JP5107207B2

JP5107207B2 - Hybrid work machine

Info

Publication number: JP5107207B2
Application number: JP2008290278A
Authority: JP
Inventors: 宏治川島; 方土古賀
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-11-12
Also published as: JP2010116707A

Description

本発明は、電動作業要素と油圧作業要素を含むハイブリッド型作業機械に関する。 The present invention relates to a hybrid work machine including an electric work element and a hydraulic work element.

従来より、駆動機構の一部を電動化したハイブリッド型建設機械が提案されている。このような建設機械は、ブーム、アーム、及びバケット等の作業要素を油圧駆動するための油圧ポンプを備え、この油圧ポンプを駆動するためのエンジンに減速機を介して電動発電機を接続し、電動発電機でエンジンの駆動をアシストするとともに、発電によって得る電力をバッテリに充電している。 Conventionally, a hybrid construction machine in which a part of a drive mechanism is electrically driven has been proposed. Such a construction machine includes a hydraulic pump for hydraulically driving work elements such as a boom, an arm, and a bucket, and a motor generator is connected to an engine for driving the hydraulic pump via a speed reducer. The motor is used to assist the drive of the engine, and the battery is charged with electric power obtained by power generation.

また、上部旋回体を旋回させるための旋回機構の動力源として油圧モータに加えて電動機を備え、旋回機構の加速時に電動機で油圧モータの駆動をアシストし、旋回機構の減速時に電動機で回生運転を行い、発電される電力をバッテリに充電している（例えば、特許文献１参照）。 In addition to a hydraulic motor as a power source for the turning mechanism for turning the upper turning body, an electric motor is provided. The electric power generated is charged in the battery (see, for example, Patent Document 1).

また、ブームを下げるときにブームシリンダからコントロールバルブに戻される圧油で油圧モータを駆動し、この油圧モータで発電機を駆動することにより、エネルギ回生を行うハイブリッド型建設機械もあった（例えば、特許文献２）。
特開平１０−１０３１１２号公報特開２００２−２４２２３４号公報 There is also a hybrid construction machine that regenerates energy by driving a hydraulic motor with pressure oil returned from the boom cylinder to the control valve when lowering the boom, and driving a generator with this hydraulic motor (for example, Patent Document 2).
JP-A-10-103112 JP 2002-242234 A

ところで、従来のハイブリッド型作業機械では、電動発電機、又はこの電動発電機の駆動制御を行うインバータ等の駆動制御部に異常が発生した場合には、バッテリの充電は旋回用の電動機の回生運転によって行われることになる。 By the way, in the conventional hybrid type work machine, when an abnormality occurs in a motor generator or a drive control unit such as an inverter that performs drive control of the motor generator, the battery is charged by regenerative operation of the turning motor. Will be done by.

しかしながら、旋回用の電動機は、回生運転によって回収する電力よりも、力行運転によって消費する電力の方が大きいため、電動発電機又はその駆動制御部に異常が生じた場合には、バッテリの充電率が徐々に低下し、これにより旋回用の電動機を駆動することができなくなる可能性があった。 However, since the electric motor for turning has a higher electric power consumed by the power running operation than the electric power recovered by the regenerative operation, the battery charge rate is increased when an abnormality occurs in the motor generator or its drive control unit. As a result, there is a possibility that the turning electric motor cannot be driven.

これは、ブームシリンダから戻される圧油で油圧モータを駆動し、これにより発電機を駆動するハイブリッド型作業機械においても、ブームの下降動作を行わない限り発電は行われないため、バッテリの充電率が徐々に低下し、旋回用の電動機を駆動することができなくなる可能性がある点では同様であった。 This is because, even in a hybrid work machine that drives a hydraulic motor with pressure oil returned from a boom cylinder and thereby drives a generator, power generation is not performed unless the boom is lowered, so the battery charge rate This is the same in that there is a possibility that the motor gradually decreases and the electric motor for turning cannot be driven.

そこで、本発明は、圧油が油圧作業要素に使用されていない場合に、効率よく発電へ使用することで、バッテリの充電率を十分に確保することができるハイブリッド型作業機械を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a hybrid work machine that can sufficiently secure a battery charging rate by using it efficiently for power generation when pressure oil is not used in a hydraulic work element. Objective.

本発明の一局面のハイブリッド型作業機械は、機械式駆動部により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプの駆動をアシストする電動発電機と、油圧作業要素を駆動するための油圧駆動部と、前記油圧ポンプから前記油圧駆動部への圧油の流れを制御するコントロールバルブと、前記油圧駆動部から前記コントロールバルブに戻される圧油によって回転される油圧モータと、前記油圧モータによって駆動される発電機と、前記コントロールバルブをバイパスして前記油圧ポンプと前記油圧モータとを接続するバイパス部とを含む。 A hybrid work machine of one aspect of the present invention includes a hydraulic pump driven by a mechanical drive unit, a motor generator that assists in driving the hydraulic pump, a hydraulic drive unit for driving a hydraulic work element, A control valve that controls the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic drive unit, a hydraulic motor that is rotated by pressure oil that is returned from the hydraulic drive unit to the control valve, and power generation that is driven by the hydraulic motor And a bypass part that bypasses the control valve and connects the hydraulic pump and the hydraulic motor.

また、前記油圧駆動部から前記油圧モータを接続する回路と、前記油圧ポンプから前記油圧モータを接続する回路とを切り替える切替部をさらに含んでもよい。 In addition, a switching unit that switches between a circuit that connects the hydraulic motor from the hydraulic drive unit and a circuit that connects the hydraulic motor from the hydraulic pump may be further included.

また、前記電動発電機又は前記電動発電機の駆動制御系の異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部によって異常が検出されていないときには、前記油圧モータと前記コントロールバルブを接続し、前記異常検出部によって異常が検出されると、前記油圧モータと前記バイパス部を接続する切替部とをさらに含んでもよい。 In addition, when the abnormality is not detected by the abnormality detection unit and the abnormality detection unit that detects abnormality of the motor generator or the drive control system of the motor generator, the hydraulic motor and the control valve are connected, When an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the apparatus may further include a switching unit that connects the hydraulic motor and the bypass unit.

また、前記油圧駆動部への圧油の出力要求がないときには、前記油圧モータと前記バイパス部とを接続する切替部を含んでもよい。 Further, when there is no output request of the pressure oil to the hydraulic drive unit, a switching unit that connects the hydraulic motor and the bypass unit may be included.

本発明によれば、圧油が油圧作業要素に使用されていない場合に、効率よく発電へ使用することで、バッテリの充電率を十分に確保することができるハイブリッド型作業機械を提供できるという特有の効果が得られる。 According to the present invention, when pressure oil is not used for a hydraulic work element, it is possible to provide a hybrid work machine that can sufficiently ensure a charging rate of a battery by efficiently using it for power generation. The effect is obtained.

以下、本発明のハイブリッド型作業機械を適用した実施の形態について説明する。 Embodiments to which the hybrid work machine of the present invention is applied will be described below.

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械を含む建設機械を示す側面図である。 [Embodiment 1]
1 is a side view showing a construction machine including a hybrid work machine according to Embodiment 1. FIG.

このハイブリッド型作業機械の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。また、上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に加えて、キャビン１０及び動力源が搭載される。 An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of this hybrid work machine via a swing mechanism 2. In addition to the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, and the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 for hydraulically driving them, the upper swing body 3 is equipped with a cabin 10 and a power source. Is done.

「全体構成」
図２は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の構成を表すブロック図である。この図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを太実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を細実線でそれぞれ示す。 "overall structure"
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the hybrid work machine according to the first embodiment. In FIG. 2, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a thick solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a thin solid line.

機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、ともに増力機としての減速機１３の入力軸に接続されている。また、この減速機１３の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６Ａを介してコントロールバルブ１７が接続されている。 An engine 11 as a mechanical drive unit and a motor generator 12 as an assist drive unit are both connected to an input shaft of a speed reducer 13 as a booster. A main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the speed reducer 13. A control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16A.

コントロールバルブ１７は、実施の形態１の建設機械における油圧系の制御を行う制御装置であり、このコントロールバルブ１７には、下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続される。 The control valve 17 is a control device that controls the hydraulic system in the construction machine according to the first embodiment. The control valve 17 includes hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left) for the lower traveling body 1, The boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 are connected via a high pressure hydraulic line.

また、コントロールバルブ１７には、切替弁１３０及び１４０を介して油圧モータ１５０が接続される。切替弁１３０は、入力側がメインポンプ１４とコントロールバルブ１７に接続されており、出力側が切替弁１４０を介して油圧モータ１５０に接続されている。 In addition, a hydraulic motor 150 is connected to the control valve 17 via switching valves 130 and 140. The switching valve 130 has an input side connected to the main pump 14 and the control valve 17, and an output side connected to the hydraulic motor 150 via the switching valve 140.

切替弁１３０は、圧油の供給源をメインポンプ１４又はコントロールバルブ１７で切り替える切替弁である。また、切替弁１４０は、油圧モータ１５０への圧油の供給／非供給を切り替える切替弁である。 The switching valve 130 is a switching valve that switches the supply source of pressure oil with the main pump 14 or the control valve 17. The switching valve 140 is a switching valve that switches supply / non-supply of pressure oil to the hydraulic motor 150.

なお、メインポンプ１４から切替弁１３０及び１４０を介して油圧モータ１５０に圧油を供給する高圧油圧ライン１６Ｂは、バイパス部を構成する。 The high-pressure hydraulic line 16B that supplies pressure oil from the main pump 14 to the hydraulic motor 150 via the switching valves 130 and 140 forms a bypass unit.

油圧モータ１５０の出力軸１５０Ａには発電機１６０が接続されており、油圧モータ１５０が駆動される際に、電力を発電する。発電された電力は、インバータ１７０を介してＤＣバス１１０に供給される。 A generator 160 is connected to the output shaft 150A of the hydraulic motor 150. When the hydraulic motor 150 is driven, power is generated. The generated power is supplied to the DC bus 110 via the inverter 170.

なお、切替弁１３０、１４０、及びインバータ１７０の駆動制御は、後述する駆動制御部１２０によって行われる。 Note that drive control of the switching valves 130 and 140 and the inverter 170 is performed by the drive control unit 120 described later.

また、電動発電機１２には、インバータ１８及び蓄電制御部としての昇降圧コンバータ１００を介して蓄電器としてのバッテリ１９が接続される。このインバータ１８と昇降圧コンバータ１００との間は、ＤＣバス１１０によって接続されている。 The motor generator 12 is connected to a battery 19 as a battery via an inverter 18 and a step-up / down converter 100 as a power storage controller. The inverter 18 and the buck-boost converter 100 are connected by a DC bus 110.

また、ＤＣバス１１０には、インバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続されている。ＤＣバス１１０は、バッテリ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間で電力の授受を行うために配設されている。 In addition, a turning electric motor 21 is connected to the DC bus 110 via an inverter 20. The DC bus 110 is disposed for transferring power between the battery 19, the motor generator 12, and the turning motor 21.

ＤＣバス１１０には、ＤＣバス１１０の電圧値（以下、ＤＣバス電圧値と称す）を検出するためのＤＣバス電圧検出部１１１が配設されている。検出されるＤＣバス電圧値は、コントローラ３０に入力される。なお、バッテリ１９、ＤＣバス１１０と昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１との間で電力の授受を行う蓄電系を構成する。 The DC bus 110 is provided with a DC bus voltage detector 111 for detecting a voltage value of the DC bus 110 (hereinafter referred to as a DC bus voltage value). The detected DC bus voltage value is input to the controller 30. The battery 19, the DC bus 110, and the step-up / down converter 100 constitute a power storage system that transfers power between the motor generator 12 and the turning electric motor 21.

また、バッテリ１９には、バッテリ電圧値を検出するためのバッテリ電圧検出部１１２と、バッテリ電流値を検出するためのバッテリ電流検出部１１３が配設されている。これらによって検出されるバッテリ電圧値とバッテリ電流値は、コントローラ３０に入力される。 Further, the battery 19 is provided with a battery voltage detector 112 for detecting the battery voltage value and a battery current detector 113 for detecting the battery current value. The battery voltage value and battery current value detected by these are input to the controller 30.

旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。旋回用電動機２１、インバータ２０、レゾルバ２２、及び旋回用減速機２４とで負荷駆動系を構成する。 A resolver 22, a mechanical brake 23, and a turning speed reducer 24 are connected to the rotating shaft 21 A of the turning electric motor 21. An operation device 26 is connected to the pilot pump 15 through a pilot line 25. The turning electric motor 21, the inverter 20, the resolver 22, and the turning speed reducer 24 constitute a load drive system.

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃを含み、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃには、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９がそれぞれ接続される。この圧力センサ２９には、実施の形態１の建設機械の電気系の駆動制御を行うコントローラ３０が接続されている。 The operating device 26 includes a lever 26A, a lever 26B, and a pedal 26C. The control valve 17 and the pressure sensor 29 are connected to the lever 26A, the lever 26B, and the pedal 26C via hydraulic lines 27 and 28, respectively. . The pressure sensor 29 is connected to a controller 30 that performs drive control of the electric system of the construction machine according to the first embodiment.

このような実施の形態１の建設機械は、エンジン１１、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１を動力源とするハイブリッド型作業機械である。これらの動力源は、図１に示す上部旋回体３に搭載される。以下、各部について説明する。 The construction machine according to the first embodiment is a hybrid work machine that uses the engine 11, the motor generator 12, and the turning electric motor 21 as power sources. These power sources are mounted on the upper swing body 3 shown in FIG. Hereinafter, each part will be described.

「各部の構成」
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機１３の一方の入力軸に接続される。このエンジン１１は、建設機械の運転中は常時運転される。 "Configuration of each part"
The engine 11 is an internal combustion engine composed of, for example, a diesel engine, and its output shaft is connected to one input shaft of the speed reducer 13. The engine 11 is always operated during the operation of the construction machine.

電動発電機１２は、電動（アシスト）運転及び発電運転の双方が可能な電動機であればよい。ここでは、電動発電機１２として、インバータ２０によって交流駆動される電動発電機を示す。この電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)モータで構成することができる。電動発電機１２の回転軸は減速機１３の他方の入力軸に接続される。 The motor generator 12 may be an electric motor capable of both electric (assist) operation and power generation operation. Here, a motor generator that is AC driven by an inverter 20 is shown as the motor generator 12. The motor generator 12 can be constituted by, for example, an IPM (Interior Permanent Magnet) motor in which a magnet is embedded in a rotor. The rotating shaft of the motor generator 12 is connected to the other input shaft of the speed reducer 13.

減速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸を有する。２つの入力軸の各々には、エンジン１１の駆動軸と電動発電機１２の駆動軸が接続される。また、出力軸にはメインポンプ１４の駆動軸が接続される。エンジン１１の負荷が大きい場合には、電動発電機１２が電動（アシスト）運転を行い、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。これによりエンジン１１の駆動がアシストされる。一方、エンジン１１の負荷が小さい場合は、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電運転による発電を行う。電動発電機１２の力行運転と発電運転の切り替えは、コントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。 The speed reducer 13 has two input shafts and one output shaft. A drive shaft of the engine 11 and a drive shaft of the motor generator 12 are connected to each of the two input shafts. Further, the drive shaft of the main pump 14 is connected to the output shaft. When the load on the engine 11 is large, the motor generator 12 performs an electric driving (assist) operation, and the driving force of the motor generator 12 is transmitted to the main pump 14 via the output shaft of the speed reducer 13. Thereby, driving of the engine 11 is assisted. On the other hand, when the load of the engine 11 is small, the driving force of the engine 11 is transmitted to the motor generator 12 through the speed reducer 13, so that the motor generator 12 generates power by the power generation operation. Switching between the power running operation and the power generation operation of the motor generator 12 is performed by the controller 30 according to the load of the engine 11 and the like.

メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための油圧を発生するポンプである。この油圧は、コントロールバルブ１７を介して油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々を駆動するために供給される。 The main pump 14 is a pump that generates hydraulic pressure to be supplied to the control valve 17. This hydraulic pressure is supplied to drive each of the hydraulic motors 1 A and 1 B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 via the control valve 17.

パイロットポンプ１５は、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生するポンプである。この油圧操作系の構成については後述する。 The pilot pump 15 is a pump that generates a pilot pressure necessary for the hydraulic operation system. The configuration of this hydraulic operation system will be described later.

コントロールバルブ１７は、高圧油圧ラインを介して接続される下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々に供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御することにより、これらを油圧駆動制御する油圧制御装置である。 The control valve 17 inputs the hydraulic pressure supplied to each of the hydraulic motors 1A, 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 for the lower traveling body 1 connected via a high-pressure hydraulic line. It is a hydraulic control device which controls these hydraulically by controlling according to the above.

また、上述のように、コントロールバルブ１７には、切替弁１３０及び１４０を介して油圧モータ１５０が接続されている。油圧モータ１５０は、ブーム４が下げられるときにブームシリンダ７からコントロールバルブ１７に戻される圧油、又は、コントロールバルブ１７を介さずに、メインポンプ１４から直接供給される圧油によって駆動される油圧モータである。この油圧モータ１５０の駆動制御と切替弁１３０、１４０の構成及び切替制御については、後に詳しく述べる。 Further, as described above, the hydraulic motor 150 is connected to the control valve 17 via the switching valves 130 and 140. The hydraulic motor 150 is hydraulic pressure driven by pressure oil returned from the boom cylinder 7 to the control valve 17 when the boom 4 is lowered, or pressure oil supplied directly from the main pump 14 without passing through the control valve 17. It is a motor. The drive control of the hydraulic motor 150 and the configuration and switching control of the switching valves 130 and 140 will be described in detail later.

インバータ１８は、上述の如く電動発電機１２と昇降圧コンバータ１００との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。これにより、インバータ１８が電動発電機１２の力行を運転制御している際には、必要な電力をバッテリ１９と昇降圧コンバータ１００からＤＣバス１１０を介して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２の回生を運転制御している際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス１１０及び昇降圧コンバータ１００を介してバッテリ１９に充電する。電動発電機１２とインバータ１８とで電動発電系を構成する。 The inverter 18 is provided between the motor generator 12 and the buck-boost converter 100 as described above, and controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the controller 30. As a result, when the inverter 18 controls the power running of the motor generator 12, necessary power is supplied from the battery 19 and the step-up / down converter 100 to the motor generator 12 via the DC bus 110. Further, when the regeneration control of the motor generator 12 is being controlled, the battery 19 is charged with the electric power generated by the motor generator 12 via the DC bus 110 and the step-up / down converter 100. The motor generator 12 and the inverter 18 constitute a motor generator system.

バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００を介してインバータ１８及びインバータ２０に接続されている。これにより、電動発電機１２の電動（アシスト）運転と旋回用電動機２１の力行運転との少なくともどちらか一方が行われている際には、電動（アシスト）運転又は力行運転に必要な電力を供給するとともに、また、電動発電機１２の発電運転と旋回用電動機２１の回生運転の少なくともどちらか一方が行われている際には、発電運転又は回生運転によって発生した電力を電気エネルギとして蓄積するための電源である。 The battery 19 is connected to the inverter 18 and the inverter 20 via the step-up / down converter 100. Thereby, when at least one of the electric (assist) operation of the motor generator 12 and the power running operation of the turning electric motor 21 is performed, electric power necessary for the electric (assist) operation or the power running operation is supplied. In addition, when at least one of the power generation operation of the motor generator 12 and the regenerative operation of the turning motor 21 is performed, the electric power generated by the power generation operation or the regenerative operation is stored as electric energy. Is the power source.

このバッテリ１９の充放電制御は、バッテリ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、昇降圧コンバータ１００によって行われる。この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及びバッテリ電流検出部１１３によって検出されるバッテリ電流値に基づき、コントローラ３０によって行われる。 The charge / discharge control of the battery 19 is based on the charge state of the battery 19, the operation state of the motor generator 12 (electric (assist) operation or power generation operation), and the operation state (powering operation or regenerative operation) of the turning motor 21. This is done by the buck-boost converter 100. Switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100 is performed by controlling the DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111, the battery voltage value detected by the battery voltage detection unit 112, and the battery current detection unit 113. Is performed by the controller 30 based on the battery current value detected by.

インバータ２０は、旋回用電動機２１と昇降圧コンバータ１００との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１に対して運転制御を行う。これにより、インバータが旋回用電動機２１の力行を運転制御している際には、必要な電力をバッテリ１９から昇降圧コンバータ１００を介して旋回用電動機２１に供給する。また、旋回用電動機２１が回生運転をしている際には、旋回用電動機２１により発電された電力を昇降圧コンバータ１００を介してバッテリ１９へ充電する。図２には、旋回電動機（１台）及びインバータ（１台）を含む実施の形態を示すが、その他マグネット機構や旋回機構部以外の駆動部として備えることで、複数の電動機及び複数のインバータをＤＣバス１１０に接続するようにしてもよい。 The inverter 20 is provided between the turning electric motor 21 and the step-up / down converter 100, and performs operation control on the turning electric motor 21 based on a command from the controller 30. Thereby, when the inverter is operating and controlling the power running of the turning electric motor 21, necessary electric power is supplied from the battery 19 to the turning electric motor 21 through the step-up / down converter 100. Further, when the turning electric motor 21 is performing a regenerative operation, the battery 19 is charged with the electric power generated by the turning electric motor 21 via the step-up / down converter 100. FIG. 2 shows an embodiment including a swing motor (1 unit) and an inverter (1 unit), but by providing a drive unit other than the magnet mechanism and the swing mechanism unit, a plurality of motors and a plurality of inverters are provided. It may be connected to the DC bus 110.

昇降圧コンバータ１００は、一側がＤＣバス１１０を介して電動発電機１２及び旋回用電動機２１に接続されるとともに、他側がバッテリ１９に接続されており、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧又は降圧を切り替える制御を行う。電動発電機１２が電動（アシスト）運転を行う場合には、インバータ１８を介して電動発電機１２に電力を供給する必要があるため、ＤＣバス電圧値を昇圧する必要がある。一方、電動発電機１２が発電運転を行う場合には、発電された電力をインバータ１８を介してバッテリ１９に充電する必要があるため、ＤＣバス電圧値を降圧する必要がある。これは、旋回用電動機２１の力行運転と回生運転においても同様であり、その上、電動発電機１２はエンジン１１の負荷状態に応じて運転状態が切り替えられ、旋回用電動機２１は上部旋回体３の旋回動作に応じて運転状態が切り替えられるため、電動発電機１２と旋回用電動機２１には、いずれか一方が電動（アシスト）運転又は力行運転を行い、他方が発電運転又は回生運転を行う状況が生じうる。 The buck-boost converter 100 has one side connected to the motor generator 12 and the turning electric motor 21 via the DC bus 110 and the other side connected to the battery 19, so that the DC bus voltage value is within a certain range. Thus, control for switching between step-up and step-down is performed. When the motor generator 12 performs an electric driving (assist) operation, it is necessary to supply electric power to the motor generator 12 via the inverter 18, and thus it is necessary to boost the DC bus voltage value. On the other hand, when the motor generator 12 performs a power generation operation, it is necessary to charge the battery 19 through the inverter 18 with the generated power, and thus it is necessary to step down the DC bus voltage value. The same applies to the power running operation and the regenerative operation of the turning electric motor 21. In addition, the operation state of the motor generator 12 is switched according to the load state of the engine 11, and the turning electric motor 21 is changed to the upper turning body 3. Since the driving state is switched in accordance with the turning operation, the motor generator 12 and the turning motor 21 are either in an electric (assist) operation or a power running operation, and the other is in a power generation operation or a regenerative operation. Can occur.

また、実施の形態１のハイブリッド型作業機械では、油圧モータ１５０によって駆動される発電機１６０で発電される電力がＤＣバス１１０に供給される。このように発電機１６０からＤＣバス１１０に供給される電力は、電動発電機１２の電動運転、又は旋回用電動機２１の力行運転によって消費される場合と、バッテリ１９に蓄積される場合とがある。 In the hybrid work machine according to the first embodiment, the electric power generated by the generator 160 driven by the hydraulic motor 150 is supplied to the DC bus 110. Thus, the electric power supplied from the generator 160 to the DC bus 110 may be consumed by the electric operation of the motor generator 12 or the power running operation of the turning electric motor 21, or may be stored in the battery 19. .

このため、昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２、旋回用電動機２１、及び発電機１６０の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。 For this reason, the step-up / step-down converter 100 switches between the step-up operation and the step-down operation so that the DC bus voltage value falls within a certain range according to the operating state of the motor generator 12, the turning electric motor 21, and the generator 160. Take control.

ＤＣバス１１０は、インバータ１８、２０、及び１７０と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、バッテリ１９、電動発電機１２、旋回用電動機２１、及び発電機１６０の間で電力の授受を行うことができるように構成されている。 The DC bus 110 is disposed between the inverters 18, 20, and 170 and the step-up / down converter 100, and transfers power between the battery 19, the motor generator 12, the turning motor 21, and the generator 160. It is configured to be able to do.

ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス電圧値を検出するための電圧検出部である。検出されるＤＣバス電圧値はコントローラ３０に入力され、このＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収めるための昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。 The DC bus voltage detection unit 111 is a voltage detection unit for detecting a DC bus voltage value. The detected DC bus voltage value is input to the controller 30, and is used for switching control between the step-up operation and the step-down operation for keeping the DC bus voltage value within a certain range.

バッテリ電圧検出部１１２は、バッテリ１９の電圧値を検出するための電圧検出部であり、バッテリの充電状態を検出するために用いられる。検出されるバッテリ電圧値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。 The battery voltage detection unit 112 is a voltage detection unit for detecting the voltage value of the battery 19 and is used for detecting the state of charge of the battery. The detected battery voltage value is input to the controller 30 and used for switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100.

バッテリ電流検出部１１３は、バッテリ１９の電流値を検出するための電流検出部である。バッテリ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００に流れる電流を正の値として検出される。検出されるバッテリ電流値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。 The battery current detection unit 113 is a current detection unit for detecting the current value of the battery 19. As the battery current value, a current flowing from the battery 19 to the step-up / down converter 100 is detected as a positive value. The detected battery current value is input to the controller 30 and used for switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / down converter 100.

旋回用電動機２１は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよく、上部旋回体３の旋回機構２を駆動するために設けられている。力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が減速機２４にて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体３の慣性回転により、減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させることができる。ここでは、旋回用電動機２１として、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号によりインバータ２０によって交流駆動される電動機を示す。この旋回用電動機２１は、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータで構成することができる。これにより、より大きな誘導起電力を発生させることができるので、回生時に旋回用電動機２１にて発電される電力を増大させることができる。 The turning electric motor 21 may be an electric motor capable of both power running operation and regenerative operation, and is provided for driving the turning mechanism 2 of the upper turning body 3. During the power running operation, the rotational force of the rotational driving force of the turning electric motor 21 is amplified by the speed reducer 24, and the upper turning body 3 is subjected to acceleration / deceleration control to perform rotational motion. Further, due to the inertial rotation of the upper swing body 3, the number of rotations is increased by the speed reducer 24 and transmitted to the turning electric motor 21, and regenerative power can be generated. Here, as the electric motor 21 for turning, an electric motor driven by an inverter 20 by a PWM (Pulse Width Modulation) control signal is shown. The turning electric motor 21 can be constituted by, for example, a magnet-embedded IPM motor. Thereby, since a larger induced electromotive force can be generated, the electric power generated by the turning electric motor 21 at the time of regeneration can be increased.

レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで旋回用電動機２１の回転前の回転軸２１Ａの回転位置と、左回転又は右回転した後の回転位置との差を検出することにより、回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出するように構成されている。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構２の回転角度及び回転方向が導出される。また、図２にはレゾルバ２２を取り付けた形態を示すが、電動機の回転センサを有しないインバータ制御方式を用いてもよい。 The resolver 22 is a sensor that detects the rotational position and the rotational angle of the rotating shaft 21A of the turning electric motor 21, and is mechanically connected to the turning electric motor 21 to rotate the rotating shaft 21A before the turning electric motor 21 rotates. The rotation angle and the rotation direction of the rotation shaft 21A are detected by detecting the difference between the position and the rotation position after the left rotation or the right rotation. By detecting the rotation angle of the rotation shaft 21A of the turning electric motor 21, the rotation angle and the rotation direction of the turning mechanism 2 are derived. Further, FIG. 2 shows a form in which the resolver 22 is attached, but an inverter control system that does not have an electric motor rotation sensor may be used.

メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。このメカニカルブレーキ２３は、電磁式スイッチにより制動／解除が切り替えられる。この切り替えは、コントローラ３０によって行われる。 The mechanical brake 23 is a braking device that generates a mechanical braking force, and mechanically stops the rotating shaft 21 A of the turning electric motor 21. This mechanical brake 23 is switched between braking and release by an electromagnetic switch. This switching is performed by the controller 30.

旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構２に機械的に伝達する減速機である。これにより、力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転力を増力させ、より大きな回転力として旋回体へ伝達することができる。これとは逆に、回生運転の際には、旋回体で発生した回転数を増加させ、より多くの回転動作を旋回用電動機２１に発生させることができる。 The turning speed reducer 24 is a speed reducer that reduces the rotational speed of the rotating shaft 21 A of the turning electric motor 21 and mechanically transmits it to the turning mechanism 2. Thereby, in the power running operation, the rotational force of the turning electric motor 21 can be increased and transmitted to the turning body as a larger rotational force. On the contrary, during the regenerative operation, the number of rotations generated in the revolving structure can be increased, and more rotational motion can be generated in the turning electric motor 21.

旋回機構２は、旋回用電動機２１のメカニカルブレーキ２３が解除された状態で旋回可能となり、これにより、上部旋回体３が左方向又は右方向に旋回される。 The turning mechanism 2 can turn in a state where the mechanical brake 23 of the turning electric motor 21 is released, whereby the upper turning body 3 is turned leftward or rightward.

切替弁１３０は、圧油の入力をメインポンプ１４又はコントロールバルブ１７で切り替える切替弁であり、例えば、スプールバルブで構成される。 The switching valve 130 is a switching valve that switches the input of pressure oil with the main pump 14 or the control valve 17, and is configured by, for example, a spool valve.

切替弁１４０は、油圧モータ１５０への圧油の供給／非供給を切り替える切替弁であり、例えば、スプールバルブで構成される。 The switching valve 140 is a switching valve that switches between supply and non-supply of pressure oil to the hydraulic motor 150, and includes, for example, a spool valve.

切替弁１３０及び１４０の詳細な構成については、図４を用いて後述する。 The detailed configuration of the switching valves 130 and 140 will be described later with reference to FIG.

油圧モータ１５０は、ブーム４が下げられるときにブームシリンダ７からコントロールバルブ１７に戻される圧油、又は、コントロールバルブ１７を介さずに、メインポンプ１４から直接供給される圧油によって駆動されることにより、これらの圧油の圧力エネルギを回転駆動力に変換する油圧モータである。この油圧モータ１５０は、発電機１６０を駆動するために配設される。 The hydraulic motor 150 is driven by pressure oil that is returned from the boom cylinder 7 to the control valve 17 when the boom 4 is lowered, or by pressure oil that is supplied directly from the main pump 14 without passing through the control valve 17. Thus, the hydraulic motor converts the pressure energy of these pressure oils into a rotational driving force. The hydraulic motor 150 is disposed to drive the generator 160.

発電機１６０は、上述のように油圧モータ１５０によって回転駆動力に変換された圧油の圧力エネルギを電気エネルギに変換して回収するための発電機である。この発電機１６０により、ブーム４が下げられるときにブームシリンダ７からコントロールバルブ１７に戻される圧油、又は、コントロールバルブ１７を介さずに、メインポンプ１４から直接供給される圧油の圧力エネルギを電気エネルギとして回収することができる。 The generator 160 is a generator for converting the pressure energy of the pressure oil converted into the rotational driving force by the hydraulic motor 150 as described above into electric energy and collecting it. By this generator 160, the pressure oil returned from the boom cylinder 7 to the control valve 17 when the boom 4 is lowered, or the pressure energy of the pressure oil directly supplied from the main pump 14 without the control valve 17. It can be recovered as electrical energy.

操作装置２６は、旋回用電動機２１、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置であり、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、キャビン１０内の運転席の前方に配設されている。 The operation device 26 is an operation device for operating the turning electric motor 21, the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, and includes a lever 26A, a lever 26B, and a pedal 26C. The lever 26 A, the lever 26 B, and the pedal 26 C are disposed in front of the driver seat in the cabin 10.

レバー２６Ａは、旋回用電動機２１及びアーム５を操作するためのレバーであり、レバー２６Ｂは、ブーム４及びバケット６を操作するためのレバーである。また、ペダル２６Ｃは、下部走行体１を操作するための一対のペダルであり、運転席の足下に設けられる。 The lever 26 A is a lever for operating the turning electric motor 21 and the arm 5, and the lever 26 B is a lever for operating the boom 4 and the bucket 6. The pedals 26C are a pair of pedals for operating the lower traveling body 1, and are provided under the feet of the driver's seat.

この操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）をレバー２６Ａ、２６Ｂ、及びペダル２６Ｃの操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。 The operating device 26 converts the hydraulic pressure (primary hydraulic pressure) supplied through the pilot line 25 into hydraulic pressure (secondary hydraulic pressure) corresponding to the operation amount of the levers 26A, 26B and the pedal 26C and outputs the converted hydraulic pressure. . The secondary hydraulic pressure output from the operating device 26 is supplied to the control valve 17 through the hydraulic line 27 and detected by the pressure sensor 29.

レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃの各々が操作されると、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７が駆動され、これにより、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９内の油圧が制御されることによって、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６が駆動される。 When each of the levers 26A and 26B and the pedal 26C is operated, the control valve 17 is driven through the hydraulic line 27, whereby the hydraulic pressure in the hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 is increased. Is controlled, the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are driven.

なお、油圧ライン２７は、油圧モータ１Ａ及び１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の駆動に必要な油圧をコントロールバルブに供給する。 The hydraulic line 27 supplies hydraulic pressures necessary for driving the hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 to the control valve.

旋回用操作検出部としての圧力センサ２９では、操作装置２６のレバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃの各々に対して操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。これにより、操作装置２６に入力される下部走行体１、旋回機構２、ブーム４、アーム５、及びバケット６を駆動させるための操作量を的確に把握することができる。この電気信号は、コントローラ３０に入力される。 When the operation is input to each of the levers 26 A and 26 B and the pedal 26 C of the operation device 26, the pressure sensor 29 as the operation detection unit for turning detects the operation amount as a change in the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. . The pressure sensor 29 outputs an electrical signal indicating the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. Thereby, the operation amount for driving the lower traveling body 1, the turning mechanism 2, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 input to the operation device 26 can be accurately grasped. This electrical signal is input to the controller 30.

また、実施の形態１では、レバー操作検出部としての圧力センサを用いる形態について説明するが、操作装置２６に入力される旋回機構２を旋回させるための操作量をそのまま電気信号で読み取るセンサを用いてもよい。 In the first embodiment, a description will be given of a mode in which a pressure sensor is used as a lever operation detection unit. However, a sensor that reads an operation amount for turning the turning mechanism 2 input to the operating device 26 as an electric signal is used. May be.

「コントローラ３０」
コントローラ３０は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の駆動制御を行う制御装置であり、駆動制御部１２０を含み、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納される駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。 "Controller 30"
The controller 30 is a control device that performs drive control of the hybrid work machine according to the first embodiment. The controller 30 includes a drive control unit 120, and includes a CPU (Central Processing Unit) and an arithmetic processing device including an internal memory. This is a device realized by executing a drive control program stored in an internal memory.

駆動制御部１２０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）、及び、昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるバッテリ１９の充放電制御に加えて、切替弁１３０、１４０の切替制御、発電機１６０の運転制御を行うための制御装置である。 In addition to the operation control of the motor generator 12 (switching between electric (assist) operation or power generation operation) and the charge / discharge control of the battery 19 by driving the buck-boost converter 100, the drive control unit 120 is a switching valve. It is a control device for performing switching control of 130 and 140 and operation control of the generator 160.

駆動制御部１２０は、バッテリ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行い、これによりバッテリ１９の充放電制御を行う。 The drive control unit 120 moves up and down based on the state of charge of the battery 19, the operation state of the motor generator 12 (electric (assist) operation or power generation operation), and the operation state of the turning motor 21 (power running operation or regenerative operation). Switching control between the step-up operation and the step-down operation of the voltage converter 100 is performed, and thereby the charge / discharge control of the battery 19 is performed.

この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及びバッテリ電流検出部１１３によって検出されるバッテリ電流値に基づいて行われる。 Switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100 is performed by controlling the DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111, the battery voltage value detected by the battery voltage detection unit 112, and the battery current detection unit 113. This is performed based on the battery current value detected by.

また、駆動制御部１２０は、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６の駆動状態に応じて、切替弁１３０、１４０の切替制御を行い、油圧モータ１５０によって駆動される発電機１６０の運転制御を行う。このため、駆動制御部１２０には、圧力センサ２９を通じて、操作装置２６のレバー２６Ａ、２６Ｂ、及びペダル２６Ｃに入力されるすべての操作状況を表す電気信号が入力される。 Further, the drive control unit 120 performs switching control of the switching valves 130 and 140 according to the driving state of the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, and the generator 160 driven by the hydraulic motor 150. Control the operation. For this reason, the drive control unit 120 is input with electric signals representing all operation states input to the levers 26 A and 26 B and the pedal 26 C of the operating device 26 through the pressure sensor 29.

また、駆動制御部１２０には、電動発電機１２の温度、電動発電機１２に通流する電流値、電動発電機１２に印加される電圧値、インバータ１８に含まれるスイッチング素子の温度、インバータ１８に供給される電圧値、及びインバータ１８に供給される電流値を表す信号が入力されるように構成されている。 Further, the drive control unit 120 includes the temperature of the motor generator 12, the current value flowing through the motor generator 12, the voltage value applied to the motor generator 12, the temperature of the switching element included in the inverter 18, and the inverter 18. A signal representing a voltage value supplied to the inverter and a current value supplied to the inverter 18 are input.

駆動制御部１２０は、これらの温度等に基づき、電動発電機１２とインバータ１８の異常を検出する。このため、駆動制御部１２０は、電動発電機１２とインバータ１８の異常を検出する異常検出部としての機能も担う。 The drive control unit 120 detects an abnormality in the motor generator 12 and the inverter 18 based on these temperatures and the like. For this reason, the drive control unit 120 also functions as an abnormality detection unit that detects an abnormality in the motor generator 12 and the inverter 18.

なお、電動発電機１２の異常とは、例えば、電動発電機１２に断線が生じている場合や、温度が異常に上昇している状態をいう。 The abnormality of the motor generator 12 refers to, for example, a case where the motor generator 12 is disconnected or a temperature that is abnormally increased.

なお、駆動制御部１２０は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。 The drive control unit 120 can be realized by either an electronic circuit or an arithmetic processing device.

図３は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械に用いる蓄電系の詳細図である。この昇降圧コンバータ１００は、リアクトル１０１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、バッテリ１９を接続するための電源接続端子１０４、インバータ１０５を接続するための出力端子１０６、及び、一対の出力端子１０６に並列に挿入される平滑用のコンデンサ１０７を備える。コンバータ１０の出力端子１０６とインバータ１０５との間は、ＤＣバス１１０によって接続される。なお、インバータ１０５は、インバータ１８及び２０（図２参照）に相当する。 FIG. 3 is a detailed diagram of a power storage system used in the hybrid work machine of the first embodiment. The step-up / down converter 100 includes a reactor 101, a boosting IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 102A, a step-down IGBT 102B, a power connection terminal 104 for connecting the battery 19, an output terminal 106 for connecting an inverter 105, and A smoothing capacitor 107 inserted in parallel with the pair of output terminals 106 is provided. The output terminal 106 of the converter 10 and the inverter 105 are connected by a DC bus 110. The inverter 105 corresponds to the inverters 18 and 20 (see FIG. 2).

リアクトル１０１は、一端が昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの中間点に接続されるとともに、他端が電源接続端子１０４に接続されており、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴って生じる誘導起電力をＤＣバス１１０に供給するために設けられている。 Reactor 101 has one end connected to an intermediate point between boosting IGBT 102A and step-down IGBT 102B, and the other end connected to power supply connection terminal 104. Reactor 101 generates induced electromotive force that is generated when boosting IGBT 102A is turned on / off. It is provided for supplying to the DC bus 110.

昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタで構成され、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子である。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、後述する昇降圧コンバータの駆動制御装置からゲート端子にＰＷＭ電圧が印加されることによって駆動される。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂには、整流素子であるダイオード１０２ａ及び１０２ｂが並列接続される。 The step-up IGBT 102 A and the step-down IGBT 102 B are semiconductor elements that are configured by a bipolar transistor in which a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is incorporated in a gate portion and can perform high-power high-speed switching. The step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B are driven by applying a PWM voltage to a gate terminal from a drive control device for a step-up / down converter described later. Diodes 102a and 102b, which are rectifier elements, are connected in parallel to the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B.

バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００を介してＤＣバス１１０との間で電力の授受が行えるように、充放電可能な蓄電器であればよい。なお、図３には、蓄電器としてバッテリ１９を示すが、バッテリ１９の代わりに、コンデンサ、充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。 The battery 19 may be a chargeable / dischargeable battery so that power can be exchanged with the DC bus 110 via the buck-boost converter 100. 3 shows the battery 19 as a capacitor, the capacitor 19 may be replaced with a capacitor, a chargeable / dischargeable secondary battery, or another form of power source capable of power transfer. Good.

電源接続端子１０４及び出力端子１０６は、バッテリ１９及びインバータ１０５が接続可能な端子であればよい。一対の電源接続端子１０４の間には、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部１１２が接続される。一対の出力端子１０６の間には、ＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部１１１が接続される。 The power connection terminal 104 and the output terminal 106 may be terminals that can be connected to the battery 19 and the inverter 105. A battery voltage detector 112 that detects the battery voltage is connected between the pair of power connection terminals 104. A DC bus voltage detector 111 that detects a DC bus voltage is connected between the pair of output terminals 106.

バッテリ電圧検出部１１２は、バッテリ１９の電圧値(vbat_det)を検出し、ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス１１０の電圧（以下、ＤＣバス電圧：vdc_det）を検出する。 The battery voltage detector 112 detects the voltage value (vbat_det) of the battery 19, and the DC bus voltage detector 111 detects the voltage of the DC bus 110 (hereinafter, DC bus voltage: vdc_det).

平滑用のコンデンサ１０７は、出力端子１０６の正極端子と負極端子との間に挿入され、ＤＣバス電圧を平滑化できる蓄電素子であればよい。 The smoothing capacitor 107 may be any storage element that is inserted between the positive terminal and the negative terminal of the output terminal 106 and can smooth the DC bus voltage.

バッテリ電流検出部１１３は、バッテリ１９に通流する電流の値を検出可能な検出手段であればよく、電流検出用の抵抗器を含む。このリアクトル電流検出部１０８は、バッテリ１９に通流する電流値(ibat_det)を検出する。 The battery current detection unit 113 may be any detection means capable of detecting the value of the current flowing through the battery 19 and includes a current detection resistor. The reactor current detection unit 108 detects a current value (ibat_det) flowing through the battery 19.

「昇降圧動作」
このような昇降圧コンバータ１００において、ＤＣバス１１０を昇圧する際には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに並列に接続されたダイオード１０２ｂを介して、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力をＤＣバス１１０に供給する。これにより、ＤＣバス１１０が昇圧される。 "Buck-boost operation"
In such a step-up / down converter 100, when boosting the DC bus 110, a PWM voltage is applied to the gate terminal of the boosting IGBT 102A, and the boosting IGBT 102A is connected via the diode 102b connected in parallel to the step-down IGBT 102B. The induced electromotive force generated in the reactor 101 when the power is turned on / off is supplied to the DC bus 110. Thereby, the DC bus 110 is boosted.

また、ＤＣバス１１０を降圧する際には、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、インバータ１０５を介して供給される回生電力をＤＣバス１１０からバッテリ１９に供給する。これにより、ＤＣバス１１０に蓄積された電力がバッテリ１９に充電され、ＤＣバス１１０が降圧される。 When the DC bus 110 is stepped down, a PWM voltage is applied to the gate terminal of the step-down IGBT 102 B, and regenerative power supplied via the step-down IGBT 102 B and the inverter 105 is supplied from the DC bus 110 to the battery 19. As a result, the power stored in the DC bus 110 is charged in the battery 19 and the DC bus 110 is stepped down.

図４は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の発電機１６０によるエネルギ回収機構及びその周辺部を詳細に示す構成図である。この図４には、説明の便宜上、ブームシリンダ７と油圧モータ１５０の駆動に関係する構成要素のみを示し、他の構成要素は省略する。 FIG. 4 is a configuration diagram showing in detail an energy recovery mechanism and its peripheral part by the generator 160 of the hybrid work machine of the first embodiment. For convenience of explanation, FIG. 4 shows only the components related to the driving of the boom cylinder 7 and the hydraulic motor 150, and other components are omitted.

コントロールバルブ１７には、ブームシリンダ７への圧油の供給制御を行うための切替弁１７Ａ、１７Ｂ、絞り１７Ｃ、及び圧油タンク１７Ｄが含まれる。切替弁１７Ａ及び１７Ｂは、操作装置２６への操作入力に応じて変化するパイロット圧によって切り替えられる。 The control valve 17 includes switching valves 17A and 17B, a throttle 17C, and a pressure oil tank 17D for controlling the supply of pressure oil to the boom cylinder 7. The switching valves 17A and 17B are switched by a pilot pressure that changes in response to an operation input to the operating device 26.

また、切替弁１７Ａは、例えば、スプールバルブで構成され、３つの油路１７Ａ−１、１７Ａ−２、１７Ａ−３を有する。この切替弁１７Ａの切り替えは、操作装置２６に入力される操作量に応じて変化するパイロット圧によって行われる。 Further, the switching valve 17A is constituted by, for example, a spool valve, and has three oil passages 17A-1, 17A-2, and 17A-3. The switching of the switching valve 17A is performed by a pilot pressure that changes in accordance with an operation amount input to the operating device 26.

油路１７Ａ−１は、メインポンプ１４からブームシリンダ７の下降用シリンダ室７Ａに圧油を供給し、上昇用シリンダ室７Ｂから油を抜き取るための油路である。なお、このとき、切替弁１７Ｂは油路１７Ｂ−２に切り替えられる。また、油路１７Ａ−２は、図４に示すように接続されることにより、メインポンプ１４で生成される圧油を圧油タンク１７Ｄに供給する油路である。この油路１７Ａ−２が高圧油圧ライン１６Ａに接続されているときには、ブームシリンダ７は静止状態に保持される。なお、このとき、切替弁１７Ｂは油路１７Ｂ−１に切り替えられる。さらに、油路１７Ａ−３は、メインポンプ１４で生成される圧油をブームシリンダ７の上昇用シリンダ室７Ｂに供給するとともに、下降用シリンダ室７Ａの内部の油を抜き取るための油路である。なお、このとき、切替弁１７Ｂは油路１７Ｂ−２に切り替えられる。 The oil passage 17A-1 is an oil passage for supplying pressure oil from the main pump 14 to the lowering cylinder chamber 7A of the boom cylinder 7 and extracting the oil from the raising cylinder chamber 7B. At this time, the switching valve 17B is switched to the oil passage 17B-2. Further, the oil passage 17A-2 is an oil passage that supplies the pressure oil generated by the main pump 14 to the pressure oil tank 17D by being connected as shown in FIG. When the oil passage 17A-2 is connected to the high pressure hydraulic line 16A, the boom cylinder 7 is held stationary. At this time, the switching valve 17B is switched to the oil passage 17B-1. Furthermore, the oil passage 17A-3 is an oil passage for supplying pressure oil generated by the main pump 14 to the ascending cylinder chamber 7B of the boom cylinder 7 and for extracting the oil inside the descending cylinder chamber 7A. . At this time, the switching valve 17B is switched to the oil passage 17B-2.

切替弁１７Ｂは、ブームシリンダ７の上昇用シリンダ室７Ｂと切替弁１７Ａとの間に配設され、２つの油路１７Ｂ−１、１７Ｂ−２を有する。この切替弁１７Ｂの切り替えは、操作装置２６に入力される操作量に応じて変化するパイロット圧によって行われる。 The switching valve 17B is disposed between the raising cylinder chamber 7B of the boom cylinder 7 and the switching valve 17A, and has two oil passages 17B-1 and 17B-2. The switching of the switching valve 17B is performed by a pilot pressure that changes in accordance with the operation amount input to the operating device 26.

油路１７Ｂ−１は、遮断用の油路であり、油路１７Ｂ−２は、圧油が両方向に通流可能な油路である。この切替弁１７Ｂの油路１７Ｂ−１、１７Ｂ−２の切り替えは、上述の通り、ブームシリンダ７を静止状態に保持する場合には、油路１７Ｂ−１に切り替えられ、ブームシリンダ７を駆動する場合には、油路１７Ｂ−２に切り替えられる。 The oil passage 17B-1 is a blocking oil passage, and the oil passage 17B-2 is an oil passage through which pressurized oil can flow in both directions. As described above, the switching of the oil passages 17B-1 and 17B-2 of the switching valve 17B is switched to the oil passage 17B-1 to drive the boom cylinder 7 when the boom cylinder 7 is held stationary. In the case, the oil passage 17B-2 is switched.

切替弁１３０は、圧油の供給源をメインポンプ１４又はコントロールバルブ１７のいずれかに切り替える回生切替弁である。切替弁１３０は、例えば、スプールバルブで構成され、３つの油路１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃを有する。この切替弁１３０の切り替えは、駆動制御部１２０によって電気的に行われる。 The switching valve 130 is a regenerative switching valve that switches the pressure oil supply source to either the main pump 14 or the control valve 17. The switching valve 130 is constituted by, for example, a spool valve, and has three oil passages 130A, 130B, and 130C. The switching of the switching valve 130 is electrically performed by the drive control unit 120.

油路１３０Ａは、メインポンプ１４で生成される圧油を直接的に油圧モータ１５０に供給する際に接続される油路である。このとき、メインポンプ１４で生成される圧油は、高圧油圧ライン１６Ｂを通じて、コントロールバルブ１７をバイパスされ、直接的に油圧モータ１５０に供給される。なお、このとき、切替弁１４０は、油路１４０Ａに切り替えられる。 The oil passage 130 A is an oil passage that is connected when the pressure oil generated by the main pump 14 is directly supplied to the hydraulic motor 150. At this time, the pressure oil generated by the main pump 14 is bypassed through the control valve 17 through the high-pressure hydraulic line 16 B and supplied directly to the hydraulic motor 150. At this time, the switching valve 140 is switched to the oil passage 140A.

油路１３０Ｂは、切替弁を切り替える際、コントロールバルブ１７から入力ポートとメインポンプ１４からの入力ポートとがバイパスするのを防ぐための不感帯として機能する油路である。油路１３０Ａから油路１３０Ｃ、若しくは、油路１３０Ｃから油路１３０Ａから油路１３０Ｃへ切り替えを行う際に、一時的に経由する。 The oil passage 130 B is an oil passage that functions as a dead zone for preventing the input port from the control valve 17 and the input port from the main pump 14 from bypassing when the switching valve is switched. When switching from the oil passage 130A to the oil passage 130C or from the oil passage 130C to the oil passage 130A, the passage is temporarily performed.

油路１３０Ｃは、図４に示すような接続状態にされることにより、ブーム４が下げられるときに、ブームシリンダ７の上昇用シリンダ室７Ｂからコントロールバルブ１７に戻される圧油を油圧モータ１５０に供給する場合に接続される油路である。なお、このとき、切替弁１４０は、油路１４０Ａに切り替えられる。 When the boom 4 is lowered, the oil passage 130 C is brought into a connected state as shown in FIG. 4, and the hydraulic oil 150 returns pressure oil that is returned from the ascending cylinder chamber 7 B of the boom cylinder 7 to the control valve 17. It is an oil passage connected when supplying. At this time, the switching valve 140 is switched to the oil passage 140A.

切替弁１４０は、油圧モータ１５０への圧油の供給／非供給を切り替える切替弁である。切替弁１４０は、例えば、スプールバルブで構成され、２つの油路１４０Ａ、１４０Ｂを有する。この切替弁１４０の切り替えは、駆動制御部１２０によって電気的に行われる。なお、切替弁１４０は、油圧モータ１５０に圧油を供給する場合には、油路１４０Ａに切り替えられ、油圧モータ１５０に圧油を供給しない場合には、油路１４０Ｂに切り替えられる。 The switching valve 140 is a switching valve that switches supply / non-supply of pressure oil to the hydraulic motor 150. The switching valve 140 is constituted by a spool valve, for example, and has two oil passages 140A and 140B. The switching of the switching valve 140 is electrically performed by the drive control unit 120. The switching valve 140 is switched to the oil passage 140A when pressure oil is supplied to the hydraulic motor 150, and is switched to the oil passage 140B when pressure oil is not supplied to the hydraulic motor 150.

このような実施の形態１のハイブリッド型作業機械において、図４に示す状態では、切替弁１７Ａは油路１７Ａ−２に切り替えられ、高圧油圧ライン１６Ａは絞り１７Ｃを介して圧油タンク１７Ｄに接続されており、切替弁１７Ｂは油路１７Ｂ―１に切り替えられて遮断されている。これにより、ブームシリンダ７は静止されている。 In the hybrid work machine of the first embodiment, in the state shown in FIG. 4, the switching valve 17A is switched to the oil passage 17A-2, and the high-pressure hydraulic line 16A is connected to the pressure oil tank 17D via the throttle 17C. The switching valve 17B is switched to the oil passage 17B-1 and blocked. Thereby, the boom cylinder 7 is stationary.

また、切替弁１３０は、油路１３０Ｃに切り替えられているため、高圧油圧ライン１６Ｂは遮断され、また、切替弁１４０は、油路１４０Ｂに切り替えられているため、油圧モータ１５０は駆動されておらず、発電機１６０は静止状態にある。 In addition, since the switching valve 130 is switched to the oil passage 130C, the high-pressure hydraulic line 16B is shut off, and since the switching valve 140 is switched to the oil passage 140B, the hydraulic motor 150 is not driven. First, the generator 160 is in a stationary state.

次に、高圧油圧ライン１６Ｂを経て油圧モータ１５０に圧油を供給する場合について説明する。 Next, a case where pressure oil is supplied to the hydraulic motor 150 via the high-pressure hydraulic line 16B will be described.

図５は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械において、高圧油圧ライン１６Ｂを経て油圧モータ１５０に圧油を供給する場合の油圧回路の接続状態を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a connection state of the hydraulic circuit in the case where the hydraulic oil is supplied to the hydraulic motor 150 through the high-pressure hydraulic line 16B in the hybrid work machine according to the first embodiment.

図５に示すように、切替弁１３０は、油路１３０Ａに切り替えられ、切替弁１４０は、油路１４０Ａに切り替えられている。 As shown in FIG. 5, the switching valve 130 is switched to the oil passage 130A, and the switching valve 140 is switched to the oil passage 140A.

これにより、メインポンプ１４で生成される圧油は、コントロールバルブ１７を経ずに（コントロールバルブ１７をバイパスして）、高圧油圧ライン１６Ｂを通じて、直接的に油圧モータ１５０に供給される。油圧モータ１５０が駆動されることにより、発電機１６０が発電を行い、インバータ１７０を介してＤＣバス１１０に直流電力が供給される。 Thus, the pressure oil generated by the main pump 14 is supplied directly to the hydraulic motor 150 through the high-pressure hydraulic line 16B without passing through the control valve 17 (bypassing the control valve 17). When the hydraulic motor 150 is driven, the generator 160 generates power, and DC power is supplied to the DC bus 110 via the inverter 170.

このように、コントロールバルブ１７を経ずに、メインポンプ１４から圧油を直接的に油圧モータ１５０に供給する場合は、ブーム４が下げられるときにブームシリンダ７からコントロールバルブ１７に戻される圧油によって油圧モータ１５０を駆動する場合と異なり、切替弁１３０及び１４０を切り替えるだけで、継続的に発電を行うことができる。 In this way, when pressure oil is supplied directly from the main pump 14 to the hydraulic motor 150 without passing through the control valve 17, the pressure oil returned from the boom cylinder 7 to the control valve 17 when the boom 4 is lowered. Unlike the case where the hydraulic motor 150 is driven, power can be continuously generated by simply switching the switching valves 130 and 140.

実施の形態１のハイブリッド型作業機械において、電動発電機１２が駆動されなくなっても、メインポンプ１４は、エンジン１１によって常に駆動されているため、切替弁１３０及び１４０を油路１３０Ａ及び１４０Ａに切り替えるだけで、継続的に発電を行うことができる。 In the hybrid work machine of the first embodiment, even if the motor generator 12 is not driven, the main pump 14 is always driven by the engine 11, so the switching valves 130 and 140 are switched to the oil passages 130A and 140A. It is possible to generate electricity continuously.

図６は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械において実行される切替弁１３０及び１４０の切替制御処理の内容を示す処理手順を示す図である。この処理は、駆動制御部１２０によって実行される。 FIG. 6 is a diagram illustrating a processing procedure showing the contents of the switching control processing of the switching valves 130 and 140 executed in the hybrid work machine according to the first embodiment. This process is executed by the drive control unit 120.

駆動制御部１２０は、ハイブリッド型作業機械の運転が開始されると、切替制御処理を開始する。 The drive control unit 120 starts the switching control process when the operation of the hybrid work machine is started.

駆動制御部１２０は、電動発電機１２又はインバータ１８の異常が発生していないか否かを判定する（ステップＳ１）。 The drive control unit 120 determines whether or not an abnormality has occurred in the motor generator 12 or the inverter 18 (step S1).

駆動制御部１２０は、異常が発生していると判定した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、切替弁１３０を油路１３０Ａに切り替え、切替弁１４０を油路１４０Ａに切り替える（ステップＳ２）。これは、図５に示す状態に相当する。 If it is determined that an abnormality has occurred (Yes in step S1), the drive control unit 120 switches the switching valve 130 to the oil path 130A and switches the switching valve 140 to the oil path 140A (step S2). This corresponds to the state shown in FIG.

これにより、メインポンプ１４で生成される圧油は、コントロールバルブ１７を経ずに（コントロールバルブ１７をバイパスして）、高圧油圧ライン１６Ｂを通じて、直接的に油圧モータ１５０に供給される。 Thus, the pressure oil generated by the main pump 14 is supplied directly to the hydraulic motor 150 through the high-pressure hydraulic line 16B without passing through the control valve 17 (bypassing the control valve 17).

このように、油圧モータ１５０が駆動されることにより、電動発電機１２が発電運転を行うことができない状態であっても、発電機１６０が発電を行い、インバータ１７０を介してＤＣバス１１０に直流電力が供給されるため、旋回用電動機２１の駆動制御を行うことができる。 Thus, even when the motor generator 12 cannot perform the power generation operation by driving the hydraulic motor 150, the generator 160 generates power and directs the DC bus 110 via the inverter 170. Since electric power is supplied, drive control of the turning electric motor 21 can be performed.

一方、ステップＳ１において、駆動制御部１２０が電動発電機１２又はインバータ１８の異常が発生していないと判定した場合は（ステップＳ１でＮｏ）、切替弁１３０Ｃを切り替え（ステップＳ３）、駆動制御部１２０は、ブーム４が下げられているか否かを判定する（ステップＳ４）。ブーム４が下げられていることは、圧力センサ２９から駆動制御部１２０に入力される信号に基づき、操作装置２６のレバー２６Ｂにブーム４を下げるための操作が入力されたか否かを判定することによって検知することができる。 On the other hand, when the drive control unit 120 determines in step S1 that no abnormality has occurred in the motor generator 12 or the inverter 18 (No in step S1), the switching valve 130C is switched (step S3), and the drive control unit 120 determines whether the boom 4 is lowered (step S4). The lowering of the boom 4 is based on a signal input from the pressure sensor 29 to the drive control unit 120 to determine whether an operation for lowering the boom 4 is input to the lever 26B of the operating device 26. Can be detected.

駆動制御部１２０は、ブーム４が下げられていると判定した場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）、切替弁１４０を油路１４０Ａに切り替える（ステップＳ５）。 If it is determined that the boom 4 is lowered (Yes in Step S4), the drive control unit 120 switches the switching valve 140 to the oil passage 140A (Step S5).

これにより、ブームシリンダ７からコントロールバルブ１７に戻される圧油によって油圧モータ１５０が駆動され、発電機１６０によって発電が行われる。 As a result, the hydraulic motor 150 is driven by the pressure oil returned from the boom cylinder 7 to the control valve 17, and power is generated by the generator 160.

また、ステップＳ４において、ブーム４が下げられていないと判定した場合は、駆動制御部１２０は、切替弁１４０を油路１４０Ｂに切り替える（ステップＳ６）。これは、図４に示す状態に相当する。 When it is determined in step S4 that the boom 4 is not lowered, the drive control unit 120 switches the switching valve 140 to the oil passage 140B (step S6). This corresponds to the state shown in FIG.

これにより、ブームシリンダ７の静止、又は上昇動作が可能になる。 Thereby, the boom cylinder 7 can be stationary or lifted.

従来のハイブリッド型作業機械は、高圧油圧回路１６Ｂ及び切替弁１３０を有しないため、電動発電機１２又はインバータ１８に異常が生じて発電運転を行えなくなった場合には、旋回用電動機２１の力行運転を行うための電力は、バッテリ１９に蓄積された電力だけに限られてしまう。 Since the conventional hybrid work machine does not have the high-pressure hydraulic circuit 16B and the switching valve 130, when the motor generator 12 or the inverter 18 becomes abnormal and cannot perform the power generation operation, the power running operation of the turning electric motor 21 is performed. The power for performing the operation is limited to only the power stored in the battery 19.

このため、電動機１２又はインバータ１８に異常が生じた場合に、バッテリ１９の充電率が低下すると、旋回用電動機２１を旋回駆動させることができなくなる可能性がある。 For this reason, when the abnormality occurs in the electric motor 12 or the inverter 18, if the charging rate of the battery 19 is lowered, there is a possibility that the turning electric motor 21 cannot be driven to turn.

しかしながら、実施の形態１のハイブリッド型作業機械によれば、そのような場合に切替弁１３０及び１４０を油路１３０Ａ及び１４０Ａに切り替えれば、常時駆動されているメインポンプ１４で生成される圧油が高圧油圧回路１６Ｂを経て油圧モータ１５０に直接的に供給される。これにより、油圧モータ１５０の駆動を継続的に行うことができ、これにより発電機１６０で継続的に発電が行われるため、バッテリ１９を充電することができ、旋回用電動機２１の駆動制御を継続的に行うことができる。また、メインポンプ１４から油圧駆動部への圧油の出力要求がない場合にもブームシリンダ７へ圧油を供給する必要がないため、コントロールバルブ１７を経ずに、メインポンプ１４から圧油を油圧モータ１５０に供給することができる。 However, according to the hybrid work machine of the first embodiment, if the switching valves 130 and 140 are switched to the oil passages 130A and 140A in such a case, the pressure oil generated by the main pump 14 that is always driven is Directly supplied to the hydraulic motor 150 via the high-pressure hydraulic circuit 16B. As a result, the hydraulic motor 150 can be continuously driven, and thus the generator 160 continuously generates power. Therefore, the battery 19 can be charged and the drive control of the turning electric motor 21 is continued. Can be done automatically. Further, even when there is no request for output of pressure oil from the main pump 14 to the hydraulic drive unit, it is not necessary to supply pressure oil to the boom cylinder 7, so that pressure oil is not supplied from the main pump 14 without passing through the control valve 17. It can be supplied to the hydraulic motor 150.

なお、以上では、バケット６を有するハイブリッド型作業機械について説明したが、バケット６の代わりに、インバータを介してＤＣバス１１０に接続されるリフティングマグネットを有していてもよい。 In the above description, the hybrid work machine having the bucket 6 has been described. However, instead of the bucket 6, a lifting magnet connected to the DC bus 110 via an inverter may be provided.

電動発電機１２又はインバータ１８に異常が生じた場合に、切替弁１３０及び１４０が油路１３０Ａ及び１４０Ａに切り替えられることにより、高圧油圧ライン１６Ｂを介してメインポンプ１４から油圧モータ１５０に圧油を直接的に供給できるため、旋回用電動機２１に加えて、リフティングマグネットの駆動制御も行うことができる。 When an abnormality occurs in the motor generator 12 or the inverter 18, the switching valves 130 and 140 are switched to the oil passages 130 A and 140 A, whereby pressure oil is supplied from the main pump 14 to the hydraulic motor 150 via the high-pressure hydraulic line 16 B. Since it can be supplied directly, the drive control of the lifting magnet can be performed in addition to the turning electric motor 21.

［実施の形態２］
図７は、実施の形態２のハイブリッド型作業機械の発電機１６０によるエネルギ回収機構及びその周辺部を詳細に示す構成図である。この図７には、説明の便宜上、ブームシリンダ７と油圧モータ１５０の駆動に関係する構成要素のみを示し、他の構成要素は省略する。 [Embodiment 2]
FIG. 7 is a configuration diagram showing in detail an energy recovery mechanism and its peripheral part by the generator 160 of the hybrid work machine of the second embodiment. In FIG. 7, for convenience of explanation, only the components related to the driving of the boom cylinder 7 and the hydraulic motor 150 are shown, and the other components are omitted.

実施の形態２のハイブリッド型作業機械は、切替弁２３０の構成が実施の形態１の切替弁１３０と異なる。その他の構成は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械と同一であるため、同一の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。 In the hybrid work machine of the second embodiment, the configuration of the switching valve 230 is different from that of the switching valve 130 of the first embodiment. Since the other configuration is the same as that of the hybrid work machine of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

切替弁２３０は、油路２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃを含む。このうち、油路２３０Ｂ及び２３０Ｃは、実施の形態１のハイブリッド型作業機械における切替弁１３０の油路１３０Ｂ及び１３０Ｃと同一である。すなわち、切替弁２３０は、油路２３０Ａの構成が実施の形態１の切替弁１３０と異なる。 The switching valve 230 includes oil passages 230A, 230B, and 230C. Among these, the oil passages 230B and 230C are the same as the oil passages 130B and 130C of the switching valve 130 in the hybrid work machine of the first embodiment. That is, the switching valve 230 is different from the switching valve 130 of the first embodiment in the configuration of the oil passage 230A.

切替弁２３０の油路２３０Ａは、高圧油圧ライン１６Ｂを経てメインポンプ１４から直接的に供給される圧油と、ブームシリンダ７の上昇用シリンダ室７Ｂから供給される圧油との両方を油圧モータ１５０に供給するための油路である。 The oil passage 230A of the switching valve 230 uses both the hydraulic oil supplied directly from the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line 16B and the hydraulic oil supplied from the ascending cylinder chamber 7B of the boom cylinder 7 as a hydraulic motor. 150 is an oil passage for supplying to 150.

図８は、実施の形態２のハイブリッド型作業機械において、切替弁２３０の油路２３０Ａを経て、高圧油圧ライン１６Ｂ及びブームシリンダ７の上昇用シリンダ室７Ｂから油圧モータ１５０に圧油を供給する場合の油圧回路の接続状態を示す図である。 FIG. 8 shows a case in which pressure oil is supplied to the hydraulic motor 150 from the high pressure hydraulic line 16B and the ascending cylinder chamber 7B of the boom cylinder 7 via the oil passage 230A of the switching valve 230 in the hybrid work machine of the second embodiment. It is a figure which shows the connection state of this hydraulic circuit.

図８に示すように、切替弁２３０は、油路２３０Ａに切り替えられ、切替弁１４０は、油路１４０Ａに切り替えられている。 As shown in FIG. 8, the switching valve 230 is switched to the oil passage 230A, and the switching valve 140 is switched to the oil passage 140A.

これにより、メインポンプ１４で生成される圧油は、コントロールバルブ１７を経ずに（コントロールバルブ１７をバイパスして）、高圧油圧ライン１６Ｂを通じて、直接的に油圧モータ１５０に供給される。また、これに加えて、ブーム４が下げられる場合には、切替弁１７Ａが油路１７Ａ−１に切り替えられるとともに、切替弁１７Ｂが油路１７Ｂ−２に切り替えられるため、高圧油圧ライン１６Ｂ及びブームシリンダ７の上昇用シリンダ室７Ｂの双方から油圧モータ１５０に圧油が供給される。 Thus, the pressure oil generated by the main pump 14 is supplied directly to the hydraulic motor 150 through the high-pressure hydraulic line 16B without passing through the control valve 17 (bypassing the control valve 17). In addition, when the boom 4 is lowered, the switching valve 17A is switched to the oil passage 17A-1, and the switching valve 17B is switched to the oil passage 17B-2. Pressure oil is supplied to the hydraulic motor 150 from both of the ascending cylinder chambers 7 B of the cylinder 7.

このように、高圧油圧ライン１６Ｂ及びブームシリンダ７の上昇用シリンダ室７Ｂの双方から油圧モータ１５０に圧油を供給できるので、継続的に発電を行うことができ、電動発電機１２又はインバータ１８に異常が発生した場合でも、旋回用電動機２１の駆動制御を行うことができる。 In this way, since the hydraulic oil can be supplied to the hydraulic motor 150 from both the high-pressure hydraulic line 16B and the cylinder chamber 7B for raising the boom cylinder 7, it is possible to continuously generate power, and to the motor generator 12 or the inverter 18. Even when an abnormality occurs, drive control of the turning electric motor 21 can be performed.

以上、本発明の例示的な実施の形態のハイブリッド型作業機械について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The hybrid working machine according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and departs from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.

実施の形態１のハイブリッド型作業機械を含む建設機械を示す側面図である。1 is a side view showing a construction machine including a hybrid work machine according to a first embodiment. 実施の形態１のハイブリッド型作業機械の構成を表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a hybrid work machine according to a first embodiment. 実施の形態１のハイブリッド型作業機械に用いる蓄電系の詳細図である。FIG. 2 is a detailed view of a power storage system used in the hybrid work machine according to the first embodiment. 実施の形態１のハイブリッド型作業機械の発電機１６０によるエネルギ回収機構及びその周辺部を詳細に示す構成図である。It is a block diagram which shows the energy recovery mechanism by the generator 160 of the hybrid type working machine of Embodiment 1, and its peripheral part in detail. 実施の形態１のハイブリッド型作業機械において、高圧油圧ライン１６Ｂを経て油圧モータ１５０に圧油を供給する場合の油圧回路の接続状態を示す図である。In the hybrid work machine of Embodiment 1, it is a figure which shows the connection state of the hydraulic circuit in the case of supplying pressure oil to the hydraulic motor 150 through the high voltage | pressure hydraulic line 16B. 実施の形態１のハイブリッド型作業機械において実行される切替弁１３０及び１４０の切替制御処理の内容を示す処理手順を示す図である。It is a figure which shows the process sequence which shows the content of the switching control process of the switching valves 130 and 140 performed in the hybrid type working machine of Embodiment 1. FIG. 実施の形態２のハイブリッド型作業機械の発電機１６０によるエネルギ回収機構及びその周辺部を詳細に示す構成図である。It is a block diagram which shows in detail the energy recovery mechanism by the generator 160 of the hybrid type working machine of Embodiment 2, and its peripheral part. 実施の形態２のハイブリッド型作業機械において、切替弁２３０の油路２３０Ａを経て、高圧油圧ライン１６Ｂ及びブームシリンダ７の上昇用シリンダ室７Ｂから油圧モータ１５０に圧油を供給する場合の油圧回路の接続状態を示す図である。In the hybrid work machine according to the second embodiment, the hydraulic circuit in the case where the hydraulic oil is supplied to the hydraulic motor 150 from the high pressure hydraulic line 16B and the ascending cylinder chamber 7B of the boom cylinder 7 through the oil passage 230A of the switching valve 230. It is a figure which shows a connection state.

Explanation of symbols

１下部走行体
１Ａ、１Ｂ走行機構
２旋回機構
３上部旋回体
４ブーム
５アーム
６バケット
７ブームシリンダ
８アームシリンダ
９バケットシリンダ
１０キャビン
１１エンジン
１２電動発電機
１３減速機
１４メインポンプ
１５パイロットポンプ
１６Ａ、１６Ｂ高圧油圧ライン
１７コントロールバルブ
１８インバータ
１９バッテリ
２１旋回用電動機
２２レゾルバ
２３メカニカルブレーキ
２４旋回減速機
２５パイロットライン
２６操作装置
２６Ａ、２６Ｂレバー
２６Ｃペダル
２７油圧ライン
２８油圧ライン
２９圧力センサ
３０コントローラ
３１速度指令変換部
３２駆動制御装置
１００昇降圧コンバータ
１０１リアクトル
１０２Ａ昇圧用ＩＧＢＴ
１０２Ｂ降圧用ＩＧＢＴ
１０４電源接続端子
１０５電動機
１０６出力端子
１０７コンデンサ
１１０ＤＣバス
１１１ＤＣバス電圧検出部
１１２バッテリ電圧検出部
１１３バッテリ電流検出部
１２０駆動制御部
１７Ａ、１７Ｂ、１３０、１４０、２３０切替弁
１７Ａ−１、１７Ａ−２、１７Ａ−３、１７Ｂ−１、１７Ｂ−２、１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１４０Ａ、１４０Ｂ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ油路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 1A, 1B Traveling mechanism 2 Turning mechanism 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Cabin 11 Engine 12 Motor generator 13 Reducer 14 Main pump 15 Pilot pump 16A, 16B High pressure hydraulic line 17 Control valve 18 Inverter 19 Battery 21 Turning electric motor 22 Resolver 23 Mechanical brake 24 Turning speed reducer 25 Pilot line 26 Operating device 26A, 26B Lever 26C Pedal 27 Hydraulic line 28 Hydraulic line 29 Pressure sensor 30 Controller 31 Speed command Conversion unit 32 Drive control device 100 Buck-boost converter 101 Reactor 102A Boosting IGBT
102B IGBT for step-down
DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 Power supply terminal 105 Electric motor 106 Output terminal 107 Capacitor 110 DC bus 111 DC bus voltage detection part 112 Battery voltage detection part 113 Battery current detection part 120 Drive control part 17A, 17B, 130, 140, 230 Switching valve 17A-1, 17A -2, 17A-3, 17B-1, 17B-2, 130A, 130B, 130C, 140A, 140B, 230A, 230B, 230C

Claims

A hydraulic pump driven by a mechanical drive;
A motor generator that assists in driving the hydraulic pump;
A hydraulic drive for driving the hydraulic working element;
A control valve for controlling the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic drive unit;
A hydraulic motor rotated by pressure oil returned from the hydraulic drive unit to the control valve;
A generator driven by the hydraulic motor;
A hybrid work machine comprising: a bypass unit that bypasses the control valve and connects the hydraulic pump and the hydraulic motor.

The hybrid work machine according to claim 1, further comprising a switching unit that switches between a circuit that connects the hydraulic motor from the hydraulic drive unit and a circuit that connects the hydraulic motor from the hydraulic pump.

An abnormality detector for detecting an abnormality of the motor generator or a drive control system of the motor generator;
When no abnormality is detected by the abnormality detection unit, the hydraulic motor and the control valve are connected, and when an abnormality is detected by the abnormality detection unit, a switching unit that connects the hydraulic motor and the bypass unit is provided. The hybrid work machine according to claim 1, further comprising:

4. The hybrid work machine according to claim 1, further comprising a switching unit that connects the hydraulic motor and the bypass unit when there is no request for output of pressure oil to the hydraulic drive unit. 5.