JP2015197029A - Hybrid work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば油圧ショベル、ホイールローダ、油圧クレーン、フォークリフト等の作業機に関し、エンジン（内燃機関）と電動機（アシスト発電モータ）の双方を動力源とするハイブリッド式作業機に関する。 The present invention relates to a working machine such as a hydraulic excavator, a wheel loader, a hydraulic crane, or a forklift, and more particularly to a hybrid working machine that uses both an engine (internal combustion engine) and an electric motor (assist power generation motor) as power sources.
一般に、油圧ショベル等の作業機として、エンジンと電動機の双方を動力源とするハイブリッド式のものが知られている（特許文献１）。 Generally, as a working machine such as a hydraulic excavator, a hybrid type using both an engine and an electric motor as power sources is known (Patent Document 1).
特許文献１によるハイブリッド式の作業機は、作業装置が取付けられた上部旋回体（車体）と、該上部旋回体に搭載されたエンジンと、該エンジンによって回転駆動されることにより発電を行い、または電力が供給されることによりエンジンの駆動を補助する発電電動機（第１の電動機）と、該発電電動機による発電電力を充電し、または充電された電力を放電する蓄電装置と、該蓄電装置の電力により駆動される旋回電動機（第２の電動機）と、発電電動機および旋回電動機の駆動を制御する制御機器（インバータ）と、蓄電装置、制御機器および旋回電動機を冷却液の循環により冷却する冷却装置とを含んで構成されている。
The hybrid working machine according to
ところで、特許文献１による従来技術は、制御機器と蓄電装置とを１つの電子ユニットとしてユニット化すると共に、ユニット化された制御機器と蓄電装置とを、一定の流れの冷却液で冷却する構成となっている。このため、発熱対象に対し効率的な冷却を行いにくいという問題がある。
By the way, the prior art according to
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、冷却装置による冷却の効率化を図ることができるハイブリッド式作業機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a hybrid working machine that can improve the efficiency of cooling by a cooling device.
本発明のハイブリッド式作業機は、作業装置が取付けられた基体と、該基体に搭載されたエンジンと、該エンジンによって回転駆動されることにより発電を行い、または電力が供給されることにより前記エンジンの駆動を補助する第１の電動機と、該第１の電動機による発電電力を充電し、または充電された電力を放電する蓄電装置と、該蓄電装置の電力により駆動される第２の電動機と、前記第１の電動機の駆動を制御する第１のインバータと、前記第２の電動機の駆動を制御する第２のインバータと、前記蓄電装置、第１のインバータおよび第２のインバータを冷却液の循環により冷却する冷却装置とを備えてなる。 The hybrid work machine according to the present invention includes a base body to which a working device is attached, an engine mounted on the base body, and power generation by being rotationally driven by the engine or supply of electric power to the engine. A first electric motor that assists in driving, a power storage device that charges or discharges the power generated by the first motor, and a second motor that is driven by the power of the power storage device, A first inverter that controls driving of the first electric motor, a second inverter that controls driving of the second electric motor, and circulation of coolant through the power storage device, the first inverter, and the second inverter And a cooling device for cooling.
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記冷却装置は、冷却液を循環させる冷却ポンプと、冷却液を冷却するラジエータと、前記蓄電装置、前記第１のインバータ、前記第２のインバータ、前記ラジエータおよび前記冷却ポンプを接続する冷却管路と、該冷却管路の途中に設けられ前記第１の電動機の出力と前記第２の電動機の出力とに応じて前記第１のインバータと第２のインバータとに対する冷却液の流れの方向を切換える切換弁とにより構成したことにある。
In order to solve the above-described problem, the configuration of the invention of
請求項２の発明は、前記冷却管路は、前記蓄電装置とラジエータとの間で、前記第１のインバータと前記第１の電動機とを接続する第１の電動機用冷却管路と、前記第２のインバータと前記第２の電動機とを接続する第２の電動機用冷却管路とを有し、前記切換弁は、前記第１の電動機用冷却管路と第２の電動機用冷却管路とを直列に接続する直列接続位置、および／または、前記第１の電動機用冷却管路と第２の電動機用冷却管路とを並列に接続する並列接続位置を有する構成としたことにある。 According to a second aspect of the present invention, the cooling pipe includes a first electric motor cooling pipe that connects the first inverter and the first electric motor between the power storage device and the radiator, and the first electric pipe. A second motor cooling pipe connecting the second inverter and the second motor, and the switching valve includes the first motor cooling pipe and the second motor cooling pipe. Are connected in series and / or have a parallel connection position in which the first electric motor cooling pipe and the second electric motor cooling pipe are connected in parallel.
請求項３の発明は、前記冷却ポンプは、前記第１の電動機の出力と前記第２の電動機の出力とに応じて冷却水の流量を調整する構成としたことにある。
The invention of
請求項４の発明は、前記ラジエータには、ファン用モータにより回転する冷却ファンを対面して設け、前記ファン用モータは、前記第１の電動機の出力と前記第２の電動機の出力とに応じてその回転速度を調整する構成としたことにある。 According to a fourth aspect of the present invention, the radiator is provided with a cooling fan that is rotated by a fan motor, the fan motor depending on an output of the first electric motor and an output of the second electric motor. The rotational speed is adjusted.
請求項１の発明によれば、冷却装置は、冷却管路の途中に、第１の電動機の出力と第２の電動機の出力とに応じて第１のインバータと第２のインバータとに対する冷却液の流れの方向を切換える切換弁を設ける構成としている。このため、切換弁の切換えにより、例えば、第１のインバータと第２のインバータとの両方に冷却液を供給したり、第１のインバータと第２のインバータとのうちの何れか一方にのみ冷却液を供給することができる。さらには、第１のインバータと第２のインバータとに冷却液を直列に供給したり、第１のインバータと第２のインバータとに冷却液を並列に供給することもできる。これにより、冷却が必要な第１のインバータおよび／または第２のインバータに対して必要な量の冷却液を供給することができ、第１のインバータと第２のインバータの冷却を効率的に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the cooling device includes a coolant for the first inverter and the second inverter according to the output of the first motor and the output of the second motor in the middle of the cooling pipe. The switching valve for switching the flow direction is provided. Therefore, by switching the switching valve, for example, the coolant is supplied to both the first inverter and the second inverter, or only one of the first inverter and the second inverter is cooled. Liquid can be supplied. Furthermore, the coolant can be supplied in series to the first inverter and the second inverter, or the coolant can be supplied in parallel to the first inverter and the second inverter. Accordingly, a necessary amount of coolant can be supplied to the first inverter and / or the second inverter that needs to be cooled, and the first inverter and the second inverter are efficiently cooled. be able to.
請求項２の発明によれば、切換弁は、第１の電動機用冷却管路と第２の電動機用冷却管路とを直列に接続する直列接続位置、および／または、第１の電動機用冷却管路と第２の電動機用冷却管路とを並列に接続する並列接続位置を有する構成としている。このため、切換弁の切換えにより、第１のインバータと第１の電動機の冷却、および、第２のインバータと第２の電動機の冷却を、効率的に行うことができる。
According to the invention of
請求項３の発明によれば、冷却ポンプを冷却水の流量（循環流量）の調整が可能なものとしている。このため、切換弁の切換えに加えて、冷却ポンプにより冷却液の流量を調整することで、冷却対象に対する冷却の調整をより細かく行うことができる。これにより、冷却効率のさらなる向上を図ることができる。
According to the invention of
請求項４の発明によれば、冷却ファンを回転するファン用モータを回転速度の調整が可能なものとしている。このため、切換弁の切換えに加えて、ファン用モータにより冷却ファンの風量を調整することで、冷却対象に対する冷却の調整をより細かく行うことができる。これにより、冷却効率のさらなる向上を図ることができる。
According to the invention of
以下、本発明に係るハイブリッド式作業機の実施の形態を、ハイブリッド式油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the hybrid working machine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking as an example the case of application to a hybrid hydraulic excavator.
図１において、１はハイブリッド式作業機の代表例としてのハイブリッド式油圧ショベルを示している。ハイブリッド式油圧ショベル１（以下、油圧ショベル１という）は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に設けられた旋回軸受装置３と、該旋回軸受装置３を介して下部走行体２上に旋回可能に搭載され、該下部走行体２と共に基体としての車体を構成する上部旋回体４と、該上部旋回体４の前側に俯仰動可能に取付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置５とを含んで構成されている。
In FIG. 1,
下部走行体２は、トラックフレーム２Ａと、該トラックフレーム２Ａの左，右両側に設けられた駆動輪２Ｂと、トラックフレーム２Ａの左，右両側で駆動輪２Ｂと前，後方向の反対側に設けられた遊動輪２Ｃと、駆動輪２Ｂと遊動輪２Ｃに巻回された履帯２Ｄ（いずれも左側のみ図示）とにより構成されている。左，右の駆動輪２Ｂは油圧モータ（油圧アクチュエータ）からなる左，右の走行用モータ２Ｅ，２Ｆ（図３参照）によって回転駆動される。一方、トラックフレーム２Ａの中央部の上側には、旋回軸受装置３が取付けられている。
The lower traveling
作業装置５は、後述する旋回フレーム６の前側に俯仰動可能に取付けられたブーム５Ａと、該ブーム５Ａの先端部に俯仰動可能に取付けられたアーム５Ｂと、該アーム５Ｂの先端部に回動可能に取付けられたバケット５Ｃと、これらを駆動する油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）からなるブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆとにより構成されている。
The
上部旋回体４は、強固な支持構造体をなす旋回フレーム６を含んで構成されている。旋回フレーム６は、旋回軸受装置３を介して下部走行体２上に旋回可能に搭載されている。このために、旋回フレーム６の下面側には、旋回軸受装置３が取付けられている。一方、旋回フレーム６上には、後述のキャブ７、カウンタウエイト８、エンジン９、アシスト発電モータ１０、油圧ポンプ１１、蓄電装置１３、旋回用電動モータ１４、電力変換装置１８、冷却装置２５等が設けられている。
The upper revolving
７は旋回フレーム６の左前側に設けられたキャブを示している。キャブ７内には、オペレータが着座する運転席が設けられている。運転席の周囲には、後述のコントロールバルブ１２に接続された走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等（いずれも図示せず）が配設されている。
８は旋回フレーム６の後端側に取付けられたカウンタウエイトを示している。カウンタウエイト８は、作業装置５との重量バランスをとるものである。
９はキャブ７とカウンタウエイト８との間に位置して旋回フレーム６上に設けられたエンジンを示している。エンジン９は、例えばディーゼルエンジンにより構成され、ハイブリッド式油圧ショベル１の内燃機関として、上部旋回体４に左，右方向に延在する横置き状態で搭載されている。エンジン９の出力側には、後述するアシスト発電モータ１０と油圧ポンプ１１が接続されている。エンジン９の左側（アシスト発電モータ１０、油圧ポンプ１１とは反対側）には、ファン９Ａが設けられている。このファン９Ａは、エンジン９によって回転駆動されることにより、後述する熱交換装置１５に外気を冷却風として供給するものである。
１０はエンジン９に接続された第１の電動機としてのアシスト発電モータ（発電電動機）を示している。アシスト発電モータ１０は、例えば永久磁石型同期電動機を用いて構成され、エンジン９によって回転駆動されることにより発電を行い、または電力が供給されることによりエンジン９の駆動を補助（アシスト）するものである。即ち、アシスト発電モータ１０は、エンジン９によって回転駆動されることにより発電を行う発電機機能と、後述の直流母線２２Ａ，２２Ｂ（図３参照）を介して電力が供給されることによりエンジン９の駆動を補助する電動機機能とを有するものである。
アシスト発電モータ１０の発電電力は、直流母線２２Ａ，２２Ｂを介して、後述する蓄電装置１３、旋回用電動モータ１４に供給され、蓄電装置１３の充電（蓄電）、旋回用電動モータ１４の駆動が行われる。一方、エンジン９の駆動を補助するときは、アシスト発電モータ１０は、蓄電装置１３に充電された電力（ないし旋回用電動モータ１４の回生電力）により駆動される。
The power generated by the assist
ここで、アシスト発電モータ１０の外殻を構成するケーシング１０Ａには、後述の冷却水が流通する冷却水流路としてのウォータジャケット（図示せず）が形成されている。アシスト発電モータ１０のウォータジャケットは、後述する冷却管路２９の一部を構成するもので、このウォータジャケット内を冷却水が流通することにより、アシスト発電モータ１０の冷却を行う構成となっている。
Here, a water jacket (not shown) serving as a cooling water flow path through which cooling water, which will be described later, flows is formed in the
１１は後述の作動油タンク１６と共に油圧源を構成する（複数の）油圧ポンプを示している。油圧ポンプ１１は、例えば斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式油圧ポンプ等によって構成され、エンジン９により駆動されるものである。油圧ポンプ１１は、各油圧アクチュエータ、即ち、下部走行体２の走行用モータ２Ｅ，２Ｆ、作業装置５のブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆを駆動するための動力源として、作動油タンク１６内の作動油を昇圧して後述のコントロールバルブ１２に向けて吐出する。
１２は旋回フレーム６上に設けられたコントロールバルブを示している。コントロールバルブ１２は、各油圧アクチュエータ（走行用モータ２Ｅ，２Ｆ、作業装置５の各シリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ）を制御する複数個の油圧制御弁により構成されている。コントロールバルブ１２は、油圧ポンプ１１から供給される圧油の供給と排出を、操作レバーの操作に応じて切換え、この操作に対応した油圧アクチュエータ２Ｅ，２Ｆ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆに圧油を供給するものである。
１３は旋回フレーム６上に設けられた蓄電装置を示している。蓄電装置１３は、例えば電気二重層のキャパシタを用いて構成されている。蓄電装置１３は、アシスト発電モータ１０による発電電力、後述する旋回用電動モータ１４による旋回減速時の発電電力（回生電力）を充電（蓄電）し、または、充電された電力をアシスト発電モータ１０、旋回用電動モータ１４に放電（給電）するものである。
ここで、蓄電装置１３の外殻を構成するケーシング１３Ａには、後述の冷却水が流通する冷却水流路としてのウォータジャケット（図示せず）が形成されている。蓄電装置１３のウォータジャケットは、後述する冷却管路２９の一部を構成するもので、このウォータジャケット内を冷却水が流通することにより、蓄電装置１３の冷却を行う構成となっている。なお、蓄電装置１３としては、キャパシタ以外にも、例えばリチュウムイオンバッテリ等のバッテリを用いることもできる。
Here, a water jacket (not shown) is formed as a cooling water flow path through which cooling water, which will be described later, circulates in the
１４は旋回フレーム６の中央に設けられた第２の電動機としての旋回用電動モータを示している。旋回用電動モータ１４は、下部走行体２上で上部旋回体４を旋回させるもので、減速機構（図示せず）を介して、旋回軸受装置３（の内輪の内歯）に噛合した歯車（図示せず）を回転駆動する。これにより、旋回軸受装置３を介して下部走行体２上で上部旋回体４を旋回動作することができる。
旋回用電動モータ１４は、例えば永久磁石型同期電動機を用いて構成され、蓄電装置１３の電力により駆動される。さらに、旋回用電動モータ１４は、旋回動作を減速するときに発生するエネルギを電気エネルギに変換し発電を行う。即ち、旋回用電動モータ１４は、後述の直流母線２２Ａ，２２Ｂを介して電力が供給されることにより上部旋回体４を旋回させる電動機機能と、旋回減速時に上部旋回体４の運動エネルギ（回転エネルギ）を電気エネルギに変換（回生発電）する発電機機能とを有するものである。旋回用電動モータ１４の発電電力（回生電力）は、直流母線２２Ａ，２２Ｂを介して、蓄電装置１３、アシスト発電モータ１０に供給され、蓄電装置１３の充電（蓄電）、アシスト発電モータ１０の駆動が行われる。
The turning
ここで、旋回用電動モータ１４の外殻を構成するケーシング１４Ａには、後述の冷却水が流通する冷却水流路としてのウォータジャケット（図示せず）が形成されている。旋回用電動モータ１４のウォータジャケットは、後述する冷却管路２９の一部を構成するもので、このウォータジャケット内を冷却水が流通することにより、旋回用電動モータ１４の冷却を行う構成となっている。
Here, a water jacket (not shown) is formed as a cooling water passage through which cooling water, which will be described later, flows, in the
１５はエンジン９の左側に設けられた熱交換装置を示している。熱交換装置１５は、例えばエンジン冷却水を冷却するラジエータ、作動油を冷却するオイルクーラ等により構成されている。本実施の形態では、油圧ショベル１の電動システムを冷却する後述の冷却装置２５は、エンジン冷却水や作動油等を冷却するための熱交換装置１５とは別系統で設けられている。即ち、冷却装置２５のラジエータ２７は、熱交換装置１５とは別体に設けられている。なお、図示は省略するが、冷却装置２５のラジエータ２７を、熱交換装置１５とユニット化してもよい。
１６は例えば旋回フレーム６の右側に設けられた作動油タンクで、この作動油タンク１６は、油圧ポンプ１１に供給する作動油を貯えるものである。１７は作動油タンク１６の近傍に位置して旋回フレーム６上に設けられた燃料タンクで、この燃料タンク１７は、エンジン９に供給する燃料を貯えるものである。
For example, a
次に、油圧ショベル１の電動システムの構成について説明する。
Next, the configuration of the electric system of the
図３に示すように、油圧ショベル１の電動システムは、上述したアシスト発電モータ１０、蓄電装置１３、旋回用電動モータ１４に加えて、後述する第１のインバータ１９，第２のインバータ２０、チョッパ２１等によって構成されている。この場合、第１のインバータ１９と第２のインバータ２０とチョッパ２１は、例えば、電力変換装置（パワーコントロールユニット）１８としてまとめて（ユニット化して）上部旋回体４に搭載されている。
As shown in FIG. 3, the electric system of the
電力変換装置１８の外殻を構成するケーシング１８Ａには、後述の冷却水が流通する冷却水流路としてのウォータジャケットが形成されている。電力変換装置１８のウォータジャケットは、第１のインバータ１９を冷却するウォータジャケットと、第２のインバータ２０を冷却するウォータジャケットとが別系統で形成されている。これら各ウォータジャケットは、それぞれ後述する冷却管路２９の一部を構成するもので、それぞれのウォータジャケット内を冷却水が流通することにより、第１のインバータ１９または第２のインバータ２０の冷却を行う構成となっている。
A
１９はアシスト発電モータ１０に電気的に接続された第１のインバータを示している。第１のインバータ１９は、アシスト発電モータ１０の駆動を制御するものである。具体的には、第１のインバータ１９は、例えばトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数のスイッチング素子を用いて構成され、後述する一対の直流母線２２Ａ，２２Ｂに接続されている。第１のインバータ１９のスイッチング素子は、そのオン／オフが制御部１９Ａによって制御される。アシスト発電モータ１０の発電時には、第１のインバータ１９は、アシスト発電モータ１０による発電電力を直流電力に変換して直流母線２２Ａ，２２Ｂに供給する。一方、アシスト発電モータ１０のモータ駆動時には、第１のインバータ１９は、直流母線２２Ａ，２２Ｂの直流電力から三相交流電力を生成し、アシスト発電モータ１０に供給する。
２０は旋回用電動モータ１４に電気的に接続された第２のインバータを示している。第２のインバータ２０は、旋回用電動モータ１４の駆動を制御するものである。具体的には、第２のインバータ２０は、第１のインバータ１９とほぼ同様に、複数のスイッチング素子を用いて構成され、後述する一対の直流母線２２Ａ，２２Ｂに接続されている。第２のインバータ２０のスイッチング素子は、そのオン／オフが制御部２０Ａによって制御される。旋回用電動モータ１４の旋回駆動時には、第２のインバータ２０は、直流母線２２Ａ，２２Ｂの直流電力から三相交流電力を生成し、旋回用電動モータ１４に供給する。一方、旋回用電動モータ１４の旋回減速時（回生時）には、第２のインバータ２０は、旋回用電動モータ１４による回生電力を直流電力に変換して直流母線２２Ａ，２２Ｂに供給する。
２１は一端が蓄電装置１３に接続され他端が一対の直流母線２２Ａ，２２Ｂに接続されたチョッパを示している。チョッパ２１とインバータ１９，２０とは、一対の直流母線２２Ａ，２２Ｂを介して互いに電気的に接続される。チョッパ２１は、例えばＩＧＢＴ等からなる複数のスイッチング素子とリアクトルとを備える。チョッパ２１は、制御部２１Ａによってスイッチング素子のオン／オフが制御される。そして、蓄電装置１３の充電時には、チョッパ２１は、降圧回路（降圧チョッパ）として機能し、例えば直流母線２２Ａ，２２Ｂの直流電圧を降圧して蓄電装置１３に供給する。一方、蓄電装置１３の放電時には、チョッパ２１は、昇圧回路（昇圧チョッパ）として機能し、蓄電装置１３から供給される直流電圧を昇圧して直流母線２２Ａ，２２Ｂに供給する。
インバータ１９，２０およびチョッパ２１は、正極側（プラス側）と負極側（マイナス側）で一対の直流母線２２Ａ，２２Ｂを通じて相互に接続されている。直流母線２２Ａ，２２Ｂには、平滑用のコンデンサ（図示せず）が接続されると共に、例えば数百Ｖ程度の所定の直流電圧が印加される。
The
一方、制御部１９Ａ〜２１Ａは、通信線２３を通じて制御装置（Ｃ／Ｕ）２４に電気的に相互に接続され、ＣＡＮ（Control Area Network）を構成する。制御装置２４は、操作指令信号等のような各種の信号を用いて、制御部１９Ａ〜２１Ａに対する制御指令を生成し、モータ１０，１４の駆動制御、電動システムの異常監視、エネルギーマネジメント等の制御を行う。さらに、制御装置２４は、後述するように、冷却装置２５の制御、具体的には、冷却装置２５の切換弁３０，３１の切換え制御、冷却ポンプ２６の流量（吐出流量）の制御（電動ポンプの制御）、ファン用モータ２８Ｂの回転速度制御（電動モータの制御）等も行う。
On the other hand, the
次に、油圧ショベル１の電動システムの冷却を行う冷却装置２５について、図２、図４および図５を用いて説明する。なお、図４は、冷却水の循環経路が並列の接続状態を、図５は、冷却水の循環経路が直列の接続状態を、それぞれ示している。
Next, the
２５は蓄電装置１３、第１のインバータ１９、アシスト発電モータ１０、第２のインバータ２０および旋回用電動モータ１４を冷却水の循環により冷却する冷却装置を示している。本実施の形態では、冷却装置２５は、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力とに応じて、第１のインバータ１９および第２のインバータ２０の冷却水量を個別に制御する構成となっている。このために、冷却装置２５は、後述の冷却ポンプ２６と、ラジエータ２７と、ファン装置２８と、冷却管路２９と、切換弁３０，３１と、前述の制御装置２４とを含んで構成されている。冷却管路２９の途中には、冷却液としての冷却水を貯溜するリザーバタンク（図示せず）が設けられている。
２６は冷却液としての冷却水を循環させる冷却ポンプ（ウォータポンプ）を示している。冷却ポンプ２６は、例えば、循環する冷却水の流量（循環流量）の調整が可能な電動ウォータポンプ（電動ポンプ）等を用いて構成されている。冷却ポンプ２６は、制御装置２４により、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力とに応じてその流量が調整される。具体的には、冷却ポンプ２６は、例えば、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力が大きい程、冷却水の流量を大きくし、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力が小さい程、冷却水の流量を小さくする。
２７は冷却水を冷却するラジエータを示している。ラジエータ２７は、蓄電装置１３、第１のインバータ１９、アシスト発電モータ１０、第２のインバータ２０および旋回用電動モータ１４を冷却して温度上昇した冷却水を冷却するものである。ラジエータ２７には、後述するファン装置２８（の冷却ファン２８Ａ）が対面して設けられている。
２８はラジエータ２７に冷却風を送風するファン装置を示している。ファン装置２８は、ラジエータ２７に対面して設けられた冷却ファン２８Ａと、該冷却ファン２８Ａを回転駆動するファン用モータ２８Ｂとを含んで構成されている。ファン用モータ２８Ｂは、例えば、回転速度の調整が可能な電動モータ、油圧モータ等を用いて構成されている。ファン用モータ２８Ｂは、制御装置２４により、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力とに応じてその回転速度、即ち、冷却ファン２８Ａによるファン風量が調整される。具体的には、ファン用モータ２８Ｂは、例えば、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力が大きい程、ファン風量を大きくし、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力が小さい程、ファン風量を小さくする。回転速度の調整は、油圧モータ等を用いてもよい。
２９は蓄電装置１３、第１のインバータ１９、第２のインバータ２０、ラジエータ２７および冷却ポンプ２６を接続する冷却管路を示している。冷却管路２９は、冷却ポンプ２６と蓄電装置１３とを接続する吐出管路２９Ａと、蓄電装置１３とラジエータ２７との間で第１のインバータ１９とアシスト発電モータ１０とを接続する第１の電動機用冷却管路２９Ｂと、蓄電装置１３とラジエータ２７との間で第２のインバータ２０と旋回用電動モータ１４とを接続する第２の電動機用冷却管路２９Ｃと、ラジエータ２７と冷却ポンプ２６とを接続するポンプ供給管路２９Ｄとを含んで構成されている。
冷却管路２９の途中で蓄電装置１３の下流側には、冷却水の流れ方向の上流側から順に、後述する上流側切換弁３０と下流側切換弁３１が設けられている。蓄電装置１３と上流側切換弁３０は、上流側接続管路２９Ｅで接続されている。上流側切換弁３０と下流側切換弁３１は、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと切換弁接続管路２９Ｆとで接続されている。この場合、第１の電動機用冷却管路２９Ｂの上流側は、上流側切換弁３０に接続され、第１の電動機用冷却管路２９Ｂの下流側は、下流側切換弁３１に接続されている。切換弁接続管路２９Ｆの上流側は、上流側切換弁３０に接続され、切換弁接続管路２９Ｆの下流側は、下流側切換弁３１に接続されている。
An
一方、下流側切換弁３１とラジエータ２７は、第２の電動機用冷却管路２９Ｃ、および、ラジエータ接続管路２９Ｇにより接続されている。この場合、第２の電動機用冷却管路２９Ｃの上流側は、下流側切換弁３１に接続され、第２の電動機用冷却管路２９Ｃの下流側は、ラジエータ接続管路２９Ｇの途中に接続（合流）されている。ラジエータ接続管路２９Ｇの上流側は、下流側切換弁３１に接続され、ラジエータ接続管路２９Ｇの下流側は、ラジエータ２７に接続されている。
On the other hand, the
３０，３１は冷却管路２９の途中に設けられた切換弁としての上流側切換弁と下流側切換弁とを示している。上流側切換弁３０と下流側切換弁３１は、第１のインバータ１９と第２のインバータ２０とに対する冷却水の流れの方向を切換えるものである。この場合、切換弁３０，３１は、第１の電動機用冷却管路２９Ｂの上流側と第２の電動機用冷却管路２９Ｃの上流側にそれぞれ設けられている。
ここで、上流側切換弁３０は、例えば３ポート３位置の電磁切換弁により構成され、上流側切換弁３０には、吐出管路２９Ａの下流側が接続されると共に、第１の電動機用冷却管路２９Ｂの上流側と切換弁接続管路２９Ｆの上流側が接続されている。上流側切換弁３０は、吐出管路２９Ａと第１の電動機用冷却管路２９Ｂとを接続する切換位置（Ａ）と、吐出管路２９Ａと第１の電動機用冷却管路２９Ｂおよび切換弁接続管路２９Ｆとを接続する切換位置（Ｂ）と、吐出管路２９Ａと切換弁接続管路２９Ｆとを接続する切換位置（Ｃ）とを有している。
Here, the upstream
一方、下流側切換弁３１は、例えば４ポート２位置の電磁切換弁により構成され、下流側切換弁３１には、第１の電動機用冷却管路２９Ｂの下流側と切換弁接続管路２９Ｆの下流側が接続されると共に、第２の電動機用冷却管路２９Ｃの上流側とラジエータ接続管路２９Ｇの上流側が接続されている。下流側切換弁３１は、第１の電動機用冷却管路２９Ｂとラジエータ接続管路２９Ｇとを接続すると共に切換弁接続管路２９Ｆと第２の電動機用冷却管路２９Ｃを接続する切換位置（Ｄ）と、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃを接続する切換位置（Ｅ）とを有している。
On the other hand, the downstream
例えば、図４に示すように、上流側切換弁３０を切換位置（Ｂ）にすると共に下流側切換弁３１を切換位置（Ｄ）にすると、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとが並列に接続される並列接続位置となる。図５に示すように、上流側切換弁３０を切換位置（Ａ）にすると共に下流側切換弁３１を切換位置（Ｅ）にすると、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとが直列に接続される直列接続位置となる。なお、上流側切換弁３０を切換位置（Ｂ）にすると共に下流側切換弁３１を切換位置（Ｅ）にしても、直列に接続される直列接続位置となる。
For example, as shown in FIG. 4, when the
一方、上流側切換弁３０を切換位置（Ａ）にすると共に下流側切換弁３１を切換位置（Ｄ）にすると、第１の電動機用冷却管路２９Ｂのみに冷却水が流れる切換位置となる。上流側切換弁３０を切換位置（Ｃ）にすると共に下流側切換弁３１を切換位置（Ｄ）にすると、第２の電動機用冷却管路２９Ｃのみに冷却水が流れる切換位置となる。さらに、上流側切換弁３０を切換位置（Ｃ）にすると共に下流側切換弁３１を切換位置（Ｅ）にすると、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとの両方に冷却水が流れない切換位置となる。
On the other hand, when the upstream
上流側切換弁３０と下流側切換弁３１は、制御装置２４に接続され、該制御装置２４により、その切換位置が切換えられる。即ち、上流側切換弁３０と下流側切換弁３１は、制御装置２４により、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力とに応じて、並列接続位置と、直列接続位置と、第１の電動機用冷却管路２９Ｂのみに冷却水が流れる切換位置と、第２の電動機用冷却管路２９Ｃのみに冷却水が流れる切換位置とのうちの何れかに切換えられる。これにより、第１のインバータ１９（第１の電動機用冷却管路２９Ｂ）と第２のインバータ２０（第２の電動機用冷却管路２９Ｃ）とに対する冷却水の流れの方向が切換えられ、第１のインバータ１９と第２のインバータ２０に流れる冷却水量を個別に制御することができる。
The upstream
３２はアシスト発電モータ１０に設けられた温度センサを示している。温度センサ３２は、アシスト発電モータ１０の温度を検出するもので、例えばサーミスタ等の温度検出器により構成されている。温度センサ３２は、制御装置２４に接続され、温度センサ３２で検出したアシスト発電モータ１０の温度は、検出信号（例えば、抵抗値の変化）として制御装置２４に出力される。アシスト発電モータ１０の温度は、冷却装置２５の切換弁３０，３１の切換え制御、冷却ポンプ２６の制御（流量制御）、ファン用モータ２８Ｂの制御（冷却ファン２８Ａの風量制御）に用いられる。
３３は旋回用電動モータ１４に設けられた温度センサを示している。３４は第１のインバータ１９に設けられた温度センサを示している。３５は第２のインバータ２０に設けられた温度センサを示している。これら各温度センサ３３，３４，３５も、アシスト発電モータ１０の温度センサ３２と同様に、測定対象物（旋回用電動モータ１４、第１のインバータ１９、第２のインバータ２０）の温度を検出し、その温度を、検出信号（例えば、抵抗値の変化）として制御装置２４に出力する。これら各温度センサ３３，３４，３５により検出された温度は、アシスト発電モータ１０の温度と同様に、冷却装置２５の切換弁３０，３１の切換え制御、冷却ポンプ２６の制御（流量制御）、ファン用モータ２８Ｂの制御（冷却ファン２８Ａの風量制御）に用いられる。
３６は冷却水の温度を検出する水温センサ（液温検出器）を示している。水温センサ３６は、冷却管路２９のうち、ラジエータ２７の下流側で冷却ポンプ２６の上流側となるポンプ供給管路２９Ｄに設けられている。水温センサ３６は、ラジエータ２７で冷却された冷却水の温度（水温）を検出し、その温度（水温）を、検出信号として制御装置２４に出力する。水温センサ３６により検出された水温も、温度センサ３２−３５により検出された温度と同様に、冷却装置２５の切換弁３０，３１の切換え制御、冷却ポンプ２６の制御（流量制御）、ファン用モータ２８Ｂの制御（冷却ファン２８Ａの風量制御）に用いられる。
次に、制御装置２４が行う冷却装置２５の制御について説明する。
Next, the control of the
制御装置２４は、第１のインバータ１９およびアシスト発電モータ１０の冷却と第２のインバータ２０および旋回用電動モータ１４の冷却とを効率的に行うことができるように、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力とに応じて、冷却装置２５の切換弁３０，３１の切換え制御、冷却ポンプ２６の制御（流量制御）、ファン用モータ２８Ｂの制御（冷却ファン２８Ａの風量制御）を行うものである。このために、制御装置２４（の入力側）には、冷却装置２５の運転状態を検知するための状態検出器、即ち、温度センサ３２−３５と水温センサ３６が（電気的に）接続されている。一方、制御装置２４（の出力側）には、冷却装置２５の冷却水の流れの方向を切換える切換弁３０，３１、冷却水を循環させる冷却ポンプ２６、冷却ファン２８Ａを回転するファン用モータ２８Ｂが（電気的に）接続されている。
The
ここで、制御装置２４は、アシスト発電モータ１０の出力、旋回用電動モータ１４の出力、アシスト発電モータ１０の温度、旋回用電動モータ１４の温度、第１のインバータ１９の温度、第２のインバータ２０の温度に基づいて、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９に供給する冷却水の水量と、旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０に供給する冷却水の水量とを演算（算出）する。この場合、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９に供給する冷却水の水量（第１の電動機用冷却管路２９Ｂの水量）を決定するパラメータを、冷却パラメータＸ1とする。旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０に供給する冷却水の水量（第２の電動機用冷却管路２９Ｃの水量）を決定するパラメータを、冷却パラメータＸ2とする。これら冷却パラメータＸ1，Ｘ2は、値が大きくなる程、冷却を必要としている（冷却水を多く供給する必要がある）ことを表す変数となる。
Here, the
図６は、冷却パラメータＸ1を算出するためのブロック線図を示している。ここで、アシスト発電モータ１０の出力演算値をＬ1とし、アシスト発電モータ１０の温度を検出する温度センサ３２の温度出力値をＴ11とし、第１のインバータ１９の温度を検出する温度センサ３４の温度出力値をＴ12とする。制御装置２４は、アシスト発電モータ１０の出力演算値Ｌ1に、ゲインＫL1を乗じた値Ａ1（＝ＫL1・Ｌ1）を算出する。この値Ａ1は、アシスト発電モータ１０の発生熱量レベルを表す。
FIG. 6 shows a block diagram for calculating the cooling parameter X1. Here, the output calculation value of the
一方、制御装置２４は、アシスト発電モータ１０の温度出力値Ｔ11とこの値に対するワーニング限界閾値ＴA11との差（の絶対値）ΔＴ11に、ゲインＫT11を乗じた値Ｂ11（＝ＫT11・ΔＴ11）を算出する。これと共に、制御装置２４は、第１のインバータ１９の温度出力値Ｔ12とこの値に対するワーニング限界閾値ＴA12との差（の絶対値）ΔＴ12に、ゲインＫT12を乗じた値Ｂ12（＝ＫT12・ΔＴ12）を算出する。制御装置２４は、これらの値Ｂ11と値Ｂ12とから、これらの最大値Ｂ1を算出（出力）する。この最大値Ｂ1は、アシスト発電モータ１０と第１のインバータ１９の熱的余裕度を表す。
On the other hand, the
制御装置２４は、アシスト発電モータ１０の発生熱量レベルを表すＡ1と、アシスト発電モータ１０と第１のインバータ１９の熱的余裕度を表すＢ1との差を、冷却パラメータＸ1（＝Ａ1−Ｂ1）として算出する。冷却パラメータＸ1の値が大きい程、アシスト発電モータ１０と第１のインバータ１９の冷却が必要になる。
The
一方、図７は、冷却パラメータＸ2を算出するためのブロック線図を示している。ここで、旋回用電動モータ１４の出力演算値をＬ2とし、旋回用電動モータ１４の温度を検出する温度センサ３３の温度出力値をＴ21とし、第２のインバータ２０の温度を検出する温度センサ３５の温度出力値をＴ22とする。制御装置２４は、旋回用電動モータ１４の出力演算値Ｌ2に、ゲインＫL2を乗じた値Ａ1（＝ＫL2・Ｌ2）を算出する。この値Ａ2は、旋回用電動モータ１４の発生熱量レベルを表す。
On the other hand, FIG. 7 shows a block diagram for calculating the cooling parameter X2. Here, the output calculation value of the turning
一方、制御装置２４は、旋回用電動モータ１４の温度出力値Ｔ21とこの値に対するワーニング限界閾値ＴA21との差（の絶対値）ΔＴ21に、ゲインＫT21を乗じた値Ｂ21（＝ＫT21・ΔＴ21）を算出する。これと共に、制御装置２４は、第２のインバータ２０の温度出力値Ｔ22とこの値に対するワーニング限界閾値ＴA22との差（の絶対値）ΔＴ22に、ゲインＫT22を乗じた値Ｂ22（＝ＫT22・ΔＴ22）を算出する。制御装置２４は、これらの値Ｂ21と値Ｂ22とから、これらの最大値Ｂ2を算出（出力）する。この最大値Ｂ2は、旋回用電動モータ１４と第２のインバータ２０の熱的余裕度を表す。
On the other hand, the
制御装置２４は、旋回用電動モータ１４の発生熱量レベルを表すＡ2と、旋回用電動モータ１４と第２のインバータ２０の熱的余裕度を表すＢ2との差を、冷却パラメータＸ2（＝Ａ2−Ｂ2）として算出する。冷却パラメータＸ2の値が大きい程、旋回用電動モータ１４と第２のインバータ２０の冷却が必要になる。
The
制御装置２４は、算出した冷却パラメータＸ1、Ｘ2に基づいて、切換弁３０，３１の切換え制御を行う。即ち、制御装置２４は、冷却パラメータＸ1，Ｘ2に基づいて、切換弁３０，３１を、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとが並列に接続される並列接続位置と、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとが直列に接続される直列接続位置と、第１の電動機用冷却管路２９Ｂのみに冷却水が流れる切換位置と、第２の電動機用冷却管路２９Ｃのみに冷却水が流れる切換位置とのうちの何れかに切換える。このような切換弁３０，３１の切換え制御、即ち、制御装置２４により実行される図８に示す処理については、後述する。
The
さらに、制御装置２４は、冷却パラメータＸ1、Ｘ2に基づいて、冷却ポンプ２６の流量（冷却装置２５内を循環する冷却水の流量）の調整を行う。具体的には、図９に示すように、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が大きくなる程、冷却水の循環流量を大きくする。一方、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が小さくなる程、冷却水の循環流量を小さくする。これにより、冷却対象となるアシスト発電モータ１０、旋回用電動モータ１４、第１のインバータ１９、第２のインバータ２０の冷却を効率的に行うことができる。
Furthermore, the
なお、図９では、冷却水の循環流量と冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）との関係は、その和が小さいときは傾き０で、その和が所定値を超えて大きくなると正の傾きとなっている。傾き０から正の傾きに変化する所定値（冷却パラメータＸ1とＸ2の和）は、例えば、後述する閾値ＸAに設定することができる。
In FIG. 9, the relationship between the circulating flow rate of the cooling water and the sum of the cooling parameters X1 and X2 (X1 + X2) has a slope of 0 when the sum is small, and a positive slope when the sum exceeds a predetermined value. It has become. The predetermined value (the sum of the cooling parameters X1 and X2) that changes from the
制御装置２４は、冷却パラメータＸ1、Ｘ2に基づいて、ファン用モータ２８Ｂの回転速度（冷却ファン２８Ａのファン風量）の調整を行う。具体的には、図１０に示すように、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が大きくなる程、冷却ファン２８Ａによるファン風量を大きくする。一方、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が小さくなる程、冷却ファン２８Ａによるファン風量を小さくする。このため、この面からも、冷却対象となるアシスト発電モータ１０、旋回用電動モータ１４、第１のインバータ１９、第２のインバータ２０の冷却を効率的に行うことができる。
The
なお、図１０では、ファン風量と冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）との関係は、その和が小さいときは傾き０で、その和が所定値を超えて大きくなると正の傾きとなっている。傾き０から正の傾きに変化する所定値（冷却パラメータＸ1とＸ2の和）は、例えば、後述する閾値ＸAに設定することができる。
In FIG. 10, the relationship between the fan air volume and the sum of the cooling parameters X1 and X2 (X1 + X2) has a slope of 0 when the sum is small, and a positive slope when the sum exceeds a predetermined value. Yes. The predetermined value (the sum of the cooling parameters X1 and X2) that changes from the
実施の形態による油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。
The
まず、オペレータは、キャブ７に搭乗して運転席に着座する。この状態で走行用の操作レバー（いずれも図示せず）を操作することにより、コントロールバルブ１２から下部走行体２の走行用モータ２Ｅ，２Ｆに圧油を供給し、左，右の駆動輪２Ｂを駆動して油圧ショベル１を前進または後退させることができる。また、運転席に着座したオペレータは、作業用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、上部旋回体４を旋回させたり、作業装置５を俯仰動させたりして土砂の掘削作業等を行うことができる。
First, the operator gets on the
ここで、油圧ショベル１の運転時には、アシスト発電モータ１０、旋回用電動モータ１４等が駆動されるから、これらアシスト発電モータ１０、旋回用電動モータ１４、これらを制御する第１のインバータ１９、第２のインバータ２０、運転状況に応じて充電と放電とが行われる蓄電装置１３等が発熱して温度上昇する。そこで、冷却装置２５は、冷却ポンプ２６を駆動し、冷却水を循環させることにより、アシスト発電モータ１０、旋回用電動モータ１４、第１のインバータ１９、第２のインバータ２０、蓄電装置１３等の冷却を行う。この場合、冷却装置２５は、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力とに応じて（冷却パラメータＸ1、Ｘ2に応じて）、切換弁３０，３１の切換え制御、冷却ポンプ２６の制御（流量制御）、ファン用モータ２８Ｂの制御（冷却ファン２８Ａの風量制御）を行う。
Here, during operation of the
そこで、制御装置２４により行われる切換弁３０，３１の切換え制御の処理について、図８の流れ図を用いて説明する。なお、図８の処理は、制御装置２４に通電している間、制御装置２４により所定の制御時間毎に（所定のサンプリング周波数で）繰り返し実行される。
Therefore, the process of switching control of the switching
アクセサリＯＮ、または、エンジン９の始動（イグニッションＯＮ）により、制御装置２４に通電が開始され、図８の処理動作がスタートすると、ステップ１では、図６のブロック線図と図７のブロック線図とに基づいて冷却パラメータＸ1、Ｘ2をそれぞれ算出すると共に、この算出された冷却パラメータＸ1、Ｘ2を入力する（読込む）。続くステップ２では、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）と閾値ＸAと比較する。具体的には、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が閾値ＸA以上（Ｘ1＋Ｘ2≧ＸA）であるか否かを判定する。
When the accessory is turned ON or the
閾値ＸAは、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力が大きく、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとを並列に接続する必要があるか否かを判定するための判定値となるものである。閾値ＸAは、冷却パラメータＸ1とＸ2の和がこれ以上大きくなると、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却と旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却とを並列接続により行う必要があると判定するための境界値となるように、予め実験、計算、シミュレーション等により求め、制御装置２４に記憶させておく。
The threshold value XA is that the output of the
ステップ２で、「ＹＥＳ」、即ち、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が閾値ＸA以上であると判定された場合は、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却と旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却との両方を、積極的に行う必要があると考えられる。そこで、この場合は、ステップ３に進み、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとを並列に接続する。即ち、ステップ３では、図４に示すように、制御装置２４からの指令により、上流側切換弁３０を切換位置（Ｂ）に切換えると共に、下流側切換弁３１を切換位置（Ｄ）に切換える。これにより、冷却ポンプ２６から吐出され蓄電装置１３を通過した冷却水は、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとに並列に流れる。
If “YES” in
この場合、例えば、制御装置２４は、冷却パラメータＸ1、Ｘ2に基づいて、冷却ポンプ２６の流量（冷却装置２５内を循環する冷却水の流量）の調整、および／または、ファン用モータ２８Ｂの回転速度（冷却ファン２８Ａのファン風量）の調整を行う。即ち、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が大きくなる程、冷却水の循環流量を大きくする、および／または、冷却ファン２８Ａによるファン風量を大きくする。一方、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が小さい程、冷却水の循環流量を小さくする、および／または、冷却ファン２８Ａによるファン風量を小さくする。これにより、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９と旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０との両者に、所望の温度で運転するために必要とされる冷却水を過不足なく供給することができる。なお、ステップ３で、並列接続としたならば、リターンを介して、スタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
In this case, for example, the
一方、ステップ２で、「ＮＯ」、即ち、冷却パラメータＸ1とＸ2の和（Ｘ1＋Ｘ2）が閾値ＸA未満であると判定された場合は、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却と旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却とを、並列接続で行う必要がないと考えられる。そこで、この場合は、ステップ４に進む。ステップ４では、冷却パラメータＸ1とＸ2のうちの小さい方の値が閾値ＸB以上であるか否かを判定する。
On the other hand, if it is determined in
閾値ＸBは、並列接続で冷却を行う必要はないが、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却と旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却との両方の冷却が必要であるか否かを判定するための判定値である。即ち、閾値ＸBは、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとを直列に接続する必要があるか、それとも、何れか一方にのみ冷却水を供給すればよいかを判定するための判定値となるものである。閾値ＸBは、冷却パラメータＸ1とＸ2のうちの小さい方の値がこれ以上大きくなると、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却と旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却との両方の冷却を行う必要があると判定するための境界値となるように、予め実験、計算、シミュレーション等により求め、制御装置２４に記憶させておく。
Although the threshold value XB does not need to be cooled in parallel connection, both the cooling of the assist
ステップ４で、「ＹＥＳ」、即ち、冷却パラメータＸ1とＸ2のうちの小さい方の値が閾値ＸB以上であると判定された場合は、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却と旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却との両方の冷却を行う必要があると考えられる。そこで、この場合は、ステップ５に進み、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとを直列に接続する。即ち、ステップ５では、図５に示すように、制御装置２４からの指令により、上流側切換弁３０を切換位置（Ａ）に切換えると共に、下流側切換弁３１を切換位置（Ｅ）に切換える。
If it is determined in
これにより、冷却ポンプ２６から吐出され蓄電装置１３を通過した冷却水は、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとに直列に流れる。この場合は、必要に応じて、冷却パラメータＸ1とＸ2とのうちの大きい方の値に基づいて、冷却ポンプ２６の流量（冷却装置２５内を循環する冷却水の流量）の調整、および／または、ファン用モータ２８Ｂの回転速度（冷却ファン２８Ａのファン風量）の調整を行うことができる。なお、ステップ５で、直列接続としたならば、リターンを介して、スタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
Thereby, the cooling water discharged from the cooling
一方、ステップ４で、「ＮＯ」、即ち、冷却パラメータＸ1とＸ2のうちの小さい方の値が閾値ＸB未満であると判定された場合は、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却と旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却との両方の冷却を行う必要がないと考えられる。そこで、この場合は、ステップ６に進む。ステップ６では、冷却パラメータＸ1がＸ2よりも大きい（Ｘ1＞Ｘ2）か否かを判定する。
On the other hand, if it is determined in
ステップ６で、「ＹＥＳ」、即ち、冷却パラメータＸ1がＸ2よりも大きいと判定された場合は、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却のみを行う必要がある（旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却は必要ない）と考えられる。そこで、この場合は、ステップ７に進み、アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９（第１の電動機用冷却管路２９Ｂ）にのみ冷却水が供給されるようにする。即ち、ステップ７では、制御装置２４からの指令により、上流側切換弁３０を切換位置（Ａ）に切換えると共に、下流側切換弁３１を切換位置（Ｄ）に切換える。
If “YES” in
これにより、冷却ポンプ２６から吐出され蓄電装置１３を通過した冷却水は、第１の電動機用冷却管路２９Ｂのみに流れる。この場合は、必要に応じて、冷却パラメータＸ1に基づいて、冷却ポンプ２６の流量（冷却装置２５内を循環する冷却水の流量）の調整、および／または、ファン用モータ２８Ｂの回転速度（冷却ファン２８Ａのファン風量）の調整を行うことができる。なお、ステップ７で、切換位置の切換えを行ったならば、リターンを介して、スタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
Thereby, the cooling water discharged from the cooling
一方、ステップ６で、「ＮＯ」、即ち、冷却パラメータＸ1がＸ2以下であると判定された場合は、旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０の冷却のみを行う必要がある（アシスト発電モータ１０および第１のインバータ１９の冷却は必要ない）と考えられる。そこで、この場合は、ステップ８に進み、旋回用電動モータ１４および第２のインバータ２０（第２の電動機用冷却管路２９Ｃ）にのみ冷却水が供給されるようにする。即ち、ステップ８では、制御装置２４からの指令により、上流側切換弁３０を切換位置（Ｃ）に切換えると共に、下流側切換弁３１を切換位置（Ｄ）に切換える。
On the other hand, if it is determined in
これにより、冷却ポンプ２６から吐出され蓄電装置１３を通過した冷却水は、第２の電動機用冷却管路２９Ｃのみに流れる。この場合は、必要に応じて、冷却パラメータＸ2に基づいて、冷却ポンプ２６の流量（冷却装置２５内を循環する冷却水の流量）の調整、および／または、ファン用モータ２８Ｂの回転速度（冷却ファン２８Ａのファン風量）の調整を行うことができる。なお、ステップ８で、切換位置の切換えを行ったならば、リターンを介して、スタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
Thereby, the cooling water discharged from the cooling
かくして、本実施の形態によれば、冷却装置２５は、冷却管路２９の途中に、アシスト発電モータ１０の出力と旋回用電動モータ１４の出力とに応じて第１のインバータ１９と第２のインバータ２０とに対する冷却水の流れの方向を切換える切換弁３０，３１を設ける構成としている。このため、切換弁３０，３１の切換えにより、第１のインバータ１９と第２のインバータ２０との両方に冷却水を供給したり、第１のインバータ１９と第２のインバータ２０とのうちの何れか一方にのみ冷却水を供給することができる。さらには、第１のインバータ１９と第２のインバータ２０とに冷却水を直列に供給したり、第１のインバータ１９と第２のインバータ２０とに冷却水を並列に供給することもできる。これにより、冷却が必要な第１のインバータ１９および／または第２のインバータ２０に対して必要な量の冷却水を供給することができ、第１のインバータ１９と第２のインバータ２０の冷却を効率的に（高効率で）行うことができる。
Thus, according to the present embodiment, the
本実施の形態によれば、切換弁３０，３１は、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとを直列に接続する直列接続位置と、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとを並列に接続する並列接続位置とを有する構成としている。これにより、運転状況に応じて、直列接続と並列接続とを切換え、通水圧損を小さくすることで冷却水量を確保し、冷却水量を個別に制御することができる。この結果、切換弁３０，３１の切換えにより、第１のインバータ１９とアシスト発電モータ１０の冷却、および、第２のインバータ２０と旋回用電動モータ１４の冷却を、効率的に行うことができる。
According to the present embodiment, the switching
本実施の形態によれば、冷却ポンプ２６を冷却水の流量（循環流量）の調整が可能なものとしている。このため、切換弁３０，３１の切換えに加えて、冷却ポンプ２６により冷却水の流量を調整する（必要水量に応じたポンプ制御を行う）ことで、冷却対象（第１のインバータ１９、アシスト発電モータ１０、第２のインバータ２０、旋回用電動モータ１４、蓄電装置１３）に対する冷却の調整をより細かく行うことができる。これにより、電力消費を抑制し、冷却効率のさらなる向上を図ることができる。
According to the present embodiment, the cooling
本実施の形態によれば、冷却ファン２８Ａを回転するファン用モータ２８Ｂを回転速度の調整が可能なものとしている。このため、切換弁３０，３１の切換えに加えて、ファン用モータ２８Ｂにより冷却ファンの風量を調整する（熱量に応じたファン風量の制御を行う）ことで、冷却対象（第１のインバータ１９、アシスト発電モータ１０、第２のインバータ２０、旋回用電動モータ１４、蓄電装置１３）に対する冷却の調整をより細かく行うことができる。これにより、この面からも、電力消費を抑制し、冷却効率のさらなる向上を図ることができる。
According to the present embodiment, it is possible to adjust the rotation speed of the
なお、上述した実施の形態では、上流側切換弁３０と下流側切換弁３１との２個の切換弁により冷却水の流れの方向を切換える構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、１個の切換弁、または、３個以上の切換弁により冷却液の流れの方向を切換える構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the case in which the flow direction of the cooling water is switched by the two switching valves of the
上述した実施の形態では、切換弁３０，３１は、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとを直列に接続する直列接続位置、および、第１の電動機用冷却管路２９Ｂと第２の電動機用冷却管路２９Ｃとを並列に接続する並列接続位置を有する構成とした場合を例に挙げて説明した。即ち、上述した実施の形態では、切換弁３０，３１は、直列接続位置と並列接続位置との両方の接続位置を有する構成とした場合を例に挙げて説明した。
In the above-described embodiment, the switching
しかし、本発明はこれに限らず、例えば、切換弁は、直列接続位置と並列接続位置とのうちの何れか一方の接続位置と、第１の電動機用冷却管路にのみ冷却水が流れる切換位置、および／または、第２の電動機用冷却管路にのみ冷却水が流れる切換位置とを有する構成としてもよい。即ち、切換弁の切換位置は、冷却対象（第１のインバータ、第１の電動機、第２のインバータ、第２の電動機）の熱特性、出力特性、冷却ポンプやラジエータの性能等に応じて、直列接続位置と、並列接続位置と、第１の電動機用冷却管路にのみ冷却水が流れる切換位置と、第２の電動機用冷却管路にのみ冷却水が流れる切換位置とのうちから必要なものを選択して設定することができる。 However, the present invention is not limited to this. For example, the switching valve is a switching valve in which the cooling water flows only in one of the series connection position and the parallel connection position and the first motor cooling pipe. It is good also as a structure which has a switching position through which a cooling water flows only in a position and / or a 2nd cooling pipe line for electric motors. That is, the switching position of the switching valve depends on the thermal characteristics, output characteristics, cooling pump and radiator performance of the object to be cooled (first inverter, first motor, second inverter, second motor), etc. Necessary among a serial connection position, a parallel connection position, a switching position in which cooling water flows only in the first motor cooling pipeline, and a switching position in which cooling water flows only in the second motor cooling pipeline. You can select and set things.
上述した実施の形態では、アシスト発電モータ１０で発電した電力によって上部旋回体４の旋回用電動モータ１４を駆動する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、アシスト発電モータ（第１の電動機）で発電した電力によって下部走行体の走行用モータ等の他のモータ（第２の電動機）を駆動する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the electric power generated by the assist
上述した実施の形態では、ハイブリッド式作業機として、自走可能な車体（下部走行体２と上部旋回体４）を有するハイブリッド式油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば自走可能なホイール式油圧ショベル、移動式クレーン等の建設機械、ホイールローダ、フォークリフト、ダンプトラック等の作業車両、走行しない基体（本体）に作業装置（荷役装置）が取付けられた設置式のクレーン等、各種の作業機に広く適用することができる。
In the above-described embodiment, the hybrid
１ ハイブリッド式油圧ショベル（ハイブリッド式作業機）
２ 下部走行体（基体）
４ 上部旋回体（基体）
９ エンジン
１０ アシスト発電モータ（第１の電動機）
１３ 蓄電装置
１４ 旋回用電動モータ（第２の電動機）
１９ 第１のインバータ
２０ 第２のインバータ
２５ 冷却装置
２６ 冷却ポンプ
２７ ラジエータ
２８ ファン装置
２８Ａ 冷却ファン
２８Ｂ ファン用モータ
２９ 冷却管路
２９Ｂ 第１の電動機用冷却管路
２９Ｃ 第２の電動機用冷却管路
３０ 上流側切換弁（切換弁）
３１ 下流側切換弁（切換弁）
1 Hybrid hydraulic excavator (hybrid work machine)
2 Lower traveling body (base)
4 Upper swing body (base)
9
13
DESCRIPTION OF
31 Downstream switching valve (switching valve)
Claims (4)
前記冷却装置は、冷却液を循環させる冷却ポンプと、冷却液を冷却するラジエータと、前記蓄電装置、前記第１のインバータ、前記第２のインバータ、前記ラジエータおよび前記冷却ポンプを接続する冷却管路と、該冷却管路の途中に設けられ前記第１の電動機の出力と前記第２の電動機の出力とに応じて前記第１のインバータと第２のインバータとに対する冷却液の流れの方向を切換える切換弁とにより構成したことを特徴とするハイブリッド式作業機。 A base body to which a working device is attached, an engine mounted on the base body, a first electric motor that generates electric power by being rotationally driven by the engine or assists driving of the engine by being supplied with electric power A power storage device that charges or discharges the power generated by the first motor, a second motor that is driven by the power of the power storage device, and controls the drive of the first motor A first inverter that controls the driving of the second electric motor, and a cooling device that cools the power storage device, the first inverter, and the second inverter by circulating a coolant. In the hybrid work machine
The cooling device includes a cooling pump that circulates a cooling liquid, a radiator that cools the cooling liquid, a cooling pipe that connects the power storage device, the first inverter, the second inverter, the radiator, and the cooling pump. And the direction of the coolant flow with respect to the first inverter and the second inverter is switched according to the output of the first motor and the output of the second motor provided in the middle of the cooling pipe. A hybrid work machine comprising a switching valve.
前記切換弁は、前記第１の電動機用冷却管路と第２の電動機用冷却管路とを直列に接続する直列接続位置、および／または、前記第１の電動機用冷却管路と第２の電動機用冷却管路とを並列に接続する並列接続位置を有する構成としてなる請求項１に記載のハイブリッド式作業機。 The cooling conduit includes a first motor cooling conduit connecting the first inverter and the first motor, the second inverter, and the second between the power storage device and the radiator. A second electric motor cooling pipe connecting the electric motor of
The switching valve has a series connection position for connecting the first electric motor cooling pipe and the second electric motor cooling pipe in series, and / or the first electric motor cooling pipe and the second electric motor cooling pipe. The hybrid working machine according to claim 1, wherein the hybrid working machine is configured to have a parallel connection position that connects the cooling pipe for the electric motor in parallel.
前記ファン用モータは、前記第１の電動機の出力と前記第２の電動機の出力とに応じてその回転速度を調整する構成としてなる請求項１，２または３に記載のハイブリッド式作業機。 The radiator is provided with a cooling fan that is rotated by a fan motor,
4. The hybrid working machine according to claim 1, 2, or 3, wherein the fan motor is configured to adjust a rotation speed according to an output of the first electric motor and an output of the second electric motor. 5.
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