CN102971466B - 混合动力式工程机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合动力式工程机械，其即使在旋转体由于某些原因而进行了违反操作者的意志的动作的情况下，也能够通过通常的工程机械中的停止操作来快速地使旋转体停止。在混合动力式工程机械中，包括：逆变器控制器，其向逆变器输出PWM信号来控制电动马达的转速；第一电气回路，其具有切断机构，该切断机构根据门锁定杆开关选择为不可动的动作和点火开关选择为关闭的动作中任一方的动作，切断从逆变器控制器向逆变器输出的PWM信号；以及第二电气回路，其具有旋转制动器用电磁阀，该旋转制动器用电磁阀根据门锁定杆开关选择为不可动的动作和点火开关选择为关闭的动作中任一方的动作，使旋转制动器动作。

Description

混合动力式工程机械
技术领域
本发明涉及混合动力式工程机械，尤其涉及在旋转体的驱动中使用了电动马达的混合动力式工程机械。
背景技术
在例如液压挖掘机这样的工程机械中，作为动力源，使用汽油、轻油等燃料，通过发动机驱动液压泵而产生液压，由此驱动液压马达、液压缸等液压执行机构。液压执行机构为小型轻量且能够实现大的输出功率，被广泛用作工程机械的执行机构。
另一方面，近年来，提出了通过使用电动马达及蓄电装置(蓄电池或双电荷层电容器等)而比只使用液压执行机构的以往的工程机械提高了能量效率、实现了节能化的工程机械(专利文献1)。
电动马达(电动执行机构)与液压执行机构相比，具有能量效率高、能够将制动时的动能再生为电能(在采用液压执行机构的情况则为转换成热量放出)等能量性能优异的特点。
例如，在专利文献1记载的以往技术中，公开了搭载电动马达来作为旋转体的驱动执行机构的液压挖掘机的实施方式。
此外，还提出了为了在实现节能化的基础上发挥可靠性或舒适感等以往的液压马达的优异特性，同时搭载液压马达和电动马达并通过合计转矩来驱动旋转体的工程机械(专利文献2)。在该专利文献2中公开了如下液压工程机械的能量再生装置：在旋转体驱动用液压马达上直接连结电动马达，根据操作杆的操作量，控制器对电动马达指示输出转矩。
然而，在液压挖掘机这样具有旋转体的工程机械中，为了在停车中保持旋转体而装备有制动器。制动器以如下方式构成：当输入旋转操作杆信号从而旋转液压马达驱动时，制动器解除，当使杆回到中立从而液压马达停止时，制动器工作。由于在通常的液压挖掘机中不检测液压马达的转速，因此例如专利文献3公开的那样，通常多使用利用了节流阀等的液压定时回路，以便在使杆回到中立后，在间隔了短暂的时间后再使制动器工作。
专利文献1：日本特开2001-16704号公报
专利文献2：日本特开2004-124381号公报
专利文献3：日本实开昭62-200803号公报
发明内容
通常，在具有旋转液压马达的液压挖掘机中，在旋转体等机械由于某些原因而进行了违反操作员意志的动作的情况下，设想操作员使发送机钥匙为OFF来停止动力源，或操作门锁定杆来切断液压源的供给。其结果是，在适用了例如专利文献3的以往技术的工程机械中，能够快速地使机械停止。
另一方面，在搭载有使用了上述专利文献1、2那样的电动马达的旋转体驱动装置的工程机械中，按照安装在逆变器控制用控制器中的马达控制算法软件而生成PWM信号，并根据该PWM信号来开闭逆变器内的开关元件，由此生成三相交流电流，驱动控制电动马达。这样电动马达的驱动依赖于由微型计算机等构成的控制器的软件，因此有可能在旋转体等机械由于某些原因而进行了违反操作员意志的动作的情况下，即使操作员进行了与上述相同的操作，也不能快速地停止该机械。
此外，借助软件的安全方案在机械电气安全标准IEC60204中不被承认是安全装置。
本发明基于上述事态而完成，其目的在于提供如下混合动力式工程机械：在旋转体的驱动中使用了电动马达的混合动力式工程机械中，即使在旋转体由于某些原因而进行了违反操作员意志的动作的情况下，也能够通过通常的工程机械中的停止操作快速使旋转体停止。
为了实现上述目的，第一方案为一种混合动力式工程机械，其包括原动机、用于启动停止所述原动机的点火开关、由所述原动机驱动的液压泵、旋转体、所述旋转体驱动用的电动马达、与所述电动马达连接的蓄电装置、所述电动马达驱动用的逆变器(inverter)、由所述液压泵驱动的液压执行机构、使所述旋转体的旋转停止的液压驱动的旋转制动器、对所述液压执行机构的可动/不可动进行选择的门锁定杆开关、以及对所述旋转体的驱动进行指令的旋转用的操作杆装置，在该混合动力式工程机械中，包括：逆变器控制器，其向所述逆变器输出PWM信号来控制所述电动马达的转速；第一电气回路，其具有切断机构，该切断机构根据所述门锁定杆开关选择为不可动的动作和所述点火开关选择为关闭的动作中的任一方的动作，切断从所述逆变器控制器向所述逆变器输出的PWM信号；以及第二电气回路，其具有旋转制动器用电磁阀，该旋转制动器用电磁阀根据所述门锁定杆开关选择为不可动的动作和所述点火开关选择为关闭的动作中的任一方的动作，使所述旋转制动器工作。
此外，第二方案的特征在于，在第一发明中，还具有所述旋转体驱动用的液压马达，并具有控制装置，该控制装置在所述旋转用的操作杆装置被操作时驱动所述电动马达和所述液压马达双方，并以所述电动马达和所述液压马达的合计转矩进行所述旋转体的驱动。
此外，第三方案的特征在于，在第一或第二发明中，所述液压驱动的旋转制动器包括：在检测到所述旋转用的操作杆装置的中立位置并经过一定时间后使制动器动作开始的通常停止手段；以及根据来自紧急停止检测手段的信号在比所述通常停止机构的一定时间短的时间内使制动器动作开始的紧急停止手段。
根据本发明，在旋转体的驱动中使用了电动马达的混合动力式工程机械中，在旋转体等机械由于某些原因而进行了违反操作员意志的动作的情况下，通过切断发动机的点火开关、或使门锁定杆位于锁定位置等通常的工程机械中的停止操作，使旋转电动马达可靠地成为自由运转状态，并以适当的定时使停止制动器动作，因此能够快速地使旋转体停止。其结果是，能够提高混合动力式工程机械及操作员的安全性，并能够使混合动力式工程机械的运转率提高。
附图说明
图1是表示本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式的侧视图。
图2是构成本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式的电动/液压设备的系统结构图。
图3是本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式的系统结构及控制框图。
图4是本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式中的旋转/制动液压系统的系统结构图。
图5是本发明的混合动力式工程机械的第二实施方式中的旋转/制动液压系统的系统结构图。
具体实施方式
以下，以将电动马达用于旋转装置的混合动力式液压挖掘机为例说明本发明实施方式。此外，本发明能够适用于具有旋转体的全部工程机械(包括作业机械)，本发明的适用范围并不限定于液压挖掘机。例如本发明也能够适用于具有旋转体的起重车等其他工程机械。图1是表示本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式的侧视图，图2是构成本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式的电动/液压设备的系统结构图，图3是本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式的系统结构及控制框图。
在图1中，混合动力式液压挖掘机具有行驶体10、能够旋转地设置在行驶体10上的旋转体20及挖掘机构30。
行驶体10由一对履带11a、11b及履带架12a、12b(在图1中仅示出单侧)、对各履带11a、11b进行独立驱动控制的一对行驶用液压马达13、14及其减速机构等构成。
旋转体20包括：旋转架21、设置在旋转架21上的作为原动机的发动机22、由发动机22驱动的辅助发电马达23、旋转电动马达25及旋转液压马达27、与辅助发电马达23及旋转电动马达25连接的双电荷层电容器24、以及使旋转电动马达25和旋转液压马达27的旋转减速的减速机构26等，旋转电动马达25和旋转液压马达27的驱动力经由减速机构26被传递，通过该驱动力驱动旋转体20(旋转架21)使之相对于行驶体10旋转。
此外，在旋转体20上搭载有挖掘机构(前部装置)30。挖掘机构30包括：动臂31、用于驱动动臂31的动臂液压缸32、被旋转自如地轴支承在动臂31的前端部附近的斗杆33、用于驱动斗杆33的斗杆液压缸34、被旋转自如地轴支承在斗杆33前端的铲斗35、以及用于驱动铲斗35的铲斗液压缸36等。
另外，在旋转体20的旋转架21上搭载有用于驱动上述行驶用液压马达13、14、旋转液压马达27、动臂液压缸32、斗杆液压缸34、及铲斗液压缸36等液压执行机构的液压系统40。液压系统40包括作为产生液压的液压源的液压泵41(图2)及用于驱动控制各执行机构的控制阀42(图2)，液压泵41由发动机22驱动。
接着，概略说明液压挖掘机的电动/液压设备的系统结构。如图2所示，发动机22的驱动力被传递至液压泵41。控制阀42根据来自旋转用的旋转操作杆装置107(参照图3)的旋转操作指令(液压先导信号)来控制向旋转液压马达27供给的液压油的流量和方向。此外控制阀42根据来自未图示的旋转以外的操作杆装置的操作指令(液压先导信号)来控制向动臂液压缸32、斗杆液压缸34、铲斗液压缸36及行驶用液压马达13、14供给的液压油的流量和方向。
电动系统由上述辅助发电马达23、电容器24及旋转电动马达25、动力控制单元55及主接触器56等构成。动力控制单元55具有斩波器(chopper)51、逆变器52、53、平滑电容器54等，主接触器56具有主继电器57、冲击电流防止电路58、逆变器控制用控制器60(图3)等。
来自电容器24的直流电借助斩波器51而被升压为规定的母线电压，并被输入至用于驱动旋转电动马达25的逆变器52、及用于驱动辅助发电马达23的逆变器53。为使母线电压稳定化而设置有平滑电容器54。旋转电动马达25和旋转液压马达27的旋转轴相结合，经由减速机构26驱动旋转体20。根据辅助发电马达23及旋转电动马达25的驱动状态(是动力运行还是再生)，电容器24进行充放电。
控制器80利用旋转操作指令信号、压力信号及旋转速度信号等(后述)，生成对控制阀42、动力控制单元55的控制指令，进行使用旋转液压马达27的液压单独旋转模式与使用旋转液压马达27和旋转电动马达25的液压电动复合旋转模式的切换、各模式的旋转控制、电动系统的异常监视、能量管理等的控制。
接着，使用图3更详细地说明本发明的进行旋转控制所需的器件或控制机构、控制信号等。
液压挖掘机具有用于起动发动机22的点火开关110、以及在作业中止时使先导压截断阀76为ON从而使液压系统不能工作的门锁定杆装置109。此外，液压挖掘机具有：上述控制器80、与控制器80的输入输出有关的液压/电气变换装置119、120、121、122、及电气/液压变换装置75a、75b、75c、75d，这些构成旋转控制系统。液压/电气变换装置119、120、121、122分别为例如压力传感器，电气/液压变换装置75a、75b、75c、75d为例如电磁比例减压阀。
控制器80由异常监视/异常处理控制模块81、能量管理控制模块82、液压电动复合旋转控制模块83、液压单独旋转控制模块84、控制切换模块85等构成。
在整个系统中无异常、旋转电动马达25能够驱动的状态下，控制器80选择液压电动复合旋转模式。此时，控制切换模块85连接液压电动复合旋转控制模块83，通过液压电动复合旋转控制模块83控制旋转执行机构动作。通过旋转操作杆装置107的输入而产生的液压先导信号由液压/电气变换装置119、120变换为电信号，并被输入至液压电动复合旋转控制模块83。旋转液压马达27的工作压被液压/电气变换装置121、122变换为电信号，并输入到液压电动复合旋转控制模块83。从动力控制单元55内的电动马达驱动用的逆变器输出的旋转马达速度信号也被输入液压电动复合旋转控制模块83。液压电动复合旋转控制模块83根据来自旋转操作杆装置107的液压先导信号、旋转液压马达27的工作压信号及旋转马达速度信号来进行规定的运算，计算出旋转电动马达25的指令转矩，并向动力控制单元55内的逆变器控制用控制器60输出转矩指令EA。其结果是，旋转电动马达25驱动。同时，将使液压泵41的输出转矩及液压马达27的输出转矩以与电动马达25所输出的转矩部分相对应的量减少的减转矩指令EB、EC输出至电气/液压变换装置75a、75b。
另一方面，通过旋转操作杆装置107的输入而产生的液压先导信号也被输入至控制阀42。由此，将旋转马达用的滑阀113(参照图4)从中立位置切换至A位置或C位置从而将液压泵41的喷出油向旋转液压马达27供给，也同时驱动旋转液压马达27。
根据电动马达25加速时消耗的能量和减速时再生的能量的差，电容器24的蓄电量进行增减。对此进行控制的是能量管理控制模块82，通过向辅助发电马达23发出发电或辅助指令ED，来进行将电容器24的蓄电量保持在规定范围的控制。
动力控制单元55内的逆变器控制用控制器60接收来自控制器80的转矩指令EA、发电或辅助指令ED，并根据指令对逆变器52、53输出PWM信号，使逆变器52、53内的未图示的开关元件开闭，由此生成三相交流电流，以指令的转矩驱动旋转电动马达25、辅助发电马达23。
在动力控制单元55、旋转电动马达25、电容器24、动力控制单元55等电动系统中发生了故障、异常、警告状态的情况下，或在电容器24的蓄电量变为规定范围外的情况下，异常监视异常处理控制模块81及能量管理控制模块82对控制切换模块85进行切换而选择液压单独旋转控制模块84，进行从液压电动复合旋转模式向液压单独旋转模式的切换。基本上，旋转的液压系统被匹配成与旋转电动马达25协调动作，因此液压单独旋转控制模块84分别向电气/液压变换装置75c、75d输出旋转驱动特性修正指令EE和旋转先导压修正指令EF，进行使旋转液压马达27的驱动转矩增加的修正和使旋转液压马达27的制动转矩增加的修正，由此进行即使没有旋转电动马达25的转矩也不损害旋转操作性这样的控制。
接着，使用图4详细说明旋转/制动液压系统。图4是本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式中的旋转/制动液压系统的系统结构图。在图4中，与图1至图3所示的附图标记具有相同附图标记的是同一部分，因此省略其详细说明。
图3的控制阀42对应于每个执行机构具有被称为滑阀的阀部件，根据来自旋转操作杆装置107、73的指令(液压先导信号)，相对应的滑阀进行变位从而开口面积发生变化，在各油路中通过的液压油的流量发生变化。图4所示的旋转/制动液压系统只包括旋转用滑阀。
在图4中，旋转/制动液压系统包括：由带有弹簧的单向液压缸构成的旋转制动器101、旋转制动器用电磁阀102、上述液压泵41及旋转液压马达27、旋转操作用电磁阀106、旋转操作杆装置107、旋转用滑阀113、旋转用的可变过载安全阀114、115、旋转用的止回阀116、117、及油箱130。
液压泵41为可变容量泵，具有未图示的调节器，通过使调节器动作来改变液压泵41的倾转角而使液压泵41的容量改变，从而使液压泵41的喷出流量和输出转矩改变。若从图3的液压电动复合旋转控制模块83向电气/液压变换装置75a输出减转矩指令EB，则电气/液压变换装置75a向调节器输出相对应的控制压力，将调节器的设定变更为液压泵41的最大输出转矩减少与电动马达25所输出的转矩部分相对应的量。
旋转用滑阀113具有A、B、C三个位置，其接收来自旋转操作杆装置107的旋转操作指令(液压先导信号)而从中立位置B连续地切换至A位置或C位置。
旋转操作杆装置107经由后述的旋转操作用电磁阀106而与先导液压源108连接，并内置有根据杆操作量对来自先导液压源108的压力进行减压的减压阀，将与杆操作量相应的压力(液压先导信号)经由管路131A或131B提供给旋转用滑阀113的左右任一个压力室。
在管路131A、131B上分别设有检测管路内压力的压力传感器119、120。此外，作为后述的旋转制动器101用的液压回路而设有梭阀111，其中该梭阀111的一输入端与管路131A的中间部连接，另一输入端与管路131B的中间部连接。
当旋转用滑阀113位于中立位置B时，从液压泵41喷出的液压油通过旁路节流部而回到油箱130。当旋转用滑阀113接收到与杆操作量相应的压力(液压先导信号)而切换至A位置时，来自液压泵41的液压油通过A位置的入口节流部而被输送至旋转用液压马达27的左侧，来自旋转用液压马达27的返回油通过A位置的出口节流部而回到油箱130，旋转液压马达27向一个方向旋转。相反地，当旋转用滑阀113接收到与杆操作量相应的压力(液压先导信号)而切换至C位置时，来自液压泵41的液压油通过C位置的入口节流部而被输送至旋转用液压马达27的右侧，来自旋转用液压马达27的返回油通过C位置的出口节流部而回到油箱130，旋转用液压马达27向与在A位置的情况下相反的方向旋转。
此外，对从液压泵41向旋转液压马达27的左侧输送的液压油的压力进行检测的压力传感器121设置在将旋转用滑阀113与旋转液压马达27的左侧相连接的管路上，同样，对从液压泵41向旋转液压马达27的右侧输送的液压油的压力进行检测的压力传感器122设置在将旋转用滑阀113与旋转液压马达27的右侧相连接的管路上。
当旋转用滑阀113位于B位置和A位置的中间时，来自液压泵41的液压油被分配至旁路节流部和入口节流部。此时，在入口节流部的入口侧产生与旁路节流部的开口面积相应的压力，通过该压力向旋转用液压马达27供给液压油，提供与该压力(旁路节流部的开口面积)相应的工作转矩。此外，来自旋转用液压马达27的排出油受到与此时的出口节流部的开口面积相应的阻力而产生背压，产生与出口节流部的开口面积相应的制动转矩。在B位置和C位置的中间也是一样的。
当旋转操作杆装置107的操作杆回到中立位置，从而使旋转用滑阀113回到中立位置B时，由于旋转体20是惯性体，因此旋转液压马达27因其惯性继续旋转。此时，当来自旋转液压马达27的排出油的压力(背压)要超过旋转用的可变过载安全阀114或115的设定压力时，过载安全阀114或115工作而使液压油的一部分溢流到油箱130由此限制背压的上升，并产生与过载安全阀114或115的设定压力相应的制动转矩。
此外，用于在过载安全阀114或115工作时防止来自旋转液压马达27的喷出油向其他系统逆流的止回阀116、117以只从油箱130侧向旋转液压马达27侧开口的方式与过载安全阀114、115并联设置。
旋转操作用电磁阀106是电磁操作型的两端口两位置型的切换阀，并选择性地控制先导液压源108与旋转操作杆装置107的连通/切断。该旋转操作用电磁阀106在非励磁时借助弹簧构件而位于使先导液压源108和旋转操作杆装置107处于切断状态的位置。该旋转操作用电磁阀106在一侧配置有电磁驱动部，并连接有后述的控制机构的输出导线。
接着，详细说明使旋转体20停止的制动液压系统的旋转制动器101用的液压回路。
旋转制动器101是带有弹簧的单向液压缸的执行机构，包括：被配置在缸底的弹簧构件等内部弹性体向杆室侧压靠的活塞杆101a；形成在活塞缸的杆室侧，并供先导液压油流入的油室101b；以及配置在活塞杆101a的前端，并根据活塞杆101a的驱动量使阻碍旋转体20的旋转的按压力增加的例如制动构件。
旋转制动器101用的液压回路大致为：将来自先导液压源108的先导液压油经由先导管路、梭阀111、及后述的旋转制动器用电磁阀102而向旋转制动器101的油室101b供给，由此控制上述制动构件的按压力，使旋转体20的旋转停止。
在输出与上述旋转操作杆装置107的杆操作量相应的压力的梭阀111的输出端连接有先导管路111A的一端，其中在该先导管路111A上设有止回阀112且先导管路111A的另一端与旋转制动器101的油室101b连接。
在旋转制动器101的油室101b连接有先导管路111B的一端，在先导管路111B的另一端连接有对先导管路111B与连通至油箱130的排油路102A的连通/切断进行切换的旋转制动器用电磁阀102。旋转制动器用电磁阀102是电磁操作型的两端口两位置型的切换阀，并选择性地控制旋转制动器101的油室101b与油箱130的连通/切断。该旋转制动器用电磁阀102在非励磁时借助弹簧构件位于使旋转制动器101的油室101b和油箱130处于连通状态的位置。在该旋转制动器用电磁阀102的一侧配置有电磁驱动部，并连接有后述的控制机构的输出导线。
在排油路102A的内部设置有弱节流部104。借助在内部设置有节流部103的管路103A，先导管路111A与排油路102A的比设置了弱节流部104的位置更靠油箱130侧的位置连接。
接着，说明在紧急停止时使后述的逆变器控制用控制器60的PWM输出停止的第一电气回路、以及在紧急停止时使上述旋转制动器用电磁阀102、旋转操作用电磁阀106工作的第二电气回路。
如图4所示，与紧急停止有关的电气回路包括：第一电气回路，其具有继电器或开关301，该继电器或开关301根据门锁定杆装置109的开关选择为不可动这一动作和点火开关110选择为关闭这一动作中的任一方的动作，切断从逆变器控制用控制器60向旋转电动马达用逆变器52输出的PWM信号；以及第二电气回路，其具有旋转制动器用电磁阀102，该旋转制动器用电磁阀102根据门锁定杆装置109的开关选择为不可动这一动作和点火开关110选择为关闭这一动作中任一方的动作，使旋转制动器101动作。
第一电气回路具有输出导线133，该输出导线133与动力控制单元55的逆变器控制用控制器60的继电器或开关301连接，第二电气回路具有输出导线134，该输出导线134与旋转制动器用电磁阀102、旋转操作用电磁阀106的电磁驱动部连接。
第一电气回路和第二电气回路经由串联连接的门锁定杆装置109和点火开关110而与电源118电连接。因此，只有在使门锁定杆装置109选择运转位置且使点火开关110选择ON位置时，才向输出导线133、134各自的连接部供给电源。
如图4所示，逆变器控制用控制器60具有：根据来自控制器80的指令而生成PWM信号的运算部即CPU302、以及通过来自上述输出导线133的信号而进行驱动的继电器或开关301。当继电器或开关301为ON时，CPU302所生成的PWM信号向逆变器52输出，当继电器或开关301为OFF时，停止向逆变器52输出的PWM信号。即，在本实施方式中，不经由CPU302即不经由安装在CPU302内的软件，而是通过电信号，使从CPU302输出的对逆变器52的PWM信号输出停止。
接着，使用图4说明本发明实施方式的动作。
在图4中，当使点火开关110为ON，且使门锁定杆装置109选择运转位置时，旋转操作用电磁阀106的电磁驱动部被励磁从而切换至连通位置。其结果是，来自先导液压源108的先导液压油被供给至旋转操作杆装置107。此外，旋转制动器用电磁阀102的电磁驱动部被励磁从而切换至切断位置。其结果是，旋转制动器101的油室101b与油箱130的连通被切断，来自梭阀111的液压油流入旋转制动器101的油室101b。
若操作旋转操作杆装置107，则液压油经由先导液压回路131A、131B而供给至旋转用滑阀113的左右任一个压力室，从而驱动滑阀，使液压泵41和旋转液压马达27之间的主液压回路132连通。由此，旋转液压马达27旋转，驱动旋转体20(图1)。
此时，液压油经由梭阀111、止回阀112而同时被输送至旋转制动器101的油室101b，从而活塞杆101a缩小，制动器构件与旋转体20的按压力消除从而制动解除。
当旋转操作杆装置107回到中立位置时，旋转用滑阀113变为中立的B位置，关闭液压泵41和旋转液压马达27之间的主液压回路132，因此旋转液压马达27停止。此时，经由梭阀111、止回阀112的液压油也不同时供给至旋转制动器101，液压油经由节流部103流入油箱130，因此在与节流部103的节流量相应的规定时间后制动器101动作，停止保持旋转体20。
另一方面，在旋转电动马达25中，若旋转操作杆装置107被操作，从而在液压先导回路131A、131B中产生压力，则通过压力传感器119、120检测压力信号并将其变换为电信号而输入至控制器80。控制器80将该电信号识别为杆操作量，同时根据由压力传感器121、122检测的主液压回路的压力而算出旋转液压马达27的输出转矩。控制器80根据旋转液压马达27的输出转矩和杆操作量，计算对旋转电动马达25的指令转矩，并向动力控制单元55的逆变器控制用控制器60输出指令信号。逆变器控制用控制器60按照接收到的指令信号对逆变器52输出PWM信号，使逆变器52内的未图示的开关元件开闭，由此生成三相交流电流，并以指令的转矩驱动旋转电动马达25。
这样当旋转体20被驱动时，在例如由于动力控制单元55内的电气部件的异常、逆变器控制用控制器60或控制器80的异常等，在旋转体20的动作中产生了异常，操作员感到危险的情况下，操作员首先考虑使旋转操作杆装置107回到中立位置来观察情况。
在即使使旋转操作杆装置107回到中立位置也没有消除危险的情况下，操作员考虑作为紧急停止手段而将门锁定杆装置109切换至锁定位置，或为了要切断发动机22而使点火开关110选择OFF位置。在本实施方式中，当进行这些紧急停止手段的操作中任一种时，经由输出导线133对逆变器控制用控制器60内的继电器或开关301励磁的信号被切断，从逆变器控制用控制器60的CPU302向旋转电动马达用逆变器52的PWM信号输出停止，从而能够使旋转电动马达25成为自由运转(free run)状态。
另一方面，对旋转操作用电磁阀106的电磁驱动部的励磁被解除，旋转操作用电磁阀106通过弹簧的恢复力而切换至切断位置。其结果是，来自先导液压源108的先导液压油的供给停止。此外，对旋转制动器用电磁阀102的电磁驱动部的励磁被解除，旋转制动器用电磁阀102通过弹簧的恢复力而切换至连通位置。其结果是，旋转制动器101的油室101b与油箱130连通，油室101b内的液压油经由排油路102A内部的弱节流部104而向油箱130流出，由此旋转制动器101工作。此外，弱节流部104的节流量设定为在对于紧急停止制动不会产生问题的短时间内使旋转制动器101工作。即，在通常停止时，在检测到旋转操作杆装置107的中立位置并经过由节流部103确定的一定时间后，制动器动作开始，与此相对的，在紧急停止时，检测来自紧急停止检测机构的信号并在由弱节流部104确定的比通常停止手段的一定时间短的时间内使制动器动作开始。
根据上述本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式，在旋转体20的驱动中使用了电动马达的混合动力式工程机械中，在旋转体20由于某些原因而进行了违反操作员意志的动作的情况下，通过使发动机22的点火开关110选择OFF位置、或使门锁定杆装置109选择锁定位置等通常的工程机械中的停止操作，使旋转电动马达25可靠地成为自由运转状态，并以适当的定时使旋转制动器101动作，因此能够快速地使旋转体20停止。其结果是，能够使混合动力式工程机械及操作员的安全性提高，并能够使混合动力式工程机械的运转率提高。
此外，根据上述本发明的混合动力式工程机械的第一实施方式，在旋转体20由于某些原因而进行了违反操作员意志的情况下，使门锁定杆装置109选择锁定位置、或使点火开关110为OFF，由此能够使旋转电动马达25在电气回路上可靠地变为自由运转状态，并且旋转制动器用电磁阀102打开而使液压油穿过，从而旋转制动器101立刻工作，因此能够使旋转体20紧急停止。
接着，使用图5说明本发明的混合动力式工程机械的第二实施方式的液压挖掘机。图5是本发明的混合动力式工程机械的第二实施方式中的旋转/制动液压系统的系统结构图。此外，在图5中，与图1至图4所示的附图标记具有相同附图标记的是相同的部分或相当的部分，因此省略该部分的说明。
在图4所示的第一实施方式中，为了驱动旋转体20而设置了旋转电动马达25和旋转液压马达27，但在本实施方式中不同之处为取代该结构而采用只通过旋转电动马达25来驱动旋转体20的结构。在本实施方式中，也与第一实施方式相同，通过使门锁定杆装置109选择锁定位置、或使点火开关110为OFF，由此能够使旋转电动马达25在电气回路上可靠地变为自由运转状态，并且能够通过使旋转制动器用电磁阀102打开，由此使液压油穿过而使旋转制动器101立刻工作，从而使旋转体20紧急停止。
根据上述本发明的混合动力式工程机械的第二实施方式，能够得到与上述第一实施方式相同的效果。
在本发明中，将门锁定杆装置109或点火开关110的电信号直接输入至逆变器控制用控制器60，并以相同的信号使继电器或开关301驱动，由此不经由安装在CPU302内的软件地使从CPU302输出的对旋转电动马达用逆变器52的PWM输出停止。
但是，不经由CPU而是通过电信号使PWM输出停止的功能是多在最近的马达控制用微控制器中安装的硬件功能，为了实施本发明，也可以不在逆变器控制用控制器60内设置继电器或开关301，而是使用这些微控制器来构成逆变器控制用控制器60。
此外，在本发明的实施方式中，在作为紧急停止机构的电气回路中，以串联连接门锁定杆装置109的开关部和点火开关110的结构为例进行了说明，但并不限于此，也可以只由门锁定杆装置109的开关部或点火开关110中的任一种形成。
附图标记说明

Claims (3)

1.一种混合动力式工程机械，其包括原动机(22)、用于启动停止所述原动机(22)的点火开关(110)、由所述原动机(22)驱动的液压泵(41)、旋转体(20)、所述旋转体驱动用的电动马达(25)、与所述电动马达(25)连接的蓄电装置(24)、所述电动马达驱动用的逆变器(52)、由所述液压泵(41)驱动的液压执行机构、使所述旋转体(20)的旋转停止的液压驱动的旋转制动器(101)、对所述液压执行机构的可动/不可动进行选择的门锁定杆开关(109)、以及对所述旋转体(20)的驱动进行指令的旋转用的操作杆装置(107)，
所述混合动力式工程机械的特征在于，包括：
逆变器控制器(60)，其向所述逆变器(52)输出PWM信号来控制所述电动马达(25)的转速；
第一电气回路，其具有切断机构(301)，所述切断机构(301)根据所述门锁定杆开关(109)选择为不可动的动作和所述点火开关(110)选择为关闭的动作中的任一方的动作，切断从所述逆变器控制器(60)向所述逆变器(52)输出的PWM信号；以及
第二电气回路，其具有旋转制动器用电磁阀(102)，所述旋转制动器用电磁阀(102)根据所述门锁定杆开关(109)选择为不可动的动作和所述点火开关(110)选择为关闭的动作中的任一方的动作，使所述旋转制动器(101)工作。
2.根据权利要求1所述的混合动力式工程机械，其特征在于，
所述混合动力式工程机械还具有所述旋转体驱动用的液压马达(27)，
所述混合动力式工程机械具有控制装置(80)，所述控制装置(80)在所述旋转用的操作杆装置(107)被操作时驱动所述电动马达(25)和所述液压马达(27)双方，并以所述电动马达(25)和所述液压马达(27)的合计转矩进行所述旋转体(20)的驱动。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力式工程机械，其特征在于，
在输出与所述旋转用的操作杆装置(107)的杆操作量相应的压力的梭阀(111)的输出端连接有先导管路(111A)的一端，所述先导管路(111A)的另一端与所述液压驱动的旋转制动器(101)的油室(101b)连接，在所述先导管路(111A)连通至油箱(130)的管路(103A)上设有节流部(103)，
所述液压驱动的旋转制动器(101)具有：在检测到所述旋转用的操作杆装置(107)的中立位置并经过与所述节流部(103)的节流量相应的一定时间后使制动器动作开始的通常停止手段；以及根据来自紧急停止检测机构的信号在比所述通常停止手段的所述一定时间短的时间内使制动器动作开始的紧急停止手段。
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