CN102216198A - 工作机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够以抑制可靠性降低的结构降低直流母线(DC母线)的电压的工作机械。作为工作机械的混合式施工机械具备：DC母线，通过逆变电路连接于回转用电动机；蓄电池，通过升降压转换器及开关连接于DC母线；控制器，驱动逆变电路及升降压转换器；冷却液循环系统，包含泵马达；及逆变电路，连接于DC母线并驱动泵马达。控制器具有用于降低DC母线的电压的模式，在该模式中，将开关设为非连接状态之后使逆变电路作动来使泵马达消耗电力。

Description

工作机械
技术领域
本发明涉及一种工作机械。
背景技术
一直以来提出有使驱动机构的一部分电动化的工作机械。这样的工作机械例如具备用于液压驱动动臂、斗杆及铲斗之类的可动部的液压泵，在用于驱动该液压泵的内燃机发动机(引擎)上连结交流电动机(电动发电机)，辅助该引擎的驱动力，并且通过逆变器将由发电所获得的电力返还给DC母线(直流母线)。
另外，工作机械大多具备例如施工机械中的上部回转体之类的工作要件。这种情况下，上述工作机械有时除了具备用于驱动工作要件的液压马达，还具备用于辅助该液压马达的工作用电动机。例如回转上部回转体时，在加速回转时通过交流电动机辅助液压马达的驱动，并且在减速回转时在交流电动机中进行再生运行，通过逆变器将发电出来的电力返还给上述DC母线。
DC母线上通过转换器连接蓄电池(电池)，通过交流电动机的发电所获得的电力被充电至电池。或者，在连接于DC母线的交流电动机的相互之间授受电力。
在这种工作机械中，为了驱动大型工作要件，DC母线的电压例如被设定为高达数百伏特，但在进行维护时为了工作人员的安全，期望降低该DC母线电压。例如，日本专利文献1所记载的装置中，通过在DC母线的正侧配线与负侧配线之间连接相互串联连接的电阻器及开关，由此能够使DC母线电压通过电阻器消耗。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-335695号公报
发明的概要
发明所要解决的课题
利用电阻器消耗DC母线电压的方式中，为了按照需要进行DC母线电压的消耗，像专利文献1中记载的那样，需要与电阻器串联地插入开关。但是，如上述DC母线电压高达几百伏特，在这种用途中使用的开关大多采用继电器等机械开关。机械开关有可靠性低且寿命也短之类的缺点，对工作机械本身的可靠性带来影响。
本发明的课题在于提供一种能够以抑制可靠性降低的结构降低直流母线(DC母线)的电压的工作机械。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述课题，根据本发明的工作机械具备：工作用电动机，根据操作员的操作被驱动；直流母线，通过第1逆变电路连接于工作用电动机；蓄电池，通过直流电压变换器及开关连接于直流母线；控制部，控制第1逆变电路、直流电压变换器及开关；冷却用电动机，驱动用于冷却第1逆变电路、直流电压变换器及控制部中的任一个的冷却用风扇和/或冷却液循环用泵；及冷却用电动机驱动电路，连接于冷却用电动机与直流母线之间，由控制部控制而驱动冷却用电动机，其中，控制部具有用于在该工作机械停止运行时降低直流母线的电压的母线电压降低模式，在该母线电压降低模式中，将开关设为非连接状态之后使冷却用电动机驱动电路作动来使冷却用电动机消耗电力，由此降低直流母线的电压。
控制部在母线电压降低模式中，可以在直流母线的电压成预定值以下时停止冷却用电动机驱动电路的动作。
控制部可以在母线电压降低模式开始时，在直流母线的电压高于蓄电池的电压的情况下，在将开关设为非连接状态之前，驱动直流电压变换器并对蓄电池进行充电。
控制部可以在该工作机械每停止运行时开始母线电压降低模式，或者控制部可以在该工作机械停止运行的状态下，在由工作人员输入的情况下开始母线电压降低模式。
工作机械可进一步具备：内燃机发动机；第1冷却液循环系统，其包含冷却内燃机发动机的第1热交换器；及第2冷却液循环系统，为了冷却第1逆变电路及直流电压变换器而在第1冷却液循环系统之外另设置，并包含第2热交换器。
工作机械可进一步具备：电动发电机，连结于内燃机发动机，通过内燃机发动机的驱动力进行发电；及第2逆变电路，其一端连接于电动发电机的端子，其中，第2冷却液循环系统还可以冷却电动发电机及第2逆变电路。
第2冷却液循环系统中可以具备温度传感器，控制部根据温度传感器的检测值限制电动发电机及工作用电动机中至少一方的输出。
第2冷却液循环系统还可以冷却工作用电动机。
在第2冷却液循环系统中，冷却液可以从第2热交换器送出之后，先通过第1逆变电路、第2逆变电路及直流电压变换器，然后通过电动发电机及工作用电动机。
工作机械可进一步具备为了冷却电动发电机及工作用电动机而在第1及第2冷却液循环系统之外另设置的、包含第3热交换器的第3冷却液循环系统。
电动发电机可通过自身的驱动力辅助内燃机发动机的驱动力。
直流电压变换器可以包含电抗器而构成，并由第2冷却液循环系统冷却电抗器。
工作机械可进一步具备用于探测电抗器温度的温度传感器。
第2冷却液循环系统可以包含冷却用配管和热传导板，并在热传导板上配置电抗器。
直流电压变换器可以包含控制蓄电池的充放电的智能型功率模块，智能型功率模块配置于热传导板上。
直流电压变换器可以由密闭的箱子形成，热电导板配置于箱子的一面。
工作机械可以具备：多个驱动器单元，所述多个驱动器单元包括逆变器单元和升降压转换器单元，所述逆变器单元具有包含智能型功率模块的第1逆变电路，所述升降压转换器单元具有包含智能型功率模块的直流电压变换器，其中，多个驱动器单元除了内置于智能型功率模块的第1温度传感器之外，还在智能型功率模块的外部具有用于检测智能型功率模块的温度的第2温度传感器，在基于第2温度传感器的温度检测结果超过低于智能型功率模块的过热保护功能通过第1温度传感器动作的温度的预定第1阈值的情况下，当该驱动器单元为逆变器单元时，控制部降低流向工作用电动机的最大驱动电流，并且当该驱动器单元为升降压转换器单元时，降低来自蓄电池的最大放电电流和/或流向蓄电池的最大充电电流。
控制部可以在基于第2温度传感器的温度检测结果超过低于智能型功率模块的过热保护功能通过第1温度传感器动作的温度且大于第1阈值的第2阈值的情况下，当该单元为逆变器单元时停止逆变电路的动作，并且当该单元为升降压转换器单元时，停止直流电压变换器的动作。
多个单元可以具有包含与智能型功率模块热结合的放热面的热传导板，且第2温度传感器配置于热传导板的放热面上。
热传导板可以以沿着施工机械的上下方向延伸的方式配置，第2温度传感器在热传导板的放热面内配置于智能型功率模块的上侧。
多个驱动器单元可分别具有容纳第1逆变电路或直流电压变换器的筐体，在预定方向上并排配置，并且通过紧固件可装卸地固定相互邻接的驱动器单元的筐体彼此。
工作机械运行时，多个驱动器单元的内部可成为密闭空间。
工作机械可以具备作为控制部的控制单元，控制单元载置于多个驱动器单元上，在与预定方向交叉的方向上的多个驱动器单元的一端可绕沿着预定方向设置的支轴转动地安装。
在控制单元相对于多个驱动器单元绕支轴开放的状态下，可以由支承件支承控制单元。
多个驱动器单元的各筐体中与控制单元对置的面可以开口。
工作机械可以进一步具备底座，所述底座具有载置多个驱动器单元的底板和从预定方向的两侧夹住多个驱动器单元的侧板，多个驱动器单元中位于两端的驱动器单元的筐体和底座的侧板通过紧固件可装卸地固定着。
工作机械可进一步具备作为控制部的控制单元，控制单元具有：筐体，具有密闭结构；多个CPU，设置于筐体内，控制多个驱动器单元的逆变电路及直流电压变换器；及冷却用配管，与多个CPU热结合，通过从筐体外部导入冷却液来冷却多个CPU。
控制单元可以载置于多个驱动器单元上，冷却用配管配置于驱动器单元与CPU之间。
控制单元可进一步具有设置于CPU与冷却用配管之间并与CPU及冷却用配管热结合的热传导板。
工作机械可具有多个驱动器单元，在筐体内分别对应于多个驱动器单元设置多个CPU，多个CPU安装于一张基板上。
冷却用配管可具有分别在第1方向上延伸并且在与该第1方向交叉的第2方向上并设的多个配管部分在其一端侧及另一端侧交替连结的形状，热传导板包含在第1方向上延伸并且在第2方向上并列的多个冷却区域，该多个冷却区域分别与多个配管部分中相邻的2根配管部分热结合，多个CPU中一个CPU针对一个冷却区域热结合。
工作机械可包含弹性材料，且进一步具备配设于CPU与热传导板之间的热传导性片。
工作机械可进一步具备包含热交换器的冷却液循环系统，冷却液循环系统的冷却液中的至少一部分从热交换器送出之后，依次通过控制单元、驱动器单元及交流电动机。
工作机械可具备用于固定逆变器单元及升降压转换器单元的筐体，逆变器单元的输入端及升降压转换器单元的输入端连接于由汇流条构成的DC母线。
逆变器单元及升降压转换器单元可具有长方体状的外观，并且在第1方向上并排固定，在逆变器单元及升降压转换器单元中邻接于旁边单元的侧板上设置有缺口部，DC母线沿着第1方向设置于缺口部。
工作机械可具备三个以上由逆变器单元及升降压转换器单元中的任一个构成的驱动器单元，配置于2个其它的驱动器单元之间的1个单元中，DC母线贯穿1个单元而设置。
DC母线可包括正极及负极，正极及负极中一方的极以覆盖另一方的极的方式构成。
DC母线可配置于完全密闭状的空间。
DC母线可以是与各单元的框架非接触的状态。
逆变器单元可具备平滑电容器，DC母线直接连结于平滑电容器。
优选工作机械具备冷却第1逆变电路的冷却装置和检测冷却装置中冷媒温度的温度检测机构，第1逆变电路具有在检测出该第1逆变电路的温度为预定的运行停止温度以上时停止供给用于驱动工作用电动机的电流的机构，控制部在从温度检测机构取得的冷媒温度大于预定的输出抑制温度时，与冷媒温度在输出抑制温度以下时相比较，以减小供给至工作用电动机的电流的上限值的方式控制第1逆变电路，另外输出抑制温度低于运行停止温度。
控制部可以以通过限制工作用电动机上产生的转矩的上限值来减小供给至工作用电动机的电流上限值的方式控制第1逆变电路。
工作机械可进一步具备连接于内燃机的电动发电机和驱动控制电动发电机的第2逆变电路，冷却装置冷却第1及第2逆变电路，控制部控制第1及第2逆变电路，并且当从温度检测机构取得的冷媒温度大于预定的输出抑制温度时，与冷媒温度在输出抑制温度以下时相比较，以减小供给至工作用电动机及电动发电机的电流的上限值的方式控制第1及第2逆变电路。
发明效果
根据本发明，能够以抑制可靠性降低的结构降低直流母线(DC母线，即DC总线)的电压。
附图说明
图1是作为本发明所涉及的工作机械的第1实施方式表示混合式施工机械1的外观的立体图。
图2是表示第1实施方式的混合式施工机械1的电力系统或液压系统之类的内部结构的方框图。
图3是表示图2中蓄电机构120的内部结构的图。
图4(a)是用于说明混合式施工机械1中的第1冷却液循环系统160的方框图。(b)是用于说明混合式施工机械1中的第2冷却液循环系统170的方框图。
图5是表示伺服控制单元60的外观的立体图。
图6是表示连接了各冷却用配管62a～66a的状态的立体图。
图7(a)是控制单元600的俯视截面图。(b)是沿着图7(a)的I-I线的侧截面图。(c)是沿着图7(a)的II-II线的侧截面图。(d)是沿着图7
(a)的III-III线的侧截面图。
图8(a)是沿着图7(a)的IV-IV线的侧截面图。(b)是从与图8(a)相同方向观察控制单元600的侧视图。
图9(a)是表示散热片603及冷却用配管608的俯视图。(b)是沿着图9(a)所示的V-V线的侧截面图。
图10是表示以覆盖散热片603及冷却用配管608的方式配置的控制卡604的俯视图。
图11是表示沿着图10所示的VI-VI线的截面的一部分的侧截面图。
图12(a)是表示升降压转换器单元66的内部结构的俯视图。(b)是表示升降压转换器单元66的内部结构的侧视图。
图13(a)是表示逆变器单元62的内部结构的俯视图。(b)是表示逆变器单元62的内部结构的侧视图。
图14是表示IPM103的内部结构的侧截面图。
图15是用于说明基于冷却液循环系统170的回转用电动机21的冷却方式的图。
图16是表示DC母线电压降低模式中的混合式施工机械1的动作的流程图。
图17是表示DC母线电压降低模式中的DC母线110的电压推移的一例的曲线图。
图18是表示通过控制器30限制升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的电流的动作的流程图。
图19是表示(a)构成升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的IPM的温度的时间变化的一例及(b)流动于升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的电流的时间变化的一例的曲线图。
图20是表示(a)构成升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的IPM的温度的时间变化的一例及(b)流动于升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的电流的时间变化的一例的曲线图。
图21是表示上述实施方式所涉及的冷却液循环系统的变形例的图。
图22是表示一变形例所涉及的DC母线电压降低模式中的混合式施工机械1的动作的流程图。
图23是表示其他变形例所涉及的DC母线电压降低模式中的混合式施工机械1的动作的流程图。
图24(a)是表示作为工作机械的叉车1A的外观的图。(b)是叉车1A所具备的电力系统的概要结构图。
图25是表示作为工作机械的推土机1B的外观的图。
图26是表示推土机1B的电力系统或液压系统之类的内部结构的方框图。
图27是作为本发明所涉及的工作机械的第2实施方式表示挖土机1001的外观的立体图。
图28是表示第2实施方式的挖土机1001的电力系统或液压系统之类的内部结构的方框图。
图29是表示逆变器1018的结构的概要结构图。
图30是表示冷却装置中冷却水的配管的一例的图。
图31是表示控制器1030的功能结构的概要结构图。
图32是表示逆变器控制部1030C的结构的方框图。
图33是有关在控制器1030的整体控制部1030D中执行的转矩极限值的设定处理的流程图。
图34(a)是表示根据运行操作相对时间变化的转矩的状态的曲线图。(b)是表示回转体1004的回转速度的曲线图。(c)是表示回转用电动机1021的转速的曲线图。
图35是表示DC母线电压降低模式中挖土机1001的动作的流程图。
图36是表示DC母线电压降低模式中DC母线电压推移的一例的曲线图。
图37是作为本发明所涉及的工作机械的第3实施方式表示起重磁铁车辆2001的外观的立体图。
图38是表示第3实施方式的起重磁铁车辆2001的电力系统或液压系统之类的内部结构的方框图。
图39是表示图38中的蓄电机构2120的内部结构的图。
图40是表示伺服控制单元2060的外观的立体图。
图41是伺服控制单元2060的上截面图。
图42是图41所示的伺服控制单元2060的沿着VII-VII线的截面图。
图43(a)是表示逆变器单元2065的一部分及逆变器单元2066的内部结构的俯视图。(b)是表示逆变器单元2065的内部结构的侧视图。
图44(a)是表示升降压转换器单元2062的内部结构的俯视图。(b)是表示升降压转换器单元2062的内部结构的侧视图。
图45是表示打开伺服控制单元2060的控制单元2061的状态的立体图。
图46是表示DC母线电压降低模式中起重磁铁车辆2001的动作的流程图。
图47是表示DC母线电压降低模式中DC母线2110的电压推移的一例的曲线图。
图48是作为第3实施方式所涉及的混合式施工机械的其他一例表示轮式装载机2001B的外观的侧视图。
图49是表示轮式装载机2001B的电力系统或液压系统之类的内部结构的方框图。
具体实施方式
以下，参照添加附图详细说明基于本发明的工作机械的实施方式。另外，附图说明中对相同的要件附加相同标记，省略重复说明。
(第1实施方式)
图1是作为本发明所涉及的工作机械的一例表示混合式施工机械1的外观的立体图。如图1所示，混合式施工机械1是所谓起重磁铁车辆，具备包含履带的行驶机构2和通过回转机构3转动自如地搭载于行驶机构2的上部的回转体4。回转体4上安装有动臂5、环形连接于动臂5的前端的斗杆6、及环形连接于斗杆6的前端的起重磁铁7。起重磁铁7为用于通过磁力吸附并抓获钢材等吊物G的设备。动臂5、斗杆6及起重磁铁7分别由动臂缸8、斗杆缸9及铲斗缸10液压驱动。另外，回转体4上设置有用于容纳操作起重磁铁7的位置或励磁动作及释放动作的操作员的驾驶室4a以及用于产生液压的引擎(内燃机发动机)11之类的动力源。引擎11例如由柴油引擎构成。
另外，混合式施工机械1具备伺服控制单元60。伺服控制单元60控制用于驱动回转机构3或起重磁铁7之类的工作要件的交流电动机或用于辅助引擎11的电动发电机以及蓄电装置(电池、电容器等)的充放电。伺服控制单元60具备用于将直流电力转换为交流电力来驱动交流电动机或电动发电机的逆变器单元、控制电池的充放电的升降压转换器单元之类的多个驱动器单元和用于控制该多个驱动器单元的控制单元。
图2是表示本实施方式的混合式施工机械1的电力系统以及液压系统之类的内部结构的方框图。另外，在图2中分别用双重线表示机械地传递动力的系统，用粗实线表示液压系统，用虚线表示操纵系统，用细实线表示电力系统。另外，图3是表示图2中的蓄电机构(蓄电部)120的内部结构的图。
如图2所示，混合式施工机械1具备电动发电机(交流电动机)12及减速机13，引擎11及电动发电机12的旋转轴通过一同连接于减速机13的输入轴而相互连结。引擎11的负载较大时，电动发电机12通过将该引擎11作为工作要件驱动来辅助(assist)引擎11的驱动力，电动发电机12的驱动力经过减速机13的输出轴传递至主泵14。另一方面，引擎11的负载较小时，引擎11的驱动力经过减速机13传递至电动发电机12，从而电动发电机12进行发电。电动发电机12例如由磁铁埋入于转子内部的IPM(Interior Permanent Magnetic)马达构成。电动发电机12的驱动和发电的切换通过对混合式施工机械1中电力系统的驱动进行控制的控制器30并按照引擎11的负载等来进行的。
减速机13的输出轴上连接有主泵14及先导泵15，主泵14上通过高压液压管路16连接有控制阀17。控制阀17是对混合式施工机械1中的液压系统进行控制的装置。控制阀17上除了连接有用于驱动图1所示的行驶机构2的液压马达2a及2b之外，还通过高压液压管路连接有动臂缸8、斗杆缸9及铲斗缸10，控制阀17按照驾驶员的操作输入控制供给至它们的液压。在此，减速机13增速引擎的旋转而传递至电动发电机12，并且减速电动发电机12的旋转来辅助引擎的旋转。
电动发电机12的电性端子上连接有逆变电路18A的输出端。逆变电路18A是本实施方式中的第2逆变电路。逆变电路18A的输入端上连接有蓄电机构120。如图3所示，蓄电机构120具备作为直流母线的DC母线(即DC总线)110、升降压转换器(直流电压变换器)100及电池19。即，逆变电路18A的输入端通过DC母线110连接于升降压转换器100的输入端。升降压转换器100的输出端上连接有作为蓄电池的电池19。电池19例如由电容器型蓄电池构成。
逆变电路18A根据来自控制器30的指令进行电动发电机12的运行控制。即，在使电动发电机12动力运行时，逆变电路18A从电池19和升降压转换器100通过DC母线110将所需的电力供给至电动发电机12。另外，在使电动发电机12再生运行时，通过DC母线110及升降压转换器100将通过电动发电机12发电的电力充电至电池19。另外，升降压转换器100的升压动作和降压动作的切换控制通过控制器30根据DC母线电压值、电池电压值及电池电流值进行。由此，能够将DC母线110维持在被蓄电为预先设定的恒定电压值的状态。
蓄电机构120的DC母线110上通过逆变电路20B连接有起重磁铁7。起重磁铁7包含产生用于磁性吸附金属物的磁力的电磁铁，从DC母线110通过逆变电路20B供给电力。逆变电路20B根据来自控制器30的指令，接通电磁铁时通过DC母线110向起重磁铁7供给所要求的电力。另外，当断开电磁铁时，将再生的电力供给至DC母线110。
并且，蓄电机构120上连接有逆变电路20A。逆变电路20A的一端连接有作为工作用电动机的回转用电动机(交流电动机)21，逆变电路20A的另一端被连接于蓄电机构120的DC母线110。回转用电动机21为使回转体4回转的回转机构3的动力源。回转用电动机21的旋转轴21A上连接有分解器22、机械制动器23及回转减速机24。另外，逆变电路20A为本实施方式中的第1逆变电路。
当回转用电动机21进行动力运行时，回转用电动机21的旋转驱动力的旋转力被回转减速机24放大，回转体4被加减速控制而进行旋转运动。并且，通过回转体4的惯性旋转，被回转减速机24增加转速并传递至回转用电动机21，从而产生再生电力。回转用电动机21根据PWM(Pulse Width Modulation)控制信号并通过逆变电路20A被交流驱动。作为回转用电动机21，例如磁铁埋入型IPM马达适合。
分解器22是检测回转用电动机21的旋转轴21A的旋转位置及旋转角度的传感器，通过与回转用电动机21机械地连结来检测出旋转轴21A的旋转角度及旋转方向。通过分解器22检测旋转轴21A的旋转角度来导出回转机构3的旋转角度及旋转方向。机械制动器23是产生机械制动力的制动装置，根据来自控制器30的指令机械地停止回转用电动机21的旋转轴21A。回转减速机24是对回转用电动机21的旋转轴21A的转速进行减速并机械地传递至回转机构3的减速机。
另外，由于在DC母线110上通过逆变电路18A、20A及20B连接有电动发电机12、回转用电动机21及起重磁铁7，因此还有由电动发电机12发电的电力直接供给至起重磁铁7或回转用电动机21的情况，并且还有由起重磁铁7再生的电力供给至电动发电机12或回转用电动机21的情况，并且，还有由回转用电动机21再生的电力供给至电动发电机12或起重磁铁7的情况。
由于逆变电路18A、20A及20B控制大电力，因此发热量变得极其大。并且，在包含于升降压转换器100的电抗器101(参照图3)中，发热量也变得极大。因此，需要冷却逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100。因此，本实施方式的混合式施工机械1除了引擎11用的冷却液循环系统之外，还具备用于冷却升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的冷却液循环系统。
如图2所示，混合式施工机械1具备相互独立的内燃机发动机用的第1冷却液循环系统160和电力系统用的第2冷却液循环系统170。第1冷却液循环系统160通过泵马达161驱动并冷却引擎11。第2冷却液循环系统170具有用于使供给至升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B等的冷却液循环的泵(冷却液循环用泵)172和驱动该泵172的泵马达(冷却用电动机)171。泵马达171通过逆变电路20C连接于蓄电机构120。逆变电路20C是本实施方式中的冷却用电动机驱动电路，在冷却升降压转换器100时根据来自控制器30的指令向泵马达171供给所要求的电力。本实施方式的冷却液循环系统170对升降压转换器100、逆变电路18A、20A和20B以及控制器30进行冷却。此外，冷却液循环系统170还对电动发电机12、减速机13及回转用电动机21进行冷却。
先导泵15上通过先导管路25连接有操作装置26。操作装置26是用于操作回转用电动机21、行驶机构2、动臂5、斗杆6及起重磁铁7的操作装置，由操作员操作。操作装置26上，通过液压管路27连接控制阀17，并且通过液压管路28连接压力传感器29。操作装置26将通过先导管路25供给的液压(1次侧液压)转换为按照工作人员的操作量的液压(2次侧液压)来输出。从操作装置26输出的2次侧液压通过液压管路27供给至控制阀17的同时，由压力传感器29进行检测。通过切换控制阀17内的电磁阀或切换阀来控制被送至动臂缸8、斗杆缸9等的作动油。在此，举出了作为工作用电动机的回转用电动机21，但也可使行使机构2作为工作用电动机来电力驱动。并且在将本申请发明应用于叉车时，可使起重装置作为工作用电动机来电力驱动。
若对操作装置26输入用于使回转机构3回转的操作，则压力传感器29将该操作量作为液压管路28内的液压的变化来检测出。压力传感器29输出表示液压管路28内的液压的电信号。该电信号被输入至控制器30，用于回转用电动机21的驱动控制。
控制器30构成本实施方式中的控制部。控制器30由包含中央运算处理装置(CPU：Central Processing Unit)及内部存储器的运算处理装置构成，针对存储于内部存储器的驱动控制用的程序，通过由CPU执行来实现。另外，控制器30的电源为与电池19不同的电池(例如24V车载电池)。控制器30将从压力传感器29所输入的信号中表示用于使回转机构3回转的操作量的信号转换为速度指令，通过根据该速度指令驱动逆变电路20A来进行回转用电动机21的控制。并且，控制器30通过驱动逆变电路18A来进行电动发电机12的运行控制(辅助运行及发电运行的切换)，通过驱动逆变电路20B来进行起重磁铁7的驱动控制(励磁和消磁的切换)，并进行基于驱动控制升降压转换器100的电池19的充放电控制。
另外，本实施方式的控制器30具有在实施混合式施工机械1的维护等时用于降低DC母线110的电压(具体而言，使在连接于DC母线110的平滑用电容器等中积蓄的电荷消耗)的DC母线电压降低模式(母线电压降低模式)。控制器30在该DC母线电压降低模式中停止逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100的全部，并且将设置于升降压转换器100与电池19之间的开关(后述)设为非连接状态之后，驱动逆变电路20C并使泵马达171消耗电力，由此降低DC母线110的电压。DC母线电压降低模式在混合式施工机械1的运行被停止时(具体而言，引擎11由于操作员操作键40而欲停止时)开始，或者在由工作人员通过驾驶室4a(参照图1)内的操作板进行与DC母线电压降低模式的开始有关的输入时开始。
另外，本实施方式的控制器30在驱动逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100时，根据包含于这些电路中的IPM的温度进行在该电路中流动的电流的限制。即，当IPM的温度在第1阈值T1以下时，设定不妨碍通常动作程度的最大电流值，以不超过该最大电流值的方式驱动该电路(逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100中的任一个)。而且，当IPM的温度超过第1阈值T1时(温度异常时)，将该电路的最大电流值设定为小于上述通常时的最大电流值，并以不超过该温度异常时的最大电流值的方式驱动该电路。另外，当IPM的温度经过这样的温度异常而成为低于第1阈值T1的第3阈值T3(＜T1)以下时，控制器30将该电路的最大电流值恢复成不妨碍通常动作程度的最大电流值。如此，将返回到通常动作时的温度T3设定为小于判定为温度异常的温度T1是为了使异常判定具有磁滞性而进行稳定的控制。
另外，当IPM的温度超过高于第1阈值T1的第2阈值T2(＞T1)时，控制器30停止包含该IPM的电路(逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100中的任一个)的动作。另外，该第2阈值T2设定为低于内置于IPM的过热保护功能所动作的温度。
在此，对本实施方式中的升降压转换器100进行详细说明。如图3所示，升降压转换器100具备升降压型的转换控制方式，具有电抗器101、晶体管100B及100C。晶体管100B是升压用的转换元件，晶体管100C是降压用的转换元件。晶体管100B及100C例如由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)构成，并相互串联连接。
具体而言，晶体管100B的集电极与晶体管100C的发射极相互连接，晶体管100B的发射极通过开关100F连接于电池19的负侧端子及DC母线110的负侧配线，晶体管100C的集电极连接于DC母线110的正侧配线。而且，电抗器101的一端连接于晶体管100B的集电极及晶体管100C的发射极的同时，另一端通过开关100E连接于电池19的正侧端子。从控制器30对晶体管100B及100C的栅极外加PWM电压。由来自控制器30的指令控制开关100E及100F的连接状态。
另外，晶体管100B的集电极与发射极之间反向并列连接有作为整流元件的二极管100b。同样地，晶体管100C的集电极与发射极之间反向并列连接有二极管100c。晶体管100C的集电极与晶体管100B的发射极之间(即DC母线110的正侧配线与负侧配线之间)连接有平滑用电容器110a，该电容器110a使来自升降压转换器100的输出电压、来自电动发电机12的发电电压或来自回转用电动机21的再生电压平滑化。DC母线110的正侧配线与负侧配线之间设置有用于检测DC母线110的电压的电压传感器110b。电压传感器110b检测电压的结果被提供至控制器30。
在具备这种结构的升降压转换器100中，当从电池19向DC母线110供给直流电力时，在开关100E、100F被连接的状态下，根据来自控制器30的指令对晶体管100B的栅极外加PWM电压。而且，随着晶体管100B的接通/断开而产生于电抗器101的感应电动势通过二极管100c传递，该电力通过电容器110a被平滑化。并且，当从DC母线110向电池19供给直流电力时，在开关100E、100F被连接的状态下，根据来自控制器30的指令对晶体管100C的栅极外加PWM电压的同时，从晶体管100C输出的电流通过电抗器101被平滑化。
图4是用于说明混合式施工机械1中的冷却液循环系统的方框图。如图4(a)所示，第1冷却液循环系统160具备由上述泵马达161驱动的泵162和散热器163，通过泵162循环的冷却液通过散热器163放热，并供给至引擎11的冷却配管。另外，散热器163为本发明中第1热交换器的一例。
另外，如图4(b)所示，第2冷却液循环系统170具备通过上述泵马达171驱动的泵172、散热器173及伺服控制单元60。通过泵172循环的冷却液通过散热器173放热，并送至伺服控制单元60。伺服控制单元60为如下结构体：容纳分别构成升降压转换器100、逆变电路18A、20A、20B和控制器30的多个模块的同时，具有用于冷却这些模块的配管。通过伺服控制单元60的配管后的冷却液依次冷却回转用电动机21、电动发电机12及减速机13之后，从泵172返回到散热器173。另外，散热器173是本发明中的第2热交换器的一例。并且，优选在伺服控制单元60的入口设置用于检测冷却液温度的温度传感器177。另外，若具备显示检测出的温度的显示装置，则更优选。由此，当散热器173堵塞且冷却性能下降时，控制单元600(后述)内的控制装置能够根据检测值限制回转用电动机21或电动发电机12的至少一方的输出。其结果，能够进行连续运行，并能够不用停止混合式施工机械而继续工作。
接着，利用图5对伺服控制单元60进行说明。图5是表示伺服控制单元60的外观的立体图。伺服控制单元60是控制电动发电机12、回转用电动机21及电池19的装置。伺服控制单元60具有大致长方体状的外观，并具备容纳控制器30的控制单元600、升降压转换器单元66及逆变器单元62～65。升降压转换器单元66及逆变器单元62～65构成本实施方式中的多个驱动器单元。升降压转换器单元66容纳升降压转换器100，逆变器单元62～65例如容纳逆变电路18A、20A、20B及其他逆变电路。
升降压转换器单元66及逆变器单元62～65分别具有在纵深方向上较长的长方体状的金属容器。这些单元62～66以与其长边方向交叉的方向排列的状态设置于上面打开的金属制板状底座67内，通过螺栓分别固定于板状底座67上。并且，在这些单元62～66上以覆盖单元62～66的上面的方式设置作为上盖的控制单元底板61，控制单元底板61上载置有控制单元600。另外，在控制单元600的上面安装有用于气冷的散热片68。单元62～66的上面侧通过控制单元底板61被密闭。
控制单元600容纳用于控制升降压转换器单元66及逆变器单元62～65的控制器。控制器具有包含CPU及内部存储器的运算处理装置以及电子电路，针对存储于内部存储器的驱动控制用程序，通过由CPU执行来实现。
另外，控制单元600中内置有冷却用配管608。同样地，升降压转换器单元66中内置有冷却用配管66a，逆变器单元62～65中内置有冷却用配管62a～65a。
图6是表示连接有各冷却用配管62a～66a的状态的立体图。从散热器173(参照图4)延设的配管90A分支为三根配管90B～90D。这些配管中配管90B连结于控制单元600的冷却用配管608的一端，冷却用配管608的另一端进一步通过其他配管90E连结于逆变器单元62的冷却用配管62a的一端。另外，配管90C连结于升降压转换器单元66的冷却用配管66a的一端，冷却用配管66a的另一端通过配管90F连结于逆变器单元64的冷却用配管64a的一端。另外，配管90D连结于逆变器单元65的冷却用配管65a的一端，冷却用配管65a的另一端通过配管90G连结于逆变器单元63的冷却用配管63a的一端。
并且，逆变器单元62～64的冷却用配管62a～64a的另一端分别连结配管90J、90I及90H。配管90J、90I及90H连结于一根配管90K，配管90K延设至例如回转用电动机21等其他被冷却要件。
接着，对控制单元600的结构进行详细说明。图7(a)是控制单元600的俯视截面图，图7(b)是沿着图7(a)的I-I线的侧截面图，图7(c)是沿着图7(a)的II-II线的侧截面图，图7(d)是沿着图7(a)的III-III线的侧截面图。另外，图8(a)是沿着图7(a)的IV-IV线的侧截面图，图8(b)是从与图8(a)相同方向观察控制单元600的侧视图。
控制单元600具有由筐体容器601a及筐体罩601b构成的筐体601，该筐体601内容纳有控制器的电子电路等。
控制单元600的筐体601在具有长方体状的外观的同时，设置于多个驱动器单元即升降压转换器单元66及逆变器单元62～65上。并且，筐体601在具有大致长方形平面形状的底面上具有大致长方体状的内空间。该内空间与外部空气隔绝，控制单元600的筐体601成为密闭结构。另外，排列单元62～66的方向与控制单元600的短边方向一致，该方向相当于图7(a)的纸面上下方向。并且，与排列多个单元62～66的方向正交的方向与控制单元600的长边方向一致，该方向相当于图7(a)的纸面左右方向。
筐体601内的底面上设置有具有长方形平面形状的卡板602。使卡板602的长边方向及短边方向分别与控制单元600的长边方向及短边方向一致而配置卡板602。卡板602上设置有大致长方形平面形状的开口。
卡板602的开口内，具有与该开口大致相同形状的平面形状的同时具有大致长方体状外观的散热片(热传导板)603设置于筐体601内的底面上。散热片603是用于冷却设置于筐体601内的电子器件的元件，冷却用配管608相对散热片603热结合(例如接触)而设置。散热片603由循环于冷却用配管608中的冷却液冷却。该冷却液例如为水。
散热片603上设置有具有大致长方形平面形状的作为基板的控制卡604。控制卡604是安装各种电子器件的基板，以其里面与散热片603对置的方式配置。控制卡604的里面上安装多个CPU605a～605e作为电子器件的一种。多个CPU605a～605e分别与多个单元62～66一对一对应，对单元62～66中各自对应的单元的逆变电路中包含的晶体管的接通/断开进行控制。并且，多个CPU605a～605e与散热片603热结合。即，散热片603配置于多个CPU605a～605e与冷却用配管608之间。
另外，控制卡604的表面上安装有多个场效应晶体管(FET)620作为电子器件的一种。多个FET620为了控制动臂5及斗杆6等的动作，将切换信号送至控制阀17的电磁阀。考虑控制单元600内部的配线，多个FET620配置于连接器607的附近。各FET620的背面接触有铝制的传热板621，传热板621的端部拧紧于筐体容器601a的内侧面。
在卡板602上沿控制单元600的短边方向排列有多个冷却用风扇606a。为了搅拌由于在CPU605a～605e中产生的热而变热的空气并解除筐体内的温度梯度，对应各个CPU605a～605e设置多个冷却用风扇606a，产生朝向各个CPU605a～605e的气流。
在筐体601内的底面上进一步设置有与卡板602并排且具有长方形平面形状的卡板613。该卡板613上设置有电源卡609。电源卡609上设置有2个电源IC(电源单元)610。各电源IC610上设置有用于气冷电源IC的散热片611。并且，与筐体601的内侧面接触而设置有热传导板614，电源IC610及散热片611与热传导板614面接触。因此，能够放热一部分在电源IC610中产生的热。并且，在卡板613上设置有2个冷却用风扇606b。这些冷却用风扇606b为了搅拌由于在电源IC610中产生的热而变热的空气并解除筐体内的温度梯度而设置，产生朝向电源IC610的气流。
安装于控制卡604的电子器件的输入输出部连接于连接器607，例如用于使单元62～66动作的命令信号或来自电子器件的输出信号等通过连接器607被输入输出。连接器607例如与用于控制伺服控制单元60的控制部(未图示)配线连接。
连接器607设置于筐体601的侧面中的凹状凹坑部分，该凹坑部分被衬垫616覆盖。衬垫616通过筐体罩601b被衬垫按压部件617覆盖。通过衬垫616实现连接器607的防水及防尘。
在此，对控制单元600中的水冷结构进行更详细的说明。图9～图11是表示冷却结构的图。图9(a)是表示散热片603及冷却用配管608的俯视图，图9(b)是沿着图9(a)所示的V-V线的侧截面图。并且，图10是表示以覆盖散热片603及冷却用配管608的方式配置的控制卡604的俯视图。另外，图11是表示沿着图10所示的VI-VI线的截面的一部分的侧截面图。
如图9(a)及图9(b)所示，本实施方式中的冷却用配管608成型为毛细管形状，接合固定于散热片603的里面侧。更详细而言，冷却用配管608包含多个配管部分608a而构成。这些多个配管部分608a分别在散热片603的短边方向(本实施方式中的第1方向)上延伸，并且在与该方向交叉的散热片603的长边方向(本实施方式中的第2方向)上隔开预定的间隔并排设置。而且，多个配管部分608a的一端侧及另一端侧通过U字状的配管部分608b交替连结，由此作为整体构成单一的配管。
散热片603包含有向散热片603的短边方向(第1方向)延伸且在散热片603的长边方向(第2方向)上并排的多个矩形状的冷却区域603a～603e。多个冷却区域603a～603e分别与多个配管部分608a中相邻的2根配管部分608a热结合。换言之，以从上方观察时各自包含2根配管部分608a的方式划定多个冷却区域603a～603e。
另外，若参照图10及图11，则如上述，在控制卡604的里面安装多个CPU605a～605e，表面上配置有多个生成向电磁阀或切换阀等发送的电信号的电接点618等电气组件。而且，多个CPU605a～605e通过形成于控制卡604的模式配线连接，进行通信。这些CPU605a～605e在散热片603的长边方向(第2方向)上并排配置，分别配置于散热片603的冷却区域603a～603e上。而且，CPU605a通过热传导性片612与散热片603的冷却区域603a热结合，CPU605b通过热传导性片612与冷却区域603b热结合(参照图11)。CPU605c～605e也同样通过热传导性片与冷却区域603c～603e热结合。即，在本实施方式中，多个CPU605a～605e中一个CPU相对一个冷却区域热结合。
另外，例如如图10所示，有时在控制卡604上安装与CPU605c～605e不同的CPU615。该CPU615例如是用于统一控制多个CPU605a～605e的主CPU。这样的CPU与控制逆变电路等的CPU605c～605e相比发热量不大，因此与冷却区域603c～603e无关而配置于控制卡604上的任意位置。
另外，如上述，CPU605a～605e通过配设于CPU605a～605e与散热片603之间的热传导性片612与散热片603热结合。优选热传导性片612包含能够吸收从散热片603传至CPU605a～605e的振动的弹性材料，例如硅酮橡胶。
接着，对升降压转换器单元66及逆变器单元62～65中的水冷结构进行详细说明。图12(a)是表示升降压转换器单元66的内部结构的俯视图。并且，图12(b)是表示升降压转换器单元66的内部结构的侧视图。另外，在这些图中，为了理解升降压转换器单元66的内部结构，示出取下箱子的顶板或侧板的状态。
在升降压转换器单元66的内部内置有编入升降压转换器100的晶体管100B及100C(参照图3)的智能型功率模块(IPM：Intelligent Power Module)103和电抗器101及冷却用配管66a。IPM103安装于配线基板104上。冷却用配管66a沿着升降压转换器单元66的侧面配设为二维状。具体而言，冷却用配管66a以在升降压转换器单元66的内部尽可能长地配设的方式并以多重弯曲的状态被容纳于矩形截面的金属容器66b中，并且接触于该金属容器66b的内侧面。金属容器66b构成本实施方式中的热传导板，并以沿着该混合式施工机械1的上下方向延伸的方式配置。如图12(a)所示，在金属容器66b的外侧面接触配置有电抗器101及IPM103，该金属容器66b的外侧面作为与电抗器101及IPM103热结合的放热面发挥作用。即，金属容器66b将来自电抗器101及IPM103的热传至冷却用配管66a。由此，冷却电抗器101及IPM103。在此，金属容器66b具有比电抗器101更宽的面积。并且，相对IPM103也具有更宽的面积。如此，金属容器66b相对电抗器101及IPM103具有充分宽的接触面积，因此能够充分地热传递电抗器101及IPM103中产生的热。
另外，优选在电抗器101上设置用于检测电抗器101的温度的温度传感器107。由此，能够进行电抗器101的温度异常的监视。由此，能够在电抗器101过量发热时限制电池19的充放电。其结果，可通过防止电抗器101的短路来实现连续运行，并且不用停止混合式施工机械就能够继续工作。
另外，升降压转换器单元66具有用于检测IPM103的温度的温度传感器109。温度传感器109是本实施方式中的第2温度传感器，是在内置于IPM103的温度传感器(第1温度传感器)之外另外设置于IPM103的外部的传感器。温度传感器109在金属容器66b的外侧面上配置于IPM103的附近(优选邻接于IPM103)，具体而言，在金属容器66b的外侧面内配置在位于IPM103的上侧(即，IPM103与控制单元600之间)的区域上。
图13(a)是表示逆变器单元62的内部结构的俯视图。并且，图13(b)是表示逆变器单元62的内部结构的侧视图。另外，在这些图中，与图12相同，为了理解逆变器单元62的内部结构，示出取下箱子的顶板或侧板的状态。另外，逆变器单元63～65的内部结构中除内置的逆变电路的结构之外，与图13所示的逆变器单元62的内部结构相同。
在逆变器单元62的内部内置有编入逆变电路20A的晶体管的IPM105和冷却用配管62a。IPM105安装于配线基板106上。冷却用配管62a以与升降压转换器单元66中的冷却用配管66a相同的形态配设。冷却用配管62a被容纳于矩形截面的金属容器62b中，并且接触于该金属容器62b的内侧面。金属容器62b构成本实施方式中的热传导板，以沿着该混合式施工机械1的上下方向延伸的方式配置。如图13(a)所示，在金属容器62b的外侧面接触配置有IPM105，该金属容器62b的外侧面作为与IPM105热结合的放热面发挥作用。即，金属容器62b将来自IPM105的热传至冷却用配管62a。由此，冷却IPM105。
另外，逆变器单元62具有用于检测IPM105的温度的温度传感器108。温度传感器108是本实施方式中的第2温度传感器，是在内置于IPM105的温度传感器(第1温度传感器)之外另外设置于IPM105的外部的传感器。温度传感器108在金属容器62b的外侧面上配置于IPM105的附近(优选邻接于IPM105)，具体而言，在金属容器62b的外侧面内配置在位于IPM105的上侧(即，IPM105与控制单元600之间)的区域上。
在此，对IPM103、105之类的IPM的内部结构的例子进行说明。图14是表示IPM103的内部结构的侧截面图。另外，由于IPM105的内部结构几乎与IPM103相同，因此省略详细说明。
IPM103具有：平板状的金属基座131，例如由铜或铝之类的传热性高的金属构成；绝缘基板132，铺设于金属基座131的一方的面上；晶体管100B、100C，安装于绝缘基板132上。晶体管100B、100C通过配设于绝缘基板132上的模式配线或接合线133相互连接。另外，晶体管100B、100C的一部分端子通过接合线135连接在配设于晶体管100B、100C的上方的配线基板134上。配线基板134上安装有连接于晶体管100B、100C的二极管100b、100c之类的各种电子器件。
绝缘基板132、晶体管100B和100C、配线基板134以及二极管100b、100c等电子器件被封装箱136封住。而且，金属基座131的另一方的面从该封装箱136露出，以该面接触于金属容器66b的状态固定IPM103。
另外，绝缘基板132上配置有用于检测晶体管100B、100C的温度的温度传感器137。该温度传感器137是本实施方式中的第1温度传感器，IPM103在作为自我保护功能的过热保护功能上，根据由该温度传感器137的温度检测结果判断是否停止自己的动作。另外，配置于IPM103的外部的温度传感器109(第2温度传感器)例如如图14所示那样邻接配置于金属基座131。
图15是用于说明回转用电动机21基于冷却液循环系统170的冷却方式的图。另外，电动发电机12中的冷却方式也与回转用电动机21中的方式相同，因此在此作为代表仅说明回转用电动机21。
如图15所示，回转用电动机21具备：驱动部箱体201；定子202，安装于驱动部箱体201；转子203，在定子202的径向内方旋转自如地配设；及输出轴206，贯穿转子203而延伸，通过轴承204、205相对驱动部箱体201旋转自如地配设。驱动部箱体201由侧板207及208和安装于侧板207与208之间且在轴向上延伸的筒状马达框架209构成，轴承204被安装于侧板207上，轴承205被安装于侧板208上，定子202被安装于马达框架209上。
定子202具备未图示的线圈，若将预定的电流供给至该线圈，则回转用电动机21被驱动，转子203以与电流的大小对应的转速旋转。而且，转子203的旋转传递至安装有转子203的输出轴206。
为了对随着回转用电动机21的驱动而产生的热进行放热并冷却回转用电动机21，在驱动部箱体201的外周安装有封套211。封套211具有：冷却液供给口212，供给冷却液；冷却液排出口213，排出冷却回转用电动机21之后的、温度变高的冷却液；及1条冷却液流道214，连结冷却液供给口212与冷却液排出口213并螺旋或蜿蜒延伸。从泵172通过散热器173及伺服控制单元60供给至冷却液供给口212的冷却液蜿蜒流动在冷却液流道214内，并在这期间冷却回转用电动机21之后，从冷却液排出口213排出。另外，如图15所示，优选在第2冷却液循环系统中设置用于补充冷却液的辅助罐75。
在此，对控制器30的DC母线电压降低模式进行进一步说明。如前述，DC母线电压降低模式是指在混合式施工机械1的运行停止的状态下用于降低DC母线110的电压的动作模式，是如下模式：停止逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100的全部并将设置于升降压转换器100与电池19之间的开关100E、100F设为非连接状态后，驱动逆变电路20C并使泵马达171消耗电力，由此降低DC母线110的电压。
图16是表示DC母线电压降低模式中混合式施工机械1的动作的流程图。首先，为了停止混合式施工机械1的运行，由工作人员操作点火开关键40(步骤S11)。在本实施方式中，如此每停止混合式施工机械1的运行时，控制器30就开始DC母线电压降低模式。即，控制器30接受上述键40的操作，停止逆变电路18A、20A及20B的驱动(步骤S12)。由此停止向电动发电机12、回转用电动机21及起重磁铁7供给电力。接着，控制器30停止升降压转换器100的驱动(步骤S13)。而且，控制器30将升降压转换器100与电池19之间的开关100E、100F(参照图3)设为非接通状态(步骤S14)。由此，DC母线110和电池19被电分离。并且，控制器30指示引擎11的ECU等来停止引擎11(步骤S15)。
此时，逆变电路20C继续驱动冷却用电动机即泵马达171，冷却液通过泵马达171继续在冷却液循环系统170的内部循环。控制器30继续驱动逆变电路20C来使泵马达171的动作继续(步骤S16)。逆变电路20C的驱动持续至通过图3所示的电压传感器110b检测出的DC母线110的电压成预定阈值以下为止(步骤S17；No)。
并且，若DC母线110的电压成预定阈值以下(步骤S17；Yes)，则控制器30停止逆变电路20C的驱动(步骤S18)。由此，泵马达171的动作停止，结束DC母线电压降低模式，混合式施工机械1的运行完全停止。
图17是表示DC母线电压降低模式中DC母线110的电压推移的一例的曲线图。若持续泵马达171的驱动的状态而开关100E、100F(参照图3)变成非接通状态(图中的时刻T1)，则DC母线110的电压Vdc从之前的电压Vact慢慢下降。该下降速度依存于泵马达171的消耗电力。而且，若DC母线110的电压Vdc低于预定阈值Vth(图中的时刻T2)，则由于泵马达171的动作停止，所以电压Vdc的下降速度就会变得缓慢。
对由本实施方式的混合式施工机械1获得的效果进行说明。如上述，混合式施工机械1具备用于冷却逆变器单元62～65以及升降压转换器单元66、控制单元600的冷却液循环用的泵172。而且，根据维护等需要降低DC母线110的电压时，控制器30通过DC母线110的电压驱动用于驱动泵172的泵马达171，由此消耗DC母线110的电压。泵172本来就为了冷却逆变器单元62～65以及升降压转换器单元66而搭载于混合式施工机械1，因此根据这种方式，无需只为了DC母线电压降低模式而重新追加电阻器或开关等组件。因此，根据本实施方式的混合式施工机械1，能够以抑制可靠性降低的结构降低DC母线110的电压。
另外，泵马达171与例如驱动液压泵的电动发电机12或驱动回转体4之类的工作要件的回转用电动机21等工作用电动机不同，并不是对可动部或工作要件等赋予驱动力的要件，即使该泵马达171驱动，冷却液也只在配管内部循环。因此，根据本实施方式的混合式施工机械1，不用对工作要件等赋予驱动力就能够降低DC母线110的电压，因此能够安全降低DC母线110的电压。
另外，在本实施方式中，每停止混合式施工机械1的运行时，控制器30就开始DC母线电压降低模式。由此，当混合式施工机械1停止运行时，DC母线110的电压必然下降，能够省去维护时用于降低DC母线110的电压的工作。
另外，在本实施方式中，包含泵马达171及泵172的冷却液循环系统170冷却逆变器单元62～65(逆变电路18A、20A及20B)、升降压转换器单元66(升降压转换器100)及控制单元600(控制器30)，但即使是用于冷却它们当中的至少一个单元的泵及泵马达，也能够通过驱动该泵马达来适当地降低DC母线110的电压。
另外，在本实施方式中，通过驱动泵马达171来降低DC母线110的电压，但也可通过旋转图7所示的冷却用风扇606a、606b来降低DC母线110的电压，也可并用这些方式。具体而言，设为将驱动用于驱动冷却用风扇606a、606b的马达(即冷却用电动机)的电路(冷却用电动机驱动电路)设置于DC母线110与该马达之间且由控制器30控制该电路的结构。而且，在DC母线电压降低模式中，控制器30根据上述电路旋转马达，由此消耗DC母线110的电压。并且，在本实施方式中，仅在控制单元600设置冷却用风扇，但冷却用风扇内置于逆变器单元62～65(逆变电路18A、20A及20B)、升降压转换器单元66(升降压转换器100)及控制单元600(控制器30)中的至少一个当中即可。
另外，在以往的混合式施工机械中为了将通过电动发电机获得的交流电力充电至蓄电池，需要转换为直流电力。或者，为了驱动电动发电机，需将蓄电池的直流电力转换为交流电力。由此，在电动发电机的后部连接逆变电路。并且，为了控制蓄电池的充放电，需在该逆变电路与蓄电池之间设置直流电压变换器(升降压转换器)。而且，为了控制回转用的电动机的动力动作及再生动作，在该电动机与电动发电机的逆变电路之间进一步设置另外一个逆变电路。
这些逆变电路或直流电压变换器分别具有多个大电力用的晶体管，因此其发热变大。因此，产生冷却这些电路组件的需要，但很难以使用散热片的气冷方式确保充分的冷却能力。并且，引擎的冷却水因引擎的排热而变成高温，因此难以利用该冷却水冷却电路组件，并且若引擎停止，则散热器的风扇也会停止，因此无法使用。
本实施方式的混合式施工机械1除了用于冷却引擎11的第1冷却液循环系统160之外，还具备用于冷却升降压转换器100以及逆变电路18A、20A及20B的第2冷却液循环系统170。因此，与气冷方式相比能够确保充分的冷却性能，并且与引擎冷却用的冷却液相比能将冷却液冷却为低温，因此能够有效地冷却升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B。并且，即使在引擎11停止时，只要泵马达171及散热器173动作，就能够继续冷却它们。
另外，在本实施方式中，第2冷却液循环系统170不仅冷却升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B，而且还冷却电动发电机12及回转用电动机21。在本发明中，这种方式更为适宜，通过这种方式还能够有效地冷却电动发电机12及回转用电动机21。并且，本实施方式中，在第2冷却液循环系统170中冷却液从散热器173被送出之后，先通过容纳升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的伺服控制单元60的驱动器单元62～66，然后再通过电动发电机12及回转用电动机21。如此，先冷却比较低温的驱动器单元62～66，然后冷却比较高温的电动发电机12及回转用电动机21，由此能够进一步提高第2冷却液循环系统70的冷却效率。
另外，当直流电压变换器包含电抗器时，若反复进行蓄电池的充放电，则电抗器就发热。而且，若电抗器的温度变得过高，则电抗器的电阻率增大，导致直流电压变换器的变换效率下降。因此，一直以来使散热片等接触来气冷电抗器，但在施工机械中，难以用这种冷却方式充分冷却电抗器。
即，施工机械或搬运装卸机械之类的工作机械在从热带地区到寒冷地区的各种气候的土地上能够使用，并且在沙尘较多的地方中也能够使用。因此，优选直流电压变换器之类的电气设备容纳于密闭容器中而与外部空气隔绝。但是，若如此将直流电压变换器(尤其是电抗器)容纳在密闭容器中，则用以往的气冷方式很难充分冷却电抗器。
以上说明的本实施方式的混合式施工机械1具备用于冷却升降压转换器100的电抗器101的冷却液循环系统170。由此，即使在电抗器101被容纳于升降压转换器单元66的密闭的箱体内的情况下，也能够有效地冷却电抗器101，并能够抑制电抗器101的电阻率的上升而维持升降压转换器100的变换效率。
另外，本实施方式的混合式施工机械1除了用于冷却引擎11的冷却液循环系统160之外，还具备用于冷却升降压转换器100的电抗器101的冷却液循环系统170。因此，能够确保充分的冷却性能，并且与引擎冷却用的冷却液相比能够将冷却液冷却为低温，因此能够有效地冷却电抗器101。并且，即使是引擎11停止的情况，只要泵马达171及散热器173动作，就能够继续冷却电抗器101。
另外，在本实施方式中，冷却液循环系统170不仅冷却电抗器101，而且还冷却电动发电机12及回转用电动机21。在本发明中这种方式更为适宜，通过这种方式还能够有效地冷却电动发电机12及回转用电动机21。并且，本实施方式中，在冷却液循环系统170中冷却液从散热器173送出之后，先通过容纳升降压转换器100的驱动器单元174，然后再通过电动发电机12及回转用电动机21。如此，先冷却比较低温的升降压转换器100，然后冷却比较高温的电动发电机12及回转用电动机21，由此能够进一步提高冷却液循环系统170的冷却效率。
在此，对本实施方式的混合式施工机械1的动作中通过控制器30限制升降压转换器100及逆变电路18A、20A及20B的电流的动作进行详细说明。图18是表示通过控制器30限制升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的电流的动作的流程图。并且，图19及图20是表示(a)构成升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B的IPM的温度的时间变化的一例及(b)在升降压转换器100、逆变电路18A、20A及20B中流动的电流的时间变化的一例的曲线图。
首先，控制器30边使升降压转换器100及逆变电路18A、20A及20B作动边监控来自温度传感器107、108的温度检测结果。而且，始终判定来自温度传感器109、108的温度检测结果即IPM103、105的温度是否超过第1阈值T1(步骤S1)，当IPM103、105的温度在T1以下时(步骤S1；No)，设定不妨碍通常动作程度的最大电流值I1，并以不超过该最大电流值I1的方式驱动该电路(逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100)(步骤S2，图19及图20中的时刻t1为止)。即在逆变电路20A中设定I1作为流向回转用电动机21的最大驱动电流，并且在升降压转换器100中设定I1作为来自电池19的最大放电电流。另外，第1阈值T1被设定为低于IPM103、105的过热保护功能通过温度传感器137动作的温度TA(例如100℃)的温度，例如80℃。
另外，当IPM103、105的温度超过第1阈值T1时(步骤S1；Yes)，控制器30将该电路(升降压转换器100及逆变电路18A、20A及20B中的任一个)的最大电流值设定为小于上述通常时的最大电流值I1的值I2，并以不超过该最大电流值I2的方式驱动该电路(步骤S3，图19及图20中时刻t1～t2)。即，在逆变电路20A中将流向回转用电动机21的最大驱动电流从I1降低至I2，另外在升降压转换器100中将来自电池19的最大放电电流从I1降低至I2。
另外，当IPM103、105的温度经过这样的温度异常而变成低于第1阈值T1的第3阈值T3(＜T1)以下时，控制器30将该电路的最大电流值恢复为I1，并以不超过该最大电流值I1的方式驱动逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100(步骤S4；Yes，图19中时刻t2以后)。
另一方面，当IPM103、105的温度不会成为第3阈值T3以下时，控制器30边以电流值不超过I2的方式驱动该电路，边判定IPM103、105的温度是否超过高于第1阈值T1的第2阈值T2(＞T1)(步骤S5)。而且，当IPM103、105的温度超过第2阈值T2时(步骤S5；Yes)，停止包含该IPM103(或105)的电路(逆变电路18A、20A和20B以及升降压转换器100中的任一个)的动作(步骤S6，图20中时刻t2以后)。另外，该第2阈值T2设定为低于内置于IPM103、105中的过热保护功能所动作的温度TA。
施工机械中，有时在进行工作用电动机的驱动或再生的逆变电路或进行电池的充放电的升降压转换器中使用IPM。IPM除了在一个封装箱内编入包含功率MOSFET或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)之类的功率器件的驱动电路之外，还编入用于保护该功率器件的自我保护功能(例如，过热保护功能，短路保护功能，过电流保护功能等)而构成。
一般情况下，IPM若通过上述的自我保护功能检测出异常，则停止其动作。但是，由于施工机械在从热带地区到寒带地区的各种气候的土地上使用，所以还可以考虑在气温较高的地区中IPM的过热保护功能频繁工作，且IPM反复停止的情况。从该施工机械中的可靠性观点考虑，在这种状态下的使用是不优选的。
针对该问题点，在混合式施工机械1中，在逆变器单元62～65或升降压转换器单元66之类的各单元中，除了内置于IPM103、105的温度传感器137之外，在IPM103、105的外部还设置有用于检测IPM103、105的温度的温度传感器109、108。而且，当基于该温度传感器109、108的温度检测结果超过低于IPM103、105的过热保护功能通过温度传感器137动作的温度即IPM103、105自动停止的温度TA的预定的第1阈值T1时，为了防止IPM103、105进一步过热而停止，控制器30谋求降低流动于IPM103、105的电流量。即，当该单元为逆变器单元62时，降低流向回转用电动机21的最大驱动电流，并且当该单元为升降压转换器单元66时，降低来自电池19的最大放电电流。由此，即使是气温高的地区或地方，也能够抑制IPM103、105的过热保护功能频繁工作，从而能够提高混合式施工机械1的可靠性。尤其如本实施方式，当逆变器单元62～65或升降压转换器单元66形成密闭空间时，IPM103、105容易变成高温状态。即使在这种条件下，也能够通过如上述结构那样在IPM103、105的过热保护功能工作之前预先降低IPM103、105的输出来防止异常的产生而继续工作。
另外，在本实施方式中，对单元为升降压转换器单元66时降低来自电池19的最大放电电流的方式进行了说明，但可以降低流向电池19的最大充电电流，或者也可以降低最大放电电流及最大充电电流双方。
另外，如本实施方式，优选控制器30如下动作：当基于温度传感器109、108的温度检测结果超过低于IPM103、105的过热保护功能通过温度传感器137动作的温度TA且高于第1阈值T1的第2阈值T2时，在该单元为逆变器单元62时，停止逆变电路20A的动作，另外该单元为升降压转换器单元66时，停止升降压转换器100的动作。由此，即使是像温度传感器137发生故障或连结温度传感器137与控制器30的配线断线这样的情况下，也能够确实探测出IPM103、105的过热并停止IPM103、105的动作，因此能够进一步提高混合式施工机械1的可靠性。
另外，如本实施方式，优选逆变器单元62或升降压转换器单元66具有包含与IPM103、105热结合的放热面的金属容器62b、66b，并且温度传感器109、108被配置于金属容器62b、66b的放热面上。由此，能够更高精确度地检测出IPM103、105的温度。此时，如本实施方式，更优选作为热传导板的金属容器62b、66b以沿着伺服控制单元60的上下方向延伸的方式配置，且温度传感器109、108在金属容器62b、66b的放热面内配置于IPM103、105的上侧。由于从IPM103、105放出的热通过金属容器62b、66b容易传至上方，因此通过将温度传感器109、108配置于IPM103、105的上侧，能够更高精确度地检测出IPM103、105的温度。
在混合式施工机械中，为了驱动交流电动机，需将电池的直流电力转换为交流电力。并且，为了将在交流电动机中通过再生发电获得的电力蓄电至电池中，需将交流电力转换为直流电力。因此，有时在混合式施工机械中设置具备多个驱动器单元的伺服控制单元，所述多个驱动器单元具有用于相互转换直流电力和交流电力的逆变电路。
作为伺服控制单元的一个结构，有通过在多个驱动器单元以外设置的控制单元控制内置于多个驱动器单元的电力变换电路的方式。为了分别控制各驱动器单元的电力变换电路，有时在这种控制单元中内置分别对应多个驱动器单元的多个CPU。CPU发热量较多且动作温度范围严格，要求将其温度控制在恒定范围内。
另一方面，搭载于多使用于严酷环境下的施工机械的伺服控制单元中，为了进行CPU等内部电路的防水及防尘，要求将控制单元设为密闭结构。将控制单元设为密闭结构时，在控制单元内产生的热很难放热至外部，且很难抑制CPU的温度上升。如上述，当控制单元中内置有分别对应多个驱动器单元的多个CPU时，该问题变得更明显。
针对这样的问题，在混合式施工机械1中，具有密闭结构的控制单元600具有冷却用配管608。而且，该冷却用配管608能够通过与多个CPU605a～605e热结合并从筐体601的外部导入冷却液来冷却多个CPU605a～605e。根据本实施方式的混合式施工机械1，通过这种结构，即使是密闭结构也能够有效地冷却多个CPU605a～605e，因此能够有效地抑制多个CPU605a～605e的温度上升。
另外，在本实施方式中，控制单元600载置于升降压转换器单元66及逆变器单元62～65上，多个CPU605a～605e在控制单元600内配置于冷却用配管608上。即，冷却用配管608配置于单元62～66与多个CPU605a～605e之间。
各个单元62～66中内置有逆变电路或升降压转换电路，但一般情况下这些电路的发热量与CPU等相比时较大。而且，如本实施方式那样控制单元600载置于单元62～66上这样的情况下，逆变电路的热变得容易传至控制单元600内的CPU605a～605e。与此相反，本实施方式中由于如上述那样在单元62～66与CPU605a～605e之间配置冷却用配管608，因此逆变电路的热变得不易传至CPU605a～605e，能够更有效地冷却CPU605a～605e。
并且，如本实施方式，优选控制单元600具有设置于CPU605a～605e与冷却用配管608之间并与CPU605a～605e及冷却用配管608热结合的散热片603。由此，来自CPU605a～605e的热容易传至冷却用配管608，能够更有效地冷却CPU605a～605e。
另外，如图9及图10所示，优选如下：冷却用配管608具有多个配管部分608a在其一端侧和另一端侧交替连结的形状，散热片603的多个冷却区域603a～603e分别与多个配管部分608a中相邻的2根配管部分608a热结合，并且有关CPU605a～605e，一个CPU针对一个冷却区域热结合。通过以成为这样的相互关系的方式配置冷却用配管608及CPU605a～605e，能够充分确保每个CPU的冷却用配管608的长度，从而更有效地冷却CPU605a～605e。
另外，如本实施方式，优选在CPU605a～605e与散热片603之间配设包含弹性材料的热传导性片612。由此，来自CPU605a～605e的热变得容易传至散热片603，从而能够更有效地冷却CPU605a～605e。
另外，例如多个CPU安装于相互独立的基板上并通过电缆配线相互连接时，担心由电缆的损伤引起的可靠性的下降。但是，在本实施方式中，一个控制卡604上具备多个CPU，且通过形成在控制卡604的模式配线相互连接。由此，能够使配线的损伤变小而提高伺服控制单元60的可靠性。
另外，本实施方式的伺服控制单元60具备逆变器单元62～65、升降压转换器单元66及控制单元600成为一体的结构，但伺服控制单元60未必一定要以这种方式构成，例如也可以以与逆变器单元62～65、升降压转换器单元66分离的状态配置控制单元600。
并且，在本实施方式中示出了在控制卡604与散热片603之间设置多个CPU605a～605e的例子，但即使是一个CPU也能够适宜地获得本实施方式的上述效果。
并且，如本实施方式，优选混合式施工机械1具备包含散热器173的冷却液循环系统。而且此时，优选冷却液循环系统的冷却液中的至少一部分从散热器173送出之后，依次通过控制单元600、单元62～66中的任一个及交流电动机12(21)。如此，先冷却比较低温的控制单元600，然后依次冷却比较高温的单元62～66以及更高温的交流电动机12、21，由此能够提高用于冷却控制单元600的冷却液循环系统的冷却效率。
(第1变形例)
图21是表示上述实施方式所涉及的冷却液循环系统的变形例的图。如图21所示，本变形例中，起重磁铁车辆除了具备图4所示的第1冷却液循环系统160之外，还具备第2冷却液循环系统170A及第3冷却液循环系统130。第2冷却液循环系统170A是从上述实施方式的第2冷却液循环系统170中省略回转用电动机21、电动发电机12及减速机13的冷却液循环系统，具备具有与上述实施方式相同结构的泵172、散热器173及伺服控制单元60。
第3冷却液循环系统130是为了冷却电动发电机12及回转用电动机21而在第1及第2冷却液循环系统160及170A以外设置的冷却液循环系统。
第3冷却液循环系统130具备通过未图示的泵马达驱动的泵122和散热器123。通过泵122循环的冷却液通过散热器123放热并送至回转用电动机21。如图15中所说明的，在回转用电动机21中冷却液在冷却液流道214中流动，然后依次冷却电动发电机12及减速机13并返回到泵122。另外，散热器123是本发明中的第3热交换器的一例。
另外，优选在第2及第3冷却液循环系统170A、130中像图21所示那样设置用于补充冷却液的共通的辅助罐176。
如本实施例，可以为了冷却电动发电机12及回转用电动机21而设置除第1及第2冷却液循环系统160及170A以外的冷却液循环系统130。如此，通过各自独立地冷却比较低温的伺服控制单元60的驱动器单元62～66(尤其是电抗器101)和比较高温的电动发电机12及回转用电动机21，能够进一步提高冷却效率。
(第2变形例)
接着，对上述实施方式中的DC母线电压降低模式的变形例进行说明。图22是表示一变形例所涉及的DC母线电压降低模式中的混合式施工机械1的动作的流程图。首先，为了停止混合式施工机械1的运行，由工作人员操作点火开关键40(步骤S21)。另外，在本变形例中，也在每停止混合式施工机械1的运行时，由控制器30开始DC母线电压降低模式。即，控制器30接受上述键40的操作，停止逆变电路18A、20A及20B的驱动(步骤S22)。由此，停止向电动发电机12、回转用电动机21及起重磁铁7供给电力。
接着，控制器30对根据图3所示的电压传感器110b检测出的DC母线110的电压值与电池19的两端电压进行比较(步骤S23)。而且，当DC母线110的电压值大于电池19的两端电压时(步骤S23；Yes)，将升降压转换器100中DC母线110侧的目标电压设定为等于电池19的两端电压(步骤S24)，并继续驱动升降压转换器100(步骤S25)。而且，在DC母线110的电压值大于电池19的两端电压的期间(步骤S26；Yes)，驱动升降压转换器100而进行电池19的充电。
若DC母线110的电压值变为电池19的两端电压以下(步骤S26；No或者步骤S23；No)，则控制器30停止升降压转换器100的驱动(步骤S27)。而且，控制器30将升降压转换器100与电池19之间的开关100E、100F(参照图3)设为非接通状态(步骤S28)。由此，DC母线110和电池19被电分离。而且，控制器30指示引擎11的ECU等而使引擎11停止(步骤S29)。
此时，逆变电路20C继续驱动冷却用电动机即泵马达171，冷却液通过泵马达171继续在冷却液循环系统170的内部循环。控制器30继续驱动逆变电路20C，使泵马达171的动作继续(步骤S30)。逆变电路20C的驱动持续至通过电压传感器110b检测出的DC母线110的电压变成预定的阈值以下为止(步骤S31；No)。另外，该预定阈值的最佳值与上述实施方式相同。
并且，若DC母线110的电压变成预定阈值以下(步骤S31；Yes)，则控制器30停止逆变电路20C的驱动(步骤S32)。由此，停止泵马达171的动作而结束DC母线电压降低模式，混合式施工机械1的运行完全停止。
在本变形例中与上述实施方式相同，在DC母线电压降低模式中，控制器30使泵马达171根据DC母线110的电压驱动，由此消耗DC母线110的电压。因此，无需只为了DC母线电压降低模式而新追加电阻器或开关等组件，能够以抑制可靠性降低的结构降低DC母线110的电压。并且，泵马达171并不是对可动部或工作要件等赋予驱动力的要件，因此能够安全地降低DC母线110的电压。
另外，如本变形例，DC母线电压降低模式开始时，在DC母线110的电压高于电池19的两端电压的情况下，优选在将开关100E及100F设为非连接状态之前，驱动升降压转换器100而使电池19充电。由此，即使很少也能够将DC母线110的电压储存至电池19，并进一步提高能量效率。
以下，对上述实施方式中的DC母线电压降低模式的其他变形例进行说明。图23是表示其他变形例所涉及的DC母线电压降低模式中的混合式施工机械1的动作的流程图。本变形例中，在混合式施工机械1停止运行的状态下，由工作人员通过驾驶室4a(参照图1)内的操作板进行有关DC母线电压降低模式的开始的输入时，控制器30开始DC母线电压降低模式。
首先，由工作人员操作点火键40，混合式施工机械1成为通电状态(步骤S41)。另外，此时引擎11仍旧是停止的状态，逆变电路18A、20A～20C也是停止的状态。而且，控制器30接受基于工作人员的有关DC母线电压降低模式开始的输入(步骤S42)，开始逆变电路20C的驱动(步骤S43)。即，逆变电路20C开始冷却用电动机即泵马达171的驱动，冷却液通过泵马达171开始在冷却液循环系统170的内部循环。控制器30继续驱动逆变电路20C来使泵马达171的动作继续(步骤S44)，该逆变电路20C的驱动持续至通过电压传感器110b检测出的DC母线110的电压变成预定阈值以下为止(步骤S45；No)。另外，该预定阈值的最佳值与上述实施方式相同。
并且，若DC母线110的电压变成预定阈值以下(步骤S45；Yes)，则控制器30停止逆变电路20C的驱动(步骤S46)。由此，停止泵马达171的动作，结束DC母线电压降低模式。
在本变形例中与上述实施方式相同，在DC母线电压降低模式中，控制器30使泵马达171通过DC母线110的电压驱动，由此消耗DC母线110的电压。因此，无需只为了DC母线电压降低模式而重新追加电阻器或开关等零部件，能够以抑制可靠性降低的结构降低DC母线110的电压。并且，泵马达171并不是对可动部或工作要件等赋予驱动力的要件，所以能过安全地降低DC母线110的电压。
另外，如本变形例，也可以在混合式施工机械1停止运行的状态下，由工作人员进行输入时，控制器30开始DC母线电压降低模式。由此，工作人员能够按照需要降低DC母线110的电压。
在此，在上述实施方式中，对在切断伺服控制单元60、回转用电动机21、电动发电机12、减速机13等发热体的全部之后冷却的方式进行了说明，但是在本发明所涉及的工作机械中，冷却用电动机至少冷却控制单元600即可。由于控制单元600具有密闭结构，所以配置于控制单元600内的电子器件不会被外部空气冷却。因此，若在切断之后立刻停止冷却液在控制单元600中的循环，则无法通过散热片从因运行而变成高温的控制单元600内的电子器件夺取热，导致控制单元600内的电子器件的温度或筐体601内的空气温度上升。对此，能够通过在切断之后持续冷却液在控制单元600内的循环来延长控制单元600内的电子器件的寿命。
对将本发明应用于其他工作机械中的例子进行说明。图24(a)是表示作为工作机械的叉车1A的外观的图。如图24(a)所示，叉车1A是以通过使该车体后方负重来保持该车体平衡的方式构成的所谓平衡重式叉车。
叉车1A具有用于驾驶员乘车就坐的驾驶席31、叉子32、车轮34、38等而构成。叉子32是用于升降货物的部件，该叉子32设置于比驾驶席31更靠近前方侧的位置。车轮34、38在比驾驶席31更靠近前方和后方的位置分别配置2个，配置于比驾驶席31更靠近后方的位置的车轮38为操舵用车轮。另一方面，配置于比驾驶席31更靠近前方的位置的车轮34为驱动轮。
图24(b)是叉车1A所具备的电力系统的概要构成图。叉车1A具有逆变电路42、43，逆变电路42、43通过来自蓄电机构(蓄电部)41的直流电力驱动。逆变电路42将直流电力转换为交流电力来驱动装卸马达35。另一方面，逆变电路43驱动行驶马达36。装卸马达35是用于升降叉子32的工作用电动机，行驶马达36是用于驱动车轮34的工作用电动机。逆变电路42、43通过未图示的控制器驱动。另外，蓄电机构41、内置有逆变电路42、43的逆变器单元及内置有控制器的控制单元的结构能够与上述的蓄电机构120、逆变器单元62～65及控制单元600相同。
另外，叉车1A具备用于冷却逆变电路42、43以及蓄电机构41的升降压转换器的冷却液循环系统。即，叉车1A具备：泵78，使冷却液循环；泵马达(冷却用电动机)79，驱动泵78；及逆变电路44，连接于泵马达79与蓄电机构41之间。逆变电路44与逆变电路42、43相同，由未图示的控制器驱动。
而且，该控制器具有用于降低蓄电机构41的DC母线电压的DC母线电压降低模式，该DC母线电压降低模式中，停止逆变电路42、43的同时，驱动逆变电路44来使泵马达79消耗电力，由此降低DC母线的电压。
另外，叉车1A具有用于驾驶员乘车就坐的驾驶席31、叉子32、车轮34、38等而构成。叉子32是用于升降货物的部件，该叉子32设置于比驾驶席31更靠近前方侧的位置。车轮34、38在比驾驶席31更靠近前方和后方的位置分别配置2个，配置于比驾驶席31更靠近后方的位置的车轮38为操舵用车轮。另一方面，配置于比驾驶席31更靠近前方的位置的车轮34为驱动轮。
另外，图25是表示作为工作机械的推土机1B的外观的图。推土机1B构成为，具有用于驾驶员乘车就坐的驾驶席91、提升缸92、刮板93、倾斜缸94、履带(track)95、左驱动轮96及右驱动轮(不图示)等。
图26是表示推土机1B的电力系统或液压系统之类的内部结构的方框图。如图26所示，推土机1B具备电动发电机412及变速机413，引擎411及电动发电机412的旋转轴均通过连接于变速机413的输入轴来相互连结。当引擎411的负载较大时，通过电动发电机412将该引擎411作为工作要件驱动来辅助(assist)引擎411的驱动力，电动发电机412的驱动力经过变速机413的输出轴传递至主泵414。另一方面，当引擎411的负载较小时，引擎411的驱动力经过变速机413传递至电动发电机412，由此电动发电机412进行发电。电动发电机412例如由磁铁埋入于转子内部的IPM马达构成。通过对推土机1B中电力系统进行驱动控制的控制器430并按照引擎411的负载等来进行电动发电机412的驱动与发电的切换。
变速机413的输出轴上连接有主泵414及先导泵415，主泵414上通过高压液压管路416连接控制阀417。控制阀417是进行推土机1B中液压系统的控制的装置。控制阀417上通过高压液压管路连接有提升缸92及倾斜缸94，控制阀417按照驾驶员的操作输入对供给至它们的液压进行控制。
电动发电机412的电性端子上连接有逆变电路418A的输出端。逆变电路418A的输入端上连接有蓄电机构(蓄电部)520。蓄电机构520的结构与上述实施方式的蓄电机构120相同。并且，逆变电路418A的动作与上述实施方式的逆变电路18A相同。
蓄电机构520上连接有2个逆变电路420A。各逆变电路420A的一端上连接有作为工作用电动机的行驶用电动机(交流电动机)221，逆变电路420A的另一端连接于蓄电机构520。行驶用电动机421是左驱动轮96及右驱动轮97的动力源。行驶用电动机421的旋转轴421A上连接有减速机424。减速机424是将行驶用电动机421的旋转轴421A的转速减速并将其机械地传递至左驱动轮96及右驱动轮97的减速机。另外，行驶用电动机421的动作与上述的回转用电动机21相同。
推土机1B具备电力系统用的冷却液循环系统。该冷却液循环系统具有用于使供给至升降压转换器、逆变电路418A、420A等的冷却液循环的泵572及驱动该泵572的泵马达571。泵马达571通过逆变电路420C连接于蓄电机构520。逆变电路420C根据来自控制器430的指令，向泵马达571供给所需的电力。该冷却液循环系统冷却逆变电路418A、220A和控制器430。除此之外，该冷却液循环系统还冷却电动发电机412、变速机413及行驶用电动机421。
先导泵415上通过先导管路425连接有操作装置426。操作装置426是用于操作行驶用电动机421、提升缸92及倾斜缸94的操作装置，由操作员操作。操作装置426上通过液压管路427连接控制阀417，并且通过液压管路428连接压力传感器429。操作装置426将通过先导管路425供给的液压(1次侧的液压)转换成与工作人员的操作量相应的液压(2次侧的液压)并输出。从操作装置426输出的2次侧的液压通过液压管路427供给至控制阀417的同时，由压力传感器429进行检测。
控制器(控制部)230的结构及功能与上述的控制器30相同。另外，蓄电机构520、内置有逆变电路418A、420A的逆变器单元及内置有控制器430的控制单元的结构能够与上述的蓄电机构120、逆变器单元62～65及控制单元600相同。
而且，控制器430具有用于降低蓄电机构520的DC母线的电压的DC母线电压降低模式，在该DC母线电压降低模式中，停止逆变电路418A、420A的同时，驱动逆变电路420C来使泵马达571消耗电力，由此降低DC母线的电压。
基于本发明的工作机械并不局限于上述实施方式，除此之外还可以进行各种变形。例如在上述实施方式中，例示起重磁铁车辆及叉车作为工作机械的情况进行了说明，但也可以将本发明应用于其他工作机械(例如，挖土机或轮式装载机、起重机)。
(第2实施方式)
由于电动发电机和用于回转的交流电动机以及驱动控制这些装置的驱动控制装置(逆变器等)因动作时的电力消耗而引起发热，因此混合式施工机械具备用于冷却这些装置的冷却机构。另外，为了防止由这些装置的温度异常引起的烧损，驱动控制装置等具备用于在该驱动控制装置等变成阈值以上温度时停止动作的结构。另一方面，在使用施工机械的现场，为了提高工作效率，优选能够连续运行。若驱动控制装置等由于温度上升而停止，则无法连续运行，导致工作效率的降低。以下对可通过实现连续运行来提高工作效率的混合式施工机械进行说明。
图27是表示作为本发明所涉及的工作机械的一例的挖土机1001的外观的立体图。如图27所示，挖土机1001具备包含履带的行驶机构1002和通过回转机构1003转动自如地搭载于行驶机构1002的上部的回转体1004。回转体1004上安装有：动臂1005；斗杆1006，环形连接于动臂1005的前端；及铲斗1010，环形连接于斗杆1006的前端。铲斗1010是用于通过磁力吸附并抓取钢材等吊物G的设备。动臂1005、斗杆1006及铲斗1010分别通过动臂缸1007、斗杆缸1008及铲斗缸1009液压驱动。并且，回转体1004上设置有用于容纳操作铲斗1010的位置或励磁动作及释放动作的操作员的驾驶室1004a以及设置有用于产生液压的引擎1011之类的动力源。引擎1011例如由柴油引擎构成。
图28是表示本实施方式的挖土机1001的被称为电力系统或液压系统之类的内部结构的方框图。另外，在图28中，分别用双重线表示机械地传递动力的系统，用粗实线表示液压系统，用虚线表示操纵系统，用细实线表示电力系统。
如图28所示，挖土机1001具备电动发电机1012及减速机1013，引擎1011及电动发电机1012的旋转轴均通过连接于减速机1013的输入轴来相互连结。当引擎1011的负载较大时，电动发电机1012通过自身的驱动力辅助(assist)引擎1011的驱动力，电动发电机1012的驱动力经过减速机1013的输出轴传递至主泵1014。另一方面，当引擎1011的负载较小时，引擎1011的驱动力经过减速机1013传递至电动发电机1012，由此电动发电机1012进行发电。电动发电机1012例如由磁铁埋入于转子内部的IPM(Interior Permanent Magnetic)马达构成。通过对挖土机1001中电力系统的驱动进行控制的控制器(控制部)1030并按照引擎1011的负载等来进行电动发电机1012的驱动与发电的切换。
减速机1013的输出轴上连接有主泵1014及先导泵1015，主泵1014上通过高压液压管路1016连接控制阀1017。控制阀1017是进行挖土机1001中的液压系统的控制的装置。控制阀1017上除了连接有用于驱动图27所示的行驶机构1002的液压马达1002A及2B之外，还通过高压液压管路连接有动臂缸1007、斗杆缸1008及铲斗缸1009，控制阀1017按照驾驶员的操作输入对供给至这些的液压进行控制。
电动发电机1012的电性端子上连接有逆变器1018A(第2驱动控制机构)的输出端。逆变器1018A的输入端上连接有蓄电机构(蓄电部)1100。蓄电机构1100具备例如作为蓄电池的电池、控制电池的充放电的升降压转换器和由正极及负极的直流配线构成的DC母线(未图示)。在此，DC母线构成恒定电压蓄电部，电池构成变动电压蓄电部。即，逆变器1018A的输入端通过DC母线连接于升降压转换器的输入端。升降压转换器的输出端上连接有电池。
逆变器1018A根据来自控制器1030的指令，进行电动发电机1012的运行控制。即，当逆变器1018A使电动发电机1012动力运行时，从电池及升降压转换器通过DC母线将必要的电力供给至电动发电机。并且，使电动发电机1012再生运行时，将通过电动发电机1012发电的电力通过DC母线及升降压转换器充电至电池。另外，升降压转换器的升压动作与降压动作的切换控制根据DC母线电压值、电池电压值及电池电流值并通过控制器1030进行。由此，能够将DC母线维持在被蓄电为预先设定的恒定电压值的状态。
蓄电机构1100上通过逆变器1018B连接有动臂再生用发电机1300。动臂缸1007上连接有液压马达1310，动臂再生用发电机1300的旋转轴通过液压马达1310驱动。动臂再生用发电机1300是在动臂1005由于重力作用而下降时将位能转换为电能的电动工作要件。
液压马达1310以动臂1005下降时通过从动臂缸1007吐出的油旋转的方式构成，并为了将动臂1005随着重力而下降时的能量转换为旋转力而设置。液压马达1310设置于控制阀1017与动臂缸1007之间的液压管1007A上。由动臂再生用发电机1300发电的电力作为再生能量经过逆变器1018B供给至蓄电机构1100。
另外，蓄电机构1100上通过逆变器1018C(第1驱动控制机构)连接有作为工作用电动机的回转用电动机1021。回转用电动机1021是使回转体1004回转的回转机构1003的动力源。回转用电动机1021的旋转轴1021A上连接分解器1022、机械制动器1023及回转减速机1024。
当回转用电动机1021进行动力运行时，回转用电动机1021的旋转驱动力的旋转力被回转减速机1024放大，回转体1004被加减速控制而进行旋转运动。并且，通过回转体1004的惯性旋转，被回转减速机1024增加转速并传递至回转用电动机1021，从而产生再生电力。回转用电动机1021根据PWM(Pulse Width Modulation)控制信号并通过逆变器1018C交流驱动。作为回转用电动机1021，例如磁铁埋入型的IPM马达为最佳。
分解器1022是检测回转用电动机1021的旋转轴1021A的旋转位置及旋转角度的传感器，通过与回转用电动机1021机械地连结来检测旋转轴1021A的旋转角度及旋转方向。通过由分解器1022检测出旋转轴1021A的旋转角度来导出回转机构1003的旋转角度及旋转方向。机械制动器1023是产生机械制动力的制动装置，其根据来自控制器1030的指令机械地停止回转用电动机1021的旋转轴1021A。回转减速机1024是将回转用电动机1021的旋转轴1021A的转速减速并将其机械地传递至回转机构1003的减速机。
先导泵1015上通过先导管路1025连接有操作装置1026(操作机构)。操作装置1026是用于操作回转用电动机1021、行驶机构1002、动臂1005、斗杆1006及铲斗1010的操作装置，由操作员操作。操作装置1026上通过液压管路1027连接控制阀1017，并且通过液压管路1028连接压力传感器1029。操作装置1026将通过先导管路1025供给的液压(1次侧的液压)转换为与工作人员的操作量相应的液压(2次侧的液压)并输出。从操作装置1026输出的2次侧的液压通过液压管路1027供给至控制阀1017的同时，由压力传感器1029进行检测。
若对操作装置1026输入用于使回转机构1003回转的操作，压力传感器1029则将该操作量作为液压管路1028内的液压的变化检测出。压力传感器1029输出表示液压管路1028内的液压的电信号。该电信号输入至控制器1030，用于回转用电动机1021的驱动控制。
控制器1030由包含CPU(Central Processing Unit)及内部存储器的运算处理装置构成，通过由CPU执行来实现存储于内部存储器的驱动控制用程序。控制器1030接受来自各种传感器及操作装置1026等的操作输入，进行逆变器1018A、1018B、1018C及蓄电机构1100等的驱动控制。
另外，本实施方式的控制器1030具有用于在实施挖土机1001的维护等时降低DC母线的电压(具体而言，使在连接于DC母线的平滑用电容器等中蓄积的电荷消耗)的DC母线电压降低模式(母线电压降低模式)。控制器1030在该DC母线电压降低模式中，停止逆变电路1018A、1018B和1018C以及升降压转换器1102的全部，将设置于升降压转换器1102与电池之间的开关设为非连接状态之后，驱动其他逆变电路来使泵马达消耗电力，由此降低DC母线的电压。DC母线电压降低模式在挖土机1001停止运行时(具体而言，引擎1011由于操作员的键操作即将停止时)开始，或者在由工作人员通过驾驶室1004a内的操作板进行有关DC母线电压降低模式的开始的输入时开始。
接着，参照图29对逆变器1018进行说明。图29是表示逆变器1018的结构的概要结构图。
逆变器1018通过来自控制器1030的PWM信号控制，生成用于驱动回转用电动机1021等马达的马达驱动信号并输出。在逆变器1018的内部构成有编入构成逆变器的电路的晶体管的IPM1018a。IPM1018a上搭载有温度传感器等各种传感器1018b。各种传感器1018b检测出过电流、控制电源电压下降、输出短路、温度异常之类的现象，当检测出这些现象时输出IPM故障信号。在此，温度异常现象是指逆变器1018的温度成预定的运行停止温度TIh以上的现象。运行停止温度例如设定为100℃。IPM1018a若检测出IPM故障信号，则为了防止驱动对象的马达或逆变器1018烧损，停止供给用于驱动驱动对象的马达的电流。此时，挖土机1001的动作本身也停止，连续运行被中断。
接着，参照图30对挖土机1001所具备的冷却装置进行说明。图30是表示冷却装置中冷却水的配管的一例的图。
如图30所示，冷却装置具备罐1400、泵1401、泵马达1402、散热器1403及水温计1404(温度检测机构)。该冷却装置中的冷却水(冷媒)储存于罐1400中，由通过泵马达1402驱动的泵1401送至散热器1403。在散热器1403中冷却的冷却水通过配管经由控制器1030送至逆变器1018A、1018B、1018C、升降压转换器1102及电池1101。冷却水进一步经由回转用电动机1021、电动发电机1012、减速机1013返回至罐1400。水温计1404检测从散热器1403送出的冷却水的温度，并将有关检测出的温度的信息送至控制器1030。
另外，流向控制器1030的冷却水的配管与散热器1403直接连结。由此，能够确保对控制器1030内的CPU的冷却性能，因此可以确保挖土机1001的可靠性。在图30中，以将使用在控制器1030的冷却中的冷却水用于逆变器1018A～1018C、升降压转换器1102等的冷却的方式连接有配管，但来自散热器1403的配管也可并列连接于控制器1030、逆变器1018A～1018C、升降压转换器1102等。
接着，参照图31对控制器1030进行说明。图31是表示控制器1030的功能性结构的概要结构图。
如图31所示，控制器1030包括整体控制部1030D、逆变器控制部1030A、1030B、1030C。整体控制部1030D是实施挖土机1001所具备的各构成要件的整体性控制的部分，对逆变器控制部1030A、1030B、1030C送出速度指令、转矩极限值之类的各种信息。并且，整体控制部1030D从水温计1404取得有关被送出的冷却水的温度的信息。
整体控制部1030D送出至逆变器控制部1030A、1030B、1030C的转矩极限值用于设定从逆变器1018A、1018B、1018C供给至电动发电机1012、动臂再生用发电机1300、回转用电动机1021的电流的上限值。即，当从水温计1404取得的冷却水的温度T在预定的输出抑制温度Tth以上时，整体控制部1030D将该情况与冷却水的温度T低于输出抑制温度Tth的情况进行比较，控制逆变器1018A、1018B、1018C，以减小供给至电动发电机1012、动臂再生用发电机1300、回转用电动机1021的电流的上限值。在此，冷却水需维持对控制器1030内的CPU的冷却性能，因此输出抑制温度Tth设定为低于逆变器的运行停止温度TIh。具体而言，输出抑制温度Tth在逆变器1018的IPM1018a中设定为低于输出IPM故障信号的现象之一的温度异常的基准温度即运行停止温度。由此，在逆变器1018A、1018B、1018C开始停止向电动发电机1012、动臂再生用发电机1300、回转用电动机1021供给电流的机构的动作之前，通过控制器1030进行减小被供给的电流的上限值这样的控制。因此，防止因电动发电机1012、动臂再生用发电机1300、回转用电动机1021的温度异常而引起的运行停止，实现挖土机1001的连续运行。在此，对通过控制器1030进行的控制的详细内容将在后面叙述。
逆变器控制部1030A、1030B、1030C是分别控制逆变器1018A、1018B、1018C的部分。在此，参照图32对逆变器控制部1030A～1030C进行说明。图32是表示逆变器控制部1030C的结构的方框图。另外，逆变器控制部1030A、1030B具有与逆变器控制部1030C相同的结构。
如图32所示，逆变器控制部1030C(1030)具备减法器1031、PI控制部1032、转矩限制部1033、减法器1034、PI控制部1035、电流变换部1037、回转动作检测部1038及PWM信号生成部1040。
减法器1031从由回转用电动机1021驱动的工作要件的回转速度的速度指令值减去由回转动作检测部1038检测出的回转速度值并输出偏差。回转速度的速度指令值是例如与操作装置1026的操作量相应的指令值(参照图28)，从控制器1030的整体控制部1030D送出。
分解器1022检测出回转用电动机1021的旋转位置的变化。回转动作检测部1038根据回转用电动机1021的旋转位置的变化计算出回转速度值，并输出至减法器1031。
PI控制部1032根据从减法器1031输出的偏差，以让回转用电动机1021的转速接近速度指令值而偏差变小的方式进行PI控制，生成用于该控制的转矩电流指令值。PI控制部1032将转矩电流指令值输出至转矩限制部1033。
转矩限制部1033将转矩电流指令值限制在预定转矩极限值(转矩的上限值)的范围内，以通过从PI控制部1032输出的转矩电流指令值在回转用电动机1021产生的转矩成为回转用电动机1021的容许转矩值以下。该转矩极限值从整体控制部1030D送出，而转矩限制部1033取得被送出的转矩极限值。在控制逆变器1018C的逆变器控制部1030C中，通常情况下，例如将加速时转矩极限值XU设定为驱动对象的回转用电动机1021中的额定转矩的150％，将减速时转矩极限值XD设定为额定转矩的250％。
在此，参照图33的流程图，对在控制器1030的整体控制部1030D中执行的转矩极限值的设定处理进行说明。
在步骤S1001中，整体控制部1030D判定从水温计1404取得的冷却水的温度T是否大于预定的输出抑制温度Tth。输出抑制温度Tth例如设定为60℃。当冷却水的温度T大于预定的输出抑制温度Tth时，处理就进入步骤S1002，当冷却水的温度T不大于预定的输出抑制温度Tth时，重复步骤S1001的判定处理。
在步骤S1002中，整体控制部1030D将用于逆变器控制部1030的转矩限制部1033的转矩极限值从加速时转矩极限值XU及减速时转矩极限值XD变更为加速时抑制转矩极限值XU*及减速时抑制转矩极限值XD*。加速时抑制转矩极限值XU*例如设定为回转用电动机1021中的额定转矩的100％，减速时抑制转矩极限值XD*例如设定为回转用电动机1021中的额定转矩的150％。由此，能够以减小供给至回转用电动机1021的电流的上限值的方式控制逆变器1018C。另外，作为设定基准的额定转矩，使用与电动发电机1012、动臂再生用发电机1300、回转用电动机1021之类的驱动对象相应的值。
在步骤S1003中，整体控制部1030D判定从水温计1404取得的冷却水的温度T是否恢复至输出抑制温度Tth以下。当冷却水的温度T在输出抑制温度Tth以下时，处理就进入步骤S1004，当冷却水的温度T不在输出抑制温度Tth以下时，重复步骤S1003的判定处理，转矩极限值维持成为已设定加速时抑制转矩极限值XU*及减速时抑制转矩极限值XD*的状态。
在步骤S1004中，整体控制部1030D将用于转矩限制部1033的转矩极限值从加速时抑制转矩极限值XU*及减速时抑制转矩极限值XD*恢复至加速时转矩极限值XU及减速时转矩极限值XD。
在此，再次参照图32，减法器1034从由转矩限制部1033输出的转矩电流指令值减去来自电流变换部1037的输出值并输出偏差。
电流变换部1037检测出回转用电动机1021的马达驱动信号的电流值，将检测出的马达驱动信号的电流值转换为相当于转矩电流指令值的值，并输出至减法器1034。
PI控制部1035取得从减法器1034输出的偏差，进行该偏差减小这样的PI控制，生成用于驱动逆变器1018C的驱动指令。PI控制部1035将驱动指令输出至PWM信号生成部1040。
PWM信号生成部1040根据来自PI控制部1035的驱动指令，生成用于对逆变器1018C的晶体管进行转换控制的PWM信号，并输出至逆变器1018C。
接着，将通过控制器1030的整体控制部1030D进行转矩极限值的设定时的转矩、回转体1004的回转速度及回转用电动机1021的转速示于图34中。图34(a)是表示根据运行操作相对时间变化的转矩的状态的曲线图，图34(b)是表示回转体1004的回转速度的曲线图，图34(c)是表示回转用电动机1021的转速的曲线图。这些曲线图中，通常时用实线表示，转矩极限值变更时用虚线表示。
如图34(a)及(b)所示，通常时在时刻t0～t1中，以回转用电动机1021的额定转矩的150％的转矩加速回转体1004的回转。与此相反，转矩极限值变更时，在时刻t0～t2中，以额定转矩的100％的转矩加速回转体1004的回转。转矩极限值变更时的加速度与通常时相比变小。并且，转矩极限值变更时的、加速之后所到达的回转速度与通常时相比变慢，是通常时的60％左右。
若从时刻t3进行减速操作，则通常时在时刻t3～t4中，以回转用电动机1021的额定转矩的250％的转矩减速回转体1004的回转。另一方面，转矩极限值变更时，在时刻t3～t5中，以额定转矩的150％的转矩减速回转体1004的回转。转矩极限值变更时的加速度与通常时相比变小。并且，转矩极限值变更时与通常时相比，需要更多用于停止的时间。
另外，如图34(c)所示，由于引擎1011的转速恒定，因此回转用电动机1021的转速在转矩极限值变更时及通常时均为恒定。因此，转矩根据相对于回转用电动机1021的负载的状况变动，对应于变动的转矩，从逆变器1018C向回转用电动机1021供给电流。因此，可以通过设定转矩极限值来控制供给至回转用电动机1021的电流的上限。
如以上说明，在本实施方式的挖土机1001中，当用于冷却逆变器1018的冷却水的温度在输出抑制温度Tth以上时，供给至回转用电动机1021等交流电动机的电流的上限值变小，因此逆变器1018中的温度上升被抑制。输出抑制温度Tth由于低于IPM1018a中的运行停止温度TIh，因此在逆变器1018开始停止向交流电动机供给电流的机构的动作之前，由控制器实施减小逆变器1018供给至交流电动机的电流的上限值的控制。如此，若逆变器1018A内的温度传感器的检测值在运行停止温度TIh以上，则能够停止挖土机1001的机械，因此即使冷却水的温度上升也无需立即停止机械。由此，防止因逆变器1018的温度异常引起的停止，实现挖土机1001的连续运行。
在此，对控制器1030的DC母线电压降低模式进行进一步说明。如前所述，DC母线电压降低模式是用于在挖土机1001停止运行的状态下降低DC母线电压的动作模式，其为如下模式：停止逆变电路1018A、1018B和1018C以及升降压转换器1102的全部，将设置于升降压转换器1102与电池1101之间的开关(与图3的开关100E、100F相同的开关)设为非连接状态之后，驱动逆变电路来使泵马达(与图2的泵马达171相同的马达)消耗电力，由此降低DC母线的电压。
图35是表示DC母线电压降低模式中的挖土机1001的动作的流程图。首先，为了停止挖土机1001的运行，由工作人员操作点火开关键(步骤S1011)。在本实施方式中，如此每停止挖土机1001的运行时，控制器1030就开始DC母线电压降低模式。即，控制器1030接受上述键的操作，停止逆变电路1018A、1018B及1018C的驱动(步骤S1012)。由此，停止向电动发电机1012、回转用电动机1021及起重磁铁1007供给电力。接着，控制器1030停止升降压转换器1102的驱动(步骤S1013)。而且，控制器1030将设置于升降压转换器1102与电池1101之间的开关(参照图3)设为非接通状态(步骤S1014)。由此，DC母线和电池1101被电性分离。而且，控制器1030指示引擎1011的ECU等来停止引擎1011(步骤S1015)。
此时，逆变电路继续进行作为冷却用电动机的泵马达的驱动，冷却液通过泵马达继续在冷却液循环系统的内部循环。控制器1030继续进行逆变电路的驱动来持续泵马达的动作(步骤S1016)。逆变电路的驱动持续至由电压传感器检测出的DC母线的电压成为预定的阈值以下为止(步骤S1017；No)。另外，该预定阈值优选例如即使在“人体明显淋湿的状态或者人体的一部分经常接触于金属制的电气机械设备或构造物的状态”下也安全的25V(日本电气协会规定·类别第2种)。
而且，若DC母线的电压在预定的阈值以下(步骤S1017；Yes)，则控制器1030停止逆变电路的驱动(步骤S1018)。由此，泵马达的动作停止而结束DC母线电压降低模式，挖土机1001的运行完全停止。
图36是表示DC母线电压降低模式中的DC母线的电压推移的一例的曲线图。若在继续泵马达的驱动的状态下开关成非接通状态(图中的时刻T1)，则DC母线的电压Vdc从之前的电压Vact慢慢下降。该下降速度依存于泵马达的消耗电力。而且，若DC母线的电压Vdc低于预定的阈值Vth(图中的时刻T2)，则泵马达的动作停止，因此电压Vdc的下降速度就会变得缓慢。
如上所述，挖土机1001中，在根据维护等需要降低DC母线的电压时，控制器1030通过DC母线的电压驱动用于驱动泵的泵马达，由此消耗DC母线的电压。由于泵本来就是为了冷却逆变器单元或升降压转换器单元而搭载于挖土机1001上的，因此根据这种方式，就无需只为了DC母线电压降低模式而新追加电阻器或开关等零部件。因此，根据本实施方式的挖土机1001，能够以抑制可靠性降低的结构降低DC母线的电压。
另外，泵马达不同于例如驱动液压泵的电动发电机1012或驱动回转体1004之类的工作要件的回转用电动机1021等工作用电动机，并不是对可动部或工作要件等赋予驱动力的要件，即使该泵马达驱动，冷却液也只在循环配管内部循环。因此，根据本实施方式的挖土机1001，不用对工作要件等赋予驱动力就能够降低DC母线的电压，因此能够安全地降低DC母线的电压。
另外，在以上的实施方式中，作为本发明所涉及的工作机械的一例，示出了挖土机1001，但作为本发明的工作机械的其他例子，可以举出起重磁铁车辆、轮式装载机及起重机等。
(第3实施方式)
一般在混合式施工机械中，为了驱动交流电动机，将电池的直流电力转换为交流电力，并且为了将交流电动机中的再生电力蓄电至电池，将交流电力转换为直流电力。因此，需要至少1个逆变电路。并且，为了控制电池的充放电，需要升降压转换器。而且，为了根据电池的蓄电量有效地进行辅助动作或发电动作等，有时设置统一控制这些逆变电路及升降压转换器电路的伺服控制系统。
但是，施工机械有时还在严酷的工作环境下使用。因此，搭载于施工机械的伺服控制系统中以较高的水准要求对振动或冲击的可靠性。尤其是在施工机械中，交流电动机的消耗电力比较大，因此需增大搭载于伺服控制系统的功率晶体管的输出或电容器的容量等，导致伺服控制系统大型化或重量化，因此为了确保耐振性或耐冲击性而要求足够的结构强度。
另一方面，在严酷的环境下使用的施工机械还要求高维护性。即，在某个逆变电路中发生异常时，难以当场检查或修理，因此希望搬运到其他地方进行修理等。但是，如上所述，在交流电动机的消耗电力较大的机器中，伺服控制系统已被大型化或重量化，难以搬运伺服控制系统。
以下，对在利用蓄电池的电力来驱动多个交流电动机的伺服控制系统中能够兼顾高耐振性或耐冲击性与高维护性的混合式施工机械进行说明。
图37是作为本发明所涉及的工作机械的一例示出起重磁铁车辆2001的外观的立体图。如图37所示，起重磁铁车辆2001具备：行驶机构2002，包含履带；及回转体2004，通过回转机构2003转动自如地搭载于行驶机构2002的上部。回转体2004上安装有：动臂2005；斗杆2006，环形连接于动臂2005的前端；及起重磁铁2007，环形连接于斗杆2006的前端。起重磁铁2007是用于通过磁力吸附并抓取钢材等吊物G的设备。动臂2005、斗杆2006及起重磁铁2007分别由动臂缸2008、斗杆缸2009及铲斗缸2010液压驱动。并且，回转体2004上设置有用于容纳操作起重磁铁2007的位置或励磁动作及释放动作的操作员的驾驶室4a以及用于产生液压的引擎(内燃机发动机)11之类的动力源。引擎2011例如由柴油引擎构成。
另外，起重磁铁车辆2001具备伺服控制单元2060。伺服控制单元2060对用于驱动回转机构2003或起重磁铁2007之类的工作要件的交流电动机或用于辅助引擎2011的电动发电机以及蓄电池(电池)的充放电进行控制。伺服控制单元2060具备：逆变器单元和升降压转换器单元之类的多个驱动器单元，所述逆变器单元用于将直流电力转换为交流电力来驱动交流电动机或电动发电机，所述升降压转化器控制电池的充放电；及控制单元，用于控制该多个驱动器单元。
图38是表示本实施方式的起重磁铁车辆2001的电力系统或液压系统之类的内部结构的方框图。另外，在图38中，分别用双重线表示机械地传递动力的系统，用粗实线表示液压系统，用虚线表示操纵系统，用细实线表示电力系统。并且，图39是表示图38中的蓄电机构(蓄电部)2120的内部结构的图。
如图38所示，起重磁铁车辆2001具备电动发电机2012及减速机2013，引擎2011及电动发电机2012的旋转轴均通过连接于减速机2013的输入轴来相互连结。当引擎2011的负载较大时，电动发电机2012将该引擎2011作为工作要件来驱动，从而辅助(assist)引擎2011的驱动力，且电动发电机2012的驱动力经过减速机2013的输出轴传递至主泵2014。另一方面，当引擎2011的负载较小时，引擎2011的驱动力经过减速机2013传递至电动发电机2012，由此电动发电机2012进行发电。电动发电机2012例如由磁铁埋入于转子内部的IPM(Interior Permanent Magnetic)马达构成。通过对起重磁铁车辆2001中的电力系统的驱动进行控制的控制器2030按照引擎2011的负载等来进行电动发电机2012的驱动与发电的切换。
减速机2013的输出轴上连接有主泵2014及先导泵2015，主泵2014上通过高压液压管路2016连接有控制阀2017。控制阀2017是进行起重磁铁车辆2001中的液压系统的控制的装置。控制阀2017上除了连接有用于驱动图37所示的行驶机构2002的液压马达2a及2b之外，还通过高压液压管路连接有动臂缸2008、斗杆缸2009及铲斗缸2010，控制阀2017按照驾驶员的操作输入控制供给至它们的液压。
在电动发电机2012的电性端子上连接有逆变电路2018A的输出端。逆变电路2018A的输入端上连接有蓄电机构2120。如图39所示，蓄电机构2120具备作为直流母线的DC母线2110、升降压转换器(直流电压变换器)2100及电池2019。即，逆变电路2018A的输入端通过DC母线2110连接于升降压转换器2100的输入端。升降压转换器2100的输出端上连接有作为蓄电池的电池2019。电池2019例如由电容器型蓄电池构成。作为电池2019的大小的一例，串联连接144个电压为2.5V、容量为2400F的电容器的电池(即，两端电压360V)为较佳。
逆变电路2018A根据来自控制器2030的指令，进行电动发电机2012的运行控制。即，逆变电路2018A在使电动发电机2012动力运行时，从电池2019和升降压转换器2100通过DC母线2110将必要的电力供给至电动发电机2012。并且，再生运行电动发电机2012时，将由电动发电机2012发电的电力通过DC母线2110及升降压转换器2100充电至电池2019。另外，升降压转换器2100的升压动作和降压动作的切换控制由控制器2030根据DC母线电压值、电池电压值及电池电流值来进行。由此，能够将DC母线2110维持在被蓄电为预先设定的恒定电压值的状态。
蓄电机构2120的DC母线2110上通过逆变电路2020B连接有起重磁铁2007。起重磁铁2007含有产生用于磁性吸附金属物的磁力的电磁铁，通过逆变电路2020B从DC母线2110被供给电力。逆变电路2020B在根据来自控制器2030的指令接通电磁铁时，从DC母线2110向起重磁铁2007供给所需的电力。并且，当断开电磁铁时，将再生的电力供给至DC母线2110。
另外，蓄电机构2120上连接有逆变电路2020A。逆变电路2020A的一端连接有作为工作用电动机的回转用电动机(交流电动机)21，逆变电路2020A的另一端连接于蓄电机构2120的DC母线2110。回转用电动机2021是使回转体2004回转的回转机构2003的动力源。回转用电动机2021的旋转轴2021A上连接分解器2022、机械制动器2023及回转减速机2024。
当回转用电动机2021进行动力运行时，回转用电动机2021的旋转驱动力的旋转力被回转减速机2024放大，回转体2004被加减速控制而进行旋转运动。并且，通过回转体2004的惯性旋转，通过回转减速机2024增加转速并传递至回转用电动机2021，从而产生再生电力。根据PWM(Pulse Width Modulation)的控制信号通过逆变电路2020A交流驱动回转用电动机2021。作为回转用电动机2021，例如磁铁埋入型的IPM马达为较佳。
分解器2022是检测回转用电动机2021的旋转轴2021A的旋转位置及旋转角度的传感器，通过与回转用电动机2021机械地连结，检测出旋转轴2021A的旋转角度及旋转方向。通过由分解器2022检测出旋转轴2021A的旋转角度，可以导出回转机构2003的旋转角度及旋转方向。机械制动器2023是产生机械制动力的制动装置，根据来自控制器2030的指令，机械地停止回转用电动机2021的旋转轴2021A。回转减速机2024是将回转用电动机2021的旋转轴2021A的转速减速并将其机械地传递至回转机构2003的减速机。
另外，由于DC母线2110上通过逆变电路2018A、2020A及2020B连接有电动发电机2012、回转用电动机2021及起重磁铁2007，因此通过电动发电机2012发电的电力有时直接供给至起重磁铁2007或回转用电动机2021，也有通过起重磁铁2007再生的电力被供给至电动发电机2012或回转用电动机2021的情况，而且还有通过回转用电动机2021再生的电力被供给至电动发电机2012或起重磁铁2007的情况。
由于逆变电路2018A、2020A及2020B控制大电力，因此发热量变得极其大。并且，在包含于升降压转换器2100的电抗器2101(参照图39)中发热量也变得极大。因此，需冷却逆变电路2018A、2020A和2020B以及升降压转换器2100。因此，本实施方式的起重磁铁车辆2001除了具备引擎2011用的冷却液循环系统之外，还具备用于冷却升降压转换器2100、逆变电路2018A、2020A及2020B的冷却液循环系统。
冷却液循环系统具有：泵(冷却液循环用泵)2072，用于使供给至升降压转换器2100、逆变电路2018A、2020A及2020B等的冷却液循环；及泵马达(冷却用电动机)2071，驱动该泵2072。泵马达2071通过逆变电路2020C连接于蓄电机构2120。在冷却升降压转换器2100时，逆变电路2020C根据来自控制器2030的指令向泵马达2071供给所需的电力。本实施方式的冷却液循环系统冷却升降压转换器2100、逆变电路2018A、2020A和2020B以及控制器2030。除此之外，冷却液循环系统还冷却电动发电机2012、减速机2013及回转用电动机2021。
先导泵2015上通过先导管路2025连接有操作装置2026。操作装置2026是用于操作回转用电动机2021、行驶机构2002、动臂2005、斗杆2006及起重磁铁2007的操作装置，由操作员操作。操作装置2026上通过液压管路2027连接控制阀2017，并且通过液压管路2028连接压力传感器2029。操作装置2026将通过先导管路2025供给的液压(1次侧的液压)转换为与操作员的操作量相应的液压(2次侧的液压)并输出。从操作装置2026输出的2次侧的液压通过液压管路2027供给至控制阀2017的同时，由压力传感器2029进行检测。在此，列举了作为工作用电动机的回转用电动机2021，但另外还可以进一步将行驶机构2002作为工作用电动机电力驱动。
若对操作装置2026输入用于使回转机构2003回转的操作，则压力传感器2029将该操作量作为液压管路2028内的液压的变化来检测。压力传感器2029输出表示液压管路2028内的液压的电信号。该电信号输入至控制器2030，用于回转用电动机2021的驱动控制。
控制器2030构成本实施方式中的控制电路。控制器2030由包含CPU及内部存储器的运算处理装置构成，通过由CPU执行存储于内部存储器的驱动控制用程序来实现。并且，控制器2030的电源是与电池2019不同的另外一个电池(例如24V车载电池)。控制器2030将从压力传感器2029输入的信号中表示用于使回转机构2003回转的操作量的信号转换为速度指令，进行回转用电动机2021的驱动控制。并且，控制器2030进行电动发电机2012的运行控制(辅助运行及发电运行的切换)、起重磁铁2007的驱动控制(励磁与消磁的切换)以及通过对升降压转换器2100进行驱动控制来进行的电池2019的充放电控制。
另外，本实施方式的控制器2030具有用于在实施混合式施工机械1的维护等时降低DC母线2110的电压(具体而言，使在连接于DC母线2110的平滑用电容器等中蓄积的的电荷消耗)的DC母线电压降低模式(母线电压降低模式)。控制器2030在该DC母线电压降低模式中，停止逆变电路2018A、2020A和2020B以及升降压转换器2100的全部，将设置于升降压转换器2100与电池2019之间的开关(与图3的开关100E、100F相同的开关)设为非连接状态之后，驱动逆变电路2020C来使泵马达2071消耗电力，从而降低DC母线2110的电压。DC母线电压降低模式在混合式施工机械1的运行停止时(具体而言，引擎2011由于操作员的键操作即将停止时)开始，或者在由工作人员通过驾驶室2004a内的操作板进行有关DC母线电压降低模式的开始的输入时开始。
在此，再次参照图39对本实施方式中的升降压转换器2100进行详细说明。图39中概要地表示有升降压转换器2100的电路结构。升降压转换器2100具备电抗器2101、晶体管2100B和2100C以及平滑用电容器2100d。晶体管2100B及2100C例如由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)构成，并相互串联连接。具体而言，晶体管2100B的集电极与晶体管2100C的发射极相互连接，晶体管2100B的发射极连接于电池2019的负侧端子及DC母线2110的负侧配线，晶体管2100C的集电极连接于DC母线2110的正侧配线。而且，电抗器2101的其中一端连接于晶体管2100B的集电极及晶体管2100C的发射极的同时，另一端连接于电池2019的正侧端子。从控制器2030对晶体管2100B及2100C的栅极外加PWM电压。另外，在晶体管2100B的集电极与发射极之间向反方向连接有作为整流元件的二极管2100b。同样，在晶体管2100C的集电极与发射极之间向反方向连接有二极管2100c。平滑用电容器2100d连接于晶体管2100C的集电极与晶体管2100B的发射极之间，使来自升降压转换器2100的输出电压平滑化。
在具备这种结构的升降压转换器2100中，从电池2019向DC母线2110供给直流电力时，对晶体管2100B的栅极外加PWM电压，将伴随晶体管2100B的接通/断开而产生于电抗器2101的感应电动势通过二极管2100c传递，使该电力通过电容器2100d平滑化。并且，从DC母线2110向电池2019供给直流电力时，对晶体管2100C的栅极外加PWM电压的同时，使从晶体管2100C输出的电流通过电抗器2101平滑化。
在此，由于晶体管2100B及2100C控制大电力，因此发热量变得极其大。并且，在电抗器2101中发热量也变得极大。因此，需冷却晶体管2100B和2100C以及电抗器2101。并且，由于逆变电路2018A、2020A及2020B与升降压转换器2100相同，也具有大电力用的晶体管，因此需要进行冷却。因此本实施方式的起重磁铁车辆2001具备用于冷却升降压转换器2100、逆变电路2018A、2020A及2020B的冷却液循环系统。
图40是表示伺服控制单元2060的外观的立体图。本实施方式的伺服控制单元2060是用于利用蓄电池(电池2019)的电力来驱动多个交流电动机(电动发电机2012、回转用电动机2021、泵马达2071等)的装置。伺服控制单元2060具有大致长方体状的外观，具备：升降压转换器单元2062，具有用于进行电池2019的充放电的升降压转换器2100；多个逆变器单元2063～2066，分别具有驱动电动发电机2012、回转用电动机2021及泵马达2071中的1个交流电动机或者起重磁铁2007的逆变电路2018A及2020A～2020C；及控制单元2061，具有用于控制升降压转换器单元2062的升降压转换器2100及逆变器单元2063～2066的各逆变电路2018A、2020A～2020C的控制器2030。另外，升降压转换器单元2062及逆变器单元2063～2066在本实施方式中构成多个驱动器单元。
升降压转换器单元2062及逆变器单元2063～2066分别在纵深方向上具有较长的长方体状外观的金属制筐体。这些单元2062～2066载置于包含金属制底板2067a的底座2067的底板2067a上，相互在预定方向(横向)上排列配置。另外，底座2067进一步具有从上述预定方向的两侧夹紧单元2062～2066的侧板2067b。
单元2062～2066上以覆盖这些单元的上面的方式设置有作为上盖的控制单元底板2061b，控制单元底板2061b上载置有控制单元2061。另外，在控制单元2061的上面安装有用于气冷的散热片2068。
另外，控制单元2061中内置有冷却用配管2061a。同样，升降压转换器单元2062中内置有冷却用配管2062a，逆变器单元2063～2066中分别内置有冷却用配管2063a～2066a。
图41是伺服控制单元2060的上截面图。另外，图42是图41所示的伺服控制单元2060的沿着VII-VII线的截面图。另外，在图41及图42中，省略图40中表示的散热片2068。
升降压转换器单元2062在具有大致长方体状外观的筐体2062h的内部容纳用于构成升降压转换器的IPM及电抗器之类的电子器件而构成，并具有电气性输入端及输出端。升降压转换器单元2062的输出端上连接有电池2019(参照图39)，升降压转换器单元2062控制电池2019的充放电。
逆变器单元2063～2066在具有大致长方体状外观的筐体2063h～2066h的内部容纳用于构成逆变电路2018A、2020A～2020C的IPM及平滑电容器之类的电子器件而构成，分别具有电气性输入端及输出端。在各个逆变器单元2063～2066的输出端上分别连接电动发电机2012、回转用电动机2021、起重磁铁2007及泵马达2071。这些交流电动机通过从逆变器单元2063～2066输出的PWM控制信号被交流驱动。
各单元2062～2066的各个筐体2062h～2066h的底面通过螺栓2080之类的紧固件相对于底座2067的底板2067a以可装卸的方式固定。并且，在单元2062～2066的排列方向上，位于两端的单元2062及2066的筐体2062h及2066h的侧面通过由螺栓及螺母构成的紧固件2081相对于底座2067的侧板2067b以可装卸的方式固定。而且，单元2062～2066中相互邻接的单元的筐体的侧面之间通过由螺栓及螺母构成的紧固件2082以可相互装卸的方式固定。而且，各单元2062～2066的筐体2062h～2066h的上面(即，与控制单元2061对置的面)为了容易地向紧固件2081、2082等进行调整而设为开口状态，由控制单元底板2061b关闭。
另外，伺服控制单元2060进一步具备DC母线2110(参照图39)。DC母线2110由细长金属板即汇流条构成，以沿着排列各单元2062～2066的方向(预定方向)横切各单元2062～2066的方式设置。各逆变器单元2063～2066的输入端及升降压转换器单元2062的输入端分别连接于DC母线2110，各单元2062～2066之间的直流电力授受通过DC母线2110进行。升降压转换器单元2062通过进行电池2019的充放电的控制来将DC母线2110的电压控制为恒定。
另外，各单元2062～2066中内置有多个CPU2605a～2605e。多个CPU2605a～2605e接受离开配置的主CPU(未图示)的指令来控制单元2062～2066中相对应的单元的逆变电路中所包含的晶体管的接通/断开。
接着，对各单元2062～2066的内部结构及各单元2062～2066与DC母线2110的连接结构进行详细说明。
图43(a)是表示逆变器单元2065的一部分及逆变器单元2066的内部结构的俯视图。另外，图43(b)是表示逆变器单元2065的内部结构的侧视图。另外，这些图中，示出为了理解逆变器单元2065、2066的内部结构而取下箱子的顶板或侧板的状态。并且，逆变器单元2063、2064的内部结构除了内置的逆变电路的结构之外，与图41所示的逆变器单元2065、2066的内部结构相同。
逆变器单元2065、2066的内部中内置有编入构成逆变电路的晶体管的IPM2105和冷却用配管2065a、2066a。IPM2105安装于配线基板2106上。冷却用配管2065a、2066a分别沿着逆变器单元2065、2066的内侧面配设成二维状。具体而言，冷却用配管2065a、2066a以在逆变器单元2065、2066的内部尽可能长地配设的方式并以多重弯曲的状态被容纳于矩形截面的金属容器2065b、2066b中，并且接触于该金属容器2065b、2066b的内侧面。如图43(a)所示，在金属容器2065b、2066b的外侧面接触配置有IPM2105，金属容器2065b、2066b将来自IPM2105的热传至冷却用配管2065a、2066a。
在逆变器单元2065、2066的筐体2065h、2066h的侧板2065d、2066d的上边设置有用于配设DC母线2110的矩形缺口部2065e、2066e。平滑电容器2071a、2071b接触配置于筐体2065h、2066h的侧板2065d、2066d的内侧面，平滑电容器2071a、2071b的正侧及负侧的端子从筐体2065h、2066h的侧板上边的矩形缺口部2065e的高度向上方突出。并且，其他逆变器单元2063、2064的筐体2063h、2064h也具有相同的结构，DC母线2110以横切逆变器单元2063～2066的方式配设。
在其他逆变器单元2063、2064中的、邻接于旁边单元的侧板的上边也设有用于配设DC母线2110的矩形缺口部(未图示)。逆变器单元2064中邻接于逆变器单元2065的侧板的内侧面及逆变器单元2063中邻接于逆变器单元2064的侧板的内侧面上，与逆变器单元2065、2066一样，接触配置有平滑电容器。如此，DC母线2110以贯穿被夹在各单元之间的逆变器单元2063～2065的方式配设。而且，各单元的矩形缺口部与金属容器内通过作为上盖的控制单元底板2061b形成密闭状态。由此，在各逆变器中实现防尘及防水。
DC母线2110包括板状的正极汇流条2070a及负极汇流条2070b。正极汇流条2070a在横向(预定方向)上具有细长的大致长方体形状。负极汇流条2070b不与正极汇流条2070a接触而配置于正极汇流条2070a的上方，具有包住正极汇流条2070a的上面侧的形状，以覆盖正极汇流条2070a的方式构成。在此，也可以使正极和负极的配置相反。正极汇流条2070a及负极汇流条2070b通过螺栓之类的紧固件可装卸地固定，以与逆变器单元2065、2066的平滑电容器2071a、2071b及逆变器单元2063、2064的平滑电容器的端子直接连结。
正极汇流条2070a通过螺栓固定，以直接连结于逆变器单元2065、2066的平滑电容器2071a、2071b及逆变器单元2063、2064的平滑电容器的正侧端子。并且，负极汇流条2070b通过螺栓固定，以直接连结于逆变器单元2065、2066的平滑电容器2071a、2071b及逆变器单元2063、2064的平滑电容器的负侧端子。如此，DC母线2110相对于各逆变器单元2063～2066的金属容器以非连接状态被固定于平滑电容器。
IPM2105的正极端子(输入端)2105a与正极汇流条2070a通过配线连接，负极端子(输入端)2105b与负极汇流条2070b通过配线连接。并且，逆变电路2018A的3相输出端子(输出端)2105c分别通过配线连接于端子板2066c。端子板2066c用于连接电动发电机2012。
图44(a)是表示升降压转换器单元2062的内部结构的俯视图。并且，图44(b)是表示升降压转换器单元2062的内部结构的侧视图。另外，图44(b)中，示出为了理解升降压转换器单元2062的内部结构而取下筐体2062h的侧板的状态。
升降压转换器单元2062的内部内置有：IPM2103，编入构成升降压转换器2100的晶体管2100B、2100C；电抗器2101；及冷却用配管2062a。IPM2103安装于配线基板2104上。冷却用配管2062a沿着升降压转换器单元2062的侧面配设成二维状。具体而言，冷却用配管2062a以尽可能长地配设在升降压转换器单元2062的内部的方式并以多重弯曲的状态容纳于矩形截面的金属容器2062b，并且接触于该金属容器2062b的内侧面。如图44(a)所示，金属容器2062b的外侧面上接触配置有电抗器2101及IPM2103，金属容器2062b将来自电抗器2101及IPM2103的热传至冷却用配管2062a。由此，冷却电抗器2101及IPM2103。
在升降压转换器单元2062中的筐体2062h的侧板上边设有用于配设DC母线2110的矩形缺口部2062e。该矩形缺口部2062e及升降压转换器单元2062的金属容器内通过作为上盖的控制单元底板形成密闭状态。由此，在升降压转换器中实现防尘及防水。IPM2103的正极端子(输入端)2103a与正极汇流条2070a通过配线连接，负极端子(输入端)2103b与负极汇流条2070b通过配线连接。并且，IPM2103的端子2103c通过配线与电抗器2101的端子2101a连接，电抗器2101的端子2101b通过配线与端子板2062c连接，IPM2103的端子2103d通过配线与端子板2062d连接。端子板2062c、2062d用于连接电池2019。
在此，图45是表示打开伺服控制单元2060的控制单元2061的状态的立体图。如图45所示，控制单元2061在与各单元2062～2066所排列的方向(预定方向)交叉的方向(在本实施方式中为各单元2062～2066的长边方向)上的各单元2062～2066的后端上，绕沿上述预定方向设置的支轴能够转动地安装。具体而言，以与各单元2062～2066的筐体2062h～2066h的背面接触的方式配设底座2067的一部分(例如参照图41)，控制单元底板2061b通过固定于该底座2067的部分的铰链(支轴)被安装于底座2067上。由于控制单元2061被固定于控制单元底板2061b上，因此控制单元2061与控制单元底板2061b一同绕上述支轴转动(开闭)。通过这种机构，各单元2062～2066的筐体2062h～2066h的开口露出于外部，可以向紧固件2081、2082(参照图41)等进行调整。如此，单元2062～2066在起重磁铁车辆2001运行时，通过载置控制单元2061，使其内部成密闭空间，在维护伺服控制单元2060时设为开口状态。
另外，伺服控制单元2060进一步具备支承件2090，该支承件以控制单元2061相对于单元2062～2066绕上述支轴开放的状态支承控制单元2061。支承件2090例如由金属制的棒状部件构成，其一端卡合于底座2067的侧板2067b附近，另一端卡合于控制单元底板2061b。该支承件2090在控制单元2061为关闭的状态下被容纳于伺服控制单元2060的任何部位。
另外，在上述说明中，表示了将控制单元底板2061b作为逆变器单元2063～2066或升降压转换器单元2062的上盖使用的例子，但逆变器单元2063～2066或升降压转换器单元2062的上盖未必一定是控制单元2061的构成部件，只要具有防水功能也可以是其他部件(例如铁板)。而且，也可通过设置于每个单元2062～2066的部件堵住逆变器单元2063～2066或升降压转换器单元2062来代替用控制单元底板2061b之类的共同部件堵住它们的方式。
在此，对控制器2030的DC母线电压降低模式进行进一步说明。如前所述，DC母线电压降低模式为用于在混合式施工机械1的运行停止的状态下降低DC母线2110的电压的动作模式，是一种停止逆变电路2018A、2020A和2020B以及升降压转换器2100的全部，将设置于升降压转换器2100与电池2019之间的开关设为非连接状态之后，驱动逆变电路2020C来使泵马达2071消耗电力，由此降低DC母线2110的电压的模式。
图46是表示DC母线电压降低模式中的起重磁铁车辆2001的动作的流程图。首先，为了停止起重磁铁车辆2001的运行，由工作人员操作点火开关键(步骤S2011)。在本实施方式中，如此每停止起重磁铁车辆2001的运行，控制器2030就开始DC母线电压降低模式。即，控制器2030接受上述键操作，停止逆变电路2018A、2020A及2020B的驱动(步骤S2012)。由此，停止向电动发电机2012、回转用电动机2021及起重磁铁2007供给电力。接着，控制器2030停止升降压转换器2100的驱动(步骤S2013)。而且，控制器2030将升降压转换器2100与电池2019之间的开关设为非接通状态(步骤S2014)。由此，DC母线2110与电池2019被电性分离。而且，控制器2030指示引擎2011的ECU等来停止引擎2011(步骤S2015)。
此时，逆变电路2020C继续进行作为冷却用电动机的泵马达2071的驱动，冷却液通过泵马达2071继续在冷却液循环系统的内部循环。控制器2030继续进行逆变电路2020C的驱动，继续泵马达2071的动作(步骤S2016)。逆变电路2020C的驱动持续至通过与图3所示的电压传感器110b相同的电压传感器检测出的DC母线2110的电压成为预定阈值以下为止(步骤S2017；No)。
而且，若DC母线2110的电压成预定阈值以下(步骤S2017；Yes)，则控制器2030停止逆变电路2020C的驱动(步骤S2018)。由此，泵马达2071的动作停止，DC母线电压降低模式结束，起重磁铁车辆2001的运行完全停止。
图47是表示DC母线电压降低模式中的DC母线2110的电压推移的一例的曲线图。若在持续泵马达2071的驱动的状态下开关成非接通状态(图中的时刻T1)，则DC母线2110的电压Vdc从之前的电压Vact慢慢下降。该下降速度依存于泵马达2071的消耗电力。而且，若DC母线2110的电压Vdc低于预定的阈值Vth(图中的时刻T2)，则泵马达2071的动作就停止，因此电压Vdc的下降速度变缓慢。
对通过本实施方式的起重磁铁车辆2001获得的效果进行说明。如上所述，起重磁铁车辆2001具备用于冷却逆变器单元2063～2066或升降压转换器单元2062、控制单元20600的冷却液循环用泵2072。而且，在按照维护等需要降低DC母线2110的电压时，控制器2030通过DC母线2110的电压驱动用于驱动泵2072的泵马达2071，由此消耗DC母线2110的电压。泵2072本来就是为了冷却逆变器单元2063～2066或升降压转换器单元2062而搭载于起重磁铁车辆2001的要件，因此若根据这种方式，则无需只为了DC母线电压降低模式而新追加电阻器或开关等零部件。因此，根据本实施方式的起重磁铁车辆2001，能够以抑制可靠性降低的结构降低DC母线2110的电压。
另外，泵马达2071与例如驱动液压泵的电动发电机2012或驱动回转体2004之类的工作要件的回转用电动机2021等工作用电动机不同，并不对可动部或工作要件等赋予驱动力，即使该泵马达2071驱动，冷却液也只在配管内部循环。因此，根据本实施方式的起重磁铁车辆2001，不用对工作要件等赋予驱动力就能够降低DC母线2110的电压，因此能够安全降低DC母线2110的电压。
接着，对有关本实施方式的起重磁铁车辆2001、尤其是基于伺服控制单元2060的效果进行说明。伺服控制单元2060中，在每个驱动多个交流电动机(电动发电机2012、回转用电动机2021、泵马达2071等)中的其中一个交流电动机的逆变电路(逆变电路2018A、2020A～2020C中的任一个)或者进行电池2019的充放电的升降压转换器2100之类的驱动器电路设有筐体2062h～2066h，这些电路和筐体2062h～2066h作为升降压转换器单元2062及逆变器单元2063～2066各自独立。而且，这些单元2062～2066的筐体2062h～2066h在伺服控制单元2060中以可个别装卸的方式固定。因此，在工作现场等能够容易从伺服控制单元2060取下各个单元2062～2066，因此能够在任一电路上发生异常的情况等时确保高维护性。
另外，在本实施方式的伺服控制单元2060中，各单元2062～2066在预定方向上排列配置，这些筐体2062h～2066h之间通过紧固件2082固定。通过这种结构，能够有效地提高伺服控制单元2060整体的结构强度，并能够确保高耐振性或耐冲击性。
从以上内容可知，根据本实施方式的起重磁铁车辆2001，能够兼顾伺服控制单元2060的高耐振性或耐冲击性与高维护性。
另外，如本实施方式，优选伺服控制单元2060具备控制单元2061，该控制单元2061具有用于对单元2062～2066的各电路进行控制的控制器2030，当该控制单元2061载置于多个单元2062～2066上时，控制单元2061在单元2062～2066的一端可绕沿着预定方向设置的支轴转动(开闭)地安装。由此，容易向单元2062～2066内部进行调整，能够确保更高的维护性。并且，此时伺服控制单元2060进一步具备支承件2090，该支承件2090以控制单元2061相对于单元2062～2066绕支轴开放的状态支承控制单元2061，由此能够更容易地进行单元2062～2066的取下工作，并能够进一步提高维护性。
另外，如本实施方式，优选当控制单元2061以可转动的状态载置于多个单元2062～2066上时，单元2062～2066的各筐体2062h～2066h中的与控制单元2061对置的面成为开口状态。由此，容易向固定单元2062～2066的筐体2062h～2066h彼此之间的紧固件2082或固定筐体2062h～2066h与底座2067的紧固件2080、2081进行调整，能够进一步提高维护性。
另外，如本实施方式，优选伺服控制单元2060具备：底板2067a，载置单元2062～2066；及底座2067，具有从预定方向的两侧夹紧单元2062～2066的侧板2067b，其中单元2062～2066中位于两端的单元2062、66的筐体2062h、2066h与底座2067的侧板2067b通过紧固件2081可装卸地固定。由此，不会损坏维护性而进一步增加伺服控制单元2060整体的结构强度，从而能够进一步提高耐振性或耐冲击性。
另外，在本实施方式的起重磁铁车辆2001中，升降压转换器单元2062及多个逆变器单元2063～2066的输入端连接于共通的DC母线2110。因此，能够削减用于DC母线2110的空间，而且还有助于维护性的提高。并且，构成DC母线2110的正极汇流条2070a及负极汇流条2070b由细长的大致长方体形状的金属板构成，因此与配线连接相比，能够以较短的电流路径且较大的截面积连接各单元2062～2066的输入端之间。因此，能够以低电阻连接各单元2062～2066。
另外，在本实施方式的起重磁铁车辆2001中，DC母线(汇流条)2110沿着排列各单元2062～2066的方向设置于各单元2062～2066中的、在邻接于旁边单元的侧板上所设置的矩形缺口部，因此能够节省空间地配设DC母线(汇流条)2110。
接着，对本实施方式所涉及的混合式施工机械的其他例子进行说明。图48是作为本实施方式所涉及的混合式施工机械的其他一例表示轮式装载机2001B的外观的侧视图。如图48所示，轮式装载机2001B具备：车轮2201，用于行驶于平坦路；车体2202，被车轮2201的车轴支承；及铲斗2203，配置于车体2202的前方。由提升杆2204及升降缸2205构成用于抬起铲斗2203的机构，由铲斗缸2206构成用于使铲斗2203向后方倾斜或使其进行砂土等的放出动作的机构。车体2202上设置有用于容纳操作铲斗2203的操作员的驾驶室2207或用于产生液压的引擎(不图示)之类的动力源。
图49是表示轮式装载机2001B的电力系统和液压系统之类的内部结构的方框图。另外，在图49中，用双重线表示机械地传递动力的系统，用细实线表示电力系统。
如图49所示，轮式装载机2001B具备引擎2301，该引擎2301的旋转轴通过转矩分流器2301a连结于电动发电机2302及离合器2303。离合器2303连结于车轴2304，将引擎2301的动力传递至车轴2304。电动发电机2302辅助(assist)引擎2301的驱动力的同时，利用引擎2301的驱动力进行发电。通过电动发电机2302产生的交流电力通过逆变器单元2305所具有的逆变电路转换为直流电力，并储存于带有升降压转换器的电池2306。
另外，带有升降压转换器的电池2306通过逆变器单元2307所具有的其他逆变电路连接于作为交流电动机的泵马达2308。逆变器单元2307的逆变电路将从电池2306输出的直流电力转换为交流电力来驱动泵马达2308。泵马达2308的旋转轴连结于液压泵2309，由该液压泵2309产生的液压供给至提升缸2205及铲斗缸2206(图49)。并且，带有升降压转换器的电池2306通过逆变器单元2310所具有的另一其他逆变电路连接于作为交流电动机的冷却用马达2311。冷却用马达2311驱动用于将冷却液供给至设置于逆变器单元2305及2307的水冷用配管(与图43所示的配管2065a、2066a相同的配管)的泵。
在这种结构中，逆变器单元2305、2307及2310能够构成伺服控制单元2060A。该伺服控制单元2060A具备与上述伺服控制单元2060相同的结构。即，逆变器单元2305、2307及2310与图40～图45所示的单元2062～2066相同，在预定方向上排列配置的同时，相互邻接的逆变器单元的筐体彼此之间通过紧固件可装卸地固定。并且，伺服控制单元2060A进一步具备控制单元(不图示)，该控制单元具有用于控制逆变器单元2305、2307及2310的各逆变电路的控制电路，该控制单元载置于逆变器单元2305、2307及2310上，绕支轴可转动(开闭)地安装。而且，伺服控制单元2060A具备相当于图40所示的底座2067的部件及相当于图45所示的支承件2090的部件。
基于本发明的混合式施工机械并不局限于上述实施方式，能够进行其他种种变形。例如，在上述实施方式中例示说明了起重磁铁车辆及轮式装载机作为混合式施工机械，但在其他混合式施工机械(例如挖土机或起重机等)中也可以应用本发明。
产业上的可利用性
本发明尤其可以利用于混合式施工机械等工作机械中。
符号说明
图中：1-混合式施工机械，1A-叉车，1B-推土机，2-行驶机构，2a-液压马达，3-回转机构，4-回转体，5-动臂，6-斗杆，7-起重磁铁，8-动臂缸，9-斗杆缸，10-铲斗缸，11-引擎，12-电动发电机(交流电动机)，13-减速机，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18A、20A、20B、20C-逆变电路，19-电池，21-回转用电动机，22-分解器，23-机械制动器，24-回转减速机，25-先导管路，26-操作装置，27、28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器，31-驾驶席，32-叉子，34、38-车轮，35-装卸马达，36-行驶马达，40-点火开关键(点火开关钥匙)，41-蓄电机构，42～44-逆变电路，60-伺服控制单元，61-控制单元底板，62～65-逆变器单元，62a～66a-冷却用配管，62b、66b-金属容器，66-升降压转换器单元，67-板状底座，68-散热片，70-冷却液循环系统，75-辅助罐，78-泵，79-泵马达，100-升降压转换器，101-电抗器，103、105-IPM，104、106-配线基板，107～109-温度传感器，110-DC母线，120-蓄电机构，160-第1冷却液循环系统，170-第2冷却液循环系统，600-控制单元，601-筐体，601a-筐体容器，601b-筐体罩，602-卡板，603-散热片，603a、603b-冷却区域，604-控制卡，605a、605b、615-CPU，606a、606b-冷却用风扇，607-连接器，608-冷却用配管，609-电源卡，611-散热片，612-热传导性片，613-卡板，614-热传导板，1001-挖土机，1030-控制器，1030A、1030B、1030C-逆变器控制部，1030D-整体控制部，1031-1034-减法器，1032、1035-控制部，1033-转矩限制部，1037-电流变换部，1038-回转动作检测部，1040-信号生成部，1100-蓄电机构，1101-电池，1102-升降压转换器，1300-动臂再生用发电机，1310-液压马达，2001-起重磁铁车辆，2001B-轮式装载机，2030-控制器，2060-伺服控制单元，2061-控制单元，2062-升降压转换器单元，2063～2066-逆变器单元，2068-散热片，2070a-正极汇流条，2070b-负极汇流条，2080～2082-紧固件，2090-支承件，G-吊物。

Claims (12)

1.一种工作机械，其特征在于，具备：
工作用电动机，通过操作员的操作驱动；
直流母线，通过第1逆变电路被连接于所述工作用电动机；
蓄电池，通过直流电压变换器及开关被连接于所述直流母线；
控制部，控制所述第1逆变电路、所述直流电压变换器及所述开关；
冷却用电动机，驱动用于冷却所述第1逆变电路、所述直流电压变换器及所述控制部中的至少一个的冷却用风扇和/或冷却液循环用泵；及
冷却用电动机驱动电路，被连接于所述冷却用电动机与所述直流母线之间，由所述控制部控制来驱动所述冷却用电动机，
所述控制部具有母线电压降低模式，所述母线电压降低模式用于在该工作机械停止运行时降低所述直流母线的电压，在该母线电压降低模式中，将所述开关设为非连接状态后使所述冷却用电动机驱动电路作动来使所述冷却用电动机消耗电力，由此降低所述直流母线的电压。
2.如权利要求1所述的工作机械，其特征在于，
所述控制部在所述母线电压降低模式中，当所述直流母线的电压成为预定值以下时，停止所述冷却用电动机驱动电路的动作。
3.如权利要求1或2所述的工作机械，其特征在于，
所述控制部在所述母线电压降低模式开始时，在所述直流母线的电压高于所述蓄电池的电压的情况下，在将所述开关设为非连接状态之前，驱动所述直流电压变换器并对所述蓄电池进行充电。
4.如权利要求1至3中任一项所述的工作机械，其特征在于，
每当该工作机械停止运行时，所述控制部开始所述母线电压降低模式。
5.如权利要求1至3中任一项所述的工作机械，其特征在于，
所述控制部在该工作机械停止运行的状态下，在有来自工作人员的输入的情况下开始所述母线电压降低模式。
6.如权利要求1至5中任一项所述的工作机械，其特征在于，进一步具备：
内燃机发动机；
第1冷却液循环系统，包含冷却所述内燃机发动机的第1热交换器；及
第2冷却液循环系统，为了冷却所述第1逆变电路及所述直流电压变换器而在所述第1冷却液循环系统之外另设置，并包含第2热交换器。
7.如权利要求6所述的工作机械，其特征在于，
所述直流电压变换器包含电抗器而构成，
所述第2冷却液循环系统冷却所述电抗器。
8.如权利要求1至7中任一项所述的工作机械，其特征在于，
具备多个驱动器单元，所述多个驱动器单元包括逆变器单元和升降压转换器单元，所述逆变器单元具有包含智能型功率模块的所述第1逆变电路，所述升降压转换器单元具有包含智能型功率模块的所述直流电压变换器，
所述多个驱动器单元，除了内置于所述智能型功率模块的第1温度传感器之外，还在所述智能型功率模块的外部具有用于检测所述智能型功率模块的温度的第2温度传感器，
在基于所述第2温度传感器的温度检测结果超过预定第1阈值的情况下，所述预定第1阈值低于根据所述第1温度传感器所述智能型功率模块的过热保护功能动作的温度，该驱动器单元为所述逆变器单元时，所述控制部降低流向所述工作用电动机的最大驱动电流，并且当该驱动器单元为所述升降压转换器单元时，所述控制部降低来自所述蓄电池的最大放电电流和/或流向所述蓄电池的最大充电电流。
9.如权利要求8所述的工作机械，其特征在于，
所述多个驱动器单元分别具有容纳所述第1逆变电路或所述直流电压变换器的筐体，在预定方向上并排配置，并且相互邻接的所述驱动器单元的所述筐体彼此通过紧固件可装卸地固定着。
10.如权利要求8或9所述的工作机械，其特征在于，
进一步具备作为所述控制部的控制单元，
所述控制单元具有：筐体，具有密闭结构；多个CPU，设置于所述筐体内，控制所述多个驱动器单元的所述逆变电路及所述直流电压变换器；及冷却用配管，与所述多个CPU热结合，通过从所述筐体的外部导入冷却液来冷却所述多个CPU。
11.如权利要求8至10中任一项所述的工作机械，其特征在于，
具备筐体，所述筐体用于固定所述逆变器单元及所述升降压转换器单元，
所述逆变器单元的输入端及所述升降压转换器单元的输入端连接于由汇流条构成的DC母线。
12.如权利要求1所述的工作机械，其特征在于，具备：
冷却装置，冷却所述第1逆变电路；及
温度检测机构，检测所述冷却装置中的冷媒的温度，
所述第1逆变电路具有在检测出该第1逆变电路的温度在预定的运行停止温度以上时，停止供给用于驱动所述工作用电动机的电流的机构，
所述控制部在从所述温度检测机构取得的所述冷媒的温度大于预定的输出抑制温度时，与所述冷媒的温度在所述输出抑制温度以下时相比较，以减小供给至所述工作用电动机的电流的上限值的方式控制所述第1逆变电路，
所述输出抑制温度低于所述运行停止温度。
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