JP2010155724A - ハイブリッド型建設機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関又は電動発電機の駆動力で発生される油圧によって駆動される油圧作業要素と、電動駆動される電動作業要素とを含むハイブリッド型建設機械は、油圧作業要素及び電動作業要素の駆動制御を行うための制御指令を生成する上位制御部と、上位制御部によって生成される制御指令に基づき油圧作業要素及び電動作業要素の駆動制御を行う下位制御部とを含む。下位制御部は上位制御部の異常を監視する。
【選択図】図2
Description
前記内燃機関下位制御部は、前記内燃機関上位制御モジュールの異常を検出すると、前記内燃機関の駆動を継続してもよい。
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。
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。
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。エンジン11は、ECU(Electronic Control Unit)11Aによって運転制御が行われる。
コントローラ30は、実施の形態1のハイブリッド型建設機械の駆動制御を行う主制御部としての制御装置であり、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。
電動発電機上位制御モジュール31は、電動発電機下位制御部41に制御指令を伝送する。この制御指令に基づき、インバータ18A内の電動発電機下位制御部41がインバータ18Aを駆動し、これにより電動発電機下位制御部41によって電動発電機12の駆動制御が行われる。
図6は、実施の形態1のハイブリッド型建設機械の下位制御部による上位制御部の異常監視処理の手順を示す図である。この処理手順は、下位制御部40に含まれる、電動発電機下位制御部41、旋回用下位制御部42、リフティングマグネット下位制御部43、コンバータ下位制御部44、冷却系下位制御部45、ECU11A、及びポンプ制御部14Aの各々によって行われる処理であるが、重複説明を避けるために、監視対象を「上位制御モジュール」と記し、処理主体を「下位制御部」と記す。
電動発電機下位制御部41は、電動発電機上位制御モジュール31からサービスクロックが伝送されない時間が所定時間以上になった場合には、電動発電機12を停止させる。電動発電機上位制御モジュール31に異常が発生した場合には、電動発電機12に要求されるアシスト量、又はエンジン11の出力の余剰分を把握することができず、電動運転と発電運転の切り替えを適切に行うことができないからである。
実施の形態2のハイブリッド型建設機械は、上位制御モジュールの異常を検出する手法が実施の形態1のハイブリッド型建設機械と異なる。
図7は、実施の形態3のハイブリッド型建設機械の構成を示すブロック図である。実施の形態3のハイブリッド型建設機械は、メインポンプ14の駆動がポンプ用電動機300によって行われ、エンジン11によって駆動されることによる電力の回収(発電運転)を行うように構成されている点が実施の形態1のハイブリッド型建設機械と異なる。その他の構成は実施の形態1のハイブリッド型建設機械と同一であるため、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。また、電動発電機12は、ここではエンジン11によって駆動させることによる発電運転のみを行なう発電機としての機能のみを備えている。
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
18、18A、18B、20 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
26D ボタンスイッチ
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
100 昇降圧コンバータ
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
210 タンク
220 冷却水ポンプ
221 ポンプ用モータ
222 ポンプ用インバータ
230 ラジエタ
240 電源系
300 ポンプ用電動機
310 インバータ
Claims (9)
- 内燃機関又は電動発電機の駆動力で発生される油圧によって駆動される油圧作業要素と、電動駆動される電動作業要素とを含むハイブリッド型建設機械において、
前記油圧作業要素及び前記電動作業要素の駆動制御を行うための制御指令を生成する上位制御部と、
前記上位制御部によって生成される制御指令に基づき、前記油圧作業要素及び前記電動作業要素の駆動制御を行う下位制御部と
を含み、前記下位制御部は、前記上位制御部の異常を監視する、ハイブリッド型建設機械。 - 前記下位制御部は、一又は複数の前記油圧作業要素、及び、一又は複数の前記電動作業要素の各々に対して配設されており、
前記下位制御部の各々は、前記上位制御部の異常を検出すると、各々の制御対象である前記油圧作業要素又は前記電動作業要素の駆動態様に応じた異常時用の制御処理を実行する、請求項1に記載のハイブリッド型建設機械。 - 前記上位制御部は、前記下位制御部の各々に対応した複数の上位制御モジュールを含む、請求項2に記載のハイブリッド型建設機械。
- 前記上位制御部は、前記上位制御モジュールのうちの一つとしてハイブリッド型建設機械の蓄電系の制御指令を生成する蓄電系上位制御モジュールを含むとともに、前記下位制御部のうちの一つは、前記蓄電系上位制御モジュールによって生成される制御指令に基づいて前記蓄電系の駆動制御を行う蓄電系下位制御部であり、
前記蓄電系下位制御部は、前記蓄電系上位制御モジュールの異常を検出すると、前記蓄電系における充放電制御を所定時間経過後に停止させる、請求項3に記載のハイブリッド型建設機械。 - 前記上位制御部は、前記上位制御モジュールのうちの一つとして前記電動作業要素のうちの回転機の制御指令を生成する回転機上位制御モジュールを含むとともに、前記下位制御部のうちの一つは、前記回転機上位制御モジュールによって生成される制御指令に基づいて前記回転機の駆動制御を行う回転機下位制御部であり、
前記回転機下位制御部は、前記回転機上位制御モジュールの異常を検出すると、前記回転機の駆動を停止させる、請求項3又は4に記載のハイブリッド型建設機械。 - 前記上位制御部は、前記上位制御モジュールのうちの一つとして前記電動作業要素のうちのリフティングマグネットの制御指令を生成するリフティングマグネット上位制御モジュールを含むとともに、前記下位制御部のうちの一つは、前記リフティングマグネット上位制御モジュールによって生成される制御指令に基づいて前記リフティングマグネットの駆動制御を行うリフティングマグネット下位制御部であり、
前記リフティングマグネット下位制御部は、前記リフティングマグネット上位制御モジュールの異常を検出した場合に、前記リフティングマグネットが吸引作業中である場合は、前記リフティングマグネットの吸引状態を保持し、前記リフティングマグネットが吸引作業を行っていない場合は、前記リフティングマグネットの吸引操作を禁止する、請求項3乃至5のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。 - 前記上位制御部は、前記上位制御モジュールのうちの一つとして前記内燃機関の制御指令を生成する内燃機関上位制御モジュールを含むとともに、前記下位制御部のうちの一つは、前記内燃機関上位制御モジュールによって生成される制御指令に基づいて前記内燃機関の駆動制御を行う内燃機関下位制御部であり、
前記内燃機関下位制御部は、前記内燃機関上位制御モジュールの異常を検出すると、前記内燃機関の駆動を継続する、請求項3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。 - 前記ハイブリッド型建設機械の電力系統の冷却水を循環させる電動冷却ポンプの駆動制御を行う冷却系下位制御部をさらに含むとともに、
前記上位制御部は、前記冷却ポンプ駆動部に前記電動冷却ポンプの駆動制御を行うための制御指令を生成する冷却系上位制御モジュールをさらに含み、
前記冷却系下位制御部は、前記冷却系上位制御モジュールの異常を検出すると、前記電動冷却ポンプの駆動を継続させる、請求項3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。 - 前記油圧作業要素を駆動させるための油圧を生成する油圧ポンプの出力を制御する油圧ポンプ出力下位制御部をさらに含むとともに、
前記上位制御部は、前記油圧ポンプ出力下位制御部に前記油圧ポンプの出力を制御するための制御指令を生成する油圧ポンプ上位制御モジュールをさらに含み、
前記油圧ポンプ出力下位制御部は、前記油圧ポンプ上位制御モジュールの異常を検出すると、前記油圧ポンプの出力を所定出力まで低下させる、請求項3乃至8のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。
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