JP2016108948A - Driving device and construction machine - Google Patents

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圭介 西谷
Keisuke Nishitani
圭介 西谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving device and a construction machine capable of suppressing fluctuation of output torque and capable of enhancing energy efficiency.SOLUTION: A driving device according to an embodiment includes a hydraulic motor, a variable displacement hydraulic pump, an electric motor, a power storage device, an operation section, and a control section. The variable displacement hydraulic pump supplies pressure oil to the hydraulic motor, and can vary the capacity of the pressure oil. The power storage device supplies electric power to the electric motor. The operation section outputs a signal for operating a driven body driven by addition torque obtained by adding up output torque of the hydraulic motor and output torque of the electric motor. The control section controls driving of the variable displacement hydraulic pump and the electric motor. Further, the control section controls driving of the variable displacement hydraulic pump and the electric motor based on the output signal from the operation section and a power storage amount of the power storage device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、駆動装置および建設機械に関する。   Embodiments described herein relate generally to a drive device and a construction machine.

従来から、建設機械、例えば、油圧ショベルの上部旋回体を旋回させるための駆動源として、油圧モータと電動モータとを備えたいわゆるハイブリッド型の駆動装置を用いることが知られている。電動モータは、建設機械に搭載されている蓄電装置から電力を得るようになっている。
この種の駆動装置は、例えば、上部旋回体を旋回させる際、油圧モータと電動モータとの両者を、操作信号に基づく出力で駆動させ、油圧モータと電動モータとで出力トルクを補いながら所定の旋回速度まで速やかに到達させることができる。また、蓄電装置への蓄電は、例えば、旋回エネルギーを回生することにより行われる。 2. Description of the Related Art Conventionally, it is known to use a so-called hybrid drive device including a hydraulic motor and an electric motor as a drive source for turning an upper swing body of a construction machine, for example, a hydraulic excavator. The electric motor is configured to obtain electric power from a power storage device mounted on a construction machine.
This type of drive device, for example, when turning the upper swing body, drives both the hydraulic motor and the electric motor with an output based on an operation signal, and compensates for output torque with the hydraulic motor and the electric motor while maintaining a predetermined torque. The turning speed can be quickly reached. Moreover, the electrical storage to an electrical storage apparatus is performed by regenerating turning energy, for example.

ところで、蓄電装置への蓄電量が不足していると、電動モータが所定のトルクを出力することができず、駆動装置の出力トルクが変動してしまう場合があった。
一方、蓄電装置への蓄電量が満たされている場合、旋回エネルギーが回生されず、この旋回エネルギーを有効活用できない場合があった。 By the way, if the amount of electricity stored in the power storage device is insufficient, the electric motor cannot output a predetermined torque, and the output torque of the drive device may fluctuate.
On the other hand, when the amount of electricity stored in the power storage device is satisfied, the turning energy is not regenerated, and the turning energy may not be effectively utilized.

特開２０１１−３６１１１号公報JP 2011-36111 A 特開２０１３−２３４６８３号公報JP 2013-234683 A

本発明が解決しようとする課題は、出力トルクの変動を抑制でき、エネルギー効率を高めることができる駆動装置および建設機械を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a drive device and a construction machine that can suppress fluctuations in output torque and increase energy efficiency.

実施形態の駆動装置は、油圧モータと、可変容量型油圧ポンプと、電動モータと、蓄電装置と、操作部と、制御部と、を持つ。可変容量型油圧ポンプは、油圧モータに圧油を供給し、圧油の容量を可変可能である。蓄電装置は、電動モータに電力を供給する。操作部は、油圧モータの出力トルクと電動モータの出力トルクとを合算した合算トルクにより駆動される被駆動体を操作するための信号を出力する。制御部は、可変容量型油圧ポンプおよび電動モータの駆動制御を行う。また、制御部は、操作部からの出力信号と蓄電装置の蓄電量とに基づいて、可変容量型油圧ポンプおよび電動モータの駆動制御を行う。   The drive device of the embodiment includes a hydraulic motor, a variable displacement hydraulic pump, an electric motor, a power storage device, an operation unit, and a control unit. The variable displacement hydraulic pump can supply pressure oil to a hydraulic motor and change the capacity of the pressure oil. The power storage device supplies power to the electric motor. The operation unit outputs a signal for operating the driven body driven by the total torque obtained by adding the output torque of the hydraulic motor and the output torque of the electric motor. The control unit performs drive control of the variable displacement hydraulic pump and the electric motor. In addition, the control unit performs drive control of the variable displacement hydraulic pump and the electric motor based on the output signal from the operation unit and the amount of power stored in the power storage device.

実施形態の建設機械を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the construction machine of embodiment. 実施形態の蓄電装置の電圧範囲を示す説明図。Explanatory drawing which shows the voltage range of the electrical storage apparatus of embodiment. 実施形態の制御装置の合算トルクを決定するフローチャート。The flowchart which determines the total torque of the control apparatus of embodiment.

以下、実施形態の駆動装置および建設機械を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a drive device and a construction machine according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

図１は、建設機械１００と、この建設機械１００に用いられる駆動装置１の概略構成図である。
同図に示すように、建設機械１００は、例えば油圧ショベルであって、上部旋回体１０１を備えている。この上部旋回体１０１は、駆動装置１によって旋回駆動される。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a construction machine 100 and a drive device 1 used in the construction machine 100.
As shown in the figure, the construction machine 100 is, for example, a hydraulic excavator and includes an upper swing body 101. The upper swing body 101 is driven to rotate by the drive device 1.

駆動装置１は、上部旋回体１０１を旋回駆動するための旋回用油圧モータ２および電動モータ３と、旋回用油圧モータ２を駆動するための旋回用油圧ポンプ４と、電動モータ３に電力を供給する蓄電装置（バッテリ）５と、上部旋回体１０１を操作するための操作部６と、電動モータ３や旋回用油圧ポンプ４の駆動制御を行う制御装置７と、を主構成としている。   The drive device 1 supplies power to the turning hydraulic motor 2 and the electric motor 3 for driving the upper turning body 101 to turn, the turning hydraulic pump 4 for driving the turning hydraulic motor 2, and the electric motor 3. The power storage device (battery) 5 to be operated, the operation unit 6 for operating the upper swing body 101, and the control device 7 for controlling the driving of the electric motor 3 and the swing hydraulic pump 4 are mainly configured.

旋回用油圧ポンプ４には、原動機（エンジン）８の出力軸８ａが連結されている。原動機８は、軽油等の化石燃料を消費して回転駆動力を発生するものである。
旋回用油圧ポンプ４は、旋回用油圧モータ２を駆動するために、この旋回用油圧モータ２に圧油を供給するための斜板式可変容量型の油圧ポンプである。なお、斜板式可変容量型の油圧ポンプは、内部に、斜板とポンプ軸の回転に連動して往復運動するピストン（何れも不図示）とを有している。そして、斜板の傾斜角度によってピストンのストローク量を変化させ、圧油の吐出流量が調整できるようになっている。 An output shaft 8 a of a prime mover (engine) 8 is connected to the turning hydraulic pump 4. The prime mover 8 consumes fossil fuel such as light oil and generates rotational driving force.
The turning hydraulic pump 4 is a swash plate type variable displacement hydraulic pump for supplying pressure oil to the turning hydraulic motor 2 in order to drive the turning hydraulic motor 2. The swash plate type variable displacement hydraulic pump has therein a swash plate and a piston (none of which is not shown) that reciprocates in conjunction with the rotation of the pump shaft. And the stroke amount of a piston is changed with the inclination angle of a swash plate, and the discharge flow rate of a pressure oil can be adjusted now.

旋回用油圧ポンプ４には、押しのけ容積を制御する旋回ポンプ制御部９が接続されている。旋回ポンプ制御部９は、電気信号ラインＬ１を介して制御装置７に接続されている。また、旋回用油圧ポンプ４の吐出側ラインＬ２には、この吐出側ラインＬ２の圧力を検出する油／電変換器１０が設けられている。この油／電変換器１０は、電気信号ラインＬ３を介して制御装置７に接続されている。そして、制御装置７に、油／電変換器１０の信号が出力されるようになっている。   The turning hydraulic pump 4 is connected to a turning pump control unit 9 that controls the displacement volume. The swing pump control unit 9 is connected to the control device 7 via an electric signal line L1. An oil / electric converter 10 for detecting the pressure of the discharge side line L2 is provided in the discharge side line L2 of the turning hydraulic pump 4. The oil / electric converter 10 is connected to the control device 7 through an electric signal line L3. And the signal of the oil / electricity converter 10 is output to the control apparatus 7.

さらに、旋回用油圧ポンプ４には、吐出側ラインＬ２を介して上部旋回体１０１の旋回用の切換制御弁１１が接続されている。この切換制御弁１１には、操作部６からの操作圧信号Ｓ２，Ｓ３が付与されている。また、操作部６は、電気信号ラインＬ４を介して制御装置７に接続されている。そして、操作部６は、切換制御弁１１への操作圧信号Ｓ２，Ｓ３の他に、制御装置７に操作信号を出力している。   Furthermore, the turning control valve 11 for turning of the upper turning body 101 is connected to the turning hydraulic pump 4 via the discharge side line L2. Operation pressure signals S2 and S3 from the operation unit 6 are given to the switching control valve 11. The operation unit 6 is connected to the control device 7 via an electric signal line L4. The operation unit 6 outputs an operation signal to the control device 7 in addition to the operation pressure signals S2 and S3 to the switching control valve 11.

また、旋回用油圧ポンプ４には、吐出側ラインＬ２、切換制御弁１１を介して旋回モータユニット１２が接続されている。この旋回モータユニット１２に、旋回用油圧モータ２が設けられている。旋回モータユニット１２は、旋回用油圧モータ２の他に、一対のリリーフ弁１３と、チェック弁１４と、連通弁１５とを備えている。これら一対のリリーフ弁１３、チェック弁１４および連通弁１５は、旋回用油圧モータ２と切換制御弁１１との間に配置されている。   Further, a turning motor unit 12 is connected to the turning hydraulic pump 4 via a discharge side line L2 and a switching control valve 11. The turning motor unit 12 is provided with a turning hydraulic motor 2. In addition to the turning hydraulic motor 2, the turning motor unit 12 includes a pair of relief valves 13, a check valve 14, and a communication valve 15. The pair of relief valve 13, check valve 14 and communication valve 15 are arranged between the turning hydraulic motor 2 and the switching control valve 11.

一対のリリーフ弁１３は、旋回用油圧モータ２の過度の圧力上昇を防止するための安全弁として機能するものであって、旋回用油圧モータ２の駆動状態および制動状態の何れも場合も作動しない。なお、リリーフ弁１３のリリーフ設定圧は、駆動状態における旋回用油圧モータ２の目標圧力よりも高い圧力に設定されている。   The pair of relief valves 13 functions as a safety valve for preventing an excessive increase in pressure of the turning hydraulic motor 2, and does not operate in either the driving state or the braking state of the turning hydraulic motor 2. The relief set pressure of the relief valve 13 is set to a pressure higher than the target pressure of the turning hydraulic motor 2 in the drive state.

連通弁１５は、電気信号ラインＬ５を介して制御装置７に接続されている。そして、連通弁１５は、制御装置７からの出力信号に基づいて、旋回用油圧モータ２をループ回路とし、この旋回用油圧モータ２を自由回転させる。例えば、上部旋回体１０１の加速時には、連通弁１５は作動しない。これに対し、上部旋回体１０１の制動時に連通弁１５を作動させ、旋回用油圧モータ２を自由回転させる。これにより、旋回用油圧モータ２に発生するブレーキトルクを最小限とし、上部旋回体１０１による旋回エネルギーを効率よく回生して蓄電装置５に蓄電させる。   The communication valve 15 is connected to the control device 7 via an electric signal line L5. The communication valve 15 uses the turning hydraulic motor 2 as a loop circuit based on an output signal from the control device 7 and freely rotates the turning hydraulic motor 2. For example, when the upper swing body 101 is accelerated, the communication valve 15 does not operate. On the other hand, the communication valve 15 is operated when the upper swing body 101 is braked, and the swing hydraulic motor 2 is freely rotated. Thereby, the brake torque generated in the turning hydraulic motor 2 is minimized, and the turning energy by the upper turning body 101 is efficiently regenerated and stored in the power storage device 5.

旋回用油圧モータ２の出力軸２ａには、上部旋回体１０１が接続されていると共に、電動モータ３が同軸状に設けられている。電動モータ３は、旋回用油圧モータ２の駆動を補助するためのものであって、出力軸２ａに回転力を付与する。電動モータ３には、モータ制御部（インバータ）１６が接続されている。モータ制御部１６は、電気信号ラインＬ６を介して制御装置７に接続されている。そして、モータ制御部１６は、制御装置７から出力される駆動トルク指令信号に基づいて、電動モータ３の駆動制御を行う。   An upper turning body 101 is connected to the output shaft 2a of the turning hydraulic motor 2, and the electric motor 3 is coaxially provided. The electric motor 3 is for assisting the drive of the turning hydraulic motor 2, and applies a rotational force to the output shaft 2a. A motor controller (inverter) 16 is connected to the electric motor 3. The motor control unit 16 is connected to the control device 7 via an electric signal line L6. The motor control unit 16 performs drive control of the electric motor 3 based on the drive torque command signal output from the control device 7.

また、モータ制御部１６に、蓄電装置５が接続されている。そして、モータ制御部１６は、蓄電装置５の電力を所定のタイミングで電動モータ３に供給することにより、電動モータ３の駆動を制御する。蓄電装置５は、電気信号ラインＬ７を介して制御装置７に接続されている。そして、蓄電装置５の蓄電量が、信号として制御装置７に出力されるようになっている。   In addition, the power storage device 5 is connected to the motor control unit 16. And the motor control part 16 controls the drive of the electric motor 3 by supplying the electric power of the electrical storage apparatus 5 to the electric motor 3 at a predetermined timing. The power storage device 5 is connected to the control device 7 via an electric signal line L7. The amount of power stored in the power storage device 5 is output to the control device 7 as a signal.

次に、上部旋回体１０１の駆動方法について、より具体的に説明する。
まず、オペレータによる操作部６への入力が無い場合、制御装置７により旋回用油圧ポンプ４の容積は、ゼロ近傍に制御される。 Next, a method for driving the upper swing body 101 will be described more specifically.
First, when there is no input to the operation unit 6 by the operator, the volume of the turning hydraulic pump 4 is controlled by the control device 7 to near zero.

一方、オペレータによる操作部６への入力があると、駆動装置１は駆動状態となる。このとき、操作部６から操作方向（操作レバーの方向）に応じた操作信号が出力され、この出力信号に基づき、切換制御弁１１が切換る。そして、旋回用油圧ポンプ４と旋回モータユニット１２とが吐出側ラインＬ２を介して開通する。これと同時に、制御装置７は、油／電変換器１０により検出される圧力が所定の圧力となるように、旋回ポンプ制御部９に信号を出力する。この信号に基づいて、旋回ポンプ制御部９は、旋回用油圧ポンプ４の容積を制御する。そして、旋回用油圧ポンプ４から圧油を供給された旋回用油圧モータ２が、旋回トルクを出力する。   On the other hand, when there is an input to the operation unit 6 by the operator, the driving device 1 is in a driving state. At this time, an operation signal corresponding to the operation direction (direction of the operation lever) is output from the operation unit 6, and the switching control valve 11 is switched based on this output signal. Then, the turning hydraulic pump 4 and the turning motor unit 12 are opened via the discharge side line L2. At the same time, the control device 7 outputs a signal to the swing pump control unit 9 so that the pressure detected by the oil / electric converter 10 becomes a predetermined pressure. Based on this signal, the swing pump controller 9 controls the volume of the swing hydraulic pump 4. Then, the turning hydraulic motor 2 supplied with the pressure oil from the turning hydraulic pump 4 outputs the turning torque.

また、制御装置７は、オペレータによる操作部６への入力があると、操作部６の操作信号に基づいて、モータ制御部１６に駆動トルク指令信号を出力する。この駆動トルク指令信号に基づいて、モータ制御部１６により電動モータ３が駆動され、旋回トルクを出力する。そして、これら旋回用油圧モータ２による旋回トルクと電動モータ３による旋回トルクとを合算した合算トルク（以下、単に合算トルクという）により、上部旋回体１０１が旋回する。ここで、電動モータ３を駆動するにあたって、蓄電装置５から電動モータ３に電力（電圧）を供給する（放電状態となる）ので、蓄電装置５の蓄電量が減少する。   Further, when there is an input to the operation unit 6 by the operator, the control device 7 outputs a drive torque command signal to the motor control unit 16 based on the operation signal of the operation unit 6. Based on this drive torque command signal, the electric motor 3 is driven by the motor control unit 16 to output a turning torque. Then, the upper swing body 101 is turned by a total torque obtained by adding the turning torque by the turning hydraulic motor 2 and the turning torque by the electric motor 3 (hereinafter simply referred to as the combined torque). Here, when the electric motor 3 is driven, electric power (voltage) is supplied from the power storage device 5 to the electric motor 3 (becomes a discharge state), so the amount of power stored in the power storage device 5 decreases.

一方、オペレータにより操作部６への入力が解除されると、駆動装置１は制動状態になる。このとき、切換制御弁１１は中立位置に戻り、この切換制御弁１１によって、吐出側ラインＬ２が遮断される。これと同時に、制御装置７は、旋回ポンプ制御部９に信号を出力する。この信号に基づいて、旋回ポンプ制御部９は、旋回用油圧ポンプ４の容積がゼロ近傍になるように制御する。また、制御装置７は、連通弁１５に信号を出力してこの連通弁１５を作動させる。そして、旋回用油圧モータ２に発生するブレーキトルクを最小限とし、上部旋回体１０１による旋回エネルギーを効率よく回生して蓄電装置５に蓄電させる（充電状態）。これにより、蓄電装置５の蓄電量が上昇する。   On the other hand, when the input to the operation unit 6 is canceled by the operator, the drive device 1 enters a braking state. At this time, the switching control valve 11 returns to the neutral position, and the switching control valve 11 blocks the discharge side line L2. At the same time, the control device 7 outputs a signal to the swing pump control unit 9. Based on this signal, the swing pump control unit 9 controls the volume of the swing hydraulic pump 4 to be close to zero. Further, the control device 7 outputs a signal to the communication valve 15 to operate the communication valve 15. And the brake torque which generate | occur | produces in the hydraulic motor 2 for turning is made into the minimum, and the turning energy by the upper turning body 101 is efficiently regenerated, and is stored in the electrical storage apparatus 5 (charge condition). As a result, the amount of power stored in the power storage device 5 increases.

このように、駆動装置１が駆動状態から制動状態となる場合、蓄電装置５は放電状態から充電状態となる。すなわち、蓄電装置５の放電量と充電量とのバランスにより、蓄電装置５の蓄電量が増減することになる。ここで、蓄電装置５は、そのシステム許容電圧から、許容電圧上限値と許容電圧下限値とからなる許容電圧範囲が設定されている。このため、放電量の多い状態で連続して電動モータ３を駆動させると、蓄電装置５の蓄電量が減少し続け、許容電圧下限値を下回ることになる。   Thus, when the drive device 1 changes from the drive state to the braking state, the power storage device 5 changes from the discharge state to the charge state. That is, the amount of electricity stored in the electricity storage device 5 increases or decreases depending on the balance between the amount of discharge and the amount of charge of the electricity storage device 5. Here, in the power storage device 5, an allowable voltage range including an allowable voltage upper limit value and an allowable voltage lower limit value is set based on the system allowable voltage. For this reason, if the electric motor 3 is continuously driven in a state where the amount of discharge is large, the amount of power stored in the power storage device 5 continues to decrease and falls below the allowable voltage lower limit value.

一方、充電量が多い状態で連続して駆動すると（回生し続けると）、蓄電装置５の蓄電量が上昇し続け、許容電圧上限値を上回ることになる。
このような許容電圧範囲からの蓄電量の逸脱を防止するために、制御装置７は、以下のような制御を行い、旋回用油圧モータ２と電動モータ３との合算トルクを決定している。 On the other hand, if the battery is continuously driven with a large amount of charge (continuous regeneration), the amount of power stored in the power storage device 5 continues to increase and exceeds the allowable voltage upper limit.
In order to prevent such a deviation of the charged amount from the allowable voltage range, the control device 7 performs the following control to determine the combined torque of the turning hydraulic motor 2 and the electric motor 3.

図２は、蓄電装置５の電圧範囲を示す説明図である。図３は、制御装置７の合算トルクを決定するフローチャートである。
図２に示すように、制御装置７には、蓄電装置５の所定電圧上限値（電圧上限閾値）と所定電圧下限値（電圧下限閾値）とが予め設定されている。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a voltage range of the power storage device 5. FIG. 3 is a flowchart for determining the total torque of the control device 7.
As shown in FIG. 2, the control device 7 is preset with a predetermined voltage upper limit value (voltage upper limit threshold) and a predetermined voltage lower limit value (voltage lower limit threshold) of the power storage device 5.

なお、これら所定電圧上限値および所定電圧下限値は、許容電圧範囲を設定する許容電圧上限値と許容電圧下限値とは異なり、蓄電装置５に無駄なストレスを与えず、蓄電装置５を適正に使用できる範囲（所定電圧範囲）を設定するものである。このため、所定電圧上限値は、所定電圧上限値よりも小さく設定されている一方、所定電圧下限値は、許容電圧下限値よりも大きく設定されている。
また、これら所定電圧上限値および所定電圧下限値の情報を蓄電装置５が持っており、この蓄電装置５からの情報を、制御装置７が取得するように構成してもよい。 Note that the predetermined voltage upper limit value and the predetermined voltage lower limit value are different from the allowable voltage upper limit value and the allowable voltage lower limit value that set the allowable voltage range. A usable range (predetermined voltage range) is set. For this reason, the predetermined voltage upper limit value is set smaller than the predetermined voltage upper limit value, while the predetermined voltage lower limit value is set larger than the allowable voltage lower limit value.
Further, the power storage device 5 may have information on the predetermined voltage upper limit value and the predetermined voltage lower limit value, and the control device 7 may acquire the information from the power storage device 5.

図３に示すように、操作部６への入力があると（操作部６から信号が出力されると）、制御装置７は、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧下限値よりも小さいか否かの判断を行う（ステップＳＴ１０）。   As shown in FIG. 3, when there is an input to the operation unit 6 (when a signal is output from the operation unit 6), the control device 7 causes the voltage stored in the power storage device 5 to be lower than a predetermined voltage lower limit value. It is determined whether or not it is small (step ST10).

ステップＳＴ１０による判断が「Ｙｅｓ」、つまり、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧下限値よりも小さい場合、制御装置７は、電動モータ３の旋回トルクが、操作部６の入力に基づいて通常発生させる旋回トルク（補正なしのトルク。以下、通常旋回トルクという）よりも低減するように、駆動トルク指令信号を出力する（ステップＳＴ１１）。
これに対し、制御装置７は、旋回用油圧モータ２の旋回トルクが、通常トルクよりも増加するように、旋回ポンプ制御部９に信号を出力する。つまり、旋回用油圧ポンプ４の容量（圧力）を高める（ステップＳＴ１２）。これにより、合算トルクは、操作部６の操作信号に基づく所望のトルクとなり、上部旋回体１０１が旋回する。 When the determination in step ST10 is “Yes”, that is, when the voltage stored in the power storage device 5 is smaller than the predetermined voltage lower limit value, the control device 7 determines that the turning torque of the electric motor 3 is based on the input of the operation unit 6. The drive torque command signal is output so as to be smaller than the normally generated turning torque (torque without correction; hereinafter referred to as normal turning torque) (step ST11).
On the other hand, the control device 7 outputs a signal to the swing pump control unit 9 so that the swing torque of the swing hydraulic motor 2 increases from the normal torque. That is, the capacity (pressure) of the turning hydraulic pump 4 is increased (step ST12). Thereby, the total torque becomes a desired torque based on the operation signal of the operation unit 6, and the upper swing body 101 turns.

一方、ステップＳＴ１０による判断が「Ｎｏ」、つまり、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧下限値以上である場合、制御装置７は、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧上限値よりも大きいか否かの判断を行う（ステップＳＴ２０）。   On the other hand, when the determination in step ST10 is “No”, that is, when the voltage stored in power storage device 5 is equal to or higher than the predetermined voltage lower limit value, control device 7 determines that the voltage stored in power storage device 5 is the predetermined voltage upper limit. It is determined whether or not the value is larger than the value (step ST20).

ステップＳＴ２０による判断が「Ｙｅｓ」、つまり、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧上限値よりも大きい場合、制御装置７は、電動モータ３の旋回トルクが、通常旋回トルクよりも増加するように、駆動トルク指令信号を出力する（ステップＳＴ２１）。
これに対し、制御装置７は、旋回用油圧モータ２の旋回トルクが、通常旋回トルクよりも低減するように、旋回ポンプ制御部９に信号を出力する（旋回用油圧ポンプ４の容量（圧力）を低減する：ステップＳＴ２２）。これにより、合算トルクは、操作部６の操作信号に基づく所望のトルクとなり、上部旋回体１０１が旋回する。 When the determination in step ST20 is “Yes”, that is, when the voltage stored in the power storage device 5 is larger than the predetermined voltage upper limit value, the control device 7 increases the turning torque of the electric motor 3 more than the normal turning torque. Thus, a drive torque command signal is output (step ST21).
On the other hand, the control device 7 outputs a signal to the swing pump controller 9 so that the swing torque of the swing hydraulic motor 2 is lower than the normal swing torque (capacity (pressure) of the swing hydraulic pump 4). Is reduced: Step ST22). Thereby, the total torque becomes a desired torque based on the operation signal of the operation unit 6, and the upper swing body 101 turns.

一方、ステップＳＴ２０による判断が「Ｎｏ」、つまり、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧上限値よりも小さい場合、制御装置７は、操作部６の入力に基づいて、旋回用油圧モータ２の旋回トルクが通常トルクとなるように、駆動トルク指令信号を出力する（ステップＳＴ３１）。
また、制御装置７は、操作部６の入力に基づいて、旋回用油圧モータ２の旋回トルクが通常トルクとなるように、旋回ポンプ制御部９に信号を出力する（ステップＳＴ３２）。これにより、合算トルクは、操作部６の操作信号に基づく所望のトルクとなり、上部旋回体１０１が旋回する。 On the other hand, when the determination in step ST20 is “No”, that is, when the voltage stored in the power storage device 5 is smaller than the predetermined voltage upper limit value, the control device 7 controls the turning hydraulic motor based on the input of the operation unit 6. A drive torque command signal is output so that the turning torque 2 becomes the normal torque (step ST31).
Further, the control device 7 outputs a signal to the swing pump control unit 9 based on the input of the operation unit 6 so that the swing torque of the swing hydraulic motor 2 becomes the normal torque (step ST32). Thereby, the total torque becomes a desired torque based on the operation signal of the operation unit 6, and the upper swing body 101 turns.

このように、上述の実施形態では、操作部６からの出力信号と、蓄電装置５に蓄電されている電圧（蓄電量）とに基づいて、電動モータ３および旋回用油圧モータ２の旋回トルクを、通常トルクに対して増減させている。このため、蓄電装置５の蓄電量を、常に所定電圧範囲に収めることができる。この結果、蓄電装置５の蓄電量不足によって所望の合算トルクに対して出力される合算トルクが変動したり、旋回エネルギーを効率よく回生できなかったりしてしまうことを防止できる。   Thus, in the above-described embodiment, the turning torque of the electric motor 3 and the turning hydraulic motor 2 is calculated based on the output signal from the operation unit 6 and the voltage (charged amount) stored in the power storage device 5. The normal torque is increased or decreased. For this reason, the amount of power stored in the power storage device 5 can always be within the predetermined voltage range. As a result, it is possible to prevent the total torque output with respect to the desired total torque from fluctuating due to the shortage of the amount of power stored in the power storage device 5 and the ability to efficiently regenerate the turning energy.

なお、上述の実施形態では、制御装置７は、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧下限値よりも小さいか否かの判断を行った後（ステップＳＴ１０）、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧上限値よりも大きいか否かの判断を行う（ステップＳＴ２０）場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧上限値よりも大きいか否かの判断を行った後、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧下限値よりも小さいか否かの判断を行ってもよい。   In the above-described embodiment, the control device 7 determines whether or not the voltage stored in the power storage device 5 is smaller than the predetermined voltage lower limit value (step ST10), and then stores the power in the power storage device 5. A case has been described in which it is determined whether or not the current voltage is greater than the predetermined voltage upper limit value (step ST20). However, the present invention is not limited to this, and after determining whether or not the voltage stored in power storage device 5 is larger than the predetermined voltage upper limit value, the voltage stored in power storage device 5 is lower than the predetermined voltage lower limit. It may be determined whether the value is smaller than the value.

また、上述の実施形態では、制御装置７に、蓄電装置５の所定電圧上限値（電圧上限閾値）と所定電圧下限値（電圧下限閾値）とを予め設定した場合について説明した。また、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧下限値よりも小さいか否か、さらに、蓄電装置５に蓄電されている電圧が所定電圧上限値よりも大きいか否かの判断を行うことにより、電動モータ３および旋回用油圧モータ２の旋回トルクを、通常トルクに対して増減させる場合について説明した。
しかしながら、これに限られるものではなく、制御装置７に目標電圧値（図２における２点鎖線参照）を設定し、この目標電圧値に近づけるように、電動モータ３および旋回用油圧モータ２の旋回トルクを、通常トルクに対して増減させるようにしてもよい。
このように、制御装置７に目標電圧値を設定して電動モータ３および旋回用油圧モータ２の駆動制御を行うことにより、蓄電装置５の蓄電量を常にほぼ一定に保つことができ、電動モータ３および旋回用油圧モータ２を、常に安定動作させることができる。 Further, in the above-described embodiment, the case has been described in which the predetermined voltage upper limit value (voltage upper limit threshold) and the predetermined voltage lower limit value (voltage lower limit threshold) of the power storage device 5 are set in the control device 7 in advance. Further, it is determined whether or not the voltage stored in power storage device 5 is smaller than a predetermined voltage lower limit value, and further whether or not the voltage stored in power storage device 5 is higher than a predetermined voltage upper limit value. Thus, the case where the turning torque of the electric motor 3 and the turning hydraulic motor 2 is increased or decreased with respect to the normal torque has been described.
However, the present invention is not limited to this, and a target voltage value (see a two-dot chain line in FIG. 2) is set in the control device 7, and the electric motor 3 and the turning hydraulic motor 2 are turned so as to approach the target voltage value. The torque may be increased or decreased with respect to the normal torque.
In this way, by setting the target voltage value in the control device 7 and controlling the drive of the electric motor 3 and the turning hydraulic motor 2, the amount of power stored in the power storage device 5 can always be kept substantially constant. 3 and the turning hydraulic motor 2 can always be stably operated.

また、上述の実施形態では、建設機械１００は、例えば油圧ショベルである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、旋回用油圧モータ２と電動モータ３とを併用するいわゆるハイブリッド型のさまざまな建設機械に、上述の実施形態を適用することが可能である。   Moreover, in the above-described embodiment, the case where the construction machine 100 is, for example, a hydraulic excavator has been described. However, the present invention is not limited to this, and the above-described embodiment can be applied to various so-called hybrid construction machines that use the turning hydraulic motor 2 and the electric motor 3 together.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、操作部６からの出力信号と、蓄電装置５に蓄電されている電圧（蓄電量）とに基づいて、電動モータ３および旋回用油圧モータ２の旋回トルクを、通常トルクに対して増減させることにより、蓄電装置５の蓄電量を、常に所定電圧範囲に収めることができる。このため、蓄電装置５の蓄電量不足によって所望の合算トルクに対して出力される合算トルクが変動したり、旋回エネルギーを効率よく回生できなかったりしてしまうことを防止できる。   According to at least one embodiment described above, the turning of the electric motor 3 and the turning hydraulic motor 2 based on the output signal from the operation unit 6 and the voltage (charged amount) stored in the power storage device 5. By increasing or decreasing the torque with respect to the normal torque, the amount of power stored in the power storage device 5 can always be within the predetermined voltage range. For this reason, it is possible to prevent the total torque output with respect to the desired total torque from fluctuating due to a shortage of the amount of power stored in the power storage device 5 and the ability to efficiently regenerate the turning energy.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１…駆動装置、２…旋回用油圧モータ（油圧モータ）、３…電動モータ、４…旋回用油圧ポンプ（油圧ポンプ）、５…蓄電装置、６…操作部、７…制御装置（制御部）、１００…建設機械、１０１…上部旋回体（被駆動体） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive device, 2 ... Turning hydraulic motor (hydraulic motor), 3 ... Electric motor, 4 ... Turning hydraulic pump (hydraulic pump), 5 ... Power storage device, 6 ... Operation part, 7 ... Control device (control part) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Construction machine 101 ... Upper turning body (driven body)

Claims (4)

油圧モータと、
該油圧モータに圧油を供給し、該圧油の容量を可変可能な可変容量型油圧ポンプと、
電動モータと、
該電動モータに電力を供給する蓄電装置と、
前記油圧モータの出力トルクと前記電動モータの出力トルクとを合算した合算トルクにより駆動される被駆動体を操作するための信号を出力する操作部と、
前記可変容量型油圧ポンプおよび前記電動モータの駆動制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記操作部からの出力信号と前記蓄電装置の蓄電量とに基づいて、前記可変容量型油圧ポンプおよび前記電動モータの駆動制御を行う駆動装置。 A hydraulic motor;
A variable displacement hydraulic pump capable of supplying pressure oil to the hydraulic motor and changing a capacity of the pressure oil;
An electric motor;
A power storage device for supplying power to the electric motor;
An operation unit that outputs a signal for operating a driven body driven by a combined torque obtained by adding the output torque of the hydraulic motor and the output torque of the electric motor;
A control unit that performs drive control of the variable displacement hydraulic pump and the electric motor;
With
The said control part is a drive device which performs drive control of the said variable capacity type hydraulic pump and the said electric motor based on the output signal from the said operation part, and the electrical storage amount of the said electrical storage apparatus. 前記制御部に、電圧上限閾値と電圧下限閾値とが設定されており、
前記蓄電装置の蓄電量が、前記電圧上限閾値よりも大きい場合、前記可変容量型油圧ポンプの前記圧油の容量を減少する一方、前記電動モータの出力トルクを増加し、所定の前記合算トルクとし、
前記蓄電装置の蓄電量が、前記電圧下限閾値よりも小さい場合、前記可変容量型油圧ポンプの前記圧油の容量を増加する一方、前記電動モータの出力トルクを減少し、所定の前記合算トルクとする請求項１に記載の駆動装置。 In the control unit, a voltage upper limit threshold and a voltage lower limit threshold are set,
When the power storage amount of the power storage device is larger than the voltage upper limit threshold, the capacity of the pressure oil of the variable displacement hydraulic pump is decreased while the output torque of the electric motor is increased to obtain the predetermined total torque. ,
When the power storage amount of the power storage device is smaller than the voltage lower limit threshold, while increasing the capacity of the pressure oil of the variable displacement hydraulic pump, the output torque of the electric motor is decreased, and the predetermined total torque and The drive device according to claim 1. 前記制御部に、電圧目標値が設定されており、
前記蓄電装置の蓄電量が、前記電圧目標値に近づくように、前記可変容量型油圧ポンプおよび前記電動モータの駆動制御を行う請求項１に記載の駆動装置。 A voltage target value is set in the control unit,
2. The drive device according to claim 1, wherein drive control of the variable displacement hydraulic pump and the electric motor is performed so that a storage amount of the power storage device approaches the voltage target value. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の駆動装置を備え、
前記被駆動体は、旋回体であり、
前記駆動装置を前記旋回体の旋回駆動用として用いる建設機械。 A drive device according to any one of claims 1 to 3, comprising:
The driven body is a revolving body,
A construction machine using the driving device for driving the turning body.
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