JP2012017561A - 電動式建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも、作業現場における機械及びオペレータの安全を確保できる電動式建設機械を提供する。
【解決手段】第１電動モータ２０１と第２電動モータ２５と第１インバータ５３と第２インバータ５２と蓄電デバイス２０２とから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段９０と、第１インバータ５３と第２インバータ５２とにそれぞれトルク増減指令を出力することで、第１電動モータ２０１及び第２電動モータ２５の回転数を制御する制御装置８０とを備え、制御装置８０は、絶縁抵抗劣化検知手段９０が電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、第１電動モータ２０１の回転数を低下させる監視制御手段を備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動式建設機械に係り、さらに詳しくは、蓄電デバイス、電動モータ等からなる電動システムと車体との間の絶縁抵抗劣化検出機能を有する電動式建設機械に関する。

近年、電動モータ及び蓄電デバイス（バッテリや電気二重層キャパシタ等）を用いることにより、油圧アクチュエータのみを用いた従来の建設機械よりエネルギ効率を高め、省エネルギ化を図ったハイブリッド型建設機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

電動モータ（電動アクチュエータ）は油圧アクチュエータに比べてエネルギ効率が良い、制動時の運動エネルギを電気エネルギとして回生できる（油圧アクチュエータの場合は熱にして放出）といった、エネルギ的に優れた特徴がある。

例えば、特許文献１に示される従来技術では、旋回体の駆動アクチュエータとして電動モータを搭載した油圧ショベルの実施の形態が示されている。油圧ショベルの旋回体を走行体に対して旋回駆動するアクチュエータ（従来は油圧モータを使用）は、使用頻度が高く、作業において起動停止、加速減速を頻繁に繰り返す。

このとき、減速時（制動時）における旋回体の運動エネルギは、油圧アクチュエータの場合は油圧回路上で熱として捨てられるが、電動モータの場合は電気エネルギとしての回生が見込めることから、省エネルギ化が図れる。

ところで、このようなハイブリッド型油圧ショベルに搭載するような電動アクチュエータ及び蓄電デバイスは、高電圧・大電流で使用されるため、メインの電気回路と車体との間の絶縁抵抗が劣化した場合に、その絶縁抵抗劣化部を通じて車体に電流が流れ、火災や感電等の危険に繋がる虞がある。

このような問題に対処するために、例えば、対象回路に所定周波数の交流信号を印加し、予め決められた測定点における交流信号の振幅レベルを計測することによって絶縁抵抗劣化を検知する装置がある。また、昇圧回路（チョッパ等）が蓄電デバイスとインバータの間に組み込まれたシステムにおいて、昇圧回路作動時に誤検出を防止すると共に絶縁抵抗劣化を継続検知できる装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、絶縁抵抗劣化の検知手段のみだけでなく、絶縁抵抗劣化が検知された時の車両あるいは機械の対処方法に関する技術もある。
絶縁抵抗劣化部位を特定可能な手段を用いることで、絶縁抵抗劣化が検知された場合に、走行に使用するモータの駆動に支障が少ない部位の絶縁抵抗劣化に対してはモータの駆動を継続し、モータを駆動して車両を走行させることが困難な部位の絶縁抵抗劣化に対してはメインリレーをオフしてモータの駆動を停止する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−１６７０４号公報 特開２００９−１０９２７８号公報 特開２００５−３０４１３８号公報

しかし、特許文献３の従来技術では、車両が走行中に、車両走行させることが困難な部位の絶縁抵抗劣化を検知してモータを停止させると、後続車両との衝突等を招く虞がある。

特許文献３の従来技術を電動式建設機械に適用した場合にも同様な課題が生じる。例えば、ショベルを動かしている最中に上述した部位に絶縁抵抗劣化を検知すると、車体を動かすためのアクチュエータ（旋回、走行、フロント等）を停止させて、停止したその場所からの動作が全くできなくなってしまう虞がある。

建設機械の作業現場は鉱山のような傾斜が急で、かつ高所というような危険な場所が多く、さらに多数の建設機械が密集して稼働しているため、上述したような異常時に車体を全く動かせなくなると、安全な場所へ車体を移動できず、他の建設機械と衝突する等の二次的な災害を発生させる虞がある。

一方、上述したような異常時に無制限に電動式建設機械の運転・作業の継続を許容すると、異常個所からの感電や、火災の発生等の危険が継続、増大する虞がある。

さらに、電動モータの駆動に支障が少ない部位の絶縁抵抗劣化に対しては、電動モータの駆動を継続するとしても、絶縁抵抗劣化部位には高電圧が発生しているため、オペレータに対する安全や機械の対する安全が確保されないという課題がある。

本発明は上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、旋回体の駆動に電動モータを用いた電動式建設機械において、電動モータ、インバータ、蓄電装置等の電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも、作業現場における機械及びオペレータの安全を確保できる電動式建設機械を提供するものである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する第１電動モータと、旋回体と、前記旋回体駆動用の第２電動モータと、前記第１電動モータと第２電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第１電動モータ駆動用の第１インバータと、前記第２電動モータ駆動用の第２インバータとを備えた電動式建設機械において、前記第１電動モータと前記第２電動モータと前記第１インバータと前記第２インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、前記第１インバータと前記第２インバータとにそれぞれトルク増減指令を出力することで、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記第１電動モータの回転数を低下させる監視制御手段を備えたものとする。

上記の目的を達成するために、第２の発明は、原動機と、前記原動機により駆動され、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記原動機の駆動に従動する第１電動モータと、旋回体と、前記旋回体駆動用の第２電動モータと、前記第１電動モータ及び第２電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第１の電動モータ駆動用の第１インバータと、前記第２電動モータ駆動用の第２インバータと、前記旋回体の駆動を指令する旋回用の操作レバー装置とを備えた電動式建設機械において、前記第１電動モータと前記第２電動モータと前記第１インバータと前記第２インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、前記第１インバータと前記第２インバータとにそれぞれトルク増減指令を出力することで、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記原動機の回転数または出力を低下させる監視制御手段を備えたものとする。

上記の目的を達成するために、第３の発明は、原動機と、前記原動機により駆動され、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、旋回体と、前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動される前記旋回体駆動用の油圧モータと、前記原動機の駆動に従動する第１電動モータと、前記旋回体駆動用の第２電動モータと、前記第１電動モータ及び第２電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第１の電動モータ駆動用の第１のインバータと、前記第２電動モータ駆動用の第２インバータと、前記旋回体の駆動を指令する旋回用の操作レバー装置とを備えた電動式建設機械において、前記第１電動モータと前記第２電動モータと前記第１インバータと前記第２インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、前記旋回用の操作レバー装置が操作されたときに前記第２電動モータと前記油圧モータの両方を駆動して、前記第２電動モータと前記油圧モータのトルクの合計で前記旋回体の駆動を行う油圧電動複合旋回モードと、前記旋回用の操作レバー装置が操作されたときに前記油圧モータのみを駆動して、前記油圧モータのみのトルクで前記旋回体の駆動を行う油圧単独旋回モードとの切替えを行う制御装置とを備え、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に前記油圧単独旋回モードに切り替える制御切替え手段と、前記油圧単独旋回モードにおいて、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記原動機の回転数または出力を低下させる監視制御手段とを備えたものとする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗劣化を検知した場合に前記電動システム内の母線の電圧を検知前よりも低下させる母線電圧低下手段を備えたことを特徴とする。

更に、第５の発明は、第４の発明において、前記蓄電デバイスの前記電動システムからの電気回路的な接続切断手段をさらに備え、前記制御装置は、前記母線電圧低下手段によって前記電動システム内の母線電圧を低下させた後に、前記接続切断手段によって前記蓄電デバイスを前記電動システムから切り離す処理シーケンスを備えていることを特徴とする。

また、第６の発明は、第３の発明において、前記制御装置は、前記油圧単独旋回モードに切り替えた後に、絶縁抵抗劣化部位を特定するために、前記電動システム内の回路開閉手段またはスイッチング素子の開閉を伴う処理シーケンスを備えていることを特徴とする。

更に、第７の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、監視制御手段によって機械停止したことを記憶する第１の処理シーケンスと、機械停止後の再起動時において、前回は電動システムの絶縁抵抗の劣化により機械停止したことをオペレータに報知すると共に原動機の回転数または出力を制限する第２の処理シーケンスを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、旋回体の駆動に電動モータを用いた電動式建設機械において、電動モータ、インバータ、蓄電装置等の電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも機械を安全な姿勢にすると共に安全な場所に移動させるだけの最低限の動力を確保した上で、オペレータに機械停止の警告を行うので、作業現場における機械及びオペレータの安全を確保することができる。

本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態を示す側面図である。 本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。 本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態のシステム構成及び制御ブロック図である。 本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態を構成する電動システムの電気回路図である。 本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスを示すフローチャート図である。 本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス（再起動）を示すフローチャート図である。 本発明の電動式建設機械の第２の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態のシステム構成及び制御ブロック図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における旋回油圧システムの構成を示す油圧回路図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における油圧ポンプのトルク制御特性を示す特性図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における旋回用スプールのメータイン開口面積特性及びブリードオフ開口面積特性を示す特性図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における旋回用スプールのメータアウト開口面積特性を示す特性図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における油圧パイロット信号（操作パイロット圧）に対する旋回用スプール６１のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁６３との合成開口面積特性を示す特性図である 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における油圧電動複合旋回モードでの旋回駆動時における油圧パイロット信号（パイロット圧）、メータイン圧力（Ｍ／Ｉ圧）、旋回電動モータのアシストトルク、旋回体の回転速度（旋回速度）の時系列波形を示す特性図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における油圧パイロット信号（操作パイロット圧）に対する旋回用スプール６１のメータアウト開口面積特性を示す特性図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における油圧電動複合旋回モードでの旋回停止時における油圧パイロット信号（パイロット圧）、メータアウト圧力（Ｍ／Ｏ圧）、旋回電動モータのアシストトルク、上部旋回体の回転速度（旋回速度）の時系列波形を示す特性図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における旋回用の可変オーバーロードリリーフ弁のリリーフ圧特性を示す特性図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態の油圧ショベルの異常処理シーケンス（油圧電動複合旋回モードから油圧単独旋回モードへの切替え）を示すフローチャート図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスを示すフローチャート図である。 本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス（再起動）を示すフローチャート図である。

以下、建設機械として油圧ショベルを例にとって本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は、旋回体を備えた建設機械全般（作業機械を含む）に適用が可能であり、本発明の適用は油圧ショベルに限定されるものではない。例えば、本発明は旋回体を備えたクレーン車等、その他の建設機械にも適用可能である。図１は本発明の電動式建設機械の一実施の形態を示す側面図、図２は本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図、図３は本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態のシステム構成及び制御ブロック図である。

図１において、電動式油圧ショベルは走行体１０と、走行体１０上に旋回可能に設けた旋回体２０及び旋回体２０に装設したショベル機構３０を備えている。

走行体１０は、一対のクローラ１１ａ，１１ｂ及びクローラフレーム１２ａ，１２ｂ（図１では片側のみを示す）、各クローラ１１ａ，１１ｂを独立して駆動制御する一対の走行用油圧モータ１３、１４及びその減速機構等で構成されている。

旋回体２０は、旋回フレーム２１と、旋回フレーム２１上に設けられた、原動機としての駆動モータ２０１と、旋回電動モータ２５と、駆動モータ２０１及び旋回電動モータ２５に接続される蓄電デバイスとしてのバッテリ２０２と、旋回電動モータ２５の回転を減速する減速機構２６等から構成され、旋回電動モータ２５の駆動力が減速機構２６を介して伝達され、その駆動力により走行体１０に対して旋回体２０（旋回フレーム２１）を旋回駆動させる。

また、旋回体２０にはショベル機構（フロント装置）３０が搭載されている。ショベル機構３０は、ブーム３１と、ブーム３１を駆動するためのブームシリンダ３２と、ブーム３１の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム３３と、アーム３３を駆動するためのアームシリンダ３４と、アーム３３の先端に回転可能に軸支されたバケット３５と、バケット３５を駆動するためのバケットシリンダ３６等で構成されている。

さらに、旋回体２０の旋回フレーム２１上には、上述した走行用油圧モータ１３，１４、旋回油圧モータ２７、ブームシリンダ３２、アークシリンダ３４、バケットシリンダ３６等の油圧アクチュエータを駆動するための油圧システム４０が搭載されている。油圧システム４０は、油圧を発生する油圧源となる油圧ポンプ４１（図２）及び各アクチュエータを駆動制御するためのコントロールバルブ４２（図２）を含み、油圧ポンプ４１は駆動モータ２０１によって駆動される。

次に、油圧ショベルの電動・油圧機器のシステム構成について概略説明する。図２に示すように、原動機としての駆動モータ２０１の駆動力は油圧ポンプ４１に伝達されている。コントロールバルブ４２は、旋回以外の操作レバー装置７３（図３参照）からの操作指令（油圧パイロット信号）に応じて、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６及び走行用油圧モータ１３，１４に供給される圧油の流量と方向を制御する。

電動システムは、上述した駆動モータ２０１、バッテリ２０２及び旋回電動モータ２５と、パワーコントロールユニット５５及びメインコンタクタ５６等から構成されている。パワーコントロールユニット５５はチョッパ５１、インバータ５２，５３、平滑コンデンサ５４等を有し、メインコンタクタ５６はメインリレー５７、突入電流防止回路５８等を有している。本実施の形態においては、駆動モータ２０１を駆動するためにエネルギ容量の高いバッテリ２０２が必要となる。

バッテリ２０２からの直流電力はチョッパ５１によって所定の母線電圧に昇圧され、旋回電動モータ２５を駆動するためのインバータ５２、駆動モータ２０１を駆動するためのインバータ５３に入力される。平滑コンデンサ５４は、母線電圧を安定化させるために設けられている。旋回電動モータ２５は減速機構２６を介して旋回体２０を駆動する。駆動モータ２０１及び旋回電動モータ２５の駆動状態（力行しているか回生しているか）によって、バッテリ２０２は充放電されることになる。

コントローラ８０は、旋回操作指令信号や、圧力信号及び回転速度信号等（後述）を用いて、コントロールバルブ４２、パワーコントロールユニット５５に対する制御指令を生成し、原動機としての駆動モータ２０１の制御、旋回制御、電動システムの異常監視、エネルギマネジメント等の制御、絶縁劣化部位の特定のための検知シーケンスや処理シーケンス等を行う。

絶縁抵抗劣化検知装置９０は、経路９０A及び９０Bを介して、電動システムのメイン回路に接続される。本実施の形態においては、メインコンタクタ５６のメインリレー５７開放時でも電動システムのメイン回路の絶縁抵抗劣化の検知が可能なように２経路を同時に検知できる構成としている。また、絶縁抵抗劣化検知装置９０は交流あるいはパルス波形を生成する交流電源部９０Ｃと、電動システムのメイン回路にこの交流あるいはパルス波形を印加して所定の部位の信号の振幅レベルや波形等を測定する測定部９０Ｄと、印加信号と測定信号とを比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、予め設定された設定値と比較して絶縁抵抗劣化の有無を判断する演算部９０Ｅと、この絶縁抵抗劣化判断信号をコントローラ８０に通知する出力部９０Ｆとを備えている。

図２において、９１〜９５は、コントローラ８０に設けられた絶縁抵抗劣化部位を特定するための検知シーケンスによって特定できる部位であって、９１はバッテリ２０２〜メインコンタクタ５６間母線を、９２はメインコンタクタ５６〜チョッパ５１間母線を、９３はインバータ５２，５３〜チョッパ５１間母線を、９４は駆動モータ２０１〜インバータ５３間配線を、９５は旋回電動モータ〜インバータ５２間配線をそれぞれ示している。

絶縁抵抗劣化検知装置９０はある部位で絶縁抵抗劣化を検知すると、コントローラ８０に劣化有りの信号を通知する。コントローラ８０は、この信号を受けて電動システムに対して、絶縁抵抗劣化に対処するための後述する所定のシーケンス処理を行う。

次に、本発明による旋回制御等を行うのに必要なデバイスや制御手段、制御信号等を図３を用いてさらに詳細に説明する。
油圧ショベルは、駆動モータ２０１を始動するためのキースイッチ７０と、作業中止時にパイロット圧遮断弁７６をＯＮにして油圧システムの作動を不能とするゲートロックレバー装置７１とを備えている。また、油圧ショベルは、上述したコントローラ８０と、コントローラ８０の入出力に係わる油圧・電気変換装置７４ａ、電気・油圧変換装置７５ａ，７５ｂを備え、これらは旋回制御システムを構成する。油圧・電気変換装置７４ａ，は例えば圧力センサであり、電気・油圧変換装置７５ａ，７５ｂは例えば電磁比例減圧弁である。

コントローラ８０は、異常監視・異常処理制御ブロック８１、エネルギマネジメント制御ブロック８２、電動旋回制御ブロック８３Ａ等を備えている。

旋回操作レバー装置７２の入力によって発生される油圧パイロット信号は油圧・電気変換装置７４ａによって電気信号に変換され、電動旋回制御ブロック８３Ａに入力される。パワーコントロールユニット５５内の電動モータ駆動用のインバータ５２から出力される旋回モータ速度信号は電動旋回制御ブロック８３Ａに入力される。電動旋回制御ブロック８３Ａは、旋回操作レバー装置７２からの油圧パイロット信号と、旋回モータ速度信号に基づいて所定の演算を行って旋回電動モータ２５の指令トルクを計算し、パワーコントロールユニット５５にトルク指令ＥＡを出力する。

旋回電動モータ２５と駆動モータ２０１とが加速時に消費するエネルギと減速時に回生するエネルギの差によって、バッテリ２０２の蓄電量が増減することになる。これを制御するのがエネルギマネジメント制御ブロック８２であり、バッテリ２０２の電圧・電流の検出信号を入力し、旋回電動モータ２５と駆動モータ２０１とを適宜制御することにより、バッテリ２０２の蓄電量を所定の範囲に保つ制御を行う。

パワーコントロールユニット５５、旋回電動モータ２５、バッテリ２０２、パワーコントロールユニット５５等の電動システムに故障、異常、警告状態が発生した場合や、絶縁抵抗劣化検知装置９０から劣化検出の信号を受信した場合は、異常監視・異常処理制御ブロック８１及びエネルギマネジメント制御ブロック８２が駆動モータ２０１の回転数を低減すると共に、母線電圧低下手段としてパワーコントロールユニット５５のチョッパ５１を制御して、旋回電動モータ２５と駆動モータ２０１の動作可能最低電圧まで母線電圧を低下させる。その後、電動システムに対して、絶縁抵抗劣化に対処するシーケンス処理を行う。

次に、本発明の電動式建設機械の一実施の形態を構成する電動システムの電気回路を図４を用いて説明する。図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図４に示すように、電動システムは、大略バッテリ２０２と、メインコンタクタ５６と、チョッパ５１と、主平滑コンデンサ５４と、電動モータ２５と、電動モータ用インバータ５２と、駆動モータ２０１と、駆動モータ用インバータ５３とを備えている。

チョッパ５１は、リアクトル５１ａと、スイッチング素子として例えばＩＧＢＴのようなパワートランジスタ（以下トランジスタという）５１ｂ，５１ｃと、平滑コンデンサ５１ｄとを備えている。

リアクトル５１ａは、一端がメインコンタクタ５６を介してバッテリ２０２の正極に接続され、他端がトランジスタ５１ｂのソース及びトランジスタ５１ｃのドレインに接続されている。トランジスタ５１ｂのドレインは、主平滑コンデンサ５４の一端、駆動モータ用インバータ５３、及び電動モータ用インバータ５２の一端に接続されている。トランジスタ５１ｃのソースは、メインコンタクタ５６を介してバッテリ２０２の負極、主平滑コンデンサ５４の他端、駆動モータ用インバータ５３、及び電動モータ用インバータ５２の他端に接続されている。また、リアクトル５１ａの一端には、平滑コンデンサ５１ｄの一端が接続され、平滑コンデンサ５１ｄの他端は、トランジスタ５１ｃのソースに接続されている。

各トランジスタ５１ｂ，５１ｃのゲートには、図示しないチョッパコントローラが接続されていて、スイッチング制御が行われる。コントローラ８０からの指令を受けて２個のトランジスタ５１ｂ，５１ｃを交互に開閉させることにより、バッテリ２０２の電圧を駆動モータ２０１用インバータ５３及び電動モータ２５用インバータ５２が動作可能な母線電圧に昇圧すると共に、母線電圧を所定の一定値付近に制御する動作を行う。

主平滑コンデンサ５４は、直流電圧を平滑する。駆動モータ２０１用インバータ５３及び電動モータ２５用インバータ５２は、一方にチョッパ５１及び主平滑コンデンサ５４が接続され、他方には、駆動モータ２０１と電動モータ２５とがそれぞれ接続されている。

駆動モータ２０１用インバータ５３及び電動モータ２５用インバータ５２は、例えばＩＧＢＴのようなスイッチング素子としてのトランジスタ５３Ａ，５２Ａそれぞれ６個からなるブリッジ回路を用いて、図示しないインバータコントローラからの指令を受けて、電流のON/OFFを繰り返し、パルス幅を変動させることで疑似的に三相交流を作り出し、駆動モータ２０１及び電動モータ２５を駆動する。なお、インバータコントローラはコントローラ８０からの指令で制御される。

図４において、絶縁抵抗劣化検知装置９０の経路９０Ａは、バッテリ２０２〜メインコンタクタ５６間母線９１に、経路９０Ｂは、インバータ５２，５３〜チョッパ５１間母線９３にそれぞれ接続されている。

ここで、絶縁抵抗劣化部位を特定するための検知シーケンスについて説明する。上述したように、電動システムにおいては、駆動モータ２０１用インバータ５３及び電動モータ２５用インバータ５２のスイッチング素子５３Ａ，５２Ａ、チョッパ５１のトランジスタ５１ｂ，５１ｃ、及びメインコンタクタ５６のメインリレー５７をコントローラ８０のエネルギマネジメント制御ブロック８２からの信号によりそれぞれ開閉可能に構成している。これら構成部材の開閉を制御しながら絶縁抵抗劣化検知装置９０の測定信号を異常監視・異常処理制御ブロック８１で監視することで、絶縁抵抗劣化部位を特定することができる。

例えば、絶縁抵抗劣化部位がバッテリ２０２〜メインコンタクタ５６間母線９１の場合には、通常状態においては、経路９０Ａと経路９０Ｂの両方で絶縁抵抗の劣化が検知される。ここで、メインコンタクタ５６のメインリレー５７を開動作すると、経路９０Ｂの劣化検知が消去し、経路９０Ａが劣化検知のままとなり、絶縁抵抗劣化部位であるバッテリ２０２〜メインコンタクタ５６間母線９１を特定することができる。

また、絶縁抵抗劣化部位が駆動モータ２０１〜インバータ５３間配線９４の場合には、通常状態において経路９０Ａと経路９０Ｂの両方で絶縁抵抗の劣化が検知され、メインコンタクタ５６のメインリレー５７を開動作すると、経路９０Ａの劣化検知が消去し、経路９０Ｂが劣化検知のままとなる。次に、駆動モータ用インバータ５３のスイッチング素子５３Ａを全部ＯＦＦさせて、経路９０Ｂの劣化検知が消去することで、絶縁抵抗劣化部位である駆動モータ２０１〜インバータ５３間配線９４を特定することができる。

これら構成部材の開閉制御はコントローラ８０のエネルギマネジメント制御ブロック８２からの検知シーケンスで実行される。

次に、本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態において、絶縁抵抗劣化検知装置９０から絶縁抵抗劣化検出の信号を受信した際の処理シーケンスについて図５及び図６を用いて説明する。

図５は本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスを示すフローチャート図、図６は本発明の電動式建設機械の第１の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス（再起動）を示すフローチャート図である。

まず、図５のステップ（Ｓ１０１）では、電動システムの絶縁抵抗が正常か否か判断される。具体的には、コントローラ８０のエネルギマネジメント制御ブロック８２から電動建設機械の運転中に絶縁抵抗劣化検知装置９０を作動させ、上述したように演算部９０Ｅで印加信号と測定信号を比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、この絶縁抵抗値と設定値と比較して、絶縁抵抗値が設定値以上であれば、絶縁抵抗が正常なのでＹＥＳと判断され、絶縁抵抗値が設定値以下であれば、絶縁抵抗劣化検知なのでＮＯと判断される。

ステップ（Ｓ１０１）でＹＥＳと判断された場合には、元に戻り絶縁抵抗の正常か否かの判断を継続して行う。

ステップ（Ｓ１０１）でＮＯと判断された場合には、ステップ（Ｓ１０２）に進み、絶縁抵抗が劣化したことをオペレータに報知警告し、機械の停止を要求するとともに、駆動モータ２０１の回転数を低減する。具体的には、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１から図示しないモニタやブザー等に報知信号と停止要求信号を出力し、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５へ駆動モータ２０１への減速指令が出力される。

次に、ステップ（Ｓ１０３）では、駆動モータ２０１と旋回電動モータ２５との動作最低電圧までチョッパ５１により母線電圧を低下させる。具体的には、母線電圧低下手段としてエネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５のチョッパ５１に対して、降圧指令が出力され、トランジスタ５１ｂ，５１ｃがスイッチング制御されることにより母線電圧を所定の一定値付近まで低下させる。なお、この状態の下にオペレータは例えば安全が確保できる場所まで、建設機械を移動させる。

次に、ステップ（Ｓ１０４）では、キースイッチ７０の状態がＯＦＦか否か判断され、ＮＯと判断された場合には、元に戻りキースイッチ７０の状態の判断を継続して行う。オペレータは、建設機械を安全な場所まで移動できて、機械を停止できると判断できれば、キースイッチ７０をＯＦＦにできる。

キースイッチ７０をＯＦＦにして、ステップ（Ｓ１０４）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ１０５）に進み、駆動モータ２０１が停止される。

次に、ステップ（Ｓ１０６）では、母線電圧を完全に放電させるための放電シーケンスを行う。具体的には、チョッパ５１によりできるだけ母線電圧を低下させた後、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５のインバータ５２，５３のスイッチング素子のON/OFFを制御することで、主平滑コンデンサ５４に残留した電荷を駆動モータ２０１又は旋回電動モータ２５のコイルに対して放電させる。なお、駆動モータ２０１及び旋回電動モータ２５は停止しているので、各インバータ５２，５３から各モータ２０１，２５に流れる放電電流によって、回転トルクが発生しないように放電ベクトル制御がなされる。

ステップ（Ｓ１０７）では、メインコンタクタ５６のメインリレー５７を開動作する。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５を介してメインコンタクタ５６を制御する。

ステップ（Ｓ１０８）では、絶縁抵抗劣化部位の判定を行う。具体的には、上述したように、コントローラ８０のエネルギマネジメント制御ブロック８２と異常監視・異常処理制御ブロック８１において検知シーケンスが実行されることで、絶縁抵抗劣化部位を特定する。また、絶縁抵抗劣化検出された部位及び絶縁抵抗劣化検知によって停止したことが異常監視・異常処理制御ブロック８１に記憶される。この後、建設機械は完全に停止する。

次に、絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス（再起動）について図６を用いて説明する。この処理シーケンスは、前回、図５に示す絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスで停止した後の建設機械の再起動に適用されるものである。

まず、図６のステップ（Ｓ２０１）では、キースイッチ７０をＯＦＦからＯＮ状態とする。

次に、ステップ（Ｓ２０２）では、前回建設機械運転時に絶縁抵抗劣化が検知されて、停止処理シーケンスで停止されたことがオペレータに報知される。具体的には、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１から図示しないモニタやブザー等に報知信号が出力される。

ステップ（Ｓ２０３）では、絶縁抵抗劣化の詳細測定の実施につき、再度実施するか否かの選択が要求される。具体的には、ステップ（Ｓ２０２）と同様にモニタ表示等でオペレータに問いかける。

ステップ（Ｓ２０３）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ２０４）に進み、絶縁抵抗の劣化検知が行われる。具体的には、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１から絶縁抵抗劣化検知装置９０を作動させる。

ステップ（Ｓ２０５）では、電動システムの絶縁抵抗が正常か否か判断される。具体的には、上述したように絶縁抵抗劣化検知装置９０の演算部９０Ｅで印加信号と測定信号を比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、この絶縁抵抗値と設定値と比較して、絶縁抵抗値が設定値以上であれば、絶縁抵抗が正常なのでＹＥＳと判断され、絶縁抵抗値が設定値以下であれば、絶縁抵抗劣化検知なのでＮＯと判断される。

このステップ（Ｓ２０５）でＮＯと判断された場合には、ステップ（Ｓ２０６）に進み、キースイッチ７０の状態がＳＴＡＲＴか否か判断され、ＮＯと判断された場合には、元に戻りキースイッチ７０の状態の判断を継続して行う。

また、先のステップ（Ｓ２０３）でＮＯと判断された場合にも、ステップ（Ｓ２０６）に進む。つまり、この場合、ステップ（Ｓ２０４）とステップ（Ｓ２０５）がバイパスされる。

キースイッチ７０をＳＴＡＲＴにして、ステップ（Ｓ２０６）でＹＥＳと判断された場合には、絶縁抵抗劣化の詳細測定を実施しないか実施したが絶縁抵抗劣化検知した状態であるので、駆動モータ２０１の回転数を制限した絶縁抵抗劣化状態の運転モードで起動する。具体的には、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１から図示しないモニタやブザー等に報知信号を出力し、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５へ駆動モータ２０１の速度制限指令が出力される。

ステップ（Ｓ２０５）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ２０７）に進み、キースイッチ７０の状態がＳＴＡＲＴか否か判断され、ＮＯと判断された場合には、元に戻りキースイッチ７０の状態の判断を継続して行う。

キースイッチ７０をＳＴＡＲＴにして、ステップ（Ｓ２０７）でＹＥＳと判断された場合には、絶縁抵抗劣化の詳細測定を行い異常なしと判断された状態であるので、標準の運転モードで起動する。具体的には、コントローラ８０のエネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５へ駆動モータ２０１の増速度指令が制限されない。

上述した本発明の第１の実施の形態によれば、旋回体２０の駆動に旋回電動モータ２５を用いた電動式建設機械において、旋回電動モータ２５，駆動モータ２０１、インバータ５２，５３、蓄電装置としてのバッテリ２０２等を備えた電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも建設機械を安全な姿勢にすると共に安全な場所に移動させるだけの最低限の動力を確保した上で、オペレータに建設機械停止の警告を行うので、作業現場における建設機械及びオペレータの安全を確保することができる。

次に、本発明の電動式建設機械の第２の実施の形態を図７を用いて説明する。
図７は本発明の電動式建設機械の第２の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。なお、図７において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。

図２に示した第１の実施の形態では、油圧ポンプ４１の駆動軸には駆動モータ２０１のみが連結していたが、本実施の形態においては、油圧ポンプ４１の駆動軸には、エンジン２２とアシスト発電モータ２３とが連結していて、いわゆるハイブリッド式建設機械を構成している。また、蓄電デバイスとしては、エネルギ容量の高いバッテリ２０２ではなく電気二重層キャパシタ２４を用いた構成としている。

なお、上述した第１の実施の形態では、電力システムの絶縁抵抗劣化が検知された後に処理シーケンスにより駆動モータ２０１の回転数を低下させたが、本実施の形態においては、周知の方法によりエンジン２２の回転数または出力を低下させている。例えば、アイドル回転数までエンジン回転数を低下させるように設定させている。

本発明の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

次に、本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態を図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図、図９は本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態のシステム構成及び制御ブロック図である。なお、図８及び図９において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。

図８において、旋回体２０は、図示しない旋回フレームと、この旋回フレーム上に設けられた、原動機としてのエンジン２２と、エンジン２２により駆動されるアシスト発電モータ２３と、旋回電動モータ２５及び旋回油圧モータ２７と、アシスト発電モータ２３及び旋回電動モータ２５に接続される電気二重層キャパシタ（以下キャパシタという）２４と、旋回電動モータ２５と旋回油圧モータ２７の回転を減速する減速機構２６等から構成され、旋回電動モータ２５と旋回油圧モータ２７の駆動力が減速機構２６を介して伝達され、その駆動力により旋回体２０を旋回駆動させる。

図８に示すように、エンジン２２の駆動力は油圧ポンプ４１に伝達されている。コントロールバルブ４２は、旋回用の操作レバー装置７２（図９参照）からの旋回操作指令（油圧パイロット信号）に応じて、旋回油圧モータ２７に供給される圧油の流量と方向を制御する。またコントロールバルブ４２は、旋回以外の操作レバー装置７３（図９参照）からの操作指令（油圧パイロット信号）に応じて、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６及び走行用油圧モータ１３，１４に供給される圧油の流量と方向を制御する。

電動システムは、上述したアシスト発電モータ２３、キャパシタ２４及び旋回電動モータ２５と、パワーコントロールユニット５５及びメインコンタクタ５６等から構成されている。パワーコントロールユニット５５はチョッパ５１、インバータ５２，５３、平滑コンデンサ５４等を有し、メインコンタクタ５６はメインリレー５７、突入電流防止回路５８等を有している。

キャパシタ２４からの直流電力はチョッパ５１によって所定の母線電圧に昇圧され、旋回電動モータ２５を駆動するためのインバータ５２、アシスト発電モータ２３を駆動するためのインバータ５３に入力される。平滑コンデンサ５４は、母線電圧を安定化させるために設けられている。旋回電動モータ２５と旋回油圧モータ２７の回転軸は結合されていて、減速機構２６を介して旋回体２０を駆動する。アシスト発電モータ２３及び旋回電動モータ２５の駆動状態（力行しているか回生しているか）によって、キャパシタ２４は充放電されることになる。

コントローラ８０は、旋回操作指令信号や、圧力信号及び回転速度信号等（後述）を用いて、コントロールバルブ４２、パワーコントロールユニット５５に対する制御指令を生成し、旋回油圧モータ２７を用いる油圧単独旋回モード、旋回油圧モータ２７と旋回電動モータ２５とを用いる油圧電動複合旋回モードの切り替え、各モードの旋回制御、電動システムの異常監視、エネルギマネジメント等の制御、絶縁劣化部位の特定のための検知シーケンスや処理シーケンス等を行う。

次に、本発明による旋回制御等を行うのに必要なデバイスや制御手段、制御信号等を図９を用いてさらに詳細に説明する。
油圧ショベルは、エンジン２２を始動するためのキースイッチ７０と、作業中止時にパイロット圧遮断弁７６をＯＮにして油圧システムの作動を不能とするゲートロックレバー装置７１とを備えている。また、油圧ショベルは、上述したコントローラ８０と、コントローラ８０の入出力に係わる油圧・電気変換装置７４ａ，７４ｂＬ，７４ｂＲ、電気・油圧変換装置７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ及び油圧単独旋回モード固定スイッチ７７を備え、これらは旋回制御システムを構成する。油圧・電気変換装置７４ａ，７４ｂＬ，７４ｂＲはそれぞれ例えば圧力センサであり、電気・油圧変換装置７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄは例えば電磁比例減圧弁である。

コントローラ８０は、異常監視・異常処理制御ブロック８１、エネルギマネジメント制御ブロック８２、油圧電動複合旋回制御ブロック８３、油圧単独旋回制御ブロック８４、制御切替ブロック８５等を備えている。

全体システムに異常がなく、旋回電動モータ２５が駆動可能な状態では、コントローラ８０は油圧電動複合旋回モードを選択する。このとき制御切替ブロック８５は油圧電動複合旋回制御ブロック８３を選択しており、油圧電動複合旋回制御ブロック８３によって旋回アクチュエータ動作が制御される。旋回操作レバー装置７２の入力によって発生される油圧パイロット信号は油圧・電気変換装置７４ａによって電気信号に変換され、油圧電動複合旋回制御ブロック８３に入力される。旋回油圧モータ２７の作動圧は油圧・電気変換装置７４ｂＬ，７４ｂＲによって電気信号に変換され、油圧電動複合旋回制御ブロック８３に入力される。パワーコントロールユニット５５内の電動モータ２５駆動用のインバータ５２から出力される旋回モータ速度信号も油圧電動複合旋回制御ブロック８３に入力される。油圧電動複合旋回制御ブロック８３は、旋回操作レバー装置７２からの油圧パイロット信号と、旋回油圧モータ２７の作動圧信号及び旋回モータ速度信号に基づいて所定の演算を行って旋回電動モータ２５の指令トルクを計算し、パワーコントロールユニット５５にトルク指令ＥＡを出力する。同時に、旋回電動モータ２５が出力するトルク分、油圧ポンプ４１の出力トルク及び旋回油圧モータ２７の出力トルクを減少させる減トルク指令ＥＢ，ＥＣを電気・油圧変換装置７５ａ，７５ｂに出力する。

一方、旋回操作レバー装置７２の入力によって発生される油圧パイロット信号はコントロールバルブ４２にも入力され、油圧ポンプ４１の吐出油を旋回油圧モータ２７に供給し、旋回油圧モータ２７も同時に駆動する。

旋回電動モータ２５が加速時に消費するエネルギと減速時に回生するエネルギの差によって、キャパシタ２４の蓄電量が増減することになる。これを制御するのがエネルギマネジメント制御ブロック８２であり、アシスト発電モータ２３に発電またはアシスト指令ＥＤを出すことにより、キャパシタ２４の蓄電量を所定の範囲に保つ制御を行う。

パワーコントロールユニット５５、旋回電動モータ２５、キャパシタ２４、パワーコントロールユニット５５等の電動システムに故障、異常、警告状態が発生した場合や、絶縁抵抗劣化検知装置９０から劣化検出の信号を受信した場合は、まず、異常監視・異常処理制御ブロック８１及びエネルギマネジメント制御ブロック８２が制御切替ブロック８５を切り替えて油圧単独旋回制御ブロック８４を選択し、油圧電動複合旋回モードから油圧単独旋回モードへの切替えを行い、次に、エンジン回転数を低減し、その後、電動システムに対して、絶縁抵抗劣化に対処するシーケンス処理を行う。基本的に旋回の油圧システムは、旋回電動モータ２５と協調して動作するようマッチングされているので、油圧単独旋回制御ブロック８４は、旋回駆動特性補正指令ＥＥと旋回パイロット圧補正指令ＥＦをそれぞれ電気・油圧変換装置７５ｃ，７５ｄに出力し、旋回油圧モータ２７の駆動トルクを増加させる補正と旋回油圧モータ２７の制動トルクを増加させる補正を行うことにより、旋回電動モータ２５のトルクが無くても旋回操作性が損なわれないような制御を行う。

油圧単独旋回モード固定スイッチ７７は、電動システムの故障時や、特定のアタッチメント装着時など、何らかの理由で、油圧単独旋回モードに固定したい場合に使用するものであり、固定スイッチ７７がＯＮ位置に操作されると、切替え制御ブロック８５は油圧単独旋回制御ブロック８４を選択するように固定される。

次に、旋回油圧システムの詳細について図１０乃至図１８を用いて説明する。図１０は本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態における旋回油圧システムの構成を示す油圧回路図である。図１０において、図１乃至図９に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図９のコントロールバルブ４２は対応するアクチュエータごとにスプールと呼ばれる弁部品を備え、操作レバー装置７２，７３からの指令（油圧パイロット信号）に応じて対応するスプールが変位することで開口面積が変化し、各油路を通過する圧油の流量が変化する。図１０に示す旋回油圧システムは、旋回用スプールのみを含むものである。

旋回油圧システムは、旋回油圧モータ２７の最大出力トルクが第１トルクとなる第１モードと、旋回油圧モータ２７の最大出力トルクが第１トルクより大きな第２トルクとなる第２モードとに変更可能である。以下にその詳細を説明する。

図１０において、旋回油圧システムは、前述した油圧ポンプ４１及び旋回油圧モータ２７と、旋回用スプール６１と、旋回用の可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂと、旋回補助弁としてのセンタバイパスカット弁６３とを備えている。

油圧ポンプ４１は可変容量ポンプであり、トルク制御部６４ａを備えたレギュレータ６４を備え、レギュレータ６４を動作させることで油圧ポンプ４１の傾転角が変わって油圧ポンプ４１の容量が変わり、油圧ポンプ４１の吐出流量と出力トルクが変わる。図９の油圧電動複合旋回制御ブロック８３から電気・油圧変換装置７５ａに減トルク指令ＥＢが出力されると、電気・油圧変換装置７５ａは対応する制御圧力をレギュレータ６４のトルク制御部６４ａに出力し、トルク制御部６４ａは、旋回電動モータ２５が出力するトルク分だけ、油圧ポンプ４１の最大出力トルクが減少するようポンプ容量（傾転角）を変更する。

油圧ポンプ４１のトルク制御特性を図１１に示す。横軸は油圧ポンプ４１の吐出圧力、縦軸は油圧ポンプ４１の容量を示している。

油圧電動複合旋回モードが選択され、電気・油圧変換装置７５ａに減トルク指令ＥＢが出力されているときは、電気・油圧変換装置７５ａは制御圧力を発生しており、このときトルク制御部６４ａの設定は、実線ＰＴSより最大出力トルクが減少した実線ＰＴの特性にある（第１モード）。油圧単独旋回モードが選択され、電気・油圧変換装置７５ａに減トルク指令ＥＢが出力されていないときは、トルク制御部６４ａは実線ＰＴSの特性に変化し（第２モード）、油圧ポンプ４１の最大出力トルクは、斜線で示す面積分、増加する。

図１０に戻り、旋回用スプール６１はＡ，Ｂ，Ｃの３位置を持ち、操作レバー装置７２からの旋回操作指令（油圧パイロット信号）を受けて中立位置ＢからＡ位置又はＣ位置に連続的に切り替わる。

操作レバー装置７２はパイロット油圧源２９からの圧力をレバー操作量に応じて減圧する減圧弁を内蔵し、レバー操作量に応じた圧力（油圧パイロット信号）を旋回用スプール６１の左右いずれかの圧力室に与える。

旋回用スプール６１が中立位置Ｂにあるときは、油圧ポンプ４１から吐出される圧油はブリードオフ絞りを通り、更にセンタバイパスカット弁６３を通ってタンクへ戻る。旋回用スプール６１が操作レバー装置７２のレバー操作量に応じた圧力（油圧パイロット信号）を受けてＡ位置に切り替わると、油圧ポンプ４１からの圧油はＡ位置のメータイン絞りを通って旋回油圧モータ２７の右側に送られ、旋回油圧モータ２７からの戻り油はＡ位置のメータアウト絞りを通ってタンクに戻り、旋回油圧モータ２７は一方向に回転する。逆に、旋回用スプール６１がレバー操作量に応じた圧力（油圧パイロット信号）を受けてＣ位置に切り替わると、油圧ポンプ４１からの圧油はＣ位置のメータイン絞りを通って旋回油圧モータ２７の左側に送られ、旋回油圧モータ２７からの戻り油はＣ位置のメータアウト絞りを通ってタンクに戻り、旋回油圧モータ２７はＡ位置の場合とは逆方向に回転する。

旋回用スプール６１がＢ位置とＡ位置の中間に位置しているときは、油圧ポンプ４１からの圧油はブリードオフ絞りとメータイン絞りに分配される。このとき、メータイン絞りの入側にはブリードオフ絞りの開口面積とセンタバイパスカット弁６３の開口面積に応じた圧力が立ち、その圧力で旋回油圧モータ２７に圧油が供給され、その圧力（ブリードオフ絞りの開口面積）に応じた作動トルクが与えられる。また、旋回油圧モータ２７からの排出油はそのときのメータアウト絞りの開口面積に応じた抵抗を受けて背圧が立ち、メータアウト絞りの開口面積に応じた制動トルクが発生する。Ｂ位置とC位置の中間においても同様である。

操作レバー装置７２の操作レバーを中立位置に戻し、旋回用スプール６１を中立位置Ｂに戻したとき、旋回体２０は慣性体であるため、旋回油圧モータ２７はその慣性で回転を続けようとする。このとき、旋回油圧モータ２７からの排出油の圧力（背圧）が旋回用の可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ又は６２ｂの設定圧力を超えようとするときは、オーバーロードリリーフ弁６２ａ又は６２ｂが作動して圧油の一部をタンクに逃がすることで背圧の上昇を制限し、オーバーロードリリーフ弁６２ａ又は６２ｂの設定圧力に応じた制動トルクを発生する。

図１２は、本発明のハイブリッド式建設機械の一実施の形態における旋回用スプール６１のメータイン開口面積特性及びブリードオフ開口面積特性を示す特性図であり、図１３は同メータアウト開口面積特性を示す特性図である。

図１２において、実線ＭＩがメータイン開口面積特性であり、実線ＭＢがブリードオフ開口面積特性であり、いずれも本実施の形態のものである。二点鎖線ＭＢＯは、電動モータを用いない、従来の油圧ショベルにおいて良好な操作性を確保できるブリードオフ開口面積特性である。本実施の形態のブリードオフ開口面積特性ＭＢは、制御域開始点及び終点は従来のものと同一であるが、中間領域では従来のものに比べて開き勝手（大きな開口面積となるよう）に設計されている。

図１３において、実線ＭＯが本実施の形態のメータアウト開口面積特性であり、二点鎖線ＭＯＯが電動モータを用いない、従来の油圧ショベルにおいて良好な操作性を確保できるメータアウト開口面積特性である。本実施の形態のメータアウト開口面積特性ＭＯは、制御域開始点及び終点は従来のものと同一であるが、中間領域では従来のものに比べて開き勝手（大きな開口面積となるよう）に設計されている。

図１４は、油圧パイロット信号（操作パイロット圧）に対する旋回用スプール６１のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁６３との合成開口面積特性を示す図である。

油圧電動複合旋回モードが選択されているときは、旋回駆動特性補正指令ＥＥは出力されていないため、センタバイパスカット弁６３は図示の開位置にあり、旋回用スプール６１のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁６３との合成開口面積特性は、図１２のブリードオフ開口面積特性ＭＢのみによって決まる点線ＭＢＣの特性となる（第１モード）。

油圧単独旋回モードが選択されたときは、前述したように電気・油圧変換装置７５ｃに旋回駆動特性補正指令ＥＥが出力され、電気・油圧変換装置７５ｃは対応する制御圧力をセンタバイパスカット弁６３の受圧部に出力し、センタバイパスカット弁６３は図示右側の絞り位置に切り換えられる。このセンタバイパスカット弁６３の切り換えにより、旋回用スプール６１の油圧パイロット信号に対する旋回用スプール６１のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁６３との合成開口面積特性は点線ＭＢＣの特性よりも合成開口面積が小さい実線ＭＢＳの特性に変更される（第２モード）。この実線ＭＢＳの合成開口面積特性は従来の油圧ショベルにおいて良好な操作性を確保できるブリードオフ開口面積特性と同等である。

図１５は、油圧電動複合旋回モードでの旋回駆動時における油圧パイロット信号（パイロット圧）、メータイン圧力（Ｍ／Ｉ圧）、旋回電動モータ２５のアシストトルク、上部旋回体２０の回転速度（旋回速度）の時系列波形を示す特性図である。パイロット圧０、旋回停止状態から時間Ｔ＝Ｔ１〜Ｔ４でパイロット圧最大までランプ状に油圧パイロット信号を増加させた場合の例である。

油圧電動複合旋回モードが選択されているときは、図１４の点線ＭＢＣで示したように旋回用スプール６１のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁６３との合成開口面積特性は図１２のブリードオフ開口面積特性ＭＢのみによって決まる特性となるため、従来に比べてブリードオフ絞りの開口面積が大きい分、本実施の形態の方がメータイン圧力（Ｍ／Ｉ）は低くなる。メータイン圧力は旋回油圧モータ２７の作動トルク（加速トルク）に相当するので、メータイン圧力が低くなった分だけ加速トルクを旋回電動モータ２５により付与する必要がある。図１４では力行側のアシストトルクを正としている。本実施の形態では、旋回電動モータ２５のアシストトルクと旋回用スプール６１によって発生するメータイン圧力に由来する加速トルクの合計値が、従来型の油圧ショベルで発生する加速トルクと概等しくなるように制御する。これにより旋回体２０の旋回速度は従来型の油圧ショベルと同等の加速フィーリングを有することが可能となる。

一方、油圧単独旋回モードが選択されたときは、旋回用スプール６１のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁６３との合成開口面積特性は、図１４の点線ＭＢＣよりも合成開口面積が小さいから実線ＭＢＳの特性に変更されるため、旋回用スプール６１によって発生するメータイン圧力は、図１５に示す従来の油圧ショベルで得られる実線のメータイン圧力まで上昇し、旋回用スプール６１によって発生するメータイン圧力に由来する加速トルクが、従来型の油圧ショベルで発生する加速トルクと概等しくなるように制御される。これにより旋回体２０の旋回速度は従来型の油圧ショベルと同等の加速フィーリングを有することが可能となる。

また、旋回油圧モータ２７単独で旋回可能であるということは、旋回油圧モータ２７の最大出力トルクの方が、旋回電動モータ２５の最大出力トルクよりも大きいということである。このことは、油圧電動複合旋回モードにおいて、万一、旋回電動モータ２５が意図しない動きをしたとしても油圧回路が正常ならば、それほど危険な動きにならないことを意味し、本発明は安全性においても有利である。

図１６は、油圧パイロット信号（操作パイロット圧）に対する旋回用スプール６１のメータアウト開口面積特性を示す特性図である。

油圧電動複合旋回モードが選択されているときは、旋回パイロット圧補正指令ＥＦは出力されていないため、旋回用スプール６１のメータアウト開口面積特性は図６Ｂのメータアウト開口面積特性ＭＯと同様の変化を示す点線ＭＯＣの特性となる（第１モード）。

油圧単独旋回モードが選択されたときは、前述したように図９の電気・油圧変換装置７５ｄ（図１０の電気・油圧変換装置７５ｄＬ，７５ｄＲ）旋回パイロット圧補正指令ＥＦが出力され、電気・油圧変換装置７５ｄは操作レバー装置７２で生成された油圧パイロット信号（操作パイロット圧）を減圧補正する。この油圧パイロット信号の補正により、旋回用スプール６１の油圧パイロット信号に対するメータアウト開口面積特性は、図１６の点線ＭＯＣの特性に対し中間領域における開口面積が減少した実線ＭＯＳの特性に変更される（第２モード）。この実線ＭＯＳの開口面積特性は従来の油圧ショベルにおいて良好な操作性を確保できるメータアウト開口面積特性と同等である。

図１７は、油圧電動複合旋回モードでの旋回制動停止時における油圧パイロット信号（パイロット圧）、メータアウト圧力（Ｍ／Ｏ圧）、旋回電動モータ２５のアシストトルク、旋回体２０の回転速度（旋回速度）の時系列波形を示す特性図である。パイロット圧最大、最高旋回速度から時間Ｔ＝Ｔ５〜Ｔ９でパイロット圧０までランプ状に油圧パイロット信号を低減させた場合の例である。

油圧単独旋回モードが選択されているときは、図１６の点線ＭＯＣで示したように旋回用スプール６１の油圧パイロット信号に対するメータアウト開口面積特性は図１３のメータアウト開口面積特性ＭＯと同様の変化する特性となるため、図１３に示したように従来に比べてメータアウト絞りの開口面積が大きい分、本実施の形態の方がメータアウト圧力（Ｍ／Ｏ圧）は低くなる。メータアウト圧力はブレーキトルク（制動トルク）に相当するので、メータアウト圧力が低くなった分だけブレーキトルクを電動モータ２５により付与する必要がある。図１７では回生側のアシストトルクを負としている。本実施の形態では、旋回電動モータ２５のアシストトルクと旋回用スプール６１によって発生するメータアウト圧力に由来するブレーキトルクの合計値が従来型の油圧ショベルで発生するブレーキトルクと概等しくなるように制御する。これにより旋回体２０の旋回速度は従来型の油圧ショベル同等の減速フィーリングを有することが可能となる。

一方、油圧単独旋回モードが選択されたときは、旋回用スプール６１の油圧パイロット信号に対するメータアウト開口面積特性は、図１６の点線ＭＯＣの特性に対し中間領域における開口面積が減少した実線ＭＯＳの特性に変更されるため、旋回用スプール６１によって発生するメータアウト圧力は、図１７に示す従来の油圧ショベルで得られる実線のメータアウト圧力まで上昇し、旋回用スプール６１によって発生するメータアウト圧力に由来するブレーキトルクが、従来型の油圧ショベルで発生するブレーキトルクと概等しくなるように制御され、旋回体２０の旋回速度は従来型の油圧ショベル同等の減速フィーリングを有することが可能となる。

図１８は、旋回用の可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂのリリーフ圧特性を示す図である。

油圧電動複合旋回モードが選択され、図９の電気・油圧変換装置７５ｂ（図１０の電・油圧変換装置７５ｂＬ，７５ｂＲ）に減トルク指令ＥＣが出力されているときは、電気・油圧変換装置７５ｂは制御圧力を生成し、その制御圧力が可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂの設定圧力減少側に作用し、可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂのリリーフ特性はリリーフ圧がＰmax1である実線ＳＲの特性となる（第１モード）。油圧単独旋回モードが選択され、電気・油圧変換装置７５ｂ（図１０の電気・油圧変換装置７５ｂＬ，７５ｂＲ）に減トルク指令ＥＣが出力されていないときは、電気・油圧変換装置７５ｂは制御圧力を生成しないため、可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂのリリーフ特性は、リリーフ圧がＰmax1からＰmax2に上昇した実線ＳＲSの特性となり（第２モード）、制動トルクは、リリーフ圧が高くなった分、増加する。

これにより油圧電動複合旋回モードが選択されたときは、可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂのリリーフ圧はＰmax2より低いＰmax1に設定されるため、、操作レバー装置７２の操作レバーを中立位置に戻したときに、旋回油圧モータ２７からの排出油の圧力（背圧）は可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂの低めの設定圧力であるＰmax1まで上昇し、旋回電動モータ２５のアシストトルクと可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ又は６２ｂによって発生する背圧に由来するブレーキトルクの合計値が従来型の油圧ショベルで発生するブレーキトルクと概等しくなるように制御され、旋回体２０の旋回速度は従来型の油圧ショベル同等の減速フィーリングを有することが可能となる。

また、油圧単独旋回モードが選択されたときは、可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂのリリーフ圧はＰmax1より高いＰmax2に設定されるため、操作レバー装置７２の操作レバーを中立位置に戻した場合に、旋回油圧モータ２７からの排出油の圧力（背圧）は可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ，６２ｂの高めの設定圧力であるＰmax2まで上昇し、可変オーバーロードリリーフ弁６２ａ又は６２ｂによって発生する背圧に由来するブレーキトルクが、従来型の油圧ショベルで発生するブレーキトルクと概等しくなるように制御され、旋回体２０の旋回速度は従来型の油圧ショベル同等の減速フィーリングを有することが可能となる。

次に、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１による油圧電動複合旋回モードと油圧単独旋回制御モードとを切り替えるシーケンスについて図１９を用いて説明する。
図１９にコントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１による油圧電動複合旋回モードから油圧単独旋回制御モードへの切り替えシーケンスを示す。

異常監視・異常処理制御ブロック８１は、パワーコントロールユニット５５、電動モータ２５、キャパシタ２４、パワーコントロールユニット５５等の電動システムに故障、異常、警告状態が発生した場合や、絶縁抵抗劣化検知装置９０から劣化検出の信号を受信した場合に、そのことを知らせる信号（以下エラー信号という）が通知されたかどうかを判定し（ステップＳ３００）、エラー信号が通知されると、それが緊急対応を要するエラー信号であるかどうかを更に判定する（ステップＳ３１０）。モード切り替え時には、油圧システムのバルブの切り替え動作等により軽いショックが生じる可能性があるので、エラー信号の内容が深刻ではなく、直ちに切替える緊急性がない場合は、モード切換可能なタイミングかどうかを判定し（ステップＳ３２０）、旋回体２０の動作及び旋回用の操作レバー装置７２の入力が行われてないタイミング、あるいは、旋回体２０以外の装置である走行、フロントの動作及びそれらの操作レバー装置７３の入力も含めて、操作がまったく行われていないアイドリング時等に切替えを行う（ステップＳ３３０）。インバータの過電流異常等、システムを損傷させる恐れや重大な故障や災害に繋がる恐れがある異常については、操作中であっても、直ちに電動システムを停止させ、油圧単独旋回モードに切替える（ステップＳ３１０→Ｓ３３０）。

次に、本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態において、絶縁抵抗劣化検知装置９０から絶縁抵抗劣化検出の信号を受信した際の処理シーケンスについて図２０及び図２１を用いて説明する。

図２０は本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスを示すフローチャート図、図２１は本発明の電動式建設機械の第３の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス（再起動）を示すフローチャート図である。

まず、図２０のステップ（Ｓ４０１）では、電動システムの絶縁抵抗が正常か否か判断される。具体的には、コントローラ８０のエネルギマネジメント制御ブロック８２から電動建設機械の運転中に絶縁抵抗劣化検知装置９０を作動させ、上述したように演算部９０Ｅで印加信号と測定信号を比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、この絶縁抵抗値と設定値と比較して、絶縁抵抗値が設定値以上であれば、絶縁抵抗が正常なのでＹＥＳと判断され、絶縁抵抗値が設定値以下であれば、絶縁抵抗劣化検知なのでＮＯと判断される。

ステップ（Ｓ４０１）でＹＥＳと判断された場合には、元に戻り絶縁抵抗の正常か否かの判断を継続して行う。

ステップ（Ｓ４０１）でＮＯと判断された場合には、ステップ（Ｓ４０２）に進み、まず、上述した異常監視・異常処理制御ブロック８１による油圧電動複合旋回モードから油圧単独旋回制御モードへの切り替えシーケンスが実行されて、油圧単独旋回モードに移行される。この切り替えシーケンスと同時に、絶縁抵抗が劣化したことをオペレータに報知警告し、機械の停止を要求するとともに、エンジン２２の回転数あるいは出力を低減する。具体的には、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１から図示しないモニタやブザー等に報知信号と停止要求信号を出力し、例えば、図示しないエンジン制御部からエンジン２２への減速指令が出力される。エンジン２２の回転数あるいは出力は、通常の作業は困難だが低速での動作や走行が可能な程度にまで下げられる。この状態において、アシスト発電モータ２３はエンジン２２によって回されているが、旋回体２０等の作業機械は油圧アクチュエータだけで動作しているので、機械の動作に電動モータ等の電動システムは不要となる。

ステップ（Ｓ４０３）では、絶縁抵抗劣化部位の判定を行う。具体的には、上述したように、コントローラ８０のエネルギマネジメント制御ブロック８２と異常監視・異常処理制御ブロック８１において検知シーケンスが実行される。

ステップ（Ｓ４０４）では、絶縁抵抗劣化部位がキャパシタ２４〜メインコンタクタ５６間母線９１の周辺か否かが判断される。絶縁抵抗劣化部位がメインコンタクタ５６〜チョッパ５１間母線９２，インバータ５２，５３〜チョッパ５１間母線９３，アシスト発電モータ２３〜インバータ５３間配線９４，旋回電動モータ〜インバータ５２間配線９５のいずれかの場合には、ＮＯと判断されステップ（Ｓ４０５）へ進み、メインコンタクタ５６のメインリレー５７を開動作する。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５を介してメインコンタクタ５６を制御する。

次に、ステップ（Ｓ４０６）では、母線電圧低下手段として母線電圧を放電させるための放電シーケンスを行う。具体的には、メインリレー５７開動作によりキャパシタ２４と絶縁した後、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５のインバータ５２，５３を力行制御することで、主平滑コンデンサ５４に残留した電荷をアシスト発電モータ２３又は旋回電動モータ２５のコイルに対して放電させる。

ステップ（Ｓ４０４）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ４０７）へ進み、母線電圧低下手段としてキャパシタ２４を放電させるための放電シーケンスを行う。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５のインバータ５２，５３を力行制御することで、キャパシタ２４を放電させる。

ステップ（Ｓ４０８）ではメインコンタクタ５６のメインリレー５７を開動作する。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５を介してメインコンタクタ５６を制御する。

次に、ステップ（Ｓ４０９）では、母線電圧低下手段として母線電圧を放電させるための放電シーケンスを行う。具体的には、メインリレー５７開動作によりキャパシタ２４と絶縁した後、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５のインバータ５２，５３を力行制御することで、主平滑コンデンサ５４に残留した電荷をアシスト発電モータ２３又は旋回電動モータ２５のコイルに対して放電させる。

先のステップ（Ｓ４０６）とステップ（Ｓ４０９）において、母線電圧を放電させている間に、オペレータは例えば安全が確保できる場所まで、建設機械を移動させる。先のステップ（Ｓ４０６）とステップ（Ｓ４０９）のいずれかが実行された後には、ステップ（Ｓ４１０）に進む。

ステップ（Ｓ４１０）では、キースイッチ７０の状態がＯＦＦか否か判断され、ＮＯと判断された場合には、元に戻りキースイッチ７０の状態の判断を継続して行う。オペレータは、建設機械を安全な場所まで移動できて、機械を停止できると判断できれば、キースイッチ７０をＯＦＦにできる。

キースイッチ７０をＯＦＦにして、ステップ（Ｓ４１０）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ４１１）に進み、エンジン２２が停止される。

次に、ステップ（Ｓ４１２）では、母線電圧を完全に放電させるための放電シーケンスを行う。アシスト発電モータ２３と旋回電動モータ２５が永久磁石同期モータの場合、エンジン２２や旋回油圧モータ２７により強制的に回転させられると自己誘起電圧分のＤＣ電圧が母線に重畳するため、エンジン２２及び旋回電動モータ２５が停止した後、再度放電シーケンスの実施が必要となる。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５のインバータ５２，５３のスイッチング素子のON/OFFを制御することで、主平滑コンデンサ５４に残留した電荷をアシスト発電モータ２３又は旋回電動モータ２５のコイルに対して放電させる。なお、アシスト発電モータ２３及び旋回電動モータ２５は停止しているので、各インバータ５２，５３から各モータ２３，２５に流れる放電電流によって、回転トルクが発生しないように放電ベクトル制御がなされる。また、絶縁抵抗劣化検出された部位及び絶縁抵抗劣化検知によって停止したことが異常監視・異常処理制御ブロック８１に記憶される。この後、建設機械は完全に停止する。

次に、絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス（再起動）について図２１を用いて説明する。この処理シーケンスは、前回、図２０に示す絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスで停止した後の建設機械の再起動に適用されるものである。

まず、図２１のステップ（Ｓ５０１）では、キースイッチ７０をＯＦＦからＯＮ状態とする。

次に、ステップ（Ｓ５０２）では、前回建設機械運転時に絶縁抵抗劣化が検知されて、停止処理シーケンスで停止されたことがオペレータに報知される。具体的には、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１から図示しないモニタやブザー等に報知信号が出力される。

ステップ（Ｓ５０３）では、絶縁抵抗劣化の詳細測定の実施につき、再度実施するか否かの選択が要求される。具体的には、ステップ（Ｓ５０２）と同様にモニタ表示等でオペレータに問いかける。

ステップ（Ｓ５０３）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ５０４）に進み、絶縁抵抗の劣化検知が行われる。具体的には、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１から絶縁抵抗劣化検知装置９０を作動させる。

ステップ（Ｓ５０５）では、電動システムの絶縁抵抗が正常か否か判断される。具体的には、上述したように絶縁抵抗劣化検知装置９０の演算部９０Ｅで印加信号と測定信号を比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、この絶縁抵抗値と設定値と比較して、絶縁抵抗値が設定値以上であれば、絶縁抵抗が正常なのでＹＥＳと判断され、絶縁抵抗値が設定値以下であれば、絶縁抵抗劣化検知なのでＮＯと判断される。

このステップ（Ｓ５０５）でＮＯと判断された場合には、ステップ（Ｓ５０６）に進み、キースイッチ７０の状態がＳＴＡＲＴか否か判断され、ＮＯと判断された場合には、元に戻りキースイッチ７０の状態の判断を継続して行う。

また、先のステップ（Ｓ５０３）でＮＯと判断された場合にも、ステップ（Ｓ５０６）に進む。つまり、この場合、ステップ（Ｓ５０４）とステップ（Ｓ５０５）がバイパスされる。

キースイッチ７０をＳＴＡＲＴにして、ステップ（Ｓ５０６）でＹＥＳと判断された場合には、絶縁抵抗劣化の詳細測定を実施しないか実施したが絶縁抵抗劣化検知した状態であるので、エンジン２２の回転数あるいは出力を制限した絶縁抵抗劣化状態の運転モードで起動する。具体的には、コントローラ８０の異常監視・異常処理制御ブロック８１から図示しないモニタやブザー等に報知信号を出力し、油圧単独旋回制御モードに固定され、例えば、図示しないエンジン制御部からエンジン２２への速度制限指令が出力される。

ステップ（Ｓ５０５）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ２０７）に進み、キースイッチ７０の状態がＳＴＡＲＴか否か判断され、ＮＯと判断された場合には、元に戻りキースイッチ７０の状態の判断を継続して行う。

キースイッチ７０をＳＴＡＲＴにして、ステップ（Ｓ５０７）でＹＥＳと判断された場合には、絶縁抵抗劣化の詳細測定を行い異常なしと判断された状態であるので、標準の運転モードで起動する。具体的には、コントローラ８０のエネルギマネジメント制御ブロック８２からパワーコントロールユニット５５への出力増信号は制限されず、油圧単独旋回制御モードから油圧電動複合旋回モードへの移行も制限されない。また、例えば、図示しないエンジン制御部からエンジン２２への増速指令についても制限されない。

上述した本発明の第１の実施の形態によれば、旋回体２０の駆動に旋回電動モータ２５を用いた電動式建設機械において、旋回電動モータ２５，アシスト発電モータ２３、インバータ５２，５３、キャパシタ２４等の蓄電装置を備えた電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも建設機械を安全な姿勢にすると共に安全な場所に移動させるだけの最低限の動力を確保した上で、オペレータに建設機械停止の警告を行うので、作業現場における建設機械及びオペレータの安全を確保することができる。

以上において、本発明を油圧ショベルに適用した場合の実施の形態を説明したが、油圧ショベル以外の旋回体を有する建設機械全般に本発明は適用可能である。

１０ 走行体
１１ クローラ
１２ クローラフレーム
１３ 右走行用油圧モータ
１４ 左走行用油圧モータ
２０ 旋回体
２１ 旋回フレーム
２２ エンジン
２３ アシスト発電モータ
２４ キャパシタ
２５ 旋回電動モータ
２６ 減速機
２７ 旋回油圧モータ
３０ ショベル機構
３１ ブーム
３３ アーム
３５ バケット
４０ 油圧システム
４１ 油圧ポンプ
４２ コントロールバルブ
５１ チョッパ
５２ 旋回電動モータ用インバータ
５３ アシスト発電モータ用インバータ
５４ 平滑コンデンサ
５５ パワーコントロールユニット
５６ メインコンタクタ
５７ メインリレー
５８ 突入電流防止回路
８０ コントローラ
８１ 異常監視・異常処理制御ブロック
８２ エネルギマネジメント制御ブロック
８３Ａ 電動旋回制御ブロック
８３ 油圧電動複合旋回制御ブロック
８４ 油圧単独制御ブロック
８５ 制御切替ブロック
９０ 絶縁抵抗劣化検知装置

Claims (7)

1. アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する第１電動モータと、旋回体と、前記旋回体駆動用の第２電動モータと、前記第１電動モータと第２電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第１電動モータ駆動用の第１インバータと、前記第２電動モータ駆動用の第２インバータとを備えた電動式建設機械において、
   前記第１電動モータと前記第２電動モータと前記第１インバータと前記第２インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、
   前記第１インバータと前記第２インバータとにそれぞれトルク増減指令を出力することで、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記第１電動モータの回転数を低下させる監視制御手段を備えた
   ことを特徴とする電動式建設機械。
2. 原動機と、前記原動機により駆動され、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記原動機の駆動に従動する第１電動モータと、旋回体と、前記旋回体駆動用の第２電動モータと、前記第１電動モータ及び第２電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第１の電動モータ駆動用の第１インバータと、前記第２電動モータ駆動用の第２インバータと、前記旋回体の駆動を指令する旋回用の操作レバー装置とを備えた電動式建設機械において、
   前記第１電動モータと前記第２電動モータと前記第１インバータと前記第２インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、
   前記第１インバータと前記第２インバータとにそれぞれトルク増減指令を出力することで、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記原動機の回転数または出力を低下させる監視制御手段を備えた
   ことを特徴とする電動式建設機械。
3. 原動機と、前記原動機により駆動され、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、旋回体と、前記油圧ポンプから供給された圧油により駆動される前記旋回体駆動用の油圧モータと、前記原動機の駆動に従動する第１電動モータと、前記旋回体駆動用の第２電動モータと、前記第１電動モータ及び第２電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第１の電動モータ駆動用の第１のインバータと、前記第２電動モータ駆動用の第２インバータと、前記旋回体の駆動を指令する旋回用の操作レバー装置とを備えた電動式建設機械において、
   前記第１電動モータと前記第２電動モータと前記第１インバータと前記第２インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、
   前記旋回用の操作レバー装置が操作されたときに前記第２電動モータと前記油圧モータの両方を駆動して、前記第２電動モータと前記油圧モータのトルクの合計で前記旋回体の駆動を行う油圧電動複合旋回モードと、前記旋回用の操作レバー装置が操作されたときに前記油圧モータのみを駆動して、前記油圧モータのみのトルクで前記旋回体の駆動を行う油圧単独旋回モードとの切替えを行う制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に前記油圧単独旋回モードに切り替える制御切替え手段と、前記油圧単独旋回モードにおいて、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記原動機の回転数または出力を低下させる監視制御手段とを備えた
   ことを特徴とする電動式建設機械。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動式建設機械において、
   前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗劣化を検知した場合に前記電動システム内の母線の電圧を検知前よりも低下させる母線電圧低下手段を備えた
   ことを特徴とする電動式建設機械。
5. 請求項４に記載の電動式建設機械において、
   前記蓄電デバイスの前記電動システムからの電気回路的な接続切断手段をさらに備え、
   前記制御装置は、前記母線電圧低下手段によって前記電動システム内の母線電圧を低下させた後に、前記接続切断手段によって前記蓄電デバイスを前記電動システムから切り離す処理シーケンスを備えている
   ことを特徴とする電動式建設機械。
6. 請求項３に記載の電動式建設機械において、
   前記制御装置は、前記油圧単独旋回モードに切り替えた後に、絶縁抵抗劣化部位を特定するために、前記電動システム内の回路開閉手段またはスイッチング素子の開閉を伴う処理シーケンスを備えている
   ことを特徴とする電動式建設機械。
7. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動式建設機械において、
   前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、監視制御手段によって機械停止したことを記憶する第１の処理シーケンスと、機械停止後の再起動時において、前回は電動システムの絶縁抵抗の劣化により機械停止したことをオペレータに報知すると共に原動機の回転数または出力を制限する第２の処理シーケンスを備えた
   ことを特徴とする電動式建設機械。

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