JP2010202135A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の低下が抑制された構成で直流母線（ＤＣバス）の電圧を低下させ得る作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械としてのハイブリッド型建設機械１は、インバータ回路２０Ａを介して旋回用電動機２１に接続されたＤＣバス１１０と、昇降圧コンバータ１００及びスイッチ１００Ｅ，１００Ｆを介してＤＣバス１１０に接続されたバッテリ１９と、インバータ回路２０Ａ及び昇降圧コンバータ１００を駆動するコントローラ３０と、ポンプモータ７１を含む冷却液循環システム７０と、ＤＣバス１１０に接続されポンプモータ７１を駆動するインバータ回路２０Ｃとを備える。コントローラ３０は、ＤＣバス１１０の電圧を低下させるためのモードを有し、該モードにおいて、スイッチ１００Ｅ，１００Ｆを非接続状態としたのちインバータ回路２０Ｃを作動させてポンプモータ７１に電力を消費させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械に関するものである。

従来より、駆動機構の一部を電動化した作業機械が提案されている。このような作業機械は、例えばブーム、アーム、及びバケットといった可動部を油圧駆動するための油圧ポンプを備えており、この油圧ポンプを駆動するための内燃機関発動機（エンジン）に交流電動機（電動発電機）を連結し、該エンジンの駆動力を補助するとともに、発電により得られる電力をインバータを介してＤＣバス（直流母線）へ返還する。

また、作業機械は、例えば建設機械における上部旋回体といった作業要素を備えていることが多い。このような場合、上記作業機械は、作業要素を駆動するための油圧モータに加え、この油圧モータを補助するための作業用電動機を備えることがある。例えば上部旋回体を旋回させる際、加速旋回時には交流電動機によって油圧モータの駆動を補助し、減速旋回時には交流電動機において回生運転を行い、発電された電力をインバータを介して上記ＤＣバスへ返還する。

ＤＣバスにはコンバータを介して蓄電池（バッテリ）が接続されており、交流電動機の発電により得られる電力は、バッテリに充電される。或いは、ＤＣバスに接続された交流電動機の相互間で電力が授受される。

このような作業機械においては、大型の作業要素を駆動するためにＤＣバスの電圧は例えば数百ボルトと高く設定されているが、メンテナンスを行う際には、作業者の安全の為にこのＤＣバス電圧を低下させておくことが望ましい。例えば、特許文献１に記載された装置では、互いに直列に接続された抵抗及びスイッチをＤＣバスのプラス側配線とマイナス側配線との間に接続することにより、ＤＣバス電圧を抵抗により消費できるようにしている。

特開２００５−３３５６９５号公報

抵抗を用いてＤＣバス電圧を消費させる方式では、ＤＣバス電圧の消費を必要に応じて行うために、特許文献１に記載されているようにスイッチを抵抗と直列に挿入する必要がある。しかしながら、上述したようにＤＣバス電圧は数百ボルトと高く、このような用途で使用されるスイッチには、リレー等の機械的スイッチが採用されることが多い。機械的スイッチは信頼性が低く、また寿命も短いという欠点があり、作業機械自体の信頼性に影響を及ぼすこととなる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、信頼性の低下が抑制された構成で直流母線（ＤＣバス）の電圧を低下させ得る作業機械を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による作業機械は、操作者の操作により駆動される作業用電動機と、第１のインバータ回路を介して作業用電動機に接続された直流母線と、直流電圧変換器及びスイッチを介して直流母線に接続された蓄電池と、第１のインバータ回路、直流電圧変換器、及びスイッチを制御する制御部と、第１のインバータ回路、直流電圧変換器、及び制御部のうち少なくとも一つを冷却するための冷却用ファン及び／又は冷却液循環用ポンプを駆動する冷却用電動機と、冷却用電動機と直流母線との間に接続され、制御部により制御されて冷却用電動機を駆動する冷却用電動機駆動回路とを備え、制御部は、当該作業機械の運転停止時に直流母線の電圧を低下させるための母線電圧低下モードを有し、該母線電圧低下モードにおいて、スイッチを非接続状態としたのち冷却用電動機駆動回路を作動させて冷却用電動機に電力を消費させることにより直流母線の電圧を低下させることを特徴とする。

すなわち、上記作業機械は、インバータ回路、直流電圧変換器、及び制御部のうち少なくとも一つの電気設備を冷却するための冷却用ファン及び／または冷却液循環用ポンプを備えており、メンテナンスなどの必要に応じて直流母線電圧を低下させる際、冷却用ファンまたは冷却液循環用ポンプを駆動するための冷却用電動機が直流母線の電圧によって駆動されることにより、直流母線の電圧が消費される。冷却用ファンや冷却液循環用ポンプはインバータ回路や直流電圧変換器を冷却するために作業機械に搭載されたものなので、このような方式によれば、特許文献１に記載された方式のように抵抗やスイッチ等の部品を新たに追加する必要がない。従って、信頼性の低下が抑制された構成でもって、直流母線の電圧を低下させることができる。

また、冷却用電動機は、例えば油圧ポンプを駆動するための電動発電機や、上部旋回体といった作業要素を駆動するための作業用電動機とは異なり、可動部や作業要素等に対して駆動力を与えるものではなく、この冷却用電動機が駆動しても内部の冷却用ファンが回転したり冷却液が循環するだけである。従って、上記作業機械によれば、作業要素等に対して駆動力を与えることなく直流母線の電圧を低下させることができるので、直流母線の電圧を安全に低下させることができる。

また、作業機械は、制御部が、母線電圧低下モードにおいて、直流母線の電圧が所定値以下になった場合に冷却用電動機駆動回路の動作を停止させることが好ましい。

また、作業機械は、制御部が、母線電圧低下モード開始時に直流母線の電圧が蓄電池の電圧より高い場合には、スイッチを非接続状態とする前に、直流電圧変換器を駆動して蓄電池を充電させることが好ましい。これにより、直流母線の電圧を少しでも蓄電池に蓄え、エネルギー効率をより向上させることができる。

また、作業機械は、制御部が、当該作業機械が運転を停止する毎に母線電圧低下モードを開始することが好ましい。これにより、作業機械が運転を停止している時には必ず直流母線の電圧が低下していることとなり、メンテナンスの際に直流母線の電圧を低下させるための作業を省くことができる。或いは、作業機械は、制御部が、当該作業機械が運転を停止している状態で、作業者からの入力があった場合に母線電圧低下モードを開始してもよい。これにより、作業者が必要に応じて直流母線の電圧を低下させることができる。

本発明による作業機械によれば、信頼性の低下が抑制された構成で直流母線（ＤＣバス）の電圧を低下させることができる。

本発明に係る作業機械の一例として、ハイブリッド型建設機械１の外観を示す斜視図である。 本実施形態のハイブリッド型建設機械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。 図２における蓄電手段１２０の内部構成を示す図である。 冷却液循環システム７０のブロック図である。 サーボ制御ユニット６０の斜視図である。 各冷却用配管６２ａ〜６６ａを接続した状態を示す斜視図である。 （ａ）コントロールユニット６００の平面断面図である。（ｂ）（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う側断面図である。（ｃ）（ａ）のII−II線に沿う側断面図である。（ｄ）（ａ）のIII−III線に沿う側断面図である。 （ａ）図７（ａ）のIV−IV線に沿う側断面図である。（ｂ）コントロールユニット６００を（ａ）と同方向から見た側面図である。 （ａ）ヒートシンク６０３及び冷却用配管６０８を示す平面図である。（ｂ）（ａ）に示されるＶ−Ｖ線に沿う側断面図である。 ヒートシンク６０３及び冷却用配管６０８を覆うように配置されたコントロールカード６０４を示す平面図である。 図１０に示されるVI−VI線に沿う断面の一部を示す側断面図である。 （ａ）昇降圧コンバータユニット６６の内部構成を示す平面図である。（ｂ）昇降圧コンバータユニット６６の内部構成を示す側面図である。 （ａ）インバータユニット６２の内部構成を示す平面図である。（ｂ）インバータユニット６２の内部構成を示す側面図である。 冷却液循環システム７０による旋回用電動機２１の冷却方式を説明するための図である。 ＤＣバス電圧低下モードにおけるハイブリッド型建設機械１の動作を示すフローチャートである。 ＤＣバス電圧低下モードにおけるＤＣバス１１０の電圧の推移の一例を示すグラフである。 ＤＣバス電圧低下モードの一変形例におけるハイブリッド型建設機械１の動作を示すフローチャートである。 ＤＣバス電圧低下モードの他の変形例におけるハイブリッド型建設機械１の動作を示すフローチャートである。 （ａ）作業機械としてのフォークリフト１Ａの外観を示す図である。（ｂ）フォークリフト１Ａが備える電気系統の概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による作業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。

図１は、本発明に係る作業機械の一例として、ハイブリッド型建設機械１の外観を示す斜視図である。図１に示すように、ハイブリッド型建設機械１はいわゆるリフティングマグネット車両であり、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（内燃機関発動機）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。

また、ハイブリッド型建設機械１はサーボ制御ユニット６０を備えている。サーボ制御ユニット６０は、旋回機構３やリフティングマグネット７といった作業要素を駆動するための交流電動機や、エンジン１１をアシストするための電動発電機、並びに蓄電池（バッテリー）の充放電を制御する。サーボ制御ユニット６０は、直流電力を交流電力に変換して交流電動機や電動発電機を駆動するためのインバータユニット、バッテリーの充放電を制御する昇降圧コンバータユニットといった複数のドライバユニットと、該複数の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。

図２は、本実施形態のハイブリッド型建設機械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１２０の内部構成を示す図である。

図２に示すように、ハイブリッド型建設機械１は電動発電機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がこのエンジン１１を作業要素として駆動することによりエンジン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、ハイブリッド型建設機械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。

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、ハイブリッド型建設機械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。

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は、本実施形態における第３のインバータ回路である。インバータ回路１８Ａの入力端には、蓄電手段１２０が接続されている。蓄電手段１２０は、図３に示すように、直流母線であるＤＣバス１１０、昇降圧コンバータ（直流電圧変換器）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。バッテリ１９は、例えばキャパシタ型蓄電池によって構成される。バッテリ１９の大きさの一例としては、電圧２．５Ｖ、容量２４００Ｆのキャパシタが１４４個直列に接続されたもの（すなわち、両端電圧３６０Ｖ）が好適である。

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。

蓄電手段１２０のＤＣバス１１０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。

更に、蓄電手段１２０には、インバータ回路２０Ａが接続されている。インバータ回路２０Ａの一端には作業用電動機としての旋回用電動機（交流電動機）２１が接続されており、インバータ回路２０Ａの他端は蓄電手段１２０のＤＣバス１１０に接続されている。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。なお、インバータ回路２０Ａは、本実施形態における第１のインバータ回路である。

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。

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。

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。

インバータ回路１８Ａ、２０Ａ及び２０Ｂは大電力を制御するので、発熱量が極めて大きくなる。また、昇降圧コンバータ１００に含まれるリアクトル１０１（図３を参照）においても発熱量が多大となる。したがって、インバータ回路１８Ａ、２０Ａ及び２０Ｂ、並びに昇降圧コンバータ１００を冷却する必要が生じる。そこで、本実施形態のハイブリッド型建設機械１は、エンジン１１用の冷却液循環システムとは別に、昇降圧コンバータ１００、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，及び２０Ｂを冷却するための冷却液循環システム７０を備えている。

冷却液循環システム７０は、昇降圧コンバータ１００、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ及び２０Ｂ等に供給される冷却液を循環させるためのポンプ（冷却液循環用ポンプ）７２と、このポンプ７２を駆動するポンプモータ（冷却用電動機）７１とを有している。ポンプモータ７１は、インバータ回路２０Ｃを介して蓄電手段１２０に接続されている。インバータ回路２０Ｃは、本実施形態における冷却用電動機駆動回路であって、コントローラ３０からの指令に基づき、昇降圧コンバータ１００を冷却する際にポンプモータ７１へ要求された電力を供給する。本実施形態の冷却液循環システム７０は、昇降圧コンバータ１００、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，及び２０Ｂ、並びにコントローラ３０を冷却する。加えて、冷却液循環システム７０は、電動発電機１２、減速機１３、および旋回用電動機２１を冷却する。

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、走行機構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。

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。

コントローラ３０は、本実施形態における制御部を構成する。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。また、コントローラ３０の電源は、バッテリ１９とは別のバッテリ（例えば２４Ｖ車載バッテリ）である。コントローラ３０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。また、コントローラ３０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。

また、本実施形態のコントローラ３０は、ハイブリッド型建設機械１のメンテナンス等を実施するときにＤＣバス１１０の電圧を低下させる（具体的には、ＤＣバス１１０に接続された平滑用コンデンサ等に蓄積された電荷を消費させる）ためのＤＣバス電圧低下モード（母線電圧低下モード）を有している。コントローラ３０は、このＤＣバス電圧低下モードにおいて、インバータ回路１８Ａ，２０Ａおよび２０Ｂ、並びに昇降圧コンバータ１００を全て停止させ、昇降圧コンバータ１００とバッテリ１９との間に設けられたスイッチ（後述）を非接続状態とした後、インバータ回路２０Ｃを駆動してポンプモータ７１に電力を消費させることによりＤＣバス１１０の電圧を低下させる。ＤＣバス電圧低下モードは、ハイブリッド型建設機械１の運転が停止された際（具体的には、操作者のキー４０の操作によりエンジン１１が停止しようとするとき）、或いは、運転室４ａ（図１参照）内の操作パネルを介して作業者によりＤＣバス電圧低下モードの開始に関する入力が為された際に開始される。

ここで、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に示すように、昇降圧コンバータ１００は、昇降圧型のスイッチング制御方式を備えており、リアクトル１０１、トランジスタ１００Ｂ及び１００Ｃを有する。トランジスタ１００Ｂは昇圧用のスイッチング素子であり、トランジスタ１００Ｃは降圧用のスイッチング素子である。トランジスタ１００Ｂ及び１００Ｃは、例えばＩＧＢＴ（InsulatedGate Bipolar Transistor）によって構成され、互いに直列に接続されている。

具体的には、トランジスタ１００Ｂのコレクタとトランジスタ１００Ｃのエミッタとが相互に接続され、トランジスタ１００Ｂのエミッタはスイッチ１００Ｆを介してバッテリ１９の負側端子およびＤＣバス１１０の負側配線に接続され、トランジスタ１００ＣのコレクタはＤＣバス１１０の正側配線に接続されている。そして、リアクトル１０１は、その一端がトランジスタ１００Ｂのコレクタ及びトランジスタ１００Ｃのエミッタに接続されるとともに、他端がスイッチ１００Ｅを介してバッテリ１９の正側端子に接続されている。トランジスタ１００Ｂ及び１００Ｃのゲートには、コントローラ３０からＰＷＭ電圧が印加される。スイッチ１００Ｅ及び１００Ｆは、コントローラ３０からの指令によりその接続状態が制御される。

なお、トランジスタ１００Ｂのコレクタとエミッタとの間には、整流素子であるダイオード１００ｂが逆方向に並列接続されている。同様に、トランジスタ１００Ｃのコレクタとエミッタとの間には、ダイオード１００ｃが逆方向に並列接続されている。トランジスタ１００Ｃのコレクタとトランジスタ１００Ｂのエミッタとの間（すなわち、ＤＣバス１１０の正側配線と負側配線との間）には、平滑用のコンデンサ１１０ａが接続され、このコンデンサ１１０ａは、昇降圧コンバータ１００からの出力電圧、電動発電機１２からの発電電圧や旋回用電動機２１からの回生電圧を平滑化する。ＤＣバス１１０の正側配線と負側配線との間には、ＤＣバス１１０の電圧を検出するための電圧センサ１１０ｂが設けられている。電圧センサ１１０ｂによる電圧検出結果は、コントローラ３０へ提供される。

このような構成を備える昇降圧コンバータ１００において、直流電力をバッテリ１９からＤＣバス１１０へ供給する際には、スイッチ１００Ｅ，１００Ｆが接続された状態で、コントローラ３０からの指令によってトランジスタ１００ＢのゲートにＰＷＭ電圧が印加される。そして、トランジスタ１００Ｂのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力がダイオード１００ｃを介して伝達され、この電力がコンデンサ１１０ａにより平滑化される。また、直流電力をＤＣバス１１０からバッテリ１９へ供給する際には、スイッチ１００Ｅ，１００Ｆが接続された状態で、コントローラ３０からの指令によってトランジスタ１００ＣのゲートにＰＷＭ電圧が印加されるとともに、トランジスタ１００Ｃから出力される電流がリアクトル１０１により平滑化される。

図４は、冷却液循環システム７０について説明するためのブロック図である。図４に示すように、冷却液循環システム７０は、ポンプモータ７１によって駆動されるポンプ７２と、ラジエター７３と、サーボ制御ユニット６０とを含んでいる。ポンプ７２によって循環された冷却液はラジエター７３により放熱され、サーボ制御ユニット６０へ送られる。サーボ制御ユニット６０は、昇降圧コンバータ１００、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ及び２０Ｂ、並びにコントローラ３０を冷却するための配管を有しており、冷却液はこの配管内を循環する。サーボ制御ユニット６０の配管を通過した冷却液は、旋回用電動機２１、電動発電機１２、および減速機１３をこの順に冷却したのち、ポンプ７２からラジエター７３へ戻される。なお、サーボ制御ユニット６０の入口には、冷却液の温度を検出するための温度センサ７７が設けられることが好ましい。更に、検出した温度を表示する表示装置を備えると尚良い。これにより、ラジエター７３が詰まり冷却性能が低下した場合には、温度検出値に基づいて旋回用電動機２１及び電動発電機１２（または、これらのうち一方）の出力を制限することができる。その結果、連続的な運転を可能とすることができ、ハイブリッド型建設機械１を停止させることなく継続的な作業が可能となる。

次に、図５を用いてサーボ制御ユニット６０について説明する。図５は、サーボ制御ユニット６０の外観を示す斜視図である。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、コントローラ３０を収容するコントロールユニット６００と、昇降圧コンバータユニット６６と、インバータユニット６２〜６５とを備えている。昇降圧コンバータユニット６６は昇降圧コンバータ１００を収容しており、インバータユニット６２〜６５は例えばインバータ回路１８Ａ、２０Ａ、２０Ｂ及びその他のインバータ回路を収容している。

昇降圧コンバータユニット６６及びインバータユニット６２〜６５は、それぞれ奥行き方向に長い直方体状の金属容器を有する。これらのユニット６２〜６６は、その長手方向と交差する方向に並んだ状態で、金属製の上面が開いた板状台座６７内に設置され、ボルトにより板状台座６７に各々固定されている。そして、これらのユニット６２〜６６の上に、ユニット６２〜６６の上面を覆うように上蓋としてのコントロールユニット底板６１が設けられており、コントロールユニット底板６１上にコントロールユニット６００が載置されている。更にコントロールユニット６００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。ユニット６２〜６６の上面側は、コントロールユニット底板６１によって密閉されている。

コントロールユニット６００は、昇降圧コンバータユニット６６及びインバータユニット６２〜６５を制御するためのコントローラを収容している。コントローラは、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置や電子回路を有しており、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。

また、コントロールユニット６００には冷却用配管６０８が内蔵されている。同様に、昇降圧コンバータユニット６６には冷却用配管６６ａが、インバータユニット６２〜６５には冷却用配管６２ａ〜６５ａが、それぞれ内蔵されている。

図６は、各冷却用配管６２ａ〜６６ａを接続した状態を示す斜視図である。ラジエター７３（図４参照）から延設された配管９０Ａは、三本の配管９０Ｂ〜９０Ｄに分岐される。これらの配管のうち、配管９０Ｂはコントロールユニット６００の冷却用配管６０８の一端に連結され、冷却用配管６０８の他端は、更に別の配管９０Ｅを介してインバータユニット６２の冷却用配管６２ａの一端に連結される。また、配管９０Ｃは昇降圧コンバータユニット６６の冷却用配管６６ａの一端に連結され、冷却用配管６６ａの他端は、配管９０Ｆを介してインバータユニット６４の冷却用配管６４ａの一端に連結される。また、配管９０Ｄはインバータユニット６５の冷却用配管６５ａの一端に連結され、冷却用配管６５ａの他端は、配管９０Ｇを介してインバータユニット６３の冷却用配管６３ａの一端に連結される。

そして、インバータユニット６２〜６４の冷却用配管６２ａ〜６４ａの他端には、それぞれ配管９０Ｊ、９０Ｉおよび９０Ｈが連結される。配管９０Ｊ、９０Ｉおよび９０Ｈは一本の配管９０Ｋに連結され、配管９０Ｋが例えば旋回用電動機２１等の他の被冷却要素へ延設される。

次に、コントロールユニット６００の構成について詳細に説明する。図７（ａ）はコントロールユニット６００の平面断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う側断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のII−II線に沿う側断面図であり、図７（ｄ）は図７（ａ）のIII−III線に沿う側断面図である。また、図８（ａ）は図７（ａ）のIV−IV線に沿う側断面図であり、図８（ｂ）はコントロールユニット６００を図８（ａ）と同方向から見た側面図である。

コントロールユニット６００は、筐体容器６０１ａ及び筐体カバー６０１ｂからなる筐体６０１を有し、コントローラの電子回路等が、この筐体６０１内に収容されている。

コントロールユニット６００の筐体６０１は、直方体状の外観を有すると共に、複数のドライバユニットである昇降圧コンバータユニット６６及びインバータユニット６２〜６５上に設けられている。また、筐体６０１は、略長方形状の平面形状を有する底面上に、略直方体状の内空間を有する。この内空間は外気と遮断されており、コントロールユニット６００の筐体６０１は、密閉構造となっている。なお、ユニット６２〜６６が配列された方向は、コントロールユニット６００の短手方向と一致しており、この方向は、図７（ａ）の紙面上下方向に相当する。また、複数のユニット６２〜６６が配列された方向と直交する方向は、コントロールユニット６００の長手方向と一致しており、この方向は、図７（ａ）の紙面左右方向に相当する。

筐体６０１内の底面上には、長方形の平面形状を有するカードプレート６０２が設けられている。カードプレート６０２は、カードプレート６０２の長手方向及び短手方向をそれぞれコントロールユニット６００の長手方向及び短手方向と一致させて配置されている。カードプレート６０２には、略長方形の平面形状の開口が設けられている。

カードプレート６０２の開口内には、この開口と略同形状の平面形状を有すると共に略直方体状の外観を有するヒートシンク（熱伝導プレート）６０３が筐体６０１内の底面上に設けられている。ヒートシンク６０３は、筐体６０１内に設けられる電子部品を冷却するためのものであり、冷却用配管６０８が、ヒートシンク６０３に対し熱的に結合して（例えば接触して）設けられている。ヒートシンク６０３は、冷却用配管６０８を循環する冷却液により冷却される。この冷却液は、例えば水である。

ヒートシンク６０３上には、略長方形の平面形状を有するコントロールカード６０４が設けられている。コントロールカード６０４は、種々の電子部品が実装される基板であり、その裏面がヒートシンク６０３と対向するように配置されている。コントロールカード６０４の裏面上には、電子部品の一種として複数のＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅが実装されている。複数のＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅは、複数のユニット６２〜６６のそれぞれと一対一で対応しており、ユニット６２〜６６のうち各々対応するユニットのインバータ回路に含まれるトランジスタのオン／オフを制御する。また、複数のＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅは、ヒートシンク６０３と熱的に結合されている。すなわち、ヒートシンク６０３は、複数のＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅと冷却用配管６０８との間に配置される。

カードプレート６０２上には、複数の冷却用ファン６０６ａがコントロールユニット６００の短手方向に配列されている。複数の冷却用ファン６０６ａは、ＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅで発生した熱により熱せられた空気を攪拌して筐体内の温度勾配を解消するためにＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅのそれぞれに対応して設けられており、ＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅのそれぞれに向かう気流を発生する。

筐体６０１内の底面上には、カードプレート６０２と並んで、長方形の平面形状を有するカードプレート６１３が更に設けられている。このカードプレート６１３上には電源カード６０９が設けられている。電源カード６０９上には、２個の電源ＩＣ（電源ユニット）６１０が設けられている。各電源ＩＣ６１０には、電源ＩＣを空冷するためのヒートシンク６１１が設けられている。また、筐体６０１の内側面に接して熱伝導プレート６１４が設けられており、電源ＩＣ６１０及びヒートシンク６１１は、熱伝導プレート６１４と面接触している。このため、電源ＩＣ６１０で発生した熱の一部を放熱することが可能となる。また、カードプレート６１３上には、２個の冷却用ファン６０６ｂが設けられている。これらの冷却用ファン６０６ｂは、電源ＩＣ６１０で発生した熱により熱せられた空気を攪拌して筐体内の温度勾配を解消するために設けられており、電源ＩＣ６１０に向かう気流を発生する。

コントロールカード６０４に実装された電子部品の入出力部はコネクタ６０７に接続されており、例えばユニット６２〜６６を動作させるための命令信号や電子部品からの出力信号等はコネクタ６０７を介して入出力される。コネクタ６０７は、例えばサーボ制御ユニット６０を制御するための制御部（図示せず）と配線接続される。

コネクタ６０７は、筐体６０１の側面における凹状窪み部分に設けられており、この窪み部分は、パッキン６１６により覆われている。パッキン６１６は、筐体カバー６０１ｂを介してパッキン押さえ部材６１７により覆われている。パッキン６１６により、コネクタ６０７の防水及び防塵が実現される。

ここで、コントロールユニット６００における水冷構造について更に詳細に説明する。図９〜図１１は、冷却構造について示す図である。図９（ａ）はヒートシンク６０３及び冷却用配管６０８を示す平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示されるＶ−Ｖ線に沿う側断面図である。また、図１０は、ヒートシンク６０３及び冷却用配管６０８を覆うように配置されたコントロールカード６０４を示す平面図である。また、図１１は、図１０に示されるVI−VI線に沿う断面の一部を示す側断面図である。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示されるように、本実施形態における冷却用配管６０８はヘアピンパイプ状に成形されており、ヒートシンク６０３の裏面側に接合されて固定されている。より詳細には、冷却用配管６０８は、複数の配管部分６０８ａを含んで構成されている。これら複数の配管部分６０８ａは、ヒートシンク６０３の短手方向に各々延びており、且つ該方向と交差するヒートシンク６０３の長手方向に所定の間隔をおいて並設されている。そして、複数の配管部分６０８ａは、その一端側及び他端側がＵ字状の配管部分６０８ｂによって交互に連結されることにより、全体として単一の配管を構成している。

ヒートシンク６０３は、ヒートシンク６０３の短手方向に延びておりヒートシンク６０３の長手方向に並ぶ複数の矩形状の冷却領域６０３ａ〜６０３ｅを含んでいる。複数の冷却領域６０３ａ〜６０３ｅのそれぞれは、複数の配管部分６０８ａのうち隣り合う２本の配管部分６０８ａと熱的に結合されている。言い換えれば、複数の冷却領域６０３ａ〜６０３ｅは、上方から見てそれぞれが２本の配管部分６０８ａを含むように画定されている。

また、図１０及び図１１を参照すると、上述したように、コントロールカード６０４の裏面上には複数のＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅが実装され、表面上には電磁弁などへの電気信号を生成する電気接点６１８等の電気部品が複数配置されている。そして、複数のＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅは、コントロールカード６０４に形成されたパターン配線によって接続され、通信を行っている。これらのＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅはヒートシンク６０３の長手方向に並んで配置されており、それぞれヒートシンク６０３の冷却領域６０３ａ〜６０３ｅ上に配置されている。そして、ＣＰＵ６０５ａは熱伝導性シート６１２を介してヒートシンク６０３の冷却領域６０３ａと熱的に結合されており、ＣＰＵ６０５ｂは熱伝導性シート６１２を介して冷却領域６０３ｂと熱的に結合されている（図１１を参照）。ＣＰＵ６０５ｃ〜６０５ｅも同様に、熱伝導性シートを介して冷却領域６０３ｃ〜６０３ｅと熱的に結合されている。すなわち、本実施形態においては、複数のＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅが、一つのＣＰＵにつき一つの冷却領域に対して熱的に結合されている。

なお、コントロールカード６０４には、例えば図１０に示すようにＣＰＵ６０５ｃ〜６０５ｅとは別のＣＰＵ６１５が実装されていることがある。このＣＰＵ６１５は、例えば複数のＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅを統合的に制御するための上位ＣＰＵである。このようなＣＰＵは、インバータ回路等を制御するＣＰＵ６０５ｃ〜６０５ｅと比較して発熱量が大きくないため、冷却領域６０３ｃ〜６０３ｅとは関係なくコントロールカード６０４上の任意の位置に配置される。

また、上述したように、ＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅは、ＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅとヒートシンク６０３との間に配設された熱伝導性シート６１２を介してヒートシンク６０３と熱的に結合されている。熱伝導性シート６１２は、ヒートシンク６０３からＣＰＵ６０５ａ〜６０５ｅへ伝わる振動を吸収しうる弾性材料を含むことが好ましく、例えばシリコーンゴムからなる。

続いて、昇降圧コンバータユニット６６及びインバータユニット６２〜６５における水冷構造について詳細に説明する。図１２（ａ）は、昇降圧コンバータユニット６６の内部構成を示す平面図である。また、図１２（ｂ）は、昇降圧コンバータユニット６６の内部構成を示す側面図である。なお、これらの図においては、昇降圧コンバータユニット６６の内部構成がわかるようにケースの天板や側板を外した状態を示している。

昇降圧コンバータユニット６６の内部には、昇降圧コンバータ１００のトランジスタ１００Ｂ及び１００Ｃ（図３参照）を組み込んだインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ：Intelligent Power Module）１０３と、リアクトル１０１と、冷却用配管６６ａとが内蔵されている。ＩＰＭ１０３は、配線基板１０４上に実装されている。冷却用配管６６ａは、昇降圧コンバータユニット６６の側面に沿って二次元状に配設されている。具体的には、冷却用配管６６ａは、昇降圧コンバータユニット６６の内部でなるべく長く配設されるように幾重にも折れ曲がった状態で矩形断面の金属容器６６ｂに収容されており、またこの金属容器６６ｂの内側面に接している。金属容器６６ｂの外側面には、図１２（ａ）に示すようにリアクトル１０１及びＩＰＭ１０３が接触配置されており、金属容器６６ｂはリアクトル１０１及びＩＰＭ１０３からの熱を冷却用配管６６ａへ伝える。これにより、リアクトル１０１及びＩＰＭ１０３が冷却される。なお、リアクトル１０１には、リアクトル１０１の温度を検出するための温度センサ１０７が設けられることが好ましい。

図１３（ａ）は、インバータユニット６２の内部構成を示す平面図である。また、図１３（ｂ）は、インバータユニット６２の内部構成を示す側面図である。なお、これらの図においては、図１２と同様に、インバータユニット６２の内部構成がわかるようにケースの天板や側板を外した状態を示している。また、インバータユニット６３〜６５の内部構成は、内蔵するインバータ回路の構成を除いて、図１３に示すインバータユニット６２の内部構成と同様である。

インバータユニット６２の内部には、インバータ回路のトランジスタを組み込んだＩＰＭ１０５と、冷却用配管６２ａとが内蔵されている。ＩＰＭ１０５は、配線基板１０６上に実装されている。冷却用配管６２ａは、昇降圧コンバータユニット６６における冷却用配管６６ａと同様の形態で配設されている。冷却用配管６２ａは矩形断面の金属容器６２ｂに収容されており、またこの金属容器６２ｂの内側面に接している。金属容器６２ｂの外側面には、図１３（ａ）に示すようにＩＰＭ１０５が接触配置されており、金属容器６２ｂはＩＰＭ１０５からの熱を冷却用配管６２ａへ伝える。

図１４は、冷却液循環システム７０による旋回用電動機２１の冷却方式を説明するための図である。なお、電動発電機１２における冷却方式も旋回用電動機２１における方式と同様なので、ここでは旋回用電動機２１についてのみ代表して説明する。

図１４に示すように、旋回用電動機２１は、駆動部ケース２０１と、駆動部ケース２０１に取り付けられたステータ２０２と、ステータ２０２の径方向内方において回転自在に配設されたロータ２０３と、ロータ２０３を貫通して延在し、駆動部ケース２０１に対してベアリング２０４、２０５によって回転自在に配設された出力軸２０６とを備えている。駆動部ケース２０１は、側板２０７及び２０８と、側板２０７及び２０８の間に取り付けられ、軸方向に延びる筒状のモータフレーム２０９とによって構成され、ベアリング２０４は側板２０７に、ベアリング２０５は側板２０８に、ステータ２０２はモータフレーム２０９に取り付けられている。

ステータ２０２は図示されないコイルを備えており、該コイルに所定の電流を供給すると、旋回用電動機２１が駆動され、ロータ２０３が電流の大きさに対応する回転速度で回転する。そして、ロータ２０３の回転は、ロータ２０３が取り付けられた出力軸２０６に伝達される。

旋回用電動機２１の駆動に伴って発生した熱を放熱し、旋回用電動機２１を冷却するために、駆動部ケース２０１の外周にはジャケット２１１が取り付けられている。ジャケット２１１は、冷却液が供給される冷却液供給口２１２、旋回用電動機２１を冷却した後の、温度が高くなった冷却液を排出する冷却液排出口２１３、及び冷却液供給口２１２と冷却液排出口２１３とを連結し、螺旋又は蛇行させて延在する一本の冷却液流路２１４を有する。ポンプ７２からラジエター７３及びサーボ制御ユニット６０を通過して冷却液供給口２１２へ供給された冷却液は、冷却液流路２１４内を蛇行しながら流れ、その間に旋回用電動機２１を冷却した後、冷却液排出口２１３から排出される。なお、この冷却液循環システムには、図１４に示すように冷却液を補充するための補助タンク７５が設けられることが好ましい。

ここで、コントローラ３０のＤＣバス電圧低下モードについて更に説明する。前述したように、ＤＣバス電圧低下モードとは、ハイブリッド型建設機械１の運転が停止した状態においてＤＣバス１１０の電圧を低下させるための動作モードであって、インバータ回路１８Ａ，２０Ａおよび２０Ｂ、並びに昇降圧昇降圧コンバータ１００を全て停止させ、昇降圧コンバータ１００とバッテリ１９との間に設けられたスイッチ１００Ｅ，１００Ｆを非接続状態とした後、インバータ回路２０Ｃを駆動してポンプモータ７１に電力を消費させることにより、ＤＣバス１１０の電圧を低下させるモードである。

図１５は、ＤＣバス電圧低下モードにおけるハイブリッド型建設機械１の動作を示すフローチャートである。まず、作業者によって、ハイブリッド型建設機械１の運転を停止する為にイグニッションキー４０が操作される（ステップＳ１１）。本実施形態では、このようにハイブリッド型建設機械１の運転が停止される毎に、コントローラ３０がＤＣバス電圧低下モードを開始する。すなわち、コントローラ３０は、上記キー４０の操作を受けて、インバータ回路１８Ａ、２０Ａ及び２０Ｂの駆動を停止する（ステップＳ１２）。これにより、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への電力供給が停止する。次に、コントローラ３０は、昇降圧コンバータ１００の駆動を停止する（ステップＳ１３）。そして、コントローラ３０は、昇降圧コンバータ１００とバッテリ１９との間のスイッチ１００Ｅ，１００Ｆ（図３を参照）を非導通状態とする（ステップＳ１４）。これにより、ＤＣバス１１０とバッテリ１９とが電気的に分離される。そして、コントローラ３０は、エンジン１１のＥＣＵ等に指示してエンジン１１を停止させる（ステップＳ１５）。

このとき、インバータ回路２０Ｃは冷却用電動機であるポンプモータ７１の駆動を続けており、ポンプモータ７１によって冷却液循環システム７０の内部を冷却液が循環し続けている。コントローラ３０は、インバータ回路２０Ｃの駆動を続けて、ポンプモータ７１の動作を継続させる（ステップＳ１６）。インバータ回路２０Ｃの駆動は、図３に示した電圧センサ１１０ｂによって検出されるＤＣバス１１０の電圧が所定の閾値以下となるまで継続される（ステップＳ１７；Ｎｏ）。なお、この所定の閾値は、例えば「人体が著しく濡れている状態、または金属製の電気機械設備や構造物人体の一部が常時接触している状態」でも安全とされる２５Ｖが好適である（日本電気協会指針・種別第２種）。

そして、ＤＣバス１１０の電圧が所定の閾値以下になると（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、コントローラ３０はインバータ回路２０Ｃの駆動を停止する（ステップＳ１８）。これにより、ポンプモータ７１の動作が停止してＤＣバス電圧低下モードが終了し、ハイブリッド型建設機械１の運転が完全に停止する。

図１６は、ＤＣバス電圧低下モードにおけるＤＣバス１１０の電圧の推移の一例を示すグラフである。ポンプモータ７１の駆動が継続されたままスイッチ１００Ｅ，１００Ｆ（図３を参照）が非導通状態になると（図中の時刻Ｔ１）、ＤＣバス１１０の電圧Ｖｄｃは直前の電圧Ｖａｃｔから徐々に低下する。この低下速度はポンプモータ７１の消費電力に依存する。そして、ＤＣバス１１０の電圧Ｖｄｃが所定の閾値Ｖｔｈを下回ると（図中の時刻Ｔ２）、ポンプモータ７１の動作が停止するので電圧Ｖｄｃの低下速度は緩くなる。

本実施形態のハイブリッド型建設機械１によって得られる効果について説明する。上述したように、ハイブリッド型建設機械１は、インバータユニット６２〜６５や昇降圧コンバータユニット６６、コントロールユニット６００を冷却するための冷却液循環用のポンプ７２を備えている。そして、メンテナンスなどの必要に応じてＤＣバス１１０の電圧を低下させる際、ポンプ７２を駆動するためのポンプモータ７１をコントローラ３０がＤＣバス１１０の電圧によって駆動させることにより、ＤＣバス１１０の電圧が消費される。本来、ポンプ７２はインバータユニット６２〜６５や昇降圧コンバータユニット６６を冷却するためにハイブリッド型建設機械１に搭載されたものなので、このような方式によれば、ＤＣバス電圧低下モードのためだけに抵抗やスイッチ等の部品を新たに追加する必要はない。従って、本実施形態のハイブリッド型建設機械１によれば、信頼性の低下が抑制された構成でもって、ＤＣバス１１０の電圧を低下させることができる。

また、ポンプモータ７１は、例えば油圧ポンプを駆動する電動発電機１２や、旋回体４といった作業要素を駆動する旋回用電動機２１等の作業用電動機とは異なり、可動部や作業要素等に対して駆動力を与えるものではなく、このポンプモータ７１が駆動しても配管内部を冷却液が循環するだけである。従って、本実施形態のハイブリッド型建設機械１によれば、作業要素等に対して駆動力を与えることなくＤＣバス１１０の電圧を低下させることができるので、ＤＣバス１１０の電圧を安全に低下させることができる。

また、本実施形態では、コントローラ３０が、ハイブリッド型建設機械１の運転が停止される毎にＤＣバス電圧低下モードを開始している。これにより、ハイブリッド型建設機械１が運転を停止している時には必ずＤＣバス１１０の電圧が低下していることとなり、メンテナンスの際にＤＣバス１１０の電圧を低下させるための作業を省くことができる。

なお、本実施形態では、ポンプモータ７１及びポンプ７２を含む冷却液循環システム７０が、インバータユニット６２〜６５（インバータ回路１８Ａ、２０Ａ及び２０Ｂ）、昇降圧コンバータユニット６６（昇降圧コンバータ１００）、及びコントロールユニット６００（コントローラ３０）を冷却しているが、これらのうち少なくとも一つのユニットを冷却するためのポンプ及びポンプモータであっても、該ポンプモータを駆動することによりＤＣバス１１０の電圧を好適に低下させることができる。

また、本実施形態では、ポンプモータ７１を駆動することによってＤＣバス１１０の電圧を低下させているが、図７に示した冷却用ファン６０６ａ，６０６ｂを回転させることによってＤＣバス１１０の電圧を低下させてもよく、これらの方式を併用してもよい。具体的には、冷却用ファン６０６ａ，６０６ｂを駆動するためのモータ（すなわち冷却用電動機）を駆動する回路（冷却用電動機駆動回路）をＤＣバス１１０と該モータとの間に設け、この回路をコントローラ３０が制御する構成とする。そして、ＤＣバス電圧低下モードにおいて、コントローラ３０が上記回路によってモータを回転させることにより、ＤＣバス１１０の電圧が消費される。また、本実施形態ではコントロールユニット６００にのみ冷却用ファンが設けられているが、冷却用ファンは、インバータユニット６２〜６５（インバータ回路１８Ａ、２０Ａ及び２０Ｂ）、昇降圧コンバータユニット６６（昇降圧コンバータ１００）、及びコントロールユニット６００（コントローラ３０）のうち少なくとも一つに内蔵されていればよい。

続いて、上記実施形態におけるＤＣバス電圧低下モードの変形例について説明する。図１７は、一変形例に係るＤＣバス電圧低下モードでのハイブリッド型建設機械１の動作を示すフローチャートである。まず、作業者によって、ハイブリッド型建設機械１の運転を停止する為にイグニッションキー４０が操作される（ステップＳ２１）。なお、本変形例においても、ハイブリッド型建設機械１の運転が停止される毎に、コントローラ３０がＤＣバス電圧低下モードを開始する。すなわち、コントローラ３０は、上記キー４０の操作を受けて、インバータ回路１８Ａ、２０Ａ及び２０Ｂの駆動を停止する（ステップＳ２２）。これにより、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への電力供給が停止する。

次に、コントローラ３０は、図３に示した電圧センサ１１０ｂによって検出されるＤＣバス１１０の電圧値と、バッテリ１９の両端電圧とを比較する（ステップＳ２３）。そして、ＤＣバス１１０の電圧値がバッテリ１９の両端電圧より大きい場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、昇降圧コンバータ１００におけるＤＣバス１１０側の目標電圧をバッテリ１９の両端電圧と等しく設定し（ステップＳ２４）、昇降圧コンバータ１００の駆動を継続する（ステップＳ２５）。そして、ＤＣバス１１０の電圧値がバッテリ１９の両端電圧より大きい間は（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、昇降圧コンバータ１００を駆動してバッテリ１９の充電を行う。

ＤＣバス１１０の電圧値がバッテリ１９の両端電圧以下になると（ステップＳ２６；Ｎｏ、またはステップＳ２３；Ｎｏ）、コントローラ３０は、昇降圧コンバータ１００の駆動を停止する（ステップＳ２７）。そして、コントローラ３０は、昇降圧コンバータ１００とバッテリ１９との間のスイッチ１００Ｅ，１００Ｆ（図３を参照）を非導通状態とする（ステップＳ２８）。これにより、ＤＣバス１１０とバッテリ１９とが電気的に分離される。そして、コントローラ３０は、エンジン１１のＥＣＵ等に指示してエンジン１１を停止させる（ステップＳ２９）。

このとき、インバータ回路２０Ｃは冷却用電動機であるポンプモータ７１の駆動を続けており、ポンプモータ７１によって冷却液循環システム７０の内部を冷却液が循環し続けている。コントローラ３０は、インバータ回路２０Ｃの駆動を続けて、ポンプモータ７１の動作を継続させる（ステップＳ３０）。インバータ回路２０Ｃの駆動は、電圧センサ１１０ｂによって検出されるＤＣバス１１０の電圧が所定の閾値以下となるまで継続される（ステップＳ３１；Ｎｏ）。なお、この所定の閾値の好適な値は、上記実施形態と同様である。

そして、ＤＣバス１１０の電圧が所定の閾値以下になると（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、コントローラ３０はインバータ回路２０Ｃの駆動を停止する（ステップＳ３２）。これにより、ポンプモータ７１の動作が停止してＤＣバス電圧低下モードが終了し、ハイブリッド型建設機械１の運転が完全に停止する。

本変形例では、上記実施形態と同様、ＤＣバス電圧低下モードにおいて、コントローラ３０がポンプモータ７１をＤＣバス１１０の電圧によって駆動させることにより、ＤＣバス１１０の電圧が消費される。従って、ＤＣバス電圧低下モードのためだけに抵抗やスイッチ等の部品を新たに追加する必要がなく、信頼性の低下が抑制された構成でもって、ＤＣバス１１０の電圧を低下させることができる。また、ポンプモータ７１は可動部や作業要素等に対して駆動力を与えるものではないので、ＤＣバス１１０の電圧を安全に低下させることができる。

また、本変形例のように、ＤＣバス電圧低下モード開始時にＤＣバス１１０の電圧がバッテリ１９の両端電圧より高い場合には、スイッチ１００Ｅ及び１００Ｆを非接続状態とする前に、昇降圧コンバータ１００を駆動してバッテリ１９を充電させることが好ましい。これにより、ＤＣバス１１０の電圧を少しでもバッテリ１９に蓄え、エネルギー効率をより向上させることができる。

上記実施形態におけるＤＣバス電圧低下モードの別の変形例について説明する。図１８は、別の変形例に係るＤＣバス電圧低下モードでのハイブリッド型建設機械１の動作を示すフローチャートである。本変形例では、ハイブリッド型建設機械１が運転を停止している状態において、運転室４ａ（図１参照）内の操作パネルを介して作業者によりＤＣバス電圧低下モードの開始に関する入力が為された際に、コントローラ３０がＤＣバス電圧低下モードを開始する。

まず、作業者によってイグニッションキー４０が操作され、ハイブリッド型建設機械１が通電状態とされる（ステップＳ４１）。なお、このときエンジン１１は停止したままであり、インバータ回路１８Ａ、２０Ａ〜２０Ｃも停止した状態である。そして、コントローラ３０は、作業者によるＤＣバス電圧低下モードの開始に関する入力を受けて（ステップＳ４２）、インバータ回路２０Ｃの駆動を開始する（ステップＳ４３）。すなわち、インバータ回路２０Ｃは冷却用電動機であるポンプモータ７１の駆動を開始し、ポンプモータ７１によって冷却液循環システム７０の内部を冷却液が循環し始める。コントローラ３０は、インバータ回路２０Ｃの駆動を続けてポンプモータ７１の動作を継続させ（ステップＳ４４）、このインバータ回路２０Ｃの駆動は、電圧センサ１１０ｂによって検出されるＤＣバス１１０の電圧が所定の閾値以下となるまで継続される（ステップＳ４５；Ｎｏ）。なお、この所定の閾値の好適な値は、上記実施形態と同様である。

そして、ＤＣバス１１０の電圧が所定の閾値以下になると（ステップＳ４５；Ｙｅｓ）、コントローラ３０はインバータ回路２０Ｃの駆動を停止する（ステップＳ４６）。これにより、ポンプモータ７１の動作が停止してＤＣバス電圧低下モードが終了する。

本変形例では、上記実施形態と同様、ＤＣバス電圧低下モードにおいて、コントローラ３０がポンプモータ７１をＤＣバス１１０の電圧によって駆動させることにより、ＤＣバス１１０の電圧が消費される。従って、ＤＣバス電圧低下モードのためだけに抵抗やスイッチ等の部品を新たに追加する必要がなく、信頼性の低下が抑制された構成でもって、ＤＣバス１１０の電圧を低下させることができる。また、ポンプモータ７１は可動部や作業要素等に対して駆動力を与えるものではないので、ＤＣバス１１０の電圧を安全に低下させることができる。

また、本変形例のように、ハイブリッド型建設機械１が運転を停止している状態で、作業者からの入力があった場合にコントローラ３０がＤＣバス電圧低下モードを開始してもよい。これにより、作業者が必要に応じてＤＣバス１１０の電圧を低下させることができる。

ここで、上記実施形態では、図４に示したように、サーボ制御ユニット６０、旋回用電動機２１、電動発電機１２、減速機１３等の発熱体全てをキーオフ後に冷却する形態について説明したが、本発明に係る作業機械においては、冷却用電動機が少なくともコントロールユニット６００を冷却すればよい。コントロールユニット６００は密閉構造を有するので、コントロールユニット６００内に配置された電子部品は外気によっては冷却されない。このため、キーオフ後に直ちにコントロールユニット６００での冷却液の循環を停止させると、運転により高温となったコントロールユニット６００内の電子部品からヒートシンクを介して熱を奪うことができず、コントロールユニット６００内の電子部品の温度や筐体６０１内の空気の温度が上昇してしまう。これに対して、キ−オフ後にコントロールユニット６００の冷却液の循環を持続させることにより、コントロールユニット６００内の電子部品の寿命を延ばすことができる。

本発明を他の作業機械に適用した例について説明する。図１９（ａ）は、作業機械としてのフォークリフト１Ａの外観を示す図である。図１９（ａ）に示すように、フォークリフト１Ａは、その車体後方に重りをつけることにより当該車体のバランスをとるように構成された、いわゆるカウンタ式のフォークリフトである。

フォークリフト１Ａは、運転者が乗り込んで着座するための運転席３１、フォーク３２、車輪３４，３８等を有して構成されている。フォーク３２は、荷物を昇降させるためのものであり、このフォーク３２は、運転席３１より前方側に設けられている。車輪３４，３８は、運転席３１より前方と後方とに２つずつ配置されており、運転席３１よりも後方に配置された車輪３８は、操舵用の車輪である。一方、運転席３１よりも前方に配置された車輪３４は、駆動輪である。

図１９（ｂ）は、フォークリフト１Ａが備える電気系統の概略構成図である。フォークリフト１Ａは、インバータ回路４２，４３を有しており、インバータ回路４２，４３は、蓄電手段４１からの直流電力により駆動される。インバータ回路４２は、直流電力を交流電力に変換して荷役モータ３５を駆動する。一方、インバータ回路４３は、走行モータ３６を駆動する。荷役モータ３５は、フォーク３２を昇降させるための作業用電動機であり、走行モータ３６は、車輪３４を駆動するための作業用電動機である。インバータ回路４２，４３は、図示しないコントローラによって駆動される。なお、蓄電手段４１、インバータ回路４２，４３を内蔵するインバータユニット、及びコントローラを内蔵するコントロールユニットの構成は、上述した蓄電手段１２０、インバータユニット６２〜６５及びコントロールユニット６００と同様にできる。

また、フォークリフト１Ａは、インバータ回路４２，４３並びに蓄電手段４１の昇降圧コンバータを冷却するための冷却液循環システムを備えている。すなわち、フォークリフト１Ａは、冷却液を循環させるポンプ７８と、ポンプ７８を駆動するポンプモータ（冷却用電動機）７９と、ポンプモータ７９と蓄電手段４１との間に接続されたインバータ回路４４とを備えている。インバータ回路４４は、インバータ回路４２，４３と同様に図示しないコントローラによって駆動される。

そして、このコントローラは、蓄電手段４１のＤＣバスの電圧を低下させるためのＤＣバス電圧低下モードを有しており、該ＤＣバス電圧低下モードにおいて、インバータ回路４２，４３を停止させると共に、インバータ回路４４を駆動してポンプモータ７９に電力を消費させることによりＤＣバスの電圧を低下させる。

本発明による作業機械は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では作業機械としてリフティングマグネット車両並びにフォークリフトの場合を例示して説明したが、他の作業機械（例えば、ショベルやホイルローダ、クレーン）にも本発明を適用してもよい。

１…ハイブリッド型建設機械、２…走行機構、３…旋回機構、４…旋回体、４ａ…運転室、５…ブーム、６…アーム、７…リフティングマグネット、１１…エンジン、１２…電動発電機、１４…メインポンプ、１８Ａ，２０Ａ〜２０Ｃ…インバータ回路、１９…バッテリ、２１…旋回用電動機、２４…旋回減速機、２６…操作装置、２７，２８…油圧ライン、２９…圧力センサ、３０…コントローラ、６０…サーボ制御ユニット、６２〜６５…インバータユニット、６２ａ〜６６ａ…冷却用配管、６６…昇降圧コンバータユニット、６８…ヒートシンク、７０…冷却液循環システム、７１…ポンプモータ、７２…ポンプ、７３…ラジエター、７５…補助タンク、７７…温度センサ、１００…昇降圧コンバータ、１００Ｂ，１００Ｃ…トランジスタ、１００Ｅ，１００Ｆ…スイッチ、１０１…リアクトル、１１０…ＤＣバス、１１０ｂ…電圧センサ、１２０…蓄電手段、６００…コントロールユニット、６０１…筐体、６０２…カードプレート、６０３…ヒートシンク、６０４…コントロールカード、６０８…冷却用配管。

Claims (5)

1. 操作者の操作により駆動される作業用電動機と、
   第１のインバータ回路を介して前記作業用電動機に接続された直流母線と、
   直流電圧変換器及びスイッチを介して前記直流母線に接続された蓄電池と、
   前記第１のインバータ回路、前記直流電圧変換器、及び前記スイッチを制御する制御部と、
   前記第１のインバータ回路、前記直流電圧変換器、及び前記制御部のうち少なくとも一つを冷却するための冷却用ファン及び／又は冷却液循環用ポンプを駆動する冷却用電動機と、
   前記冷却用電動機と前記直流母線との間に接続され、前記制御部により制御されて前記冷却用電動機を駆動する冷却用電動機駆動回路と、
   を備え、
   前記制御部は、当該作業機械の運転停止時に前記直流母線の電圧を低下させるための母線電圧低下モードを有し、該母線電圧低下モードにおいて、前記スイッチを非接続状態としたのち前記冷却用電動機駆動回路を作動させて前記冷却用電動機に電力を消費させることにより前記直流母線の電圧を低下させることを特徴とする、作業機械。
2. 前記制御部は、前記母線電圧低下モードにおいて、前記直流母線の電圧が所定値以下になった場合に前記冷却用電動機駆動回路の動作を停止させることを特徴とする、請求項１に記載の作業機械。
3. 前記制御部は、前記母線電圧低下モード開始時に前記直流母線の電圧が前記蓄電池の電圧より高い場合には、前記スイッチを非接続状態とする前に、前記直流電圧変換器を駆動して前記蓄電池を充電させることを特徴とする、請求項１または２に記載の作業機械。
4. 前記制御部は、当該作業機械が運転を停止する毎に前記母線電圧低下モードを開始することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業機械。
5. 前記制御部は、当該作業機械が運転を停止している状態で、作業者からの入力があった場合に前記母線電圧低下モードを開始することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業機械。

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