20 sind mit einer Leistungszuführsteuereinrichtung 10 verbunden. Der erste Elektromotor 11, der auch als Generator dient, ist an einem Getriebe 4a angebracht, das an der Gelenkwelle 4 vorgesehen ist, und der zweite Elektromotor 12, der auch als Generator dient, ist an Antriebswellen der Hydraulikpumpen 8 und 9 angebracht. Die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 und die Systemsteuereinrichtung 20 bilden eine Steuereinrichtung.
Der Kondensator 13 ist zum Beispiel ein elektrischer Doppelschichtkondensator, welcher eine geringe Energiedichte (gespeicherte Energie pro Gewichtseinheit) im Vergleich zu einer Sekundärbatterie, wie einer Lithiumionenbatterie, aufweist. Jedoch kann der Kondensator 13 einen verhältnismäßig hohen Strom passieren und speichert daher elektrische Energie, die sowohl aus einem Generatorbetrieb der Elektromotoren 11 und 12 erzeugt wird als auch elektrischen Strom zuführt, wenn die Elektromotoren 11 und 12 einen Motorbetrieb durchführen. Die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 steuert die Ladung und Entladung des Kondensators 13 und einen Generatorbetrieb oder einen Motorbetrieb der Elektromotoren 11 und 12 entsprechend den Befehlen von der Systemsteuereinrichtung 20, die später beschrieben wird. Die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 erfaßt eine Ladungsmenge des Kondensators 13.
In der Systemsteuereinrichtung 20 sind i) ein Beschleunigungssignal von einem Beschleunigungssensor 21a zum Erfassen eines Betätigungswertes eines Gaspedals 21, ii) ein Bremssignal von einem Bremssensor 22a zum Erfassen eines Betätigungswertes der Bremse 22, iii) ein FR-Signal von einem Vorwärts- und Rückwärtsfahrhebel 23, iv) ein Getriebegangsignal von einem Gangwählhebel 24, v) ein Schaufelwinkelsignal von einem Schaufelwinkelsensor 25 zum Erfassen eines Drehwinkels der Schaufel, vi) ein Auslegerwinkelsignal von einem Auslegerwinkelsensor 26 zum Erfassen eines Drehwinkels des Auslegers, vii) ein Hydrauliksignal von einem Drucksensor 27 zum Erfassen von Auslaßdruck der Hydraulikpumpe 8, viii) ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28 zum Erfassen der Geschwindigkeit und der Fahrtrichtung des Fahrzeuges, und ix) ein Ladungsmengensignal des Kondensators 13 von der Leistungszuführsteuereinrichtung 10 eingegeben. Das erwähnte Fahrzeug ist hier ein Radlader und wird nachfolgend als Fahrzeug 101 bezeichnet.
Die Bremse 22 ist derart eingestellt, daß sie nur durch regeneratives Bremsen arbeitet, wie später beschrieben ist, bis der Betriebswert einen vorbestimmten Betriebswert erreicht, und nachdem der vorbestimmte Betriebswert überschritten ist, wird der Hydraulikkreis der Bremse auch betrieben. Der Beschleunigungssensor 21a, der Bremssensor 22a, der Schaufelwinkelsensor 25 und der Auslegerwinkelsensor 26 sind Sensoren, von denen jeder mit einem Potentiometer in seiner Mitte versehen ist. Der Vorwärts- und Rückwärtsfahrhebel 23 und der Gangwählhebel 24 werden unter Verwendung von Hall-ICs geschaltet, und ein Magnet, der an jedem der Hebel fixiert ist, wird durch die Hall-ICs erfaßt, die entsprechend den Hebelpositionen platziert sind, wodurch die Hebelpositionen erfaßt werden und das FR-Signal und das Getriebegangsignal ausgegeben werden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28 weist zwei elektromagnetische Meßfühler auf, welche an einem Getriebeabtriebsabschnitt des Getriebes 3 angebracht sind, und erzeugen einen Spannungsimpuls durch Drehung der Getriebezahnräder, und die beiden elektromagnetischen Meßfühler sind derart platziert, daß sie um ein Viertel der Zahnteilung versetzt sind. Dadurch wird sowohl die Drehrichtung (speziell die Fahrtrichtung des Fahrzeuges 101) als auch die Drehzahl des Getriebes erfaßt.
Mit Bezug auf 2 wird die Wirkungsweise einer Steuerung der Systemsteuereinrichtung 20 erläutert. In Schritt S1 werden das FR-Signal und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal miteinander verglichen und es wird bestimmt, ob die Position des Vorwärts- und Rückwärtsfahrhebels 23 der Fahrtrichtung des Fahrzeuges 101 entspricht oder nicht. Wenn ja, wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S2 gegeben. In Schritt S2 wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht kleiner als eine festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (zum Beispiel 10 km/h) ist oder nicht, und ob basierend auf dem Beschleunigungssignal das Gaspedal AUS ist (das Gaspedal wird nicht betätigt) oder nicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ist oder das Gaspedal betätigt wird, wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S3 gegeben. In Schritt S3 wird bestimmt, ob basierend auf dem Bremssignal die Bremse betätigt wird oder nicht, und wenn die Bremse nicht betätigt wird, wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S4 gegeben. In Schritt S4 wird bestimmt, ob basierend auf dem Ladungsmengensignal die Ladungsmenge des Kondensators 13 nicht kleiner als ein spezifizierter Wert C1 ist oder nicht. Wenn die Ladungsmenge kleiner als der spezifizierte Wert C1 ist, wird bestimmt, daß die Ladungsmenge unzureichend ist, und ein Befehl zum Zurückgehen zu Schritt S1 wird gegeben. Wenn die Ladungsmenge nicht kleiner als der spezifizierte Wert C1 ist, wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S5 gegeben.
In Schritt S5 wird bestimmt, ob basierend auf dem FR-Signal die Position des Vorwärts- und Rückwärtsfahrhebels 23 vorwärts (F) ist oder nicht, ob basierend auf dem Getriebegangsignal die Position des Gangwählhebels 24 der zweite Gang ist oder nicht, ob basierend auf dem Auslegerwinkelsignal der Auslegerwinkel nicht größer als ein festgelegter Winkel α ist (das obere Ende des Auslegers ist in einer unteren Position) oder nicht, ob basierend auf dem Schaufelwinkelsignal der Schaufelwinkel nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert β ist (die Schaufel ist in einer Kipp-Position) oder nicht, ob basierend auf dem Hydraulikdrucksignal der Auslaßdruck der Hydraulikpumpe 8 für die Arbeitsmaschine ansteigt (nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert P1) oder nicht, und ob basierend auf dem Beschleunigungssignal das Gaspedal 21 vollständig betätigt ist oder nicht. Wenn "JA" in Schritt S5, wird ein Auslegerhubvorgang im beladenen Zustand durchgeführt, und gleichzeitig wird der Fahrzeugkörper im zweiten Vorwärtsgang (F2) (ein Fahrgang W4 beim V-förmigen Fahren) voll beschleunigt, und in diesem Falle wird der Vorgang in Schritt S6 durchgeführt. Speziell gibt die Systemsteuereinrichtung 20 einen Motorbetriebsbefehl für den zweiten Elektromotor 12 an die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 in Schritt S6 ab, wodurch die Leistungssteuereinrichtung 10 die Entladung des Kondensators 13 und den Motorbetrieb des Elektromotors 12 steuert. Der Motorbetrieb ist beendet, wenn der Kondensator 13 einen vorbestimmten Wert der Entladung erreicht hat.
Wenn "NEIN" in Schritt S5, wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S7 gegeben, und es wird bestimmt, ob basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer als eine festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit V2 (zum Beispiel 5 km/h) ist oder nicht, und ob basierend auf dem Beschleunigungssignal das Gaspedal 21 voll betätigt ist oder nicht. Wenn "NEIN" in Schritt S7, wird ein Befehl zum Zurückgehen zu Schritt S1 gegeben. Wenn "JA", ist es der Fall, in dem das Fahrzeug in einem niedrigen Gang voll beschleunigt wird, und der Vorgang in Schritt S8 wird durchgeführt. Speziell gibt in Schritt S8 die Systemsteuereinrichtung 20 einen Motorbetriebsbefehl für den ersten Elektromotor 11 an die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 ab, wodurch die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 die Entladung des Kondensators 13 und den Motorbetrieb des Elektromotors 11 steuert. Der Motorbetrieb ist beendet, wenn der Kondensator 13 einen vorbestimmten Wert der Entladung erreicht hat.
Wenn "NEIN" in Schritt S1, oder wenn "JA" in Schritt S2, oder wenn "JA" in Schritt S3, wird Verzögerung gewünscht, und daher wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S9 gegeben. In Schritt 59 wird bestimmt, ob die Ladungsmenge des Kondensators 13 nicht größer als der spezifizierte Wert C2 ist (die Ladungsmenge ist im wesentlichen gleich der vollen Ladung) oder nicht. Wenn "JA", wird nicht die volle Ladung erreicht, und daher wird in diesem Falle der Vorgang in Schritt S10 durchgeführt. Speziell gibt in Schritt S10 die Systemsteuereinrichtung 20 einen Ladungsbefehl für den Kondensator 13 und einen Generatorbetriebsbefehl für den ersten Elektromotor 11 an die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 ab, wodurch die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 die Ladung des Kondensators 13 und den Generatorbetrieb des Elektromotors 11 steuert. Wenn "NEIN" in Schritt S9, wird die volle Ladung erreicht, und in diesem Falle wird der Vorgang in Schritt S11 durchgeführt, um eine übermäßige Ladung zu verhindern. Speziell gibt in Schritt S11 die Systemsteuereinrichtung 20 den Generatorbetriebsbefehl und einen Befehl zum Entladen des elektrischen Stroms für den ersten Elektromotor 11 an die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 ab, wodurch die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 den Generatorbetrieb des Elektromotors 11 steuert und den von dem Elektromotor 11 erzeugten elektrischen Strom dem Widerstand 14 zuführt, wo er verbraucht wird.
Gemäß der obigen Struktur wird der durch die Drehung der Antriebsräder 6 angetriebene Elektromotor 11 als Generator (regenerativer Betrieb) bei der Verzögerung des Fahrzeuges 101 betrieben, um zu verzögern (regeneratives Bremsen), und daher kann elektrischer Strom, der aus von dem Fahrzeug 101 erhaltener kinetischer Energie erzeugt wird, in dem Kondensator 13 als Elektrizitätsspeichermittel gespeichert werden. Dementsprechend ist es nicht nötig, Motorabtriebsleistung zur Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu verwenden. Selbst wenn der Kondensator 13 die volle Ladung erreicht, wird der elektrische Strom, der vom regenerativen Bremsen erzeugt wird, in dem Widerstand 14 verbraucht, und daher ist es nicht nötig, Abtriebsleistung des Motors 1 zur Verzögerung zu verwendet. Demzufolge werden der Kraftstoffverbrauch und der Wärmeausgleich verbessert, wodurch es möglich ist, einen Kühler mit geringen Abmessungen zu verwenden.
Außerdem ist es möglich, die Elektromotoren 11 und 12 durch elektrischen Strom anzutreiben, der infolge regenerativen Bremsens (Hilfsbetrieb) gespeichert wird. Dadurch kann die Abtriebslast des Motors 1 beim Schwerlastbetrieb, bei dem der Auslegeranhebevorgang im beladenen Zustand durchgeführt wird und wo der Fahrzeugkörper voll in den zweiten Vorwärtsgang F2 beschleunigt wird, verringert werden und das Fehlen der Abtriebsleistung des Motors 1 kann verhindert werden. Bei dem Fahrzeug 101, das mit einem Motor mit großen Abmessungen versehen ist, bei dem herkömmlich kein unzureichender Abtrieb auftritt, kann ein Motor mit geringen Abmessungen anstelle des Motors mit großen Abmessungen eingebaut werden, wodurch es möglich ist, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
Die Beschleunigung des Fahrzeuges 101 durch den Motor 1 wird durch den Motorbetrieb des Elektromotors 11 und nicht begrenzt auf Schwerlastbetrieb unterstützt, wenn das Gaspedal 21 voll betätigt ist, wodurch es möglich ist, die Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges 101 zu verbessern. Ferner wird die Traktionskraft des Fahrzeuges 101 unterstützt, wenn natürlicher Boden ausgehoben wird, wodurch die Aushubleistung verbessert werden kann.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist auch die Struktur möglich, bei welcher der zweite Elektromotor 12 weggelassen ist. Bei dieser Struktur sind die Schritte S5 und S6 aus dem Flußdiagramm in 2 weggelassen, und wenn "JA" in Schritt S4, wird ein Befehl zum Fortfahren mit Schritt S7 gegeben. In diesem Falle wird auch regeneratives Bremsen beim Verzögerungsvorgang durchgeführt, und der Motor 1 wird auch beim Antreiben der Antriebsräder 6 unter Verwendung von Regenerationsenergie bei voller Betätigung des Gaspedals 21 unterstützt. Infolgedessen ist es nicht nötig, Motorabtriebsleistung bei der Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu verwenden, wodurch es möglich ist, den Kraftstoffverbrauch und die Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges 101 zu verbessern.
Ferner ist bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Kapazität des Kondensators 13 ausreichend, wenn elektrischer Strom gespeichert werden kann, der zum Durchführen des Motorbetriebs der Elektromotoren 11 und 12 in einem Zyklus der wiederholten Vorgänge erforderlich ist. Es gibt den Fall, in dem der erforderliche elektrische Strom nicht nur mit dem regenerativen Bremsen bei Verzögerung in einem Zyklus zurückgewonnen werden kann. In diesem Falle kann, wenn die Abtriebsleistung des Motors 1 stimmt, zum Beispiel wenn der Arbeitsmaschinenbetrieb und der Lenkungsbetrieb nicht durchgeführt werden (speziell, wenn der Auslaßdruck der Hydraulikpumpen 8 und 9 kleiner als der vorbestimmte Druck ist), der zweite Elektromotor 12 als Generator betrieben werden und der erzeugte elektrische Strom kann in dem Kondensator 13 gespeichert werden.
Ferner kann der Motor 1 konstant mit einer Nenndrehzahl während des Betriebs gedreht werden. Wenn die Abtriebsleistung stimmt, kann der von dem Restdrehmoment erzeugte elektrische Strom aufgeladen werden, und der Motor 1 kann mit dem gespeicherten elektrischen Strom unterstützt werden, wenn die Abtriebsleistung des Motors 1 unzureichend ist. Dadurch kann die auf den Motor 1 ausgeübte Belastung ausgeglichen werden, und die Motorgröße mit der Nennabtriebsleistung, die herkömmlich auf die Maximallast eingestellt ist, kann auf die mit der Durchschnittslast verringert werden, wodurch es möglich ist, die Motorgröße zu verringern und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Wenngleich als Ladungsmittel der Kondensator 13 als Beispiel genannt ist, kann jedoch eine zweite Batterie, wie eine Lithiumionenbatterie, verwendet werden, soweit sie die Spezifikation erfüllt.
Die Erläuterung wird mit dem V-förmigen Fahren durchgeführt, jedoch können dieselben Wirkungen mit dem I-Überkreuzfahren und Last- und Förderfahren erreicht werden. Hierbei ist das I-Überkreuzfahren das Fahren, bei dem sich ein Kipper 103 in einem Bereich zwischen dem Radlader 101 und dem Naturboden 102 bei jedem Beladen des Kippers 103 bewegt, wie mit Bezug auf 4. gezeigt ist. Das Last- und Förderfahren ist das Fahren, bei dem die Vorwärtsfahrstrecke länger als beim V-förmigen Fahren ist, und zum Beispiel werden Erdboden und Sand in einen Trichter gefördert.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem Radlader des elektrisch angetriebenen Typs erläutert, wie in 3 gezeigt ist (speziell der Radlader 101 des elektrisch angetriebenen Typs). Die sich von 1 unterscheidende Struktur erläuternd ist ein Generator 31 mit dem Motor 1 verbunden, wobei elektrischer Strom, der durch Drehung des Motors 1 erzeugt wird, in dem Kondensator 13 über die Leistungszuführsteuereinrichtung 10 gespeichert wird. Die Antriebsräder 6 werden von dem ersten Elektromotor 11 angetrieben, der durch Zuführen elektrischen Stroms von dem Kondensator 13 angetrieben wird. Die Hydraulikpumpen 8 und 9 werden von dem zweiten Elektromotor 12 angetrieben, der durch Zuführen elektrischen Stroms von dem Kondensator 13 angetrieben wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28 ist an einem Getriebeabschnitt des Getriebes 4a angebracht und erfaßt die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung des Fahrzeuges 101.
Bei dieser Struktur wird auch regeneratives Bremsen unter Verwendung des Elektromotors 11 bei Verzögerung des Fahrzeuges 101 durchgeführt, und erzeugter elektrischer Strom wird gespeichert und, wenn notwendig, entladen, um die Elektromotoren 11 und 12 anzutreiben. Die Abtriebsleistung des Motors 1 wird nicht zum Bremsen verwendet, und Energie wird durch regeneratives Bremsen zurückgewonnen, wodurch es möglich ist, den herkömmlichen großen Motor in seinen Abmessungen zu verringern und den Kraftstoffverbrauch wie bei der zuvor genannten ersten Ausführungsform zu verringern. Ferner kann durch konstantes Drehen des Motors 1 bei Nenndrehzahlen der Motor weiter in der Größe verringert werden und der Kraftstoffverbrauch kann weiter verbessert werden, wie oben beschrieben ist.
Wie soweit erläutert, wird gemäß der Erfindung regeneratives Bremsen bei Verzögerung des Fahrzeuges durchgeführt, und daher ist es nicht nötig, die Abtriebsleistung des Motors bei Verzögerung wie nach dem Stand der Technik zu verwenden, wodurch es möglich ist, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und die Größe des Kühlers zu verringern. Da durch das regenerative Bremsen die kinetische Energie des Fahrzeuges bei Verzögerung in elektrische Energie umgewandelt und gespeichert wird und die Motorabtriebsleistung durch die gespeicherte elektrische Energie bei Beschleunigung des Fahrzeuges und beim Betrieb der Arbeitsmaschine unterstützt wird, wird die Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges verbessert und das Fehlen der Abtriebsleistung des Motors kann verhindert werden, und eine Verringerung der Größe des Motors wird ermöglicht.

Claims

Radlader, der Vorgänge durch Antreiben einer Hydraulikpumpe (8) zum Antrieb einer Arbeitsmaschine (Arbeitsgerät) und von Antriebsrädern (6) eines Fahrzeuges (101) mittels eines Motors (1) durchführt, aufweisend: einen ersten Elektromotor (11), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Antriebsräder (6) geeignet ist; einen zweiten Elektromotor (12), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Hydraulikpumpe (8) geeignet ist; Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Übertragen von elektrischer Energie auf den und von dem ersten Elektromotor (11) und auf den und von dem zweiten Elektromotor (12); und eine Steuereinrichtung (10, 20) zur Steuerung eines Generatorbetriebs des ersten Elektromotors (11), der die Drehmomentübertragung von den Antriebsrädern (6) aufnimmt und elektrischen Strom beim Verzögerungsvorgang des Fahrzeuges (101) erzeugt, und der Speicherung der erzeugten elektrischen Energie in dem Elektrizitätsspeichermittel (13) und zur Steuerung eines Generatorbetriebes des zweiten Elektromotors (12), der die Drehmomentübertragung von dem Motor (1) aufnimmt und elektrischen Strom zur Zeit des Nicht-Betriebes der Arbeitsmaschine (Arbeitsgerät) des Fahrzeugs (101) erzeugt, und der Speicherung der erzeugten elektrischen Energie in dem Elektrizitätsspeichermittel.
Radlader nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (10, 20) das Entladen der elektrischen Energie steuert, die in dem Elektrizitätsspeichermittel (13) gespeichert ist, und einen Motorbetrieb des ersten Elektromotors (11) bei einem Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges (101) steuert, um das Drehmoment auf die Antriebsräder (6) zu übertragen.
Radlader nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen zweiten Elektromotor (12), der zum Übertragen von Drehmoment auf die Hydraulikpumpe (8) geeignet ist, wobei das Elektrizitätsspeichermittel (13) zum Übertragen von elektrischer Energie auf den zweiten Elektromotor (12) und von diesem geeignet ist; und wobei die Steuereinrichtung (10, 20) die Entladung der elektrischen Energie steuert, die in dem Elektrizitätsspeichermittel (13) gespeichert ist, und einen Motorbetrieb des zweiten Elektromotors (12) beim Betrieb einer Arbeitsmaschine des Fahrzeuges (101) steuert, um das Drehmoment auf die Hydraulikpumpe (8) zu übertragen.
Radlader nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Widerstand (14), der zum Verbinden mit dem Elektromotor (11) geeignet ist, wobei die Steuereinrichtung (10, 20) die Funktion des Erfassens einer Ladungsmenge des Elektrizitätsspeichermittels (13) hat, und von dem ersten Elektromotor (11) erzeugte elektrische Energie dem Widerstand (14) zuführt, wenn die Steuereinrichtung (10, 20) erfasst, dass die Ladungsmenge des Elektrizitätsspeichermittels (13) volle Ladung erreicht.