JP2010106464A - Hybrid construction machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid construction machine which can continue an operational state even if assistance from a motor generator cannot be obtained. <P>SOLUTION: The hybrid construction machine includes: a hydraulic pump which is driven by an internal combustion engine; the motor generator which assists the drive of the internal combustion engine for the hydraulic pump; a drive control section which controls the drive of the motor generator, and constitutes a motor generator system together with the motor generator; a capacitor which supplies electric power to the motor generator; a storage control section which controls the charging/discharging of the capacitor, and constitutes a charging/discharging system together with the capacitor; an abnormality detecting section which is provided in the motor generator system or the charging/discharging system, and detects an abnormality in the motor generator system or the charging/discharging system; and a controller which sends a control command to the drive control section and the storage control section. The controller comprises an assist abnormality determination section which determines that the assist abnormality occurs according to a detection value in the abnormality detecting section, and an engine failure prevention section which keeps an upper limit value of an output of the internal combustion engine higher than an output value of the hydraulic pump when the assist abnormality determination section determines that the assist abnormality occurs. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動作業要素と油圧作業要素を含むハイブリッド型建設機械に関する。   The present invention relates to a hybrid construction machine including an electric work element and a hydraulic work element.

従来より、駆動機構の一部を電動化したハイブリッド型建設機械が提案されている。このような建設機械は、ブーム、アーム、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蓄電器に充電している。   Conventionally, a hybrid construction machine in which a part of a drive mechanism is electrically driven has been proposed. Such a construction machine includes a hydraulic pump for hydraulically driving work elements such as a boom, an arm, 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 drive of the engine, and the power obtained by the power generation is charged in the capacitor.

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、油圧ポンプの駆動をアシストする電動発電機、又は電動発電機の駆動制御を行うインバータに異常が発生し、又はバッテリや昇降圧コンバータに異常が発生し、アシストが得られなくなった場合には、油圧ポンプを駆動する出力が不足する可能性がある。   By the way, when an abnormality occurs in the motor generator that assists the drive of the hydraulic pump or the inverter that controls the drive of the motor generator, or an abnormality occurs in the battery or the buck-boost converter, the assist cannot be obtained. The output for driving the hydraulic pump may be insufficient.

この場合、電動発電機のアシストが得られなくなった場合に、油圧モータの出力に対してエンジンの出力が不足すると運転状態が確保できなくなるおそれが生じる。   In this case, when the motor generator assist cannot be obtained, if the engine output is insufficient with respect to the output of the hydraulic motor, there is a possibility that the operating state cannot be secured.

そこで、本発明は、電動発電機のアシストが得られない場合においても、運転状態を継続することのできるハイブリッド型建設機械を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a hybrid construction machine that can continue the operation state even when the motor generator cannot be assisted.

本発明の一局面のハイブリッド型建設機械は、内燃機関により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプに対して前記内燃機関の駆動をアシストする電動発電機と、前記電動発電機を駆動制御し、前記電動発電機と電動発電機系を構成する駆動制御部と、前記電動発電機へ電力を供給する蓄電器と、前記蓄電器の充放電を制御し、前記蓄電器と充放電系を構成する蓄電制御部と、前記電動発電系又は前記充放電系に備えられ、前記電動発電系又は前記充放電系の異常を検出する異常検出部と、前記駆動制御部及び前記蓄電制御部へ制御指令を送るコントローラとを含み、前記コントローラは、前記異常検出部での検出値に基づいてアシスト異常と判定するアシスト異常判定部と、前記アシスト異常判定部によってアシスト異常と判定されると前記内燃機関の出力上限値が前記油圧ポンプの出力値より高い状態に維持するエンスト防止部とを有する。   A hybrid construction machine according to one aspect of the present invention includes a hydraulic pump driven by an internal combustion engine, a motor generator that assists the hydraulic pump in driving the internal combustion engine, and drive control of the motor generator. A drive control unit that configures the motor generator and the motor generator system, a capacitor that supplies power to the motor generator, and a power storage control unit that controls charging / discharging of the capacitor and configures a charge / discharge system of the capacitor An abnormality detection unit that is provided in the motor power generation system or the charge / discharge system, detects an abnormality of the motor power generation system or the charge / discharge system, and a controller that sends a control command to the drive control unit and the power storage control unit. The controller determines an assist abnormality based on a detection value in the abnormality detection unit, and determines that the assist abnormality is determined by the assist abnormality determination unit. Output upper limit value of the serial internal combustion engine and an engine stall prevention portion to maintain a high state than the output value of the hydraulic pump.

また、前記エンスト防止部は、前記油圧ポンプの出力値を前記内燃機関の出力上限値以下に低下させてもよい。   Further, the engine stall prevention unit may reduce the output value of the hydraulic pump below an output upper limit value of the internal combustion engine.

また、前記油圧ポンプの出力を制御するポンプ出力制御部をさらに含み、前記ポンプ出力制御部は、前記油圧ポンプの傾転角を制御することによって前記油圧ポンプの出力を制御してもよい。
また、前記エンスト防止部は、前記内燃機関の出力上限値を前記油圧ポンプの出力上限値以上に増大させてもよい。
The pump output control unit may further control the output of the hydraulic pump, and the pump output control unit may control the output of the hydraulic pump by controlling a tilt angle of the hydraulic pump.
The engine stall prevention unit may increase the output upper limit value of the internal combustion engine to be greater than or equal to the output upper limit value of the hydraulic pump.

また、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出部をさらに含み、前記エンスト防止部は、前記機関回転数検出部によって検出される機関回転数が最大出力発生回転数より高い場合は、機関回転数を低下させることにより、前記内燃機関の出力を増大させてもよい。   The engine speed detector further includes an engine speed detector that detects an engine speed of the internal combustion engine, and the engine stall prevention unit is configured such that the engine speed detected by the engine speed detector is higher than the maximum output generation speed. The output of the internal combustion engine may be increased by reducing the engine speed.

また、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出部をさらに含み、前記エンスト防止部は、前記機関回転数検出部によって検出される機関回転数が最大出力発生回転数より低い場合は、機関回転数を上昇させることにより、前記内燃機関の出力を増大させてもよい。   The engine speed detection unit further detects an engine speed of the internal combustion engine, and the engine stall prevention unit is configured to detect the engine speed detected by the engine speed detection unit when the engine speed is lower than a maximum output generation speed. The output of the internal combustion engine may be increased by increasing the engine speed.

また、前記油圧ポンプの出力が前記内燃機関の出力以下になるように、前記油圧ポンプの出力を制御するポンプ出力制御部をさらに含んでもよい。   In addition, a pump output control unit that controls the output of the hydraulic pump may be further included so that the output of the hydraulic pump is less than or equal to the output of the internal combustion engine.

また、前記要求出力は、前記油圧によって駆動される作業要素を操作するための操作部の操作量に基づいて演算されてもよい。   The required output may be calculated based on an operation amount of an operation unit for operating a work element driven by the hydraulic pressure.

前記油圧ポンプの出力は、前記油圧によって駆動される作業要素を操作するための操作部の操作量に基づいて演算されてもよい。   The output of the hydraulic pump may be calculated based on an operation amount of an operation unit for operating a work element driven by the hydraulic pressure.

本発明によれば、電動発電機のアシストが得られない場合においても、運転状態を継続することのできるハイブリッド型建設機械を提供できるという特有の効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to provide a unique effect that it is possible to provide a hybrid construction machine capable of continuing the operation state even when the assist of the motor generator cannot be obtained.

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

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1のハイブリッド型建設機械を示す側面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a side view showing the hybrid construction machine of the first embodiment.

ハイブリッド型建設機械の下部走行体1には、旋回機構2を介して上部旋回体3が搭載されている。また、上部旋回体3には、ブーム4、アーム5、及びバケット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 turning body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the hybrid construction machine via a turning mechanism 2. In addition to the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, and the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 for hydraulically driving them, the upper swing body 3 is equipped with a cabin 10 and a power source. Is done.

「全体構成」
図2は、実施の形態1のハイブリッド型建設機械の構成を表すブロック図である。この図2では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を実線でそれぞれ示す。
"overall structure"
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the hybrid construction 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 solid line.

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

コントロールバルブ17は、実施の形態1のハイブリッド型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 hybrid construction machine of 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、電動発電機12の駆動制御部としてインバータ18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18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。電動発電機12とインバータ18とは電動発電系を構成し、蓄電器19と昇降圧コンバータ100とは充放電系を構成する。   Further, the motor generator 12 is connected to a battery 19 as a capacitor via an inverter 18 and a step-up / down converter 100 as a drive control unit of the motor generator 12. The inverter 18 and the buck-boost converter 100 are connected by a DC bus 110. The motor generator 12 and the inverter 18 constitute a motor generator system, and the battery 19 and the step-up / down converter 100 constitute a charge / discharge system.

また、DCバス110には、インバータ20を介して電動作業要素としての旋回用電動機21が接続されている。DCバス110は、バッテリ19、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。旋回用電動機21、電動作業要素の駆動制御部としてのインバータ20、レゾルバ22、及び旋回減速機24は、負荷駆動系を構成する。   Further, a turning electric motor 21 as an electric work element is connected to the DC bus 110 via an inverter 20. The DC bus 110 is disposed for transferring power between the battery 19, the motor generator 12, and the turning motor 21. The turning electric motor 21, the inverter 20 as a drive control unit of the electric work element, the resolver 22, and the turning speed reducer 24 constitute a load drive system.

DCバス110には、DCバス110の電圧値(以下、DCバス電圧値と称す)を検出するためのDCバス電圧検出部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 detector 111 for detecting a voltage value of the DC bus 110 (hereinafter referred to as a DC bus voltage value). 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は、レバー26A、レバー26B、及びペダル26Cを含み、レバー26A、レバー26B、及びペダル26C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のハイブリッド型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。   The operating device 26 includes a lever 26A, a lever 26B, and a pedal 26C. The control valve 17 and the pressure sensor 29 are connected to the lever 26A, the lever 26B, and the pedal 26C 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 hybrid construction machine of the first embodiment.

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

「各部の構成」
エンジン11は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機13の一方の入力軸に接続される。このエンジン11は、コントローラ30によって運転制御が行われ、ハイブリッド型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 controlled by the controller 30 and is always operated while the hybrid construction machine is in operation.

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20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。そして、電動発電機12には、電動発電系の異常検出部としての温度センサ12Aが配設されている。電動発電機12に負荷がかかると温度センサ12Aの温度検出値が上昇する。これにより、温度センサ12Aの温度検出値が高すぎると、電動発電機12が過負荷状態であることを把握することができる。   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 20 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. The motor generator 12 is provided with a temperature sensor 12A as an abnormality detection unit of the motor generator system. When a load is applied to the motor generator 12, the temperature detection value of the temperature sensor 12A increases. Thereby, if the temperature detection value of the temperature sensor 12A is too high, it can be grasped that the motor generator 12 is in an overload state.

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の力行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 power running 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に供給するための圧油を発生するポンプであり、傾転角を制御するポンプ制御弁14Aを有する。このポンプ制御弁14Aは、コントローラ30によって電気的に駆動され、メインポンプ14の傾転角の制御が行われる。メインポンプ14から吐出される圧油は、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 pressure oil to be supplied to the control valve 17, and includes a pump control valve 14A that controls the tilt angle. The pump control valve 14A is electrically driven by the controller 30, and the tilt angle of the main pump 14 is controlled. Pressure oil discharged from the main pump 14 is supplied to drive each of the hydraulic motors 1 </ b> A, 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。   The pilot pump 15 is a pump that generates a pilot pressure necessary for the hydraulic operation system.

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操作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 receives 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18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からの制御指令に基づき、電動発電機12の運転制御を行う。これにより、インバータ18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。そして、インバータ18には、電動発電系の異常検出部としての図示しない温度センサ、電流検出器、及び電圧検出器が配設されている。温度センサではインバータ18のスイッチング素子の温度を検出し、電流検出器によって電動発電機12の電流を検出することができる。例えば、インバータ18と電動発電機12との間で断線が発生した場合には、電流検出器で検出される電流値は急激に低下することで、異常が発生したことを検出することができる。   The inverter 18 is provided between the motor generator 12 and the step-up / step-down converter 100 and performs operation control of the motor generator 12 based on a control command from the controller 30. As a result, when the inverter 18 controls the power running of the motor generator 12, 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. The inverter 18 is provided with a temperature sensor, a current detector, and a voltage detector (not shown) as an abnormality detection unit of the motor power generation system. In the temperature sensor, the temperature of the switching element of the inverter 18 can be detected, and the current of the motor generator 12 can be detected by the current detector. For example, when a disconnection occurs between the inverter 18 and the motor generator 12, it is possible to detect that an abnormality has occurred by rapidly decreasing the current value detected by the current detector.

バッテリ19は、昇降圧コンバータ100を介してインバータ18及びインバータ20に接続されている。これにより、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には、電動(アシスト)運転又は力行運転に必要な電力を供給するとともに、また、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ための電源である。そして、バッテリ19には、充放電系の異常検出部としての図示しない温度センサが配設されている。バッテリ19に過電流が流れ続けると温度センサの温度検出値が上昇するので、温度センサの温度検出値を検出することで、バッテリ19が過負荷状態であるかを把握することができ、充放電系の異常を検出することができる。   The battery 19 is connected to the inverter 18 and the inverter 20 via the step-up / down converter 100. Thereby, 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, electric power necessary for the electric (assist) operation or the power running operation is supplied. In addition, 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, the electric power generated by the power generation operation or the regenerative operation is stored as electric energy. Is the power source. The battery 19 is provided with a temperature sensor (not shown) as a charge / discharge abnormality detector. If the overcurrent continues to flow through the battery 19, the temperature detection value of the temperature sensor rises. Therefore, by detecting the temperature detection value of the temperature sensor, it can be determined whether the battery 19 is in an overload state, and charging / discharging System abnormalities can be detected.

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)、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からの制御指令によって行われる。   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), and the operation state (powering operation or regenerative operation) of the turning motor 21. This is done by the buck-boost converter 100. 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 according to a control command from the controller 30 based on the battery current value detected by the controller 30.

インバータ20は、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からの制御指令に基づき、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。図2には、旋回電動機(1台)及びインバータ(1台)を含む形態を示すが、その他マグネット機構や旋回機構部以外の駆動部として備えることで、複数の電動機及び複数のインバータをDCバス110に接続するようにしてもよい。   The inverter 20 is provided between the turning electric motor 21 and the step-up / down converter 100, and performs operation control on the turning electric motor 21 based on a control 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. FIG. 2 shows a configuration including a swing motor (1 unit) and an inverter (1 unit). However, by providing a drive unit other than the magnet mechanism and the swing mechanism unit, a plurality of motors and a plurality of inverters are connected to the DC bus. 110 may be connected.

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。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18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18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。これは、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り、その上、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、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ため、電動発電機12と旋回用電動機21には、いずれか一方が電動(アシスト)運転又は力行運転を行い、他方が発電運転又は回生運転を行う状況が生じうる。   The buck-boost converter 100 has one side connected to the motor generator 12 and the turning electric motor 21 via the DC bus 110 and the other side connected to the battery 19, so that the DC bus voltage value is within a certain range. Thus, control for switching between step-up and step-down is performed. 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 18, 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 battery 19 through the inverter 18 with the generated power, and thus it is necessary to step down the DC bus voltage value. The same applies to the power running operation and the regenerative operation of the turning electric motor 21. In addition, the operation state of the motor generator 12 is switched according to the load state of the engine 11, and the turning electric motor 21 is changed to the upper turning body 3. Since the driving state is switched in accordance with the turning operation, the motor generator 12 and the turning motor 21 are either in an electric (assist) operation or a power running operation, and the other is in a power generation operation or a regenerative operation. Can occur.

このため、昇降圧コンバータ100は、電動発電機12と旋回用電動機21の運転状態に応じて、DCバス電圧値が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 performs control for switching between the step-up operation and the step-down operation so that the DC bus voltage value falls within a certain range according to the operating state of the motor generator 12 and the turning electric motor 21.

DCバス110は、2つのインバータ18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、及び旋回用電動機21の間で電力の授受が可能に構成されている。   The DC bus 110 is disposed between the two inverters 18 and 20 and the step-up / down converter, and is configured to be able to transfer power between the battery 19, the motor generator 12, and the turning electric motor 21. Yes.

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。そして、DCバス電圧検出部111とバッテリ電圧検出部112とは、コンバータ100とバッテリ19の間で断線異常が発生すると、バッテリ電圧検出部112とDCバス電圧検出部111との電圧値を比較することで、異常の発生と異常発生箇所の特定を行うことができる異常検出部としても機能する。   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. When the disconnection abnormality occurs between converter 100 and battery 19, DC bus voltage detection unit 111 and battery voltage detection unit 112 compare the voltage values of battery voltage detection unit 112 and DC bus voltage detection unit 111. Thus, it also functions as an abnormality detection unit that can identify the occurrence of an abnormality and the location where the abnormality has occurred.

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の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。そして、バッテリ電流検出部113は、昇降圧コンバータ100とバッテリ19の間で断線異常が発生すると、バッテリ電流検出部113で検出される電流値の急激な低下を検出することで、充放電系を異常検出部としても機能する。   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 switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / down converter 100. When a disconnection abnormality occurs between the step-up / down converter 100 and the battery 19, the battery current detection unit 113 detects a sudden decrease in the current value detected by the battery current detection unit 113, thereby Also functions as an abnormality detection unit.

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電動作業要素である。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 a power running operation and a regenerative operation, and is an electric work element 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、及びバケット6を操作するための操作装置である。レバー26A、26B、及びペダル26Cは、キャビン10内の運転席の周囲に配設され、ハイブリッド型建設機械の操作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 bucket 6. The levers 26A and 26B and the pedal 26C are disposed around the driver's seat in the cabin 10 and are operated by an operator of the hybrid type construction machine.

この操作装置26は、パイロットライン25を通じて供給される油圧(1次側の油圧)を操作者によるレバー26A、26B、及びペダル26C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 operation device 26 converts the hydraulic pressure (primary hydraulic pressure) supplied through the pilot line 25 into hydraulic pressure (secondary hydraulic pressure) corresponding to the amount of operation of the levers 26A and 26B and the pedal 26C by the operator. Output. 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.

なお、レバー26Aは、旋回用電動機21及びアーム5を操作するためのレバーであり、レバー26Bは、ブーム4及びバケット6を操作するためのレバーである。また、ペダル26Cは、下部走行体1を操作するための一対のペダルであり、運転席の足下に設けられる。   The lever 26 </ b> A is a lever for operating the turning electric motor 21 and the arm 5, and the lever 26 </ b> B is a lever for operating the boom 4 and the bucket 6. The pedals 26C are a pair of pedals for operating the lower traveling body 1, and are provided under the feet of the driver's seat.

操作装置26のレバー26A、26B、及びペダル26C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、及びバケット6が駆動される。   When the levers 26A and 26B and the pedal 26C of the operating device 26 are operated, the control valve 17 is driven through the hydraulic line 27, whereby the hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 are driven. The lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are driven by controlling the hydraulic pressure inside.

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 pressure necessary for driving the hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder to the control valve.

圧力センサ29は、操作検出部としてのセンサであり、この圧力センサ29では、旋回機構2を旋回させるためにレバー26Aが操作されると、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。   The pressure sensor 29 is a sensor as an operation detection unit. When the lever 26A is operated to turn the turning mechanism 2, the pressure sensor 29 detects the operation amount as a change in hydraulic pressure in the hydraulic line 28. To do.

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レバー26Aの操作量を的確に把握することができる。   The pressure sensor 29 outputs an electrical signal indicating the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. Thereby, the operation amount of the lever 26A for turning the turning mechanism 2 input to the operating device 26 can be accurately grasped.

旋回機構2とブーム4の操作量を表す電気信号は、コントローラ30に入力され、旋回用電動機21の駆動制御とブーム4の駆動制御に用いられる。   An electric signal representing the operation amount of the turning mechanism 2 and the boom 4 is input to the controller 30 and used for drive control of the turning electric motor 21 and drive control of the boom 4.

なお、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のレバー26A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。   In the first embodiment, a mode in which a pressure sensor as a lever operation detection unit is used will be described. However, an operation amount for turning the turning mechanism 2 input to the lever 26A of the operating device 26 is directly read as an electrical signal. A sensor may be used.

「コントローラ30」
コントローラ30は、本実施の形態のハイブリッド型建設機械の駆動制御を行う制御装置である。このコントローラ30は、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る。
"Controller 30"
The controller 30 is a control device that performs drive control of the hybrid type construction machine of the present embodiment. The controller 30 is composed of an arithmetic processing unit including a CPU (Central Processing Unit) and an internal memory.

コントローラ30は、エンジン11の運転制御、電動発電機12の駆動制御、及びメインポンプ14の駆動制御を行う。エンジン11及び電動発電機12の制御は、メインポンプ14の負荷に応じて行われ、メインポンプ14で発生される圧油は、コントロールバルブ17に供給される。   The controller 30 performs operation control of the engine 11, drive control of the motor generator 12, and drive control of the main pump 14. The engine 11 and the motor generator 12 are controlled according to the load of the main pump 14, and the pressure oil generated by the main pump 14 is supplied to the control valve 17.

また、コントローラ30は、操作装置26のレバー26A、26B、及びペダル26Cに入力される操作に応じて、コントロールバルブ17から油圧モータ1A、1B、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9へ圧油の供給量を制御し、下部走行体1、ブーム4、アーム5、及びバケット6の駆動制御を行う。   Further, the controller 30 applies pressure from the control valve 17 to the hydraulic motors 1A, 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 in accordance with operations input to the levers 26A, 26B and the pedal 26C of the operating device 26. The supply amount of oil is controlled and drive control of the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 is performed.

また、コントローラ30はアシスト異常判定部40を備え、アシスト異常判定部40には異常検出部で検出される電動発電機12の温度、電動発電機12に通流する電流値、電動発電機12に印加される電圧値、インバータ18に含まれるスイッチング素子の温度、インバータ18に供給される電圧値、及びインバータ18に供給される電流値を表す信号が入力されるように構成されている。同様に、異常検出部で検出されるバッテリ19の温度、バッテリ19や昇降圧コンバータ100に通電する電流値、バッテリ19や昇降圧コンバータ100に印加される電圧値、昇降圧コンバータ100のスイッチング素子の温度を表す信号が入力されるように構成されている。   The controller 30 also includes an assist abnormality determination unit 40. The assist abnormality determination unit 40 includes the temperature of the motor generator 12 detected by the abnormality detection unit, the current value flowing through the motor generator 12, and the motor generator 12. A signal representing a voltage value to be applied, a temperature of a switching element included in the inverter 18, a voltage value supplied to the inverter 18, and a current value supplied to the inverter 18 is input. Similarly, the temperature of the battery 19 detected by the abnormality detection unit, the current value energized to the battery 19 and the buck-boost converter 100, the voltage value applied to the battery 19 and the buck-boost converter 100, and the switching element of the buck-boost converter 100 A signal representing the temperature is input.

そして、アシスト異常判定部40では、異常検出部で検出された検出値が入力されると、それぞれの種類の検出値に対応して設定された閾値を超えるとアシスト異常が発生したと判定する。   When the detection value detected by the abnormality detection unit is input, the assist abnormality determination unit 40 determines that an assist abnormality has occurred when a threshold value set corresponding to each type of detection value is exceeded.

さらに、コントローラ30はエンスト防止部32を備えている。エンスト防止部32では、アシスト異常判定部40でアシスト異常が発生したと判断されると、エンスト防止処理がなされる。実施の形態1においてエンスト防止部32は、ポンプ制御弁14Aを駆動制御することにより、油圧ポンプ14の出力がエンジン出力上限値以下まで低下するようにメインポンプ14の傾転角を小さくするエンスト防止処理が実行される。   In addition, the controller 30 includes an engine stall prevention unit 32. When the engine stall prevention unit 32 determines that an assist abnormality has occurred, the engine malfunction prevention unit 32 performs an engine stall prevention process. In the first embodiment, the engine stall prevention unit 32 controls the pump control valve 14A to prevent engine stall by reducing the tilt angle of the main pump 14 so that the output of the hydraulic pump 14 falls below the engine output upper limit value. Processing is executed.

ここで、電動発電機12の異常とは、例えば、電動発電機12又は昇降圧コンバータ100やバッテリ19の蓄電系に断線が生じている場合や、温度が異常に上昇している状態をいう。   Here, the abnormality of the motor generator 12 refers to, for example, a case where a disconnection occurs in the power storage system of the motor generator 12 or the buck-boost converter 100 or the battery 19, or a state where the temperature is abnormally increased.

また、インバータ18の異常とは、例えば、断線や故障により、スイッチング素子の温度、電圧値、又は電流値がそれぞれの閾値を超えて、過熱状態、過電圧状態、又は過電流状態が生じていることをいう。   Further, the abnormality of the inverter 18 means that the temperature, voltage value, or current value of the switching element exceeds the respective threshold value due to disconnection or failure, and an overheat state, an overvoltage state, or an overcurrent state occurs. Say.

図3は、実施の形態1のハイブリッド型建設機械において電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合にメインポンプ14の出力を低減させる際の特性を示す図であり、(a)はエンジン11の出力、メインポンプ14の出力、エンジン11及び電動発電機12の合計出力を異常検出の前後にわたって示す図、(b)はポンプ制御弁14Aに入力される制御指令が変化した場合におけるメインポンプ14の吐出圧力と出力の関係を示す図である。メインポンプ14の吐出圧は、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、油圧モータ1A、1Bが受ける負荷状況によって決められる。よって、負荷が軽い場合には、メインポンプ14の出力はエンジン11の出力上限値よりも低く、負荷が大きい場合にはエンジン11の出力上限値よりも高くなる。ここで、メインポンプ14の出力がエンジン11の出力上限値よりも高い場合には、電動発電機12によってエンジン11をアシストする。   FIG. 3 is a diagram showing characteristics when the output of the main pump 14 is reduced when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18 in the hybrid type construction machine of the first embodiment. 11 is a diagram illustrating the output of the main pump 14 and the total output of the engine 11 and the motor generator 12 before and after the abnormality detection. FIG. 5B is a diagram illustrating the main pump when the control command input to the pump control valve 14A changes. It is a figure which shows the relationship between the discharge pressure of 14 and an output. The discharge pressure of the main pump 14 is determined according to the load conditions received by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, and the hydraulic motors 1A and 1B. Therefore, when the load is light, the output of the main pump 14 is lower than the output upper limit value of the engine 11, and when the load is large, the output is higher than the output upper limit value of the engine 11. Here, when the output of the main pump 14 is higher than the output upper limit value of the engine 11, the motor 11 assists the engine 11.

図3(a)において、WEngはエンジン11の出力上限値、WPmpnはメインポンプ14の出力値、WASMは電動発電機12の出力上限値、WEng+WASMはエンジン11(WEng)及び電動発電機12(WASM)の合計出力値、WPmp0はコントローラ30のエンスト防止部32によるエンスト防止処理がなされた後におけるメインポンプ14の出力をそれぞれ表す。 3A, W Eng is the output upper limit value of the engine 11, W Pmpn is the output value of the main pump 14, W ASM is the output upper limit value of the motor generator 12, and W Eng + W ASM is the engine 11 (W Eng ). And the total output value W Pmp0 of the motor generator 12 (W ASM ) represents the output of the main pump 14 after the engine stall prevention process by the engine stall prevention unit 32 of the controller 30 is performed.

時刻t=t0では、電動発電機12又はインバータ18の異常は発生していない。そして、この時点では操作者のレバー操作によって、油圧シリンダへは高出力の要求がなされている。それに伴い、メインポンプ14の出力WPmpnはエンジン11の出力上限値WEngより高い出力となっている。このため、コントローラ30は、エンジン11のエンストを防止するため、電動発電機12にエンジン11をアシストするようにインバータ18へ指令を送信する。これにより、エンジン11の出力上限値WEngより高い出力がメインポンプ14によって要求されても、エンストすることなく作業を行うことができる。ここで、電動発電機12の出力上限値WASMは、エンジン11の出力上限値WEngと加算するとメインポンプ14の出力WPmpnよりも高くなるように設定されている。 At time t = t0, no abnormality has occurred in the motor generator 12 or the inverter 18. At this time, a high output is demanded to the hydraulic cylinder by the operator's lever operation. Accordingly, the output W Pmpn of the main pump 14 is higher than the output upper limit value W Eng of the engine 11. For this reason, the controller 30 sends a command to the inverter 18 to assist the engine 11 to the motor generator 12 in order to prevent engine stall. Thereby, even if an output higher than the output upper limit value W Eng of the engine 11 is requested by the main pump 14, the work can be performed without being stalled. Here, the output upper limit value W ASM of the motor generator 12 is set to be higher than the output W Pmpn of the main pump 14 when added to the output upper limit value W Eng of the engine 11.

しかしながら、電動発電機12に負荷が掛かり過ぎて、温度センサ12Aによる検出値が予め定めた温度に達すると、コントローラ30のアシスト異常判定部40は電動発電機12が過負荷状態にあると判断する。この場合、コントローラ30のアシスト異常判定部40は、電動発電機系に異常が発生したと判断し、アシスト異常処理を行うことで電動発電機12の負荷を低減するように、インバータ18へ電動発電機12からの出力を停止するように指令を送る。これにより、電動発電機12からの出力が無くなるため、メインポンプ14の出力WPmpnがエンジンの出力上限値WEngより高い状態となってしまう。ここで、本実施の形態では、時刻t=t1で電動発電機12に異常が発生すると、コントローラ30のエンスト防止部32は、電動発電機12の異常を検出し、ポンプ制御弁14Aを駆動制御するための駆動指令を変更して傾転角を小さくする。これにより、メインポンプ14の出力はWPmpnからエンジン11の出力上限値WEngより小さいWPmp0に低減される。 However, when the motor generator 12 is overloaded and the detected value by the temperature sensor 12A reaches a predetermined temperature, the assist abnormality determination unit 40 of the controller 30 determines that the motor generator 12 is in an overload state. . In this case, the assist abnormality determination unit 40 of the controller 30 determines that an abnormality has occurred in the motor generator system, and performs motor assist generation to the inverter 18 so as to reduce the load on the motor generator 12 by performing assist abnormality processing. A command is sent to stop the output from the machine 12. Thereby, since the output from the motor generator 12 is lost, the output W Pmpn of the main pump 14 becomes higher than the output upper limit value W Eng of the engine. Here, in the present embodiment, when an abnormality occurs in the motor generator 12 at time t = t1, the engine stall prevention unit 32 of the controller 30 detects the abnormality of the motor generator 12, and controls the pump control valve 14A. Change the drive command to reduce the tilt angle. As a result, the output of the main pump 14 is reduced from W Pmpn to W Pmp0 that is smaller than the output upper limit value W Eng of the engine 11.

ここで、ポンプ制御弁14Aを駆動制御するための駆動指令は、メインポンプ14の斜板の傾転角を制御するためのポンプ電流Iである。   Here, the drive command for controlling the pump control valve 14A is a pump current I for controlling the tilt angle of the swash plate of the main pump 14.

このため、図3(b)に示すように、メインポンプ14の吐出圧力をPiで一定にした状態で、ポンプ電流IをIからI(I>I)に低減すると、ポンプ電流値に応じて傾転角が制御され、メインポンプ14の出力がWPmpnからWPmp0に低減される。 Therefore, as shown in FIG. 3 (b), the discharge pressure of the main pump 14 in a state of constant at Pi, the pump current I is reduced to I 0 (I n> I 0 ) from I n, pump current tilt angle is controlled in accordance with the value, the output of the main pump 14 is reduced from W Pmpn the W Pmp0.

図3(b)に示すように、例えば、吐出出力Piが任意に変動したとしても、メインポンプ14の出力がエンジン11の出力上限値WEngを超えないように電流I0は設定される。具体的には、メインポンプ14の出力の最大値WPmpnmaxがエンジン11の出力上限値WEngを超えないように電流I0は設定される。このため、電動発電機12によるアシスト力がない状態においても、エンジン11の出力WEngだけでメインポンプ14を駆動することができる。 As shown in FIG. 3B, for example, even if the discharge output Pi fluctuates arbitrarily, the current I0 is set so that the output of the main pump 14 does not exceed the output upper limit value W Eng of the engine 11. Specifically, the current I0 is set so that the maximum value W Pmpnmax of the output of the main pump 14 does not exceed the output upper limit value W Eng of the engine 11. For this reason, the main pump 14 can be driven only by the output W Eng of the engine 11 even in a state where there is no assist force by the motor generator 12.

このように、エンジン11の出力WEngは、メインポンプ14の出力WPmpnが吐出圧Piによって変動しても、WEng>WPmp0の条件を満たすことができる。 Thus, the output W Eng of the engine 11 can satisfy the condition of W Eng > W Pmp0 even if the output W Pmpn of the main pump 14 varies depending on the discharge pressure Pi.

以上のように、実施の形態1のハイブリッド型建設機械によれば、電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合には、コントローラ30によってメインポンプ14の傾転角が所定の角度まで小さくされ、これにより、メインポンプ14の出力WPmp0がエンジン11の出力WEngよりも低くなるように制御される。 As described above, according to the hybrid construction machine of the first embodiment, when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18, the tilt angle of the main pump 14 is reduced to a predetermined angle by the controller 30. Thus, the output W Pmp0 of the main pump 14 is controlled to be lower than the output W Eng of the engine 11.

このように、実施の形態1のハイブリッド型建設機械によれば、電動発電機12又はインバータ18に異常が発生して電動発電機12によるアシスト力がなくなっても、メインポンプ14の出力が低減されることにより、エンジン11の出力WEngだけでメインポンプ14を駆動することができるので、電動発電機12のアシストが得られない場合においても、運転状態を継続することができる。 Thus, according to the hybrid type construction machine of the first embodiment, the output of the main pump 14 is reduced even if an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18 and the assist force by the motor generator 12 is lost. Thus, the main pump 14 can be driven only by the output W Eng of the engine 11, so that the operating state can be continued even when the assist of the motor generator 12 cannot be obtained.

また、本実施の形態では、電動発電機12に温度異常が発生した場合の処理を説明したが、電動発電系の異常検出部であるインバータ18の電流検出器や電圧検出器の検出値に基づいて、アシスト異常判定部40が電動発電系の異常を判断するようにしてもよい。この場合、これに加えてエンスト防止部32によりメインポンプ14の出力を低減する処理を行ってもよい。   Further, in the present embodiment, the processing when the temperature abnormality has occurred in the motor generator 12 has been described. However, based on the detection values of the current detector and the voltage detector of the inverter 18 that is the abnormality detection unit of the motor power generation system. Thus, the assist abnormality determination unit 40 may determine abnormality of the motor power generation system. In this case, in addition to this, the engine stall prevention unit 32 may perform processing for reducing the output of the main pump 14.

さらに、バッテリ19と昇降圧コンバータ100で構成される充放電系に備えられた異常検出部からの検出値によって、充放電系に異常が発生した場合でも、上述の場合と同様に、アシスト異常判定部40が電動発電系の異常を判断するようにしてもよい。この場合、バッテリ19から電動発電機12への電力供給が不能となるため、アシスト異常判定部40ではアシスト不能と判断し、電動発電機12の電動運転及び発電運転を停止させるアシスト異常判定処理を行う。このため、充放電系に異常が発生した場合でも、電動発電系に異常が発生したときと同様に、エンスト防止部32によりメインポンプ14の出力を低減する処理を行うように構成すればよい。   Further, even when an abnormality occurs in the charge / discharge system due to a detection value from the abnormality detection unit provided in the charge / discharge system configured by the battery 19 and the step-up / down converter 100, the assist abnormality determination is performed in the same manner as described above. The unit 40 may determine abnormality of the motor power generation system. In this case, since the power supply from the battery 19 to the motor generator 12 becomes impossible, the assist abnormality determination unit 40 determines that the assist is impossible, and performs an assist abnormality determination process for stopping the electric operation and the power generation operation of the motor generator 12. Do. For this reason, even when an abnormality occurs in the charge / discharge system, the engine stall prevention unit 32 may perform the process of reducing the output of the main pump 14 in the same manner as when the abnormality occurs in the motor power generation system.

[実施の形態2]
図4は、実施の形態2のハイブリッド型建設機械において電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合にエンジン11の機関回転数を低下させる際の特性を示す図であり、(a)はエンジン11の出力上限値、メインポンプ14の出力上限値を機関回転数に対してプロットした図、(b)はエンジン11の出力上限値、メインポンプ14の出力、電動発電機12の出力上限値、エンジン11及び電動発電機12の合計出力上限値を異常検出の前後にわたって示す図である。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a diagram showing characteristics when the engine speed of the engine 11 is reduced when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18 in the hybrid type construction machine of the second embodiment. The figure which plotted the output upper limit value of the engine 11 and the output upper limit value of the main pump 14 against the engine speed, (b) is the output upper limit value of the engine 11, the output of the main pump 14, and the output upper limit value of the motor generator 12. FIG. 3 is a diagram showing a total output upper limit value of an engine 11 and a motor generator 12 before and after abnormality detection.

実施の形態2のハイブリッド型建設機械は、電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合に、メインポンプ14の出力を低減させるのではなく、エンジン11の出力特性とメインポンプ14の出力特性との関係に基づき、エンジン11の機関回転数を調整することによってメインポンプ14の出力よりもエンジン11の出力の方が高い運転領域にする点が実施の形態1のハイブリッド型建設機械と異なる。   The hybrid construction machine according to the second embodiment does not reduce the output of the main pump 14 when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18, but the output characteristics of the engine 11 and the output characteristics of the main pump 14. The hybrid construction machine according to the first embodiment is different from the hybrid construction machine of the first embodiment in that the engine speed of the engine 11 is set higher than the output of the main pump 14 by adjusting the engine speed of the engine 11 based on the relationship.

なお、図4(a)に示すメインポンプ14の出力特性とは、傾転角が最大の場合の出力特性である。このため、傾転角が最大値よりも小さく設定されている状態においては、メインポンプ14の出力特性は、図4(a)に示す特性よりも、低い値をとる。   In addition, the output characteristic of the main pump 14 shown to Fig.4 (a) is an output characteristic in case a tilt angle is the maximum. For this reason, in a state where the tilt angle is set smaller than the maximum value, the output characteristic of the main pump 14 takes a lower value than the characteristic shown in FIG.

図4(a)に示すように、メインポンプ14の出力は、機関回転数の上昇に応じて略線形的に増大する特性を有する。これに対して、エンジン11の出力上限値WEngは、機関回転数の上昇に伴い二次曲線的に増大して最大出力に到達し、機関回転数rが高い領域では若干低下する特性を有する。 As shown in FIG. 4A, the output of the main pump 14 has a characteristic that increases approximately linearly as the engine speed increases. On the other hand, the output upper limit value W Eng of the engine 11 has a characteristic that it increases like a quadratic curve to reach the maximum output as the engine speed increases, and slightly decreases in a region where the engine speed r is high. .

このため、図4(a)に示すように、機関回転数がr1の状態では、メインポンプ14の出力WPmp1の方がエンジン11の出力WEng1より大きい。この状態は、機関回転数がr2に上昇するまで継続する。すなわち、機関回転数がr2以下の領域は、油圧ポンプ14を駆動するために、電動発電機12によるアシストが必要な領域である。 For this reason, as shown in FIG. 4A, when the engine speed is r1, the output W Pmp1 of the main pump 14 is larger than the output W Eng1 of the engine 11. This state continues until the engine speed increases to r2. That is, the region where the engine speed is equal to or less than r2 is a region where assistance by the motor generator 12 is necessary to drive the hydraulic pump 14.

機関回転数がr2になると、メインポンプ14の出力WPmp1とエンジン11の出力WEng1が等しくなり、エンジン11の出力上限値WEngは、機関回転数がr3のときに最大出力WEng3となり、その後徐々に低下して、機関回転数r4において、メインポンプ14の出力WPmp1とエンジン11の出力WEng1は再び等しくなる。すなわち、機関回転数がr2からr4の間は、エンジン11の出力上限値WEngの方がメインポンプ14の出力WPmpより大きくなるため、電動発電機12によるアシストがない状態でも油圧ポンプ14を駆動することができる領域である
機関回転数がr4よりも高くなると、機関回転数がr2以下の領域と同様に、メインポンプ14の出力WPmp1の方がエンジン11の出力WEng1より大きくなり、油圧ポンプ14を駆動するために、電動発電機12によるアシストが必要になる。
When the engine speed becomes r2, equals the output W Eng1 output W PMP1 the engine 11 of the main pump 14, the output upper limit value W Eng of the engine 11, the maximum output W Eng3 next when the engine speed r3, then gradually decreased, the engine rotational speed r4, the output W Eng1 output W PMP1 the engine 11 of the main pump 14 is equal again. That is, when the engine speed is between r2 and r4, the output upper limit value W Eng of the engine 11 is larger than the output W Pmp of the main pump 14, so that the hydraulic pump 14 can be operated even without the assist of the motor generator 12. When the engine speed, which can be driven, is higher than r4, the output W Pmp1 of the main pump 14 becomes larger than the output W Eng1 of the engine 11, as in the area where the engine speed is r2 or less. In order to drive the hydraulic pump 14, assistance by the motor generator 12 is required.

実施の形態2のハイブリッド型建設機械では、正常時の機関回転数がr2未満であるr1の回転数で使用されている場合に、電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合には、コントローラ30は、エンジン11の機関回転数をr2からr4の範囲内に制御する。   In the hybrid type construction machine of the second embodiment, when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18 when the normal engine speed is less than r2, the motor generator 12 or the inverter 18 has an abnormality. The controller 30 controls the engine speed of the engine 11 within a range from r2 to r4.

これにより、電動発電機12のアシストが得られない状態においても、エンジン11の出力上限値WEngだけでメインポンプ14を駆動することができるので、運転状態を継続することができる。 Thereby, even in the state where the assist of the motor generator 12 is not obtained, the main pump 14 can be driven only by the output upper limit value W Eng of the engine 11, so that the operation state can be continued.

図4(b)に示すように、時刻t=0では、電動発電機12及びインバータ18は正常に動作しており、エンジン11の機関回転数は正常時のr1となっている。そして、この時点では、操作者のレバー操作によって、油圧シリンダへは高出力の要求がなされている。ここで、メインポンプ14へ要求された出力は、回転数r1におけるメインポンプ14の出力上限値WPmp1と同じ値が要求されている。そして、メインポンプ14への出力WPmp1は、エンジン11の出力上限値WEngより高い出力値となっている。このため、コントローラ30はエンジン11のエンストを防止するため、電動発電機12にエンジン11をアシストするようにインバータ18へ指令を送信する。これにより、エンジン11の出力上限値WEngより高い出力がメインポンプ14に必要な状況であっても、エンストすることなく作業を行うことができる。ここで、電動発電機12の出力上限値WASMをエンジン11の出力上限値WEngと加算した合計の出力上限値は、メインポンプ14の出力WPmp1よりも高くなるように設定されている。 As shown in FIG. 4B, at time t = 0, the motor generator 12 and the inverter 18 are operating normally, and the engine speed of the engine 11 is r1 when it is normal. At this time, a high output is demanded to the hydraulic cylinder by the operator's lever operation. Here, the output requested to the main pump 14 is requested to be the same value as the output upper limit value W Pmp1 of the main pump 14 at the rotational speed r1. The output W Pmp1 to the main pump 14 is an output value higher than the output upper limit value W Eng of the engine 11. For this reason, the controller 30 sends a command to the inverter 18 to assist the engine 11 to the motor generator 12 in order to prevent the engine 11 from stalling. Thereby, even if the main pump 14 requires a higher output than the output upper limit value W Eng of the engine 11, the work can be performed without being stalled. Here, the total output upper limit value obtained by adding the output upper limit value W ASM of the motor generator 12 to the output upper limit value W Eng of the engine 11 is set to be higher than the output W Pmp1 of the main pump 14.

しかしながら、電動発電機12に継続的な負荷が掛かり過ぎて、温度センサ12Aによる検出値が予め定められた温度に達すると、コントローラ30のアシスト異常判定部40は電動発電機12が過負荷状態にあると判定する。この場合、コントローラ30のアシスト異常願底部40は、電動発電系に異常が発生したと判断し、アシスト異常処理を行うことで電動発電機12の負荷を低減するように、インバータ18へ電動発電機12からの出力を停止するように指令を送る。これにより、電動発電機12からの出力がないため、メインポンプ14の出力WPmp1がエンジン11の出力上限値WEng1より高い状態となってしまう。ここで、本実施の形態では、時刻t=t1で電動発電機12に異常が発生すると、コントローラ30のエンスト防止部32は、異常を検出し、エンジン11の機関回転数をr3に制御する。ここで、メインポンプ14の出力上下値WPmp1も回転数の増加に伴い僅かに上がりWPmp3となる。機関回転数r3においては、メインポンプ14が実施の形態2のハイブリッド型建設機械の出力できる能力限界値で運転していても、メインポンプ14の出力上限値WPmp3はエンジン11の出力上限値WEng3より高くなる。 However, when the motor generator 12 is overloaded and the detected value by the temperature sensor 12A reaches a predetermined temperature, the assist abnormality determination unit 40 of the controller 30 causes the motor generator 12 to be overloaded. Judge that there is. In this case, the assist abnormality request bottom 40 of the controller 30 determines that an abnormality has occurred in the motor generator system, and performs the assist abnormality process to the inverter 18 so as to reduce the load on the motor generator 12. A command is sent to stop the output from 12. Thereby, since there is no output from the motor generator 12, the output W Pmp1 of the main pump 14 becomes higher than the output upper limit value W Eng1 of the engine 11. Here, in the present embodiment, when an abnormality occurs in the motor generator 12 at time t = t1, the engine stall prevention unit 32 of the controller 30 detects the abnormality and controls the engine speed of the engine 11 to r3. Here, the output upper / lower value W Pmp1 of the main pump 14 slightly increases as the rotational speed increases, and becomes W Pmp3 . At the engine speed r3, the output upper limit value W Pmp3 of the main pump 14 is the output upper limit value W of the engine 11 even if the main pump 14 is operating at the capability limit value that can be output by the hybrid construction machine of the second embodiment. It becomes higher than Eng3 .

従って、異常の発生により、電動発電機12の出力WASMは零となるが、エンジン11の出力がWEng3となり、メインポンプ14の出力WPmp3を上回るので、エンジン11の出力WEng3だけでメインポンプ14の運転を継続することができる。 Therefore, due to the occurrence of abnormality, the output WA ASM of the motor generator 12 becomes zero, but the output of the engine 11 becomes W Eng3, which exceeds the output W Pmp3 of the main pump 14, so that only the output W Eng3 of the engine 11 The operation of the pump 14 can be continued.

なお、以上では、説明の便宜上、時刻t=t1で電動発電機12に異常が発生した場合に、エンジン11の機関回転数を最大出力が発生されるr3に制御する形態について説明したが、機関回転数はr3に限られず、r2からr4の間であればよい。機関回転数がr2からr4の間の運転領域であれば、エンジン11の出力がメインポンプ14の出力を上回る運転領域になるからである。   In the above description, for convenience of explanation, a description has been given of a mode in which the engine speed of the engine 11 is controlled to r3 where the maximum output is generated when an abnormality occurs in the motor generator 12 at time t = t1. The rotation speed is not limited to r3, and may be between r2 and r4. This is because if the engine speed is in the operating range between r2 and r4, the output of the engine 11 exceeds the output of the main pump 14.

以上のように、実施の形態2のハイブリッド型建設機械によれば、電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合には、コントローラ30によってエンジン11の出力がメインポンプ14の出力を上回る運転領域に設定されるため、電動発電機12によるアシスト力がなくなっても、エンジン11の出力上限値WEngだけでメインポンプ14を駆動することができ、運転状態を継続することができる。 As described above, according to the hybrid type construction machine of the second embodiment, when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18, an operation in which the output of the engine 11 exceeds the output of the main pump 14 by the controller 30. Since it is set in the region, the main pump 14 can be driven only by the output upper limit value W Eng of the engine 11 even when the assist force by the motor generator 12 is lost, and the operation state can be continued.

また、以上では、機関回転数としてエンジン11の機関回転数を用いて説明したが、エンジン11と機械的に結合している電動発電機12の回転数を機関回転数として用いてもよい。   In the above description, the engine speed of the engine 11 is used as the engine speed. However, the speed of the motor generator 12 mechanically coupled to the engine 11 may be used as the engine speed.

[実施の形態3]
図5は、実施の形態3のハイブリッド型建設機械において電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合にエンジン11の機関回転数を低下させる際の特性を示す図であり、(a)はエンジン11の出力上限値、メインポンプ14の出力上限値を機関回転数に対してプロットした図、(b)はエンジン11の出力上限値、メインポンプ14の出力、電動発電機12の出力上限値、エンジン11及び電動発電機12の合計の出力上限値を異常検出の前後にわたって示す図である。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a diagram showing characteristics when the engine speed of the engine 11 is reduced when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18 in the hybrid type construction machine of the third embodiment. The figure which plotted the output upper limit value of the engine 11 and the output upper limit value of the main pump 14 against the engine speed, (b) is the output upper limit value of the engine 11, the output of the main pump 14, and the output upper limit value of the motor generator 12. FIG. 5 is a diagram showing the total output upper limit value of the engine 11 and the motor generator 12 before and after the abnormality detection.

図5(a)に示すエンジン11の出力特性とメインポンプ14の出力特性は、図4(a)に示す実施の形態2の特性と同一である。   The output characteristics of the engine 11 and the output characteristics of the main pump 14 shown in FIG. 5A are the same as the characteristics of the second embodiment shown in FIG.

実施の形態3のハイブリッド型建設機械は、正常時の機関回転数がr4より高いr5の機関回転数で運転されている場合において、電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した際に、エンジン11の機関回転数をr2からr4の間の運転領域に設定する点が実施の形態2のハイブリッド型建設機械と異なる。   The hybrid construction machine of Embodiment 3 is operated when the abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18 when the normal engine speed is operated at an engine speed r5 higher than r4. 11 is different from the hybrid construction machine of the second embodiment in that the engine speed of 11 is set in the operating range between r2 and r4.

時刻t=0において、電動発電機12及びインバータ18は正常に動作しており、エンジン11の機関回転数は正常時のr5となっている。そして、この時点では操作者のレバー操作によって、油圧シリンダへは高出力が要求されている。ここで、メインポンプ14へ要求された出力は、機関回転数r5におけるメインポンプ14の出力上限値WPmp5と同じ値が要求されている。そして、メインポンプ14への出力WPmp5は、エンジン11の出力上限値WEng5より高い出力値となっている。このため、電動発電機12によりアシストする動作が実行される。従って、電動発電機12の出力上限値WASMとエンジン11の出力上限値WEng5とを加算した合計の出力上限値は、メインポンプ14の出力WPmp5よりも高く設定することができる。 At time t = 0, the motor generator 12 and the inverter 18 are operating normally, and the engine speed of the engine 11 is r5 when normal. At this time, a high output is required for the hydraulic cylinder by the lever operation of the operator. Here, the output requested to the main pump 14 is requested to be the same value as the output upper limit value W Pmp5 of the main pump 14 at the engine speed r5. The output W Pmp5 to the main pump 14 is higher than the output upper limit value W Eng5 of the engine 11. For this reason, the assisting operation by the motor generator 12 is executed. Therefore, the total output upper limit value obtained by adding the output upper limit value W ASM of the motor generator 12 and the output upper limit value W Eng5 of the engine 11 can be set higher than the output W Pmp5 of the main pump 14.

しかしながら、電動発電機12に継続的に負荷が掛かり過ぎて、温度センサ12Aによる検出値が予め定められた温度に達すると、コントローラ30のアシスト異常願底部40は電動発電機12が過負荷状態にあると判定する。この場合、コントローラ30のアシスト異常願底部40は、電動発電系に異常が発生したと判定し、アシスト異常処理を行うことで電動発電機12の負荷を低減するように、インバータ18へ電動発電機12から出力を停止するように指令を送る。これにより、電動発電機12の出力が無くなるため、メインポンプ14の出力WPmp5がエンジン11の出力上限値WEng5より高い状態となってしまう。ここで、実施の形態2では、時刻t=t1で電動発電機12に異常が発生すると、コントローラ30のエンスト防止部32は、異常を検出し、エンジン11の機関回転数をr3に制御する。 However, when the motor generator 12 is continuously overloaded and the detection value by the temperature sensor 12A reaches a predetermined temperature, the assist abnormality request bottom 40 of the controller 30 causes the motor generator 12 to be overloaded. Judge that there is. In this case, the assist abnormality request bottom 40 of the controller 30 determines that an abnormality has occurred in the motor generator system, and performs the assist abnormality process to the inverter 18 so as to reduce the load on the motor generator 12. A command is sent from 12 to stop the output. Thereby, since the output of the motor generator 12 is lost, the output W Pmp5 of the main pump 14 becomes higher than the output upper limit value W Eng5 of the engine 11. Here, in the second embodiment, when an abnormality occurs in the motor generator 12 at time t = t1, the engine stall prevention unit 32 of the controller 30 detects the abnormality and controls the engine speed of the engine 11 to r3.

ここで、メインポンプ14の出力上限値WPmp5も回転数の減少に伴いWPmp3まで低下する。機関回転数がr3の状態においては、メインポンプ14が実施の形態3のハイブリッド型建設機械の出力できる能力限界値で運転していても、メインポンプ14の出力上限値WPmp3はエンジン11の出力上限値WEng3より高くなる。従って、異常の発生により、電動発電機12の出力WASMは零となるが、エンジン11の出力がWEng3となり、メインポンプ14の出力WPmp3を上回るので、エンジン11の出力WEng3だけでメインポンプ14の運転を継続することができる。 Here, the output upper limit value W PMP5 of the main pump 14 is also reduced to W Pmp3 with decreasing rotational speed. In the state where the engine speed is r3, the output upper limit value W Pmp3 of the main pump 14 is the output of the engine 11 even if the main pump 14 is operating at the capability limit value that can be output by the hybrid type construction machine of the third embodiment. It becomes higher than the upper limit W Eng3 . Therefore, due to the occurrence of abnormality, the output WA ASM of the motor generator 12 becomes zero, but the output of the engine 11 becomes W Eng3, which exceeds the output W Pmp3 of the main pump 14, so that only the output W Eng3 of the engine 11 The operation of the pump 14 can be continued.

なお、以上では、説明の便宜上、時刻t=t1で電動発電機12に異常が発生した場合に、エンジン11の機関回転数を最大出力が発生されるr3に制御する形態について説明したが、機関回転数はr3に限られず、r2からr4の間であればよい。機関回転数がr2からr4の間の運転領域であれば、エンジン11の出力がメインポンプ14の出力を上回る運転領域になるからである。   In the above description, for convenience of explanation, a description has been given of a mode in which the engine speed of the engine 11 is controlled to r3 where the maximum output is generated when an abnormality occurs in the motor generator 12 at time t = t1. The rotation speed is not limited to r3, and may be between r2 and r4. This is because if the engine speed is in the operating range between r2 and r4, the output of the engine 11 exceeds the output of the main pump 14.

以上のように、実施の形態3のハイブリッド型建設機械によれば、電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合には、コントローラ30によってエンジン11の出力がメインポンプ14の出力を上回る運転領域に設定されるため、電動発電機12によるアシスト力がなくなっても、エンジン11の出力上限値WEngだけでメインポンプ14を駆動することができ、運転状態を継続することができる。 As described above, according to the hybrid type construction machine of the third embodiment, when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18, an operation in which the output of the engine 11 exceeds the output of the main pump 14 by the controller 30. Since it is set in the region, the main pump 14 can be driven only by the output upper limit value W Eng of the engine 11 even when the assist force by the motor generator 12 is lost, and the operation state can be continued.

また、機関回転数としてエンジン11の回転数を用いて説明したが、エンジン11と機械的に結合している電動発電機12の回転数を機関回転数として用いてもよい。   Moreover, although demonstrated using the rotation speed of the engine 11 as an engine speed, you may use the rotation speed of the motor generator 12 mechanically couple | bonded with the engine 11 as an engine speed.

また、実施の形態2及び3では、電動発電機12に温度以上が発生した場合の処理を説明したが、電動発電系の異常検出部であるインバータ18の電流検出器や電圧検出器の検出値に基づいて、アシスト異常判定部40が電動発電系の異常を判定するように構成してもよい。   In the second and third embodiments, the processing when the temperature of the motor generator 12 exceeds the temperature has been described. However, the detection values of the current detector and the voltage detector of the inverter 18 which is an abnormality detection unit of the motor generator system are described. Based on the above, the assist abnormality determination unit 40 may be configured to determine abnormality of the motor power generation system.

この場合、エンスト防止部32により機関回転数を正常時の回転数より増加・減少させることで、エンジン11の出力上限値がメインポンプ14の出力上限値より高い回転数領域で駆動するように処理が行われる。   In this case, the engine speed is increased / decreased from the normal rotation speed by the engine stall prevention unit 32 so that the output upper limit value of the engine 11 is driven in a rotation speed region higher than the output upper limit value of the main pump 14. Is done.

さらに、バッテリ19と昇降圧コンバータ100で構成される充放電系に備えられた異常検出部からの検出値によって、充放電系に異常が発生した場合でも同様である。この場合、バッテリ19から電動発電機12へ電力供給が行われなくなるため、アシスト異常願底部40ではアシスト不能と判定し、電動発電機12の電動運転及び発電運転を停止させるアシスト異常判定処理を行う。このため、充放電系に異常が発生した場合でも、電動発電系に異常が発生したときと同様に、エンスト防止部32により、エンジン11の出力上限値がメインポンプ14の出力上限より高い回転数領域で駆動できるように、エンジン11の機関回転数を変更する。   Further, the same applies to the case where an abnormality occurs in the charge / discharge system due to the detection value from the abnormality detection unit provided in the charge / discharge system including the battery 19 and the step-up / down converter 100. In this case, since no power is supplied from the battery 19 to the motor generator 12, the assist abnormality request bottom 40 determines that the assist is impossible, and performs an assist abnormality determination process for stopping the motor operation and the power generation operation of the motor generator 12. . For this reason, even when an abnormality occurs in the charging / discharging system, the engine speed of the engine 11 is higher than the upper limit of the output of the main pump 14 by the engine stall prevention unit 32 in the same manner as when the abnormality occurs in the motor power generation system. The engine speed of the engine 11 is changed so that it can be driven in the region.

また、実施の形態1乃至3では、バケット6を備えるハイブリッド型建設機械について説明したが、バケット6の代わりにリフティングマグネット200を備えてもよい。リフティングマグネットは、電磁吸着力によって金属物を吸引又は釈放する電動作業要素である。   In the first to third embodiments, the hybrid construction machine including the bucket 6 has been described. However, a lifting magnet 200 may be provided instead of the bucket 6. The lifting magnet is an electric working element that attracts or releases metal objects by electromagnetic attraction.

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

実施の形態1のハイブリッド型建設機械を示す側面図である。1 is a side view illustrating a hybrid type construction machine according to a first embodiment. 実施の形態1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。1 is a block diagram illustrating a configuration of a hybrid construction machine according to a first embodiment. 実施の形態1のハイブリッド型建設機械において電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合にメインポンプ14の出力を低減させる際の特性を示す図であり、(a)はエンジン11の出力、メインポンプ14の出力、エンジン11及び電動発電機12の合計出力を異常検出の前後にわたって示す図、(b)はポンプ制御弁14Aに入力される制御指令が変化した場合におけるメインポンプ14の吐出圧力と出力の関係を示す図である。It is a figure which shows the characteristic at the time of reducing the output of the main pump 14 when abnormality generate | occur | produces in the motor generator 12 or the inverter 18 in the hybrid type construction machine of Embodiment 1, (a) is the output of the engine 11, The figure which shows the output of the main pump 14, and the total output of the engine 11 and the motor generator 12 before and after abnormality detection, (b) is the discharge pressure of the main pump 14 when the control command input to the pump control valve 14A changes. FIG. 実施の形態2のハイブリッド型建設機械において電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合にエンジン11の機関回転数を低下させる際の特性を示す図であり、(a)はエンジン11の出力上限値、メインポンプ14の出力上限値を機関回転数に対してプロットした図、(b)はエンジン11の出力上限値、メインポンプ14の出力、電動発電機12の出力上限値、エンジン11及び電動発電機12の合計出力上限値を異常検出の前後にわたって示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics when the engine speed of the engine 11 is reduced when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18 in the hybrid construction machine of the second embodiment. FIG. The upper limit value, the output upper limit value of the main pump 14 is plotted against the engine speed, (b) is the output upper limit value of the engine 11, the output of the main pump 14, the output upper limit value of the motor generator 12, the engine 11 and It is a figure which shows the total output upper limit of the motor generator 12 before and after abnormality detection. 実施の形態3のハイブリッド型建設機械において電動発電機12又はインバータ18に異常が発生した場合にエンジン11の機関回転数を低下させる際の特性を示す図であり、(a)はエンジン11の出力上限値、メインポンプ14の出力上限値を機関回転数に対してプロットした図、(b)はエンジン11の出力上限値、メインポンプ14の出力、電動発電機12の出力上限値、エンジン11及び電動発電機12の合計の出力上限値を異常検出の前後にわたって示す図である。FIG. 6 is a diagram showing characteristics when the engine speed of the engine 11 is reduced when an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18 in the hybrid type construction machine of the third embodiment. FIG. The upper limit value, the output upper limit value of the main pump 14 is plotted against the engine speed, (b) is the output upper limit value of the engine 11, the output of the main pump 14, the output upper limit value of the motor generator 12, the engine 11 and It is a figure which shows the total output upper limit of the motor generator 12 before and after abnormality detection.

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 バケット
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
12A 温度センサ
13 減速機
14 メインポンプ
14A ポンプ制御弁
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
18 インバータ
19 バッテリ
20 インバータ
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
40 旋回駆動制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 1A, 1B Traveling mechanism 2 Turning mechanism 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Cabin 11 Engine 12 Motor generator 12A Temperature sensor 13 Reducer 14 Main pump 14A Pump Control valve 15 Pilot pump 16 High-pressure hydraulic line 17 Control valve 18 Inverter 19 Battery 20 Inverter 21 Turning electric motor 22 Resolver 23 Mechanical brake 24 Turning reduction gear 25 Pilot line 26 Operating device 26A, 26B Lever 26C Pedal 27 Hydraulic line 28 Hydraulic line 29 Pressure sensor 30 Controller 40 Turning drive control device

Claims (8)

内燃機関により駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプに対して前記内燃機関の駆動をアシストする電動発電機と、
前記電動発電機を駆動制御し、前記電動発電機と電動発電機系を構成する駆動制御部と、
前記電動発電機へ電力を供給する蓄電器と、
前記蓄電器の充放電を制御し、前記蓄電器と充放電系を構成する蓄電制御部と、
前記電動発電系又は前記充放電系に備えられ、前記電動発電系又は前記充放電系の異常を検出する異常検出部と、
前記駆動制御部及び前記蓄電制御部へ制御指令を送るコントローラと
を含み、
前記コントローラは、前記異常検出部での検出値に基づいてアシスト異常と判定するアシスト異常判定部と、前記アシスト異常判定部によってアシスト異常と判定されると前記内燃機関の出力上限値が前記油圧ポンプの出力値より高い状態に維持するエンスト防止部とを有する、ハイブリッド型建設機械。
A hydraulic pump driven by an internal combustion engine;
A motor generator that assists the hydraulic pump in driving the internal combustion engine;
Drive control of the motor generator, the drive control unit constituting the motor generator and the motor generator system,
A battery for supplying electric power to the motor generator;
A charge control unit for controlling charge / discharge of the capacitor, and constituting a charge / discharge system with the capacitor;
An abnormality detection unit that is provided in the motor power generation system or the charge / discharge system and detects an abnormality in the motor power generation system or the charge / discharge system;
A controller for sending a control command to the drive control unit and the power storage control unit,
The controller includes an assist abnormality determination unit that determines an assist abnormality based on a detection value in the abnormality detection unit, and an output upper limit value of the internal combustion engine that is determined as an assist abnormality by the assist abnormality determination unit. And an engine stall prevention unit that maintains a higher state than the output value.
前記エンスト防止部は、前記油圧ポンプの出力値を前記内燃機関の出力上限値以下に低下させる、請求項1に記載のハイブリッド型建設機械。   The hybrid construction machine according to claim 1, wherein the engine stall prevention unit lowers the output value of the hydraulic pump below an output upper limit value of the internal combustion engine. 前記油圧ポンプの出力を制御するポンプ出力制御部をさらに含み、
前記ポンプ出力制御部は、前記油圧ポンプの傾転角を制御することによって前記油圧ポンプの出力を制御する、請求項1又は2に記載のハイブリッド型建設機械。
A pump output controller for controlling the output of the hydraulic pump;
The hybrid construction machine according to claim 1 or 2, wherein the pump output control unit controls the output of the hydraulic pump by controlling a tilt angle of the hydraulic pump.
前記エンスト防止部は、前記内燃機関の出力上限値を前記油圧ポンプの出力上限値以上に増大させる、請求項1又は2に記載のハイブリッド型建設機械。   The hybrid construction machine according to claim 1, wherein the engine stall prevention unit increases an output upper limit value of the internal combustion engine to be equal to or higher than an output upper limit value of the hydraulic pump. 前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出部をさらに含み、
前記エンスト防止部は、前記機関回転数検出部によって検出される機関回転数が最大出力発生回転数より高い場合は、機関回転数を低下させることにより、前記内燃機関の出力を増大させる、請求項4に記載のハイブリッド型建設機械。
An engine speed detector for detecting the engine speed of the internal combustion engine;
The engine stop prevention unit increases the output of the internal combustion engine by decreasing the engine speed when the engine speed detected by the engine speed detection unit is higher than a maximum output generation speed. 4. The hybrid type construction machine according to 4.
前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出部をさらに含み、
前記エンスト防止部は、前記機関回転数検出部によって検出される機関回転数が最大出力発生回転数より低い場合は、機関回転数を上昇させることにより、前記内燃機関の出力を増大させる、請求項4に記載のハイブリッド型建設機械。
An engine speed detector for detecting the engine speed of the internal combustion engine;
The engine stop prevention unit increases the output of the internal combustion engine by increasing the engine speed when the engine speed detected by the engine speed detection unit is lower than a maximum output generation speed. 4. The hybrid type construction machine according to 4.
前記油圧ポンプの出力が前記内燃機関の出力以下になるように、前記油圧ポンプの出力を制御するポンプ出力制御部をさらに含む、請求項4乃至6のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。   The hybrid-type construction machine according to any one of claims 4 to 6, further comprising a pump output control unit that controls an output of the hydraulic pump so that an output of the hydraulic pump is equal to or less than an output of the internal combustion engine. . 前記油圧ポンプの出力は、前記油圧によって駆動される作業要素を操作するための操作部の操作量に基づいて演算される、請求項4乃至7のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。   The hybrid construction machine according to any one of claims 4 to 7, wherein the output of the hydraulic pump is calculated based on an operation amount of an operation unit for operating a work element driven by the hydraulic pressure.
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