JP2010200458A - Hybrid construction machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a transistor becoming an on-state at step-up and a transistor becoming the on-state at step-down from simultaneously becoming the on-state and a step-up/down converter from breaking down even if a control circuit of the step-up/down converter malfunctions. <P>SOLUTION: The step-up/down converter control circuit 50 of a hybrid construction machine includes a control means for generating first and second PWM control signals 80 and 81 supplied to control terminals of the first and second transistors based on first and second PWM command signals 75 and 76 showing timing when the first and second transistors of the step-up/down converter are set to on/off-states. The control means controls the first PWM control signal 80 to the off-state when the second PWM command signal 76 is in the on-state and controls the second PWM control signal 81 to the off-state when the first PWM command signal 75 is in the on-state. Thus, the first and second PWM control signals 80 and 81 are prevented from becoming the on-states at the same time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハイブリッド型建設機械に関するものである。   The present invention relates to a hybrid construction machine.

例えばショベル、クレーンといった建設機械において、バッテリや交流電動機を備え、交流電動機の力行動作によりエンジンの駆動を補助するいわゆるハイブリッド型建設機械が知られている。このようなハイブリッド型建設機械は、交流電動機を駆動制御するためのインバータや、バッテリに対する充放電を制御するための昇降圧コンバータを更に備えている。例えば一般的な昇降圧コンバータは、トランジスタ等の昇圧側及び降圧側スイッチング素子と、該スイッチング素子と蓄電池との間に接続されたインダクタンス素子とによって構成されており、所望の変換比率に応じてデューティ比が調整されたパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号）をスイッチング素子の制御端子（ベース端子等）に入力することによって、蓄電池と負荷との間の直流電圧変換を任意の比率で行うことができる。   For example, in a construction machine such as an excavator or a crane, a so-called hybrid construction machine that includes a battery and an AC motor and assists driving of the engine by a power running operation of the AC motor is known. Such a hybrid construction machine further includes an inverter for driving and controlling the AC motor and a step-up / down converter for controlling charging / discharging of the battery. For example, a general buck-boost converter is composed of a step-up and step-down switching element such as a transistor, and an inductance element connected between the switching element and a storage battery, and the duty ratio depends on a desired conversion ratio. DC voltage conversion between the storage battery and the load can be performed at an arbitrary ratio by inputting a pulse width modulation signal (hereinafter referred to as a PWM signal) whose ratio is adjusted to a control terminal (base terminal or the like) of the switching element. it can.

なお、特許文献１には、このような構成を含む昇降圧コンバータが記載されている   Patent Document 1 describes a buck-boost converter including such a configuration.

特開平７−１１５７３０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-115730

昇降圧コンバータは、降圧時に動作してオン状態とするトランジスタと昇圧時に動作してオン状態とするトランジスタとを備える。昇降圧コンバータでは、これらのトランジスタのスイッチング制御により所望の電圧を生成する。このスイッチング制御は、例えば制御回路により行われる。この制御回路には、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）が含まれる。制御回路のＣＰＵは、両トランジスタを共にオフ状態とするような、いわゆるデッドタイムを考慮して両トランジスタを制御しているので、ＣＰＵ及び制御回路が正常動作をしている場合には、両トランジスタが同時にオン状態となることはない。一方、制御回路のＣＰＵは、熱や衝撃に対してデリケートであるために、制御回路周辺の熱及び振動に関わる環境やノイズ等に起因して、制御回路に含まれるＣＰＵが誤作動する場合がある。この誤作動により、同時にオン状態となるような制御信号が両トランジスタに対して出力された場合には、短絡故障が発生する。   The step-up / step-down converter includes a transistor that operates at the time of step-down and turns on, and a transistor that operates at the time of step-up and turns on. In the buck-boost converter, a desired voltage is generated by switching control of these transistors. This switching control is performed by a control circuit, for example. This control circuit includes, for example, a CPU (Central Processing Unit). Since the CPU of the control circuit controls both transistors in consideration of a so-called dead time in which both transistors are turned off, both transistors are operated when the CPU and the control circuit are operating normally. Are not on at the same time. On the other hand, since the CPU of the control circuit is sensitive to heat and impact, the CPU included in the control circuit may malfunction due to the environment and noise related to the heat and vibration around the control circuit. is there. Due to this malfunction, when a control signal that is turned on simultaneously is output to both transistors, a short circuit fault occurs.

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、昇降圧コンバータの制御回路が誤動作した場合でも、昇圧時にオン状態とするトランジスタ及び降圧時にオン状態にするトランジスタが同時にオン状態になって昇降圧コンバータが故障することを防止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。   The present invention has been made in view of the above problems, and even when the control circuit of the buck-boost converter malfunctions, the transistor that is turned on at the time of boosting and the transistor that is turned on at the time of bucking are simultaneously turned on. It is an object of the present invention to provide a hybrid construction machine that can prevent the buck-boost converter from being damaged.

上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド型建設機械は、蓄電池に接続されるインダクタンス素子、インダクタンス素子に接続され蓄電池に充電する時にオン状態にされる第１のスイッチング素子、インダクタンス素子に接続され蓄電池の電荷を放電する時にオン状態にされる第２のスイッチング素子を有する昇降圧コンバータと、昇降圧コンバータを制御する昇降圧コンバータ制御回路とを備え、昇降圧コンバータ制御回路は、第１のスイッチング素子をオン状態またはオフ状態にするタイミングを示す第１のパルス幅変調指令信号の状態と、第２のスイッチング素子をオン状態またはオフ状態にするタイミングを示す第２のパルス幅変調指令信号の状態とに基づいて、第１のスイッチング素子の制御端子に提供される第１のパルス幅変調制御信号と、第２のスイッチング素子の制御端子に提供される第２のパルス幅変調制御信号とを生成する制御手段を備え、制御手段は、第２のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には第１のパルス幅変調制御信号をオフ状態に制御し、第１のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には第２のパルス幅変調制御信号をオフ状態に制御することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a hybrid construction machine of the present invention is connected to an inductance element connected to a storage battery, a first switching element connected to the inductance element and turned on when the storage battery is charged, and connected to the inductance element A buck-boost converter having a second switching element that is turned on when discharging the storage battery charge, and a buck-boost converter control circuit that controls the buck-boost converter. The buck-boost converter control circuit includes: A state of a first pulse width modulation command signal indicating the timing for turning on or off the switching element, and a second pulse width modulation command signal indicating the timing for turning on or off the second switching element. And a first pulse provided to the control terminal of the first switching element based on the state. Control means for generating a width modulation control signal and a second pulse width modulation control signal provided to a control terminal of the second switching element, wherein the control means is in a state in which the second pulse width modulation command signal is in an ON state; The first pulse width modulation control signal is controlled to be in an OFF state when the first pulse width modulation control signal is ON, and the second pulse width modulation control signal is controlled to be in an OFF state when the first pulse width modulation command signal is in an ON state. To do.

本発明のハイブリッド型建設機械では、昇降圧コンバータ制御回路において、第２のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には第１のパルス幅変調制御信号はオフ状態に制御され、第１のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には第２のパルス幅変調制御信号はオフ状態に制御される。故に、第１のパルス幅変調指令信号及び第２のパルス幅変調指令信号が同時にオン状態で供給された場合であっても、第１のパルス幅変調制御信号及び第２のパルス幅変調制御信号が同時にオン状態になることはない。従って、昇降圧コンバータが短絡故障することを防止できる。   In the hybrid construction machine of the present invention, in the buck-boost converter control circuit, when the second pulse width modulation command signal is in the on state, the first pulse width modulation control signal is controlled to be in the off state, and the first pulse width When the modulation command signal is in the on state, the second pulse width modulation control signal is controlled in the off state. Therefore, even if the first pulse width modulation command signal and the second pulse width modulation command signal are simultaneously supplied in the ON state, the first pulse width modulation control signal and the second pulse width modulation control signal Are not on at the same time. Therefore, it is possible to prevent the buck-boost converter from being short-circuited.

また、ハイブリッド型建設機械では、制御手段は、第１のパルス幅変調指令信号と第１のゲートブロック信号とが入力され、第１のパルス幅変調制御信号を出力する第１のゲートブロック回路と、第２のパルス幅変調指令信号と第２のゲートブロック信号とが入力され、第２のパルス幅変調制御信号を出力する第２のゲートブロック回路と、第１のパルス幅変調指令信号の状態及び第２のパルス幅変調指令信号の状態に基づいて、前記第１及び第２のゲートブロック信号を出力するゲートブロック信号生成回路とを備え、第１のゲートブロック信号は、第１または第２の状態をとる２値信号であり、第２のゲートブロック信号は、第１または第２の状態をとる２値信号であり、第１のゲートブロック回路は、第１のゲートブロック信号が第１の状態の時には、入力された第１のパルス幅変調指令信号を第１のパルス幅変調制御信号として出力し、第１のゲートブロック信号が第２の状態の時には、第１のパルス幅変調制御信号をオフ状態に制御し、第２のゲートブロック回路は、第２のゲートブロック信号が第１の状態の時には、入力された第２のパルス幅変調指令信号を第２のパルス幅変調制御信号として出力し、第２のゲートブロック信号が第２の状態の時には、第２のパルス幅変調制御信号をオフ状態に制御し、ゲートブロック信号生成回路は、第１のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には、第２のゲートブロック信号を第２の状態に制御し、第２のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には、第１のゲートブロック信号を第２の状態に制御することを特徴としてもよい。   In the hybrid type construction machine, the control means includes a first gate block circuit that receives the first pulse width modulation command signal and the first gate block signal and outputs the first pulse width modulation control signal. The second pulse width modulation command signal and the second gate block signal are input, the second gate block circuit that outputs the second pulse width modulation control signal, and the state of the first pulse width modulation command signal And a gate block signal generation circuit for outputting the first and second gate block signals based on the state of the second pulse width modulation command signal, wherein the first gate block signal is the first or second gate block signal. The second gate block signal is a binary signal that takes the first or second state, and the first gate block circuit has the first gate block signal as the first signal. When the state is in the state, the input first pulse width modulation command signal is output as the first pulse width modulation control signal, and when the first gate block signal is in the second state, the first pulse width modulation control signal is output. The second gate block circuit controls the input second pulse width modulation command signal as the second pulse width modulation control signal when the second gate block signal is in the first state. And when the second gate block signal is in the second state, the second pulse width modulation control signal is controlled to be in the OFF state, and the gate block signal generation circuit has the first pulse width modulation command signal in the ON state. The second gate block signal is controlled to the second state, and when the second pulse width modulation command signal is on, the first gate block signal is controlled to the second state. As a feature It may be.

この場合には、第１のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には、第２のゲートブロック信号は第２の状態に制御されるので、第２のパルス幅変調制御信号はオフ状態に制御される。一方、第２のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には、第１のゲートブロック信号は第２の状態に制御されるので、第１のパルス幅変調制御信号はオフ状態に制御される。故に、第１のパルス幅変調指令信号及び第２のパルス幅変調指令信号が同時にオン状態で供給された場合であっても、第１のパルス幅変調制御信号及び第２のパルス幅変調制御信号が同時にオン状態になることはない。従って、昇降圧コンバータが短絡故障することを確実に防止できる。また、第１のパルス幅変調指令信号がオフ状態である時には、第２のゲートブロック信号はオン状態に制御されるので、入力された第２のパルス幅変調指令信号が第２のパルス幅変調制御信号として出力される。故に、第２のスイッチング素子は、第２のパルス幅変調指令信号のオン状態及びオフ状態に従って制御される。一方、第２のパルス幅変調指令信号がオフ状態である時には、第１のゲートブロック信号はオン状態に制御されるので、入力された第１のパルス幅変調指令信号が第１のパルス幅変調制御信号として出力される。故に、第１のスイッチング素子は、第１のパルス幅変調指令信号のオン状態及びオフ状態に従って制御される。   In this case, since the second gate block signal is controlled to the second state when the first pulse width modulation command signal is on, the second pulse width modulation control signal is controlled to the off state. Is done. On the other hand, when the second pulse width modulation command signal is in the on state, the first gate block signal is controlled to the second state, so that the first pulse width modulation control signal is controlled to the off state. Therefore, even if the first pulse width modulation command signal and the second pulse width modulation command signal are simultaneously supplied in the ON state, the first pulse width modulation control signal and the second pulse width modulation control signal Are not on at the same time. Therefore, it is possible to reliably prevent the buck-boost converter from being short-circuited. In addition, when the first pulse width modulation command signal is in the off state, the second gate block signal is controlled to be in the on state, so that the input second pulse width modulation command signal is the second pulse width modulation signal. Output as a control signal. Therefore, the second switching element is controlled according to the ON state and the OFF state of the second pulse width modulation command signal. On the other hand, when the second pulse width modulation command signal is in the OFF state, the first gate block signal is controlled to be in the ON state, so that the input first pulse width modulation command signal is the first pulse width modulation signal. Output as a control signal. Therefore, the first switching element is controlled according to the on state and the off state of the first pulse width modulation command signal.

また、ハイブリッド型建設機械では、ゲートブロック信号生成回路には、第１のパルス幅変調指令信号または第１のパルス幅変調指令信号の状態に関する情報を有する信号と、第２のパルス幅変調指令信号または第２のパルス幅変調指令信号の状態に関する情報を有する信号とが入力されることを特徴としてもよい。   In the hybrid construction machine, the gate block signal generation circuit includes a signal having information on the state of the first pulse width modulation command signal or the first pulse width modulation command signal, and the second pulse width modulation command signal. Alternatively, a signal having information on the state of the second pulse width modulation command signal may be input.

このハイブリッド型建設機械では、ゲートブロック信号生成回路に第１のパルス幅変調指令信号が入力されることとしてもよいし、第１のパルス幅変調指令信号の状態に関する情報を有する信号が入力されることとしてもよい。故に、ゲートブロック信号生成回路は、第１のパルス幅変調指令信号の状態を確実に検知することができる。一方、ゲートブロック信号生成回路に第２のパルス幅変調指令信号が入力されることとしてもよいし、第２のパルス幅変調指令信号の状態に関する情報を有する信号が入力されることとしてもよい。故に、ゲートブロック信号生成回路は、第２のパルス幅変調指令信号の状態を確実に検知することができる。   In this hybrid construction machine, the first pulse width modulation command signal may be input to the gate block signal generation circuit, or a signal having information regarding the state of the first pulse width modulation command signal is input. It is good as well. Therefore, the gate block signal generation circuit can reliably detect the state of the first pulse width modulation command signal. On the other hand, the second pulse width modulation command signal may be input to the gate block signal generation circuit, or a signal having information regarding the state of the second pulse width modulation command signal may be input. Therefore, the gate block signal generation circuit can reliably detect the state of the second pulse width modulation command signal.

また、ハイブリッド型建設機械では、ゲートブロック信号生成回路は、プログラマブルロジックデバイスにより構成されることを特徴としてもよい。   In the hybrid construction machine, the gate block signal generation circuit may be configured by a programmable logic device.

また、ハイブリッド型建設機械では、第１のゲートブロック回路は、第１のパルス幅変調指令信号及び第１のゲートブロック信号を入力とし、第１のパルス幅変調制御信号を出力とする論理積演算回路により構成され、第２のゲートブロック回路は、第２のパルス幅変調指令信号及び第２のゲートブロック信号を入力とし、第２のパルス幅変調制御信号を出力とする論理積演算回路により構成されることを特徴としてもよい。第１のゲートブロック回路及び第２のゲートブロック回路は、論理積演算回路により好適に実現することができる。   In the hybrid type construction machine, the first gate block circuit receives the first pulse width modulation command signal and the first gate block signal, and outputs the first pulse width modulation control signal. The second gate block circuit is configured by an AND operation circuit that receives the second pulse width modulation command signal and the second gate block signal and outputs the second pulse width modulation control signal. It is good also as a feature. The first gate block circuit and the second gate block circuit can be preferably realized by an AND operation circuit.

本発明によれば、昇降圧コンバータの制御回路が誤動作した場合でも、昇圧時にオン状態とするトランジスタ及び降圧時にオン状態にするトランジスタが同時にオン状態になって昇降圧コンバータが故障することを防止できるハイブリッド型建設機械を提供することが可能となる。   According to the present invention, even when the control circuit of the buck-boost converter malfunctions, it is possible to prevent the buck-boost converter from failing because the transistor that is turned on at the time of boosting and the transistor that is turned on at the time of step-down are simultaneously turned on. A hybrid construction machine can be provided.

本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、リフティングマグネット車両の外観を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an appearance of a lifting magnet vehicle as an example of a hybrid type construction machine according to the present invention. リフティングマグネット車両の電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows internal structures, such as an electric system of a lifting magnet vehicle, and a hydraulic system. 蓄電手段の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of an electrical storage means. サーボ制御システムの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of a servo control system. 昇降圧コンバータ制御回路から出力され、昇降圧コンバータの第１及び第２のトランジスタに供給される信号の流れを説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining the flow of the signal output from the buck-boost converter control circuit and supplied to the 1st and 2nd transistor of a buck-boost converter. 昇降圧コンバータ制御回路のブロック図である。It is a block diagram of a buck-boost converter control circuit. ゲートブロック信号生成回路の回路図である。It is a circuit diagram of a gate block signal generation circuit.

以下、添付図面を参照しながら本発明によるハイブリッド型建設機械の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Embodiments of a hybrid construction machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は、本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、リフティングマグネット車両１の外観を示す斜視図である。図１に示すように、リフティングマグネット車両１は、無限軌道を含む走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された旋回体４とを備えている。旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたリフティングマグネット７とが取り付けられている。リフティングマグネット７は、鋼材などの吊荷Ｇを磁力により吸着して捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６、及びリフティングマグネット７は、それぞれブームシリンダ８、アームシリンダ９、及びバケットシリンダ１０によって油圧駆動される。また、旋回体４には、リフティングマグネット７の位置や励磁動作および釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するためのエンジン１１といった動力源が設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。   FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a lifting magnet vehicle 1 as an example of a hybrid construction machine according to the present invention. As shown in FIG. 1, the lifting magnet vehicle 1 includes a traveling mechanism 2 including an endless track, and a revolving body 4 that is rotatably mounted on an upper portion of the traveling mechanism 2 via a revolving mechanism 3. The revolving body 4 is attached with a boom 5, an arm 6 linked to the tip of the boom 5, and a lifting magnet 7 linked to the tip of the arm 6. The lifting magnet 7 is a facility for attracting and capturing the suspended load G such as a steel material by a magnetic force. The boom 5, the arm 6, and the lifting magnet 7 are hydraulically driven by a boom cylinder 8, an arm cylinder 9, and a bucket cylinder 10, respectively. Further, the revolving body 4 is provided with a power source such as a driver's cab 4a for accommodating an operator who operates the position of the lifting magnet 7, the excitation operation and the release operation, and an engine 11 for generating hydraulic pressure. . The engine 11 is composed of, for example, a diesel engine.

図２は、本実施形態のリフティングマグネット車両１の電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。なお、図２では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。また、図３は、図２における蓄電手段４０の内部構成を示す図である。   FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration such as an electric system and a hydraulic system of the lifting magnet vehicle 1 of the present embodiment. In FIG. 2, the mechanical power transmission system is indicated by a double line, the hydraulic system is indicated by a thick solid line, the steering system is indicated by a broken line, and the electrical system is indicated by a thin solid line. FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of the power storage means 40 in FIG.

図２に示すように、リフティングマグネット車両１は電動発電機（交流電動機）１２および減速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に減速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２が自身の駆動力によりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、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。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、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が発電を行う。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）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切り替えは、リフティングマグネット車両１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。   As shown in FIG. 2, the lifting magnet vehicle 1 includes a motor generator (AC motor) 12 and a speed reducer 13, and the rotation shafts of the engine 11 and the motor generator 12 are both connected to the input shaft of the speed reducer 13. Are connected to each other. When the load of the engine 11 is large, the motor generator 12 assists (assists) the driving force of the engine 11 with its own driving force, and the driving force of the motor generator 12 passes through the output shaft of the speed reducer 13 to the main pump 14. Communicated. On the other hand, when the load on the engine 11 is small, the driving force of the engine 11 is transmitted to the motor generator 12 via the speed reducer 13, so that the motor generator 12 generates power. The motor generator 12 is configured by, for example, an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor in which a magnet is embedded in the rotor. Switching between driving and power generation of the motor generator 12 is performed according to the load of the engine 11 and the like by the controller 30 that controls driving of the electric system in the lifting magnet vehicle 1.

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が接続されており、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。コントロールバルブ１７は、リフティングマグネット車両１における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ１７には、図１に示した走行機構２を駆動するための油圧モータ２ａ及び２ｂの他、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、及びバケットシリンダ１０が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。   A main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the speed reducer 13, and a control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16. The control valve 17 is a device that controls the hydraulic system in the lifting magnet vehicle 1. In addition to the hydraulic motors 2a and 2b for driving the traveling mechanism 2 shown in FIG. 1, the boom cylinder 8, the arm cylinder 9 and the bucket cylinder 10 are connected to the control valve 17 via a high pressure hydraulic line. The control valve 17 controls the hydraulic pressure supplied to them according to the operation input of the driver.

電動発電機１２の電気的な端子には、インバータ回路１８Ａの出力端が接続されている。インバータ回路１８Ａの入力端には、蓄電手段４０が接続されている。蓄電手段４０は、図３に示すように、直流配線を構成するＤＣバス１１０、昇降圧コンバータ１００及びバッテリ１９を備えている。即ち、インバータ回路１８Ａの入力端は、ＤＣバス１１０を介して昇降圧コンバータ１００の入力端に接続されることとなる。昇降圧コンバータ１００の出力端には、蓄電池としてのバッテリ１９が接続されている。昇降圧コンバータ１００の内部構成の詳細については後述する。   The output terminal of the inverter circuit 18 </ b> A is connected to the electrical terminal of the motor generator 12. The power storage means 40 is connected to the input terminal of the inverter circuit 18A. As shown in FIG. 3, the power storage means 40 includes a DC bus 110, a step-up / down converter 100, and a battery 19 that form a DC wiring. In other words, the input terminal of the inverter circuit 18A is connected to the input terminal of the step-up / down converter 100 via the DC bus 110. A battery 19 as a storage battery is connected to the output terminal of the step-up / down converter 100. Details of the internal configuration of the buck-boost converter 100 will be described later.

インバータ回路１８Ａは、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。すなわち、インバータ回路１８Ａが電動発電機１２を力行運転させる際には、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を回生運転させる際には、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。なお、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バス電圧値、バッテリ電圧値、及び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。これにより、ＤＣバス１１０を、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。   The inverter circuit 18 </ b> A controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the controller 30. That is, when the inverter circuit 18A power-operates 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 motor generator 12 is regeneratively operated, the battery 19 is charged with the electric power generated by the motor generator 12 through the DC bus 110 and the step-up / down converter 100. The switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / down converter 100 is performed by the controller 30 based on the DC bus voltage value, the battery voltage value, and the battery current value. As a result, the DC bus 110 can be maintained in a state of being stored at a predetermined constant voltage value.

蓄電手段４０には、インバータ回路２０Ｂを介してリフティングマグネット７が接続されている。リフティングマグネット７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、インバータ回路２０Ｂを介してＤＣバス１１０から電力が供給される。インバータ回路２０Ｂは、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７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１１０に供給する。   A lifting magnet 7 is connected to the power storage means 40 via an inverter circuit 20B. The lifting magnet 7 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 circuit 20B. The inverter circuit 20 </ b> B supplies the requested power to the lifting magnet 7 from the DC bus 110 when the electromagnet is turned on based on a command from the controller 30. Further, when the electromagnet is turned off, the regenerated electric power is supplied to the DC bus 110.

更に、蓄電手段４０には、インバータ回路２０Ａを介して作業用電動機としての旋回用電動機（交流電動機）２１が接続されている。旋回用電動機２１は、旋回体４を旋回させる旋回機構３の動力源である。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。   Furthermore, a turning electric motor (AC electric motor) 21 as a working electric motor is connected to the power storage means 40 via an inverter circuit 20A. The turning electric motor 21 is a power source of the turning mechanism 3 for turning the turning body 4. 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.

旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機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。旋回用電動機２１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号によりインバータ回路２０Ａによって交流駆動される。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。   When the turning electric motor 21 performs a power running operation, the rotational force of the rotational driving force of the turning electric motor 21 is amplified by the turning speed reducer 24, and the turning body 4 is subjected to acceleration / deceleration control to perform rotational motion. Further, due to the inertial rotation of the swing body 4, the rotation speed is increased by the swing speed reducer 24 and transmitted to the swing electric motor 21 to generate regenerative power. The turning electric motor 21 is AC driven by the inverter circuit 20A by a PWM (Pulse Width Modulation) control signal. As the turning electric motor 21, for example, a magnet-embedded IPM motor is suitable.

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回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。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、コントローラ３０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。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３に機械的に伝達する減速機である。   The resolver 22 is a sensor that detects the rotation position and rotation angle of the rotation shaft 21A of the turning electric motor 21, and mechanically connects to the turning electric motor 21 to detect the rotation angle and rotation direction of the rotation shaft 21A. When the resolver 22 detects the rotation angle of the rotation shaft 21A, the rotation angle and the rotation direction of the turning mechanism 3 are derived. 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 according to a command from the controller 30. 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 3.

なお、ＤＣバス１１０には、インバータ回路１８Ａ、２０Ａ及び２０Ｂを介して、電動発電機１２、旋回用電動機２１、及びリフティングマグネット７が接続されているので、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７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７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７に供給される場合もある。   In addition, since the motor generator 12, the turning motor 21, and the lifting magnet 7 are connected to the DC bus 110 via inverter circuits 18A, 20A, and 20B, the electric power generated by the motor generator 12 is In some cases, the lifting magnet 7 or the turning electric motor 21 may be directly supplied. In some cases, the electric power regenerated by the lifting magnet 7 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 7.

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が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６、及びリフティングマグネット７を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。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。ここでは、作業用電動機としての旋回用電動機２１を挙げているが、さらに、走行機械２を作業用電動機として電気駆動させても良い。更にフォークリフトに本願発明を適用する場合には、リフティング装置を作業用電動機として電気駆動させても良い。   An operation device 26 is connected to the pilot pump 15 via a pilot line 25. The operating device 26 is an operating device for operating the turning electric motor 21, the traveling mechanism 2, the boom 5, the arm 6, and the lifting magnet 7, and is operated by an operator. A control valve 17 is connected to the operating device 26 via a hydraulic line 27, and a pressure sensor 29 is connected via a hydraulic line 28. The operating device 26 converts the hydraulic pressure (primary hydraulic pressure) supplied through the pilot line 25 into a hydraulic pressure (secondary hydraulic pressure) corresponding to the operation amount of the operator and outputs the 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. Here, although the turning electric motor 21 as the working electric motor is mentioned, the traveling machine 2 may be electrically driven as the working electric motor. Furthermore, when the present invention is applied to a forklift, the lifting device may be electrically driven as a working motor.

圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３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。   When an operation for turning the turning mechanism 3 is input to the operating device 26, the pressure sensor 29 detects this operation amount as a change in the oil pressure in the hydraulic line 28. The pressure sensor 29 outputs an electrical signal indicating the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. This electric signal is input to the controller 30 and used for driving control of the turning electric motor 21.

コントローラ３０は、旋回駆動制御部３１及び駆動制御部３２を含み、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。旋回駆動制御部３１は、圧力センサ２９から入力される信号のうち、旋回機構３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。駆動制御部３２は、電動発電機１２の運転制御（アシスト運転及び発電運転の切り替え）、リフティングマグネット７の駆動制御（励磁と消磁の切り替え）、並びに、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。   The controller 30 includes a turning drive control unit 31 and a drive control unit 32, is configured by an arithmetic processing unit including a CPU and an internal memory, and is realized by the CPU executing a drive control program stored in the internal memory. The The turning drive control unit 31 converts a signal representing an operation amount for turning the turning mechanism 3 among the signals input from the pressure sensor 29 into a speed command, and performs drive control of the turning electric motor 21. The drive control unit 32 controls the operation of the motor generator 12 (switching between assist operation and power generation operation), drive control of the lifting magnet 7 (switching between excitation and demagnetization), and drive control of the buck-boost converter 100. 19 charge / discharge control is performed.

ここで、再び図３を参照して、本実施形態における昇降圧コンバータ１００について詳細に説明する。図３には、昇降圧コンバータ１００の回路構成が概略的に示されている。昇降圧コンバータ１００は、第１のトランジスタ（第１のスイッチング素子）４１と、第２のトランジスタ（第２のスイッチング素子）４２と、第１のダイオード４３と、第２のダイオード４４と、直流リアクトル４５と、一対の入出力端４７及び４８と、平滑用コンデンサ４６とを備えており、バッテリ１９から放電される直流電力を電圧変換して一対の入出力端４７及び４８へ出力するとともに、一対の入出力端４７及び４８から入力された直流電力を電圧変換してバッテリ１９に充電する。ここで、一対の入出力端４７及び４８は、ＤＣバス１１０を構成する。   Here, with reference to FIG. 3 again, the buck-boost converter 100 in this embodiment will be described in detail. FIG. 3 schematically shows the circuit configuration of the buck-boost converter 100. The buck-boost converter 100 includes a first transistor (first switching element) 41, a second transistor (second switching element) 42, a first diode 43, a second diode 44, and a direct current reactor. 45, a pair of input / output terminals 47 and 48, and a smoothing capacitor 46. The DC power discharged from the battery 19 is converted into a voltage and output to the pair of input / output terminals 47 and 48. The DC power input from the input / output terminals 47 and 48 is converted into a voltage to charge the battery 19. Here, the pair of input / output terminals 47 and 48 constitute the DC bus 110.

第１及び第２のトランジスタ４１，４２は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：InsulatedGate Bipolar Transistor）によって構成され、制御端子（ゲート）および一対の電流端子（エミッタ及びコレクタ）を有している。第１のトランジスタ４１の制御端子及び第２のトランジスタ４２の制御端子にはそれぞれ、コンバータＩＰＭカードから出力された第１のＰＷＭ増幅信号８２及び第２のＰＷＭ増幅信号８３が入力される（図５参照）。コンバータＩＰＭカードについては、後述する。また、第２のトランジスタ４２の一対の電流端子はバッテリ１９と電気的に接続されている。第１のトランジスタ４１の一対の電流端子のうちの一方（エミッタ）は、第２のトランジスタ４２の電流端子（コレクタ）およびバッテリ１９と電気的に接続されており、他方（コレクタ）は入出力端４７と電気的に接続されている。   The first and second transistors 41 and 42 are constituted by, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBTs), and have a control terminal (gate) and a pair of current terminals (emitter and collector). The first PWM amplified signal 82 and the second PWM amplified signal 83 output from the converter IPM card are input to the control terminal of the first transistor 41 and the control terminal of the second transistor 42, respectively (FIG. 5). reference). The converter IPM card will be described later. A pair of current terminals of the second transistor 42 is electrically connected to the battery 19. One (emitter) of the pair of current terminals of the first transistor 41 is electrically connected to the current terminal (collector) of the second transistor 42 and the battery 19, and the other (collector) is an input / output terminal. 47 is electrically connected.

第２のダイオード４４は、第２のトランジスタ４２と並列に且つ逆方向に接続されている。具体的には、第２のトランジスタ４２の一方の電流端子であるコレクタと第２のダイオード４４のカソードとが接続されており、第２のトランジスタ４２の他方の電流端子であるエミッタと第２のダイオード４４のアノードとが接続されている。第２のダイオード４４は、昇降圧コンバータ１００が降圧動作を行う際（すなわちバッテリ１９を充電する際）に、直流リアクトル４５とバッテリ１９との間で閉ループを構成する。   The second diode 44 is connected in parallel with the second transistor 42 in the reverse direction. Specifically, the collector that is one current terminal of the second transistor 42 and the cathode of the second diode 44 are connected, and the emitter that is the other current terminal of the second transistor 42 and the second The anode of the diode 44 is connected. The second diode 44 forms a closed loop between the DC reactor 45 and the battery 19 when the buck-boost converter 100 performs a step-down operation (that is, when the battery 19 is charged).

直流リアクトル４５は、第１及び第２のトランジスタ４１，４２のそれぞれの一方の電流端子とバッテリ１９との間に接続されている。具体的には、直流リアクトル４５の一端と第２のトランジスタ４２のコレクタ及び第１のトランジスタ４１のエミッタとが接続され、直流リアクトル４５の他端とバッテリ１９の正電圧端子とが接続されている。なお、バッテリ１９の負電圧端子は、第２のトランジスタ４２のエミッタと直接接続されており、また、入出力端４８に接続されている。   The DC reactor 45 is connected between one current terminal of each of the first and second transistors 41 and 42 and the battery 19. Specifically, one end of the DC reactor 45 is connected to the collector of the second transistor 42 and the emitter of the first transistor 41, and the other end of the DC reactor 45 is connected to the positive voltage terminal of the battery 19. . The negative voltage terminal of the battery 19 is directly connected to the emitter of the second transistor 42 and is connected to the input / output terminal 48.

第１のダイオード４３は、第１のトランジスタ４１と並列に且つ逆方向に接続されている。具体的には、第１のトランジスタ４１の一方の電流端子（コレクタ）と第１のダイオード４３のカソードとが接続されており、第１のトランジスタ４１の他方の電流端子（エミッタ）と第１のダイオード４３のアノードとが接続されている。第１のダイオード４３は、昇降圧コンバータ１００が昇圧動作を行う際（すなわちバッテリ１９を放電する際）に、入出力端４７から第２のトランジスタ４２へ電流が流れることを防ぐ。   The first diode 43 is connected in parallel with the first transistor 41 and in the reverse direction. Specifically, one current terminal (collector) of the first transistor 41 is connected to the cathode of the first diode 43, and the other current terminal (emitter) of the first transistor 41 is connected to the first current terminal (emitter). The anode of the diode 43 is connected. The first diode 43 prevents a current from flowing from the input / output terminal 47 to the second transistor 42 when the buck-boost converter 100 performs a boost operation (that is, when the battery 19 is discharged).

平滑用コンデンサ４６は、第１のトランジスタ４１のコレクタと第２のトランジスタ４２のエミッタとの間に接続され、昇降圧コンバータ１００からの出力電圧を平滑化する。   The smoothing capacitor 46 is connected between the collector of the first transistor 41 and the emitter of the second transistor 42, and smoothes the output voltage from the buck-boost converter 100.

本実施形態のリフティングマグネット車両１は、図４に示すようなサーボ制御ユニット６０を備えている。図４は、サーボ制御ユニット６０の一例の外観を示す斜視図である。サーボ制御ユニット６０は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１等の交流電動機やバッテリ１９等を制御するためのものであり、上記の昇降圧コンバータ１００、インバータ１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂ等をそれぞれ収容したドライバユニットと、ドライバユニットを制御するためのコントロールユニットとを備えている。   The lifting magnet vehicle 1 of the present embodiment includes a servo control unit 60 as shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing an appearance of an example of the servo control unit 60. The servo control unit 60 is for controlling an AC motor such as the motor generator 12 and the turning electric motor 21 and the battery 19 and accommodates the step-up / down converter 100, the inverters 18A, 20A, 20B and the like. A driver unit and a control unit for controlling the driver unit are provided.

図４に示されるサーボ制御ユニット６０は、略直方体状の外観を有しており、コントロールボックス６１と、昇降圧コンバータユニット６２と、インバータユニット６３〜６６とを備えている。昇降圧コンバータユニット６２は、上記の昇降圧コンバータ１００を収容しており、インバータユニット６３〜６６は、インバータ１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂ等をそれぞれ収容している。   The servo control unit 60 shown in FIG. 4 has a substantially rectangular parallelepiped appearance, and includes a control box 61, a step-up / down converter unit 62, and inverter units 63 to 66. The step-up / down converter unit 62 houses the above-described step-up / down converter 100, and the inverter units 63 to 66 house inverters 18A, 20A, 20B, and the like, respectively.

コントロールボックス６１は、昇降圧コンバータユニット６２及びインバータユニット６３〜６６を制御するためのコントローラ３０を収容している。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。このコントローラ３０には、昇降圧コンバータ制御回路５０（図５，６参照）が含まれる。昇降圧コンバータ制御回路５０については後述する。   The control box 61 houses a controller 30 for controlling the step-up / down converter unit 62 and the inverter units 63 to 66. The controller 30 is configured by an arithmetic processing unit including a CPU and an internal memory, and is realized by the CPU executing a drive control program stored in the internal memory. The controller 30 includes a buck-boost converter control circuit 50 (see FIGS. 5 and 6). The step-up / down converter control circuit 50 will be described later.

昇降圧コンバータユニット６２、インバータユニット６３〜６６は、それぞれ奥行き方向に長い直方体状の外観の金属容器を有する。これらのユニット６２〜６６は、上面が開いた金属製の板状台座６７内に配列されている。そして、これらのユニット６２〜６６の上に、ユニットの上面を覆うように上蓋としてのコントロールボックス底板６１ｂが設けられており、コントロールボックス底板６１ｂ上にコントロールボックス６１が載置されている。更にコントロールボックス６１の上面には空冷のためのヒートシンク６８が取り付けられている。また、コントロールボックス６１には冷却用配管６１ａが内蔵されている。同様に、昇降圧コンバータユニット６２には冷却用配管６２ａが、インバータユニット６３〜６６には冷却用配管６３ａ〜６６ａが、それぞれ内蔵されている。   The step-up / down converter unit 62 and the inverter units 63 to 66 each have a rectangular parallelepiped-shaped metal container that is long in the depth direction. These units 62 to 66 are arranged in a metal plate-like pedestal 67 whose upper surface is open. And on these units 62-66, the control box bottom plate 61b as an upper cover is provided so that the upper surface of a unit may be covered, and the control box 61 is mounted on the control box bottom plate 61b. Further, a heat sink 68 for air cooling is attached to the upper surface of the control box 61. The control box 61 includes a cooling pipe 61a. Similarly, the step-up / down converter unit 62 includes cooling piping 62a, and the inverter units 63 to 66 include cooling piping 63a to 66a, respectively.

図５は、本実施形態の昇降圧コンバータ制御回路５０から出力され、昇降圧コンバータ１００の第１及び第２のトランジスタ４１，４２に供給される信号の流れを説明する概略ブロック図（構成図）である。   FIG. 5 is a schematic block diagram (configuration diagram) for explaining the flow of signals output from the buck-boost converter control circuit 50 of the present embodiment and supplied to the first and second transistors 41 and 42 of the buck-boost converter 100. It is.

昇降圧コンバータ制御回路５０からは、第１及び第２のＰＷＭ制御信号（第１のパルス幅変調制御信号，第２のパルス幅変調制御信号）８０，８１が出力される。第１及び第２のＰＷＭ制御信号８０，８１は、昇降圧コンバータ１００の第１及び第２のトランジスタ４１，４２のスイッチング制御をするための信号であり、コンバータＩＰＭカード８５に入力される。   The step-up / down converter control circuit 50 outputs first and second PWM control signals (first pulse width modulation control signal and second pulse width modulation control signal) 80 and 81. The first and second PWM control signals 80 and 81 are signals for switching control of the first and second transistors 41 and 42 of the buck-boost converter 100 and are input to the converter IPM card 85.

コンバータＩＰＭカード８５は、入力された第１及び第２のＰＷＭ制御信号８０，８１を第１及び第２のトランジスタ４１，４２のスイッチング制御に十分な程度に増幅して、第１及び第２のＰＷＭ増幅信号８２，８３を出力する機能を有しており、例えば昇降圧コンバータユニット６２内に設けられる。コンバータＩＰＭカード８５から出力された第１及び第２のＰＷＭ増幅信号８２，８３はそれぞれ、第１及び第２のトランジスタ４１，４２に提供される。   The converter IPM card 85 amplifies the input first and second PWM control signals 80 and 81 to a degree sufficient for switching control of the first and second transistors 41 and 42, and the first and second PWM control signals 80 and 81 are amplified. It has a function of outputting the PWM amplification signals 82 and 83, and is provided in the step-up / down converter unit 62, for example. The first and second PWM amplified signals 82 and 83 output from the converter IPM card 85 are provided to the first and second transistors 41 and 42, respectively.

図６は、本実施形態の昇降圧コンバータ制御回路５０のブロック図である。昇降圧コンバータ制御回路５０は、マスタＣＰＵ７０、コンバータ制御ＣＰＵ７１、ゲートブロック信号生成回路７２、第１ゲートブロックＩＣ（第１のゲートブロック回路）７３及び第２ゲートブロックＩＣ（第２のゲートブロック回路）７４を含む。ゲートブロック信号生成回路７２、第１ゲートブロックＩＣ７３及び第２ゲートブロックＩＣ７４は、本実施形態の制御手段を構成する。   FIG. 6 is a block diagram of the buck-boost converter control circuit 50 of the present embodiment. The step-up / down converter control circuit 50 includes a master CPU 70, a converter control CPU 71, a gate block signal generation circuit 72, a first gate block IC (first gate block circuit) 73, and a second gate block IC (second gate block circuit). 74. The gate block signal generation circuit 72, the first gate block IC 73, and the second gate block IC 74 constitute control means of this embodiment.

マスタＣＰＵ７０は、サーボ制御システム６０に搭載される各ユニット６２〜６６をそれぞれ制御するために設けられた複数のＣＰＵと通信を行い、各ユニット６２〜６６を統合して制御する。   The master CPU 70 communicates with a plurality of CPUs provided to control the units 62 to 66 mounted in the servo control system 60, and controls the units 62 to 66 in an integrated manner.

コンバータ制御ＣＰＵ７１は、昇降圧コンバータ１００を制御するためのＣＰＵであり、昇降圧コンバータ１００の第１及び第２のトランジスタ４１，４２をオン状態またはオフ状態にするタイミングを示す第１及び第２のＰＷＭ指令信号（第１及び第２のパルス幅変調指令信号）７５，７６を生成し、第１及び第２のゲートブロックＩＣ７３，７４に出力する。   The converter control CPU 71 is a CPU for controlling the step-up / step-down converter 100, and first and second timings indicating timings at which the first and second transistors 41, 42 of the step-up / down converter 100 are turned on or off. PWM command signals (first and second pulse width modulation command signals) 75 and 76 are generated and output to the first and second gate block ICs 73 and 74, respectively.

ゲートブロック信号生成回路７２は、第１及び第２のＰＷＭ指令信号７５，７６の状態に基づいて、第１及び第２のゲートブロック信号７８，７９を出力する。このため、コンバータ制御ＣＰＵ７１からゲートブロック信号生成回路７２に供給される信号７７は、コンバータ制御ＣＰＵ７１から第１のゲートブロックＩＣ７３に入力される第１のＰＷＭ指令信号７５及び第２のゲートブロックＩＣ７４に入力される第２のＰＷＭ指令信号７６そのものを含むように構成されている。これにより、ゲートブロック信号生成回路７２は、第１及び第２のＰＷＭ指令信号７５，７６の状態を確実に検知することができる。なお、第１及び第２のＰＷＭ指令信号７５，７６を用いる代わりに、第１及び第２のＰＷＭ指令信号７５，７６の状態に連動して変化する信号（第１及び第２のＰＷＭ指令信号７５，７６の状態に関する情報を有する信号）を含むように構成しても良い。   The gate block signal generation circuit 72 outputs first and second gate block signals 78 and 79 based on the states of the first and second PWM command signals 75 and 76. Therefore, the signal 77 supplied from the converter control CPU 71 to the gate block signal generation circuit 72 is sent to the first PWM command signal 75 and the second gate block IC 74 input from the converter control CPU 71 to the first gate block IC 73. The input second PWM command signal 76 itself is included. Thereby, the gate block signal generation circuit 72 can reliably detect the states of the first and second PWM command signals 75 and 76. Instead of using the first and second PWM command signals 75 and 76, signals that change in conjunction with the states of the first and second PWM command signals 75 and 76 (first and second PWM command signals). The signal may include a signal having information on the states of 75 and 76).

ここで、第１及び第２のゲートブロック信号７８，７９は、１または０の値をとるデジタル信号（第１または第２の状態をとる２値信号）である。ゲートブロック信号生成回路７２は、第１のＰＷＭ指令信号７５がオン状態である時には、第２のゲートブロック信号７９を０の状態に制御し、第２のＰＷＭ指令信号７６がオン状態である時には、第１のゲートブロック信号７８を０の状態に制御する。   Here, the first and second gate block signals 78 and 79 are digital signals that take a value of 1 or 0 (a binary signal that takes the first or second state). The gate block signal generation circuit 72 controls the second gate block signal 79 to 0 when the first PWM command signal 75 is on, and when the second PWM command signal 76 is on. The first gate block signal 78 is controlled to 0 state.

図７は、ゲートブロック信号生成回路７２の一例を示す回路図である。図７に示す例においては、コンバータ制御ＣＰＵ７１から供給される信号７７には第１及び第２のＰＷＭ指令信号７５，７６が含まれていることとし、第１及び第２のＰＷＭ指令信号７５，７６はそれぞれ、第１及び第２の入力信号９２，９３としてゲートブロック信号生成回路７２に入力されることとする。このゲートブロック信号生成回路７２は、第１及び第２の論理積演算回路９０，９１を含んでいる。第１の論理積演算回路９０は、第１の入力信号９２と第２の入力信号９３を反転した信号とを入力とし、第１のゲートブロック信号７８を出力としている。また、第２の論理積演算回路９１は、第１の入力信号９２を反転した信号と第２の入力信号９３とを入力とし、第２のゲートブロック信号７９を出力としている。第１の入力信号９２がオン状態である１の状態である場合には、第２の論理積演算回路９１の入力の一方には０の状態の信号が入力されるので、第２のゲートブロック信号７９は、第２の入力信号９３に状態に関わらず常に０の状態となる。また、第２の入力信号９３がオン状態である１の状態である場合には、第１の論理積演算回路９０の入力の一方には０の状態の信号が入力されるので、第１のゲートブロック信号７８は、第１の入力信号９２に状態に関わらず常に０の状態となる。これにより、第１のＰＷＭ指令信号７５がオン状態である時には、第２のゲートブロック信号７９は０の状態に制御され、第２のＰＷＭ指令信号７６がオン状態である時には、第１のゲートブロック信号７８は０の状態に制御される。このゲートブロック信号生成回路７２は、例えばＰＬＤ（Programmable Logic Device：プログラマブルロジックデバイス）により構成することができる。   FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the gate block signal generation circuit 72. In the example shown in FIG. 7, the signal 77 supplied from the converter control CPU 71 includes first and second PWM command signals 75 and 76, and the first and second PWM command signals 75 and 76 are included. 76 are input to the gate block signal generation circuit 72 as first and second input signals 92 and 93, respectively. The gate block signal generation circuit 72 includes first and second logical product operation circuits 90 and 91. The first AND operation circuit 90 receives a first input signal 92 and a signal obtained by inverting the second input signal 93 as inputs, and outputs a first gate block signal 78 as an output. The second AND operation circuit 91 receives a signal obtained by inverting the first input signal 92 and the second input signal 93, and outputs a second gate block signal 79. When the first input signal 92 is in the on state 1, a signal in the 0 state is input to one of the inputs of the second AND operation circuit 91, so that the second gate block The signal 79 is always 0 regardless of the state of the second input signal 93. Further, when the second input signal 93 is in the on state 1, a signal in the 0 state is input to one of the inputs of the first AND circuit 90. The gate block signal 78 is always 0 regardless of the state of the first input signal 92. Thus, when the first PWM command signal 75 is in the on state, the second gate block signal 79 is controlled to be in the 0 state, and when the second PWM command signal 76 is in the on state, the first gate Block signal 78 is controlled to a zero state. The gate block signal generation circuit 72 can be configured by, for example, a PLD (Programmable Logic Device).

ここで再び図６を参照する。第１のゲートブロックＩＣ７３は、第１のＰＷＭ指令信号７５と第１のゲートブロック信号７８とを入力とし、第１のＰＷＭ制御信号８０を出力とする回路であり、第１のゲートブロック信号７８が１の状態の時には、入力された第１のＰＷＭ指令信号７５を第１のＰＷＭ制御信号８０として出力し、第１のゲートブロック信号７８が０の状態の時には、第１のＰＷＭ制御信号８０をオフ状態に制御する。この第１のゲートブロックＩＣ７３は、例えば、第１のＰＷＭ指令信号７５及び第１のゲートブロック信号７８を入力とし、第１のＰＷＭ制御信号８０を出力とする論理積演算回路により構成することができる。   Reference is again made to FIG. The first gate block IC 73 is a circuit that receives the first PWM command signal 75 and the first gate block signal 78 and outputs the first PWM control signal 80. 1 is output as the first PWM control signal 80, and when the first gate block signal 78 is 0, the first PWM control signal 80 is output. To turn off. For example, the first gate block IC 73 may be configured by an AND operation circuit that receives the first PWM command signal 75 and the first gate block signal 78 and outputs the first PWM control signal 80. it can.

第２のゲートブロックＩＣ７４は、第２のＰＷＭ指令信号７６と第２のゲートブロック信号７９とを入力とし、第２のＰＷＭ制御信号８１を出力とする回路であり、第２のゲートブロック信号７９が１の状態の時には、入力された第２のＰＷＭ指令信号７６を第２のＰＷＭ制御信号８１として出力し、第２のゲートブロック信号７９が０の状態の時には、第２のＰＷＭ制御信号８１をオフ状態に制御する。この第２のゲートブロックＩＣ７４は、例えば、第２のＰＷＭ指令信号７６及び第２のゲートブロック信号７９を入力とし、第２のＰＷＭ制御信号８１を出力とする論理積演算回路により構成することができる。   The second gate block IC 74 is a circuit that receives the second PWM command signal 76 and the second gate block signal 79 and outputs the second PWM control signal 81. Is in the state of 1, the input second PWM command signal 76 is output as the second PWM control signal 81. When the second gate block signal 79 is in the state of 0, the second PWM control signal 81 is output. To turn off. For example, the second gate block IC 74 may be configured by an AND operation circuit that receives the second PWM command signal 76 and the second gate block signal 79 and outputs the second PWM control signal 81. it can.

本実施形態のリフティングマグネット車両１では、昇降圧コンバータ制御回路５０において、第１のＰＷＭ指令信号７５がオン状態である時には、第２のゲートブロック信号７９は０の状態に制御されるので、第２のＰＷＭ制御信号８１はオフ状態に制御される。一方、第２のＰＷＭ指令信号７６がオン状態である時には、第１のゲートブロック信号７８は０の状態に制御されるので、第１のＰＷＭ制御信号８１はオフ状態に制御される。故に、第１のＰＷＭ指令信号７５及び第２のＰＷＭ指令信号７６が同時にオン状態で供給された場合であっても、第１のＰＷＭ制御信号８０及び第２のＰＷＭ制御信号８１が同時にオン状態になることはなく、第１及び第２のトランジスタ４１,４２が同時にオン状態になることはない。従って、昇降圧コンバータ１００が短絡故障することを防止できる。また、昇降圧コンバータ制御回路１では、図６及び図７に例示したような簡単な回路構成により、第１及び第２のトランジスタ４１,４２が同時にオン状態になることを防止し、信頼性を向上させることが可能となる。   In the lifting magnet vehicle 1 of the present embodiment, when the first PWM command signal 75 is in the on state in the buck-boost converter control circuit 50, the second gate block signal 79 is controlled to be in the zero state. 2 PWM control signal 81 is controlled to be in an OFF state. On the other hand, when the second PWM command signal 76 is in the on state, the first gate block signal 78 is controlled to be in the 0 state, so that the first PWM control signal 81 is controlled to be in the off state. Therefore, even if the first PWM command signal 75 and the second PWM command signal 76 are simultaneously supplied in the on state, the first PWM control signal 80 and the second PWM control signal 81 are simultaneously in the on state. The first and second transistors 41 and 42 are not turned on at the same time. Therefore, it is possible to prevent the buck-boost converter 100 from being short-circuited. Further, the buck-boost converter control circuit 1 prevents the first and second transistors 41 and 42 from being turned on at the same time by a simple circuit configuration as illustrated in FIGS. It becomes possible to improve.

また、第１のＰＷＭ指令信号７５がオフ状態である時には、第２のゲートブロック信号７９はオン状態に制御されるので、第２のＰＷＭ指令信号７６が第２のＰＷＭ制御信号８１として出力される。故に、第２のトランジスタ４２は、第２のＰＷＭ指令信号７６のオン状態及びオフ状態に従って制御される。一方、第２のＰＷＭ指令信号７６がオフ状態である時には、第１のゲートブロック信号７８はオン状態に制御されるので、第１のＰＷＭ指令信号７５が第１のＰＷＭ制御信号８０として出力される。故に、第１のトランジスタ４１は、第１のＰＷＭ指令信号７５のオン状態及びオフ状態に従って制御される。   In addition, when the first PWM command signal 75 is in the off state, the second gate block signal 79 is controlled to be in the on state, so that the second PWM command signal 76 is output as the second PWM control signal 81. The Therefore, the second transistor 42 is controlled according to the on state and the off state of the second PWM command signal 76. On the other hand, when the second PWM command signal 76 is in the OFF state, the first gate block signal 78 is controlled to be in the ON state, so that the first PWM command signal 75 is output as the first PWM control signal 80. The Therefore, the first transistor 41 is controlled according to the on state and the off state of the first PWM command signal 75.

１…リフティングマグネット車両、１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂ…インバータ、１９…バッテリ、３０…コントローラ、４０…蓄電手段、４１…第１のトランジスタ、４２…第２のトランジスタ、６０…サーボ制御システム、６１…コントロールボックス、６２…昇降圧コンバータユニット、７０…マスタＣＰＵ、７１…コンバータ制御ＣＰＵ、７３…第１のゲートブロックＩＣ、７４…第２のゲートブロックＩＣ、７２…ゲートブロック信号生成回路、７５…第１のＰＷＭ指令信号、７６…第２のＰＷＭ指令信号、７８…第１のゲートブロック信号、７９…第２のゲートブロック信号、８０…第１のＰＷＭ制御信号、８１…第２のＰＷＭ制御信号、８２…第１のＰＷＭ増幅信号、８３…第２のＰＷＭ増幅信号、９０…第１の論理積演算回路、９１…第２の論理積演算回路、１００…昇降圧コンバータ、１１０…ＤＣバス、１２０…蓄電手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lifting magnet vehicle, 18A, 20A, 20B ... Inverter, 19 ... Battery, 30 ... Controller, 40 ... Power storage means, 41 ... First transistor, 42 ... Second transistor, 60 ... Servo control system, 61 ... Control Box 62 ... Buck-boost converter unit 70 ... Master CPU 71 ... Converter control CPU 73 ... First gate block IC 74 ... Second gate block IC 72 ... Gate block signal generation circuit 75 ... First PWM command signal, 76 ... second PWM command signal, 78 ... first gate block signal, 79 ... second gate block signal, 80 ... first PWM control signal, 81 ... second PWM control signal, 82 ... 1st PWM amplified signal, 83 ... 2nd PWM amplified signal, 90 ... 1st AND operation circuit, 9 ... second logical product operation circuit, 100 ... buck converter, 110 ... DC bus, 120 ... storage means.

Claims (5)

蓄電池に接続されるインダクタンス素子、該インダクタンス素子に接続され前記蓄電池に充電する時にオン状態にされる第１のスイッチング素子、前記インダクタンス素子に接続され前記蓄電池の電荷を放電する時にオン状態にされる第２のスイッチング素子を有する昇降圧コンバータと、
前記昇降圧コンバータを制御する昇降圧コンバータ制御回路とを備え、
前記昇降圧コンバータ制御回路は、前記第１のスイッチング素子をオン状態またはオフ状態にするタイミングを示す第１のパルス幅変調指令信号の状態と、前記第２のスイッチング素子をオン状態またはオフ状態にするタイミングを示す第２のパルス幅変調指令信号の状態とに基づいて、前記第１のスイッチング素子の制御端子に提供される第１のパルス幅変調制御信号と、前記第２のスイッチング素子の制御端子に提供される第２のパルス幅変調制御信号とを生成する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第２のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には第１のパルス幅変調制御信号をオフ状態に制御し、前記第１のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には第２のパルス幅変調制御信号をオフ状態に制御する
ことを特徴とするハイブリッド型建設機械。 An inductance element connected to the storage battery, a first switching element connected to the inductance element and turned on when charging the storage battery, and turned on when discharging the charge of the storage battery connected to the inductance element A buck-boost converter having a second switching element;
A buck-boost converter control circuit for controlling the buck-boost converter;
The step-up / step-down converter control circuit sets a state of a first pulse width modulation command signal indicating timing for turning on or off the first switching element, and turns on or off the second switching element. A first pulse width modulation control signal provided to the control terminal of the first switching element based on the state of the second pulse width modulation command signal indicating the timing to perform the control, and the control of the second switching element Control means for generating a second pulse width modulation control signal provided to the terminal;
The control means controls the first pulse width modulation control signal to an off state when the second pulse width modulation command signal is in an on state, and when the first pulse width modulation command signal is in an on state. A hybrid construction machine, wherein the second pulse width modulation control signal is controlled to be in an off state. 前記制御手段は、
前記第１のパルス幅変調指令信号と第１のゲートブロック信号とが入力され、前記第１のパルス幅変調制御信号を出力する第１のゲートブロック回路と、
前記第２のパルス幅変調指令信号と第２のゲートブロック信号とが入力され、前記第２のパルス幅変調制御信号を出力する第２のゲートブロック回路と、
前記第１のパルス幅変調指令信号の状態及び第２のパルス幅変調指令信号の状態に基づいて、前記第１及び第２のゲートブロック信号を出力するゲートブロック信号生成回路とを備え、
前記第１のゲートブロック信号は、第１または第２の状態をとる２値信号であり、
前記第２のゲートブロック信号は、第１または第２の状態をとる２値信号であり、
前記第１のゲートブロック回路は、前記第１のゲートブロック信号が第１の状態の時には、入力された前記第１のパルス幅変調指令信号を前記第１のパルス幅変調制御信号として出力し、前記第１のゲートブロック信号が第２の状態の時には、前記第１のパルス幅変調制御信号をオフ状態に制御し、
前記第２のゲートブロック回路は、前記第２のゲートブロック信号が第１の状態の時には、入力された前記第２のパルス幅変調指令信号を前記第２のパルス幅変調制御信号として出力し、前記第２のゲートブロック信号が第２の状態の時には、前記第２のパルス幅変調制御信号をオフ状態に制御し、
前記ゲートブロック信号生成回路は、前記第１のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には、前記第２のゲートブロック信号を第２の状態に制御し、前記第２のパルス幅変調指令信号がオン状態である時には、前記第１のゲートブロック信号を第２の状態に制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型建設機械。 The control means includes
A first gate block circuit that receives the first pulse width modulation command signal and the first gate block signal and outputs the first pulse width modulation control signal;
A second gate block circuit that receives the second pulse width modulation command signal and the second gate block signal and outputs the second pulse width modulation control signal;
A gate block signal generation circuit that outputs the first and second gate block signals based on the state of the first pulse width modulation command signal and the state of the second pulse width modulation command signal;
The first gate block signal is a binary signal that takes a first or second state;
The second gate block signal is a binary signal that takes the first or second state,
When the first gate block signal is in the first state, the first gate block circuit outputs the input first pulse width modulation command signal as the first pulse width modulation control signal, When the first gate block signal is in the second state, the first pulse width modulation control signal is controlled to be in an off state,
The second gate block circuit outputs the input second pulse width modulation command signal as the second pulse width modulation control signal when the second gate block signal is in the first state, When the second gate block signal is in the second state, the second pulse width modulation control signal is controlled to be in an off state,
The gate block signal generation circuit controls the second gate block signal to a second state when the first pulse width modulation command signal is in an ON state, and the second pulse width modulation command signal is 2. The hybrid construction machine according to claim 1, wherein the first gate block signal is controlled to be in a second state when in an on state. 前記ゲートブロック信号生成回路には、前記第１のパルス幅変調指令信号または該第１のパルス幅変調指令信号の状態に関する情報を有する信号と、前記第２のパルス幅変調指令信号または該第２のパルス幅変調指令信号の状態に関する情報を有する信号とが入力されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド型建設機械。   The gate block signal generation circuit includes a signal having information on the state of the first pulse width modulation command signal or the first pulse width modulation command signal, the second pulse width modulation command signal, or the second pulse width modulation command signal. The hybrid construction machine according to claim 2, wherein a signal having information on the state of the pulse width modulation command signal is input. 前記ゲートブロック信号生成回路は、プログラマブルロジックデバイスにより構成されることを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド型建設機械。   The hybrid construction machine according to claim 2, wherein the gate block signal generation circuit includes a programmable logic device. 前記第１のゲートブロック回路は、前記第１のパルス幅変調指令信号及び前記第１のゲートブロック信号を入力とし、前記第１のパルス幅変調制御信号を出力とする論理積演算回路により構成され、
前記第２のゲートブロック回路は、前記第２のパルス幅変調指令信号及び前記第２のゲートブロック信号を入力とし、前記第２のパルス幅変調制御信号を出力とする論理積演算回路により構成される
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド型建設機械。 The first gate block circuit includes an AND operation circuit that receives the first pulse width modulation command signal and the first gate block signal and outputs the first pulse width modulation control signal. ,
The second gate block circuit includes an AND operation circuit that receives the second pulse width modulation command signal and the second gate block signal and outputs the second pulse width modulation control signal. The hybrid construction machine according to any one of claims 2 to 4, wherein
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