JP2010011602A - Hybrid type working machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid type working machine which suppresses dispersion in controllability of a load, damage to a driver of the load by an overcurrent, and the like by stabilizing a DC bus voltage value. <P>SOLUTION: The hybrid type working machine includes: a plurality of inverters for driving a plurality of motor-driven working elements; a capacitor which transfers electric power between a plurality of the inverters; a DC bus connected to a plurality of the inverters; and a step-up/step-down converter arranged between the DC bus and the accumulator. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、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作業機械に関する。   The present invention relates to a hybrid work machine using a step-up / down converter that performs control of power supply to a load and control of supply of regenerative power obtained from the load to a capacitor.

従来より、駆動機構の一部を電動化したハイブリッド型作業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、及びバケット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発電機を接続し、電動発電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, there has been proposed a hybrid work machine in which a part of the drive mechanism is motorized. Such a construction machine includes a hydraulic pump for hydraulically driving work elements such as a boom, an arm, and a bucket, and a motor generator is connected to an engine for driving the hydraulic pump via a speed increaser. The motor generator assists the driving of the engine, 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油圧モータに加えて電動機を備え、旋回機構の加速時に電動機で油圧モータの駆動をアシストし、旋回機構の減速時に電動機で回生運転を行い、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）。
特開平１０−１０３１１２号公報 In addition to a hydraulic motor as a power source for the turning mechanism for turning the upper turning body, an electric motor is provided in addition to assisting the drive of the hydraulic motor with the motor when the turning mechanism is accelerated, and regenerative operation with the motor when the turning mechanism is decelerated. The electric power generated is charged in the battery (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-10-103112

ところで、このようなハイブリッド型作業機械では、電動発電機等のような負荷による電力消費と回生電力の生成が繰り返し行われるため、負荷とバッテリの間のＤＣバスの電圧値は大きく変動する。   By the way, in such a hybrid type work machine, power consumption by a load such as a motor generator and generation of regenerative power are repeatedly performed, so that the voltage value of the DC bus between the load and the battery greatly fluctuates.

ＤＣバス電圧値の変動は、負荷の制御性のばらつきや、過電流による負荷のドライバの損傷等をもたらす場合があるという課題があった。   The fluctuation of the DC bus voltage value has a problem that it may cause variations in controllability of the load, damage to the driver of the load due to overcurrent, and the like.

そこで、本発明は、ＤＣバス電圧値の安定化を図ることにより、負荷の制御性のばらつきや、過電流による負荷のドライバの損傷等の抑制を図ったハイブリッド型作業機械を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a hybrid work machine that suppresses variations in load controllability and damage to a load driver due to overcurrent by stabilizing the DC bus voltage value. And

本発明の一局面のハイブリッド型作業機械は、複数の電動作業要素を駆動するための複数のインバータと、前記複数のインバータとの間で電力の授受を行う蓄電器と、前記複数のインバータに接続されるＤＣバスと、前記ＤＣバスと前記蓄電器との間に配設される昇降圧コンバータとを含む。   A hybrid work machine according to one aspect of the present invention is connected to a plurality of inverters for driving a plurality of electric work elements, a capacitor that transfers power to and from the plurality of inverters, and the plurality of inverters. And a buck-boost converter disposed between the DC bus and the battery.

また、前記複数のインバータは、一又は複数の第１インバータと、一又は複数の第２インバータとを含み、前記ＤＣバスは、前記一又は複数の第１インバータが接続される第１ＤＣバスと、前記一又は複数の第２インバータが接続される第２ＤＣバスとを含み、前記昇降圧コンバータは、前記第１ＤＣバスと前記蓄電器との間に配設されてもよい。   The plurality of inverters include one or more first inverters and one or more second inverters, and the DC bus includes a first DC bus to which the one or more first inverters are connected; The step-up / step-down converter may be disposed between the first DC bus and the battery. The second DC bus is connected to the one or more second inverters.

また、前記第１ＤＣバスには、エンジンをアシストするための電動発電機を駆動制御するためのインバータが接続されてもよい。   The first DC bus may be connected to an inverter for driving and controlling a motor generator for assisting the engine.

また、前記電動作業要素には、ブームの角度を調整するためのブーム用電動機が含まれており、前記ブーム用電動機を駆動するためのインバータは、前記第１ＤＣバスに接続されてもよい。   The electric working element may include a boom electric motor for adjusting the angle of the boom, and an inverter for driving the boom electric motor may be connected to the first DC bus.

また、前記電動作業要素には、リフティングマグネット用の電磁石が含まれおり、前記電磁石を駆動するためのインバータは、前記第１ＤＣバスに接続されてもよい。   The electric working element may include an electromagnet for a lifting magnet, and an inverter for driving the electromagnet may be connected to the first DC bus.

また、これらの代わりに、エンジンをアシストするための電動発電機を駆動制御するインバータは、前記第２ＤＣバスに接続されてもよい。   Instead of these, an inverter that drives and controls a motor generator for assisting the engine may be connected to the second DC bus.

また、前記蓄電器と前記昇降圧コンバータとの間を通流する電流値を検出する電流検出手段をさらに含み、前記昇降圧コンバータは、前記電流検出手段で検出される電流値が前記蓄電器の許容電流値以下になるように制御されてもよい。   In addition, it further includes current detection means for detecting a current value flowing between the capacitor and the buck-boost converter, wherein the buck-boost converter has a current value detected by the current detection means that is an allowable current of the capacitor. It may be controlled to be equal to or less than the value.

本発明によれば、ＤＣバス電圧値の安定化を図ることにより、負荷の制御性のばらつきや、過電流による負荷のドライバの損傷等の抑制を図ったハイブリッド型作業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, by stabilizing the DC bus voltage value, it is possible to provide a hybrid work machine that can suppress variations in load controllability and damage to the driver of the load due to overcurrent. An effect is obtained.

以下、本発明のハイブリッド型作業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 work machine of the present invention is applied will be described below.

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械を含む建設機械を示す側面図である。 [Embodiment 1]
1 is a side view showing a construction machine including a hybrid work machine according to Embodiment 1. FIG.

このハイブリッド型作業機械の下部走行体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、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 work machine via a swing mechanism 2. In addition to the boom 4, the arm 5, and the lifting magnet 6, and the boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9 for hydraulically driving them, the upper swing body 3 includes a cabin 10 and a power source. Installed.

「全体構成」
図２は、実施の形態１のハイブリッド型作業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・制御系を一点鎖線でそれぞれ示す。 "overall structure"
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the hybrid work machine according to the first 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 one-dot chain 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、実施の形態１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 according to the first 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１００を介して蓄電器としてのバッテリ１９が接続される。このインバータ１８Ａと昇降圧コンバータ１００との間は、ＤＣバス１１０によって接続されている。   The motor generator 12 is connected to a battery 19 as a battery via an inverter 18A and a step-up / down converter 100. The inverter 18A and the step-up / down converter 100 are connected by a DC bus 110.

また、このＤＣバス１１０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。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１１０から電力が供給される。   Also, the lifting magnet 6 is connected to the DC bus 110 via an inverter 18B. 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 110 via the inverter 18B.

また、ＤＣバス１１０には、インバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続されている。旋回用電動機２１は、旋回機構２の動力源であり、上部旋回体３を右方向又は左方向に回転させるための駆動制御が行われる。   In addition, a turning electric motor 21 is connected to the DC bus 110 via an inverter 20. The turning electric motor 21 is a power source of the turning mechanism 2 and performs drive control for rotating the upper turning body 3 in the right direction or the left direction.

ＤＣバス１１０は、バッテリ１９、リフティングマグネット６、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間で電力の授受を行うために配設されている。   The DC bus 110 is arranged to transfer power between the battery 19, the lifting magnet 6, the motor generator 12, and the turning electric motor 21.

このＤＣバス１１０には、ＤＣバス１１０の電圧値（以下、実施の形態１において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１１１が配設されている。検出されるＤＣバス電圧値は、コントローラ３０に入力される。   The DC bus 110 is provided with a DC bus voltage detection unit 111 for detecting a voltage value of the DC bus 110 (hereinafter referred to as a DC bus voltage value in the first embodiment). The detected DC bus voltage value is input to the controller 30.

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１１２と、バッテリ電流値を検出するためのバッテリ電流検出部１１３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バッテリ電流値は、コントローラ３０に入力される。   Further, the battery 19 is provided with a battery voltage detector 112 for detecting the battery voltage value and a battery current detector 113 for detecting the battery current value. The battery voltage value and battery current value detected by these are input to the controller 30.

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 through 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、実施の形態１の建設機械の電気系の駆動制御を行うコントローラ３０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 30 that performs drive control of the electric system of the construction machine according to the first embodiment.

このような実施の形態１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作業機械である。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 according to the first embodiment is a hybrid work 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の電動運転と発電運転の切り替えは、コントローラ３０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 operation and the power generation operation of the motor generator 12 is performed by the controller 30 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１００との間に設けられ、コントローラ３０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の力行を運転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１００からＤＣバス１１０を介して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２の回生を運転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１１０及び昇降圧コンバータ１００を介してバッテリ１９に充電する。   The inverter 18A is provided between the motor generator 12 and the buck-boost converter 100 as described above, and controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the controller 30. Thus, when the inverter 18A controls the power running of the motor generator 12, the necessary power is supplied from the battery 19 and the step-up / down converter 100 to the motor generator 12 via the DC bus 110. Further, when the regeneration control of the motor generator 12 is being controlled, the battery 19 is charged with the electric power generated by the motor generator 12 via the DC bus 110 and the step-up / down converter 100.

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１００との間に設けられ、コントローラ３０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１１０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１００に供給する。   The inverter 18B is provided between the lifting magnet 6 and the buck-boost converter 100, and supplies the requested power to the lifting magnet 6 from the DC bus 110 when the electromagnet is turned on based on a command from the controller 30. To do. Further, when the electromagnet is turned off, the regenerated electric power is supplied to the DC bus 100.

バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００を介してインバータ１８Ａ、インバータ１８Ｂ、及びインバータ２０に接続されている。これにより、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を励磁する（オンにする）際には、必要な電力を供給する。また、バッテリ１９は、電動発電機１２の発電運転と旋回用電動機２１の回生運転の少なくともどちらか一方が行われている際、または、リフティングマグネット６を消磁する（オフにする）ときに回生電力が発生している際には、発電運転又は回生運転によって発生した電力を電気エネルギとして蓄積する。   The battery 19 is connected to the inverter 18 </ b> A, the inverter 18 </ b> B, and the inverter 20 through the buck-boost converter 100. Thereby, the battery 19 excites (turns on) the lifting magnet 6 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. ) Supply the necessary power. Further, the battery 19 generates regenerative power when at least one of the power generation operation of the motor generator 12 and the regenerative operation of the turning motor 21 is performed, or when the lifting magnet 6 is demagnetized (turned off). When this occurs, the electric power generated by the power generation operation or the regenerative operation is stored as electric energy.

なお、ＤＣバス１１０には、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び２０を介して、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１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又は旋回用電動機２１に直接的に供給される場合もあり、リフティングマグネット６で回生された電力が電動発電機１２又は旋回用電動機２１に供給される場合もあり、さらに、旋回用電動機２１で回生された電力が電動発電機１２又はリフティングマグネット６に供給される場合もある。   Since the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning motor 21 are connected to the DC bus 110 via the inverters 18A, 18B, and 20, the electric power generated by the motor generator 12 is received. In some cases, the lifting magnet 6 or the turning electric motor 21 may be directly supplied. In some cases, the electric power regenerated by the lifting magnet 6 may be supplied to the motor generator 12 or the turning electric motor 21. Further, the turning electric motor may be supplied. In some cases, the electric power regenerated at 21 is supplied to the motor generator 12 or the lifting magnet 6.

このバッテリ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）、リフティングマグネット６の駆動状態、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１００によって行われる。この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及びバッテリ電流検出部１１３によって検出されるバッテリ電流値に基づき、コントローラ３０によって行われる。   The charging / discharging control of the battery 19 includes a charging state of the battery 19, an operating state of the motor generator 12 (electric (assist) driving or generating operation), a driving state of the lifting magnet 6, and an operating state of the turning electric motor 21 (power running operation). Or the step-up / down converter 100 based on the regenerative operation). Switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100 is performed by controlling the DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111, the battery voltage value detected by the battery voltage detection unit 112, and the battery current detection unit 113. Is performed by the controller 30 based on the battery current value detected by.

インバータ２０は、上述の如く旋回用電動機２１と昇降圧コンバータ１００との間に設けられ、コントローラ３０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の力行を運転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１００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が回生運転をしている際には、旋回用電動機２１により発電された電力を昇降圧コンバータ１００を介してバッテリ１９へ充電する。   The inverter 20 is provided between the turning electric motor 21 and the step-up / down converter 100 as described above, and performs operation control on the turning electric motor 21 based on a command from the controller 30. Thereby, when the inverter is operating and controlling the power running of the turning electric motor 21, necessary electric power is supplied from the battery 19 to the turning electric motor 21 through the step-up / down converter 100. Further, when the turning electric motor 21 is performing a regenerative operation, the battery 19 is charged with the electric power generated by the turning electric motor 21 via the step-up / down converter 100.

昇降圧コンバータ１００は、一側がＤＣバス１１０を介して電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１に接続されるとともに、他側がバッテリ１９に接続されており、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧又は降圧を切り替える制御を行う。   The buck-boost converter 100 is connected to the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning motor 21 via the DC bus 110 on one side, and connected to the battery 19 on the other side, so that the DC bus voltage value is constant. Control is performed to switch between step-up and step-down so as to be within the range.

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必要がある。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必要がある。   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 thus it is necessary to boost the DC bus voltage value. On the other hand, when the motor generator 12 performs a power generation operation, it is necessary to charge the generated power to the battery 19 via the inverter 18A, and thus it is necessary to step down the DC bus voltage value.

これは、リフティングマグネット６の励磁（オン）と消磁（オフ）、及び旋回用電動機２１の力行運転と回生運転においても同様である。電動発電機１２はエンジン１１の負荷状態に応じて運転状態が切り替えられ、リフティングマグネット６は作業状態において駆動状態（励磁と消磁）が切り替えられ、さらに、旋回用電動機２１は上部旋回体３の旋回動作に応じて運転状態が切り替えられる。   The same applies to the excitation (on) and demagnetization (off) of the lifting magnet 6 and the power running operation and regenerative operation of the turning electric motor 21. The operation state of the motor generator 12 is switched according to the load state of the engine 11, the driving state (excitation and demagnetization) of the lifting magnet 6 is switched in the working state, and the turning motor 21 is turned by the upper turning body 3. The operating state is switched according to the operation.

このため、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１には、いずれかにＤＣバス１１０を介して電力供給が行われ、いずれかからＤＣバス１１０に電力供給を行う状況が生じうる。   For this reason, the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning motor 21 are supplied with power via the DC bus 110, and a situation where power is supplied to the DC bus 110 from any of them can occur. .

このため、昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。   For this reason, the step-up / step-down converter 100 switches between the step-up operation and the step-down operation so that the DC bus voltage value falls within a certain range in accordance with the operating state of the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning electric motor 21. Take control.

ＤＣバス１１０は、３つのインバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び２０と昇降圧コンバータとの間に配設されており、バッテリ１９、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１の間で電力の授受を行う。   The DC bus 110 is disposed between the three inverters 18A, 18B, and 20 and the step-up / down converter, and power is transferred between the battery 19, the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning motor 21. Give and receive.

ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス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３０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 111 is a voltage detection unit for detecting a DC bus voltage value. The detected DC bus voltage value is input to the controller 30, 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１１２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３０に入力され、昇降圧コンバータ１００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 detection unit 112 is a voltage detection unit for detecting the voltage value of the battery 19 and is used for detecting the state of charge of the battery. The detected battery voltage value is input to the controller 30 and used for switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100.

バッテリ電流検出部１１３は、バッテリ１９の電流値を検出するための電流検出部である。バッテリ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００に流れる電流を正の値として検出される。検出されるバッテリ電流値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００の昇降圧制御の応答性の向上のために用いられる。   The battery current detection unit 113 is a current detection unit for detecting the current value of the battery 19. As the battery current value, a current flowing from the battery 19 to the step-up / down converter 100 is detected as a positive value. The detected battery current value is input to the controller 30 and used for improving the responsiveness of the step-up / step-down control of the step-up / step-down converter 100.

旋回用電動機２１は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよく、上部旋回体３の旋回機構２を駆動するために設けられている。力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が減速機２４にて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体３の慣性回転により、減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させることができる。ここでは、旋回用電動機２１として、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号によりインバータ２０によって交流駆動される電動機を示す。この旋回用電動機２１は、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータで構成することができる。これにより、より大きな誘導起電力を発生させることができるので、回生時に旋回用電動機２１にて発電される電力を増大させることができる。   The turning electric motor 21 may be an electric motor capable of both power running operation and regenerative operation, and is provided for driving the turning mechanism 2 of the upper turning body 3. During the power running operation, the rotational force of the rotational driving force of the turning electric motor 21 is amplified by the speed reducer 24, and the upper turning body 3 is subjected to acceleration / deceleration control to perform rotational motion. Further, due to the inertial rotation of the upper swing body 3, the number of rotations is increased by the speed reducer 24 and transmitted to the turning electric motor 21, and regenerative power can be generated. Here, as the electric motor 21 for turning, an electric motor driven by an inverter 20 by a PWM (Pulse Width Modulation) control signal is shown. The turning electric motor 21 can be constituted by, for example, a magnet-embedded IPM motor. Thereby, since a larger induced electromotive force can be generated, the electric power generated by the turning electric motor 21 at the time of regeneration can be increased.

レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで旋回用電動機２１の回転前の回転軸２１Ａの回転位置と、左回転又は右回転した後の回転位置との差を検出することにより、回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出するように構成されている。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構２の回転角度及び回転方向が導出される。また、図２にはレゾルバ２２を取り付けた形態を示すが、電動機の回転センサを有しないインバータ制御方式を用いてもよい。   The resolver 22 is a sensor that detects the rotational position and the rotational angle of the rotating shaft 21A of the turning electric motor 21, and is mechanically connected to the turning electric motor 21 to rotate the rotating shaft 21A before the turning electric motor 21 rotates. The rotation angle and the rotation direction of the rotation shaft 21A are detected by detecting the difference between the position and the rotation position after the left rotation or the right rotation. By detecting the rotation angle of the rotation shaft 21A of the turning electric motor 21, the rotation angle and the rotation direction of the turning mechanism 2 are derived. Further, FIG. 2 shows a form in which the resolver 22 is attached, but an inverter control system that does not have an electric motor rotation sensor may be used.

メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。このメカニカルブレーキ２３は、電磁式スイッチにより制動／解除が切り替えられる。この切り替えは、コントローラ３０によって行われる。   The mechanical brake 23 is a braking device that generates a mechanical braking force, and mechanically stops the rotating shaft 21 </ b> A of the turning electric motor 21. This mechanical brake 23 is switched between braking and release by an electromagnetic switch. This switching is performed by the controller 30.

旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構２に機械的に伝達する減速機である。これにより、力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転力を増力させ、より大きな回転力として旋回体へ伝達することができる。これとは逆に、回生運転の際には、旋回体で発生した回転数を増加させ、より多くの回転動作を旋回用電動機２１に発生させることができる。   The turning speed reducer 24 is a speed reducer that reduces the rotational speed of the rotating shaft 21 </ b> A of the turning electric motor 21 and mechanically transmits it to the turning mechanism 2. Thereby, in the power running operation, the rotational force of the turning electric motor 21 can be increased and transmitted to the turning body as a larger rotational force. On the contrary, during the regenerative operation, the number of rotations generated in the revolving structure can be increased, and more rotational motion can be generated in the turning electric motor 21.

旋回機構２は、旋回用電動機２１のメカニカルブレーキ２３が解除された状態で旋回可能となり、これにより、上部旋回体３が左方向又は右方向に旋回される。   The turning mechanism 2 can turn in a state where the mechanical brake 23 of the turning electric motor 21 is released, whereby the upper turning body 3 is turned leftward or rightward.

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、ハイブリッド型作業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 work 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３０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、実施の形態１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 30 and used for driving control of the turning electric motor 21. In the first embodiment, a description will be given of a mode in which a pressure sensor is used as a lever operation detection unit. However, a sensor that reads an operation amount for turning the turning mechanism 2 input to the operating device 26 as an electric signal is used. May be.

「コントローラ３０」
コントローラ３０は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の駆動制御を行う制御装置であり、旋回駆動制御部４０、及び駆動制御部５０を含み、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納される駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。 "Controller 30"
The controller 30 is a control device that performs drive control of the hybrid work machine according to the first embodiment, includes a turning drive control unit 40 and a drive control unit 50, and includes arithmetic processing including a CPU (Central Processing Unit) and an internal memory. The apparatus is configured by an apparatus and realized by a CPU executing a drive control program stored in an internal memory.

旋回駆動制御部４０は、圧力センサ２９から入力される信号のうち、旋回機構２を旋回させるための操作量を表す信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。   The turning drive control unit 40 converts a signal representing an operation amount for turning the turning mechanism 2 among the signals input from the pressure sensor 29 into a speed command, and performs drive control of the turning electric motor 21.

駆動制御部５０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）、リフティングマグネット６の駆動制御（励磁（オン）と消磁（オフ）の切り替え）、及び、昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるバッテリ１９の充放電制御を行うための制御装置である。駆動制御部５０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）、リフティングマグネット６の駆動状態（励磁（オン）と消磁（オフ））、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行い、これによりバッテリ１９の充放電制御を行う。   The drive control unit 50 controls the operation of the motor generator 12 (switching between electric (assist) operation or power generation operation), drive control of the lifting magnet 6 (switching between excitation (on) and demagnetization (off)), and step-up / down pressure It is a control device for performing charge / discharge control of the battery 19 by controlling the drive of the converter 100. The drive control unit 50 includes a state of charge of the battery 19, an operation state of the motor generator 12 (electric (assist) operation or power generation operation), a drive state of the lifting magnet 6 (excitation (on) and demagnetization (off)), and turning Based on the operation state (powering operation or regenerative operation) of the motor 21, the switching operation between the step-up / step-down converter 100 and the step-down operation is performed, whereby the charge / discharge control of the battery 19 is performed.

この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及びバッテリ電流検出部１１３によって検出されるバッテリ電流値に基づいて行われる。   Switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100 is performed by controlling the DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111, the battery voltage value detected by the battery voltage detection unit 112, and the battery current detection unit 113. This is performed based on the battery current value detected by.

図３は、実施の形態１のハイブリッド型作業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。この昇降圧コンバータ１００は、リアクトル１０１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、バッテリ１０３を接続するための電源接続端子１０４、負荷１０５を接続するための出力端子１０６、及び、一対の出力端子１０６に並列に挿入される平滑用のコンデンサ１０７を備える。昇降圧コンバータ１００の出力端子１０６と負荷１０５との間は、ＤＣバス１１０によって接続される。なお、バッテリ１０３は、図２におけるバッテリ１９に相当し、負荷１０５は、図２における電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１に相当する。図３では、図の簡略化のためにインバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び２０（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５０を省略する。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the buck-boost converter used in the hybrid work machine of the first embodiment. The buck-boost converter 100 includes a reactor 101, a boosting IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 102A, a step-down IGBT 102B, a power connection terminal 104 for connecting a battery 103, an output terminal 106 for connecting a load 105, and A smoothing capacitor 107 inserted in parallel with the pair of output terminals 106 is provided. A DC bus 110 connects between the output terminal 106 of the buck-boost converter 100 and the load 105. The battery 103 corresponds to the battery 19 in FIG. 2, and the load 105 corresponds to the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning electric motor 21 in FIG. 2. In FIG. 3, the inverters 18A, 18B, and 20 (see FIG. 2) are omitted for simplification of the drawing. Further, the drive control unit 50 that PWM-drives the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B is omitted.

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１０４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１１０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 104. Reactor 101 generates induced electromotive force that is generated when boosting IGBT 102A is turned on / off. It is provided for supplying to the DC bus 110.

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、後述する昇降圧コンバータの駆動制御装置からゲート端子に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 bipolar transistors 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 to the gate terminal from a drive control device for a step-up / down converter described later. Diodes 102a and 102b, which are rectifying elements, are connected in parallel to the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B.

バッテリ１０３は、昇降圧コンバータ１００を介してＤＣバス１１０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１０３を示すが、バッテリ１０３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。なお、このバッテリ１０３は、図２に示すバッテリ１９に相当する。   The battery 103 only needs to be a chargeable / dischargeable battery so that power can be exchanged with the DC bus 110 via the step-up / down converter 100. Note that FIG. 3 illustrates the battery 103 as a capacitor. However, instead of the battery 103, a capacitor, a chargeable / dischargeable secondary battery, or another form of power supply capable of power transfer may be used as the capacitor. Good. The battery 103 corresponds to the battery 19 shown in FIG.

電源接続端子１０４及び出力端子１０６は、バッテリ１０３及び負荷１０５が接続可能な端子であればよい。一対の電源接続端子１０４の間には、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部１１２が接続される。一対の出力端子１０６の間には、ＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部１１１が接続される。   The power connection terminal 104 and the output terminal 106 may be terminals that can connect the battery 103 and the load 105. A battery voltage detector 112 that detects the battery voltage is connected between the pair of power connection terminals 104. A DC bus voltage detector 111 that detects a DC bus voltage is connected between the pair of output terminals 106.

バッテリ電圧検出部１１２は、バッテリ１０３の電圧値(vbat_det)を検出し、ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス１１０の電圧（以下、ＤＣバス電圧：vdc_det）を検出する。   The battery voltage detection unit 112 detects the voltage value (vbat_det) of the battery 103, and the DC bus voltage detection unit 111 detects the voltage of the DC bus 110 (hereinafter, DC bus voltage: vdc_det).

出力端子１０６に接続される負荷１０５は、電力供給による駆動と回生による発電が可能な電気負荷であればよく、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnetic)モータやリフティングマグネットで構成することができる。図３には、直流駆動用の負荷１０５を示すが、インバータを介して交流駆動される電気負荷であってもよい。   The load 105 connected to the output terminal 106 may be an electric load that can be driven by supplying power and generating power by regeneration. For example, an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor or a lifting magnet in which a magnet is embedded in the rotor is used. Can be configured. Although FIG. 3 shows a load 105 for direct current drive, an electric load driven by alternating current through an inverter may be used.

平滑用のコンデンサ１０７は、出力端子１０６の正極端子と負極端子との間に挿入され、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 107 may be any storage element that is inserted between the positive terminal and the negative terminal of the output terminal 106 and can smooth the DC bus voltage.

バッテリ電流検出部１１３は、バッテリ１０３に通流する電流の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。このリアクトル電流検出部１０８は、バッテリ１０３に通流する電流値(ibat_det)を検出する。   The battery current detection unit 113 may be any detection means capable of detecting the value of the current flowing through the battery 103, and includes a current detection resistor. The reactor current detection unit 108 detects a current value (ibat_det) flowing through the battery 103.

「昇降圧動作」
このような昇降圧コンバータ１００において、ＤＣバス１１０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１１０に供給する。これにより、ＤＣバス１１０が昇圧される。 "Buck-boost operation"
In such a step-up / down converter 100, when boosting the DC bus 110, 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. The induced electromotive force generated in the reactor 101 when the power is turned on / off is supplied to the DC bus 110. Thereby, the DC bus 110 is boosted.

また、ＤＣバス１１０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、負荷１０５によって発生される回生電力をＤＣバス１１０からバッテリ１０３に供給する。これにより、ＤＣバス１１０に蓄積された電力がバッテリ１０３に充電され、ＤＣバス１１０が降圧される。   When the DC bus 110 is stepped down, a PWM voltage is applied to the gate terminal of the step-down IGBT 102B, and regenerative power generated by the load 105 is supplied from the DC bus 110 to the battery 103 via the step-down IGBT 102B. . As a result, the electric power accumulated in the DC bus 110 is charged in the battery 103, and the DC bus 110 is stepped down.

なお、この図３では、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２ＢをＰＷＭ駆動する駆動制御部１００を省略したが、駆動制御部５０は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。   In FIG. 3, the drive control unit 100 that PWM-drives the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B is omitted, but the drive control unit 50 can be realized by either an electronic circuit or an arithmetic processing unit.

ここで、旋回用電動機２１の出力トルクは旋回用電動機２１へ供給される電圧値の二乗に比例する。このため、旋回用電動機２１へ供給される電圧値が低下すると、出力トルクが大幅に低下してしまう。このため、操作装置２６からの指令に基づくトルクを出力するため多くの電流が必要となるが、連続稼働を行うハイブリッド型作業機械では、バッテリ１３０の発熱のため、定格電流値以上は流せないので出力不足となり、作業の中断を生じてしまう。   Here, the output torque of the turning electric motor 21 is proportional to the square of the voltage value supplied to the turning electric motor 21. For this reason, if the voltage value supplied to the electric motor 21 for rotation falls, output torque will fall significantly. For this reason, a large amount of current is required to output a torque based on a command from the operating device 26. However, in a hybrid work machine that continuously operates, the battery 130 cannot generate a current exceeding the rated current value due to heat generation. The output is insufficient and the work is interrupted.

このため、旋回用電動機２１への供給電圧は一定にするため、ＤＣバス電圧値を電圧制御により一定に維持することが望ましい。リフティングマグネット６へ供給される場合も同様である。このため、図４を用いて、ＤＣバス１１０の電圧を維持するため、コンバータ１００における電圧制御方法を説明する。   For this reason, in order to make the supply voltage to the turning electric motor 21 constant, it is desirable to keep the DC bus voltage value constant by voltage control. The same applies to the case of being supplied to the lifting magnet 6. Therefore, a voltage control method in converter 100 will be described with reference to FIG. 4 in order to maintain the voltage of DC bus 110.

図４は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械に用いる昇降圧コンバータ１００の駆動制御部５０の回路構成を制御ブロックで示す図である。この図に示すように、実施の形態１の昇降圧コンバータ１００の駆動制御部５０は、電圧制御部５１及び昇降圧切替部５２を備える。   FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of the drive control unit 50 of the buck-boost converter 100 used in the hybrid work machine according to the first embodiment as a control block. As shown in this figure, the drive control unit 50 of the buck-boost converter 100 according to the first embodiment includes a voltage control unit 51 and a buck-boost switching unit 52.

この駆動制御部５０には、電源接続端子１０４、出力端子１０６、昇圧用ＰＭ（Power Module）５３、及び降圧用ＰＭ５４が接続される。これらは、図３に示すハードウェア構成を実現可能とするように接続される。すなわち、駆動制御部５０によって昇圧用ＰＭ５３及び降圧用ＰＭ５４に含まれる昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２ＢがＰＷＭ駆動され、その結果、電源接続端子１０４からバッテリ電圧値Vbat（＝vbat_det）及びバッテリ電流値Ibat（＝ibat_det）が出力され、出力端子１０６からＤＣバス電圧値Vout（＝vdc_det）が出力されるように接続される。   The drive control unit 50 is connected to a power connection terminal 104, an output terminal 106, a boosting PM (Power Module) 53, and a step-down PM 54. These are connected so that the hardware configuration shown in FIG. 3 can be realized. That is, the boost control IGBT 53A and the step-down IGBT 102B included in the step-up PM 53 and the step-down PM 54 are PWM-driven by the drive control unit 50. As a result, the battery voltage value Vbat (= vbat_det) and the battery current value Ibat (= Ibat_det) is output, and the output terminal 106 is connected so that the DC bus voltage value Vout (= vdc_det) is output.

電圧制御部５１は、目標電圧値Vout_refと、出力端子１０６から出力されるＤＣバス電圧値Voutとの差に基づいてＰＩ（Proportional Integral）制御を行うことにより、昇圧用ＩＢＧＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動制御するためのスイッチングデューティduty_refを演算する。   The voltage control unit 51 drives the boosting IGBT 102A and the step-down IGBT 102B by performing PI (Proportional Integral) control based on the difference between the target voltage value Vout_ref and the DC bus voltage value Vout output from the output terminal 106. The switching duty duty_ref for control is calculated.

ここで、実施の形態１の昇降圧コンバータ１００では、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａを駆動するためのスイッチングデューティと、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するためのスイッチングデューティとに互いに異なる符号を用いて区別を図っている。このため、上述したスイッチングデューティには、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａの駆動用に正の符号を付し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの駆動用に負の符号を付す。   Here, in the buck-boost converter 100 of the first embodiment, the switching duty for driving the step-up IGBT 102A and the switching duty for driving the step-down IGBT 102B are distinguished from each other by using different signs. For this reason, the switching duty described above is given a positive sign for driving the step-up IGBT 102A and given a negative sign for driving the step-down IGBT 102B.

ここで、Vout_Iは電圧制御部５１で演算される電圧積分値、Vout_Pは電圧制御部５１で演算される電圧比例値である。また、duty_refは電圧制御部５１で演算されるスイッチングデューティであり、駆動用デューティduty_refとして昇降圧切替部５２に伝送される。   Here, Vout_I is a voltage integral value calculated by the voltage control unit 51, and Vout_P is a voltage proportional value calculated by the voltage control unit 51. The duty_ref is a switching duty calculated by the voltage control unit 51 and is transmitted to the step-up / step-down switching unit 52 as a driving duty duty_ref.

なお、この駆動用デューティduty_refは、昇圧駆動用の駆動用デューティには正の符号が付され、昇降圧駆動用の駆動用デューティには負の符号が付されることになる。   The driving duty duty_ref is given a positive sign for the driving duty for boost driving and a negative sign for the driving duty for step-up / down driving.

昇降圧切替部５２は、駆動用デューティduty_refの符号に基づき、この駆動用デューティduty_refによって駆動されるパワーモジュールを昇圧用ＰＭ５３又は降圧用ＰＭ５４のいずれかに決定する。   Based on the sign of the driving duty duty_ref, the step-up / step-down switching unit 52 determines the power module driven by this driving duty duty_ref as either the boosting PM 53 or the step-down PM 54.

昇圧用ＰＭ５３は、上述の昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａと、この昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａを駆動するための駆動回路及び自己保護機能とを組み込んだパワーモジュールである。   The boosting PM 53 is a power module incorporating the above-described boosting IGBT 102A, a driving circuit for driving the boosting IGBT 102A, and a self-protection function.

同様に、降圧用ＰＭ５４は、上述の降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂと、この降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するための駆動回路及び自己保護機能とを組み込んだパワーモジュールである。   Similarly, the step-down PM 54 is a power module that incorporates the above-described step-down IGBT 102B, a drive circuit for driving the step-down IGBT 102B, and a self-protection function.

なお、図４にはリアクトルを図示しないが、電源接続端子１０４から出力されるバッテリ電流値Ibatは、リアクトルを通流する電流である。   Although the reactor is not shown in FIG. 4, the battery current value Ibat output from the power connection terminal 104 is a current that flows through the reactor.

また、上述のように、降圧用ＰＭ５４に含まれる降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂには、昇降圧切替部５２から負の駆動用デューティduty_refが伝送されるため、符号を反転（−１倍）するように構成されている。   Further, as described above, the step-down IGBT 102B included in the step-down PM 54 is configured to invert (-1 times) the sign because the negative drive duty duty_ref is transmitted from the step-up / step-down switching unit 52. ing.

このように、実施の形態１のハイブリッド型作業機械によれば、複数のインバータ（１８Ａ、１８Ｂ、及び２０）に接続されるＤＣバス１１０とバッテリ１９との間にＤＣバス電圧値を一定に保持するように駆動制御が行われる昇降圧コンバータ１００を配設しているので、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１の様々な駆動状態に応じてＤＣバス電圧値は略一定に保持される。   As described above, according to the hybrid work machine of the first embodiment, the DC bus voltage value is kept constant between the DC bus 110 and the battery 19 connected to the plurality of inverters (18A, 18B, and 20). Since the step-up / down converter 100 that performs drive control is provided, the DC bus voltage value is substantially constant according to various drive states of the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning motor 21. Retained.

そして、このようにＤＣバス電圧値が略一定に保持されることにより、電気負荷の制御性のばらつきや、過電圧によるインバータの損傷等を抑制することができ、さらに、過電圧（過充電）によるバッテリ１９の損傷を抑制することができる。   In addition, by maintaining the DC bus voltage value substantially constant in this manner, it is possible to suppress variations in controllability of the electric load, damage to the inverter due to overvoltage, and the like, as well as a battery due to overvoltage (overcharge). 19 damage can be suppressed.

ところで、図４に示すように、ＤＣバス１１０の目標電圧値（Vout_ref）、ＤＣバス電圧値Vout（＝vdc_det）、及びバッテリ電圧値Vbat（＝vbat_det）に基づく電圧制御では、ハイブリッド型作業機械の仕様や負荷１０５の駆動状態によっては、負荷１０５の駆動に多大な電力が必要となり、バッテリ１９に通流する電流値の監視を行った方がよい場合もある。   By the way, as shown in FIG. 4, in the voltage control based on the target voltage value (Vout_ref), the DC bus voltage value Vout (= vdc_det), and the battery voltage value Vbat (= vbat_det) of the DC bus 110, the hybrid work machine Depending on the specifications and the driving state of the load 105, a large amount of electric power is required to drive the load 105, and it may be better to monitor the current value flowing through the battery 19.

そこで、実施の形態１のハイブリッド型作業機械では、上述した電圧制御に加えて、さらに次に説明するような電流制御を行うことにより、バッテリ１９の保護の強化を図ってもよい。   Therefore, in the hybrid type work machine of the first embodiment, in addition to the voltage control described above, the current control as described below may be further performed to enhance the protection of the battery 19.

図５は、実施の形態１の変形例によるハイブリッド型作業機械に用いる昇降圧コンバータ１００の駆動制御部５０の回路構成を制御ブロックで示す図である。この図に示すように、実施の形態１の昇降圧コンバータ１００の駆動制御部５０は、電圧制御部５１、及び昇降圧切替部５２に加えて、電流制御部５５及び制御切替部５６を備える。   FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of the drive control unit 50 of the buck-boost converter 100 used in the hybrid work machine according to the modification of the first embodiment as a control block. As shown in this figure, the drive control unit 50 of the buck-boost converter 100 according to the first embodiment includes a current control unit 55 and a control switching unit 56 in addition to the voltage control unit 51 and the buck-boost switching unit 52.

なお、図５に示す制御ブロックでは、電圧制御部５１が演算するスイッチングデューティduty_vを第１スイッチングデューティduty_vとする。   In the control block shown in FIG. 5, the switching duty duty_v calculated by the voltage control unit 51 is set as the first switching duty duty_v.

電流制御部５５は、電流閾値Ibat_refと、電源接続端子１０４から出力されるバッテリ電流値Ibatとの差に基づいてＰＩ制御を行うことにより、昇圧用ＩＢＧＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動制御するための第２スイッチングデューティduty_iを演算する。   The current control unit 55 performs PI control based on the difference between the current threshold value Ibat_ref and the battery current value Ibat output from the power supply connection terminal 104, thereby driving and controlling the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B. 2 Calculate the switching duty duty_i.

図５に示す制御ブロックでは、第１スイッチングデューティ及び第２スイッチングデューティの各々には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａの駆動用に正の符号を付し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの駆動用に負の符号を付す。   In the control block shown in FIG. 5, each of the first switching duty and the second switching duty is assigned a positive sign for driving the step-up IGBT 102A, and is assigned a negative sign for driving the step-down IGBT 102B.

制御切替部５６は、リアクトル１０１又は負荷１０５（出力端子１０６）の負荷が所定負荷以下になるように、電圧制御部５１又は電流制御部５５のいずれかを選択的に切り替える。具体的には、電圧制御部５１による駆動制御が行われているときに、リアクトル１０１を通流する電流の絶対値が電流閾値よりも大きくなると、電流制御部５５による駆動制御に切り替える。また、電流制御部５５による駆動制御が行われているときに、出力端子１０６の端子電圧値が目標電圧値よりも高くなると、電圧制御部５１による駆動制御に切り替える。   The control switching unit 56 selectively switches either the voltage control unit 51 or the current control unit 55 so that the load of the reactor 101 or the load 105 (output terminal 106) is equal to or lower than a predetermined load. Specifically, when the drive control by the voltage control unit 51 is being performed, if the absolute value of the current flowing through the reactor 101 becomes larger than the current threshold, the drive control is switched to the current control unit 55. Further, when the drive control by the current control unit 55 is performed, when the terminal voltage value of the output terminal 106 becomes higher than the target voltage value, the drive control is switched to the voltage control unit 51.

このような電圧制御と電流制御との切り替えは、制御切替部５６がプラス（＋）に接続されるか（電圧制御）、マイナス（−）に接続されるか（電流制御）によって行われる。   Such switching between voltage control and current control is performed depending on whether the control switching unit 56 is connected to plus (+) (voltage control) or to minus (−) (current control).

なお、Vout_Iは電圧制御部５１で演算される電圧積分値、duty_iは電流制御部５５で演算される第２スイッチングデューティ、Vout_Pは電圧制御部５１で演算される電圧比例値である。また、Ibat_Iは電流制御部５５で演算される電流積分値、duty_vは電圧制御部５１で演算される第１スイッチングデューティ、Ibat_Pは電流制御部５５で演算される電流比例値である。   Vout_I is a voltage integral value calculated by the voltage control unit 51, duty_i is a second switching duty calculated by the current control unit 55, and Vout_P is a voltage proportional value calculated by the voltage control unit 51. Ibat_I is a current integrated value calculated by the current control unit 55, duty_v is a first switching duty calculated by the voltage control unit 51, and Ibat_P is a current proportional value calculated by the current control unit 55.

制御切替部５６は、電圧制御部５１から得られる第１スイッチングデューティと、電流制御部５５から得られる第２スイッチングデューティとのいずれかを昇圧用ＰＭ５３及び降圧用ＰＭ５４を駆動するための駆動用デューティduty_refとして選択する。   The control switching unit 56 uses one of the first switching duty obtained from the voltage control unit 51 and the second switching duty obtained from the current control unit 55 to drive the boosting PM 53 and the step-down PM 54. Select as duty_ref.

この選択は、バッテリ電流値Ibatが電源供給電流閾値Ibat_refを超えると、電流制御部５５（すなわち、第２スイッチングデューティ）による駆動制御に切り替え、ＤＣバス電圧値Voutが出力目標電圧値Vout_refに復帰すると、電圧制御部５１（すなわち、第１スイッチングデューティ）による駆動制御部に復帰させることによって実現される。   When the battery current value Ibat exceeds the power supply current threshold Ibat_ref, the selection is switched to drive control by the current control unit 55 (that is, the second switching duty), and the DC bus voltage value Vout returns to the output target voltage value Vout_ref. This is realized by returning to the drive control unit by the voltage control unit 51 (that is, the first switching duty).

選択された駆動用デューティduty_refは、昇降圧切替部５２に伝送される。なお、この駆動用デューティduty_refは、第１スイッチングデューティ、又は第２スイッチングデューティのいずれかであるため、昇圧駆動用の駆動用デューティには正の符号が付され、昇降圧駆動用の駆動用デューティには負の符号が付されることになる。   The selected driving duty duty_ref is transmitted to the step-up / down switching unit 52. Since this driving duty duty_ref is either the first switching duty or the second switching duty, a positive sign is attached to the driving duty for boost driving, and the driving duty for step-up / down driving. Is given a negative sign.

昇降圧切替部５２は、制御切替部５６から伝送される駆動用デューティduty_refの符号に基づき、この駆動用デューティduty_refによって駆動されるパワーモジュールを昇圧用ＰＭ５３又は降圧用ＰＭ５４のいずれかに決定する。   Based on the sign of the driving duty duty_ref transmitted from the control switching part 56, the step-up / down switching part 52 determines the power module driven by this driving duty duty_ref as either the boosting PM53 or the step-down PM54.

なお、図５にはリアクトルを図示しないが、電源接続端子１０４から出力されるバッテリ電流値Ibatは、リアクトルを通流する電流である。   Although the reactor is not illustrated in FIG. 5, the battery current value Ibat output from the power connection terminal 104 is a current that flows through the reactor.

図６は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械における電流制限方法を示す図であり、（ａ）はバッテリ電流許容値Ibat_lim、バッテリ電流値Ibat、及びＤＣバス１１０に通流する電流値（ＤＣバス電流値）Idcの関係を示す特性図、（ｂ）はＤＣバス電流値Idcとインバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び２０の各々に通流する電流値とを示す特性図である。   6A and 6B are diagrams illustrating a current limiting method in the hybrid work machine according to the first embodiment. FIG. 6A illustrates a battery current allowable value Ibat_lim, a battery current value Ibat, and a current value (DC) that flows through the DC bus 110. (B) is a characteristic diagram showing a DC bus current value Idc and a current value flowing through each of the inverters 18A, 18B, and 20. FIG.

図６（ａ）に示すＤＣバス電流値Idcは、図２に示すインバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び２０に通流する電流の合計となる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、ＤＣバス電流値Idcは、インバータ１８Ａに通流する電流値Ｉ１、インバータ１８Ｂに通流する電流値Ｉ２、及びインバータ２０に通流する電流値Ｉ３の合計であり、次式（１）が成立する。   The DC bus current value Idc shown in FIG. 6A is the sum of the currents flowing through the inverters 18A, 18B, and 20 shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6B, the DC bus current value Idc has a current value I1 flowing through the inverter 18A, a current value I2 flowing through the inverter 18B, and a current value I3 flowing through the inverter 20. The following equation (1) is established.

Idc ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３・・・（１）
実施の形態１のハイブリッド型作業機械では、図４に示す制御ブロックによる電圧制御に加えて、図６（ａ）に示すように、バッテリ電流値Ibatがバッテリ電流許容値Ibat_lim以下となるように電流制限を行ってもよい。このような電流制御は、例えば、電流閾値Ibat_ref を Ibat_limに設定することによって実現することができる。この電流制御を行った場合は、バッテリ電流値Ibatの動作領域からは図６（ａ）に示すバッテリ電流許容値Ibat_limを超える領域が除かれることになる。 Idc = I1 + I2 + I3 (1)
In the hybrid work machine of the first embodiment, in addition to the voltage control by the control block shown in FIG. 4, as shown in FIG. 6A, the current is set so that the battery current value Ibat is equal to or less than the battery current allowable value Ibat_lim. Restrictions may be made. Such current control can be realized, for example, by setting the current threshold value Ibat_ref to Ibat_lim. When this current control is performed, a region exceeding the battery current allowable value Ibat_lim shown in FIG. 6A is excluded from the operation region of the battery current value Ibat.

ここで、昇降圧コンバータ１００における変換効率をηとして、電圧検出部１１１で検出されるＤＣバス電圧vdc_det、バッテリ電圧検出部１１２で検出されるバッテリ１０３の電圧値vbat_det、及びＤＣバス電流値Idcを用いると、バッテリ電流値Ibatは、次式（２）で表すことができる。   Here, assuming that the conversion efficiency in the buck-boost converter 100 is η, the DC bus voltage vdc_det detected by the voltage detector 111, the voltage value vbat_det of the battery 103 detected by the battery voltage detector 112, and the DC bus current value Idc are When used, the battery current value Ibat can be expressed by the following equation (2).

Ibat=１／η×（vdc_det／vbat_det）×Idc・・・（２）
このため、式（２）で表されるバッテリ電流値Ibatが駆動制御部５０によってバッテリ電流許容値Ibat_lim以下となるように電流制限が行われることにより、バッテリ１０３（バッテリ１９）の過電流を抑制することができる。このバッテリ電流許容値Ibat_limは、例えば、定格電流の値に設定すればよい。これにより、それぞれの駆動部における負荷要求が高くて、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、２０に通電する電流に対して、バッテリの出力が制限されることで、過剰なバッテリの充放電を防止することができ、異常な発熱を防ぐことができる。これにより、バッテリの寿命を延ばすことができる。 Ibat = 1 / η × (vdc_det / vbat_det) × Idc (2)
For this reason, current limitation is performed by the drive control unit 50 so that the battery current value Ibat represented by the expression (2) is equal to or less than the battery current allowable value Ibat_lim, thereby suppressing overcurrent of the battery 103 (battery 19). can do. The battery current allowable value Ibat_lim may be set to a rated current value, for example. Thereby, the load demand in each drive unit is high, and the output of the battery is limited with respect to the current supplied to the inverters 18A, 18B, and 20, thereby preventing excessive charge / discharge of the battery. Can prevent abnormal fever. Thereby, the lifetime of a battery can be extended.

また、昇降圧コンバータ１００における電流損失は、バッテリ電流値Ibatと昇降圧コンバータ１００の内部抵抗との積で表されるが、実施の形態１のハイブリッド型作業機械によれば、バッテリ電流値Ibatがバッテリ電流許容値Ibat_lim以下となるように制限されることにより、バッテリ電流値Ibatが比較的小さいため、昇降圧コンバータ１００における電流損失を低減することができる。   Further, the current loss in the buck-boost converter 100 is represented by the product of the battery current value Ibat and the internal resistance of the buck-boost converter 100. According to the hybrid work machine of the first embodiment, the battery current value Ibat is Since the battery current value Ibat is relatively small by being limited to be equal to or less than the battery current allowable value Ibat_lim, current loss in the buck-boost converter 100 can be reduced.

また、負荷１０５の出力は、供給される電圧に比例するとともに電流値に比例する。ここで、負荷１０５の出力を増大させる場合には、電圧又は電流（あるいはこれらの両方）を増大させる必要がある。   The output of the load 105 is proportional to the supplied voltage and proportional to the current value. Here, when increasing the output of the load 105, it is necessary to increase the voltage and / or current (or both).

このため、ＤＣバス電圧値の出力目標電圧値Vout_refを比較的高く設定しておけば、バッテリ電流値Ibatがバッテリ電流許容値Ibat_limに制限されていても、昇降圧コンバータ１００における電流損失を低減しつつ、負荷１０５の出力を効率的に増大させることができる。   Therefore, if the output target voltage value Vout_ref of the DC bus voltage value is set relatively high, even if the battery current value Ibat is limited to the battery current allowable value Ibat_lim, the current loss in the buck-boost converter 100 is reduced. However, the output of the load 105 can be increased efficiently.

なお、以上では、ＤＣバス１１０にインバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び２０を介して電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１が接続される形態について説明したが、作業要素はハイブリッド型作業機械の仕様に応じて変更されてもよい。例えば、リフティングマグネット６ではなくバケットを備えるハイブリッド型作業機械には、インバータ１８Ｂ及びリフティングマグネット６は含まれない。また、ブーム軸やアーム軸等に発電機を備える場合は、この発電機をインバータを介してＤＣバス１１０に接続してもよい。   In the above description, the mode in which the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning motor 21 are connected to the DC bus 110 via the inverters 18A, 18B, and 20 has been described. It may be changed according to the specifications. For example, the inverter 18B and the lifting magnet 6 are not included in a hybrid work machine including a bucket instead of the lifting magnet 6. Further, when a generator is provided on the boom shaft, arm shaft, or the like, this generator may be connected to the DC bus 110 via an inverter.

［実施の形態２］
図７は、実施の形態２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７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。 [Embodiment 2]
FIG. 7 is a block diagram illustrating the configuration of the hybrid type construction machine of the second embodiment. In FIG. 7, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line by a solid line, the pilot line by a broken line, and the electric drive / control system by a solid line.

実施の形態２のハイブリッド型作業機械は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械とは、ＤＣバスが２つ（１１０Ａと１１０Ｂ）に分割されている点が異なる。また、これに伴い、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び旋回用電動機２１の接続も実施の形態１とは異なる。さらに、電気負荷としてブーム４のブーム軸に接続される発電機２００を備える点が実施の形態１と異なる。その他の構成は実施の形態１のハイブリッド型作業機械に準ずるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。   The hybrid work machine of the second embodiment is different from the hybrid work machine of the first embodiment in that the DC bus is divided into two (110A and 110B). Accordingly, the connection of the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the turning electric motor 21 is also different from that of the first embodiment. Furthermore, the point provided with the generator 200 connected to the boom axis | shaft of the boom 4 as an electric load differs from Embodiment 1. FIG. Since other configurations are the same as those of the hybrid work machine according to the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

ＤＣバス１１０Ａには、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び１８Ｃを介して電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び発電機２００が接続されている。   The motor generator 12, the lifting magnet 6, and the generator 200 are connected to the DC bus 110A via inverters 18A, 18B, and 18C.

また、ＤＣバス１１０Ｂには、インバータ２０を介して旋回用電動発電機２１が接続されている。   In addition, a turning motor generator 21 is connected to the DC bus 110 </ b> B via an inverter 20.

発電機２００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１８Ｃを経てＤＣバス１１０Ａに供給される。   The generator 200 is connected to the boom shaft of the boom 4 shown in FIG. 1, and is a generator for boom regeneration that generates electric 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 18C.

実施の形態２のハイブリッド型建設機械の駆動制御装置では、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び発電機２００と、旋回用電動機２１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とバッテリ１９の間には、昇降圧コンバータ１００が接続されている。   In the drive control apparatus for the hybrid type construction machine of the second embodiment, the motor generator 12, the lifting magnet 6, the generator 200, and the turning motor 21 are connected to separate DC buses 110A and 110B, Further, a step-up / down converter 100 is connected between the DC bus 110 </ b> A and the battery 19.

このため、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び発電機２００は、ＤＣバス１１０Ａを介して昇降圧コンバータ１００との間で電力の授受を行い、旋回用電動機２１は、ＤＣバス１１０Ｂとの間で電力の授受を行う。   Therefore, the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the generator 200 exchange power with the step-up / down converter 100 via the DC bus 110A, and the turning motor 21 communicates with the DC bus 110B. Send and receive power at.

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、リフティングマグネット６、及び発電機２００の供給電圧を一定にして、各駆動部を精度良く制御するためである。   In this way, the electric power supply system of the motor generator 12 and the turning electric motor 21 is divided so that the supply voltages of the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the generator 200 are constant, and each drive unit is This is for controlling with high accuracy.

ＤＣバス１１０Ａには、ＤＣバスの電圧値（以下、実施の形態２において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１１１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３０に入力される。   The DC bus 110A is provided with a DC bus voltage detector 111 for detecting a voltage value of the DC bus (hereinafter referred to as a DC bus voltage value in the second embodiment). The detected DC bus voltage value is input to the controller 30.

また、バッテリ１９の昇降圧コンバータ１００が接続されている側の端子間には、バッテリ電圧値を検出するためのバッテリ電圧検出部１１２が接続されており、バッテリ１９と昇降圧コンバータ１００の間には、昇降圧コンバータ１００を経てバッテリ１９に流れるバッテリ電流値を検出するための電流検出部１１３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３０に入力される。   A battery voltage detector 112 for detecting a battery voltage value is connected between the terminals of the battery 19 on which the step-up / step-down converter 100 is connected, and between the battery 19 and the step-up / down converter 100. Is provided with a current detector 113 for detecting a battery current value flowing in the battery 19 through the step-up / down converter 100. The battery voltage value and converter current value detected by these are input to the controller 30.

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１１１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３０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 111 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 30, 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１１２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３０に入力され、昇降圧コンバータ１００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 detection unit 112 is a voltage detection unit for detecting the voltage value of the battery 19 and is used for detecting the state of charge of the battery. The detected battery voltage value is input to the controller 30 and used for switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100.

電流検出部１１３は、昇降圧コンバータ１００を経てバッテリ１９に供給される電流値を検出するための電流検出部である。バッテリ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００に流れる電流を正の値として検出される。検出されるバッテリ電流値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００の昇降圧制御の応答性の向上のために用いられる。   The current detection unit 113 is a current detection unit for detecting a current value supplied to the battery 19 through the buck-boost converter 100. As the battery current value, a current flowing from the battery 19 to the step-up / down converter 100 is detected as a positive value. The detected battery current value is input to the controller 30 and used for improving the responsiveness of the step-up / step-down control of the step-up / step-down converter 100.

このような実施の形態２の建設機械は、エンジン１１、電動発電機１２、リフティングマグネット６、発電機２００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、実施の形態１と相違する各部の構成について説明する。   The construction machine according to the second embodiment is a hybrid construction machine that uses the engine 11, the motor generator 12, the lifting magnet 6, the generator 200, and the turning electric motor 21 as power sources. These power sources are mounted on the upper swing body 3 shown in FIG. Hereinafter, the structure of each part different from Embodiment 1 is demonstrated.

インバータ１８Ａは、電動発電機１２と昇降圧コンバータ１００との間に設けられ、コントローラ３０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１００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が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１００へ供給する。   The inverter 18 </ b> A is provided between the motor generator 12 and the step-up / down converter 100, and controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the controller 30. 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 100 to the motor generator 12 via the DC bus 110A. . Further, when the motor generator 12 is controlling the power generation operation, the electric power generated by the motor generator 12 is supplied to the DC bus 110 </ b> A and the step-up / down converter 100.

インバータ１８Ｃは、発電機２００と昇降圧コンバータ１００との間に設けられ、発電機２００の駆動制御を行う。具体的には、ブーム４が上昇又は下降されることによって発電機２００が回生運転を行う際には、発電機２００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１００へ供給する。   The inverter 18 </ b> C is provided between the generator 200 and the buck-boost converter 100 and performs drive control of the generator 200. Specifically, when the generator 200 performs a regenerative operation by raising or lowering the boom 4, the electric power generated by the generator 200 is supplied to the DC bus 110 </ b> A and the step-up / down converter 100.

バッテリ１９は、一端側（図中左側）で昇降圧コンバータ１００を介してインバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び１８Ｃに接続されるとともに、他端側（図中右側）でインバータ２０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、リフティングマグネット６の励磁、又は旋回用電動機２１の力行運転が行われる場合には必要な電力を供給する。また、電動発電機１２の発電運転、リフティングマグネット６の消磁、発電機２００の回生運転、又は旋回用電動機２１の回生運転が行われる際には、回生電力を電気エネルギとして蓄積する。   The battery 19 is connected to the inverters 18A, 18B, and 18C via the buck-boost converter 100 on one end side (left side in the figure), and is connected to the inverter 20 on the other end side (right side in the figure). Therefore, the battery 19 supplies necessary electric power when the motor generator 12 is electrically operated (assist), the lifting magnet 6 is excited, or the turning motor 21 is powered. In addition, when the motor generator 12 performs the power generation operation, the lifting magnet 6 demagnetization, the generator 200 regenerative operation, or the revolving motor 21 regenerative operation, the regenerative power is stored as electric energy.

なお、ＤＣバス１１０Ａには、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び１８Ｃを介して、電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び発電機２００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り、リフティングマグネット６で回生された電力が電動発電機１２に供給される場合もあり、さらに、発電機２００で回生された電力が電動発電機１２又はリフティングマグネット６に供給される場合もある。   Since the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the generator 200 are connected to the DC bus 110A via inverters 18A, 18B, and 18C, the electric power generated by the motor generator 12 is lifted. In some cases, the electric power regenerated by the lifting magnet 6 may be supplied to the motor generator 12 in some cases, and in addition, the electric power regenerated by the generator 200 may be supplied to the motor generator 12 or In some cases, the lifting magnet 6 may be supplied.

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）、リフティングマグネット６の駆動状態、及び、発電機２００の発電状態に基づき、昇降圧コンバータ１００によって行われる。この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及び電流検出部１１３によって検出されるバッテリ電流値に基づき、コントローラ３０によって行われる。   The charge / discharge control of the battery 19 is based on the charge state of the battery 19, the operation state of the motor generator 12 (electric (assist) operation or power generation operation), the driving state of the lifting magnet 6, and the power generation state of the generator 200. This is done by the buck-boost converter 100. Switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / down converter 100 is performed by a DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111, a battery voltage value detected by the battery voltage detection unit 112, and a current detection unit 113. This is performed by the controller 30 based on the detected battery current value.

なお、旋回用電動機２１は、ＤＣバス１１０Ｂを介してバッテリ１９に直接的に接続されているため、ＤＣバス１１０Ｂの電圧値はバッテリ１９の充電電圧値と等しく、昇降圧コンバータ１００の昇降圧制御は、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）とは無関係に行われる。   Since the turning electric motor 21 is directly connected to the battery 19 via the DC bus 110B, the voltage value of the DC bus 110B is equal to the charging voltage value of the battery 19, and the step-up / step-down control of the step-up / down converter 100 is performed. Is performed regardless of the operating state (powering operation or regenerative operation) of the electric motor 21 for turning.

インバータ２０は、旋回用電動機２１とバッテリ１９の間に直接的に設けられ、コントローラ３０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。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、必要な電力がバッテリ１９から旋回用電動機２１に供給される。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がＤＣバス１１０Ｂへ供給される。   The inverter 20 is directly provided between the turning electric motor 21 and the battery 19, and performs operation control on the turning electric motor 21 based on a command from the controller 30. When the inverter controls 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. 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.

昇降圧コンバータ１００は、一側がＤＣバス１１０Ａ及びインバータ１８Ａ乃至１８Ｃを介して電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び発電機２００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）と、発電機２００の発電状態とに応じて、昇圧動作又は降圧動作を切り替える。   The buck-boost converter 100 is connected to the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the generator 200 via the DC bus 110 </ b> A and inverters 18 </ b> A to 18 </ b> C on one side, and connected to the battery 19 on the other side. The step-up operation or the step-down operation is switched according to the operation state (drive state) of the machine 12 and the lifting magnet 6 and the power generation state of the generator 200.

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。また、リフティングマグネット６が消磁されて回生電力が得られる場合にも、電力をインバータ１８Ｂ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。さらに、発電機２００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１８Ｃ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. Even when the lifting magnet 6 is demagnetized and regenerative power is obtained, it is necessary to charge the battery 19 via the inverter 18B, so the DC bus voltage value is lowered. Furthermore, even when power generation is performed by the power generator 200, the battery 19 needs to be charged with the generated power via the inverter 18C, so the DC bus voltage value is reduced.

このため、昇降圧コンバータ１００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）と発電機２００の発電状態に応じて、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 / down converter 100 is configured so that the voltage value of the DC bus 110 </ b> A falls within a certain range in accordance with the operation state (drive state) of the motor generator 12 and the lifting magnet 6 and the power generation state of the generator 200. Switches between step-up and step-down operation.

このように、ＤＣバスを複数に分けた場合には、複数の駆動部が接続されているＤＣバスにインバータが接続される。これにより、図６で説明したように、それぞれの駆動部における負荷要求が高くて、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、２０に通電する電流に対して、バッテリの出力が制限されることで、過剰なバッテリの充放電を防止することができ、異常な発熱を防ぐことができる。これにより、バッテリの寿命を延ばすことができる。   Thus, when the DC bus is divided into a plurality of parts, the inverter is connected to the DC bus to which a plurality of drive units are connected. Accordingly, as described with reference to FIG. 6, the load requirement in each drive unit is high, and the output of the battery is limited with respect to the current that is supplied to the inverters 18A, 18B, 20. Charging / discharging can be prevented and abnormal heat generation can be prevented. Thereby, the lifetime of a battery can be extended.

そこで、実施の形態２では、ＤＣバスを２つに分割するとともに、一方のＤＣバス１１０Ａだけに昇降圧コンバータ１００を接続した。ＤＣバスが２つに分割されることにより、実施の形態１のように一つのＤＣバスにすべての電気負荷を接続する場合よりもＤＣバスで取り扱う電力が小さくなるので、昇降圧コンバータの容量を小さくすることが可能になる。   Therefore, in the second embodiment, the DC bus is divided into two and the buck-boost converter 100 is connected to only one DC bus 110A. Since the DC bus is divided into two parts, the power handled by the DC bus is smaller than when all the electric loads are connected to one DC bus as in the first embodiment. It becomes possible to make it smaller.

また、一方のＤＣバス１１０Ａには昇降圧コンバータ１００が接続されてＤＣバス電圧値はバッテリ１９の電圧値（バッテリ電圧値）及び電流値（バッテリ電流値）を用いて略一定に保持されるため、昇降圧コンバータが接続されないＤＣバス１１０Ｂの電圧値は、ＤＣバス１１０Ａにも昇降圧コンバータが接続されない場合（すなわち２つのＤＣバス１１０Ａ及び１１０Ｂのいずれにも昇降圧コンバータが接続されない場合）に比べて各段に安定する。   In addition, the step-up / down converter 100 is connected to one DC bus 110A, and the DC bus voltage value is held substantially constant using the voltage value (battery voltage value) and current value (battery current value) of the battery 19. The voltage value of the DC bus 110B to which the step-up / step-down converter is not connected is compared with the case where the step-up / step-down converter is not connected to the DC bus 110A (that is, the step-up / step-down converter is not connected to either of the two DC buses 110A and 110B). Stable in each stage.

このため、実施の形態２によれば、ＤＣバスを２分割するとともに、その一方だけに昇降圧コンバータ１００を接続することにより、動作の安定とコストダウンを両立したハイブリッド型作業機械を提供することができる。   For this reason, according to the second embodiment, the DC bus is divided into two parts, and the buck-boost converter 100 is connected to only one of them, thereby providing a hybrid work machine that achieves both stable operation and cost reduction. Can do.

また、このようにＤＣバス１１０Ａの電圧値が略一定に保持されることにより、ＤＣバス１１０Ａに接続されている電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び発電機２００だけでなく、昇降圧コンバータが配設されていないＤＣバス１１０Ｂに接続されている旋回用電動機２１の制御性のばらつきや、過電流によるインバータの損傷等を抑制することができ、また、バッテリ１９の損傷を抑制することができる。   In addition, since the voltage value of the DC bus 110A is held substantially constant in this way, not only the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the generator 200 connected to the DC bus 110A, but also a step-up / down converter is provided. Variations in controllability of the turning electric motor 21 connected to the DC bus 110B that is not disposed, damage to the inverter due to overcurrent, and the like can be suppressed, and damage to the battery 19 can be suppressed. .

また、実施の形態２によれば、リフティングマグネット６が接続されるＤＣバス１１０Ａとバッテリ１９との間に昇降圧コンバータ１００を備える。リフティングマグネット６は、重量の嵩む金属製の物品等を電磁吸着力によって吸着させて運搬作業を行うため、昇降圧コンバータ１００が接続されるＤＣバス１１０Ａに接続することにより、安定した電磁吸着力を発生させることができるので、制御性のばらつき抑制や、信頼性の向上を図ることができる。   Further, according to the second embodiment, the buck-boost converter 100 is provided between the DC bus 110 </ b> A to which the lifting magnet 6 is connected and the battery 19. The lifting magnet 6 adsorbs a heavy metal article or the like by an electromagnetic attraction force for carrying work. Therefore, the lifting magnet 6 is connected to the DC bus 110A to which the buck-boost converter 100 is connected, thereby providing a stable electromagnetic attraction force. Since it can be generated, controllability variation can be suppressed and reliability can be improved.

なお、以上では、ＤＣバス１１０Ａにインバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び１８Ｃを介して電動発電機１２、リフティングマグネット６、及び発電機２００が接続され、ＤＣバス１１０Ｂにインバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続される形態について説明したが、作業要素はハイブリッド型作業機械の仕様に応じて変更されてもよい。   In the above, the motor generator 12, the lifting magnet 6, and the generator 200 are connected to the DC bus 110A via the inverters 18A, 18B, and 18C, and the turning motor 21 is connected to the DC bus 110B via the inverter 20. Although the connection form has been described, the work elements may be changed according to the specifications of the hybrid work machine.

例えば、リフティングマグネット６ではなくバケットを備えるハイブリッド型作業機械には、インバータ１８Ｂ及びリフティングマグネット６は含まれない。また、ブーム軸の代わりに、あるいはブーム軸に加えてアーム軸等に発電機を備える場合は、その発電機がインバータを介してＤＣバス１１０Ａに接続されてもよい。   For example, the inverter 18B and the lifting magnet 6 are not included in a hybrid work machine including a bucket instead of the lifting magnet 6. Further, when a generator is provided on the arm shaft or the like instead of the boom shaft or in addition to the boom shaft, the generator may be connected to the DC bus 110A via an inverter.

また、昇降圧コンバータ１００の昇降圧の切り替え制御は、実施の形態１の変形例（図５及び図６）と同様に、電流制御を併せて行ってもよい。   Further, the step-up / step-down switching control of the step-up / down converter 100 may be performed together with the current control, as in the modification of the first embodiment (FIGS. 5 and 6).

［実施の形態３］
図８は、実施の形態３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８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。 [Embodiment 3]
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the hybrid type construction machine of the third embodiment. In FIG. 8, 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.

実施の形態３のハイブリッド型作業機械は、実施の形態２のハイブリッド型作業機械とは、ＤＣバスが２つ（１１０Ａと１１０Ｂ）に分割されている点で共通するが、リフティングマグネット６、発電機２００、及び昇降圧コンバータ１００の接続が実施の形態２とは異なる。また、これに伴い、ＤＣバス電圧検出部１１１、バッテリ電圧検出部１１２、及び電流検出部１１３の接続が実施の形態２と異なる。その他の構成は実施の形態１及び２のハイブリッド型作業機械に準ずるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。   The hybrid work machine of the third embodiment is common to the hybrid work machine of the second embodiment in that the DC bus is divided into two (110A and 110B), but the lifting magnet 6, the generator 200 and the step-up / down converter 100 are different from the second embodiment. Accordingly, the connection of the DC bus voltage detection unit 111, the battery voltage detection unit 112, and the current detection unit 113 is different from that of the second embodiment. Since other configurations are the same as those of the hybrid work machine according to the first and second embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

ＤＣバス１１０Ａには、インバータ１８Ａを介して電動発電機１２が接続されている。また、ＤＣバス１１０Ｂには、インバータ２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃを介して旋回用電動発電機２１、発電機２００、及びリフティングマグネット６が接続されている。   The motor generator 12 is connected to the DC bus 110A via an inverter 18A. Further, the turning motor generator 21, the generator 200, and the lifting magnet 6 are connected to the DC bus 110B through inverters 20A, 20B, and 20C.

実施の形態３のハイブリッド型建設機械の駆動制御装置では、電動発電機１２と、旋回用電動機２１、発電機２００、及びリフティングマグネット６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１１０Ｂとバッテリ１９の間には、昇降圧コンバータ１００が接続されている。   In the drive control device for the hybrid type construction machine of the third embodiment, the motor generator 12, the turning electric motor 21, the generator 200, and the lifting magnet 6 are connected to separate DC buses 110A and 110B, Further, a buck-boost converter 100 is connected between the DC bus 110 </ b> B and the battery 19.

このため、電動発電機１２は、ＤＣバス１１０Ａを介して昇降圧コンバータ１００との間で電力の授受を行い、旋回用電動機２１、発電機２００、及びリフティングマグネット６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 exchanges power with the step-up / down converter 100 via the DC bus 110A, and the turning motor 21, the generator 200, and the lifting magnet 6 pass through the DC bus 110B. Power is exchanged with the buck-boost 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、発電機２００、及びリフティングマグネット６と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 into the rated voltage values and ratings of the motor generator 12, the turning motor 21, the generator 200, and the lifting magnet 6. This is because the current values are greatly different, so that separate power supply is possible.

ＤＣバス１１０Ｂには、ＤＣバスの電圧値（以下、実施の形態３において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１１１が配設されている。検出されるＤＣバス電圧値は、コントローラ３０に入力される。   The DC bus 110B is provided with a DC bus voltage detector 111 for detecting a voltage value of the DC bus (hereinafter referred to as a DC bus voltage value in the third embodiment). The detected DC bus voltage value is input to the controller 30.

また、バッテリ１９の昇降圧コンバータ１００が接続されている側の端子間には、バッテリ電圧値を検出するためのバッテリ電圧検出部１１２が接続されており、バッテリ１９と昇降圧コンバータ１００の間には、昇降圧コンバータ１００を経てバッテリ１９に流れるバッテリ電流値を検出するための電流検出部１１３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３０に入力される。   A battery voltage detector 112 for detecting a battery voltage value is connected between the terminals of the battery 19 on which the step-up / step-down converter 100 is connected, and between the battery 19 and the step-up / down converter 100. Is provided with a current detector 113 for detecting a battery current value flowing in the battery 19 through the step-up / down converter 100. The battery voltage value and converter current value detected by these are input to the controller 30.

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１１１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３０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 111 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 30, 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１１２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３０に入力され、昇降圧コンバータ１００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 detection unit 112 is a voltage detection unit for detecting the voltage value of the battery 19 and is used for detecting the state of charge of the battery. The detected battery voltage value is input to the controller 30 and used for switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100.

電流検出部１１３は、昇降圧コンバータ１００を経てバッテリ１９に供給される電流値を検出するための電流検出部である。バッテリ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００に流れる電流を正の値として検出される。検出されるバッテリ電流値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００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 113 is a current detection unit for detecting a current value supplied to the battery 19 through the buck-boost converter 100. As the battery current value, a current flowing from the battery 19 to the step-up / down converter 100 is detected as a positive value. The detected battery current value is input to the controller 30 and used for switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / down converter 100.

このような実施の形態３の建設機械は、エンジン１１、電動発電機１２、リフティングマグネット６、発電機２００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、実施の形態１と相違する各部の構成について説明する。   The construction machine according to the third embodiment is a hybrid construction machine that uses the engine 11, the motor generator 12, the lifting magnet 6, the generator 200, and the turning electric motor 21 as power sources. These power sources are mounted on the upper swing body 3 shown in FIG. Hereinafter, the structure of each part different from Embodiment 1 is demonstrated.

インバータ１８Ａは、電動発電機１２とＤＣバス１１０Ａとの間に設けられ、コントローラ３０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、必要な電力がバッテリ１９からＤＣバス１１０Ａを介して電動発電機１２に供給される。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がＤＣバス１１０Ａへ供給される。   The inverter 18A is provided between the motor generator 12 and the DC bus 110A, and controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the controller 30. Thereby, when the inverter 18A controls the electric (assist) operation of the motor generator 12, necessary electric power is supplied from the battery 19 to the motor generator 12 via the DC bus 110A. Further, when controlling the power generation operation of the motor generator 12, the power generated by the motor generator 12 is supplied to the DC bus 110A.

バッテリ１９は、一端側（図中左側）でインバータ１８Ａに接続されるとともに、他端側（図中右側）で昇降圧コンバータ１００を介してインバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ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、リフティングマグネット６の励磁、又は旋回用電動機２１の力行運転が行われる場合には必要な電力を供給する。また、電動発電機１２の発電運転、リフティングマグネット６の消磁、発電機２００の回生運転、又は旋回用電動機２１の回生運転が行われる際には、回生電力を電気エネルギとして蓄積する。   The battery 19 is connected to the inverter 18A on one end side (left side in the figure) and connected to the inverters 20A, 20B, and 20C via the buck-boost converter 100 on the other end side (right side in the figure). Therefore, the battery 19 supplies necessary electric power when the motor generator 12 is electrically operated (assist), the lifting magnet 6 is excited, or the turning motor 21 is powered. In addition, when the motor generator 12 performs the power generation operation, the lifting magnet 6 demagnetization, the generator 200 regenerative operation, or the revolving motor 21 regenerative operation, the regenerative power is stored as electric energy.

なお、ＤＣバス１１０Ｂには、インバータ２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃを介して、旋回用電動機２１、リフティングマグネット６、及び発電機２００が接続されているため、旋回用電動機２１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り、リフティングマグネット６で回生された電力が旋回用電動機２１に供給される場合もあり、さらに、発電機２００で回生された電力が旋回用電動機２１又はリフティングマグネット６に供給される場合もある。   Since the turning electric motor 21, the lifting magnet 6 and the generator 200 are connected to the DC bus 110B via inverters 20A, 20B and 20C, the electric power generated by the turning electric motor 21 is lifted. There are cases where the magnet 6 is directly supplied, electric power regenerated by the lifting magnet 6 is supplied to the turning electric motor 21, and electric power regenerated by the generator 200 is further supplied by the electric motor 21 for turning. In some cases, the lifting magnet 6 may be supplied.

バッテリ１９の充放電制御は、バッテリ１９の充電状態、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）、リフティングマグネット６の駆動状態、及び、発電機２００の発電状態に基づき、昇降圧コンバータ１００によって行われる。この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及び電流検出部１１３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３０によって行われる。   The charge / discharge control of the battery 19 is based on the charge state of the battery 19, the operation state (powering operation or regenerative operation) of the turning electric motor 21, the driving state of the lifting magnet 6, and the power generation state of the generator 200. 100. Switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / down converter 100 is performed by a DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111, a battery voltage value detected by the battery voltage detection unit 112, and a current detection unit 113. This is performed by the controller 30 based on the detected converter current value.

なお、電動発電機１２は、ＤＣバス１１０Ａを介してバッテリ１９に直接的に接続されているため、ＤＣバス１１０Ａの電圧値はバッテリ１９の充電電圧値と等しく、昇降圧コンバータ１００の昇降圧制御は、電動発電機１２の運転状態（電動運転又は発電運転）とは無関係に行われる。   Since the motor generator 12 is directly connected to the battery 19 via the DC bus 110A, the voltage value of the DC bus 110A is equal to the charge voltage value of the battery 19, and the step-up / step-down control of the step-up / down converter 100 is performed. Is performed regardless of the operation state of the motor generator 12 (electric operation or power generation operation).

インバータ２０Ａは、旋回用電動機２１とＤＣバス１１０Ｂの間に設けられ、コントローラ３０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。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ＤＣバス１１０Ｂ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及び昇降圧コンバータ１００へ供給する。   The inverter 20 </ b> A is provided between the turning electric motor 21 and the DC bus 110 </ b> B, and performs operation control on the turning electric motor 21 based on a command from the controller 30. When the inverter controls the power running operation of the turning electric motor 21, the necessary electric power is supplied from the battery 19 to the turning electric motor 21 via the DC bus 110 </ b> B. Further, when controlling the regenerative operation of the turning electric motor 21, the electric power generated by the turning electric motor 21 is supplied to the DC bus 110 </ b> B and the step-up / down converter 100.

インバータ２０Ｂは、リフティングマグネット６とＤＣバス１１０Ｂとの間に設けられ、コントローラ３０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１１０Ｂ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１１０Ｂ及び昇降圧コンバータ１００に供給する。   The inverter 20B is provided between the lifting magnet 6 and the DC bus 110B. When the electromagnet is turned on based on a command from the controller 30, the required power is supplied to the lifting magnet 6 from the DC bus 110B. . When the electromagnet is turned off, the regenerated electric power is supplied to the DC bus 110B and the step-up / down converter 100.

インバータ２０Ｃは、発電機２００とＤＣバス１１０Ｂとの間に設けられ、発電機２００の駆動制御を行う。具体的には、ブーム４が上昇又は下降されることによって発電機２００が回生運転を行う際には、発電機２００により発電された電力をＤＣバス１１０Ｂ及び昇降圧コンバータ１００へ供給する。   The inverter 20C is provided between the generator 200 and the DC bus 110B and performs drive control of the generator 200. Specifically, when the generator 200 performs a regenerative operation by raising or lowering the boom 4, the electric power generated by the generator 200 is supplied to the DC bus 110 </ b> B and the step-up / down converter 100.

昇降圧コンバータ１００は、一側がＤＣバス１１０Ｂ及びインバータ２０Ａ乃至２０Ｃを介して旋回用電動機２１、リフティングマグネット６、及び発電機２００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、旋回用電動機２１及びリフティングマグネット６の運転状態（駆動状態）と、発電機２００の発電状態とに応じて、昇圧動作又は降圧動作を切り替える。   The buck-boost converter 100 has one side connected to the turning electric motor 21, the lifting magnet 6, and the generator 200 via the DC bus 110B and the inverters 20A to 20C, and the other side connected to the battery 19 for turning. The step-up operation or the step-down operation is switched according to the operation state (drive state) of the electric motor 21 and the lifting magnet 6 and the power generation state of the generator 200.

旋回用電動機２１が力行運転を行う場合には、インバータ２０Ａを介して旋回用電動機２１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２０Ｂ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 turning electric motor 21 performs a power running operation, it is necessary to supply electric power to the turning electric motor 21 via the inverter 20A, 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 20 </ b> B, so that the DC bus voltage value is increased according to the rotational speed of the motor generator 12.

一方、旋回用電動機２１が回生運転を行う場合には、発電された電力をインバータ２０Ａ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。また、リフティングマグネット６が消磁されて回生電力が得られる場合にも、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。さらに、発電機２００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２０Ｃ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 turning electric motor 21 performs the regenerative operation, it is necessary to charge the battery 19 with the generated electric power via the inverter 20A, and thus the DC bus voltage value is lowered. Even when the lifting magnet 6 is demagnetized and regenerative power is obtained, it is necessary to charge the battery 19 via the inverter 20B, so the DC bus voltage value is lowered. Furthermore, even when power generation is performed by the power generator 200, the battery 19 needs to be charged with the generated power via the inverter 20C, so the DC bus voltage value is reduced.

このため、昇降圧コンバータ１００は、旋回用電動機２１及びリフティングマグネット６の運転状態（駆動状態）と発電機２００の発電状態に応じて、ＤＣバス１１０Ｂ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 buck-boost converter 100 is configured so that the voltage value of the DC bus 110B falls within a certain range according to the operating state (driving state) of the turning electric motor 21 and the lifting magnet 6 and the power generation state of the generator 200. Switches between step-up and step-down operation.

このように、ＤＣバスを複数に分けた場合には、複数の駆動部が接続されているＤＣバスにインバータが接続される。これにより、図６で説明したように、それぞれの駆動部における負荷要求が高くて、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、２０に通電する電流に対して、バッテリの出力が制限されることで、過剰なバッテリの充放電を防止することができ、異常な発熱を防ぐことができる。これにより、バッテリの寿命を延ばすことができる。   Thus, when the DC bus is divided into a plurality of parts, the inverter is connected to the DC bus to which a plurality of drive units are connected. Accordingly, as described with reference to FIG. 6, the load requirement in each drive unit is high, and the output of the battery is limited with respect to the current that is supplied to the inverters 18A, 18B, 20. Charging / discharging can be prevented and abnormal heat generation can be prevented. Thereby, the lifetime of a battery can be extended.

以上、実施の形態３のハイブリッド型作業機械によれば、ＤＣバスが２つに分割されることにより、実施の形態１のように一つのＤＣバスにすべての電気負荷を接続する場合よりもＤＣバスで取り扱う電力が小さくなるので、昇降圧コンバータの容量を小さくすることが可能になる。   As described above, according to the hybrid work machine of the third embodiment, the DC bus is divided into two, so that the DC bus is more than the case where all the electrical loads are connected to one DC bus as in the first embodiment. Since the power handled by the bus is reduced, the capacity of the buck-boost converter can be reduced.

また、一方のＤＣバス１１０Ｂには昇降圧コンバータ１００が接続されてＤＣバス電圧値はバッテリ１９の電圧値（バッテリ電圧値）及び電流値（バッテリ電流値）を用いて略一定に保持されるため、昇降圧コンバータが接続されないＤＣバス１１０Ａの電圧値は、ＤＣバス１１０Ｂにも昇降圧コンバータが接続されない場合（すなわち２つのＤＣバス１１０Ａ及び１１０Ｂのいずれにもに昇降圧コンバータが接続されない場合）に比べて各段に安定する。   In addition, the step-up / down converter 100 is connected to one DC bus 110B, and the DC bus voltage value is held substantially constant using the voltage value (battery voltage value) and current value (battery current value) of the battery 19. The voltage value of the DC bus 110A to which the step-up / step-down converter is not connected is determined when the step-up / step-down converter is not connected to the DC bus 110B (that is, when the step-up / step-down converter is not connected to either of the two DC buses 110A and 110B). Compared to each stage, it is stable.

このため、実施の形態３によれば、ＤＣバスを２分割するとともに、その一方だけに昇降圧コンバータ１００を接続することにより、動作の安定とコストダウンを両立したハイブリッド型作業機械を提供することができる。   Therefore, according to the third embodiment, by providing a hybrid work machine that achieves both stable operation and cost reduction by dividing the DC bus into two parts and connecting the buck-boost converter 100 to only one of them. Can do.

また、昇降圧コンバータが配設されないＤＣバス１１０Ａには電圧変動の比較的少ない電動発電機１２がインバータ１８Ａを介して接続されるとともに、電圧変動の大きい旋回用電動発電機２１が接続されるＤＣバス１１０Ｂの電圧値は昇降圧コンバータ１００によって略一定に保持されることにより、ＤＣバス１１０Ｂに接続されている旋回用電動機２１、リフティングマグネット６、及び発電機２００だけでなく、昇降圧コンバータが配設されないＤＣバス１１０Ａに接続される電動発電機１２の制御性のばらつきや、過電流によるインバータの損傷等を抑制することができ、また、バッテリ１９の損傷を抑制することができる。   The DC bus 110A not provided with the step-up / down converter is connected to the motor generator 12 having a relatively small voltage fluctuation via the inverter 18A, and to the DC bus 110A to which the turning motor generator 21 having a large voltage fluctuation is connected. The voltage value of the bus 110B is held substantially constant by the step-up / down converter 100, so that not only the turning electric motor 21, the lifting magnet 6 and the generator 200 connected to the DC bus 110B but also the step-up / down converter is arranged. Variations in controllability of the motor generator 12 connected to the DC bus 110A that is not provided, damage to the inverter due to overcurrent, and the like can be suppressed, and damage to the battery 19 can be suppressed.

なお、実施の形態３のハイブリッド型作業機械に用いる昇降圧コンバータの駆動制御装置の制御部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。   In addition, the control part of the drive control apparatus of the buck-boost converter used for the hybrid type work machine of Embodiment 3 can be realized by either an electronic circuit or an arithmetic processing unit.

また、以上では、ＤＣバス１１０Ａにインバータ１８Ａを介して電動発電機１２が接続され、ＤＣバス１１０Ｂにインバータ２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃを介して旋回用電動機２１、リフティングマグネット６、及び発電機２００が接続される形態について説明したが、作業要素はハイブリッド型作業機械の仕様に応じて変更されてもよい。   In the above, the motor generator 12 is connected to the DC bus 110A via the inverter 18A, and the turning electric motor 21, the lifting magnet 6, and the generator 200 are connected to the DC bus 110B via the inverters 20A, 20B, and 20C. Although the connection form has been described, the work elements may be changed according to the specifications of the hybrid work machine.

例えば、リフティングマグネット６ではなくバケットを備えるハイブリッド型作業機械には、インバータ２０Ｂ及びリフティングマグネット６は含まれない。また、ブーム軸の代わりに、あるいはブーム軸に加えてアーム軸等に発電機を備える場合は、その発電機がインバータを介してＤＣバス１１０Ｂに接続されてもよい。   For example, the inverter 20B and the lifting magnet 6 are not included in a hybrid work machine including a bucket instead of the lifting magnet 6. Further, when a generator is provided on the arm shaft or the like instead of the boom shaft or in addition to the boom shaft, the generator may be connected to the DC bus 110B via an inverter.

また、昇降圧コンバータ１００の昇降圧の切り替え制御は、実施の形態１の変形例（図５及び図６）と同様に、電流制御を併せて行ってもよい。   Further, the step-up / step-down switching control of the step-up / down converter 100 may be performed together with the current control, as in the modification of the first embodiment (FIGS. 5 and 6).

また、以上では、ＰＩ制御を用いる形態について説明したが、制御方式はＰＩ制御方式に限られるものではなく、ヒステリシス制御、ロバスト制御、適応制御、比例制御、積分制御、ゲインスケジューリング制御、又は、スライディングモード制御であってもよい。   In the above, the mode using PI control has been described. However, the control method is not limited to the PI control method, and hysteresis control, robust control, adaptive control, proportional control, integral control, gain scheduling control, or sliding Mode control may be used.

以上では、ハイブリッド型建設機械について説明したが、ハイブリッド型作業機械は、建設機械以外の形態の作業機械であってもよく、例えば、ハイブリッド型の運搬荷役機械（クレーンやフォークリフト）であってもよい。   Although the hybrid type construction machine has been described above, the hybrid type working machine may be a working machine of a form other than the construction machine, for example, a hybrid type transporting and handling machine (crane or forklift). .

例えば、図２に示すエンジン１１及び電動発電機１２をクレーンのエンジン及びアシスト用電動発電機として用い、図２に示す旋回用電動機２１をクレーンの荷役作業において部品や貨物等を上昇又は下降させるための動力源に用いればよい。特に、部品や貨物等を上昇又は下降させるための動力源は、ワイヤの巻き取り、又は引出に伴って力行運転（巻き取り時）と回生運転（引出時）を行うため、ハイブリッド型作業機械として上述のハイブリッド型建設機械と同様に実施することができる。   For example, the engine 11 and the motor generator 12 shown in FIG. 2 are used as the crane engine and the assist motor generator, and the turning electric motor 21 shown in FIG. 2 is used to raise or lower parts, cargo, etc. in the crane handling operation. Can be used as a power source. In particular, the power source for raising or lowering parts, cargo, etc. is used as a hybrid work machine because it performs powering operation (when winding) and regenerative operation (when pulling) along with winding or pulling out the wire. It can be implemented in the same manner as the hybrid construction machine described above.

また、フォークリフトの場合も同様に、図２に示すエンジン１１及び電動発電機１２をフォークリフトのエンジン及びアシスト用電動発電機として用い、図２に示す旋回用電動機２１をフォークリフトの荷役作業においてフォークを上昇又は下降させるための動力源に用いればよい。特に、フォークを上昇又は下降させるための動力源は、上下動作に伴って力行運転（巻き取り時）と回生運転（引出時）を行うため、ハイブリッド型作業機械として上述のハイブリッド型建設機械と同様に実施することができる。   Similarly, in the case of a forklift, the engine 11 and motor generator 12 shown in FIG. 2 are used as a forklift engine and an assist motor generator, and the turning electric motor 21 shown in FIG. Alternatively, it may be used as a power source for lowering. In particular, the power source for raising or lowering the fork performs a power running operation (when winding) and a regenerative operation (when pulling) in accordance with the up-and-down movement, so that it is the same as the above-described hybrid construction machine as a hybrid work machine Can be implemented.

以上、本発明の例示的な実施の形態のハイブリッド型作業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 working 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.

実施の形態１のハイブリッド型作業機械を示す側面図である。1 is a side view showing a hybrid work machine according to a first embodiment. 実施の形態１のハイブリッド型作業機械の構成を表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a hybrid work machine according to a first embodiment. 実施の形態１のハイブリッド型作業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 work machine of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１のハイブリッド型作業機械に用いる昇降圧コンバータ１００の駆動制御部５０の回路構成を制御ブロックで示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the drive control part 50 of the buck-boost converter 100 used for the hybrid type work machine of Embodiment 1 with a control block. 実施の形態１の変形例によるハイブリッド型作業機械に用いる昇降圧コンバータ１００の駆動制御部５０の回路構成を制御ブロックで示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the drive control part 50 of the buck-boost converter 100 used for the hybrid type working machine by the modification of Embodiment 1 with a control block. 実施の形態１のハイブリッド型作業機械における電流制限方法を示す図であり、（ａ）はバッテリ電流許容値Ibat_lim、バッテリ電流値Ibat、及びＤＣバス１１０に通流する電流値（ＤＣバス電流値）Idcの関係を示す特性図、（ｂ）はＤＣバス電流値Idcとインバータ１８Ａ、１８Ｂ、及び２０の各々に通流する電流値とを示す特性図である。It is a figure which shows the current limiting method in the hybrid type working machine of Embodiment 1, (a) is battery current allowable value Ibat_lim, battery current value Ibat, and the current value (DC bus current value) which flows into DC bus 110 A characteristic diagram showing the relationship of Idc, (b) is a characteristic diagram showing the DC bus current value Idc and the current value flowing through each of the inverters 18A, 18B and 20. 実施の形態２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。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a hybrid construction machine according to a second embodiment. 実施の形態３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。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a hybrid construction machine according to a third 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、１８Ｂ 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
２６Ａ、２６Ｂ レバー
２６Ｃ ペダル
２７ 油圧ライン
２８ 油圧ライン
２９ 圧力センサ
３０ コントローラ
３１ 速度指令変換部
３２ 駆動制御装置
４０ 旋回駆動制御装置
５０ 駆動制御部
５１ 電圧制御部
５２ 昇降圧切替部
５３ 昇圧用ＰＭ
５４ 降圧用ＰＭ
５５ 電流制御部
５６ 制御切替部
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
１０３ バッテリ
１０４ 電源接続端子
１０５ 負荷
１０６ 出力端子
１０７ コンデンサ
１１０ ＤＣバス
１１１ ＤＣバス電圧検出部
１１２ バッテリ電圧検出部
１１３ バッテリ電流検出部 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 Reducer 14 Main pump 15 Pilot pump 16 High pressure hydraulic line 17 Control valve 18A, 18B Inverter 19 Battery 21 Turning motor 22 Resolver 23 Mechanical brake 24 Turning speed reducer 25 Pilot line 26 Operating device 26A, 26B Lever 26C Pedal 27 Hydraulic line 28 Hydraulic line 29 Pressure sensor 30 Controller 31 Speed Command conversion unit 32 Drive control device 40 Turning drive control device 50 Drive control unit 51 Voltage control unit 52 Buck-boost switching unit 53 PM for boosting
54 PM for step-down
55 Current Control Unit 56 Control Switching Unit 100 Buck-Boost Converter 101 Reactor 102A Boost IGBT
102B IGBT for step-down
DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 Battery 104 Power supply connection terminal 105 Load 106 Output terminal 107 Capacitor 110 DC bus 111 DC bus voltage detection part 112 Battery voltage detection part 113 Battery current detection part

Claims (7)

複数の電動作業要素を駆動するための複数のインバータと、
前記複数のインバータとの間で電力の授受を行う蓄電器と、
前記複数のインバータに接続されるＤＣバスと、
前記ＤＣバスと前記蓄電器との間に配設される昇降圧コンバータと
を含む、ハイブリッド型作業機械。 A plurality of inverters for driving a plurality of electric work elements;
A battery that exchanges power with the plurality of inverters;
A DC bus connected to the plurality of inverters;
A hybrid work machine, comprising: a step-up / down converter disposed between the DC bus and the battery. 前記複数のインバータは、一又は複数の第１インバータと、一又は複数の第２インバータとを含み、
前記ＤＣバスは、前記一又は複数の第１インバータが接続される第１ＤＣバスと、前記一又は複数の第２インバータが接続される第２ＤＣバスとを含み、
前記昇降圧コンバータは、前記第１ＤＣバスと前記蓄電器との間に配設される、請求項１に記載のハイブリッド型作業機械。 The plurality of inverters include one or more first inverters and one or more second inverters,
The DC bus includes a first DC bus to which the one or more first inverters are connected, and a second DC bus to which the one or more second inverters are connected,
2. The hybrid work machine according to claim 1, wherein the step-up / down converter is disposed between the first DC bus and the battery. 前記第１ＤＣバスには、エンジンをアシストするための電動発電機を駆動制御するためのインバータが接続される、請求項２に記載のハイブリッド型作業機械。   The hybrid work machine according to claim 2, wherein an inverter for driving and controlling a motor generator for assisting the engine is connected to the first DC bus. 前記電動作業要素には、ブームの角度を調整するためのブーム用電動機が含まれており、前記ブーム用電動機を駆動するためのインバータは、前記第１ＤＣバスに接続される、請求項２又は３に記載のハイブリッド型作業機械。   The electric work element includes a boom electric motor for adjusting an angle of the boom, and an inverter for driving the boom electric motor is connected to the first DC bus. The hybrid work machine described in 1. 前記電動作業要素には、リフティングマグネット用の電磁石が含まれおり、前記電磁石を駆動するためのインバータは、前記第１ＤＣバスに接続される、請求項２乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド型作業機械。   5. The hybrid according to claim 2, wherein the electric working element includes an electromagnet for a lifting magnet, and an inverter for driving the electromagnet is connected to the first DC bus. 6. Mold work machine. エンジンをアシストするための電動発電機を駆動制御するインバータは、前記第２ＤＣバスに接続される、請求項２に記載のハイブリッド型作業機械。   The hybrid work machine according to claim 2, wherein an inverter that drives and controls a motor generator for assisting an engine is connected to the second DC bus. 前記蓄電器と前記昇降圧コンバータとの間を通流する電流値を検出する電流検出手段をさらに含み、
前記昇降圧コンバータは、前記電流検出手段で検出される電流値が前記蓄電器の許容電流値以下になるように制御される、請求項２乃至６のいずれか一項に記載のハイブリッド型作業機械。 Current detection means for detecting a current value flowing between the capacitor and the buck-boost converter;
The hybrid type work machine according to any one of claims 2 to 6, wherein the step-up / down converter is controlled such that a current value detected by the current detection unit is equal to or less than an allowable current value of the battery.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011236013A (en) * 2010-05-11 2011-11-24 Hitachi Constr Mach Co Ltd Lifting magnet working machine
JP2012135203A (en) * 2010-12-23 2012-07-12 Regents Of The University Of Colorado A Body Corporate Electrosurgical generator controller for controlling electrosurgical generator output power
JP2013520147A (en) * 2010-02-11 2013-05-30 ゴットヴァルト ポート テクノロジー ゲーエムベーハー Crane with hybrid drive system, especially mobile wharf crane
JP2017128412A (en) * 2016-01-19 2017-07-27 住友建機株式会社 Lifting magnet work machine
JP2021526787A (en) * 2018-06-13 2021-10-07 南京南瑞▲継▼保▲電気▼有限公司Ｎｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．， Ｌｔｄ Multi-voltage level DC grid system and control protection method
US20220320997A1 (en) * 2016-04-15 2022-10-06 Emerson Climate Technologies, Inc. Buck-Converter-Based Drive Circuits For Driving Motors Of Compressors And Condenser Fans

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5550954B2 (en) * 2010-03-15 2014-07-16 住友重機械工業株式会社 Hybrid work machine
DE102015204491A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Robert Bosch Gmbh A power buffer for a battery system for operating an electrical machine and method for adjusting an electrical power that can be provided by means of a battery system for operating an electrical machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003061104A1 (en) * 2002-01-16 2003-07-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Voltage converter control apparatus, voltage conversion method, storage medium, program, drive system, and vehicle having the drive system
WO2006080100A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Sumitomo(Shi) Construction Machinery Manufacturing Co., Ltd. Working machine of lifting magnet specifications
JP2006288024A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toyota Motor Corp Voltage converter and its control method
JP2007155586A (en) * 2005-12-07 2007-06-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd Working machine and method for starting operation of working machine
JP2007318910A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Toyota Industries Corp Power supply device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3879528B2 (en) * 2002-02-14 2007-02-14 トヨタ自動車株式会社 Voltage converter
JP4848216B2 (en) * 2006-07-21 2011-12-28 富士通テン株式会社 Booster circuit, motor drive circuit, and electric power steering control device
JP4949288B2 (en) * 2008-02-12 2012-06-06 住友重機械工業株式会社 Hybrid construction machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003061104A1 (en) * 2002-01-16 2003-07-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Voltage converter control apparatus, voltage conversion method, storage medium, program, drive system, and vehicle having the drive system
WO2006080100A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Sumitomo(Shi) Construction Machinery Manufacturing Co., Ltd. Working machine of lifting magnet specifications
JP2006288024A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toyota Motor Corp Voltage converter and its control method
JP2007155586A (en) * 2005-12-07 2007-06-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd Working machine and method for starting operation of working machine
JP2007318910A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Toyota Industries Corp Power supply device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013520147A (en) * 2010-02-11 2013-05-30 ゴットヴァルト ポート テクノロジー ゲーエムベーハー Crane with hybrid drive system, especially mobile wharf crane
JP2011236013A (en) * 2010-05-11 2011-11-24 Hitachi Constr Mach Co Ltd Lifting magnet working machine
JP2012135203A (en) * 2010-12-23 2012-07-12 Regents Of The University Of Colorado A Body Corporate Electrosurgical generator controller for controlling electrosurgical generator output power
US9379643B2 (en) 2010-12-23 2016-06-28 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Electrosurgical generator controller for regulation of electrosurgical generator output power
JP2017012784A (en) * 2010-12-23 2017-01-19 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ コロラド，ア ボディー コーポレイトＴＨＥ ＲＥＧＥＮＴＳ ＯＦ ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＣＯＬＯＲＡＤＯ，ａ ｂｏｄｙ ｃｏｒｐｏｒａｔｅ Electrosurgical generator controller for regulation of electrosurgical generator output power
US9877772B2 (en) 2010-12-23 2018-01-30 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Electrosurgical generator controller for regulation of electrosurgical generator output power
JP2017128412A (en) * 2016-01-19 2017-07-27 住友建機株式会社 Lifting magnet work machine
US20220320997A1 (en) * 2016-04-15 2022-10-06 Emerson Climate Technologies, Inc. Buck-Converter-Based Drive Circuits For Driving Motors Of Compressors And Condenser Fans
JP2021526787A (en) * 2018-06-13 2021-10-07 南京南瑞▲継▼保▲電気▼有限公司Ｎｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．， Ｌｔｄ Multi-voltage level DC grid system and control protection method
JP7105322B2 (en) 2018-06-13 2022-07-22 南京南瑞▲継▼保▲電気▼有限公司 Multi-voltage level DC grid system and control protection method

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