JP2009191463A - Hybrid construction machinery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide hybrid construction machinery which uses a pressure increasing/decreasing converter capable of efficiently driving each electric motor, while suppressing damage to or breakage in equipment for electric drive. <P>SOLUTION: One side of the pressure increasing/decreasing converter 100A is connected to a motor generator 12, a generator 30 and a lifting magnet 6 via a DC bus 110A and inverters 18A and 18B, and the other side thereof is connected to a battery 19. The pressure increasing/decreasing converter 100A increases/decreases pressure depending on the driving states of the motor generator 12, the generator 30 and the lifting magnet 6. One side of the pressure increasing/decreasing converter 100B is connected to an electric motor 21 for slewing via a DC bus 110B, and the other side thereof is connected to the battery 19. The pressure increasing/decreasing converter 100B increases/decreases the pressure depending on the operational state of the electric motor 21. The motor generator 12 and the electric motor 21 for slewing, different in declared power from each other, are connected to the discrete DC buses 110A and 110B, respectively, and voltage values of them are independently controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子を有し、負荷への電力供給の制御と、負荷より得られる回生電力の蓄電器への供給の制御とを行う昇降圧コンバータを用いたハイブリッド型建設機械に関する。   The present invention includes a hybrid type having a step-up / step-down converter having a step-up switching element and a step-down switching element and performing control of power supply to a load and control of supply of regenerative power obtained from the load to a capacitor Concerning construction machinery.

従来より、駆動機構の一部を電動化したハイブリッド型建設機械が提案されている。このような建設機械は、ブーム、アーム、バケット若しくはリフティングマグネット、及び下部走行体等の作業要素を油圧駆動するための油圧ポンプを備え、この油圧ポンプを駆動するためのエンジンに増速機を介して電動機を接続し、電動機でエンジンの駆動をアシストするとともに、発電によって得る電力をバッテリに充電している。   Conventionally, a hybrid construction machine in which a part of a drive mechanism is electrically driven has been proposed. Such a construction machine includes a hydraulic pump for hydraulically driving work elements such as a boom, an arm, a bucket or a lifting magnet, and a lower traveling body, and an engine for driving the hydraulic pump is connected to a speed increaser via a speed increaser. The electric motor is connected to assist the driving of the engine with the electric motor, and the battery is charged with electric power obtained by power generation.

また、上部旋回体を旋回させるための旋回機構の動力源としても電動機を備え、旋回機構の駆動時に電動機で力行運転（加速時）と回生運転（減速時）を行うことにより、発電される電力をバッテリに充電している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２９９１０２号公報 Also, an electric motor is provided as a power source of the turning mechanism for turning the upper turning body, and electric power generated by performing a power running operation (acceleration) and a regenerative operation (deceleration) with the electric motor when the turning mechanism is driven. Is charged in the battery (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-2005-299102

ところで、このようなハイブリッド型建設機械では、エンジンをアシストするための電動機と旋回駆動用の電動機とでは必要な駆動力の違い等により定格出力が異なる。   By the way, in such a hybrid construction machine, the rated output differs depending on the required driving force, etc., between the electric motor for assisting the engine and the electric motor for turning driving.

また、エンジンをアシストするための電動機は略一定の回転数で電動（アシスト）運転又は発電運転を行うため、電動機の出力の変動は比較的少ないが、旋回駆動用の電動機は上部旋回体の回転に伴って加速（力行運転）と減速（回生運転）を繰り返し行い、作業内容によって運転者のレバー操作量が変更され、それによって旋回駆動用の電動機の回転数も変化する。   In addition, since the motor for assisting the engine performs electric (assist) operation or power generation operation at a substantially constant rotational speed, the output fluctuation of the motor is relatively small. Accordingly, acceleration (power running operation) and deceleration (regenerative operation) are repeatedly performed, and the lever operation amount of the driver is changed according to the work content, thereby changing the rotation speed of the electric motor for turning driving.

このため、供給電圧を旋回駆動用の電動機の回転数に応じて変化させると、一定の電圧範囲しか使用しない電動発電機のインバータ（制御器）に対して大きな電圧負荷となり、損傷や破損が生じる恐れがある。   For this reason, if the supply voltage is changed according to the rotational speed of the electric motor for turning driving, a large voltage load is applied to the inverter (controller) of the motor generator that uses only a certain voltage range, resulting in damage or breakage. There is a fear.

一方、一定の回転数でしか回転しない電動発電機に電圧値を合わせると、旋回駆動用の電動機の出力が不足してしまう。   On the other hand, when the voltage value is adjusted to a motor generator that rotates only at a constant rotational speed, the output of the electric motor for turning drive becomes insufficient.

そこで、本発明は、電動駆動用の機器の損傷又は破損を抑制しつつ、各電動機を効率的に駆動することのできる昇降圧コンバータを用いたハイブリッド型建設機械を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the hybrid type construction machine using the buck-boost converter which can drive each electric motor efficiently, suppressing the damage or breakage of the apparatus for electric drive.

本発明の一局面のハイブリッド型建設機械は、油圧駆動作業要素の駆動に必要な油圧を発生する油圧ポンプを駆動するための内燃機関に機械的に接続され、電動（アシスト）運転及び発電運転を行う電動発電機と、電動駆動作業要素の駆動を行う電動駆動部と、前記電動発電機又は前記電動駆動部に供給するための電力を蓄積するとともに、前記電動発電機又は前記電動駆動部によって発電された電力を充電する蓄電器と、一側が第１ＤＣバスを介して前記電動発電機に接続されるとともに、他側が前記蓄電器に接続され、前記第１ＤＣバスの電圧値を昇圧又は降圧する第１昇降圧コンバータと、一側が第２ＤＣバスを介して前記電動駆動部に接続されるとともに、他側が前記蓄電器に接続され、前記第２ＤＣバスの電圧値を昇圧又は降圧する第２昇降圧コンバータとを含む。   A hybrid construction machine according to one aspect of the present invention is mechanically connected to an internal combustion engine for driving a hydraulic pump that generates a hydraulic pressure necessary for driving a hydraulically driven work element, and performs an electric (assist) operation and a power generation operation. A motor generator to be driven, an electric drive unit to drive an electric drive working element, and electric power to be supplied to the motor generator or the electric drive unit, and power generation by the motor generator or the electric drive unit A capacitor for charging the generated electric power, and a first raising / lowering step of boosting or stepping down the voltage value of the first DC bus while one side is connected to the motor generator via a first DC bus and the other side is connected to the capacitor. The voltage converter and one side is connected to the electric drive unit via a second DC bus, and the other side is connected to the capacitor to boost or step down the voltage value of the second DC bus. And a second buck converter.

また、前記電動駆動部は、上部旋回体の旋回機構を回転駆動するための旋回用電動機であり、前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータの少なくとも一方は、前記旋回用電動機の回転速度に応じて前記第１ＤＣバス又は前記第２ＤＣバスの電圧値を可変制御してもよい。   The electric drive unit is a turning electric motor for rotationally driving the turning mechanism of the upper turning body, and at least one of the first step-up / step-down converter and the second step-up / down converter is a rotation of the turning electric motor. The voltage value of the first DC bus or the second DC bus may be variably controlled according to the speed.

また、これに代えて、前記電動駆動部は、上部旋回体の旋回機構を回転駆動するための旋回用電動機であり、前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータのいずれか一方は、前記旋回用電動機の回転速度に応じて前記第１ＤＣバス又は前記第２ＤＣバスの電圧値を可変制御し、いずれか他方は、前記第１ＤＣバス又は前記第２ＤＣバスの電圧値を一定値に制御してもよい、
また、この場合に、前記電圧値が一定値に制御される前記第１ＤＣバス又は前記第２ＤＣバスには、リフティングマグネットの駆動回路、又は、電動式の走行機構の駆動回路が接続されてもよい。 Alternatively, the electric drive unit is a turning electric motor for rotationally driving the turning mechanism of the upper turning body, and either the first step-up / down converter or the second step-up / down converter is The voltage value of the first DC bus or the second DC bus is variably controlled according to the rotation speed of the electric motor for turning, and the other one controls the voltage value of the first DC bus or the second DC bus to a constant value. May be,
In this case, a lifting magnet driving circuit or an electric traveling mechanism driving circuit may be connected to the first DC bus or the second DC bus whose voltage value is controlled to a constant value. .

また、前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータの少なくとも一方は自己診断機能を有し、異常時には、異常を表す異常信号を他方に通報してもよい。   Further, at least one of the first buck-boost converter and the second buck-boost converter may have a self-diagnosis function, and may report an abnormal signal indicating an abnormality to the other when an abnormality occurs.

また、この場合に、前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータは、自己診断機能により異常を検出した場合には、自己の電流制限値を他方の昇降圧コンバータの電流制限値に設定させてもよい。   In this case, if the first buck-boost converter or the second buck-boost converter detects an abnormality by the self-diagnosis function, it sets its own current limit value to the current limit value of the other buck-boost converter. You may let them.

また、前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータのいずれか一方は自己診断機能を有し、異常時には、異常を表す異常信号を上位制御部に報知してもよい。   Further, either the first step-up / step-down converter or the second step-up / step-down converter may have a self-diagnosis function, and when an abnormality occurs, an abnormal signal indicating the abnormality may be notified to the host control unit.

また、前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータの少なくとも一方は、異常時に自己の昇降圧コンバータをバイパスさせるバイパス回路を有してもよい。   Further, at least one of the first buck-boost converter and the second buck-boost converter may have a bypass circuit that bypasses its own buck-boost converter in the event of an abnormality.

本発明によれば、電動駆動用の機器の損傷又は破損を抑制しつつ、各電動機を効率的に駆動することのできる昇降圧コンバータを用いたハイブリッド型建設機械を提供できるという特有の効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to provide a hybrid construction machine using a step-up / down converter capable of efficiently driving each electric motor while suppressing damage or breakage of the electric drive device. It is done.

以下、本発明のハイブリッド型建設機械を適用した実施の形態について説明する。   Embodiments to which the hybrid type construction machine of the present invention is applied will be described below.

「本実施の形態」
図１は、本実施の形態のハイブリッド型建設機械を示す側面図である。 "This embodiment"
FIG. 1 is a side view showing a hybrid type construction machine according to the present embodiment.

このハイブリッド型建設機械の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。また、上部旋回体３には、建設機械の作業要素であるブーム４、アーム５、及びリフティングマグネット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に加えて、キャビン１０及び動力源が搭載される。   An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of this hybrid construction machine via a swing mechanism 2. The upper swing body 3 includes a boom 4, an arm 5, and a lifting magnet 6 that are work elements of the construction machine, and a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9 for hydraulically driving them. The cabin 10 and the power source are mounted.

「全体構成」
図２は、本実施の形態のハイブリッド型建設機械の構成を表すブロック図である。この図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を実線でそれぞれ示す。 "overall structure"
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the hybrid construction machine of the present embodiment. In FIG. 2, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a solid line.

機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、ともに増力機としての減速機１３の入力軸に接続されている。また、この減速機１３の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。   An engine 11 as a mechanical drive unit and a motor generator 12 as an assist drive unit are both connected to an input shaft of a speed reducer 13 as a booster. A main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the speed reducer 13. A control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16.

コントロールバルブ１７は、本実施の形態の建設機械における油圧系の制御を行う制御装置であり、このコントロールバルブ１７には、下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続される。   The control valve 17 is a control device that controls the hydraulic system in the construction machine of the present embodiment. The control valve 17 includes hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left) for the lower traveling body 1, The boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 are connected via a high pressure hydraulic line.

また、電動発電機１２には、インバータ１８Ａ及び昇降圧コンバータ１００Ａを介して蓄電装置としてのバッテリ１９が接続される。このインバータ１８Ａと昇降圧コンバータ１００Ａとの間は、ＤＣバス１１０Ａによって接続されている。   The motor generator 12 is connected to a battery 19 as a power storage device via an inverter 18A and a step-up / down converter 100A. The inverter 18A and the step-up / down converter 100A are connected by a DC bus 110A.

また、このＤＣバス１１０Ａには、インバータ１８Ｂを介してリフティングマグネット６が接続されている。   The lifting magnet 6 is connected to the DC bus 110A via an inverter 18B.

リフティングマグネット６は、金属物を磁気的に吸着させるための磁力を発生する電磁石を含んでおり、インバータ１８Ｂを介してＤＣバス１１０Ａから電力が供給される。   The lifting magnet 6 includes an electromagnet that generates a magnetic force for magnetically attracting a metal object, and power is supplied from the DC bus 110A via the inverter 18B.

バッテリ１９には、昇降圧コンバータ１００Ａと並列に昇降圧コンバータ１００Ｂが接続されており、この昇降圧コンバータ１００Ｂは、ＤＣバス１１０Ｂ及びインバータ２０Ａを介して旋回機構２を駆動するための旋回用電動機２１が接続されている。   A step-up / down converter 100B is connected to the battery 19 in parallel with the step-up / down converter 100A, and the step-up / down converter 100B is a turning electric motor 21 for driving the turning mechanism 2 via the DC bus 110B and the inverter 20A. Is connected.

また、このＤＣバス１１０Ｂには、インバータ２０Ｂを介して発電機３０が接続されている。   The generator 30 is connected to the DC bus 110B via an inverter 20B.

発電機３０は、図１に示すブーム４のブーム軸に接続されており、ブーム４がブームシリンダ７によって油圧で駆動される際に発電を行うブーム回生用の発電機である。発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ２０Ｂを経てＤＣバス１１０Ａに供給される。   The power generator 30 is connected to the boom shaft of the boom 4 shown in FIG. 1 and is a power generator for boom regeneration that generates power when the boom 4 is hydraulically driven by the boom cylinder 7. The generated electric power is supplied as regenerative energy to the DC bus 110A via the inverter 20B.

このように、本実施の形態のハイブリッド型建設機械の駆動制御装置では、エンジン１１のアシスト用の電動発電機１２及びリフティングマグネット６と、旋回用電動機２１及びブーム回生用の発電機３０とは、別々のＤＣバス１１０Ａと１１０Ｂに接続されており、さらに、ＤＣバス１１０Ａと１１０Ｂとバッテリ１９の間には、別々の昇降圧コンバータ１００Ａと１００Ｂが接続されている。   Thus, in the drive control apparatus for the hybrid type construction machine of the present embodiment, the motor generator 12 and the lifting magnet 6 for assisting the engine 11, the electric motor 21 for turning, and the generator 30 for boom regeneration are as follows: Separate DC buses 110 </ b> A and 110 </ b> B are connected. Further, separate buck-boost converters 100 </ b> A and 100 </ b> B are connected between the DC buses 110 </ b> A and 110 </ b> B and the battery 19.

このため、電動発電機１２及びリフティングマグネット６は、ＤＣバス１１０Ａを介して昇降圧コンバータ１００Ａとの間で電力の授受を行い、旋回用電動機２１及び発電機３０は、ＤＣバス１１０Ｂを介して昇降圧コンバータ１００Ｂとの間で電力の授受を行う。   Therefore, the motor generator 12 and the lifting magnet 6 exchange power with the step-up / down converter 100A via the DC bus 110A, and the turning motor 21 and the generator 30 move up and down via the DC bus 110B. Power is exchanged with the pressure converter 100B.

このように、電動発電機１２と旋回用電動機２１との電力供給系統を分けているのは、電動発電機１２と旋回用電動機２１の定格電圧値及び定格電流値が大きく異なるため、別々の電力供給を可能にするためである。   As described above, the power supply system of the motor generator 12 and the turning motor 21 is divided because the rated voltage value and the rated current value of the motor generator 12 and the turning motor 21 are greatly different, and thus different power supplies are used. This is to enable supply.

本実施の形態では、電動発電機１２の定格電圧は３６０（Ｖ）、旋回用電動機２１の定格電圧は３００〜４００（Ｖ）とする。このため、昇降圧コンバータ１００Ｂ及びＤＣバス１１０Ｂの容量は、昇降圧コンバータ１００Ａ及びＤＣバス１１０Ａよりも高電圧・大電流に耐えられる容量に設定されている。   In the present embodiment, the rated voltage of the motor generator 12 is 360 (V), and the rated voltage of the turning motor 21 is 300 to 400 (V). Therefore, the capacities of the buck-boost converter 100B and the DC bus 110B are set to capacities that can withstand higher voltages and larger currents than the buck-boost converter 100A and the DC bus 110A.

ＤＣバス１１０Ａと１１０Ｂには、それぞれのＤＣバスの電圧値（以下、ＤＣバス電圧値と称す）を検出するためのＤＣバス電圧検出部１１１Ａ及び１１１Ｂがそれぞれ配設されている。検出されるＤＣバス電圧値は、コントローラ１２０に入力される。   The DC buses 110A and 110B are provided with DC bus voltage detectors 111A and 111B for detecting voltage values of the respective DC buses (hereinafter referred to as DC bus voltage values), respectively. The detected DC bus voltage value is input to the controller 120.

また、バッテリ１９には、バッテリ電圧値を検出するためのバッテリ電圧検出部１１２Ａ及び１１２Ｂが接続されており、バッテリ１９と昇降圧コンバータ１００Ａ及び１００Ｂの間には、昇降圧コンバータ１００Ａ及び１００Ｂに流れるコンバータ電流値を検出するための電流検出部１１３Ａ及び１１３Ｂが配設されている。これらによって検出されるバッテリ電圧値とコンバータ電流値は、コントローラ１２０に入力される。なお、バッテリ電流値は、電流検出部１１３Ａと１１３Ｂでそれぞれ検出されるコンバータ電流値の和で与えられる。   Further, battery voltage detectors 112A and 112B for detecting a battery voltage value are connected to the battery 19, and the battery 19 and the buck-boost converters 100A and 100B flow between the buck-boost converters 100A and 100B. Current detectors 113A and 113B for detecting the converter current value are provided. The battery voltage value and converter current value detected by these are input to the controller 120. The battery current value is given as the sum of the converter current values detected by current detectors 113A and 113B.

ここで、各検出部について説明する。   Here, each detection unit will be described.

ＤＣバス電圧検出部１１１Ａは、ＤＣバス１１０Ａの電圧値を検出するための電圧検出部である。検出されるＤＣバス電圧値はコントローラ１２０に入力され、このＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収めるための昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。   The DC bus voltage detection unit 111A is a voltage detection unit for detecting the voltage value of the DC bus 110A. The detected DC bus voltage value is input to the controller 120, and is used for switching control between the step-up operation and the step-down operation for keeping the DC bus voltage value within a certain range.

同様に、ＤＣバス電圧検出部１１１Ｂは、ＤＣバス１１０Ｂの電圧値を検出するための電圧検出部である。検出されるＤＣバス電圧値はコントローラ１２０に入力され、このＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収めるための昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。   Similarly, the DC bus voltage detection unit 111B is a voltage detection unit for detecting the voltage value of the DC bus 110B. The detected DC bus voltage value is input to the controller 120, and is used for switching control between the step-up operation and the step-down operation for keeping the DC bus voltage value within a certain range.

バッテリ電圧検出部１１２Ａ及び１１２Ｂは、バッテリ１９の電圧値を検出するための電圧検出部であり、バッテリの充電状態を検出するために用いられる。検出されるバッテリ電圧値は、コントローラ１２０に入力され、昇降圧コンバータ１００Ａ及び１００Ｂの昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。   The battery voltage detectors 112A and 112B are voltage detectors for detecting the voltage value of the battery 19, and are used for detecting the state of charge of the battery. The detected battery voltage value is input to the controller 120 and used for switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converters 100A and 100B.

電流検出部１１３Ａは、昇降圧コンバータ１００Ａのコンバータ電流値を検出するための電流検出部である。コンバータ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００Ａに流れる電流を正の値として検出される。検出されるコンバータ電流値は、コントローラ１２０に入力され、昇降圧コンバータ１００Ａの昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。   The current detection unit 113A is a current detection unit for detecting the converter current value of the buck-boost converter 100A. The converter current value is detected as a positive value of the current flowing from the battery 19 to the buck-boost converter 100A. The detected converter current value is input to the controller 120 and used for switching control between the step-up / step-down converter 100A and the step-up / step-down operation.

電流検出部１１３Ｂは、昇降圧コンバータ１００Ｂのコンバータ電流値を検出するための電流検出部である。コンバータ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００Ｂに流れる電流を正の値として検出される。   The current detection unit 113B is a current detection unit for detecting the converter current value of the buck-boost converter 100B. The converter current value is detected as a positive value of the current flowing from the battery 19 to the buck-boost converter 100B.

旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。   A resolver 22, a mechanical brake 23, and a turning speed reducer 24 are connected to the rotating shaft 21 </ b> A of the turning electric motor 21. An operation device 26 is connected to the pilot pump 15 via a pilot line 25.

操作装置２６には、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及びレバー操作検出部としての圧力センサ２９がそれぞれ接続される。この圧力センサ２９には、本実施の形態の建設機械の電気系の駆動制御を行うコントローラ１２０が接続されている。   A control valve 17 and a pressure sensor 29 as a lever operation detection unit are connected to the operating device 26 via hydraulic lines 27 and 28, respectively. The pressure sensor 29 is connected to a controller 120 that performs drive control of the electric system of the construction machine according to the present embodiment.

このような本実施の形態の建設機械は、エンジン１１、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１を動力源とするハイブリッド型建設機械である。これらの動力源は、図１に示す上部旋回体３に搭載される。以下、各部について説明する。   The construction machine of this embodiment is a hybrid construction machine that uses the engine 11, the motor generator 12, and the turning electric motor 21 as power sources. These power sources are mounted on the upper swing body 3 shown in FIG. Hereinafter, each part will be described.

「各部の構成」
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機１３の一方の入力軸に接続される。このエンジン１１は、建設機械の運転中は常時運転される。 "Configuration of each part"
The engine 11 is an internal combustion engine composed of, for example, a diesel engine, and its output shaft is connected to one input shaft of the speed reducer 13. The engine 11 is always operated during the operation of the construction machine.

電動発電機１２は、電動（アシスト）運転及び発電運転の双方が可能な電動機であればよい。ここでは、電動発電機１２として、インバータ１８Ａによって交流駆動される電動発電機を示す。この電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnetic)モータで構成することができる。電動発電機１２の回転軸は減速機１３の他方の入力軸に接続される。   The motor generator 12 may be an electric motor capable of both electric (assist) operation and power generation operation. Here, a motor generator that is AC driven by an inverter 18 </ b> A is shown as the motor generator 12. The motor generator 12 can be constituted by, for example, an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor in which a magnet is embedded in a rotor. The rotating shaft of the motor generator 12 is connected to the other input shaft of the speed reducer 13.

減速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸を有する。２つの入力軸の各々には、エンジン１１の駆動軸と電動発電機１２の駆動軸が接続される。また、出力軸にはメインポンプ１４の駆動軸が接続される。エンジン１１の負荷が大きい場合には、電動発電機１２が電動（アシスト）運転を行い、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。これによりエンジン１１の駆動がアシストされる。一方、エンジン１１の負荷が小さい場合は、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電運転による発電を行う。電動発電機１２の電動（アシスト）運転と発電運転の切り替えは、コントローラ１２０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。   The speed reducer 13 has two input shafts and one output shaft. A drive shaft of the engine 11 and a drive shaft of the motor generator 12 are connected to each of the two input shafts. Further, the drive shaft of the main pump 14 is connected to the output shaft. When the load on the engine 11 is large, the motor generator 12 performs an electric driving (assist) operation, and the driving force of the motor generator 12 is transmitted to the main pump 14 via the output shaft of the speed reducer 13. Thereby, driving of the engine 11 is assisted. On the other hand, when the load of the engine 11 is small, the driving force of the engine 11 is transmitted to the motor generator 12 through the speed reducer 13, so that the motor generator 12 generates power by the power generation operation. Switching between the electric (assist) operation and the power generation operation of the motor generator 12 is performed by the controller 120 according to the load of the engine 11 and the like.

メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための油圧を発生するポンプである。この油圧は、コントロールバルブ１７を介して油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々を駆動するために供給される。   The main pump 14 is a pump that generates hydraulic pressure to be supplied to the control valve 17. This hydraulic pressure is supplied to drive each of the hydraulic motors 1 </ b> A and 1 </ b> B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 via the control valve 17.

パイロットポンプ１５は、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生するポンプである。この油圧操作系の構成については後述する。   The pilot pump 15 is a pump that generates a pilot pressure necessary for the hydraulic operation system. The configuration of this hydraulic operation system will be described later.

コントロールバルブ１７は、高圧油圧ラインを介して接続される下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々に供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御することにより、これらを油圧駆動制御する油圧制御装置である。   The control valve 17 inputs the hydraulic pressure supplied to each of the hydraulic motors 1A, 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 for the lower traveling body 1 connected via a high-pressure hydraulic line. It is a hydraulic control device which controls these hydraulically by controlling according to the above.

インバータ１８Ａは、上述の如く電動発電機１２と昇降圧コンバータ１００Ａとの間に設けられ、コントローラ１２０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。これにより、インバータ１８Ａが電動発電機１２の電動（アシスト）運転を制御している際には、必要な電力をバッテリ１９と昇降圧コンバータ１００ＡからＤＣバス１１０Ａを介して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２の発電運転を制御している際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス１１０Ａ及び昇降圧コンバータ１００Ａへ供給する。   The inverter 18A is provided between the motor generator 12 and the buck-boost converter 100A as described above, and controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the controller 120. Thus, when the inverter 18A controls the electric (assist) operation of the motor generator 12, the necessary power is supplied from the battery 19 and the step-up / down converter 100A to the motor generator 12 via the DC bus 110A. . Further, when controlling the power generation operation of the motor generator 12, the electric power generated by the motor generator 12 is supplied to the DC bus 110A and the step-up / down converter 100A.

インバータ１８Ｂは、リフティングマグネット６と昇降圧コンバータ１００Ａとの間に設けられ、コントローラ１２０からの指令に基づき、電磁石をオンにする際には、リフティングマグネット６へ要求された電力をＤＣバス１１０Ａより供給する。また、電磁石をオフにする場合には、回生された電力をＤＣバス１００Ａに供給する。   The inverter 18B is provided between the lifting magnet 6 and the buck-boost converter 100A, and supplies the requested power to the lifting magnet 6 from the DC bus 110A when the electromagnet is turned on based on a command from the controller 120. To do. When the electromagnet is turned off, the regenerated electric power is supplied to the DC bus 100A.

バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００Ａを介してインバータ１８Ａ及び１８Ｂに接続されるとともに、昇降圧コンバータ１００Ｂを介してインバータ２０Ａ及び２０Ｂに接続されている。このため、バッテリ１９は、電動発電機１２の電動（アシスト）運転と旋回用電動機２１の力行運転との少なくともどちらか一方が行われている際、又は、リフティングマグネット６を駆動する際には、必要な電力を供給する。また、電動発電機１２が発電運転を行っている際、リフティングマグネット６をオフにするときに回生電力が発生している際、旋回用電動機２１が回生運転を行っている際、又は、発電機３０が発電運転を行っている際には、発電運転又は回生運転によって発生した回生電力を電気エネルギとして蓄積するための電源である。   The battery 19 is connected to the inverters 18A and 18B via the buck-boost converter 100A, and is connected to the inverters 20A and 20B via the buck-boost converter 100B. For this reason, the battery 19 is operated when at least one of the electric (assist) operation of the motor generator 12 and the power running operation of the turning electric motor 21 is performed, or when the lifting magnet 6 is driven. Supply the necessary power. Further, when the motor generator 12 is performing a power generation operation, when regenerative power is generated when the lifting magnet 6 is turned off, when the turning motor 21 is performing a regenerative operation, or When 30 is performing the power generation operation, it is a power source for accumulating regenerative power generated by the power generation operation or the regenerative operation as electric energy.

なお、ＤＣバス１１０Ａには、インバータ１８Ａ及び１８Ｂを介して、電動発電機１２及びリフティングマグネット６が接続されているため、電動発電機１２で発電された電力がリフティングマグネット６に直接的に供給される場合もある。   Since the motor generator 12 and the lifting magnet 6 are connected to the DC bus 110A via inverters 18A and 18B, the electric power generated by the motor generator 12 is directly supplied to the lifting magnet 6. There is also a case.

バッテリ１９の充放電制御は、バッテリ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、発電機３０の発電状態、リフティングマグネット６の駆動状態、及び、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、昇降圧コンバータ１００Ａ及び１００Ｂによって行われる。この昇降圧コンバータ１００Ａ及び１００Ｂの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１Ａ及び１１１Ｂによって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２Ａ及び１１２Ｂによって検出されるバッテリ電圧値、及び電流検出部１１３Ａ及び１１３Ｂによって検出されるコンバータ電流値に基づき、コントローラ１２０によって行われる。   The charge / discharge control of the battery 19 includes the charge state of the battery 19, the operation state of the motor generator 12 (electric (assist) operation or power generation operation), the power generation state of the generator 30, the drive state of the lifting magnet 6, and This is performed by the step-up / down converters 100A and 100B based on the operation state (powering operation or regenerative operation) of the electric motor 21. The switching control between the step-up / step-down converters 100A and 100B is performed by a DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection units 111A and 111B, a battery voltage value detected by the battery voltage detection units 112A and 112B, And the controller 120 based on the converter current value detected by the current detectors 113A and 113B.

インバータ２０Ａは、上述の如く旋回用電動機２１と昇降圧コンバータ１００Ｂとの間に設けられ、コントローラ１２０からの指令に基づき、旋回用電動機２１に対して運転制御を行う。これにより、インバータが旋回用電動機２１の力行運転を制御している際には、必要な電力をバッテリ１９から昇降圧コンバータ１００Ｂを介して旋回用電動機２１に供給する。また、旋回用電動機２１の回生運転を制御している際には、旋回用電動機２１により発電された電力をＤＣバス１１０Ｂへ供給する。   The inverter 20A is provided between the turning electric motor 21 and the step-up / down converter 100B as described above, and controls the operation of the turning electric motor 21 based on a command from the controller 120. Thereby, when the inverter is controlling the power running operation of the turning electric motor 21, necessary electric power is supplied from the battery 19 to the turning electric motor 21 via the step-up / down converter 100 </ b> B. Further, when the regenerative operation of the turning electric motor 21 is controlled, the electric power generated by the turning electric motor 21 is supplied to the DC bus 110B.

インバータ２０Ｂは、発電機３０と昇降圧コンバータ１００Ａとの間に設けられ、発電機３０の駆動制御を行う。   The inverter 20B is provided between the generator 30 and the buck-boost converter 100A, and performs drive control of the generator 30.

なお、ＤＣバス１１０Ｂには、インバータ２０Ａを介して旋回用電動機２１が接続されているため、発電機３０で発電された電力が旋回用電動機２１に直接的に供給される場合もある。   Since the turning electric motor 21 is connected to the DC bus 110B via the inverter 20A, the electric power generated by the generator 30 may be directly supplied to the turning electric motor 21 in some cases.

昇降圧コンバータ１００Ａは、一側がＤＣバス１１０Ａ及びインバータ１８Ａ及び１８Ｂを介して電動発電機１２及びリフティングマグネット６に接続されるとともに、他側がバッテリ１９に接続されており、電動発電機１２及びリフティングマグネット６の運転状態（駆動状態）に応じて、昇圧動作又は降圧動作を切り替える。   The buck-boost converter 100A has one side connected to the motor generator 12 and the lifting magnet 6 via the DC bus 110A and inverters 18A and 18B, and the other side connected to the battery 19, and the motor generator 12 and the lifting magnet. The step-up operation or the step-down operation is switched according to the operation state (drive state) 6.

電動発電機１２が電動（アシスト）運転を行う場合には、インバータ１８Ａを介して電動発電機１２に電力を供給する必要があるため、ＤＣバス電圧値を昇圧する。また、リフティングマグネット６を駆動する場合にも、インバータ１８Ｂを介してリフティングマグネット６に電力を供給する必要があるため、ＤＣバス電圧値を電動発電機１２の回転数に応じて、昇圧する。   When the motor generator 12 performs an electric driving (assist) operation, it is necessary to supply electric power to the motor generator 12 via the inverter 18A, and therefore the DC bus voltage value is increased. Also, when driving the lifting magnet 6, it is necessary to supply electric power to the lifting magnet 6 via the inverter 18 </ b> B, so that the DC bus voltage value is increased according to the rotational speed of the motor generator 12.

一方、電動発電機１２が発電運転を行う場合には、発電された電力をインバータ１８Ａを介してバッテリ１９に充電する必要があるため、ＤＣバス電圧値を降圧する。   On the other hand, when the motor generator 12 performs a power generation operation, it is necessary to charge the battery 19 with the generated power via the inverter 18A, so the DC bus voltage value is reduced.

このため、昇降圧コンバータ１００Ａは、電動発電機１２、及びリフティングマグネット６の運転状態（駆動状態）に応じて、ＤＣバス１１０Ａの電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧動作又は降圧動作を切り替える。   For this reason, the step-up / step-down converter 100A performs a step-up operation or a step-down operation so that the voltage value of the DC bus 110A falls within a certain range according to the operation state (drive state) of the motor generator 12 and the lifting magnet 6. Switch.

また、発電機３０で発電が行われる場合にも、発電された電力をインバータ２０Ｂを介してバッテリ１９に充電する必要があるため、ＤＣバス電圧値を降圧する。   Also, when power is generated by the power generator 30, the generated voltage needs to be charged to the battery 19 via the inverter 20B, so the DC bus voltage value is reduced.

ここで、エンジン１１は一定回転数で回転しているため、電動発電機１２も一定回転数で回転し、これにより、インバータ１８Ａの電圧値は一定になるように制御される。従って、電動発電機１２及びインバータ１８Ａは電圧変動が少ないＤＣバス１１０Ａへ接続される。また、同様にリフティングマグネット６も電圧値が一定のため、リフティングマグネット６を制御するインバータ１８ＢもＤＣバス１１０Ａへ接続される。このように、ＤＣバス１１０Ａは電圧変動が小さい駆動部と接続しているので、昇降圧コンバータ１００ＡはＤＣバス１１０ＡにおけるＤＣバス電圧検出部１１１Ａによって検出した電圧値が一定になるように、ＤＣバス電圧検出部１１１Ａとバッテリ電圧検出部１１２Ａ及び１１２Ｂとの電圧値を比較し、バッテリ１９との電力供給の制御を行う。   Here, since the engine 11 is rotating at a constant rotational speed, the motor generator 12 is also rotated at a constant rotational speed, whereby the voltage value of the inverter 18A is controlled to be constant. Therefore, the motor generator 12 and the inverter 18A are connected to the DC bus 110A with little voltage fluctuation. Similarly, since the voltage value of the lifting magnet 6 is constant, the inverter 18B that controls the lifting magnet 6 is also connected to the DC bus 110A. As described above, since the DC bus 110A is connected to the drive unit having a small voltage fluctuation, the step-up / down converter 100A is configured so that the voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111A in the DC bus 110A is constant. The voltage values of the voltage detector 111A and the battery voltage detectors 112A and 112B are compared, and the power supply to the battery 19 is controlled.

一方、旋回用電動機２１の回転速度は、作業内容に対応したオペレータのレバー操作量に基づいて変化するので、電動発電機１２に比べて大きい。このため、旋回用電動機２１へ供給されるためのＤＣバス１１０Ｂの電圧値は、旋回用電動機２１の回転速度に応じて、大きく変化することになる。従って、一定の電圧値に制御されるＤＣバス１１０Ａに旋回用電動機２１を接続した場合、旋回用電動機２１の回転速度が高速の場合、ＤＣバス１１０Ａの電圧値が十分に高くないため、高速での旋回動作を行うことができなくなる。しかも、高電圧の回生電力が旋回電動機２１よりＤＣバス１１０Ａへ供給されると、インバータ１８Ａの損傷につながってしまう。   On the other hand, the rotational speed of the turning electric motor 21 is larger than that of the motor generator 12 because it changes based on the lever operation amount of the operator corresponding to the work content. For this reason, the voltage value of the DC bus 110 </ b> B to be supplied to the turning electric motor 21 varies greatly according to the rotation speed of the turning electric motor 21. Therefore, when the turning electric motor 21 is connected to the DC bus 110A controlled to a constant voltage value, when the rotation speed of the turning electric motor 21 is high, the voltage value of the DC bus 110A is not sufficiently high. It becomes impossible to perform the turning operation. Moreover, if high voltage regenerative power is supplied from the swing motor 21 to the DC bus 110A, the inverter 18A is damaged.

そこで、本実施の形態では、電圧値を一定に制御するＤＣバス１１０Ａ及び昇降圧コンバータ１００Ａとは別に、ＤＣバス１１０Ｂ及び昇降圧コンバータ１００Ｂを設けることで、各電動機を効率よく駆動できるようにした。   Therefore, in the present embodiment, by providing the DC bus 110B and the buck-boost converter 100B separately from the DC bus 110A and the buck-boost converter 100A that control the voltage value to be constant, each electric motor can be driven efficiently. .

昇降圧コンバータ１００Ｂは、一側がＤＣバス１１０Ｂを介して旋回用電動機２１に接続されるとともに、他側がバッテリ１９に接続されている。   The buck-boost converter 100B has one side connected to the turning electric motor 21 via the DC bus 110B and the other side connected to the battery 19.

昇降圧コンバータ１００Ｂは、旋回用電動機２１に接続されたレゾルバ２２によって検出された旋回速度に応じたＤＣバス１１０Ｂの電圧値になるように昇圧動作又は降圧動作を切り替える。   The step-up / step-down converter 100 </ b> B switches the step-up operation or the step-down operation so that the voltage value of the DC bus 110 </ b> B corresponds to the turning speed detected by the resolver 22 connected to the turning electric motor 21.

ここで、昇降圧コンバータ１００Ｂは、ＤＣバス１１０Ｂの電圧値をＤＣバス１１０Ａの電圧値よりも高い値に設定する。これは、電動発電機１２と旋回用電動機２１の使用方法の違いによるものである。   Here, the buck-boost converter 100B sets the voltage value of the DC bus 110B to a value higher than the voltage value of the DC bus 110A. This is due to the difference in usage of the motor generator 12 and the turning electric motor 21.

このように、昇降圧コンバータ１００ＢがＤＣバス１１０Ｂの電圧値を可変制御するのは、旋回用電動機２１は、駆動時における回転速度の変化が電動発電機１２に比べてかなり大きいため、力行運転及び回生運転を行う際にＤＣバス１１０Ｂの電圧値は大きく変動するためである。なお、昇降圧動作の切替は、コントローラ１２０によって行われる。   As described above, the step-up / step-down converter 100B variably controls the voltage value of the DC bus 110B because the rotational speed of the turning motor 21 is considerably larger than that of the motor generator 12 during driving. This is because the voltage value of the DC bus 110B greatly fluctuates when performing regenerative operation. Note that switching of the step-up / step-down operation is performed by the controller 120.

具体的には、レゾルバ２２で検出された回転速度が高速である場合には、ＤＣバス１１０Ｂには高電圧が必要とされる。この場合、ＤＣバス電圧検出部１１１Ｂの電圧検出値が高速での回転速度に対応した電圧値となるように、昇降圧コンバータ１００Ｂは、ＤＣバス電圧検出部１１１Ｂとバッテリ電圧検出部１１２Ｂとの電圧値を比較し、バッテリ１９との電力供給の制御を行う。   Specifically, when the rotational speed detected by the resolver 22 is high, a high voltage is required for the DC bus 110B. In this case, the step-up / step-down converter 100B has a voltage between the DC bus voltage detection unit 111B and the battery voltage detection unit 112B so that the voltage detection value of the DC bus voltage detection unit 111B becomes a voltage value corresponding to the rotation speed at a high speed. The values are compared, and the power supply to the battery 19 is controlled.

また、レゾルバ２２で検出された回転速度が低速である場合には、ＤＣバス１１０Ｂの電圧は低い電圧で十分である。この場合、ＤＣバス電圧が高い状態であると過電圧状態となるため、ＤＣバス電圧検出部１１１Ｂの電圧検出値を、低速での回転速度に対応した電圧値となるように、昇降圧コンバータ１００Ｂは、バッテリ１９との電力供給の制御を行う。   Further, when the rotational speed detected by the resolver 22 is low, a low voltage is sufficient for the DC bus 110B. In this case, since the overvoltage state occurs when the DC bus voltage is high, the step-up / down converter 100B is configured so that the voltage detection value of the DC bus voltage detection unit 111B becomes a voltage value corresponding to the low-speed rotation speed. The power supply to the battery 19 is controlled.

また、上述の説明では、レゾルバ２２によって検出された旋回速度に基づいてＤＣバス１１０Ｂの電圧値が変化するが、運転者のレバー操作量に対応した速度指令値に基づいて、ＤＣバス１１０Ｂの電圧値を変更するようにしてもよい。   In the above description, the voltage value of the DC bus 110B changes based on the turning speed detected by the resolver 22, but the voltage of the DC bus 110B is changed based on the speed command value corresponding to the lever operation amount of the driver. The value may be changed.

また、説明の便宜上、図２では図示を省略するが、昇降圧コンバータ１００Ｂにはバイパス回路が並列に接続される。このバイパス回路は、昇降圧コンバータ１００Ｂの異常時にＤＣバス１１０Ｂとバッテリ１９との間を短絡するための回路であるが、その詳細については図３を用いて後述する。   For convenience of explanation, although not shown in FIG. 2, a bypass circuit is connected in parallel to the buck-boost converter 100B. This bypass circuit is a circuit for short-circuiting between the DC bus 110B and the battery 19 when the buck-boost converter 100B is abnormal, and details thereof will be described later with reference to FIG.

なお、既述のように、ＤＣバス電圧検出部１１１Ａ及びＤＣバス電圧検出部１１１Ｂは、ＤＣバス１１０Ａ及びＤＣバス１１０Ｂの電圧値を検出するための電圧検出部であり、バッテリ電圧検出部１１２Ａ及び１１２Ｂは、バッテリ１９の電圧値を検出するための電圧検出部であり、電流検出部１１３Ａ及び電流検出部１１３Ｂは、昇降圧コンバータ１００Ａ及び昇降圧コンバータ１００Ｂのコンバータ電流値を検出するための電流検出部である。コンバータ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００Ａ及び１００Ｂに流れる電流を正の値として検出される。   As described above, the DC bus voltage detection unit 111A and the DC bus voltage detection unit 111B are voltage detection units for detecting the voltage values of the DC bus 110A and the DC bus 110B. 112B is a voltage detection unit for detecting the voltage value of the battery 19, and the current detection unit 113A and the current detection unit 113B are current detection units for detecting the converter current values of the buck-boost converter 100A and the buck-boost converter 100B. Part. The converter current value is detected as a positive value of the current flowing from the battery 19 to the buck-boost converters 100A and 100B.

操作装置２６は、旋回用電動機２１、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びリフティングマグネット６を操作するための操作装置であり、ハイブリッド型建設機械の運転者によって操作される。   The operating device 26 is an operating device for operating the turning electric motor 21, the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the lifting magnet 6, and is operated by a driver of the hybrid type construction machine.

この操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を運転者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。   The operating device 26 converts the hydraulic pressure (primary hydraulic pressure) supplied through the pilot line 25 into hydraulic pressure (secondary hydraulic pressure) corresponding to the operation amount of the driver and outputs the converted hydraulic pressure. The secondary hydraulic pressure output from the operating device 26 is supplied to the control valve 17 through the hydraulic line 27 and detected by the pressure sensor 29.

操作装置２６が操作されると、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７が駆動され、これにより、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９内の油圧が制御されることによって、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びリフティングマグネット６が駆動される。   When the operation device 26 is operated, the control valve 17 is driven through the hydraulic line 27, thereby controlling the hydraulic pressure in the hydraulic motors 1 </ b> A and 1 </ b> B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9. The lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the lifting magnet 6 are driven.

なお、油圧ライン２７は、油圧モータ１Ａ及び１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の駆動に必要な油圧をコントロールバルブに供給する。   The hydraulic line 27 supplies hydraulic pressures necessary for driving the hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 to the control valve.

旋回用操作検出部としての圧力センサ２９では、操作装置２６に対して旋回機構２を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。これにより、操作装置２６に入力される旋回機構２を旋回させるための操作量を的確に把握することができる。この電気信号は、コントローラ１２０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。また、本実施の形態では、レバー操作検出部としての圧力センサを用いる形態について説明するが、操作装置２６に入力される旋回機構２を旋回させるための操作量をそのまま電気信号で読み取るセンサを用いてもよい。   When the operation for turning the turning mechanism 2 is input to the operating device 26, the pressure sensor 29 as the turning operation detection unit detects the operation amount as a change in the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. The pressure sensor 29 outputs an electrical signal indicating the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. Thereby, the operation amount for turning the turning mechanism 2 input to the operating device 26 can be accurately grasped. This electric signal is input to the controller 120 and used for driving control of the turning electric motor 21. Further, in the present embodiment, an embodiment using a pressure sensor as a lever operation detection unit will be described. However, a sensor that reads an operation amount for turning the turning mechanism 2 input to the operation device 26 as it is using an electrical signal is used. May be.

図３は、本実施の形態のハイブリッド型建設機械に用いる昇降圧コンバータの回路構成を概略的に示す図である。昇降圧コンバータ１００Ａ及び１００Ｂの構成は同一であるため、ここでは昇降圧コンバータ１００Ａを中心に説明を行う。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the buck-boost converter used in the hybrid type construction machine of the present embodiment. Since the configuration of the step-up / step-down converters 100A and 100B is the same, the description will focus on the step-up / step-down converter 100A.

昇降圧コンバータ１００Ａは、リアクトル１０１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、バッテリ１９を接続するための電源接続端子１０３Ａ、負荷を接続するための出力端子１０４Ａ、及び、一対の出力端子１０４Ａに並列に挿入される平滑用のコンデンサ１０５を備える。昇降圧コンバータ１００Ａの出力端子１０４Ａと負荷との間は、ＤＣバス１１０Ａによって接続される。   The step-up / down converter 100A includes a reactor 101, a boosting IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 102A, a step-down IGBT 102B, a power connection terminal 103A for connecting the battery 19, an output terminal 104A for connecting a load, and a pair of A smoothing capacitor 105 inserted in parallel with the output terminal 104A is provided. The output terminal 104A of the buck-boost converter 100A and the load are connected by a DC bus 110A.

このＤＣバス１１０Ａに接続される負荷は、互いに並列接続される電動発電機１２、発電機３０、及びリフティングマグネット６である。   The loads connected to the DC bus 110A are the motor generator 12, the generator 30, and the lifting magnet 6 that are connected in parallel to each other.

なお、図３では、図の簡略化のためにインバータ１８Ａ〜１８Ｂ（図２参照）を省略する。また、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２ＢをＰＷＭ駆動する駆動制御部１２０Ａを省略する。   In FIG. 3, the inverters 18A to 18B (see FIG. 2) are omitted for the sake of simplification. Further, the drive control unit 120A that PWM-drives the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B is omitted.

また、昇降圧コンバータ１００Ａは自己診断機能を有しており、この自己診断機能は、昇降圧コンバータ１００Ａの電流検出部１１３Ａが電流値を監視することによって実現される。なお、この自己診断機能は、電流検出部１１３Ａの検出値を昇降圧コンバータ１００Ａが監視することによって実現されてもよい。   Further, the buck-boost converter 100A has a self-diagnosis function, and this self-diagnosis function is realized by the current detector 113A of the buck-boost converter 100A monitoring the current value. This self-diagnosis function may be realized by the step-up / down converter 100A monitoring the detection value of the current detection unit 113A.

リアクトル１０１は、一端が昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの中間点に接続されるとともに、他端が電源接続端子１０３Ａに接続されており、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴って生じる誘導起電力をＤＣバス１１０Ａに供給するために設けられている。   Reactor 101 has one end connected to an intermediate point between boosting IGBT 102A and step-down IGBT 102B, and the other end connected to power supply connection terminal 103A. The induced electromotive force generated when boosting IGBT 102A is turned on / off is generated. It is provided to supply to the DC bus 110A.

昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタで構成され、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子である。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、駆動制御部１２０Ａからゲート端子にＰＷＭ電圧が印加されることによって駆動される。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂには、整流素子であるダイオード１０２ａ及び１０２ｂが並列接続される。   The step-up IGBT 102 </ b> A and the step-down IGBT 102 </ b> B are semiconductor elements that are configured by a bipolar transistor in which a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is incorporated in a gate portion and can perform high-power high-speed switching. The step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B are driven by applying a PWM voltage from the drive control unit 120A to the gate terminal. Diodes 102a and 102b, which are rectifier elements, are connected in parallel to the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B.

バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００Ａを介してＤＣバス１１０Ａとの間で電力の授受が行えるように、充放電可能な蓄電器であればよい。なお、図３には、蓄電器としてバッテリ１９を示すが、バッテリ１９の代わりに、コンデンサ、充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。   The battery 19 may be a chargeable / dischargeable battery so that power can be exchanged with the DC bus 110A via the step-up / down converter 100A. 3 shows the battery 19 as a capacitor, the capacitor 19 may be replaced with a capacitor, a chargeable / dischargeable secondary battery, or another form of power source capable of power transfer. Good.

電源接続端子１０３Ａは、バッテリ１９が接続可能な端子であればよい。出力端子１０４Ａは、ＤＣバス１１０Ａが接続可能な端子であればよい。   The power connection terminal 103A may be any terminal to which the battery 19 can be connected. The output terminal 104A may be any terminal to which the DC bus 110A can be connected.

バッテリ１９には、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部１１２Ａ及び１１２Ｂが接続される。また、ＤＣバス１１０Ａには、ＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部１１１Ａが接続される。   Battery voltage detectors 112 </ b> A and 112 </ b> B that detect battery voltage are connected to the battery 19. In addition, a DC bus voltage detection unit 111A that detects a DC bus voltage is connected to the DC bus 110A.

バッテリ電圧検出部１１２Ａ及び１１２Ｂは、バッテリ１９の電圧値を検出し、ＤＣバス電圧検出部１１１Ａは、ＤＣバス１１０Ａの電圧値を検出する。   Battery voltage detectors 112A and 112B detect the voltage value of battery 19, and DC bus voltage detector 111A detects the voltage value of DC bus 110A.

平滑用のコンデンサ１０５は、出力端子１０４Ａの正極端子と負極端子との間に挿入され、ＤＣバス１１０ＡのＤＣバス電圧を平滑化できる蓄電素子であればよい。   The smoothing capacitor 105 may be any storage element that is inserted between the positive terminal and the negative terminal of the output terminal 104A and can smooth the DC bus voltage of the DC bus 110A.

電流検出部１１３Ａは、昇降圧コンバータ１００Ａのコンバータ電流値を検出可能な検出手段であればよく、電流検出用の抵抗器を含む。   The current detection unit 113A may be any detection means capable of detecting the converter current value of the buck-boost converter 100A, and includes a current detection resistor.

昇降圧コンバータ１００Ｂは、リアクトル１０１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、バッテリ１９を接続するための電源接続端子１０３Ｂ、負荷を接続するための出力端子１０４Ｂ、及び、一対の出力端子１０４Ｂに並列に挿入される平滑用のコンデンサ１０５を備える。昇降圧コンバータ１００Ｂの出力端子１０４Ｂと負荷との間は、ＤＣバス１１０Ｂによって接続される。ＤＣバス１１０Ｂに接続される負荷は、旋回用電動機２１である。なお、図３では、図の簡略化のためにインバータ２０Ａ（図２参照）を省略する。   The step-up / down converter 100B includes a reactor 101, a boosting IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 102A, a step-down IGBT 102B, a power connection terminal 103B for connecting the battery 19, an output terminal 104B for connecting a load, and a pair of A smoothing capacitor 105 inserted in parallel with the output terminal 104B is provided. The output terminal 104B of the buck-boost converter 100B and the load are connected by a DC bus 110B. The load connected to the DC bus 110 </ b> B is the turning electric motor 21. In FIG. 3, the inverter 20A (see FIG. 2) is omitted for simplification of the drawing.

また、昇降圧コンバータ１００Ｂは自己診断機能を有しており、この自己診断機能は、昇降圧コンバータ１００Ｂの電流検出部１１３Ｂが電流値を監視することによって実現される。なお、この自己診断機能は、電流検出部１１３Ｂの検出値を昇降圧コンバータ１００Ｂが監視することによって実現されてもよい。   Further, the buck-boost converter 100B has a self-diagnosis function, and this self-diagnosis function is realized by the current detector 113B of the buck-boost converter 100B monitoring the current value. Note that this self-diagnosis function may be realized by the buck-boost converter 100B monitoring the detection value of the current detection unit 113B.

リアクトル１０１は、一端が昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの中間点に接続されるとともに、他端が電源接続端子１０３Ｂに接続されており、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴って生じる誘導起電力をＤＣバス１１０Ｂに供給するために設けられている。   Reactor 101 has one end connected to an intermediate point between boosting IGBT 102A and step-down IGBT 102B, and the other end connected to power supply connection terminal 103B. Reactor 101 generates induced electromotive force generated when ON / OFF of boosting IGBT 102A is generated. It is provided to supply to the DC bus 110B.

昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの構成は、昇降圧コンバータ１００Ａと同一である。   The configuration of the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B is the same as that of the step-up / down converter 100A.

また、バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００Ｂを介してＤＣバス１１０Ｂとの間で電力の授受を行う。   The battery 19 exchanges power with the DC bus 110B via the step-up / down converter 100B.

電源接続端子１０３Ｂは、バッテリ１９が接続可能な端子であればよい。出力端子１０４Ｂは、ＤＣバス１１０Ｂが接続可能な端子であればよい。   The power connection terminal 103B may be any terminal that can be connected to the battery 19. The output terminal 104B may be a terminal to which the DC bus 110B can be connected.

また、ＤＣバス１１０Ｂには、ＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部１１１Ｂが接続される。ＤＣバス電圧検出部１１１Ｂは、ＤＣバス１１０Ｂの電圧値を検出する。   In addition, a DC bus voltage detection unit 111B that detects a DC bus voltage is connected to the DC bus 110B. The DC bus voltage detection unit 111B detects the voltage value of the DC bus 110B.

平滑用のコンデンサ１０５は、出力端子１０４Ｂの正極端子と負極端子との間に挿入され、ＤＣバス１１０ＢのＤＣバス電圧を平滑化できる蓄電素子であればよい。   The smoothing capacitor 105 may be any storage element that is inserted between the positive terminal and the negative terminal of the output terminal 104B and can smooth the DC bus voltage of the DC bus 110B.

電流検出部１１３Ｂは、昇降圧コンバータ１００Ｂのコンバータ電流値を検出可能な検出手段であればよく、電流検出用の抵抗器を含む。   The current detection unit 113B may be any detection means capable of detecting the converter current value of the buck-boost converter 100B, and includes a current detection resistor.

また、昇降圧コンバータ１００Ｂには、バイパス回路１３０が並列に接続されている。このバイパス回路１３０は、昇降圧コンバータ１００Ｂの異常時にＤＣバス１１０Ｂとバッテリ１９との間を短絡するための回路であり、駆動制御部１２０Ａによって開閉制御が行われるリレー１３０Ａ及び１３０Ｂを含む。バイパス回路１３０の開閉制御については後述する。   Further, a bypass circuit 130 is connected in parallel to the buck-boost converter 100B. The bypass circuit 130 is a circuit for short-circuiting the DC bus 110B and the battery 19 when the buck-boost converter 100B is abnormal, and includes relays 130A and 130B that are controlled to open and close by the drive control unit 120A. The opening / closing control of the bypass circuit 130 will be described later.

「昇降圧動作」
このような昇降圧コンバータ１００Ａにおいて、ＤＣバス１１０Ａを昇圧する際には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに並列に接続されたダイオード１０２ｂを介して、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力をＤＣバス１１０Ａに供給する。これにより、ＤＣバス１１０Ａが昇圧される。これは、昇降圧コンバータ１００ＢとＤＣバス１１０Ｂとの関係においても同様である。 "Buck-boost operation"
In such a step-up / down converter 100A, when boosting the DC bus 110A, a PWM voltage is applied to the gate terminal of the boosting IGBT 102A, and the boosting IGBT 102A is connected via the diode 102b connected in parallel to the step-down IGBT 102B. Inductive electromotive force generated in the reactor 101 when the power is turned on / off is supplied to the DC bus 110A. As a result, the DC bus 110A is boosted. The same applies to the relationship between the step-up / down converter 100B and the DC bus 110B.

また、ＤＣバス１１０Ａを降圧する際には、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを介して、電動発電機１２によって発生される発電電力、又は発電機３０によって発生される回生電力をＤＣバス１１０Ａからバッテリ１９に供給する。これにより、ＤＣバス１１０Ａに蓄積された電力がバッテリ１９に充電され、ＤＣバス１１０Ａが降圧される。この降圧動作は、昇降圧コンバータ１００ＢとＤＣバス１１０Ｂを介して接続された旋回用電動発電機２１との間においても同様である。   When the DC bus 110A is stepped down, a PWM voltage is applied to the gate terminal of the step-down IGBT 102B, and the generated power generated by the motor generator 12 or the generator 30 is generated via the step-down IGBT 102B. Is supplied to the battery 19 from the DC bus 110A. As a result, the electric power stored in the DC bus 110A is charged in the battery 19, and the DC bus 110A is stepped down. This step-down operation is the same between the step-up / down converter 100B and the turning motor generator 21 connected via the DC bus 110B.

図４は、本実施の形態のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータ１００Ａによって行われるバイパス回路１３０の駆動制御の処理手順を示す図である。これは、昇降圧コンバータ１００Ａの制御部によって実行される処理である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a processing procedure of drive control of the bypass circuit 130 performed by the step-up / down converter 100A of the hybrid type construction machine of the present embodiment. This is a process executed by the control unit of the step-up / down converter 100A.

昇降圧コンバータ１００Ａは、昇降圧コンバータ１００Ｂから異常信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。この処理は、自己診断機能により異常判定を行う降圧コンバータ１００Ｂから異常信号を受信するまで繰り返し実行される。   The step-up / down converter 100A determines whether or not an abnormal signal has been received from the step-up / down converter 100B (step S1). This process is repeatedly executed until an abnormal signal is received from the step-down converter 100B that performs abnormality determination using the self-diagnosis function.

昇降圧コンバータ１００Ａは、異常信号を受信した場合は、バイパス回路１３０をオンにするため、リレー１３０Ａ及び１３０Ｂを閉成する（ステップＳ２）。これにより、昇降圧コンバータ１００Ｂがバイパスされ、ＤＣバス１１０Ｂはバッテリ１９に直接的に接続される。   When the buck-boost converter 100A receives the abnormal signal, the buck-boost converter 100A closes the relays 130A and 130B to turn on the bypass circuit 130 (step S2). Thereby, the buck-boost converter 100B is bypassed, and the DC bus 110B is directly connected to the battery 19.

次いで、昇降圧コンバータ１００Ａは、昇降圧コンバータ１００Ａの電流制限値を昇降圧コンバータ１００Ｂの電流制限値に設定し、ＤＣバス１１０Ａ及び１１０Ｂの双方のＤＣバス電圧値を一定に制御するために昇圧動作又は降圧動作を行う。これにより、昇降圧コンバータ１００Ｂに異常が生じて一時的に利用できなくなっても、ＤＣバス１１０Ａ側のシステム（インバータ１８Ａ等）によりバッテリ１９の電圧を一定にすることができる。これにより、ＤＣバス１１０Ｂはバッテリ電圧と同等の電圧を維持することができ、所定の作業が完了するまでの間、インバータ２０Ａを制御して旋回用電動機２１を駆動することができる。   Next, the buck-boost converter 100A sets the current limit value of the buck-boost converter 100A to the current limit value of the buck-boost converter 100B, and boosts the voltage to control the DC bus voltage values of both the DC buses 110A and 110B to be constant. Alternatively, a step-down operation is performed. Thereby, even if abnormality occurs in the buck-boost converter 100B and it cannot be temporarily used, the voltage of the battery 19 can be made constant by the system (inverter 18A or the like) on the DC bus 110A side. Thereby, the DC bus 110B can maintain a voltage equivalent to the battery voltage, and the inverter 20A can be controlled to drive the turning electric motor 21 until a predetermined operation is completed.

なお、ここでは、昇降圧コンバータ１００Ｂの自己診断機能によって異常判定が行われた場合に、昇降圧コンバータ１００Ａによってバイパス回路１３０の駆動制御が行われる形態について説明したが、昇降圧コンバータ１００Ｂが異常判定を行った場合に、上位制御部である駆動制御部１２０Ａに異常信号を通報し、駆動制御部１２０Ａがバイパス回路１３０の駆動制御を行なうようにしてもよい。   Here, although a description has been given of a mode in which drive control of the bypass circuit 130 is performed by the buck-boost converter 100A when abnormality determination is performed by the self-diagnosis function of the buck-boost converter 100B, the buck-boost converter 100B determines abnormality. When the operation is performed, an abnormality signal may be reported to the drive control unit 120A that is the host control unit, and the drive control unit 120A may perform drive control of the bypass circuit 130.

以上のように、本実施の形態のハイブリッド型建設機械によれば、エンジン１１のアシスト用の電動発電機１２及びリフティングマグネット６と、旋回機構２を駆動するための旋回用電動機２１及びブーム回生用の発電機３０とは、別々のＤＣバス１１０Ａと１１０Ｂに接続されているため、電動発電機１２及びリフティングマグネット６と、旋回用電動機２１とには別々のＤＣバス１１０Ａ及び１００Ｂを介して電力が供給される。   As described above, according to the hybrid type construction machine of the present embodiment, the motor generator 12 and the lifting magnet 6 for assisting the engine 11, the electric motor 21 for turning and the boom regenerator for driving the turning mechanism 2 are used. Since the generator 30 is connected to separate DC buses 110A and 110B, the motor generator 12 and the lifting magnet 6 and the turning motor 21 are supplied with power via separate DC buses 110A and 100B. Supplied.

このような構成により、定格出力の電動発電機１２と旋回用電動機２１の定格出力の違いに合わせてＤＣバス１１０Ｂの電圧値をＤＣバス１１０Ａの電圧値よりも高く設定することができ、機器の損傷又は破損を抑制しつつ、各電動機を効率的に駆動することのできる昇降圧コンバータを用いたハイブリッド型建設機械を提供することができる。   With such a configuration, the voltage value of the DC bus 110B can be set higher than the voltage value of the DC bus 110A in accordance with the difference in the rated output of the motor generator 12 with the rated output and the motor 21 for turning. A hybrid construction machine using a step-up / down converter that can efficiently drive each electric motor while suppressing damage or breakage can be provided.

さらに、ＤＣバス及び昇降圧コンバータを複数に分けたため、一方の昇降圧コンバータが損傷しても、直ちに制御不能となることなく、他方のコンバータで所定の間、全ての作業を継続することができる。   Furthermore, since the DC bus and the step-up / down converter are divided into a plurality of parts, even if one of the step-up / step-down converters is damaged, all the work can be continued for a predetermined time with the other converter without immediately being out of control. .

また、リフティングマグネット６と旋回用電動機２１とを、共通のＤＣバス１１０Ｂで接続しているので、昇降圧コンバータ１００Ｂが損傷しても、直ちにリフティングマグネット６への電流供給を継続させることができる。   Further, since the lifting magnet 6 and the turning electric motor 21 are connected by the common DC bus 110B, even if the buck-boost converter 100B is damaged, the current supply to the lifting magnet 6 can be continued immediately.

以上、本発明の例示的な実施の形態のハイブリッド型建設機械について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。   The hybrid construction machine according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment and departs from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.

本実施の形態のハイブリッド型建設機械を示す側面図である。It is a side view which shows the hybrid type construction machine of this Embodiment. 本実施の形態のハイブリッド型建設機械の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the hybrid type construction machine of this Embodiment. 本実施の形態のハイブリッド型建設機械に用いる昇降圧コンバータの回路構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the circuit structure of the buck-boost converter used for the hybrid type construction machine of this Embodiment. 本実施の形態のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータ１００Ａによって行われるバイパス回路１３０の駆動制御の処理手順を示す図である。It is a figure which shows the process sequence of the drive control of the bypass circuit 130 performed by the buck-boost converter 100A of the hybrid type construction machine of this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 下部走行体
１Ａ、１Ｂ 走行機構
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ リフティングマグネット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
１１ エンジン
１２ 電動発電機
１３ 減速機
１４ メインポンプ
１５ パイロットポンプ
１６ 高圧油圧ライン
１７ コントロールバルブ
１８Ａ、２０Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ インバータ
１９ バッテリ
２１ 旋回用電動機
２２ レゾルバ
２３ メカニカルブレーキ
２４ 旋回減速機
２５ パイロットライン
２６ 操作装置
２７ 油圧ライン
２８ 油圧ライン
２９ 圧力センサ
３０ 発電機
３１ 速度指令変換部
３２ 駆動制御装置
４０ 旋回駆動制御装置
１００ 昇降圧コンバータ
１０１ リアクトル
１０２Ａ 昇圧用ＩＧＢＴ
１０２Ｂ 降圧用ＩＧＢＴ
１０３Ａ、１０３Ｂ 電源接続端子
１０４Ａ、１０４Ｂ 出力端子
１０５ コンデンサ
１１０Ａ、１１０Ｂ ＤＣバス
１１１Ａ、１１１Ｂ ＤＣバス電圧検出部
１１２Ａ、１１２Ｂ バッテリ電圧検出部
１１３Ａ、１１３Ｂ 電流検出部
１２０ コントローラ
１２０Ａ 駆動制御部
１２０Ｂ 旋回駆動制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 1A, 1B Traveling mechanism 2 Turning mechanism 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 6 Lifting magnet 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Cabin 11 Engine 12 Motor generator 13 Decelerator 14 Main pump 15 Pilot pump 16 High pressure hydraulic line 17 Control valve 18A, 20B, 20A, 20B Inverter 19 Battery 21 Electric motor for turning 22 Resolver 23 Mechanical brake 24 Turning reduction gear 25 Pilot line 26 Operating device 27 Hydraulic line 28 Hydraulic line 28 Pressure sensor 30 Generator 31 Speed command Conversion unit 32 Drive control device 40 Turning drive control device 100 Buck-boost converter 101 Reactor 102A Boosting IGBT
102B IGBT for step-down
103A, 103B Power supply connection terminal 104A, 104B Output terminal 105 Capacitor 110A, 110B DC bus 111A, 111B DC bus voltage detection unit 112A, 112B Battery voltage detection unit 113A, 113B Current detection unit 120 Controller 120A Drive control unit 120B Rotation drive control unit

Claims (8)

油圧駆動作業要素の駆動に必要な油圧を発生する油圧ポンプを駆動するための内燃機関に機械的に接続され、電動（アシスト）運転及び発電運転を行う電動発電機と、
電動駆動作業要素の駆動を行う電動駆動部と、
前記電動発電機又は前記電動駆動部に供給するための電力を蓄積するとともに、前記電動発電機又は前記電動駆動部によって発電された電力を充電する蓄電器と、
一側が第１ＤＣバスを介して前記電動発電機に接続されるとともに、他側が前記蓄電器に接続され、前記第１ＤＣバスの電圧値を昇圧又は降圧する第１昇降圧コンバータと、
一側が第２ＤＣバスを介して前記電動駆動部に接続されるとともに、他側が前記蓄電器に接続され、前記第２ＤＣバスの電圧値を昇圧又は降圧する第２昇降圧コンバータと
を含む、ハイブリッド型建設機械。 A motor generator mechanically connected to an internal combustion engine for driving a hydraulic pump that generates a hydraulic pressure required to drive a hydraulic drive working element, and performing an electric (assist) operation and a power generation operation;
An electric drive unit for driving an electric drive working element;
A battery for accumulating electric power to be supplied to the motor generator or the electric drive unit, and charging electric power generated by the motor generator or the electric drive unit;
A first step-up / step-down converter that has one side connected to the motor generator via a first DC bus and the other side connected to the capacitor, stepping up or down the voltage value of the first DC bus;
And a second step-up / step-down converter that has one side connected to the electric drive unit via a second DC bus and the other side connected to the capacitor and that steps up or down the voltage value of the second DC bus. machine. 前記電動駆動部は、上部旋回体の旋回機構を回転駆動するための旋回用電動機であり、
前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータの少なくとも一方は、前記旋回用電動機の回転速度に応じて前記第１ＤＣバス又は前記第２ＤＣバスの電圧値を可変制御する、請求項１に記載のハイブリッド型建設機械。 The electric drive unit is a turning electric motor for rotationally driving the turning mechanism of the upper turning body,
The at least one of the first step-up / step-down converter or the second step-up / step-down converter variably controls the voltage value of the first DC bus or the second DC bus according to a rotation speed of the turning electric motor. Hybrid construction machine. 前記電動駆動部は、上部旋回体の旋回機構を回転駆動するための旋回用電動機であり、
前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータのいずれか一方は、前記旋回用電動機の回転速度に応じて前記第１ＤＣバス又は前記第２ＤＣバスの電圧値を可変制御し、いずれか他方は、前記第１ＤＣバス又は前記第２ＤＣバスの電圧値を一定値に制御する、請求項１に記載のハイブリッド型建設機械。 The electric drive unit is a turning electric motor for rotationally driving the turning mechanism of the upper turning body,
Either the first buck-boost converter or the second buck-boost converter variably controls the voltage value of the first DC bus or the second DC bus according to the rotational speed of the turning electric motor, The hybrid construction machine according to claim 1, wherein the voltage value of the first DC bus or the second DC bus is controlled to a constant value. 前記電圧値が一定値に制御される前記第１ＤＣバス又は前記第２ＤＣバスには、リフティングマグネットの駆動回路、又は、電動式の走行機構の駆動回路が接続される、請求項３に記載のハイブリッド型建設機械。   The hybrid according to claim 3, wherein a driving circuit of a lifting magnet or a driving circuit of an electric traveling mechanism is connected to the first DC bus or the second DC bus in which the voltage value is controlled to a constant value. Mold construction machinery. 前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータの少なくとも一方は自己診断機能を有し、異常時には、異常を表す異常信号を他方に通報する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。   5. The at least one of the first buck-boost converter and the second buck-boost converter has a self-diagnosis function, and reports an abnormal signal indicating an abnormality to the other when an abnormality occurs. Hybrid construction machine. 前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータは、自己診断機能により異常を検出した場合には、自己の電流制限値を他方の昇降圧コンバータの電流制限値に設定させる、請求項５に記載のハイブリッド型建設機械。   The first step-up / step-down converter or the second step-up / step-down converter, when detecting an abnormality by a self-diagnosis function, sets its own current limit value to the current limit value of the other step-up / down converter. The hybrid construction machine described. 前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータのいずれか一方は自己診断機能を有し、異常時には、異常を表す異常信号を上位制御部に報知する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。   Either one of said 1st buck-boost converter or said 2nd buck-boost converter has a self-diagnosis function, and when it is abnormal, it reports the abnormal signal showing abnormality to a high-order control part. The hybrid construction machine according to the item. 前記第１昇降圧コンバータ又は前記第２昇降圧コンバータの少なくとも一方は、異常時に自己の昇降圧コンバータをバイパスさせるバイパス回路を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。   The hybrid type construction machine according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one of the first buck-boost converter and the second buck-boost converter has a bypass circuit that bypasses its own buck-boost converter in the event of an abnormality. .
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