JP2001003397A - ハイブリッド建設機械の制御装置 - Google Patents
ハイブリッド建設機械の制御装置Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
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- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 作業負荷の異なる各種の作業モードで作業を
行う場合に、バッテリの過剰な充電および放電による劣
化を防止する。 【解決手段】 エンジン１０で駆動される発電機１１の
電力により主バッテリ１２を充電可能であると共に、少
なくとも主バッテリ１２から放電される電力により電動
機６等を作動させることにより作業可能なものである。
作業内容に応じて発電機１１から出力される電力を変更
する発電機出力制御部５１を有している。
行う場合に、バッテリの過剰な充電および放電による劣
化を防止する。 【解決手段】 エンジン１０で駆動される発電機１１の
電力により主バッテリ１２を充電可能であると共に、少
なくとも主バッテリ１２から放電される電力により電動
機６等を作動させることにより作業可能なものである。
作業内容に応じて発電機１１から出力される電力を変更
する発電機出力制御部５１を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンとバッテ
リとを組み合わせて各種の作業を行うハイブリッドショ
ベル等のハイブリッド建設機械の制御装置に関するもの
である。
リとを組み合わせて各種の作業を行うハイブリッドショ
ベル等のハイブリッド建設機械の制御装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ショベル等の建設機械は、一般に、エン
ジンによりアクチュエータを駆動するように構成されて
いるが、この構成では、作業時における大きな負荷変動
に対応するようにエンジン出力を大幅に変動させながら
作業を行う必要があるため、燃費効率が悪いと共に、騒
音や排気ガス等の環境上の点でも問題がある。
ジンによりアクチュエータを駆動するように構成されて
いるが、この構成では、作業時における大きな負荷変動
に対応するようにエンジン出力を大幅に変動させながら
作業を行う必要があるため、燃費効率が悪いと共に、騒
音や排気ガス等の環境上の点でも問題がある。
【０００３】そこで、近年においては、エンジンに電動
機や発電機を連結し、エンジン出力の一部や全部を電力
に変換し、軽負荷の作業時に余った電力をバッテリに充
電しておく一方、重負荷の作業時にバッテリから電力を
取り出して重負荷の作業に利用するというハイブリッド
建設機械およびその制御装置が開発や提案されている
（実開平５−４８５０１号公報等）。そして、この構成
であれば、例えば図７に示すように、作業負荷（作業エ
ネルギー）の変動分をバッテリの充放電で平滑化するこ
とができるため、作業負荷（作業エネルギー）が大幅に
変動した場合であっても、エンジン出力の変動を最小限
に抑制することができる。従って、従来は、作業時に消
費されるバッテリを充電する際に、一定のエンジン出力
となるように制御することによって、良好な燃費効率、
低騒音化および排気ガスの低減化を実現している。
機や発電機を連結し、エンジン出力の一部や全部を電力
に変換し、軽負荷の作業時に余った電力をバッテリに充
電しておく一方、重負荷の作業時にバッテリから電力を
取り出して重負荷の作業に利用するというハイブリッド
建設機械およびその制御装置が開発や提案されている
（実開平５−４８５０１号公報等）。そして、この構成
であれば、例えば図７に示すように、作業負荷（作業エ
ネルギー）の変動分をバッテリの充放電で平滑化するこ
とができるため、作業負荷（作業エネルギー）が大幅に
変動した場合であっても、エンジン出力の変動を最小限
に抑制することができる。従って、従来は、作業時に消
費されるバッテリを充電する際に、一定のエンジン出力
となるように制御することによって、良好な燃費効率、
低騒音化および排気ガスの低減化を実現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、建設機械で
実施される作業の種類は、例えばショベルの作業にあっ
ては堀削や水平引き均し、土羽打ち、ばらまき等の作業
が存在するように、作業負荷が大幅に異なる各種の作業
が存在する（図４参照）。従って、上記従来のように、
全ての作業に対して一律に一定のエンジン出力となるよ
うに制御しながら充電を行う構成では、小さな負荷の作
業を行う場合に、一定のエンジン出力で充電される電力
が消費電力に対して過剰となってバッテリの充電能力を
上回る結果、エネルギーの無駄やバッテリの劣化の原因
になるという問題がある。また、大きな負荷の作業を行
う場合には、一定のエンジン出力で充電される電力が消
費電力に対して過少となってバッテリの放電能力を上回
る結果、小さな負荷の場合と同様にバッテリの劣化の原
因になるという問題がある。
実施される作業の種類は、例えばショベルの作業にあっ
ては堀削や水平引き均し、土羽打ち、ばらまき等の作業
が存在するように、作業負荷が大幅に異なる各種の作業
が存在する（図４参照）。従って、上記従来のように、
全ての作業に対して一律に一定のエンジン出力となるよ
うに制御しながら充電を行う構成では、小さな負荷の作
業を行う場合に、一定のエンジン出力で充電される電力
が消費電力に対して過剰となってバッテリの充電能力を
上回る結果、エネルギーの無駄やバッテリの劣化の原因
になるという問題がある。また、大きな負荷の作業を行
う場合には、一定のエンジン出力で充電される電力が消
費電力に対して過少となってバッテリの放電能力を上回
る結果、小さな負荷の場合と同様にバッテリの劣化の原
因になるという問題がある。
【０００５】そこで、本発明は、負荷の異なる各種の作
業を行う場合に、バッテリの過剰な充電および放電によ
る劣化を防止することができるハイブリッド建設機械の
制御装置を提供するものである。
業を行う場合に、バッテリの過剰な充電および放電によ
る劣化を防止することができるハイブリッド建設機械の
制御装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、エンジンで駆動される発電機の
電力によりバッテリを充電可能であると共に、少なくと
もバッテリから放電される電力により電動機を作動させ
ることにより作業可能なハイブリッド建設機械の制御装
置において、作業内容に応じて前記発電機から出力され
る電力を変更する出力変更手段を有することを特徴とし
ている。
に、請求項１の発明は、エンジンで駆動される発電機の
電力によりバッテリを充電可能であると共に、少なくと
もバッテリから放電される電力により電動機を作動させ
ることにより作業可能なハイブリッド建設機械の制御装
置において、作業内容に応じて前記発電機から出力され
る電力を変更する出力変更手段を有することを特徴とし
ている。
【０００７】上記の構成によれば、作業内容に応じて発
電機から出力される電力を変更すると、大きな作業負荷
のときには大きな電力が発電機から出力され、小さな作
業負荷のときには小さなで電力が発電機から出力可能と
なる。また、作業負荷は、電動機の消費電力に対して比
例関係にあるため、大きな作業負荷のときには大きな電
力がバッテリから放電され、小さな作業負荷のときには
小さなで電力がバッテリから放電される。従って、所定
の作業内容で作業が行われると、負荷に応じてバッテリ
から放電される電力が増減することになるが、負荷に応
じて発電機から出力される電力も増減され、結果的にバ
ッテリへの充電量も増減されるため、バッテリが過剰に
放電や充電されて劣化することはない。
電機から出力される電力を変更すると、大きな作業負荷
のときには大きな電力が発電機から出力され、小さな作
業負荷のときには小さなで電力が発電機から出力可能と
なる。また、作業負荷は、電動機の消費電力に対して比
例関係にあるため、大きな作業負荷のときには大きな電
力がバッテリから放電され、小さな作業負荷のときには
小さなで電力がバッテリから放電される。従って、所定
の作業内容で作業が行われると、負荷に応じてバッテリ
から放電される電力が増減することになるが、負荷に応
じて発電機から出力される電力も増減され、結果的にバ
ッテリへの充電量も増減されるため、バッテリが過剰に
放電や充電されて劣化することはない。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載のハイブ
リッド建設機械の制御装置であって、オペレータにより
操作される操作レバーと、前記操作レバーからの操作信
号に基づいて、前記作業内容を判別して前記出力変更手
段に出力する作業判別部とを有することを特徴としてい
る。上記の構成によれば、操作レバーの操作信号を基に
して作業内容を判別して認識することができるため、オ
ペレータが作業内容を指定する手間を省力することがで
きる。
リッド建設機械の制御装置であって、オペレータにより
操作される操作レバーと、前記操作レバーからの操作信
号に基づいて、前記作業内容を判別して前記出力変更手
段に出力する作業判別部とを有することを特徴としてい
る。上記の構成によれば、操作レバーの操作信号を基に
して作業内容を判別して認識することができるため、オ
ペレータが作業内容を指定する手間を省力することがで
きる。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１記載のハイブ
リッド建設機械の制御装置であって、オペレータにより
作業内容を指定可能な作業内容切換えスイッチと、前記
作業内容切替えスイッチで指定された作業内容を検出し
て前記出力変更手段に出力する切換えスイッチ検出部と
を有することを特徴としている。上記の構成によれば、
作業内容切替えスイッチに指定された作業内容を高い信
頼性で認識することができるため、誤認識によるバッテ
リの過剰な充電および放電を確実に防止することができ
る。
リッド建設機械の制御装置であって、オペレータにより
作業内容を指定可能な作業内容切換えスイッチと、前記
作業内容切替えスイッチで指定された作業内容を検出し
て前記出力変更手段に出力する切換えスイッチ検出部と
を有することを特徴としている。上記の構成によれば、
作業内容切替えスイッチに指定された作業内容を高い信
頼性で認識することができるため、誤認識によるバッテ
リの過剰な充電および放電を確実に防止することができ
る。
【００１０】請求項４の発明は、請求項１ないし３の何
れか１項に記載のハイブリッド建設機械の制御装置であ
って、前記ハイブリッド建設機械がハイブリッドショベ
ルであることを特徴としている。上記の構成によれば、
大きな変動幅の作業負荷を有した各種の作業内容を実施
するハイブリッドショベルに対して好適に適用すること
ができる。
れか１項に記載のハイブリッド建設機械の制御装置であ
って、前記ハイブリッド建設機械がハイブリッドショベ
ルであることを特徴としている。上記の構成によれば、
大きな変動幅の作業負荷を有した各種の作業内容を実施
するハイブリッドショベルに対して好適に適用すること
ができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図６に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る制
御装置は、図３に示すように、ハイブリッド建設機械で
あるハイブリッドショベルに設けられている。尚、以降
の説明においては、シリーズ型ハイブリッド方式を採用
したハイブリッドショベルについて説明するが、パラレ
ル型ハイブリッド方式を採用したハイブリッドショベル
に適用することもできる。ハイブリッドショベルは、下
部走行体１と、下部走行体１の上面中心部に旋回可能に
設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２の前部に設け
られた堀削アタッチメント３とを有している。下部走行
体１は、両端部に平行配置された一対のクローラフレー
ム４と、各クローラフレーム４の周囲に回転可能に設け
られ、地面に対して面状に接地するクローラ５と、クロ
ーラ５を回転駆動する減速機３５・３６および電動機６
・７とを有している。そして、このように構成された下
部走行体１は、各クローラ５を減速機３５・３６を介し
て電動機６・７により個別に正方向および逆方向に回転
駆動することによって、ショベル全体を地面に対して前
進や後退、回転、旋回させる。
図６に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る制
御装置は、図３に示すように、ハイブリッド建設機械で
あるハイブリッドショベルに設けられている。尚、以降
の説明においては、シリーズ型ハイブリッド方式を採用
したハイブリッドショベルについて説明するが、パラレ
ル型ハイブリッド方式を採用したハイブリッドショベル
に適用することもできる。ハイブリッドショベルは、下
部走行体１と、下部走行体１の上面中心部に旋回可能に
設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２の前部に設け
られた堀削アタッチメント３とを有している。下部走行
体１は、両端部に平行配置された一対のクローラフレー
ム４と、各クローラフレーム４の周囲に回転可能に設け
られ、地面に対して面状に接地するクローラ５と、クロ
ーラ５を回転駆動する減速機３５・３６および電動機６
・７とを有している。そして、このように構成された下
部走行体１は、各クローラ５を減速機３５・３６を介し
て電動機６・７により個別に正方向および逆方向に回転
駆動することによって、ショベル全体を地面に対して前
進や後退、回転、旋回させる。
【００１２】上記の下部走行体１の上面中心部には、旋
回軸８ａが下部走行体１に対して直交して設けられてい
る。旋回軸８ａの上部には、上部旋回体２の一部を構成
する旋回フレーム８が回動自在に設けられている。旋回
フレーム８の上面には、オペレータの操縦室となるキャ
ビン９と、保護カバー４０で覆われた機械収容部４１と
が設けられていると共に、上述の堀削アタッチメント３
のブーム１７およびブームシリンダ１８の一端部が上下
方向に回動自在に設けられている。
回軸８ａが下部走行体１に対して直交して設けられてい
る。旋回軸８ａの上部には、上部旋回体２の一部を構成
する旋回フレーム８が回動自在に設けられている。旋回
フレーム８の上面には、オペレータの操縦室となるキャ
ビン９と、保護カバー４０で覆われた機械収容部４１と
が設けられていると共に、上述の堀削アタッチメント３
のブーム１７およびブームシリンダ１８の一端部が上下
方向に回動自在に設けられている。
【００１３】機械収容部４１内には、旋回用電動機１３
および減速機１４が設けられていると共に、ブーム用電
動機１５とブームポンプ１６とを一体化して備えたブー
ム用一体型アクチュエータＡ１が設けられている。旋回
用電動機１３は、減速機１４を介して旋回フレーム８を
旋回軸８ａを旋回中心として旋回駆動する。また、ブー
ム用一体型アクチュエータＡ１は、上述のブームシリン
ダ１８に図示しない油圧配管を介して接続されており、
ブームシリンダ１８のシリンダロッドを油圧により進退
移動させることによって、ブーム１７の先端側（他端
側）を上下動させる。
および減速機１４が設けられていると共に、ブーム用電
動機１５とブームポンプ１６とを一体化して備えたブー
ム用一体型アクチュエータＡ１が設けられている。旋回
用電動機１３は、減速機１４を介して旋回フレーム８を
旋回軸８ａを旋回中心として旋回駆動する。また、ブー
ム用一体型アクチュエータＡ１は、上述のブームシリン
ダ１８に図示しない油圧配管を介して接続されており、
ブームシリンダ１８のシリンダロッドを油圧により進退
移動させることによって、ブーム１７の先端側（他端
側）を上下動させる。
【００１４】上記のブーム１７の先端部には、アーム１
９が回動自在に設けられている。アーム１９の先端部に
は、バケット２１が回動自在に設けられている。また、
ブーム１７とアーム１９とは、アームシリンダ２０を介
して連結されており、アーム１９とバケット２１とは、
バケットシリンダ２２を介して連結されている。これら
のシリンダ２０・２２には、アーム用一体型アクチュエ
ータＡ２とバケット用一体型アクチュエータＡ３とがそ
れぞれ設けられており、各アクチュエータＡ２・Ａ３
は、電動機２３・２５とポンプ２４・２６とを一体化し
て構成されている。そして、各アクチュエータＡ２・Ａ
３は、シリンダ２０・２２のシリンダロッドを油圧によ
り進退移動させることによって、アーム１９およびバケ
ット２１をそれぞれ上下方向に回動させる。
９が回動自在に設けられている。アーム１９の先端部に
は、バケット２１が回動自在に設けられている。また、
ブーム１７とアーム１９とは、アームシリンダ２０を介
して連結されており、アーム１９とバケット２１とは、
バケットシリンダ２２を介して連結されている。これら
のシリンダ２０・２２には、アーム用一体型アクチュエ
ータＡ２とバケット用一体型アクチュエータＡ３とがそ
れぞれ設けられており、各アクチュエータＡ２・Ａ３
は、電動機２３・２５とポンプ２４・２６とを一体化し
て構成されている。そして、各アクチュエータＡ２・Ａ
３は、シリンダ２０・２２のシリンダロッドを油圧によ
り進退移動させることによって、アーム１９およびバケ
ット２１をそれぞれ上下方向に回動させる。
【００１５】また、上述の機械収容部４１内には、旋回
用電動機１３やブーム用一体型アクチュエータＡ１の他
に、エンジン１０や、エンジン１０の回転速度（エンジ
ン出力）に応じた交流電力を生成する発電機１１、通常
運転時に使用される主バッテリ１２、主バッテリ１２が
使用不能になった緊急時に使用される補助バッテリ４２
等が設けられている。尚、上記の両バッテリ１２・４２
には、鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池のような電力を繰
り返して充放電可能な二次電池が使用される。
用電動機１３やブーム用一体型アクチュエータＡ１の他
に、エンジン１０や、エンジン１０の回転速度（エンジ
ン出力）に応じた交流電力を生成する発電機１１、通常
運転時に使用される主バッテリ１２、主バッテリ１２が
使用不能になった緊急時に使用される補助バッテリ４２
等が設けられている。尚、上記の両バッテリ１２・４２
には、鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池のような電力を繰
り返して充放電可能な二次電池が使用される。
【００１６】上記の発電機１１は、図１に示すように、
制御装置のモータコントローラ３７に接続されている。
モータコントローラ３７は、上述の各種の電動機６・７
・１３・１５・２３・２５に接続されていると共に、主
バッテリ１２および補助バッテリ４２に切換スイッチ４
３を介して接続されている。切換スイッチ４３は、二方
向に連動して切換可能なスイッチ部４３ａ〜４３ｃを３
系統備えており、２系統のスイッチ部４３ａ・４３ｂ
は、主バッテリ１２に対する充電およびその停止の切替
えに使用され、残りの１系統のスイッチ部４３ｃは、主
バッテリ１２からの放電と補助バッテリ４２からの放電
との切替えに使用される。そして、切換スイッチ４３
は、通常運転時において全スイッチ部４３ａ〜４３ｃが
主バッテリ１２とモータコントローラ３７とを接続状態
にするように設定されており、緊急時にスイッチ部４３
ａ・４３ｂが主バッテリ１２から切り離され、スイッチ
部４３ｃが補助バッテリ４２とモータコントローラ３７
とを接続状態にするように手動や自動の操作で切り替え
られる。
制御装置のモータコントローラ３７に接続されている。
モータコントローラ３７は、上述の各種の電動機６・７
・１３・１５・２３・２５に接続されていると共に、主
バッテリ１２および補助バッテリ４２に切換スイッチ４
３を介して接続されている。切換スイッチ４３は、二方
向に連動して切換可能なスイッチ部４３ａ〜４３ｃを３
系統備えており、２系統のスイッチ部４３ａ・４３ｂ
は、主バッテリ１２に対する充電およびその停止の切替
えに使用され、残りの１系統のスイッチ部４３ｃは、主
バッテリ１２からの放電と補助バッテリ４２からの放電
との切替えに使用される。そして、切換スイッチ４３
は、通常運転時において全スイッチ部４３ａ〜４３ｃが
主バッテリ１２とモータコントローラ３７とを接続状態
にするように設定されており、緊急時にスイッチ部４３
ａ・４３ｂが主バッテリ１２から切り離され、スイッチ
部４３ｃが補助バッテリ４２とモータコントローラ３７
とを接続状態にするように手動や自動の操作で切り替え
られる。
【００１７】また、モータコントローラ３７には、図３
のキャビン９内に設けられた操作レバー４５が接続され
ている。操作レバー４５は、上記のモータコントローラ
３７と共に作業判別部４６に接続されており、作業判別
部４６は、操作レバー４５からの操作信号に基づいて作
業モードを判別する。作業判別部４６は、発電機出力制
御部５１に接続されており、発電機出力制御部５１は、
図２の出力変更ルーチンを実行することによって、作業
モードに対応した発電機１１の発電出力となるようにエ
ンジン１０の回転速度をガバナ制御等により制御する。
尚、発電機出力制御部５１は、エンジン１０を制御する
代わりに、界磁電流制御等により発電機１１を制御する
ようになっていても良い。
のキャビン９内に設けられた操作レバー４５が接続され
ている。操作レバー４５は、上記のモータコントローラ
３７と共に作業判別部４６に接続されており、作業判別
部４６は、操作レバー４５からの操作信号に基づいて作
業モードを判別する。作業判別部４６は、発電機出力制
御部５１に接続されており、発電機出力制御部５１は、
図２の出力変更ルーチンを実行することによって、作業
モードに対応した発電機１１の発電出力となるようにエ
ンジン１０の回転速度をガバナ制御等により制御する。
尚、発電機出力制御部５１は、エンジン１０を制御する
代わりに、界磁電流制御等により発電機１１を制御する
ようになっていても良い。
【００１８】上記の作業判別部４６で作業モードに応じ
た電力を出力する発電機１１は、モータコントローラ３
７に接続されている。モータコントローラ３７は、発電
機１１からの交流電力を直流電力に変換したり、バッテ
リ１２・４２からの直流電力を交流電力に変換する電力
変換機能（インバータ機能）や、操作レバー４５からの
操作信号に基づいて例えば主バッテリ１２から電力変換
して得た交流電力を各電動機６・７・１３・１５・２３
・２５に出力する電動機作動機能、発電機１１で生成さ
れた電力を主バッテリ１２に充電する通常充電機構、各
電動機６・７・１３・１５・２３・２５で生じた回生電
力を主バッテリ１２に充電する回生充電機能等の諸機能
を備えており、これら諸機能を主バッテリ１２の充電量
や発電機１１の発電量、作業モード等に基づいて任意に
実行する。
た電力を出力する発電機１１は、モータコントローラ３
７に接続されている。モータコントローラ３７は、発電
機１１からの交流電力を直流電力に変換したり、バッテ
リ１２・４２からの直流電力を交流電力に変換する電力
変換機能（インバータ機能）や、操作レバー４５からの
操作信号に基づいて例えば主バッテリ１２から電力変換
して得た交流電力を各電動機６・７・１３・１５・２３
・２５に出力する電動機作動機能、発電機１１で生成さ
れた電力を主バッテリ１２に充電する通常充電機構、各
電動機６・７・１３・１５・２３・２５で生じた回生電
力を主バッテリ１２に充電する回生充電機能等の諸機能
を備えており、これら諸機能を主バッテリ１２の充電量
や発電機１１の発電量、作業モード等に基づいて任意に
実行する。
【００１９】上記の構成において、ハイブリッドショベ
ルの制御装置の動作について説明する。図３のキャビン
９内のオペレータが運転キーを回動させる等の始動操作
を行うことによって、モータコントローラ３７に電源が
投入されると共にエンジン１０が運転されると、モータ
コントローラ３７は、先ず、主バッテリ１２の充電量を
確認し、充電量が不十分であれば、エンジン１０により
回転駆動される発電機１１で生成された交流電力を直流
電力に変換して主バッテリ１２を充電する。尚、主バッ
テリ１２の充電量が極めて不十分である場合には、エン
ジン１０の出力（回転速度）を増大させて発電機１１の
発電量を増大させることによって、主バッテリ１２に対
する充電を早急に行う。一方、主バッテリ１２の充電量
が十分であれば、エンジン１０の出力（回転速度）を最
低のアイドリング状態にしたり、エンジン１０を停止す
ることによって、主バッテリ１２の過剰な充電を防止し
ながら、操作レバー４５から操作信号が入力されるまで
待機する。
ルの制御装置の動作について説明する。図３のキャビン
９内のオペレータが運転キーを回動させる等の始動操作
を行うことによって、モータコントローラ３７に電源が
投入されると共にエンジン１０が運転されると、モータ
コントローラ３７は、先ず、主バッテリ１２の充電量を
確認し、充電量が不十分であれば、エンジン１０により
回転駆動される発電機１１で生成された交流電力を直流
電力に変換して主バッテリ１２を充電する。尚、主バッ
テリ１２の充電量が極めて不十分である場合には、エン
ジン１０の出力（回転速度）を増大させて発電機１１の
発電量を増大させることによって、主バッテリ１２に対
する充電を早急に行う。一方、主バッテリ１２の充電量
が十分であれば、エンジン１０の出力（回転速度）を最
低のアイドリング状態にしたり、エンジン１０を停止す
ることによって、主バッテリ１２の過剰な充電を防止し
ながら、操作レバー４５から操作信号が入力されるまで
待機する。
【００２０】次に、オペレータが所定の作業を行うよう
に操作レバー４５を操作すると、操作レバー４５から操
作量に応じた操作信号が出力される。操作信号は、モー
タコントローラ３７および作業判別部４６にそれぞれ入
力される。そして、モータコントローラ３７において
は、操作信号に応じた操作量でもって各電動機６・７・
１３・１５・２３・２５を作動させるように主バッテリ
１２から放電した電力を利用して作業を開始する。ま
た、作業判別部４６においては、操作信号の特徴を抽出
し、作業を判別する。作業判別方法としては、例えば特
開平９−２１７７０２号公報に示されるものを用いる。
に操作レバー４５を操作すると、操作レバー４５から操
作量に応じた操作信号が出力される。操作信号は、モー
タコントローラ３７および作業判別部４６にそれぞれ入
力される。そして、モータコントローラ３７において
は、操作信号に応じた操作量でもって各電動機６・７・
１３・１５・２３・２５を作動させるように主バッテリ
１２から放電した電力を利用して作業を開始する。ま
た、作業判別部４６においては、操作信号の特徴を抽出
し、作業を判別する。作業判別方法としては、例えば特
開平９−２１７７０２号公報に示されるものを用いる。
【００２１】上記のようにして作業判別部４６で認識さ
れた作業モードは、発電機出力制御部５１に信号出力さ
れる。この際、発電機出力制御部５１は、図３に示すよ
うに、出力変更ルーチンを実行しており、作業判別部４
６から作業モード信号（作業内容）を取り込むことによ
って、信号中に含まれる作業モード（作業内容）を認識
する。作業モードを認識すると、図５に示すように、記
憶部に格納された作業モードと発電機１１の出力との関
係から、認識した作業モードに対応した発電機１１の出
力データを選択する。例えば“ばらまき”の作業モード
であると認識した場合には、この作業モードに対応して
設定された４ｋＷの出力データを選択し、“押しつけ堀
削”の作業モードであると認識した場合には、この作業
モードに対応して設定された２０ｋＷの出力データを選
択する（Ｓ２）。
れた作業モードは、発電機出力制御部５１に信号出力さ
れる。この際、発電機出力制御部５１は、図３に示すよ
うに、出力変更ルーチンを実行しており、作業判別部４
６から作業モード信号（作業内容）を取り込むことによ
って、信号中に含まれる作業モード（作業内容）を認識
する。作業モードを認識すると、図５に示すように、記
憶部に格納された作業モードと発電機１１の出力との関
係から、認識した作業モードに対応した発電機１１の出
力データを選択する。例えば“ばらまき”の作業モード
であると認識した場合には、この作業モードに対応して
設定された４ｋＷの出力データを選択し、“押しつけ堀
削”の作業モードであると認識した場合には、この作業
モードに対応して設定された２０ｋＷの出力データを選
択する（Ｓ２）。
【００２２】この後、選択した出力データに対応したエ
ンジン１０の回転速度を求め、この回転速度となるよう
にエンジン１０を制御する（Ｓ３）。これにより、例え
ば“ばらまき”の作業モードで作業が行われる場合に
は、発電機１１で発電される電力（４ｋＷ）が小さなも
のになるが、図４に示すように、“ばらまき”の作業モ
ードが小さな作業負荷であって主バッテリ１２の放電量
が僅かなものであるため、過剰な充電を回避しながら効
率良く充電することができる。また、例えば“押しつけ
堀削”の作業モードで作業が行われる場合には、発電機
１１で発電される電力（２０ｋＷ）が大きなものになる
が、“押しつけ堀削”の作業モードが大きな作業負荷で
あって主バッテリ１２の放電量が大きなものであるた
め、過剰な放電を回避しながら効率良く充電することが
できる。
ンジン１０の回転速度を求め、この回転速度となるよう
にエンジン１０を制御する（Ｓ３）。これにより、例え
ば“ばらまき”の作業モードで作業が行われる場合に
は、発電機１１で発電される電力（４ｋＷ）が小さなも
のになるが、図４に示すように、“ばらまき”の作業モ
ードが小さな作業負荷であって主バッテリ１２の放電量
が僅かなものであるため、過剰な充電を回避しながら効
率良く充電することができる。また、例えば“押しつけ
堀削”の作業モードで作業が行われる場合には、発電機
１１で発電される電力（２０ｋＷ）が大きなものになる
が、“押しつけ堀削”の作業モードが大きな作業負荷で
あって主バッテリ１２の放電量が大きなものであるた
め、過剰な放電を回避しながら効率良く充電することが
できる。
【００２３】この後、作業モード信号や操作信号等の状
態を監視することによって、作業が終了したか否かを判
定し（Ｓ４）、作業が終了していなければ（Ｓ４，Ｎ
Ｏ）、上述の作業モードに対応して選択した発電機１１
の出力を維持するように、エンジン１０を制御する。そ
して、作業が終了すれば（Ｓ４，ＹＥＳ）、次の作業モ
ードに対応した制御を行うようにＳ１から再実行する。
態を監視することによって、作業が終了したか否かを判
定し（Ｓ４）、作業が終了していなければ（Ｓ４，Ｎ
Ｏ）、上述の作業モードに対応して選択した発電機１１
の出力を維持するように、エンジン１０を制御する。そ
して、作業が終了すれば（Ｓ４，ＹＥＳ）、次の作業モ
ードに対応した制御を行うようにＳ１から再実行する。
【００２４】以上のように、本実施形態のハイブリッド
ショベルの制御装置は、図１に示すように、エンジン１
０で駆動される発電機１１の電力により主バッテリ１２
を充電可能であると共に、少なくとも主バッテリ１２か
ら放電される電力により電動機６等を作動させることに
より作業可能なものであって、作業モード（作業内容）
の作業負荷に応じて発電機１１から出力される電力を変
更する発電機出力制御部５１（出力変更手段）を有した
構成にされている。
ショベルの制御装置は、図１に示すように、エンジン１
０で駆動される発電機１１の電力により主バッテリ１２
を充電可能であると共に、少なくとも主バッテリ１２か
ら放電される電力により電動機６等を作動させることに
より作業可能なものであって、作業モード（作業内容）
の作業負荷に応じて発電機１１から出力される電力を変
更する発電機出力制御部５１（出力変更手段）を有した
構成にされている。
【００２５】上記の構成によれば、作業モードの作業負
荷に応じて発電機１１から出力される電力を変更する
と、大きな作業負荷のときには大きな電力が発電機１１
から出力され、小さな作業負荷のときには小さなで電力
が発電機１１から出力される。また、作業負荷は、電動
機６等の消費電力に対して比例関係にあるため、大きな
作業負荷のときには大きな電力が主バッテリ１２から放
電され、小さな作業負荷のときには小さなで電力が主バ
ッテリ１２から放電される。従って、所定の作業モード
で作業が行われると、作業負荷に応じて主バッテリ１２
から放電される電力が増減することになるが、作業負荷
に応じて発電機１１から出力される電力も増減され、結
果的に主バッテリ１２への充電量も増減されるため、主
バッテリ１２が過剰に放電や充電されて劣化することは
ない。
荷に応じて発電機１１から出力される電力を変更する
と、大きな作業負荷のときには大きな電力が発電機１１
から出力され、小さな作業負荷のときには小さなで電力
が発電機１１から出力される。また、作業負荷は、電動
機６等の消費電力に対して比例関係にあるため、大きな
作業負荷のときには大きな電力が主バッテリ１２から放
電され、小さな作業負荷のときには小さなで電力が主バ
ッテリ１２から放電される。従って、所定の作業モード
で作業が行われると、作業負荷に応じて主バッテリ１２
から放電される電力が増減することになるが、作業負荷
に応じて発電機１１から出力される電力も増減され、結
果的に主バッテリ１２への充電量も増減されるため、主
バッテリ１２が過剰に放電や充電されて劣化することは
ない。
【００２６】また、本実施形態の制御装置は、オペレー
タにより操作される操作レバーと、操作レバーからの操
作信号に基づいて作業モード（作業内容）を判別して発
電機出力制御部５１（出力変更手段）に出力する作業判
別部４６とを有した構成にされている。そして、この構
成によれば、操作レバー４５の操作信号を基にして作業
モードを判別して認識することができるため、オペレー
タが作業モードを指定する手間を省力することができ
る。
タにより操作される操作レバーと、操作レバーからの操
作信号に基づいて作業モード（作業内容）を判別して発
電機出力制御部５１（出力変更手段）に出力する作業判
別部４６とを有した構成にされている。そして、この構
成によれば、操作レバー４５の操作信号を基にして作業
モードを判別して認識することができるため、オペレー
タが作業モードを指定する手間を省力することができ
る。
【００２７】尚、本実施形態の制御装置においては、作
業判別部４６により操作レバー４５の操作信号に基づい
て作業モードを認識するようになっているが、これに限
定されるものではない。即ち、図６に示すように、制御
装置は、オペレータにより作業モードを指定可能な作業
モード切換えスイッチ４９（作業内容切換えスイッチ）
と、作業モード切換えスイッチ４９で指定された作業モ
ード（作業内容）を検出して発電機出力制御部５１（出
力変更手段）に出力する切換えスイッチ検出部５０とを
有した構成にされていても良い。そして、この構成によ
れば、作業モード切換えスイッチ４９に指定された作業
モードを高い信頼性で認識することができるため、誤認
識による主バッテリ１２の過剰な充電および放電を確実
に防止することができる。
業判別部４６により操作レバー４５の操作信号に基づい
て作業モードを認識するようになっているが、これに限
定されるものではない。即ち、図６に示すように、制御
装置は、オペレータにより作業モードを指定可能な作業
モード切換えスイッチ４９（作業内容切換えスイッチ）
と、作業モード切換えスイッチ４９で指定された作業モ
ード（作業内容）を検出して発電機出力制御部５１（出
力変更手段）に出力する切換えスイッチ検出部５０とを
有した構成にされていても良い。そして、この構成によ
れば、作業モード切換えスイッチ４９に指定された作業
モードを高い信頼性で認識することができるため、誤認
識による主バッテリ１２の過剰な充電および放電を確実
に防止することができる。
【００２８】また、本実施形態の制御装置は、大きな変
動幅の作業負荷を有した各種の作業モードを実施するハ
イブリッドショベルに対して好適に適用することができ
るが、これに限定されるものではなく、ブルドーザやク
レーンのように複数の作業内容を実施可能な全てのハイ
ブリッド建設機械に適用することができる。
動幅の作業負荷を有した各種の作業モードを実施するハ
イブリッドショベルに対して好適に適用することができ
るが、これに限定されるものではなく、ブルドーザやク
レーンのように複数の作業内容を実施可能な全てのハイ
ブリッド建設機械に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】請求項１の発明は、エンジンで駆動され
る発電機の電力によりバッテリを充電可能であると共
に、少なくともバッテリから放電される電力により電動
機を作動させることにより作業可能なハイブリッド建設
機械の制御装置において、作業内容に応じて前記発電機
から出力される電力を変更する出力変更手段を有する構
成である。
る発電機の電力によりバッテリを充電可能であると共
に、少なくともバッテリから放電される電力により電動
機を作動させることにより作業可能なハイブリッド建設
機械の制御装置において、作業内容に応じて前記発電機
から出力される電力を変更する出力変更手段を有する構
成である。
【００３０】上記の構成によれば、作業内容に応じて発
電機から出力される電力を変更すると、大きな作業負荷
のときには大きな電力が発電機から出力され、小さな作
業負荷のときには小さなで電力が発電機から出力可能と
なる。また、作業負荷は、電動機の消費電力に対して比
例関係にあるため、大きな作業負荷のときには大きな電
力がバッテリから放電され、小さな作業負荷のときには
小さなで電力がバッテリから放電される。従って、所定
の作業内容で作業が行われると、作業負荷に応じてバッ
テリから放電される電力が増減することになるが、作業
負荷に応じて発電機から出力される電力も増減され、結
果的にバッテリへの充電量も増減されるため、バッテリ
が過剰に放電や充電されて劣化することはないという効
果を奏する。
電機から出力される電力を変更すると、大きな作業負荷
のときには大きな電力が発電機から出力され、小さな作
業負荷のときには小さなで電力が発電機から出力可能と
なる。また、作業負荷は、電動機の消費電力に対して比
例関係にあるため、大きな作業負荷のときには大きな電
力がバッテリから放電され、小さな作業負荷のときには
小さなで電力がバッテリから放電される。従って、所定
の作業内容で作業が行われると、作業負荷に応じてバッ
テリから放電される電力が増減することになるが、作業
負荷に応じて発電機から出力される電力も増減され、結
果的にバッテリへの充電量も増減されるため、バッテリ
が過剰に放電や充電されて劣化することはないという効
果を奏する。
【００３１】請求項２の発明は、請求項１記載のハイブ
リッド建設機械の制御装置であって、オペレータにより
操作される操作レバーと、前記操作レバーからの操作信
号に基づいて、前記作業内容を判別して前記出力変更手
段に出力する作業判別部とを有する構成である。上記の
構成によれば、操作レバーの操作信号を基にして作業内
容を判別して認識することができるため、オペレータが
作業内容を指定する手間を省力することができるという
効果を奏する。
リッド建設機械の制御装置であって、オペレータにより
操作される操作レバーと、前記操作レバーからの操作信
号に基づいて、前記作業内容を判別して前記出力変更手
段に出力する作業判別部とを有する構成である。上記の
構成によれば、操作レバーの操作信号を基にして作業内
容を判別して認識することができるため、オペレータが
作業内容を指定する手間を省力することができるという
効果を奏する。
【００３２】請求項３の発明は、請求項１記載のハイブ
リッド建設機械の制御装置であって、オペレータにより
作業内容を指定可能な作業内容切換えスイッチと、前記
作業内容切替えスイッチで指定された作業内容を検出し
て前記出力変更手段に出力する切換えスイッチ検出部と
を有する構成である。上記の構成によれば、作業内容切
替えスイッチに指定された作業内容を高い信頼性で認識
することができるため、誤認識によるバッテリの過剰な
充電および放電を確実に防止することができるという効
果を奏する。
リッド建設機械の制御装置であって、オペレータにより
作業内容を指定可能な作業内容切換えスイッチと、前記
作業内容切替えスイッチで指定された作業内容を検出し
て前記出力変更手段に出力する切換えスイッチ検出部と
を有する構成である。上記の構成によれば、作業内容切
替えスイッチに指定された作業内容を高い信頼性で認識
することができるため、誤認識によるバッテリの過剰な
充電および放電を確実に防止することができるという効
果を奏する。
【００３３】請求項４の発明は、請求項１ないし３の何
れか１項に記載のハイブリッド建設機械の制御装置であ
って、前記ハイブリッド建設機械がハイブリッドショベ
ルである構成である。上記の構成によれば、大きな変動
幅の作業負荷を有した各種の作業内容を実施するハイブ
リッドショベルに対して好適に適用することができると
いう効果を奏する。
れか１項に記載のハイブリッド建設機械の制御装置であ
って、前記ハイブリッド建設機械がハイブリッドショベ
ルである構成である。上記の構成によれば、大きな変動
幅の作業負荷を有した各種の作業内容を実施するハイブ
リッドショベルに対して好適に適用することができると
いう効果を奏する。
【図１】ハイブリッドショベルの制御装置のブロック図
である。
である。
【図２】出力変更ルーチンのフローチャートである。
【図３】ハイブリッドショベルの全体概略側面図であ
る。
る。
【図４】各作業の負荷特性を示す説明図である。
【図５】作業モードと発電機出力との関係を示す説明図
である。
である。
【図６】ハイブリッドショベルの駆動制御系のブロック
図である。
図である。
【図７】ハイブリッド方式で作業した場合におけるバッ
テリの充放電の状態を示す説明図である。
テリの充放電の状態を示す説明図である。
１ 下部走行体 ２ 上部旋回体 ３ 堀削アタッチメント ４ クローラフレーム ５ クローラ ８ 旋回フレーム ９ キャビン １０ エンジン １１ 発電機 １２ 主バッテリ １３ 旋回用電動機 １４ 減速機 １５ ブーム用電動機 １６ ブームポンプ １７ ブーム １８ ブームシリンダ １９ アーム ２０ アームシリンダ ２１ バケット ２２ バケットシリンダ ２３ アーム用電動機 ２４ アームポンプ ４１ 機械収容部 ４２ 補助バッテリ ４３ 切換スイッチ ４５ 操作レバー ４６ 作業判別部 ４９ 作業モード切換えスイッチ ５０ 切換えスイッチ検出部 ５１ 発電機出力制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AA02 AA06 AB06 BA08 CA05 CA10 DA04 3H089 BB01 BB26 CC01 CC11 DA13 DA14 DA18 DA20 GG02 JJ01 JJ02 JJ20 5H115 PA14 PA15 PI15 PI16 PI22 PI29 PO17 PU01 PU24 PU26 QE16 RB08 RB14 TU16 TU17
Claims (4)
- 【請求項１】 エンジンで駆動される発電機の電力によ
りバッテリを充電可能であると共に、少なくともバッテ
リから放電される電力により電動機を作動させることに
より作業可能なハイブリッド建設機械の制御装置におい
て、 作業内容に応じて前記発電機から出力される電力を変更
する出力変更手段を有することを特徴とするハイブリッ
ド建設機械の制御装置。 - 【請求項２】 オペレータにより操作される操作レバー
と、 前記操作レバーからの操作信号に基づいて、前記作業内
容を判別して前記出力変更手段に出力する作業判別部と
を有することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド
建設機械の制御装置。 - 【請求項３】 オペレータにより作業内容を指定可能な
作業内容切換えスイッチと、 前記作業内容切替えスイッチで指定された作業内容を検
出して前記出力変更手段に出力する切換えスイッチ検出
部とを有することを特徴とする請求項１記載のハイブリ
ッド建設機械の制御装置。 - 【請求項４】 前記ハイブリッド建設機械がハイブリッ
ドショベルであることを特徴とする請求項１ないし３の
何れか１項に記載のハイブリッド建設機械の制御装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17968299A JP3828678B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
| KR10-2001-7016523A KR100466766B1 (ko) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | 하이브리드 건설 기계 및 그 제어 장치 |
| EP00940793A EP1219751B1 (en) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Hybrid construction machinery and control device of the construction machinery |
| AT00940793T ATE383473T1 (de) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Hybridbaumaschine und steuervorrichtung für diese baumaschine |
| DE60040625T DE60040625D1 (de) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Hybride Baumaschine und Steuerverfahren dafür |
| EP07100682A EP1782991B1 (en) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Hybrid construction machine and control apparatus thereof |
| DE60037740T DE60037740T2 (de) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Hybridbaumaschine und steuervorrichtung für diese baumaschine |
| PCT/JP2000/004073 WO2001000934A1 (fr) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Machine de chantier hybride et son dispositif de commande |
| US10/893,262 US7279801B2 (en) | 1999-06-25 | 2004-07-19 | Hybrid construction machine having auxiliary battery and control apparatus thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17968299A JP3828678B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001003397A true JP2001003397A (ja) | 2001-01-09 |
| JP3828678B2 JP3828678B2 (ja) | 2006-10-04 |
Family
ID=16070038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17968299A Expired - Lifetime JP3828678B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | ハイブリッド建設機械の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3828678B2 (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002242234A (ja) * | 2001-02-19 | 2002-08-28 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd | ハイブリッドショベル |
| WO2002089290A1 (fr) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Appareil de regulation de puissance d'equipement de construction hybride |
| JP2002359935A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Komatsu Ltd | ハイブリッド作業機械の蓄電部充放電制御装置 |
| JP2005027389A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Toyota Motor Corp | 電源装置 |
| US6864663B2 (en) | 2001-04-27 | 2005-03-08 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Hybrid vehicle power control apparatus and hybrid construction equipment using the power control apparatus |
| JP2006136072A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd | ハイブリッド式建設機械のバッテリ充電装置 |
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