JP2015090011A - Energy storage device for construction machinery - Google Patents

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清春 中尾
Kiyoharu Nakao
清春 中尾
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株式会社小松製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energy storage device for construction machinery capable of highly accurate energy transfer even when mounted with a fly wheel and a fly wheel generator motor on an upper turning body of the construction machinery.SOLUTION: An energy storage device for construction machinery transfers energy to and from a generator motor directly connected to an engine, a rotary generator motor for driving an upper turning body 23, and an energy storage device capable of storing and emitting energy to a fly wheel 32 using a fly wheel generator motor 33, of which the fly wheel 33 and the fly wheel generator motor 32 are mounted on the upper turning body 23 and the axis of rotation C2 of the fly wheel 33 and the fly wheel generator motor 32 is positioned in parallel to an axis of rotation C1 of the upper turning body 23.

Description

この発明は、旋回発電電動機によって駆動される上部旋回体を有した建設機械に搭載されたフライホイールによるエネルギー蓄積及び放出を行う建設機械のエネルギー蓄積装置に関する。   The present invention relates to an energy storage device for a construction machine that stores and releases energy by a flywheel mounted on a construction machine having an upper swing body driven by a swing generator motor.
近年、エネルギーの高効率化や排ガス浄化のために、上部旋回体を、旋回発電電動機を用いて駆動し、作業機や走行体を、油圧を用いて駆動するハイブリッド型の電動旋回ショベルが実現されている。この旋回発電電動機は、エンジンによって駆動される発電電動機で発電された電気エネルギーを用いて駆動される。また、必要に応じて、この電気エネルギーをキャパシタなどに蓄電し、あるいは放電することによって、エネルギーの効率化を図っている。   In recent years, in order to improve energy efficiency and purify exhaust gas, hybrid electric swivel excavators have been realized in which the upper revolving structure is driven using a swivel generator motor, and the work machine and traveling structure are driven using hydraulic pressure. ing. This swivel generator motor is driven using electric energy generated by a generator motor driven by an engine. Further, energy efficiency is achieved by storing this electrical energy in a capacitor or discharging it as necessary.
ここで、特許文献1では、キャパシタに替えて、フライホイールにエネルギーを蓄積するフライホイール蓄電装置を搭載したハイブリッド自動車あるいはハイブリッド鉄道車両が記載されている。   Here, Patent Document 1 describes a hybrid vehicle or a hybrid railway vehicle equipped with a flywheel power storage device that stores energy in a flywheel instead of a capacitor.
フライホイールは、フライホイール発電電動機を用いて、電気エネルギーを回転運動エネルギーに変換してエネルギーを蓄積する。また、フライホイールに蓄積された回転運動エネルギーは、フライホイール発電電動機を回生駆動して電気エネルギーに変換され、この変換した電気エネルギーが放出される。このフライホイールは、低温での特性劣化が少なく、高温環境下での連続使用が可能である。また、フライホイールは、エネルギーの蓄積と放出とを頻繁に行っても特性劣化や寿命劣化が小さいという特徴を有する。   The flywheel uses a flywheel generator motor to convert electrical energy into rotational kinetic energy and store the energy. Further, the rotational kinetic energy accumulated in the flywheel is converted into electric energy by regeneratively driving the flywheel generator motor, and the converted electric energy is released. This flywheel has little characteristic deterioration at a low temperature and can be continuously used in a high temperature environment. In addition, the flywheel has a feature that even if the energy is frequently accumulated and released, the characteristic deterioration and the life deterioration are small.
特開2006−25489号公報JP 2006-25489 A
ところで、電動旋回ショベルなどの建設機械の上部旋回体にフライホイール及びフライホイール発電電動機を搭載する場合、上部旋回体の旋回の影響を受けてフライホイールにジャイロ効果が発生し、精度の高いエネルギー授受を行うことができないという問題があった。   By the way, when a flywheel and a flywheel generator motor are mounted on an upper swing body of a construction machine such as an electric swing excavator, a gyro effect is generated on the flywheel due to the swing of the upper swing body, and highly accurate energy transfer is performed. There was a problem that could not be done.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、建設機械の上部旋回体にフライホイール及びフライホイール発電電動機を搭載しても精度の高いエネルギーの授受を行うことができる建設機械のエネルギー蓄積装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and the energy storage of a construction machine that can deliver and receive highly accurate energy even when a flywheel and a flywheel generator motor are mounted on the upper swing body of the construction machine. An object is to provide an apparatus.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる建設機械のエネルギー蓄積装置は、エンジンに接続された発電電動機と、上部旋回体を駆動する旋回発電電動機と、フライホイール発電電動機を用いてフライホイールにエネルギーの蓄積及び放出が可能なエネルギー蓄積装置との間でエネルギーの授受を行う建設機械のエネルギー蓄積装置であって、前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、前記上部旋回体に搭載され、前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機の回転軸は、前記上部旋回体の旋回軸に対して平行配置されることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an energy storage device for a construction machine according to the present invention includes a generator motor connected to an engine, a swing generator motor that drives an upper swing body, and a flywheel generator motor. An energy storage device for a construction machine that transmits and receives energy to and from an energy storage device capable of storing and releasing energy to and from the flywheel, wherein the flywheel and the flywheel generator-motor are the upper swivel The flywheel and the rotary shaft of the flywheel generator-motor are arranged in parallel to the swing axis of the upper swing body.
また、この発明にかかる建設機械のエネルギー蓄積装置は、上記の発明において、前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機の回転軸部材は同一部材で一体構成されていることを特徴とする。   Moreover, the energy storage device for a construction machine according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the flywheel and the rotary shaft member of the flywheel generator-motor are integrally configured by the same member.
また、この発明にかかる建設機械のエネルギー蓄積装置は、上記の発明において、前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、同一のハウジング部材に覆われて一体構成されていることを特徴とする。   The construction machine energy storage device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the flywheel and the flywheel generator-motor are integrally formed by being covered by the same housing member.
また、この発明にかかる建設機械のエネルギー蓄積装置は、上記の発明において、前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、前記上部旋回体のエンジンルーム隔壁と運転室との間のスペースに配置されることを特徴とする。   In the construction machine energy storage device according to the present invention, in the above invention, the flywheel and the flywheel generator-motor are disposed in a space between an engine compartment partition wall and a cab of the upper swing body. It is characterized by that.
また、この発明にかかる建設機械のエネルギー蓄積装置は、上記の発明において、前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、前記上部旋回体のエンジンルーム内のクーリングユニット側方のスペースに配置されることを特徴とする。   In the construction machine energy storage device according to the present invention, in the above invention, the flywheel and the flywheel generator-motor are arranged in a space on the side of the cooling unit in the engine room of the upper swing body. It is characterized by.
また、この発明にかかる建設機械のエネルギー蓄積装置は、上記の発明において、前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、前記発電電動機、前記旋回発電電動機、及び前記フライホイール発電電動機をそれぞれ制御する制御部を収納するコントローラボックスの側方に近接配置されることを特徴とする。   In the construction machine energy storage device according to the present invention, in the above invention, the flywheel and the flywheel generator-motor control the generator motor, the swing generator motor, and the flywheel generator motor, respectively. It is characterized in that it is arranged close to the side of the controller box that houses the unit.
この発明によれば、フライホイール及びフライホイール発電電動機は、上部旋回体に搭載され、前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機の回転軸が、前記上部旋回体の旋回軸に対して平行配置され、ジャイロ効果の発生を抑えるようにしている。このため、上部旋回体にフライホイール及びフライホイール発電電動機を搭載しても精度の高いエネルギーの授受を行うことができる。   According to this invention, the flywheel and the flywheel generator-motor are mounted on the upper swing body, and the rotation axis of the flywheel and the flywheel generator-motor is arranged in parallel to the swing axis of the upper swing body, I try to suppress the occurrence of the gyro effect. For this reason, even if a flywheel and a flywheel generator motor are mounted on the upper swing body, highly accurate energy can be exchanged.
図1は、この発明の実施の形態にかかる建設機械である電動旋回ショベルの全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an electric swing excavator that is a construction machine according to an embodiment of the present invention. 図2は、電動旋回ショベルの発電電動機制御部、旋回発電電動機制御部、フライホイール発電電動機制御部とDCリンクラインとの間の接続関係を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a connection relationship among a generator motor control unit, a swing generator motor control unit, a flywheel generator motor control unit, and a DC link line of the electric swing excavator. 図3は、発電電動機、旋回発電電動機、フライホイール発電電動機をそれぞれ駆動する駆動回路とDCリンクラインとの接続関係を、エネルギー授受を中心に示したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the connection relationship between the drive circuit for driving the generator motor, the swing generator motor, and the flywheel generator motor, respectively, and the DC link line, with a focus on energy transfer. 図4は、発電電動機制御部及びフライホイール発電電動機制御部の各駆動回路の電流電圧特性とフライホイール発電電動機制御部の駆動回路の電流電圧特性をシフトさせることによるフライホイール発電電動機駆動制御とを説明する図である。FIG. 4 shows the flywheel generator motor drive control by shifting the current voltage characteristics of the drive circuits of the generator motor controller and the flywheel generator motor controller and the current voltage characteristics of the drive circuit of the flywheel generator motor controller. It is a figure explaining. 図5は、フライホイール制御部によるフライホイール制御処理手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a flywheel control processing procedure by the flywheel control unit. 図6は、トルク−回転数マップの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a torque-rotation speed map. 図7は、電動旋回ショベルに搭載されたフライホイールとフライホイール発電電動機との配置を示す電動旋回ショベルの左側面図である。FIG. 7 is a left side view of the electric swivel shovel showing the arrangement of the flywheel and the flywheel generator motor mounted on the electric swivel excavator. 図8は、電動旋回ショベルに搭載されたフライホイールとフライホイール発電電動機との配置を示す電動旋回ショベルの平面図である。FIG. 8 is a plan view of the electric swivel shovel showing the arrangement of the flywheel and flywheel generator motor mounted on the electric swivel excavator. 図9は、一体構成されたフライホイールとフライホイール発電電動機との構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the integrally configured flywheel and flywheel generator-motor. 図10は、電動旋回ショベルに搭載されたフライホイールとフライホイール発電電動機との配置の変形例1を示す電動旋回ショベルの平面図である。FIG. 10 is a plan view of the electric swivel shovel showing Modification 1 of the arrangement of the flywheel and the flywheel generator motor mounted on the electric swivel excavator. 図11は、電動旋回ショベルに搭載されたフライホイールとフライホイール発電電動機との配置の変形例2を示す電動旋回ショベルの平面図である。FIG. 11 is a plan view of an electric swing shovel showing a second modification of the arrangement of the flywheel and the flywheel generator motor mounted on the electric swing shovel. 図12は、フライホイールとフライホイール発電電動機との構成の変形例1を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a first modification of the configuration of the flywheel and the flywheel generator-motor. 図13は、フライホイールとフライホイール発電電動機との構成の変形例2を示す断面図である。FIG. 13: is sectional drawing which shows the modification 2 of a structure with a flywheel and a flywheel generator motor.
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(電動旋回ショベルの全体構成)
まず、図1は、この発明の実施の形態にかかる建設機械である電動旋回ショベル1の全体構成を示すブロック図である。また、図2は、電動旋回ショベル1の発電電動機制御部11、旋回発電電動機制御部21、フライホイール発電電動機制御部31とDCリンクラインLDCとの間の接続関係を示すブロック図である。さらに、図3は、発電電動機4、旋回発電電動機22、フライホイール発電電動機32をそれぞれ駆動する駆動回路17,27,37とDCリンクラインLDCとの接続関係を、エネルギー授受を中心に示したブロック図である。
(Overall configuration of electric swivel excavator)
First, FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an electric swing excavator 1 which is a construction machine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a connection relationship among the generator motor controller 11, the swing generator motor controller 21, the flywheel generator motor controller 31 and the DC link line LDC of the electric swing excavator 1. Further, FIG. 3 is a block diagram showing the connection relationship between the drive circuits 17, 27, and 37 that drive the generator motor 4, the swing generator motor 22, and the flywheel generator motor 32, respectively, and the DC link line LDC, with a focus on energy transfer. FIG.
図1に示すように、電動旋回ショベル1は、エンジン2によって駆動される一対の油圧ポンプ3と発電電動機4とを有する。発電電動機4は、エンジン2と油圧ポンプ3との間に配置される。また、エンジン2と発電電動機4と油圧ポンプ3とはそれぞれ回転軸が直結されている。発電電動機4は、発電電動機制御部11によって制御される。発電電動機4は、エンジン2を駆動源として発電機として機能するとともに、DCリンクラインLDCを介して供給される電力を用いて電動機として機能する。発電機として機能する場合、エンジン2の駆動力を電気エネルギーに変換してDCリンクラインLDC上に出力する。また、電動機として機能する場合、DCリンクラインLDCから入力された電気エネルギーをもとに、油圧ポンプ3に対するエンジン2の駆動をアシストする。なお、PTO(Power Take−Off)を介して、エンジン2と、油圧ポンプ3および発電電動機4とが接続されてもよい。   As shown in FIG. 1, the electric swing excavator 1 includes a pair of hydraulic pumps 3 and a generator motor 4 that are driven by an engine 2. The generator motor 4 is disposed between the engine 2 and the hydraulic pump 3. The engine 2, the generator motor 4, and the hydraulic pump 3 are directly connected to the rotation shaft. The generator motor 4 is controlled by the generator motor controller 11. The generator motor 4 functions as a generator using the engine 2 as a drive source, and also functions as a motor using electric power supplied via the DC link line LDC. When functioning as a generator, the driving force of the engine 2 is converted into electric energy and output on the DC link line LDC. Further, when functioning as an electric motor, the driving of the engine 2 with respect to the hydraulic pump 3 is assisted based on the electric energy input from the DC link line LDC. In addition, the engine 2, the hydraulic pump 3, and the generator motor 4 may be connected via PTO (Power Take-Off).
油圧ポンプ3から吐出される圧油は、コントロールバルブ3aを介してブームシリンダ5、アームシリンダ6、バケットシリンダ7、及び左右の下部走行体用の油圧モータ8に供給されて、それぞれ図7に示したブーム105、アーム106、バケット107、及び下部走行体108を駆動する。   The pressure oil discharged from the hydraulic pump 3 is supplied to the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, the bucket cylinder 7 and the hydraulic motors 8 for the left and right lower traveling bodies via the control valve 3a, respectively, as shown in FIG. The boom 105, the arm 106, the bucket 107, and the lower traveling body 108 are driven.
旋回発電電動機22は、例えば永久磁石同期電動機であり、上部旋回体23を旋回駆動する。上部旋回体23は、下部走行体108上に配置され、ブーム105、アーム106、バケット107が搭載される。旋回発電電動機22は、旋回発電電動機制御部21によって駆動制御される。旋回発電電動機制御部21は、DCリンクラインLDCに接続される。旋回発電電動機22は、上部旋回体23の旋回減速時の運動エネルギーを駆動源として発電機として機能する。また、旋回発電電動機22は、DCリンクラインLDCからの電力を用いて電動機として機能する。   The turning generator motor 22 is, for example, a permanent magnet synchronous motor, and drives the upper turning body 23 to turn. The upper turning body 23 is disposed on the lower traveling body 108, and the boom 105, the arm 106, and the bucket 107 are mounted thereon. The turning generator motor 22 is driven and controlled by the turning generator motor control unit 21. The swing generator motor control unit 21 is connected to the DC link line LDC. The turning generator motor 22 functions as a generator using the kinetic energy of the upper turning body 23 during the turning deceleration as a drive source. Moreover, the turning generator motor 22 functions as an electric motor using electric power from the DC link line LDC.
エネルギー蓄積装置30は、フライホイール発電電動機制御部31と、フライホイール発電電動機32と、フライホイール33と、フライホイール制御部34とを有する。フライホイール発電電動機32は、例えば永久磁石同期電動機であり、DCリンクラインLDCを介して入力された電気エネルギーをフライホイール33の回転運動エネルギーに変換する。また、フライホイール発電電動機32は、フライホイール33の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生動作を行う。この電気エネルギーは、DCリンクラインLDC上に出力される。フライホイール発電電動機制御部31は、フライホイール発電電動機32を駆動制御する。   The energy storage device 30 includes a flywheel generator motor controller 31, a flywheel generator motor 32, a flywheel 33, and a flywheel controller 34. The flywheel generator motor 32 is, for example, a permanent magnet synchronous motor, and converts electric energy input via the DC link line LDC into rotational kinetic energy of the flywheel 33. The flywheel generator motor 32 performs a regenerative operation for converting the rotational kinetic energy of the flywheel 33 into electric energy. This electrical energy is output on the DC link line LDC. The flywheel generator motor controller 31 controls the drive of the flywheel generator motor 32.
さらに、フライホイール制御部34は、各種モードに応じ、フライホイール発電電動機制御部31を介してフライホイール発電電動機32の駆動制御を行う。例えば、フライホイール制御部34は、旋回レバー50の入力値に対応したオフセット値をフライホイール発電電動機制御部31に出力して、DCリンクラインLDCに対するエネルギー授受配分の制御を行う。   Furthermore, the flywheel control unit 34 performs drive control of the flywheel generator motor 32 via the flywheel generator motor control unit 31 according to various modes. For example, the flywheel control unit 34 outputs an offset value corresponding to the input value of the turning lever 50 to the flywheel generator motor control unit 31 to control energy transfer and distribution to the DC link line LDC.
旋回制御部40は、旋回レバー50の入力値に応じて、発電電動機制御部11、旋回発電電動機制御部21、フライホイール発電電動機制御部31、及びフライホイール制御部34を全体的に制御する。   The turning control unit 40 controls the generator motor control unit 11, the turning generator motor control unit 21, the flywheel generator motor control unit 31, and the flywheel control unit 34 according to the input value of the turning lever 50.
なお、エンジン回転数検出器2aは、検出したエンジン回転数をフライホイール制御部34に出力する。また、電圧検出回路41は、DCリンクラインLDCの電圧を検出し、この検出電圧(DCリンク電圧)を旋回発電電動機制御部21及びフライホイール発電電動機制御部31に出力する。さらに、フライホイール回転数検出器42は、検出したフライホイール回転数をフライホイール制御部34に出力する。また、ロックレバー51は、作業機動作及び走行動作をロック状態にするものである。このロックレバー作動状態は、フライホイール制御部34に出力される。なお、エンジン回転数検出器2aの検出信号は、直接、フライホイール制御部34に出力するのではなく、例えば発電電動機制御部11に出力し、発電電動機制御部11を介してフライホイール制御部34に入力するようにしてもよい。   The engine speed detector 2a outputs the detected engine speed to the flywheel control unit 34. Further, the voltage detection circuit 41 detects the voltage of the DC link line LDC, and outputs the detected voltage (DC link voltage) to the turning generator motor controller 21 and the flywheel generator motor controller 31. Further, the flywheel rotational speed detector 42 outputs the detected flywheel rotational speed to the flywheel control unit 34. The lock lever 51 is for locking the work machine operation and the traveling operation. This lock lever operating state is output to the flywheel control unit 34. The detection signal of the engine speed detector 2a is not directly output to the flywheel control unit 34, but is output to, for example, the generator motor control unit 11 and the flywheel control unit 34 via the generator motor control unit 11. You may make it input into.
図1及び図2に示すように、発電電動機制御部11、旋回発電電動機制御部21、及びフライホイール発電電動機制御部31は、それぞれDCリンクラインLDCに共通接続される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the generator motor controller 11, the swing generator motor controller 21, and the flywheel generator motor controller 31 are commonly connected to the DC link line LDC.
(発電電動機制御部)
発電電動機制御部11は、駆動回路17を有する。駆動回路17は、発電電動機4の駆動制御を行うとともに、DCリンクラインLDCの電圧制御を行う。発電電動機制御部11には、旋回制御部40からDCリンク電圧指令値と、電圧検出回路41によって検出されたDCリンク電圧とが入力される。加減算器15は、DCリンク電圧指令値に対するDCリンク電圧の差分値を演算し、PI制御器16に出力する。PI制御器16は、入力された差分値に対する比例積分制御を行い、この制御値を駆動回路17に出力する。駆動回路17は、この制御値をもとに、DCリンクラインLDCの電力を用いて発電電動機4をモータ駆動させ、あるいはDCリンクラインLDC上に電力を放出する発電機として駆動させる。ここで、発電電動機制御部11はPI制御器16によって比例積分制御を行っているため、図4に示すように、DCリンク電圧VDCの電流電圧特性を、平坦にすることができる。
(Generator motor control unit)
The generator motor control unit 11 has a drive circuit 17. The drive circuit 17 performs drive control of the generator motor 4 and voltage control of the DC link line LDC. A DC link voltage command value and a DC link voltage detected by the voltage detection circuit 41 are input to the generator motor control unit 11 from the turning control unit 40. The adder / subtractor 15 calculates a difference value of the DC link voltage with respect to the DC link voltage command value, and outputs it to the PI controller 16. The PI controller 16 performs proportional-integral control on the input difference value, and outputs this control value to the drive circuit 17. Based on this control value, the drive circuit 17 drives the generator motor 4 using the power of the DC link line LDC, or drives it as a generator that releases power on the DC link line LDC. Here, since the generator motor controller 11 performs proportional-integral control by the PI controller 16, the current-voltage characteristic of the DC link voltage VDC can be flattened as shown in FIG.
(フライホイール発電電動機制御部)
一方、フライホイール発電電動機制御部31は、駆動回路37を有する。駆動回路37は、フライホイール発電電動機32の駆動制御を行うとともに、DCリンクラインLDCの電圧制御を行う。フライホイール発電電動機制御部31には、旋回制御部40からDCリンク電圧指令値と、電圧検出回路41によって検出されたDCリンク電圧とが少なくとも入力される。加減算器35は、少なくともDCリンク電圧指令値に対するDCリンク電圧の差分値を演算し、P制御器36に出力する。P制御器36は、入力された差分値に対する比例制御を行い、この制御値を駆動回路37に出力する。駆動回路37は、この制御値をもとに、DCリンクラインLDCの電力を用いてフライホイール発電電動機32を駆動させ、あるいはDCリンクラインLDC上に電力を放出する。
(Flywheel generator motor controller)
On the other hand, the flywheel generator motor control unit 31 includes a drive circuit 37. The drive circuit 37 performs drive control of the flywheel generator motor 32 and voltage control of the DC link line LDC. At least the DC link voltage command value and the DC link voltage detected by the voltage detection circuit 41 are input from the turning control unit 40 to the flywheel generator motor control unit 31. The adder / subtractor 35 calculates a difference value of the DC link voltage with respect to at least the DC link voltage command value, and outputs it to the P controller 36. The P controller 36 performs proportional control on the input difference value, and outputs this control value to the drive circuit 37. Based on this control value, the drive circuit 37 drives the flywheel generator motor 32 using the power of the DC link line LDC, or releases the power onto the DC link line LDC.
ここで、フライホイール発電電動機制御部31は、P制御器36による比例制御のみを行っているため、図4に示すように、駆動回路37の電流電圧特性は、負荷電流に対して平坦でなくなる。この駆動回路37の電流電圧特性は、例えば、図4に示すように、電流の増加とともに線形に電圧が増加する基準電流電圧特性L0を呈する。   Here, since the flywheel generator motor controller 31 performs only proportional control by the P controller 36, the current-voltage characteristic of the drive circuit 37 is not flat with respect to the load current as shown in FIG. . For example, as shown in FIG. 4, the current-voltage characteristic of the drive circuit 37 exhibits a reference current-voltage characteristic L0 in which the voltage increases linearly as the current increases.
(フライホイール制御部)
そこで、フライホイール制御部34は、旋回レバー50の入力値に応じたオフセット値をフライホイール発電電動機制御部31の加減算器35に入力する。このオフセット値は、図4に示すように、基準電流電圧特性L0全体を電圧増減方向にシフトさせる値である。そして、DCリンク電圧VDCと基準電流電圧特性L0とが交わるときの電流値にDCリンク電圧VDCを乗算した電力値に対応する電力が、DCリンクラインLDCに対して放出され、あるいはDCリンクラインLDCから吸収される。DCリンクラインLDCに対して電力が放出される場合は、フライホイール発電電動機32が回生駆動し、DCリンクラインLDCから電力が吸収される場合は、フライホイール発電電動機32が力行駆動する。
(Flywheel controller)
Therefore, the flywheel control unit 34 inputs an offset value corresponding to the input value of the turning lever 50 to the adder / subtractor 35 of the flywheel generator motor control unit 31. As shown in FIG. 4, this offset value is a value that shifts the entire reference current-voltage characteristic L0 in the voltage increasing / decreasing direction. Then, the power corresponding to the power value obtained by multiplying the DC link voltage VDC by the current value when the DC link voltage VDC and the reference current voltage characteristic L0 intersect is discharged to the DC link line LDC, or the DC link line LDC Is absorbed from. When power is discharged to the DC link line LDC, the flywheel generator motor 32 is driven to regenerate, and when power is absorbed from the DC link line LDC, the flywheel generator motor 32 is driven to power.
例えば、オフセット値がプラスの値である場合、DCリンク電圧VDCと基準電流電圧特性L0との交点P1がマイナス電流側に移動し、この交点P1での値が回生電流となり、DCリンクラインLDC上に放出される。一方、オフセット値がマイナスの値である場合、DCリンク電圧VDCと基準電流電圧特性L0との交点P2がプラス電流側に移動し、この交点P2での値が力行電流となり、DCリンクラインLDC上から吸収される。   For example, when the offset value is a positive value, the intersection P1 between the DC link voltage VDC and the reference current voltage characteristic L0 moves to the negative current side, and the value at this intersection P1 becomes the regenerative current, and the DC link line LDC To be released. On the other hand, when the offset value is a negative value, the intersection point P2 between the DC link voltage VDC and the reference current voltage characteristic L0 moves to the positive current side, and the value at this intersection point P2 becomes a power running current, and the DC link line LDC Is absorbed from.
フライホイール制御部34が旋回レバー50の入力値に応じたオフセット値を加減算器35に入力するのみで、フライホイール発電電動機32の駆動制御を簡易に行うことができる。すなわち、オフセット値の入力のみで、DCリンクラインLDCに対して、フライホイール33に蓄積されたエネルギー授受制御を容易に行うことができる。   Drive control of the flywheel generator motor 32 can be performed simply by the flywheel control unit 34 simply inputting an offset value corresponding to the input value of the turning lever 50 to the adder / subtractor 35. That is, the energy transfer control stored in the flywheel 33 can be easily performed on the DC link line LDC only by inputting the offset value.
(旋回発電電動機制御部)
旋回発電電動機制御部21は、駆動回路27を有する。駆動回路27は、旋回発電電動機22の駆動制御を行うとともに、DCリンクラインLDCの電流制御を行う。旋回発電電動機制御部21には、旋回レバー50の操作量に応じたトルク指令が入力される。加減算器25は、入力されたトルク指令値から、駆動回路27からフィードバックされるトルク相当電流値を減算した差分値をPI制御器26に出力する。PI制御器26は、入力された差分値に対する比例積分制御を行い、この制御値を駆動回路27に出力する。駆動回路27は、この制御値をもとに、DCリンクラインLDCの電力を用いて旋回発電電動機22をモータ駆動させ、あるいはDCリンクラインLDC上に電力を放出する発電機として回生駆動させる。なお、旋回発電電動機制御部21は、DCリンクラインLDCに対する電圧制御は行っていない。
(Swivel generator motor controller)
The swing generator motor control unit 21 has a drive circuit 27. The drive circuit 27 performs drive control of the swing generator motor 22 and current control of the DC link line LDC. A torque command corresponding to the operation amount of the turning lever 50 is input to the turning generator motor control unit 21. The adder / subtractor 25 outputs a difference value obtained by subtracting the torque equivalent current value fed back from the drive circuit 27 from the input torque command value to the PI controller 26. The PI controller 26 performs proportional-integral control on the input difference value, and outputs this control value to the drive circuit 27. Based on this control value, the drive circuit 27 uses the power of the DC link line LDC to drive the swing generator motor 22 or regenerates the generator as a generator that releases power on the DC link line LDC. The swing generator motor control unit 21 does not perform voltage control on the DC link line LDC.
(フライホイール制御処理)
ここで、フライホイール制御部34は、トルク−回転数マップ34aとタイマ34bとを有し、各種モードに対応したフライホイール33の駆動制御を行う。図5は、フライホイール制御部34によるフライホイール制御処理手順を示すフローチャートである。なお、図6は、トルク−回転数マップ34aの一例を示す図である。
(Flywheel control processing)
Here, the flywheel control unit 34 includes a torque-rotation speed map 34a and a timer 34b, and performs drive control of the flywheel 33 corresponding to various modes. FIG. 5 is a flowchart showing a flywheel control processing procedure by the flywheel control unit 34. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the torque-rotation speed map 34a.
図5に示すように、まず、フライホイール制御部34は、エンジン2がローアイドル時、またはロックレバー51が作動状態、または旋回レバー50が一定時間以上、中立状態か否かを判断する(ステップS101)。エンジン2がローアイドルか否かは、エンジン回転数検出器2aから入力されるエンジン回転数がローアイドル回転数か否かを判断すればよい。また、旋回レバー50が一定時間以上、中立状態か否かの時間計測は、タイマ34bによって行われる。   As shown in FIG. 5, first, the flywheel control unit 34 determines whether or not the engine 2 is in a low idle state, the lock lever 51 is in an operating state, or the turning lever 50 is in a neutral state for a certain period of time (step). S101). Whether or not the engine 2 is low idle may be determined by determining whether or not the engine speed input from the engine speed detector 2a is a low idle speed. Further, the timer 34b performs time measurement as to whether or not the turning lever 50 is in a neutral state for a certain time or more.
エンジン2がローアイドル時、ロックレバー51が作動状態、及び旋回レバー50が一定時間以上、中立状態のいずれでもない場合(ステップS101,No)には、さらに、旋回レバー50が中立状態であるか否かを判断する(ステップS102)。旋回レバー50が中立状態でない場合(ステップS102,No)には、さらに旋回レバー50が加速状態のレバー操作であるか否かを判断する(ステップS103)。   When the engine 2 is in a low idle state, when the lock lever 51 is in an activated state and the turning lever 50 is not in a neutral state for a certain time or longer (step S101, No), is the turning lever 50 still in a neutral state? It is determined whether or not (step S102). If the turning lever 50 is not in the neutral state (step S102, No), it is further determined whether or not the turning lever 50 is in the acceleration state (step S103).
旋回レバー50が加速状態のレバー操作である場合(ステップS103,Yes)には、オフセット値を下げる(ステップS104)。すなわち、オフセット値をマイナスにする。これにより、フライホイール33からレバー操作量に対応するエネルギー分の電力をDCリンクラインLDC上に放出する。この結果、旋回発電電動機22は、この放出されたDCリンクラインLDC上の電力を用いて十分に駆動することができる。その後、本処理を終了する。なお、この場合、旋回制御部40は、発電電動機4を発電機として機能させて、発電電動機4からもDCリンクラインLDC上に電力を供給する。   If the turning lever 50 is operating in an accelerated state (step S103, Yes), the offset value is decreased (step S104). That is, the offset value is made negative. As a result, power corresponding to the amount of lever operation is discharged from the flywheel 33 onto the DC link line LDC. As a result, the swing generator motor 22 can be sufficiently driven using the discharged power on the DC link line LDC. Thereafter, this process is terminated. In this case, the turning control unit 40 causes the generator motor 4 to function as a generator, and supplies power from the generator motor 4 to the DC link line LDC as well.
一方、旋回レバー50が加速状態のレバー操作でない場合(ステップS103,No)には、さらに、旋回レバー50が減速状態のレバー操作であるか否かを判断する(ステップS105)。旋回レバー50が減速状態のレバー操作である場合(ステップS105,Yes)には、オフセット値を上げる(ステップS106)。すなわち、オフセット値をプラスにする。これにより、レバー操作量に対応するエネルギー分の電力をDCリンクラインLDC上からフライホイール33に吸収する。この結果、フライホイール33は、旋回発電電動機22から放出されたDCリンクラインLDC上の電力を蓄積することができる。その後、本処理を終了する。また、旋回レバー50が減速状態のレバー操作でない場合(ステップS105,No)には、そのまま本処理を終了する。   On the other hand, when the turning lever 50 is not in the acceleration state (step S103, No), it is further determined whether or not the turning lever 50 is in the deceleration state (step S105). If the turning lever 50 is operated in a decelerating state (step S105, Yes), the offset value is increased (step S106). That is, the offset value is made positive. As a result, the power corresponding to the amount of lever operation is absorbed by the flywheel 33 from the DC link line LDC. As a result, the flywheel 33 can store the power on the DC link line LDC released from the swing generator motor 22. Thereafter, this process is terminated. Further, when the turning lever 50 is not operated in a decelerating state (No at Step S105), the present process is ended as it is.
例えば、建設機械がパワーショベルの場合であって、掘削→行き旋回→廃土→戻り旋回→(掘削)の一連の作業を行う場合、オフセット値は、旋回発電電動機22を加速させる場合には駆動電力に合わせ、回転速度に比例させて加算させる設定を行い、旋回発電電動機22を減速させる場合には旋回発電電動機22の制動力を最大限効かせるために最初から大きな値を設定する。また、上部旋回体23を緩慢な速度で旋回する場合、オフセット値は、加速および減速ともに旋回レバー50の操作量に合わせた小さな値となる。   For example, when the construction machine is a power shovel and a series of operations of excavation → going turn → waste soil → return turn → (excavation) is performed, the offset value is driven when the turning generator motor 22 is accelerated. In accordance with the electric power, a setting is made to add in proportion to the rotational speed. When the swing generator motor 22 is decelerated, a large value is set from the beginning in order to maximize the braking force of the swing generator motor 22. Further, when the upper turning body 23 is turned at a slow speed, the offset value is a small value that matches the operation amount of the turning lever 50 for both acceleration and deceleration.
なお、フライホイール33に対するエネルギー吸収とエネルギー放出は、図6に示したフライホイール回転数に対するフライホイールのトルク制限特性LA,LBによってトルク制限される。なお、最大のフライホイール回転数は、N1(rpm)である。また、力行トルクの最大値は、T1(Nm)であり、回生トルクの最大値は、−T2(Nm)である。   It should be noted that energy absorption and energy release for the flywheel 33 are torque limited by the flywheel torque limiting characteristics LA and LB with respect to the rotational speed of the flywheel shown in FIG. The maximum flywheel rotation speed is N1 (rpm). Further, the maximum value of the power running torque is T1 (Nm), and the maximum value of the regenerative torque is -T2 (Nm).
一方、旋回レバー50が中立状態である場合(ステップS102,Yes)には、さらに、フライホイール回転数が中速の回転数N3以下であるか否かを判断する(ステップS107)。フライホイール回転数が回転数N3以下である場合(ステップS107,Yes)には、図6に示すように、回転数の低下に伴って力行トルクを増大する第1トルク特性L3によるトルク制御を行って、フライホイール回転数を回転数N3に維持する制御を行い(ステップS108)、本処理を終了する。なお、フライホイール回転数が回転数N3以下でない場合(ステップS107,No)には、そのまま本処理を終了する。   On the other hand, when the turning lever 50 is in the neutral state (step S102, Yes), it is further determined whether or not the flywheel speed is equal to or lower than the medium speed N3 (step S107). When the flywheel rotational speed is equal to or lower than the rotational speed N3 (step S107, Yes), as shown in FIG. 6, torque control is performed using the first torque characteristic L3 that increases the power running torque as the rotational speed decreases. Then, control is performed to maintain the rotational speed of the flywheel at the rotational speed N3 (step S108), and this process is terminated. If the flywheel rotational speed is not equal to or lower than the rotational speed N3 (No at Step S107), the present process is terminated as it is.
また、エンジン2がローアイドル時、またはロックレバー51が作動状態、または旋回レバー50が一定時間以上、中立状態のいずれかである場合(ステップS101,Yes)には、さらに、フライホイール回転数が低速の回転数N4以下であるか否かを判断する(ステップS109)。フライホイール回転数が回転数N4以下である場合(ステップS109,Yes)には、図6に示すように、回転数の低下に伴って力行トルクを増大する第2トルク特性L4によるトルク制御を行って、フライホイール回転数を回転数N4に維持する制御を行い(ステップS110)、本処理を終了する。なお、フライホイール回転数が回転数N4以下でない場合(ステップS109,No)には、そのまま本処理を終了する。   Further, when the engine 2 is in a low idle state, the lock lever 51 is in an operating state, or the turning lever 50 is in a neutral state for a predetermined time or longer (step S101, Yes), the flywheel rotational speed is further set. It is determined whether or not the rotation speed is N4 or less (step S109). When the flywheel rotational speed is equal to or lower than the rotational speed N4 (step S109, Yes), as shown in FIG. 6, torque control is performed using the second torque characteristic L4 that increases the power running torque as the rotational speed decreases. Then, control is performed to maintain the rotational speed of the flywheel at the rotational speed N4 (step S110), and this process is terminated. If the flywheel rotational speed is not equal to or lower than the rotational speed N4 (No at Step S109), the present process is terminated as it is.
上述したステップS108の処理は、エンジン回転数制御におけるオートデセル制御と同じである。無駄なフライホイール駆動を行わないようにしてエネルギーの効率利用を図るとともに、迅速なフライホイール回転数の立ち上がりを確保するためである。   The process in step S108 described above is the same as the auto-decel control in the engine speed control. This is for the purpose of efficient use of energy so as not to perform unnecessary flywheel drive and to ensure a rapid rise of the flywheel rotation speed.
また、ステップS110の処理は、フライホイール回転数が低速になることにより空転ロスを小さくするとともに、フライホイール33の軸受寿命を長くするためである。   Further, the process of step S110 is to reduce the idling loss and to increase the bearing life of the flywheel 33 by reducing the rotational speed of the flywheel.
なお、トルク特性L1は、フライホイール回転数が回転数N2以上となった場合に、力行トルクを低下させるようにしている。これは、フライホイール33がエネルギーを吸収しすぎて、最大の回転数N1を超えないようにするためである。   The torque characteristic L1 reduces the power running torque when the flywheel rotational speed becomes equal to or higher than the rotational speed N2. This is to prevent the flywheel 33 from absorbing too much energy and exceeding the maximum rotational speed N1.
(フライホイール配置とその構成)
図7は、電動旋回ショベル1に搭載されたフライホイール33とフライホイール発電電動機32との配置を示す電動旋回ショベル1の左側面図である。また、図8は、電動旋回ショベル1に搭載されたフライホイール33とフライホイール発電電動機32との配置を示す電動旋回ショベル1の平面図である。さらに、図9は、一体構成されたフライホイール33とフライホイール発電電動機32との構成を示す断面図である。
(Flywheel arrangement and its configuration)
FIG. 7 is a left side view of the electric swing excavator 1 showing the arrangement of the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32 mounted on the electric swing excavator 1. FIG. 8 is a plan view of the electric swing shovel 1 showing the arrangement of the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32 mounted on the electric swing excavator 1. Further, FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the integrally configured flywheel 33 and flywheel generator-motor 32.
図7〜図9に示すように、フライホイール33とフライホイール発電電動機32とは、電動旋回ショベル1の上部旋回体23に搭載される。なお、図8に示すように、上部旋回体23は、旋回発電電動機22が、スイングサークル24のインナーレースの内歯を駆動することによって旋回する。また、図9に示すように、フライホイール33とフライホイール発電電動機32とは、一体構成されている。さらに、一体構成されたフライホイール33とフライホイール発電電動機32の回転軸C2は、上部旋回体23の旋回軸C1に平行配置される。   As shown in FIGS. 7 to 9, the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32 are mounted on the upper swing body 23 of the electric swing excavator 1. As shown in FIG. 8, the upper swing body 23 is turned by the turning generator motor 22 driving the inner teeth of the inner race of the swing circle 24. Moreover, as shown in FIG. 9, the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32 are comprised integrally. In addition, the flywheel 33 and the rotary shaft C2 of the flywheel generator-motor 32 that are integrally formed are arranged in parallel to the swing axis C1 of the upper swing body 23.
回転軸C2が、上部旋回体23の旋回軸C1に平行配置されることによって、フライホイール33のフライホイール本体33aは、上部旋回体23が旋回してもジャイロ効果が発生しない。この結果、フライホイール回転数制御を精度高く行うことができる。なお、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32は、上部旋回体23の旋回時における上下揺動の影響を小さくするため、旋回軸C1の近くに配置することが好ましい。   Since the rotation axis C2 is arranged in parallel with the turning axis C1 of the upper turning body 23, the flywheel body 33a of the flywheel 33 does not generate a gyro effect even when the upper turning body 23 turns. As a result, flywheel rotation speed control can be performed with high accuracy. Note that the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32 are preferably arranged close to the turning axis C1 in order to reduce the influence of vertical swing when the upper turning body 23 turns.
例えば、図8に示すように、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32は、エンジンルーム25を仕切るエンジンルーム隔壁25aと、運転室26との間で、旋回軸C1の近くに配置される。なお、発電電動機制御部11、旋回発電電動機制御部21、フライホイール発電電動機制御部31、及びフライホイール制御部34を収納するコントローラボックス35は、図8に示すように、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32の近傍、例えば左側側方に近接配置される。このコントローラボックス35をフライホイール33及びフライホイール発電電動機32の側方に近接配置することによって、コントローラボックス35と、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32との間のパワーケーブルを短くすることができる。なお、エンジンルーム25内には、エンジン2の側方にラジエタなどのクーリングユニット9が配置される。上述したコントローラボックス35は、このクーリングユニット9の側方(図8では、クーリングユニット9の下方)のスペースに配置するようにしてもよい。この場合も、コントローラボックス35と、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32とを近接配置することが好ましい。   For example, as shown in FIG. 8, the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32 are disposed near the swivel axis C <b> 1 between the engine room partition wall 25 a that partitions the engine room 25 and the cab 26. The controller box 35 that houses the generator motor controller 11, the swing generator motor controller 21, the flywheel generator motor controller 31, and the flywheel controller 34 includes a flywheel 33 and a flywheel as shown in FIG. It is arranged close to the generator motor 32, for example, on the left side. By arranging the controller box 35 close to the side of the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32, the power cable between the controller box 35 and the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32 can be shortened. . A cooling unit 9 such as a radiator is disposed in the engine room 25 on the side of the engine 2. The controller box 35 described above may be arranged in a space on the side of the cooling unit 9 (below the cooling unit 9 in FIG. 8). Also in this case, it is preferable to arrange the controller box 35, the flywheel 33, and the flywheel generator motor 32 in close proximity.
図10は、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32の配置の変形例1を示している。図10に示すように、この変形例1では、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32がエンジンルーム25内のクーリングユニット9の側方に配置される。この場合も、旋回軸C2は、旋回軸C1に近い方が好ましい。一方、コントローラボックス35は、エンジンルーム隔壁25aと、運転室26との間に配置される。特に、コントローラボックス35を、エンジンルーム隔壁25aと、運転室26との間であって、旋回発電電動機22及び発電電動機4に近接する位置に配置することによって、旋回発電電動機22及び発電電動機4に対するパワーケーブルを短くすることができる。なお、コントローラボックス35は、エンジンルーム25内で、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32の側方に近接配置してもよい。   FIG. 10 shows a first modification of the arrangement of the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32. As shown in FIG. 10, in the first modification, the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32 are arranged on the side of the cooling unit 9 in the engine room 25. Also in this case, the turning axis C2 is preferably closer to the turning axis C1. On the other hand, the controller box 35 is disposed between the engine compartment partition wall 25a and the cab 26. In particular, the controller box 35 is disposed between the engine room partition wall 25a and the cab 26 and in a position close to the swing generator motor 22 and the generator motor 4, thereby preventing the swing generator motor 22 and the generator motor 4 from being disposed. The power cable can be shortened. The controller box 35 may be disposed close to the side of the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32 in the engine room 25.
図11は、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32の配置の変形例2を示している。図11に示すように、この変形例2では、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32が、上部旋回体23の右前部であって、タンク10の前方に配置される。なお、タンク10は、燃料や作動油を溜めておくものである。この場合、コントローラボックス35は、上部旋回体23の右前部であって、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32の側部に近接配置してもよいし、エンジンルーム隔壁25aと、運転室26との間に配置してもよいし、エンジンルーム25内のクーリングユニット9の側方に配置してもよい。   FIG. 11 shows a second modification of the arrangement of the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32. As shown in FIG. 11, in the second modification, the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32 are arranged in front of the tank 10 at the right front portion of the upper swing body 23. The tank 10 stores fuel and hydraulic oil. In this case, the controller box 35 is the right front portion of the upper swing body 23 and may be disposed close to the side of the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32, or the engine compartment partition wall 25a, the cab 26, Between the cooling units 9 in the engine room 25.
ところで、フライホイール33とフライホイール発電電動機32とは、上述したように一体構成されている。一体構成とは、例えば、図9に示すように、フライホイール本体33aとフライホイール発電電動機32のロータ32aとが同じ回転軸部材38を共有することである。なお、ロータ32aの外周には、ステータ32bが配置される。さらに、一体構成されたフライホイール33とフライホイール発電電動機32とは、同じハウジング部材39によって覆われることが好ましい。   By the way, the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32 are integrally configured as described above. For example, as shown in FIG. 9, the integral configuration is that the flywheel main body 33 a and the rotor 32 a of the flywheel generator motor 32 share the same rotating shaft member 38. A stator 32b is disposed on the outer periphery of the rotor 32a. Furthermore, it is preferable that the integrally formed flywheel 33 and flywheel generator-motor 32 are covered by the same housing member 39.
このような一体構成によって、例えば、回転軸部材38を複雑なスプライン構造によって結合しなくてもよい。さらに、フライホイール33は、真空化することが好ましいが、一体構成のハウジング部材39を用いることによって、気密性を容易に高めることができる。   With such an integrated configuration, for example, the rotary shaft member 38 may not be coupled by a complicated spline structure. Further, the flywheel 33 is preferably evacuated, but by using the housing member 39 having an integral structure, the airtightness can be easily increased.
なお、図12に示した変形例1のように、フライホイール33とフライホイール発電電動機32とが分離された構成であってもよい。すなわち、この変形例1では、ロータ32a及びステータ32bをカバーするハウジング部材39aと、フライホイール本体33aをカバーするハウジング部材39bとを分離し、ロータ32aの回転軸部材38aとフライホイール本体33aの回転軸部材38bとを、スプライン構造38cで結合している。   In addition, the structure by which the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32 were isolate | separated like the modification 1 shown in FIG. That is, in the first modification, the housing member 39a that covers the rotor 32a and the stator 32b and the housing member 39b that covers the flywheel body 33a are separated, and the rotation shaft member 38a of the rotor 32a and the rotation of the flywheel body 33a are separated. The shaft member 38b is coupled by a spline structure 38c.
また、図13に示した変形例2のように、フライホイール33とフライホイール発電電動機32とが、ギアボックス60上で並列配置された構成であってもよい。この変形例2では、フライホイール33及びフライホイール発電電動機32は、ロータ32aの回転軸部材38aとフライホイール本体33aの回転軸部材38bとが平行となり、ギアボックス60上で、回転軸部材38a,38bに垂直な方向で並列配置される。ギアボックス60内には、ギアなどによって形成された動力伝達部61が配置され、回転軸部材38a,38b間の動力伝達を行う。なお、動力伝達部61のギア比などは任意に設定される。また、回転軸部材38a,38bの軸方向は、旋回軸C1に平行となるように配置される。このようなフライホイール33とフライホイール発電電動機32とが近接して並列配置される構成は、フライホイール33とフライホイール発電電動機32とを一体構成した場合に比べて高さを低くすることができ、配置スペースの高さ制限があるときに有効である。   Moreover, the structure by which the flywheel 33 and the flywheel generator motor 32 were arrange | positioned in parallel on the gear box 60 like the modification 2 shown in FIG. In the second modification, the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32 are configured such that the rotary shaft member 38a of the rotor 32a and the rotary shaft member 38b of the flywheel main body 33a are parallel to each other, and the rotary shaft member 38a, They are arranged in parallel in a direction perpendicular to 38b. A power transmission unit 61 formed by gears or the like is disposed in the gear box 60, and transmits power between the rotary shaft members 38a and 38b. Note that the gear ratio of the power transmission unit 61 is arbitrarily set. The axial directions of the rotary shaft members 38a and 38b are arranged so as to be parallel to the turning axis C1. Such a configuration in which the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32 are arranged in close proximity to each other can reduce the height as compared with the case where the flywheel 33 and the flywheel generator-motor 32 are integrally configured. This is effective when the height of the arrangement space is limited.
1 電動旋回ショベル
2 エンジン
2a エンジン回転数検出器
3 油圧ポンプ
3a コントロールバルブ
4 発電電動機
5 ブームシリンダ
6 アームシリンダ
8 油圧モータ
9 クーリングユニット
10 タンク
11 発電電動機制御部
15,25,35 加減算器
16,26 PI制御器
17,27,37 駆動回路
21 旋回発電電動機制御部
22 旋回発電電動機
23 上部旋回体
24 スイングサークル
25 エンジンルーム
25a エンジンルーム隔壁
26 運転室
30 エネルギー蓄積装置
31 フライホイール発電電動機制御部
32 フライホイール発電電動機
32a ロータ
32b ステータ
33 フライホイール
33a フライホイール本体
34 フライホイール制御部
34a トルク−回転数マップ
34b タイマ
35 コントローラボックス
36 P制御器
38,38a,38b 回転軸部材
38c スプライン構造
39,39a,39b ハウジング部材
40 旋回制御部
41 電圧検出回路
42 フライホイール回転数検出器
50 旋回レバー
51 ロックレバー
60 ギアボックス
61 動力伝達部
105 ブーム
106 アーム
107 バケット
108 下部走行体
C1 旋回軸
C2 回転軸
L0 基準電流電圧特性
L1,L3,L4 トルク特性
LA,LB トルク制限特性
LDC DCリンクライン
VDC DCリンク電圧
N1,N2,N3,N4 回転数
P1,P2 交点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric turning shovel 2 Engine 2a Engine rotation speed detector 3 Hydraulic pump 3a Control valve 4 Generator motor 5 Boom cylinder 6 Arm cylinder 8 Hydraulic motor 9 Cooling unit 10 Tank 11 Generator motor control part 15, 25, 35 Adder / subtractor 16, 26 PI controller 17, 27, 37 Drive circuit 21 Swivel generator motor controller 22 Swivel generator motor 23 Upper swing body 24 Swing circle 25 Engine room 25a Engine room partition wall 26 Operating room 30 Energy storage device 31 Flywheel generator motor controller 32 Fly Wheel generator motor 32a Rotor 32b Stator 33 Flywheel 33a Flywheel body 34 Flywheel control unit 34a Torque-rotation speed map 34b Timer 35 Controller box 36 P controller 38, 38a, 38b Rotating shaft member 38c Spline structure 39, 39a, 39b Housing member 40 Turning control unit 41 Voltage detection circuit 42 Flywheel rotation speed detector 50 Turning lever 51 Lock lever 60 Gear box 61 Power transmission Part 105 Boom 106 Arm 107 Bucket 108 Lower traveling body C1 Rotating shaft C2 Rotating shaft L0 Reference current voltage characteristic L1, L3, L4 Torque characteristic LA, LB Torque limiting characteristic LDC DC link line VDC DC link voltage N1, N2, N3, N4 Number of rotations P1, P2 Intersection

Claims (6)

  1. エンジンに接続された発電電動機と、上部旋回体を駆動する旋回発電電動機と、フライホイール発電電動機を用いてフライホイールにエネルギーの蓄積及び放出が可能なエネルギー蓄積装置との間でエネルギーの授受を行う建設機械のエネルギー蓄積装置であって、
    前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、前記上部旋回体に搭載され、
    前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機の回転軸は、前記上部旋回体の旋回軸に対して平行配置されることを特徴とする建設機械のエネルギー蓄積装置。
    Energy is transferred between a generator motor connected to the engine, a swing generator motor that drives the upper swing body, and an energy storage device that can store and release energy in the flywheel using the flywheel generator motor. An energy storage device for construction machinery,
    The flywheel and the flywheel generator-motor are mounted on the upper swing body,
    The rotary shaft of the flywheel and the flywheel generator-motor is arranged in parallel to the swing axis of the upper swing body, and is an energy storage device for a construction machine.
  2. 前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機の回転軸部材は同一部材で一体構成されていることを特徴とする請求項1に記載の建設機械のエネルギー蓄積装置。   2. The energy storage device for a construction machine according to claim 1, wherein the rotary shaft member of the flywheel and the flywheel generator-motor is integrally formed of the same member.
  3. 前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、同一のハウジング部材に覆われて一体構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の建設機械のエネルギー蓄積装置。   The said flywheel and the said flywheel generator motor are covered with the same housing member, and are comprised integrally, The energy storage device of the construction machine of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
  4. 前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、前記上部旋回体のエンジンルーム隔壁と運転室との間のスペースに配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の建設機械のエネルギー蓄積装置。   The construction according to any one of claims 1 to 3, wherein the flywheel and the flywheel generator-motor are disposed in a space between an engine compartment partition wall and a cab of the upper swing body. Mechanical energy storage device.
  5. 前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、前記上部旋回体のエンジンルーム内のクーリングユニット側方のスペースに配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の建設機械のエネルギー蓄積装置。   The construction machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the flywheel and the flywheel generator-motor are disposed in a space on a side of a cooling unit in an engine room of the upper swing body. Energy storage device.
  6. 前記フライホイール及び前記フライホイール発電電動機は、前記発電電動機、前記旋回発電電動機、及び前記フライホイール発電電動機をそれぞれ制御する制御部を収納するコントローラボックスの側方に近接配置されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の建設機械のエネルギー蓄積装置。   The flywheel and the flywheel generator-motor are disposed close to the side of a controller box that houses a control unit that controls the generator motor, the swing generator motor, and the flywheel generator-motor, respectively. The energy storage device for a construction machine according to any one of claims 1 to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107100221A (en) * 2017-05-27 2017-08-29 南昌叁润科技有限公司 A kind of construction site ground irrigation canals and ditches excavating equipment

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