JP5193333B2 - 電動モータの制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダなどの建設機械を含む作業機械に用いられることが可能な電動モータの制御装置およびその制御方法に関するものである。

従来から、作業機械では、作業効率を重視したパワーモード（Ｐモード）や燃料消費率を重視したエコノミーモード（Ｅモード）などの作業モードを作業機械のオペレータの意思で設定できるものがある。一方、作業機械の旋回体や走行体などを動作させるために電動モータを備えたハイブリッド作業機械は、電動モータが電気エネルギーで駆動される電気駆動系とエンジンに直結した油圧ポンプの作動油を用いて油圧シリンダや油圧モータを動作させ作業機や走行装置などを駆動する油圧駆動系とが混載された構造を有している。このため、作業モードが設定されてエンジンに出力制限がかかっているにもかかわらず、電動モータに作業モードに対応した出力制限がかからないと、ハイブリッド作業機械のオペレータは、油圧駆動系のみが搭載された構造の作業機械の操作感との差を操作上の違和感として感じるおそれがある。また、作業モードが設定されてエンジンに出力制限がかかっているにもかかわらず、電動モータに作業モードに対応した出力制限がかからないと、電気駆動系の動作速度と油圧駆動系の動作速度とに不調和が生じ、ハイブリッド作業機械のオペレータは、これも違和感として感じる。

このような操作上の違和感をなくすために、設定された作業モードに応じて電動モータに対してもトルク制限をかけるものがある。たとえば、ハイブリッド油圧ショベルの上部旋回体を旋回駆動する旋回電動モータに対して、作業モードに応じたトルク制限を行うものがあり、図７は、このようなハイブリッド油圧ショベルの場合における、旋回回転数に対して取り得ることが可能な旋回トルクを示すトルク線図を示している。曲線ＬＰ１は、旋回電動モータが出力可能な最大トルク線であり、Ｐモードが設定された場合の最大トルク線である。曲線ＬＥ１は、Ｅモードが設定された場合の最大トルク線である。このようなトルク制限では、Ｅモードが設定された場合に、所定の旋回回転数以下の最大トルクをＰモードが設定された場合の最大トルクよりも小さくする制限を行っている。

特開２００９−６８１９７号公報

しかし、図７に示したＥモード設定時のトルク制限では、最大トルクが小さく制限されているため、上部旋回体が低速で旋回する時の旋回力が低下するため作業性が悪化する。具体的には、上部旋回体が静止した状態から上部旋回体を旋回させ、作業機のバケットの横で盛り土を均すような作業を行う場合に、高い旋回力が得られず、作業性が悪化する。

この問題点を解決するため、図８に示すように、Ｅモード設定時、限られた低速域の旋回回転数でのトルク制限をなくしてＰモードと同じトルクが得られるようにした曲線ＬＥ２でトルク制限することが考えられる。

しかしながら、この場合、ＰモードとＥモードの最大トルクに違いがある旋回回転数以外の旋回回転数での旋回電動モータの出力制限は、ＰモードとＥモードとに違いがなく、ＰモードあるいはＥモードが設定された場合における、電気駆動系の加速性と油圧駆動系の加速性に差異が生じ、オペレータに操作上の違和感を依然として与えるという問題点が考えられる。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業機械において、加速性も含めた操作上の違和感を低減することができる電動モータの制御装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる電動モータの制御装置は、稼働状態を設定する稼働状態設定手段と、設定される前記稼働状態によって予め設定される電動モータの最大出力を取得する最大出力取得手段と、電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度と前記最大出力とをもとにトルク制限値を演算するトルク制限値演算手段と、前記電動モータの加速時に、前記トルク制限値によって前記電動モータのトルクを制限するトルク制限手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる電動モータの制御装置は、上記の発明において、前記トルク制限手段は、前記電動モータの減速時に、設定される前記稼動状態にかかわらず、減速のためのトルク制限値で前記電動モータのトルクを制限することを特徴とする。

また、この発明にかかる電動モータの制御装置は、上記の発明において、前記トルク制限手段は、所定回転速度以下では、設定される前記稼働状態にかかわらず、最大トルクを出力可能にすることを特徴とする。

また、この発明にかかる電動モータの制御装置は、上記の発明において、前記稼働状態設定手段は、作業モード選択部および／またはスロットルダイヤルであることを特徴とする。

また、この発明にかかる電動モータの制御方法は、稼働状態を設定する稼働状態設定ステップと、設定される前記稼働状態によって予め設定される電動モータの最大出力を取得する最大出力取得ステップと、電動モータの回転速度を検出する回転速度検出ステップと、前記回転速度と前記最大出力とをもとにトルク制限値を演算するトルク制限値演算ステップと、前記電動モータの加速時に、前記トルク制限値によって前記電動モータのトルクを制限するトルク制限ステップと、を含むことを特徴とする。

また、この発明にかかる電動モータの制御方法は、上記の発明において、前記トルク制限ステップは、前記電動モータの減速時に、設定される前記稼動状態にかかわらず、減速のためのトルク制限値で前記電動モータのトルクを制限することを特徴とする。

また、この発明にかかる電動モータの制御方法は、上記の発明において、前記トルク制限ステップは、所定回転速度以下では、前記トルク制限値の制限にかかわらず、最大トルクを出力可能にすることを特徴とする。

また、この発明にかかる電動モータの制御方法は、上記の発明において、前記稼働状態設定ステップは、所定回転速度以下では、設定される前記稼動状態にかかわらず、最大トルクを出力可能にすることを特徴とする。

この発明によれば、設定される稼働状態に応じて予め設定される電動モータの最大出力を取得し、電動モータの回転速度と取得された前記最大出力とをもとにトルク制限値を演算するようにしているので、作業機械を操作する際、加速性も含めた操作上の違和感を低減することができる。

図１は、この発明の実施の形態１にかかるハイブリッド油圧ショベルの全体構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示したハイブリッド油圧ショベルの制御系の構成を示す模式図である。 図３は、コントローラによる電動モータに対するトルク制限の概要を示すトルク線図である。 図４は、コントローラによる電動モータに対するトルク制限制御フローを示す図である。 図５は、この発明の実施の形態２にかかるコントローラによる電動モータに対するトルク制限制御フローを示す図である。 図６は、この発明の実施の形態３にかかるコントローラによる電動モータに対するトルク制限制御フローを示す図である。 図７は、従来の電動モータに対するトルク制限の一例を示すトルク線図である。 図８は、従来の電動モータに対するトルク制限の他の一例を示すトルク線図である。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

（実施の形態１）
［全体構成］
まず、図１および図２は、作業機械としての一例であるハイブリッド油圧ショベル１の全体構成を示している。このハイブリッド油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。車両本体２は、下部走行体４と上部旋回体５とを有する。下部走行体４は、一対の走行装置４ａを有する。各走行装置４ａは、履帯４ｂを有する。各走行装置４ａは、右走行モータと左走行モータ（走行モータ２１）とによって履帯４ｂを駆動させることによってハイブリッド油圧ショベル１を走行させる。

上部旋回体５は、下部走行体４上に旋回可能に設けられ、旋回モータ２４（電動モータ）が駆動することによって旋回する。また、上部旋回体５には、運転室６が設けられる。上部旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８とエンジン室９とカウンタウェイト１０とを有する。燃料タンク７は、エンジン１７を駆動するための燃料を貯留する。作動油タンク８は、油圧ポンプ１８からブームシリンダ１４などの油圧シリンダや走行モータ２１などの油圧機器へ吐出される作動油を貯留する。エンジン室９は、エンジン１７や油圧ポンプ１８などの機器を収納する。カウンタウェイト１０は、エンジン室９の後方に配置される。

作業機３は、上部旋回体５の前部中央位置に取り付けられ、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、およびバケットシリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、上部旋回体５に回転可能に連結される。また、ブーム１１の先端部は、アーム１２の基端部に回転可能に連結される。アーム１２の先端部は、バケット１３に回転可能に連結される。ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、およびバケットシリンダ１６は、油圧ポンプから吐出された作動油によって伸縮動作する油圧シリンダである。ブームシリンダ１４は、ブーム１１を揺動動作させる。アームシリンダ１５は、アーム１２を揺動動作させる。バケットシリンダ１６は、バケット１３を揺動動作させる。

図２において、ハイブリッド油圧ショベル１は、駆動源としてのエンジン１７、油圧ポンプ１８、発電機１９を有する。エンジン１７としてディーゼルエンジンが用いられ、油圧ポンプ１８として可変容量型油圧ポンプ（例えば斜板式油圧ポンプ）が用いられる。エンジン１７の出力軸には、油圧ポンプ１８および発電機１９が機械的に結合されており、エンジン１７を駆動することで、油圧ポンプ１８および発電機１９が駆動する。油圧駆動系としては、コントロールバルブ２０、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、バケットシリンダ１６、走行モータ２１などを有し、油圧ポンプ１８が油圧源となってこれらを駆動する。

電動駆動系は、キャパシタ２２、インバータ２３、および旋回モータ２４を備える。発電機１９およびキャパシタ２２が旋回モータ２４の電力源となって上部旋回体５を旋回させる。すなわち、旋回モータ２４は、発電機１９またはキャパシタ２２から供給される電気エネルギーで力行作用することで上部旋回体５を旋回加速し、上部旋回体５が旋回減速する際に旋回モータ２４は回生作用し、電気エネルギーをキャパシタ２２に供給（充電）する。この発電機１９としては、たとえばＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータが用いられる。発電機１９は、エンジン１７の出力軸に機械的に結合されており、エンジン１７の駆動によって発電機１９のロータ軸を回転させることになる。キャパシタ２２は、たとえば、電気二重層キャパシタが用いられている。キャパシタ２２に代えて、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリであってもよい。旋回モータ２４には、回転センサ２５が設けられ、旋回モータ２４の回転速度を検出し、電気信号に変換して、インバータ２３内に設けられたハイブリッドコントローラ２３ａに出力する。旋回モータ２４としては、たとえば埋め込み磁石同期電動機が用いられる。回転センサ２５として、たとえばレゾルバやロータリーエンコーダなどが用いられる。なお、ハイブリッドコントローラ２３ａは、ＣＰＵ（数値演算プロセッサなどの演算装置）やメモリ（記憶装置）などで構成されている。ハイブリッドコントローラ２３ａは、発電機１９や旋回モータ２４、キャパシタ２２およびインバータ２３に備えられた、サーミスタや熱電対などの温度センサによる検出値の信号を受けて、キャパシタ２２などの各機器の過昇温を管理するとともに、キャパシタ２２の充放電制御や発電機１９による発電・エンジンのアシスト制御、旋回モータ２４の力行・回生制御を行う。

油圧駆動系および電動駆動系は、車両本体２に設けられた運転室６に設けられる作業機レバー、走行レバー、旋回レバーなどの操作レバー２６の操作に応じて駆動する。操作レバー２６の操作量は、レバー操作量検出部２７によって電気信号に変換される。レバー操作量検出部２７は、圧力センサによって構成される。操作レバーの操作に応じて発生するパイロット油圧を圧力センサが検知し、圧力センサが出力する電圧等をレバー操作量に換算することによってレバー操作量を求める。なお、操作レバー２６が電気式レバーである場合には、レバー操作量検出部２７は、ポテンショメータなどの電気的検出手段によって構成され、レバー操作量に応じて発生する電圧等をレバー操作量に換算してレバー操作量を求める。

運転室６内には、燃料調整ダイヤル（スロットルダイヤル）２８およびモード切替部２９が設けられる。燃料調整ダイヤル（スロットルダイヤル）２８は、エンジン１７への燃料供給量を設定するためのスイッチであり、燃料調整ダイヤル（スロットルダイヤル）２８の設定値は、電気信号に変換されてエンジンコントローラ３０に出力される。

エンジンコントローラ３０は、ＣＰＵ（数値演算プロセッサ）などの演算装置やメモリ（記憶装置）で構成される。エンジンコントローラ３０は、燃料調整ダイヤル（スロットルダイヤル）２８の設定値に基づいて、制御指令の信号を生成し、コモンレール制御部３２が制御信号を受信し、エンジン１７への燃料噴射量を調整する。すなわち、エンジン１７は、コモンレール式による電子制御が可能なエンジンであり、燃料噴射量を適切にコントロールすることで狙いとする出力を出すことが可能であり、ある瞬間のエンジン回転数における出力可能なトルクを自由に設定することが可能である。

モード切替部２９は、ハイブリッド油圧ショベル１の作業モードをパワーモード（Ｐモード）またはエコノミーモード（Ｅモード）に設定する部分であり、たとえば運転室６中に設けられる操作ボタンやスイッチ、またはタッチパネルで構成され、ハイブリッド油圧ショベル１のオペレータがそれらの操作ボタンなどを操作することで作業モードを切り替えることができる。パワーモードとは、大きな作業量を維持しながら燃費を抑えたエンジン制御およびポンプ制御を行う作業モードであり、エコノミーモードとは、さらに燃費を抑えつつ軽負荷作業で作業機３の動作速度を確保するようにエンジン制御およびポンプ制御を行う作業モードである。このモード切替部２９による設定（作業モードの切り替え）がなされると、設定に応じた電気信号が、エンジンコントローラ３０、ポンプコントローラ３３、ハイブリッドコントローラ２３ａに出力される。なお、パワーモードでは、エンジン１７のエンジン出力（回転数および出力トルク）が比較的高い領域でエンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとをマッチングさせる。また、エコノミーモードでは、パワーモードの場合と比較して低いエンジン出力でマッチングさせる。

ポンプコントローラ３３は、エンジンコントローラ３０、モード切替部２９、レバー操作量検出部２７から出力された信号を受信して、油圧ポンプ１８の斜板角を傾倒制御して油圧ポンプ１８から吐き出される作動油の吐出量を調整するための制御指令の信号を生成する。なお、ポンプコントローラ３３には、油圧ポンプ１８の斜板角を検出する斜板角センサ１８ａからの信号が入力される。斜板角センサ１８ａが斜板角を検出することで、油圧ポンプ１８のポンプ容量を演算することができる。コントロールバルブ２０内には、油圧ポンプ１８のポンプ吐出圧力を検出するためのポンプ圧検出部２０ａが設けられている。検出されたポンプ吐出圧力は、電気信号に変換されてポンプコントローラ３３に入力される。なお、エンジンコントローラ３０とポンプコントローラ３３とハイブリッドコントローラ２３ａとは、相互に情報の授受が行われるようにＣＡＮ（Controller Area Network）のような車内ＬＡＮで接続されている。

［トルク制限の概要］
つぎに、旋回モータ２４に対するトルク制限の概要について説明する。図３は、エンジンコントローラ３０による旋回モータ２４に対する本実施の形態１によるトルク制限の概要を示すものであり、旋回回転数に対する旋回トルクの制限特性を示すトルク線図である。図３において、力行（加速）時の旋回トルクは正で示し、回生（減速）時の旋回トルクは負で示している。モード切替部２９によってＰモードが設定されると、旋回モータ２４が出力可能な最大のトルクを示すトルク制限曲線ＬＰでトルク制限される。一方、モード切替部２９によってＥモードが設定されると、このＥモードに対して予め設定された旋回最大出力の出力制限を行うトルク制限曲線ＬＥで力行（加速）時のトルク制限を行う。すなわち、作業モードの設定がなされると、この作業モードに対する旋回最大出力に対応する等馬力曲線でトルク制限を行う。したがって、作業モードに対する旋回最大出力が小さくなるということは、旋回モータ２４の等馬力曲線は、図３に示すように、全体的に左下に移行したトルク制限曲線となる。この結果、油圧駆動系に対応した加速性をもった旋回作業が可能となり、作業操作上の違和感がなくなる。

一方、等馬力曲線に対応したトルク制限曲線（ＬＰあるいはＬＥ）でトルク制限を行うが、旋回モータ２４の旋回回転数が低い領域Ｒ１では、最大トルクＴＰｍａｘを出すようにすることで、旋回作業上、力不足感といった支障が生じることがない。なお、Ｅモードが設定された場合、旋回回転数が高い領域では、出し得るトルクが小さくなるが、旋回回転数が高い領域ではトルクが低くても旋回回転数が高いため、旋回作業上の出力は十分に得ることができる。また、いずれの作業モードが設定されても、回生（減速）時は、図３に示すようにトルク制限曲線は、一つであり、トルク制限に差がないようにしている。この結果、旋回モータ２４の停止性能を十分に発揮することができる。

［トルク制限の詳細］
つぎに、図４を参照して、旋回モータ２４に対する具体的なトルク制限制御について説明する。図４において、まず、エンジンコントローラ３０には、操作レバー２６による旋回レバーストローク（操作レバー２６の操作量）と、回転センサ２５によって検出される旋回モータ２４の旋回モータ回転数と、モード切替部２９によって設定された作業モードを示す電気信号とが、直接あるいはハイブリッドコントローラ２３ａを介して入力される。

旋回レバーストロークは、旋回レバーストローク・旋回目標回転数変換テーブルＴＢ１に入力される。旋回レバーストローク・旋回目標回転数変換テーブルＴＢ１は、予め設定されている旋回レバーストロークと旋回目標回転数との関係をもとに、入力された旋回レバーストロークに対応する旋回目標回転数Ｓｍを演算器１０１に出力する。演算器１０１は、旋回目標回転数Ｓｍから回転センサ２５により検出された現在の旋回モータ回転数Ｓｎを減算し、この減算した回転数偏差ΔＳをＰＩＤ制御部１０２に入力する。ＰＩＤ制御部１０２は、この回転数偏差ΔＳよりトルクＴａを演算する。このトルクＴａは、演算器１０３によってゲインＫが乗算されて最小値選択部（ＭＩＮ選択）１０６に出力される。ここで、ゲインＫは、正負判定部１０４によって旋回モータ回転数Ｓｎが正であれば１に設定され、負であれば−１に設定される。

一方、モード切替部２９により設定された作業モードを示す信号は、作業モード・旋回最大出力変換テーブルＴＢ１１に入力される。作業モード・旋回最大出力変換テーブルＴＢ１１は、各作業モードに対して予め設定されている旋回最大出力Ｐｌｉｍをトルク制限値演算部１０５に出力する。トルク制限値演算部１０５は、入力される旋回最大出力Ｐｌｉｍと旋回モータ回転数Ｓｎの絶対値をもとに、トルク制限値Ｔｌｉｍを次式によって演算する。
Ｔｌｉｍ＝（Ｐｌｉｍ×１０００）／（（２π／６０）×Ｓｎ）
この演算されたトルク制限値Ｔｌｉｍは、最小値選択部１０６に入力される。

最小値選択部１０６は、演算器１０３から入力されるトルク（旋回目標トルク）とトルク制限値演算部１０５から入力されるトルク制限値Ｔｌｉｍとの小さい方を選択して最小値選択部（ＭＩＮ選択）１０７に出力する。最小値選択部１０７は、最小値選択部１０６から入力されたトルクと、予め設定される固定値であるモータ力行時最大トルクＴＰｍａｘとの小さい方を最大値選択部（ＭＡＸ選択）１０８に出力する。この最小値選択部１０７は、力行特に旋回回転数が低い領域Ｒ１の場合において、モータ力行時最大トルクＴＰｍａｘよりも正の側に大きな値とならないトルクが出力されるように作用する。

最大値選択部１０８は、最小値選択部１０７から入力されるトルクと、予め設定される固定値であるモータ回生時最大トルクＴＭｍａｘ（負の値）との大きい方を選択し出力する。この最大値選択部１０８は、モータ回生時最大トルクＴＭｍａｘが負の値であるため、力行時には最小値選択部１０７から入力されるトルクが最大値として選択されるが、回生時には、演算器１０３により負の値のトルクが出力されるため、最大値選択部１０８において、モータ回生時最大トルクＴＭｍａｘとの比較により、モータ回生時最大トルクＴＭｍａｘよりも負の側に小さな値とならないトルクが出力されることになる。つまり、旋回レバーストロークに応じて、モータ回生時最大トルクＴＭｍａｘ（旋回トルクの下限）の制限範囲で旋回モータトルク指令Ｔｃが出力される。また、作業モードがいずれの設定であっても、回生時にはトルク制限値演算部１０５で求められたトルク制限値Ｔｌｉｍは正の値で、一方、演算器１０３に正負判定部１０４からゲインＫが−１として与えられてＰＩＤ制御部１０２から出力されるトルクＴａが負の値とされることから、結果として最小値選択部１０６では、その負の値のトルクＴａが選択される。したがって、回生（減速）時には、作業モードにかかわらず旋回モータ指令値Ｔｃが求められて出力されることとなる。そして、この最大値選択部１０８から出力されたトルクに対して演算器１０９が、旋回モータ回転数Ｓｎの正負に応じた値であるゲインＫを乗算し、この乗算した値であるトルクＴｃを旋回モータトルク指令としてハイブリッドコントローラ２３ａに出力する。これにより、図３に示したトルク線図のようなトルク制限を行うことができる。

なお、エンジンコントローラ３０に替えて上述した旋回モータトルク指令を求める処理をハイブリッドコントローラ２３ａが行うようにしてもよいし、エンジンコントローラ３０とハイブリッドコントローラ２３ａとを一体としたコントローラが上述した旋回モータトルク指令を求める処理を行うようにしてもよい。

（実施の形態２）
上述した実施の形態１では、作業モードによって旋回最大出力Ｐｌｉｍを求め、この旋回最大出力Ｐｌｉｍを用いてトルク制限値Ｔｌｉｍを演算するようにしていたが、この実施の形態２では、作業モードに替えて、スロットルダイヤル（燃料調整ダイヤル２８）の設定値によって旋回最大出力Ｐｌｉｍを求め、この旋回最大出力Ｐｌｉｍを用いてトルク制限値Ｔｌｉｍを演算するようにしている。ハイブリッド油圧ショベル１では、スロットルダイヤルによってもエンジン出力制御を行い、稼動状態を設定することができるからである。

図５は、この実施の形態２によるトルク制限制御フローを示している。このトルク制限制御フローでは、図４の作業モードに応じた信号に替えてスロットルダイヤル（燃料調整ダイヤル２８）の設定値に応じた信号を利用し、作業モード・旋回最大出力変換テーブルＴＢ１１に替えて、スロットルダイヤル・旋回最大出力変換テーブルＴＢ１２を用いている。その他の構成は、図５と同じである。

（実施の形態３）
図６は、この発明の実施の形態３によるトルク制限制御フローを示している。この実施の形態３では、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせたトルク制限制御を行うようにしている。すなわち、作業モードに応じた信号とスロットルダイヤル（燃料調整ダイヤル２８）の設定値に応じた信号とを入力される信号とし、それぞれの信号は、作業モード・旋回最大出力変換テーブルＴＢ１１、スロットルダイヤル・旋回最大出力変換テーブルＴＢ１２に入力され、それぞれ旋回最大出力Ｐｌｉｍａ，Ｐｌｉｍｂを変換出力する。そして、最小値選択部（ＭＩＮ選択）２０１は、これらのうちの最小値である旋回最大出力Ｐｌｉｍをトルク制限値演算部１０５に入力する。その他の構成は、図４，５と同じである。

（実施の形態４）
この実施の形態４では、実施の形態１の作業モードに応じた信号に替えて作業パターンに応じた信号を入力するようにしている。この作業パターンに応じた信号は、作業パターンの判定処理を行うことによって判定された、複数の作業パターンのうちの１つの作業パターンが作業パターンを示す信号として入力される。そして、この作業パターンを示す信号が入力されると、作業パターン・旋回最大出力変換テーブルによって、作業パターン毎に予め設定された旋回最大出力Ｐｌｉｍに変換して出力する。

この作業パターンの判定処理は、たとえば、作業機レバー２６のうち、アーム１２を動かすためのアームレバーが掘削方向に操作されており、油圧ポンプ１８のポンプ吐出圧力も、ある設定値よりも高い場合、重掘削作業の作業パターンと判定し、たとえば旋回レバー２６が操作されるとともに作業機レバー２６のうちブーム１１を動かすためのブームレバーがブーム１１を上げる方向あるいは下げる方向に操作されている場合、ホイスト旋回作業の作業パターンと判定する。このように、作業パターンの判定処理とは、特定の入力値によってそのときにオペレータが実施しようとしている作業を推定することである。なお、ホイスト旋回作業とは、バケット１３で掘削した土砂をブーム１１を上げながら上部旋回体５を旋回させ、所望の旋回停止の位置でバケット１３の土砂を排土するような作業である。

このような作業パターンの判定処理を取り入れた制御を行うと、一層きめの細かいトルク制限制御を行うことができる。

（実施の形態５）
この実施の形態５では、作動油温度を入力とし、作動油温度・旋回最大出力変換テーブルによって各テーブルから出力された旋回最大出力Ｐｌｉｍの値を、作動油温度に応じて補正変換するようにしてもよい。外気温度が低い環境やハイブリッド油圧ショベル１の始動時などでは、作動油温度が低く、作動油の粘性が上がる。作動油の粘性の上昇は、作業機の動作速度の低下を招くが、旋回モータ２４は電気駆動のため作動油の温度に関係なく動作するため、旋回モータ２４による上部旋回体５の動作に作動油の温度を考慮しなければオペレータは違和感を感じる。したがって、この実施の形態５のように旋回最大出力Ｐｌｉｍの値を、作動油温度に応じて補正変換すれば、作業機３の動作速度に調和した旋回動作を行うことができる。なお、ハイブリッド油圧ショベルではない通常の油圧ショベルでは、油圧モータで旋回するため、旋回最大出力は、作動油温度の低下に伴って減少する。したがって、本実施の形態のような作動油温度の情報を取り入れた制御を行うと、オペレータは違和感を感じない。なお、ハイブリッド油圧ショベル１は、油圧ポンプ１８の作動油温度を検出するセンサを有し、エンジンコントローラ３０、ポンプコントローラ３３あるいはハイブリッドコントローラ２３ａは、作動油温度をモニタする。

このような油圧駆動系の運転状態を考慮してトルク制限制御を行うことによって、一層、旋回モータ２４による電気駆動系の作業と油圧駆動系の作業との出力バランス、トルクバランスがとれ、作業操作上の違和感を低減することができる。

１ ハイブリッド油圧ショベル
２ 車両本体
３ 作業機
４ 下部走行体
５ 上部旋回体
１１ ブーム
１２ アーム
１３ バケット
１４ ブームシリンダ
１５ アームシリンダ
１６ バケットシリンダ
１７ エンジン
１８ 油圧ポンプ
１８ａ 斜板角センサ
１９ 発電機
２０ コントロールバルブ
２０ａ ポンプ圧検出部
２１ 走行モータ
２２ キャパシタ
２３ インバータ
２３ａ ハイブリッドコントローラ
２４ 旋回モータ
２５ 回転センサ
２６ 操作レバー
２７ レバー操作量検出部
２８ 燃料調整ダイヤル
２９ モード切替部
３０ エンジンコントローラ
３２ コモンレール制御部
３３ ポンプコントローラ
１０５ トルク制限値演算部

Claims (6)

1. 上部旋回体を電動モータで旋回させる作業機械における電動モータの制御装置において、
   いずれかの稼働状態を設定することが可能な稼働状態設定手段と、
   設定される前記稼働状態によって予め設定される電動モータの最大出力を取得する最大出力取得手段と、
   電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記回転速度と前記最大出力とをもとにトルク制限値を演算するトルク制限値演算手段と、
   前記電動モータの加速時に、前記トルク制限値によって前記電動モータのトルクを制限するトルク制限手段と、
   を備え、
   前記最大出力取得手段は、前記電動モータの加速時において、前記電動モータが所定回転速度以下の領域では、いずれの稼働状態でも同一の最大出力を取得し、前記電動モータが所定回転速度を超える領域では、前記稼働状態の設定に応じて予め設定されている最大出力を取得することを特徴とする電動モータの制御装置。
2. 前記トルク制限手段は、前記電動モータの減速時に、設定される前記稼動状態にかかわらず、減速のためのトルク制限値で前記電動モータのトルクを制限することを特徴とする請求項１に記載の電動モータの制御装置。
3. 前記稼働状態設定手段は、作業モード選択部および／またはスロットルダイヤルであることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の電動モータの制御装置。
4. 上部旋回体を電動モータで旋回させる作業機械における電動モータの制御方法において、
   いずれかの稼働状態を設定する稼働状態設定ステップと、
   設定される前記稼働状態によって予め設定される電動モータの最大出力を取得する最大出力取得ステップと、
   電動モータの回転速度を検出する回転速度検出ステップと、
   前記回転速度と前記最大出力とをもとにトルク制限値を演算するトルク制限値演算ステップと、
   前記電動モータの加速時に、前記トルク制限値によって前記電動モータのトルクを制限するトルク制限ステップと、
   を含み、
   前記最大出力取得ステップは、前記電動モータの加速時において、前記電動モータが所定回転速度以下の領域では、いずれの稼働状態でも同一の最大出力を取得し、前記電動モータが所定回転速度を超える領域では、前記稼働状態の設定に応じて予め設定されている最大出力を取得することを特徴とする電動モータの制御方法。
5. 前記トルク制限ステップは、前記電動モータの減速時に、設定される前記稼動状態にかかわらず、減速のためのトルク制限値で前記電動モータのトルクを制限することを特徴とする請求項４に記載の電動モータの制御方法。
6. 前記稼働状態設定ステップは、作業モード選択設定および／またはスロットルダイヤル値の設定であることを特徴とする請求項４または５に記載の電動モータの制御方法。

Images