JP2011241638A - ハイブリッド式作業機の冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド式作業機に搭載される冷却システムにおいて、簡素な構成および制御で、低温時のエネルギー効率低下を防止する。
【解決手段】冷却回路３０に、コントローラ２５とポンプ３２との間を循環するように、ヒート回路４０が並設される。低温時には、開閉弁制御装置５０は開閉弁４２を開き、ヒート回路４０が形成される。ヒート回路４０において、コントローラ２５を冷却した冷却媒体は、コントローラ２５の発熱により加温される。ヒート回路４０は管路抵抗が少なく、また冷却媒体加温により、粘性増加に起因するエネルギー効率低下を防止できる。ヒート回路４０はヒータのような外部熱源を必要とせず、従来技術におけるヒータ加温に起因するエネルギー効率低下という課題は生じない。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド式作業機に搭載される電動機器の冷却システムに関する。

油圧作業機の一例であるショベルは、走行体と、この走行体に旋回可能に設けた旋回体と、この旋回体に俯仰動可能に接続されたブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型の作業装置（フロント装置）とを備えている。これら走行体、旋回体、及び作業装置は、このショベルに備えられた駆動装置の被駆動部材を構成している。

この駆動装置は、元来、エンジン等の原動機と、この原動機によって駆動される少なくとも１つの油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、ブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブーム油圧シリンダ、アーム油圧シリンダ、バケット油圧シリンダ、走行体を走行させる走行油圧モータ、及び旋回体を走行体に対し旋回させる旋回油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータとを有する油圧方式の駆動装置として構成されていた。

一方、自動車の分野では、エンジンで発電機を駆動し、その発電電力を駆動するとともに残りの電力をバッテリに蓄積し、エンジンのパワーが足りない時にバッテリの電力により発電機を電動モータとして駆動しエンジンをアシストする、いわゆるハイブリッド式の駆動装置が提唱されている。この方式により、エンジンは常に効率のよい状態で作動することが可能となり、省エネルギー化及び低排気ガス化を図れるようになっている。

近年、油圧ショベル等の油圧作業機においても、このハイブリッド式が提案されつつあり、例えば、旋回電動モータを有するハイブリッド式の油圧作業機がある。

ところで、旋回電動モータや、電気エネルギーを充放電する蓄電装置や、旋回電動モータの駆動と蓄電装置の充放電とを制御するコントローラなどの電動機器は、発熱を伴う。そのため、ハイブリッド式の油圧作業機にはこれらの電動機器を冷却する冷却システムが搭載されている。冷却システムは冷却回路を備え、冷却回路は冷却媒体を冷却するラジエータと冷却媒体を循環するポンプとを有し、ラジエータによって冷却された冷却媒体をポンプで循環し、その冷却媒体により電動機器を冷却する。

冷却媒体として一般に用いられるLLCは低温時において粘性が増し、冷却回路の管路抵抗が増大する。このため、ポンプ負荷が増大し、エネルギー効率が低下する。このような課題は、ハイブリッド式自動車の冷却システムにおいても発生する。

この課題に対し、特許文献１に記載の冷却システムが提案されている。この従来技術の冷却システムは、季節に関係なく安定した冷却が可能な電気自動車の冷却システムを提供することを目的とし、冷却回路と、複数の切換弁と、ヒータを有するヒート回路とを備え、外気温度に基づいて複数の切換弁の開閉を制御する。低温時には、常温時に冷却回路を形成していた切換弁を閉じ、常温時に閉じていた別の切換弁を開き、ヒート回路を形成する。冷却媒体は外部熱源であるヒータにより加温され、ヒート回路を循環する。これにより、従来技術の冷却システムは、低温時の冷却媒体の粘性増加に起因するエネルギー効率低下を防止できる。

特許３４９７８７３号公報

しかしながら、上記特許文献1に係る従来技術の冷却システムは下記のような課題があった。従来技術の冷却システムは低温時に外部熱源であるヒータを用いて冷却媒体を加温している。この際、ヒータのエネルギーは蓄電装置から供給される。蓄電装置のエネルギーは主に電動モータを駆動するために使用されることを期待されており、それ以外の使用は好ましくない。すなわち、ヒータ加温に起因してエネルギー効率が低下する。

また、従来技術の冷却システムは、このヒータに加えて、複数の切換弁と、これらを制御する制御手段を必須の構成としており、構成が複雑で、かつ制御も複雑である。複雑な構成や制御は、製造コスト増加や故障の原因となる。

本発明の目的は、簡素な構成および制御で、低温時のエネルギー効率低下を防止できるハイブリッド式作業機の冷却システムを提供することにある。

（１）本発明は、上記目的を達成するために、エンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの吐出油により駆動される油圧アクチュエータと、エンジンにより駆動される第１電動機と、第１電動機による発電電力を充電する蓄電装置と、第１電動機および蓄電装置の電力により駆動される第２電動機と、第１電動機および第２電動機の駆動と蓄電装置の充放電を制御するコントローラとを備えたハイブリッド式作業機に搭載され、冷却媒体を冷却するラジエータと冷却媒体を循環するポンプとを有し、前記ラジエータによって冷却された冷却媒体を前記ポンプで循環し、その冷却媒体により前記蓄電装置と前記コントローラと前記第２電動機とを冷却する冷却回路を備えたハイブリッド式作業機の冷却システムにおいて、前記冷却回路に並設された第２管路と、この第２管路上に配設された開閉弁とを有し、この第２管路および開閉弁を介して、コントローラを冷却した冷却媒体を前記ポンプに循環させるヒート回路を備えるものとする。

このように構成した本発明においては、低温時にはヒート回路が形成される。ヒート回路は冷却回路に比べて管路抵抗が少ない。またヒート回路はコントローラの発熱により冷却媒体を加温する。これにより、低温時の冷却媒体粘性増加に起因するエネルギー効率低下を防止できる。

一方、ヒート回路はヒータのような外部熱源を必要とせず、従来技術におけるヒータ加温に起因するエネルギー効率低下という課題は生じない。

これにより、簡素な構成において、低温時のエネルギー効率低下を防止できる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記ポンプは、前記ラジエータと前記コントローラとの間に挿入され、前記第２管路は、前記ポンプ上流と前記コントローラ下流とを接続するものとする。

これにより、ヒート回路が形成される。

（３）上記（１）および（２）において、好ましくは、前記コントローラと前記開閉弁と前記ポンプとをユニット化するものとする。

これにより、配線簡素化、防振支持共有化など、ヒート回路の設計が容易になる。

（４）上記（１）〜（３）において、好ましくは、前記冷却回路は、前記蓄電装置、コントローラ、第２電動機の順に冷却するものとする。

電動機器の中でも特に蓄電装置は高温に曝されると生涯寿命が短くなる傾向がある。この構成により、ラジエータで冷却された直後の最も冷却媒体温度の低い冷却媒体により蓄電装置を冷却することができる。

（５）上記（１）〜（４）において、好ましくは、前記コントローラの下流に設けられ、前記コントローラを冷却した冷却媒体の温度を検出する第１温度センサと、前記蓄電装置の温度を検出する第２温度センサと、前記第２電動機の温度の温度を検出する第３温度センサと、前記第１温度センサの検出温度と前記第２温度センサの検出温度と前記第３温度センサの検出温度とに基づいて、前記開閉弁の切換を制御する開閉弁制御手段とを備えるものとする。

これにより、低温時は、原則として開閉弁が開かれヒート回路が形成される。しかし、低温時であっても、蓄電装置や第２電動機の冷却が必要な場合は、開閉弁が閉じられ冷却回路が形成される。

（６）上記（１）〜（５）において、好ましくは、前記第２電動機の操作信号に基づいて、前記開閉弁の切換を制御する開閉弁制御手段を備えるものとする。

これにより、低温時であっても、第２電動機が操作される場合は、開閉弁が閉じられ冷却回路が形成される。

本発明によれば、ハイブリッド式作業機に搭載される冷却システムにおいて、簡素な構成で、低温時のエネルギー効率低下を防止することができる。

冷却システムを搭載する油圧ショベルの外観を示す図である。 ハイブリッド式油圧ショベルの駆動システムを説明する図である。 第１実施形態の冷却システムを説明する図である。 開閉弁制御装置の演算処理内容を示すフローである。 第２実施形態の冷却システムを説明する図である。 第３実施形態の冷却システムを説明する図である。

〈第１実施形態〉
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。

〜構成〜
図１は、本実施形態の冷却システムを搭載する油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント装置１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。上部旋回体１０１は旋回モータ１０５により下部走行体１００上に旋回可能に搭載され、フロント装置１０２は上部旋回体１０１の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体１０１にはエンジンルーム１０６、運転室１０７が備えられ、エンジンルーム１０６にはエンジン１１が配置されている。フロント装置１０２はブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３を有する多関節構造であり、ブーム１１１はブームシリンダ１１４の伸縮により、アーム１１２はアームシリンダ１１５の伸縮により、バケット１１３はバケットシリンダ１１６の伸縮により、各々回動する。

旋回モータ１０５は、旋回油圧モータ１６（図２参照）と旋回電動モータ２４（図２参照）とから構成されている。すなわち、本実施形態の油圧ショベルはハイブリット式である。なお、走行モータ１０４ａ，１０４ｂが走行油圧モータと走行電動モータとから構成されることもある。

図２はハイブリッド式油圧ショベルの駆動システムを説明する図である。駆動システムは、油圧システム１０と電動システム２０とから構成される。

油圧システム１０は、原動機としてのエンジン１１と、エンジン１１により駆動される油圧ポンプ１２と、油圧ポンプ１２からの吐出油の方向と流量を制御する方向制御弁ユニット１３と、油圧ポンプ１２からの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータ１４（アームシリンダ１１５など）と、油圧アクチュエータ１４により駆動され所望の動作を行う複数の被駆動部材１５（アーム１１２など）と、油圧ポンプ１２からの吐出油により駆動され上部旋回体１０１を旋回する旋回油圧モータ１６とを有する。

電動システム２０は、エンジン１１と、エンジン１１により駆動され発電する第１電動機２２と、第１電動機２２による発電電力を充電する蓄電装置２３（キャパシタ）と、第１電動機２２および蓄電装置２３の電力により駆動される第２電動機２４（旋回電動モータ）と、第１電動機２２および第２電動機２４の駆動と蓄電装置２３の充放電を制御するコントローラ２５とを有する。

蓄電装置２３や旋回電動モータ２４やコントローラ２５などの電動機器は発熱を伴う。このため、ハイブリッド式油圧ショベルにはこれらの電動機器を冷却する冷却システムが搭載されている。

図３は本実施形態の冷却システムを説明する図である。冷却回路３０は、冷却媒体を冷却するラジエータ３１と、冷却媒体を循環するポンプ３２とを有し、ラジエータ３１によって冷却された冷却媒体をポンプ３２で循環し、この冷却媒体によりキャパシタ２３や旋回電動モータ２４やコントローラ２５などの電動機器を冷却する。冷却回路３０は、キャパシタ２３、コントローラ２５、旋回電動モータ２４の順に冷却するように構成されている。

ポンプ３２は、ラジエータ３１とコントローラ２５との間に挿入され、本実施形態では、特に、ラジエータ３１の下流に配置されたキャパシタ２３とコントローラ２５との間に挿入されている。

本実施形態の冷却システムは、冷却回路３０に加えてヒート回路４０を並設する。ヒート回路４０は、冷却回路３０に並設された管路（第２管路）４１と、この管路４１上に配設された開閉弁４２と、開閉弁４２の切り換えを制御する開閉弁制御装置５０とを有し、この管路４１および開閉弁４２を介して、コントローラ２５を冷却した冷却媒体をポンプ３２に循環させる。すなわち、管路４１がコントローラ２５下流とポンプ３２上流とを接続し、開閉弁４２が開くことにより、ヒート回路４０が形成される。言い換えると、コントローラ２５とポンプ３２との間を循環するように、ヒート回路４０が冷却回路３０と並設されている。ヒート回路４０はコントローラ２５の下流の分岐点４５において冷却回路３０から分岐し、ポンプ３２上流の合流点４６において冷却回路３０と合流する。

コントローラ２５と、ポンプ３２と、管路４１と、開閉弁４２と、開閉弁制御装置５０、温度検出センサ５１（後述）とは、ヒート回路ユニット６０に内包されている。

なお、冷却システムは、電動機器を冷却する冷却回路３０と別に、エンジン１１を冷却するエンジン冷却回路８０を有している。エンジン冷却回路８０は冷却媒体を冷却するラジエータ８１と、冷却媒体を循環するポンプ８２とを有している。

〜制御〜
開閉弁制御装置５０は、温度検出センサ５１〜５３および旋回操作信号検出センサ５４から信号を入力し、これらの入力信号に基づいて所定の演算を行ない、演算結果を開閉弁４２に出力する。開閉弁４２は出力信号に基づき切り換えられる。

温度検出センサ５１は、コントローラ２５の下流でかつ分岐点４５の上流に設けられ、コントローラ２５を冷却した冷却媒体の温度を検出する。温度検出センサ５２は、キャパシタ２３に設けられ、キャパシタ２３の温度を検出する。温度検出センサ５３は、旋回電動モータ２４に設けられ、旋回電動モータ２４の温度を検出する。

旋回操作信号検出センサ５４は、運転室１０７内にいるオペレータの旋回操作を検出する。車体コントローラ（図示せず）は、検出信号を入力し、操作方向と操作量を演算し、演算結果を旋回モータ１０５（例えば旋回電動モータ２４）に出力する。

図４は、開閉弁制御装置５０の演算処理内容を示すフローである。開閉弁制御装置５０は、温度検出センサ５１から検出信号を入力し、その検出信号がしめす冷却媒体温度Ｔ１が冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより高いかどうかを判定する（ステップＳ１１０）。冷却媒体基準温度Ｔ１ｓは、冷却媒体の粘性増加に起因する課題が生じない温度の下限値である。開閉弁制御装置５０は、冷却媒体温度Ｔ１が冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより高い（ＹＥＳ）と判定すると、開閉弁４２に「閉」信号を出力する（ステップＳ１５０）。

ステップＳ１１０において、開閉弁制御装置５０は冷却媒体温度Ｔ１が冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより高くない（ＮＯ）と判定すると、温度検出センサ５２から検出信号を入力し、その検出信号がしめすキャパシタ２３の温度Ｔ２がキャパシタ冷却基準温度Ｔ２ｓより高いかどうかを判定する（ステップＳ１２０）。キャパシタ冷却基準温度Ｔ２ｓは、キャパシタ２３の冷却が必要である温度の下限値である。開閉弁制御装置５０は、キャパシタ２３の温度Ｔ２がキャパシタ冷却基準温度Ｔ２ｓより高い（ＹＥＳ）と判定すると、開閉弁４２に「閉」信号を出力する（ステップＳ１５０）。

ステップＳ１２０において、開閉弁制御装置５０はキャパシタ２３の温度Ｔ２がキャパシタ冷却基準温度Ｔ２ｓより高くない（ＮＯ）と判定すると、温度検出センサ５３から検出信号を入力し、その検出信号がしめす旋回電動モータ２４の温度Ｔ３が旋回電動モータ冷却基準温度Ｔ３ｓより高いかどうかを判定する（ステップＳ１３０）。旋回電動モータ冷却基準温度Ｔ３ｓは、旋回電動モータ２４の冷却が必要である温度の下限値である。開閉弁制御装置５０は、旋回電動モータ２４の温度が旋回電動モータ冷却基準温度Ｔ３ｓより高い（ＹＥＳ）と判定すると、開閉弁４２に「閉」信号を出力する（ステップＳ１５０）。

ステップＳ１３０において、開閉弁制御装置５０は旋回電動モータ２４の温度Ｔ３が旋回電動モータ冷却基準温度Ｔ３ｓより高くない（ＮＯ）と判定すると、旋回操作信号検出センサ５４から検出信号を入力し、旋回操作信号が入力されたかどうかを判定する（ステップＳ１４０）。開閉弁制御装置５０は、旋回操作信号が入力された（ＹＥＳ）と判定すると、開閉弁４２に「閉」信号を出力する（ステップＳ１５０）。

ステップＳ１４０において、開閉弁制御装置５０は、旋回操作信号が入力されていない（ＮＯ）と判定すると、開閉弁４２に「開」信号を出力する（ステップＳ１６０）。

ステップＳ１５０、１６０において、開閉弁制御装置５０は、開閉弁４２に開閉信号を出力すると、スタートに戻り、新たな入力を待つ（ステップＳ１７０）。

〜動作〜
本実施形態の動作について説明する。

基本動作として冷却回路３０の動作について説明する。キャパシタ２３、旋回電動モータ２４、コントローラ２５などの電動機器は発熱を伴うため、故障防止の点から冷却する必要がある。

常温時には、冷却媒体温度Ｔ１は冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより高い可能性が高く、開閉弁４２は閉じられ（Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１５０）、冷却回路３０が形成されている。冷却回路３０はラジエータ３１によって冷却された冷却媒体をポンプ３２で循環し、この冷却媒体によりキャパシタ２３、コントローラ２５、旋回電動モータ２４の順に冷却する。

低温時におけるヒート回路４０の動作について説明する。低温時においては冷却媒体の粘性が増す。ところで、旋回電動モータ２４内を流れる冷却回路３０の管路は管路長を長くし接触面積を広くし冷却効果を高めており、管路長が長くなると、管路抵抗によるエネルギー損失は無視できない。このような冷却回路３０において、粘性が増した冷却媒体が流れると、管路抵抗が更に増大するため、ポンプ負荷が増大し、エネルギー効率が低下する。そのため、冷却媒体の粘性増加に起因する課題が生じない温度になるまで、冷却媒体を加温する必要がある。

低温時には、冷却媒体温度Ｔ１は冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより、キャパシタ２３の温度Ｔ２はキャパシタ冷却基準温度Ｔ２ｓより、旋回電動モータ２４の温度Ｔ３は旋回電動モータ冷却基準温度Ｔ３ｓより、各々高くない可能性が高い。この状態で、旋回操作がされなければ、開閉弁４２が開かれ（Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１３０→Ｓ１４０→Ｓ１６０）、ヒート回路４０が形成される（正確には冷却回路３０に加えてヒート回路４０が並設される）。

ヒート回路４０は、管路４１および開閉弁４２を介して、コントローラ２５を冷却した冷却媒体をポンプ３２との間で循環する。ヒート回路４０はキャパシタ２３や旋回電動モータ２４を経由しないため、冷却回路３０に比べて管路抵抗が小さく、粘性増加に起因するエネルギー効率低下を軽減できる。

なお、ヒート回路４０は冷却回路３０に比べて管路抵抗が小さいため、分岐点４５では、大部分の冷却媒体（例えば９５％）がヒート回路４０に流入し、残りの少量の冷却媒体（例えば５％）が冷却回路３０に流入する。したがって、冷却回路３０は実質的に作動せず、冷却媒体の粘性増加に起因する課題はほとんど生じない。

エンジン１１が起動すると、コントローラ２５も起動し、電動システムの制御をおこなうため、コントローラ２５は常に発熱している。ヒート回路４０においても冷却媒体はコントローラ２５を冷却し、冷却媒体はコントローラ２５の発熱により加温される。

冷却媒体が加温され、冷却媒体温度Ｔ１が冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより高くなると、開閉弁４２は再び閉じられ（Ｓ１６０→Ｓ１７０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１５０）、冷却回路３０が形成される（正確には冷却回路３０とヒート回路４０との並設から冷却回路３０のみとなる）。これにより、低温時の冷却媒体の粘性増加に起因するエネルギー効率低下を防止できる。

ところで上記の通り、ヒート回路４０が作動すると、冷却回路３０を循環する冷却媒体は少量であり、冷却回路３０は実質的に作動しない。しかし、諸事情により、キャパシタ２３または旋回電動モータ２４の冷却の必要がある場合もある。以下、第１〜３ケースに例示して説明する。

第１ケースについて説明する。例えば、故障によりキャパシタ２３が異常発熱する場合もある。このときはエネルギー効率よりもキャパシタ２３冷却が優先される。低温時にヒート回路４０が形成されていても、キャパシタ２３の温度Ｔ２はキャパシタ冷却基準温度Ｔ２ｓより高いと、開閉弁４２は再び閉じられ（Ｓ１６０→Ｓ１７０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１５０）、冷却回路３０が形成され、キャパシタ２３を冷却することができる。

第２ケースについて説明する。油圧ショベルが使用され暫く休止した後、再び使用される場合、低温により冷却媒体温度Ｔ１は冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより高くないが、前回使用の余熱により旋回電動モータ２４の温度Ｔ３が旋回電動モータ冷却基準温度Ｔ３ｓより高い可能性もある。このときはエネルギー効率よりも旋回電動モータ２４冷却が優先される。冷却媒体温度Ｔ１は冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより、キャパシタ２３の温度Ｔ２はキャパシタ冷却基準温度Ｔ２ｓより、各々高くないが、旋回電動モータ２４の温度Ｔ３が旋回電動モータ冷却基準温度Ｔ３ｓより高いと、開閉弁４２は閉じられ（Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１３０→Ｓ１５０）、冷却回路３０が形成され、旋回電動モータ２４を冷却することができる。

第３ケースについて説明する。低温時に油圧ショベルが使用される場合、使用前に暖機運転されるのが一般的である。このとき、上述のように、ヒート回路４０が形成され、冷却媒体は加温され、暫くすると常温時と同様な状態となる。しかし、エンジン１１起動後直ぐに暖機運転されないで、旋回操作を含む作業に使用される場合もあり、旋回電動モータ２４は急激な発熱を伴う可能性もある。このときはエネルギー効率よりも旋回電動モータ２４冷却が優先される。冷却媒体温度Ｔ１は冷却媒体基準温度Ｔ１ｓより、キャパシタ２３の温度Ｔ２はキャパシタ冷却基準温度Ｔ２ｓより、旋回電動モータ２４の温度Ｔ３は旋回電動モータ冷却基準温度Ｔ３ｓより、各々高くないが、旋回操作がされると、開閉弁４２は閉じられ（Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１３０→Ｓ１４０→Ｓ１５０）、冷却回路３０が形成され、旋回電動モータ２４を冷却することができる。

〜効果〜
本実施形態の第１効果について説明する。低温時において、ヒート回路４０が形成される。ヒート回路４０は管路抵抗が少なく、また冷却媒体を加温することにより、冷却媒体粘性増加に起因するエネルギー効率低下を防止できる。このときヒート回路４０は、コントローラ２５の発熱を用いて冷却媒体を加温している。すなわち、ヒート回路４０は、従来技術で必須であったヒータのような外部熱源を必要とせず、従来技術におけるヒータ加温に起因するエネルギー効率低下という課題は生じない。また、ヒート回路４０の構成およびヒート回路４０の制御も従来技術に比べて簡素である。これにより、本実施形態の冷却システムは、簡素な構成において、低温時のエネルギー効率低下を防止でき、製造コスト削減や信頼性向上という更なる効果が得られる。

本実施形態の第２効果について説明する。第１効果で述べたように、低温時はエネルギー効率の観点からヒート回路４０が作動し、冷却回路３０は実質的に作動しないが、諸事情により、キャパシタ２３または旋回電動モータ２４の冷却の必要がある場合もある。この場合、開閉弁制御装置５０は、開閉弁４２に「閉」信号を出力し、冷却回路３０が形成される。これにより、エネルギー効率よりもキャパシタ２３の冷却または旋回電動モータ２４の冷却を優先することができる。

本実施形態の第３効果について説明する。コントローラ２５と、ポンプ３２と、管路４１と、開閉弁４２と、開閉弁制御装置５０と、温度検出センサ５１は、ヒート回路ユニット６０に内包されている。これにより、開閉弁４２の制御がヒート回路ユニット６０内でできるため配線の簡素化が図れ、また防振支持の共有化が図れるなど、ヒート回路４０の設計が容易になる。

本実施形態の第４効果について説明する。電動機器の中でも特にキャパシタ２３は高温に曝されると生涯寿命が短くなる傾向がある。冷却回路３０は、キャパシタ２３、コントローラ２５、旋回電動モータ２４の順に冷却するように構成されている。これにより、ラジエータ３１で冷却された直後の最も冷却媒体温度の低い冷却媒体によりキャパシタ２３を冷却することができる。

〈その他の実施形態〉
本発明は第１実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。本発明の本質は、コントローラ２５とポンプ３２との間を循環するように、ヒート回路４０を冷却回路３０に並設したことにある。以下、その他の実施形態を説明する。

〜第２実施形態〜
図５は第２実施形態の冷却システムを説明する図である。第1実施形態のヒート回路４０は、管路４１および開閉弁４２を介して、コントローラ２５を冷却した冷却媒体をポンプ３２に循環させるように構成され、ポンプ３２は、ラジエータ３１の下流に配置されたキャパシタ２３とコントローラ２５との間に挿入されているのに対し、第２実施形態のヒート回路４０Ａは、管路４１および開閉弁４２を介して、キャパシタ２３とコントローラ２５とを冷却した冷却媒体をポンプ３２に循環させるように構成され、ポンプ３２は、ラジエータ３１とコントローラ２５の上流に配置されたキャパシタ２３との間に挿入されている（結果的にポンプは、ラジエータ３１とコントローラ２５との間に挿入されている）。

本実施形態においても、ヒート回路４０Ａが並設されていることにより、第1実施形態の第１〜４の効果が得られる。さらに以下に説明するように、本実施形態特有の構成により、本実施形態特有の効果が得られる。

本実施形態においては、ヒート回路４０Ａは、キャパシタ２３とコントローラ２５の発熱を用いて冷却媒体を加温している。これにより、第1実施形形態と比較して、冷却媒体は更に加温され、より確実に低温時のエネルギー効率低下を防止できる。

本実施形態においては、冷却媒体はヒート回路４０Ａ形成時にもキャパシタ２３を経由し、キャパシタ２３を冷却する。これにより、第1実施形形態の温度検出センサ５２および開閉弁制御装置５０のステップＳ１２０の処理が不要となり、更に簡素な構成と更に簡素な制御とすることができる。

キャパシタ２３と、コントローラ２５と、ポンプ３２と、管路４１と、開閉弁４２と、開閉弁制御装置５０と、温度検出センサ５１は、ヒート回路ユニット６０Ａに内包されている。これにより、更なる配線の簡素化、防振支持の共有化が図れ、ヒート回路４０Ａの設計が更に容易になる。

〜第３実施形態〜
図６は第３実施形態の冷却システムを説明する図である。第1実施形態のポンプ３２は、合流点４６とコントローラ２５との間に挿入されているのに対し、第２実施形態のポンプ３２は、コントローラ２５と分岐点４５との間に挿入されている。すなわち、コントローラ２５とポンプ３２との配置を入れ替えたものである。

ヒート回路４０Ｂは、ヒート回路４０と同様に、管路４１および開閉弁４２を介して、コントローラ２５を冷却した冷却媒体をポンプ３２により循環させるように構成されて、並設されている。これにより、第1実施形態の第１〜４の効果が得られる。

１０ 油圧システム
１１ エンジン
１２ 油圧ポンプ
１３ 方向制御弁ユニット
１４ 油圧アクチュエータ
１５ 被駆動部材
１６ 旋回油圧モータ
２０ 電動システム
２２ 第１電動機
２３ 蓄電装置（キャパシタ）
２４ 第２電動機（旋回電動モータ）
２５ コントローラ
３０ 冷却回路
３１ ラジエータ
３２ ポンプ
４０ ヒート回路
４１ 管路（第２管路）
４２ 開閉弁
４５ 分岐点
４６ 合流点
５０ 開閉弁制御装置
５１〜５３ 温度検出センサ
５４ 旋回操作信号検出センサ
６０ ヒート回路ユニット
８０ エンジン冷却回路
８１ ラジエータ
８２ ポンプ
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント装置
１０３ａ，１０３ｂ クローラ式走行装置
１０４ａ，１０４ｂ 走行モータ
１０５ 旋回モータ
１０６ エンジンルーム
１０７ 運転室
１１１ ブーム
１１２ アーム
１１３ バケット
１１４ ブームシリンダ
１１５ アームシリンダ
１１６ バケットシリンダ

Claims (6)

1. エンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの吐出油により駆動される油圧アクチュエータと、エンジンにより駆動される第１電動機と、第１電動機による発電電力を充電する蓄電装置と、第１電動機および蓄電装置の電力により駆動される第２電動機と、第１電動機および第２電動機の駆動と蓄電装置の充放電を制御するコントローラとを備えたハイブリッド式作業機に搭載され、
   冷却媒体を冷却するラジエータと冷却媒体を循環するポンプとを有し、前記ラジエータによって冷却された冷却媒体を前記ポンプで循環し、その冷却媒体により前記蓄電装置と前記コントローラと前記第２電動機とを冷却する冷却回路を備えたハイブリッド式作業機の冷却システムにおいて、
   前記冷却回路に並設された第２管路と、この第２管路上に配設された開閉弁とを有し、この第２管路および開閉弁を介して、コントローラを冷却した冷却媒体を前記ポンプに循環させるヒート回路を備える
   ことを特徴とするハイブリッド式作業機の冷却システム。
2. 前記ポンプは、前記ラジエータと前記コントローラとの間に挿入され、
   前記第２管路は、前記ポンプ上流と前記コントローラ下流とを接続する
   ことを特徴とする前記請求項１記載のハイブリッド式作業機の冷却システム。
3. 前記コントローラと前記開閉弁と前記ポンプとをユニット化する
   ことを特徴とする前記請求項１および２記載のハイブリッド式作業機の冷却システム。
4. 前記冷却回路は、前記蓄電装置、コントローラ、第２電動機の順に冷却する
   ことを特徴とする請求項１乃至３記載のハイブリッド式作業機の冷却システム。
5. 前記コントローラの下流に設けられ、前記コントローラを冷却した冷却媒体の温度を検出する第１温度センサと、
   前記蓄電装置の温度を検出する第２温度センサと、
   前記第２電動機の温度の温度を検出する第３温度センサと、
   前記第１温度センサの検出温度と前記第２温度センサの検出温度と前記第３温度センサの検出温度とに基づいて、前記開閉弁の切換を制御する開閉弁制御手段とを備える
   ことを特徴とする請求項１乃至４記載のハイブリッド式作業機の冷却システム。
6. 前記第２電動機の操作信号に基づいて、前記開閉弁の切換を制御する開閉弁制御手段を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至５記載のハイブリッド式作業機の冷却システム。

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