JP5459713B2 - Electric construction machine - Google Patents

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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

本発明は、電動式建設機械に係り、さらに詳しくは、蓄電デバイス、電動モータ等からなる電動システムと車体との間の絶縁抵抗劣化検出機能を有する電動式建設機械に関する。   The present invention relates to an electric construction machine, and more particularly, to an electric construction machine having a function of detecting deterioration of insulation resistance between an electric system including a power storage device, an electric motor, and the like and a vehicle body.

近年、電動モータ及び蓄電デバイス(バッテリや電気二重層キャパシタ等)を用いることにより、油圧アクチュエータのみを用いた従来の建設機械よりエネルギ効率を高め、省エネルギ化を図ったハイブリッド型建設機械が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, hybrid construction machines have been proposed that use an electric motor and a power storage device (battery, electric double layer capacitor, etc.) to improve energy efficiency and save energy compared to conventional construction machines that use only hydraulic actuators. (For example, refer to Patent Document 1).

電動モータ(電動アクチュエータ)は油圧アクチュエータに比べてエネルギ効率が良い、制動時の運動エネルギを電気エネルギとして回生できる(油圧アクチュエータの場合は熱にして放出)といった、エネルギ的に優れた特徴がある。   Electric motors (electric actuators) have energy-efficient characteristics such as better energy efficiency than hydraulic actuators, and can regenerate kinetic energy during braking as electric energy (in the case of hydraulic actuators, release it as heat).

例えば、特許文献1に示される従来技術では、旋回体の駆動アクチュエータとして電動モータを搭載した油圧ショベルの実施の形態が示されている。油圧ショベルの旋回体を走行体に対して旋回駆動するアクチュエータ(従来は油圧モータを使用)は、使用頻度が高く、作業において起動停止、加速減速を頻繁に繰り返す。   For example, in the prior art disclosed in Patent Document 1, an embodiment of a hydraulic excavator in which an electric motor is mounted as a drive actuator for a revolving structure is shown. Actuators that drive the swing body of a hydraulic excavator to swing with respect to a traveling body (conventionally using a hydraulic motor) are frequently used, and frequently start and stop and accelerate and decelerate repeatedly during work.

このとき、減速時(制動時)における旋回体の運動エネルギは、油圧アクチュエータの場合は油圧回路上で熱として捨てられるが、電動モータの場合は電気エネルギとしての回生が見込めることから、省エネルギ化が図れる。   At this time, the kinetic energy of the swinging body during deceleration (during braking) is discarded as heat on the hydraulic circuit in the case of a hydraulic actuator, but in the case of an electric motor, regeneration as electric energy can be expected. Can be planned.

ところで、このようなハイブリッド型油圧ショベルに搭載するような電動アクチュエータ及び蓄電デバイスは、高電圧・大電流で使用されるため、メインの電気回路と車体との間の絶縁抵抗が劣化した場合に、その絶縁抵抗劣化部を通じて車体に電流が流れ、火災や感電等の危険に繋がる虞がある。   By the way, since the electric actuator and the electric storage device mounted on such a hybrid hydraulic excavator are used at a high voltage and a large current, when the insulation resistance between the main electric circuit and the vehicle body deteriorates, Current may flow through the vehicle body through the insulation resistance degradation portion, which may lead to a risk of fire or electric shock.

このような問題に対処するために、例えば、対象回路に所定周波数の交流信号を印加し、予め決められた測定点における交流信号の振幅レベルを計測することによって絶縁抵抗劣化を検知する装置がある。また、昇圧回路(チョッパ等)が蓄電デバイスとインバータの間に組み込まれたシステムにおいて、昇圧回路作動時に誤検出を防止すると共に絶縁抵抗劣化を継続検知できる装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   In order to cope with such a problem, for example, there is an apparatus that detects an insulation resistance deterioration by applying an AC signal of a predetermined frequency to a target circuit and measuring the amplitude level of the AC signal at a predetermined measurement point. . In addition, in a system in which a booster circuit (such as a chopper) is incorporated between an electricity storage device and an inverter, an apparatus that can prevent erroneous detection and continuously detect insulation resistance degradation when the booster circuit is operated is disclosed (for example, Patent Documents). 2).

さらに、絶縁抵抗劣化の検知手段のみだけでなく、絶縁抵抗劣化が検知された時の車両あるいは機械の対処方法に関する技術もある。
絶縁抵抗劣化部位を特定可能な手段を用いることで、絶縁抵抗劣化が検知された場合に、走行に使用するモータの駆動に支障が少ない部位の絶縁抵抗劣化に対してはモータの駆動を継続し、モータを駆動して車両を走行させることが困難な部位の絶縁抵抗劣化に対してはメインリレーをオフしてモータの駆動を停止する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
Furthermore, there is a technique related not only to a means for detecting insulation resistance deterioration but also a method for dealing with a vehicle or machine when insulation resistance deterioration is detected.
By using a means that can identify the insulation resistance degradation part, when insulation resistance deterioration is detected, the motor drive is continued for insulation resistance deterioration in parts where there is little hindrance to driving the motor used for running. A technique is disclosed in which the main relay is turned off to stop driving the motor against insulation resistance deterioration at a site where it is difficult to drive the vehicle by driving the motor (see, for example, Patent Document 3).

特開2001−16704号公報JP 2001-16704 A 特開2009−109278号公報JP 2009-109278 A 特開2005−304138号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-304138

しかし、特許文献3の従来技術では、車両が走行中に、車両走行させることが困難な部位の絶縁抵抗劣化を検知してモータを停止させると、後続車両との衝突等を招く虞がある。   However, in the prior art of Patent Document 3, if the motor is stopped while detecting deterioration of insulation resistance in a portion where it is difficult to drive the vehicle while the vehicle is running, there is a risk of causing a collision with the following vehicle.

特許文献3の従来技術を電動式建設機械に適用した場合にも同様な課題が生じる。例えば、ショベルを動かしている最中に上述した部位に絶縁抵抗劣化を検知すると、車体を動かすためのアクチュエータ(旋回、走行、フロント等)を停止させて、停止したその場所からの動作が全くできなくなってしまう虞がある。   A similar problem arises when the prior art of Patent Document 3 is applied to an electric construction machine. For example, if the insulation resistance deterioration is detected in the above-mentioned part while moving the excavator, the actuator (turning, running, front, etc.) for moving the vehicle body is stopped, and the operation from the place where it stopped can be performed at all. There is a risk of disappearing.

建設機械の作業現場は鉱山のような傾斜が急で、かつ高所というような危険な場所が多く、さらに多数の建設機械が密集して稼働しているため、上述したような異常時に車体を全く動かせなくなると、安全な場所へ車体を移動できず、他の建設機械と衝突する等の二次的な災害を発生させる虞がある。   There are many dangerous places, such as mines, where the construction machine work site has a steep slope like a mine, and many construction machines are operating densely. If it cannot be moved at all, the vehicle body cannot be moved to a safe place and there is a risk of causing a secondary disaster such as collision with other construction machines.

一方、上述したような異常時に無制限に電動式建設機械の運転・作業の継続を許容すると、異常個所からの感電や、火災の発生等の危険が継続、増大する虞がある。   On the other hand, if the operation / work of the electric construction machine is allowed to continue without limitation in the event of an abnormality as described above, there is a risk that the risk of electric shock from an abnormal location or the occurrence of a fire will continue or increase.

さらに、電動モータの駆動に支障が少ない部位の絶縁抵抗劣化に対しては、電動モータの駆動を継続するとしても、絶縁抵抗劣化部位には高電圧が発生しているため、オペレータに対する安全や機械の対する安全が確保されないという課題がある。   Furthermore, with respect to insulation resistance deterioration in parts where there is little hindrance to driving the electric motor, even if the electric motor continues to be driven, high voltage is generated in the part where insulation resistance deteriorates. There is a problem that safety is not secured.

本発明は上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、旋回体の駆動に電動モータを用いた電動式建設機械において、電動モータ、インバータ、蓄電装置等の電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも、作業現場における機械及びオペレータの安全を確保できる電動式建設機械を提供するものである。   The present invention has been made on the basis of the above-described matters, and its purpose is to reduce the insulation resistance of an electric system such as an electric motor, an inverter, and a power storage device in an electric construction machine using an electric motor for driving a revolving structure. It is an object of the present invention to provide an electric construction machine capable of ensuring the safety of a machine and an operator at a work site even when detected.

上記の目的を達成するために、第1の発明は、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する第1電動モータと、旋回体と、前記旋回体駆動用の第2電動モータと、前記第1電動モータと第2電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第1電動モータ駆動用の第1インバータと、前記第2電動モータ駆動用の第2インバータとを備えた電動式建設機械において、前記第1電動モータと前記第2電動モータと前記第1インバータと前記第2インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、前記第1インバータと前記第2インバータとにそれぞれトルク増減指令を出力することで、前記第1電動モータ及び前記第2電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記第1電動モータの回転数を低下させる監視制御手段を備えたものとする。   In order to achieve the above object, a first invention provides a hydraulic pump that supplies pressure oil to an actuator, a first electric motor that drives the hydraulic pump, a swivel body, and a second for driving the swivel body. An electric motor, an electricity storage device connected to the first electric motor and the second electric motor, a first inverter for driving the first electric motor, and a second inverter for driving the second electric motor In an electric construction machine, a deterioration of insulation resistance between an electric system composed of the first electric motor, the second electric motor, the first inverter, the second inverter, and the power storage device and a vehicle body is detected. By outputting torque increase / decrease commands to the insulation resistance deterioration detecting means, the first inverter, and the second inverter, respectively, so that the first electric motor and the second electric motor can rotate. A control device for controlling the number, the control device, when the insulation resistance deterioration detection means detects the deterioration of the insulation resistance of the electric system, notifies the operator of the deterioration of the insulation resistance of the electric system, It is assumed that monitoring control means for reducing the rotation speed of the first electric motor is provided.

上記の目的を達成するために、第2の発明は、原動機と、前記原動機により駆動され、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記原動機の駆動に従動する第1電動モータと、旋回体と、前記旋回体駆動用の第2電動モータと、前記第1電動モータ及び第2電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第1の電動モータ駆動用の第1インバータと、前記第2電動モータ駆動用の第2インバータと、前記旋回体の駆動を指令する旋回用の操作レバー装置とを備えた電動式建設機械において、前記第1電動モータと前記第2電動モータと前記第1インバータと前記第2インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、前記第1インバータと前記第2インバータとにそれぞれトルク増減指令を出力することで、前記第1電動モータ及び前記第2電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記原動機の回転数または出力を低下させる監視制御手段を備えたものとする。   In order to achieve the above object, a second invention includes a prime mover, a hydraulic pump that is driven by the prime mover and supplies pressure oil to an actuator, a first electric motor that is driven by the prime mover, and a swing body A second electric motor for driving the revolving structure, an electric storage device connected to the first electric motor and the second electric motor, a first inverter for driving the first electric motor, and the second electric motor In an electric construction machine comprising a second inverter for driving a motor and an operation lever device for turning for commanding driving of the turning body, the first electric motor, the second electric motor, and the first inverter; Insulation resistance deterioration detection means for detecting deterioration of insulation resistance between the vehicle body and an electric system composed of the second inverter and the power storage device, the first inverter and the second input And a control device for controlling the rotational speeds of the first electric motor and the second electric motor by outputting torque increase / decrease commands to the motor, respectively. When the deterioration of the insulation resistance of the electric system is detected, the operator is informed of the deterioration of the insulation resistance of the electric system, and is provided with monitoring control means for reducing the rotational speed or output of the prime mover.

上記の目的を達成するために、第3の発明は、原動機と、前記原動機により駆動され、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、旋回体と、前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動される前記旋回体駆動用の油圧モータと、前記原動機の駆動に従動する第1電動モータと、前記旋回体駆動用の第2電動モータと、前記第1電動モータ及び第2電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第1の電動モータ駆動用の第1のインバータと、前記第2電動モータ駆動用の第2インバータと、前記旋回体の駆動を指令する旋回用の操作レバー装置とを備えた電動式建設機械において、前記第1電動モータと前記第2電動モータと前記第1インバータと前記第2インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、前記旋回用の操作レバー装置が操作されたときに前記第2電動モータと前記油圧モータの両方を駆動して、前記第2電動モータと前記油圧モータのトルクの合計で前記旋回体の駆動を行う油圧電動複合旋回モードと、前記旋回用の操作レバー装置が操作されたときに前記油圧モータのみを駆動して、前記油圧モータのみのトルクで前記旋回体の駆動を行う油圧単独旋回モードとの切替えを行う制御装置とを備え、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に前記油圧単独旋回モードに切り替える制御切替え手段と、前記油圧単独旋回モードにおいて、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記原動機の回転数または出力を低下させる監視制御手段とを備えたものとする。   In order to achieve the above object, the third invention is driven by a prime mover, a hydraulic pump that is driven by the prime mover and supplies pressure oil to the actuator, a revolving body, and a pressure oil supplied from the hydraulic pump. Connected to the hydraulic motor for driving the revolving structure, the first electric motor driven by the drive of the prime mover, the second electric motor for driving the revolving structure, the first electric motor and the second electric motor. A power storage device, a first inverter for driving the first electric motor, a second inverter for driving the second electric motor, and an operation lever device for turning that commands driving of the turning body. In the above-described electric construction machine, the first electric motor, the second electric motor, the first inverter, the second inverter, and the electric storage system between the electric system and the vehicle body. Insulation resistance deterioration detecting means for detecting deterioration of insulation resistance, and when the turning operation lever device is operated, both the second electric motor and the hydraulic motor are driven, and the second electric motor, A hydraulic / electric combined swing mode in which the swing body is driven with the total torque of the hydraulic motor, and only the hydraulic motor is driven when the swing operation lever device is operated, and the torque of only the hydraulic motor is used. A control device for switching to a hydraulic single swing mode for driving the swivel body, and the control device detects the deterioration of the insulation resistance of the electric system when the insulation resistance deterioration detection means detects the deterioration of the insulation resistance of the electric system. In the control switching means for switching to the turning mode, and in the hydraulic only turning mode, the operator is notified of the deterioration of the insulation resistance of the electric system, and the rotational speed of the prime mover Others and that a monitoring control means for reducing the output.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗劣化を検知した場合に前記電動システム内の母線の電圧を検知前よりも低下させる母線電圧低下手段を備えたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the control device is configured such that when the insulation resistance deterioration detecting unit detects the insulation resistance deterioration of the electric system, the bus in the electric system It is characterized in that it is provided with a bus voltage lowering means for lowering the voltage of the first line than before the detection.

更に、第5の発明は、第4の発明において、前記蓄電デバイスの前記電動システムからの電気回路的な接続切断手段をさらに備え、前記制御装置は、前記母線電圧低下手段によって前記電動システム内の母線電圧を低下させた後に、前記接続切断手段によって前記蓄電デバイスを前記電動システムから切り離す処理シーケンスを備えていることを特徴とする。   Furthermore, a fifth invention according to the fourth invention further comprises means for disconnecting an electric circuit from the electric system of the power storage device, and the control device is provided in the electric system by the bus voltage lowering means. It is characterized by comprising a processing sequence for disconnecting the electricity storage device from the electric system by the disconnection means after the bus voltage is lowered.

また、第6の発明は、第3の発明において、前記制御装置は、前記油圧単独旋回モードに切り替えた後に、絶縁抵抗劣化部位を特定するために、前記電動システム内の回路開閉手段またはスイッチング素子の開閉を伴う処理シーケンスを備えていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention based on the third aspect, the control device switches the circuit to the circuit opening / closing means or the switching element in the electric system in order to identify an insulation resistance deterioration portion after switching to the hydraulic single swing mode. It is characterized in that it has a processing sequence that involves opening and closing.

更に、第7の発明は、第1乃至第3の発明のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、監視制御手段によって機械停止したことを記憶する第1の処理シーケンスと、機械停止後の再起動時において、前回は電動システムの絶縁抵抗の劣化により機械停止したことをオペレータに報知すると共に原動機の回転数または出力を制限する第2の処理シーケンスを備えたことを特徴とする。   Further, according to a seventh invention, in any one of the first to third inventions, when the insulation resistance deterioration detecting means detects the deterioration of the insulation resistance of the electric system, the control device uses the monitoring control means. In the first processing sequence for memorizing that the machine has been stopped, and at the time of restart after the machine is stopped, the operator is informed that the machine has been stopped last time due to deterioration of the insulation resistance of the electric system, and the rotation speed or output of the prime mover is output. A second processing sequence to be limited is provided.

本発明によれば、旋回体の駆動に電動モータを用いた電動式建設機械において、電動モータ、インバータ、蓄電装置等の電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも機械を安全な姿勢にすると共に安全な場所に移動させるだけの最低限の動力を確保した上で、オペレータに機械停止の警告を行うので、作業現場における機械及びオペレータの安全を確保することができる。   According to the present invention, in an electric construction machine using an electric motor for driving a revolving structure, even when insulation resistance deterioration of an electric system such as an electric motor, an inverter, and a power storage device is detected, the machine is brought into a safe posture. At the same time, the minimum power required to move to a safe place is ensured, and the operator is warned of the machine stop, so that the safety of the machine and the operator at the work site can be ensured.

本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態を示す側面図である。1 is a side view showing a first embodiment of an electric construction machine according to the present invention. 本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an electric / hydraulic device constituting a first embodiment of an electric construction machine according to the present invention. 本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態のシステム構成及び制御ブロック図である。1 is a system configuration and control block diagram of a first embodiment of an electric construction machine according to the present invention. 本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態を構成する電動システムの電気回路図である。1 is an electric circuit diagram of an electric system constituting a first embodiment of an electric construction machine of the present invention. 本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process sequence after the insulation resistance degradation detection of 1st Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス(再起動)を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process sequence (restart) after the insulation resistance degradation detection of 1st Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第2の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。It is a system block diagram of the electric / hydraulic apparatus which comprises 2nd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。It is a system block diagram of the electric / hydraulic apparatus which comprises 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態のシステム構成及び制御ブロック図である。It is a system configuration | structure and control block diagram of 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における旋回油圧システムの構成を示す油圧回路図である。It is a hydraulic circuit diagram which shows the structure of the turning hydraulic system in 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における油圧ポンプのトルク制御特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the torque control characteristic of the hydraulic pump in 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における旋回用スプールのメータイン開口面積特性及びブリードオフ開口面積特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the meter-in opening area characteristic and bleed-off opening area characteristic of the spool for rotation in 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における旋回用スプールのメータアウト開口面積特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the meter-out opening area characteristic of the spool for rotation in 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における油圧パイロット信号(操作パイロット圧)に対する旋回用スプール61のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁63との合成開口面積特性を示す特性図であるFIG. 10 is a characteristic diagram showing a composite opening area characteristic of a meter-in throttle of a turning spool 61 and a center bypass cut valve 63 with respect to a hydraulic pilot signal (operation pilot pressure) in a third embodiment of the electric construction machine of the present invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における油圧電動複合旋回モードでの旋回駆動時における油圧パイロット信号(パイロット圧)、メータイン圧力(M/I圧)、旋回電動モータのアシストトルク、旋回体の回転速度(旋回速度)の時系列波形を示す特性図である。A hydraulic pilot signal (pilot pressure), meter-in pressure (M / I pressure), assist torque of the swing electric motor at the time of swing drive in the hydraulic / electric combined swing mode in the third embodiment of the electric construction machine of the present invention; It is a characteristic view which shows the time-sequential waveform of the rotational speed (turning speed) of a turning body. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における油圧パイロット信号(操作パイロット圧)に対する旋回用スプール61のメータアウト開口面積特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the meter-out opening area characteristic of the spool 61 for rotation with respect to the hydraulic pilot signal (operating pilot pressure) in 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における油圧電動複合旋回モードでの旋回停止時における油圧パイロット信号(パイロット圧)、メータアウト圧力(M/O圧)、旋回電動モータのアシストトルク、上部旋回体の回転速度(旋回速度)の時系列波形を示す特性図である。Hydraulic pilot signal (pilot pressure), meter-out pressure (M / O pressure), assist torque of swing electric motor when stopping turning in hydraulic / electric combined swing mode in the third embodiment of the electric construction machine of the present invention FIG. 5 is a characteristic diagram showing a time-series waveform of the rotational speed (swing speed) of the upper swing body. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における旋回用の可変オーバーロードリリーフ弁のリリーフ圧特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relief pressure characteristic of the variable overload relief valve for rotation in 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態の油圧ショベルの異常処理シーケンス(油圧電動複合旋回モードから油圧単独旋回モードへの切替え)を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the abnormality processing sequence (switching from a hydraulic electric combined swing mode to a hydraulic independent swing mode) of the hydraulic excavator of 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process sequence after the insulation resistance degradation detection of 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention. 本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス(再起動)を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process sequence (reactivation) after the insulation resistance degradation detection of 3rd Embodiment of the electric construction machine of this invention.

以下、建設機械として油圧ショベルを例にとって本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は、旋回体を備えた建設機械全般(作業機械を含む)に適用が可能であり、本発明の適用は油圧ショベルに限定されるものではない。例えば、本発明は旋回体を備えたクレーン車等、その他の建設機械にも適用可能である。図1は本発明の電動式建設機械の一実施の形態を示す側面図、図2は本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図、図3は本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態のシステム構成及び制御ブロック図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a hydraulic excavator as an example of a construction machine. The present invention can be applied to all construction machines (including work machines) provided with a revolving structure, and the application of the present invention is not limited to a hydraulic excavator. For example, the present invention can be applied to other construction machines such as a crane truck provided with a revolving structure. FIG. 1 is a side view showing an embodiment of an electric construction machine according to the present invention, and FIG. 2 is a system configuration diagram of an electric / hydraulic device constituting the first embodiment of the electric construction machine according to the present invention. FIG. 3 is a system configuration and control block diagram of the first embodiment of the electric construction machine of the present invention.

図1において、電動式油圧ショベルは走行体10と、走行体10上に旋回可能に設けた旋回体20及び旋回体20に装設したショベル機構30を備えている。   In FIG. 1, the electric excavator includes a traveling body 10, a revolving body 20 provided on the traveling body 10 so as to be able to turn, and a shovel mechanism 30 installed on the revolving body 20.

走行体10は、一対のクローラ11a,11b及びクローラフレーム12a,12b(図1では片側のみを示す)、各クローラ11a,11bを独立して駆動制御する一対の走行用油圧モータ13、14及びその減速機構等で構成されている。   The traveling body 10 includes a pair of crawlers 11a and 11b and crawler frames 12a and 12b (only one side is shown in FIG. 1), a pair of traveling hydraulic motors 13 and 14 that independently drive and control the crawlers 11a and 11b, and It consists of a speed reduction mechanism.

旋回体20は、旋回フレーム21と、旋回フレーム21上に設けられた、原動機としての駆動モータ201と、旋回電動モータ25と、駆動モータ201及び旋回電動モータ25に接続される蓄電デバイスとしてのバッテリ202と、旋回電動モータ25の回転を減速する減速機構26等から構成され、旋回電動モータ25の駆動力が減速機構26を介して伝達され、その駆動力により走行体10に対して旋回体20(旋回フレーム21)を旋回駆動させる。   The swing body 20 includes a swing frame 21, a drive motor 201 as a prime mover provided on the swing frame 21, a swing electric motor 25, and a battery as a power storage device connected to the drive motor 201 and the swing electric motor 25. 202 and a speed reduction mechanism 26 that decelerates the rotation of the turning electric motor 25, and the driving force of the turning electric motor 25 is transmitted through the speed reduction mechanism 26, and the turning force 20 is transmitted to the traveling body 10 by the driving force. (Swivel frame 21) is swiveled.

また、旋回体20にはショベル機構(フロント装置)30が搭載されている。ショベル機構30は、ブーム31と、ブーム31を駆動するためのブームシリンダ32と、ブーム31の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム33と、アーム33を駆動するためのアームシリンダ34と、アーム33の先端に回転可能に軸支されたバケット35と、バケット35を駆動するためのバケットシリンダ36等で構成されている。   Further, an excavator mechanism (front device) 30 is mounted on the revolving unit 20. The shovel mechanism 30 includes a boom 31, a boom cylinder 32 for driving the boom 31, an arm 33 rotatably supported near the tip of the boom 31, and an arm cylinder 34 for driving the arm 33. The bucket 35 includes a bucket 35 rotatably supported at the tip of the arm 33, a bucket cylinder 36 for driving the bucket 35, and the like.

さらに、旋回体20の旋回フレーム21上には、上述した走行用油圧モータ13,14、旋回油圧モータ27、ブームシリンダ32、アークシリンダ34、バケットシリンダ36等の油圧アクチュエータを駆動するための油圧システム40が搭載されている。油圧システム40は、油圧を発生する油圧源となる油圧ポンプ41(図2)及び各アクチュエータを駆動制御するためのコントロールバルブ42(図2)を含み、油圧ポンプ41は駆動モータ201によって駆動される。   Further, a hydraulic system for driving hydraulic actuators such as the traveling hydraulic motors 13 and 14, the swing hydraulic motor 27, the boom cylinder 32, the arc cylinder 34, and the bucket cylinder 36 described above is provided on the swing frame 21 of the swing body 20. 40 is installed. The hydraulic system 40 includes a hydraulic pump 41 (FIG. 2) serving as a hydraulic source for generating hydraulic pressure and a control valve 42 (FIG. 2) for driving and controlling each actuator. The hydraulic pump 41 is driven by a drive motor 201. .

次に、油圧ショベルの電動・油圧機器のシステム構成について概略説明する。図2に示すように、原動機としての駆動モータ201の駆動力は油圧ポンプ41に伝達されている。コントロールバルブ42は、旋回以外の操作レバー装置73(図3参照)からの操作指令(油圧パイロット信号)に応じて、ブームシリンダ32、アームシリンダ34、バケットシリンダ36及び走行用油圧モータ13,14に供給される圧油の流量と方向を制御する。   Next, the system configuration of the electric / hydraulic equipment of the hydraulic excavator will be outlined. As shown in FIG. 2, the driving force of the driving motor 201 as a prime mover is transmitted to the hydraulic pump 41. The control valve 42 is applied to the boom cylinder 32, the arm cylinder 34, the bucket cylinder 36, and the traveling hydraulic motors 13 and 14 in response to an operation command (hydraulic pilot signal) from an operation lever device 73 (see FIG. 3) other than turning. Controls the flow rate and direction of pressure oil supplied.

電動システムは、上述した駆動モータ201、バッテリ202及び旋回電動モータ25と、パワーコントロールユニット55及びメインコンタクタ56等から構成されている。パワーコントロールユニット55はチョッパ51、インバータ52,53、平滑コンデンサ54等を有し、メインコンタクタ56はメインリレー57、突入電流防止回路58等を有している。本実施の形態においては、駆動モータ201を駆動するためにエネルギ容量の高いバッテリ202が必要となる。   The electric system includes the drive motor 201, the battery 202, and the swing electric motor 25 described above, the power control unit 55, the main contactor 56, and the like. The power control unit 55 includes a chopper 51, inverters 52 and 53, a smoothing capacitor 54, and the like, and the main contactor 56 includes a main relay 57, an inrush current prevention circuit 58, and the like. In the present embodiment, a battery 202 having a high energy capacity is required to drive the drive motor 201.

バッテリ202からの直流電力はチョッパ51によって所定の母線電圧に昇圧され、旋回電動モータ25を駆動するためのインバータ52、駆動モータ201を駆動するためのインバータ53に入力される。平滑コンデンサ54は、母線電圧を安定化させるために設けられている。旋回電動モータ25は減速機構26を介して旋回体20を駆動する。駆動モータ201及び旋回電動モータ25の駆動状態(力行しているか回生しているか)によって、バッテリ202は充放電されることになる。   The DC power from the battery 202 is boosted to a predetermined bus voltage by the chopper 51 and input to the inverter 52 for driving the swing electric motor 25 and the inverter 53 for driving the drive motor 201. The smoothing capacitor 54 is provided to stabilize the bus voltage. The turning electric motor 25 drives the turning body 20 via the speed reduction mechanism 26. The battery 202 is charged / discharged depending on the drive state of the drive motor 201 and the swing electric motor 25 (whether powering or regenerating).

コントローラ80は、旋回操作指令信号や、圧力信号及び回転速度信号等(後述)を用いて、コントロールバルブ42、パワーコントロールユニット55に対する制御指令を生成し、原動機としての駆動モータ201の制御、旋回制御、電動システムの異常監視、エネルギマネジメント等の制御、絶縁劣化部位の特定のための検知シーケンスや処理シーケンス等を行う。   The controller 80 generates a control command for the control valve 42 and the power control unit 55 by using a turning operation command signal, a pressure signal, a rotation speed signal, and the like (described later), and controls the driving motor 201 as a prime mover and turning control. Control of abnormality of electric system, control of energy management, etc., detection sequence and processing sequence for specifying insulation deterioration part are performed.

絶縁抵抗劣化検知装置90は、経路90A及び90Bを介して、電動システムのメイン回路に接続される。本実施の形態においては、メインコンタクタ56のメインリレー57開放時でも電動システムのメイン回路の絶縁抵抗劣化の検知が可能なように2経路を同時に検知できる構成としている。また、絶縁抵抗劣化検知装置90は交流あるいはパルス波形を生成する交流電源部90Cと、電動システムのメイン回路にこの交流あるいはパルス波形を印加して所定の部位の信号の振幅レベルや波形等を測定する測定部90Dと、印加信号と測定信号とを比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、予め設定された設定値と比較して絶縁抵抗劣化の有無を判断する演算部90Eと、この絶縁抵抗劣化判断信号をコントローラ80に通知する出力部90Fとを備えている。   The insulation resistance deterioration detection device 90 is connected to the main circuit of the electric system via paths 90A and 90B. In the present embodiment, the two paths can be detected simultaneously so that the insulation resistance deterioration of the main circuit of the electric system can be detected even when the main relay 57 of the main contactor 56 is opened. Further, the insulation resistance deterioration detection device 90 measures the amplitude level, waveform, etc. of a signal at a predetermined portion by applying the AC or pulse waveform to an AC power supply unit 90C that generates an AC or pulse waveform and the main circuit of the electric system. The measurement unit 90D that compares the applied signal and the measurement signal to calculate an insulation resistance value for the body frame of the target circuit, and compares the preset value with a preset setting value to determine the presence or absence of insulation resistance degradation. And an output unit 90F for notifying the controller 80 of the insulation resistance deterioration determination signal.

図2において、91〜95は、コントローラ80に設けられた絶縁抵抗劣化部位を特定するための検知シーケンスによって特定できる部位であって、91はバッテリ202〜メインコンタクタ56間母線を、92はメインコンタクタ56〜チョッパ51間母線を、93はインバータ52,53〜チョッパ51間母線を、94は駆動モータ201〜インバータ53間配線を、95は旋回電動モータ〜インバータ52間配線をそれぞれ示している。   In FIG. 2, 91 to 95 are parts that can be specified by a detection sequence for specifying an insulation resistance deterioration part provided in the controller 80, 91 is a bus between the battery 202 and the main contactor 56, and 92 is a main contactor. 56 denotes a bus between the chopper 51, 93 denotes an inverter 52, a bus between the 53 to chopper 51, 94 denotes a wiring between the drive motor 201 to the inverter 53, and 95 denotes a wiring between the swing electric motor and the inverter 52.

絶縁抵抗劣化検知装置90はある部位で絶縁抵抗劣化を検知すると、コントローラ80に劣化有りの信号を通知する。コントローラ80は、この信号を受けて電動システムに対して、絶縁抵抗劣化に対処するための後述する所定のシーケンス処理を行う。   When the insulation resistance deterioration detecting device 90 detects the insulation resistance deterioration at a certain part, it notifies the controller 80 of a signal indicating deterioration. In response to this signal, the controller 80 performs a predetermined sequence process, which will be described later, on the electric system to cope with the deterioration of the insulation resistance.

次に、本発明による旋回制御等を行うのに必要なデバイスや制御手段、制御信号等を図3を用いてさらに詳細に説明する。
油圧ショベルは、駆動モータ201を始動するためのキースイッチ70と、作業中止時にパイロット圧遮断弁76をONにして油圧システムの作動を不能とするゲートロックレバー装置71とを備えている。また、油圧ショベルは、上述したコントローラ80と、コントローラ80の入出力に係わる油圧・電気変換装置74a、電気・油圧変換装置75a,75bを備え、これらは旋回制御システムを構成する。油圧・電気変換装置74a,は例えば圧力センサであり、電気・油圧変換装置75a,75bは例えば電磁比例減圧弁である。
Next, devices, control means, control signals and the like necessary for performing turning control and the like according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
The hydraulic excavator includes a key switch 70 for starting the drive motor 201 and a gate lock lever device 71 that turns on the pilot pressure shut-off valve 76 to disable the hydraulic system when the operation is stopped. The hydraulic excavator includes the above-described controller 80, a hydraulic / electric converter 74a and electric / hydraulic converters 75a and 75b related to input / output of the controller 80, and these constitute a turning control system. The hydraulic / electrical converter 74a is, for example, a pressure sensor, and the electrical / hydraulic converters 75a, 75b are, for example, electromagnetic proportional pressure reducing valves.

コントローラ80は、異常監視・異常処理制御ブロック81、エネルギマネジメント制御ブロック82、電動旋回制御ブロック83A等を備えている。   The controller 80 includes an abnormality monitoring / abnormality processing control block 81, an energy management control block 82, an electric turning control block 83A, and the like.

旋回操作レバー装置72の入力によって発生される油圧パイロット信号は油圧・電気変換装置74aによって電気信号に変換され、電動旋回制御ブロック83Aに入力される。パワーコントロールユニット55内の電動モータ駆動用のインバータ52から出力される旋回モータ速度信号は電動旋回制御ブロック83Aに入力される。電動旋回制御ブロック83Aは、旋回操作レバー装置72からの油圧パイロット信号と、旋回モータ速度信号に基づいて所定の演算を行って旋回電動モータ25の指令トルクを計算し、パワーコントロールユニット55にトルク指令EAを出力する。   The hydraulic pilot signal generated by the input of the turning operation lever device 72 is converted into an electric signal by the hydraulic / electric conversion device 74a and input to the electric turning control block 83A. A swing motor speed signal output from the inverter 52 for driving the electric motor in the power control unit 55 is input to the electric swing control block 83A. The electric turning control block 83A calculates a command torque of the turning electric motor 25 by performing a predetermined calculation based on the hydraulic pilot signal from the turning operation lever device 72 and the turning motor speed signal, and sends a torque command to the power control unit 55. EA is output.

旋回電動モータ25と駆動モータ201とが加速時に消費するエネルギと減速時に回生するエネルギの差によって、バッテリ202の蓄電量が増減することになる。これを制御するのがエネルギマネジメント制御ブロック82であり、バッテリ202の電圧・電流の検出信号を入力し、旋回電動モータ25と駆動モータ201とを適宜制御することにより、バッテリ202の蓄電量を所定の範囲に保つ制御を行う。   The amount of power stored in the battery 202 increases or decreases depending on the difference between the energy consumed by the swing electric motor 25 and the drive motor 201 during acceleration and the energy regenerated during deceleration. This is controlled by the energy management control block 82, which inputs a voltage / current detection signal of the battery 202 and controls the swing electric motor 25 and the drive motor 201 as appropriate, so that the storage amount of the battery 202 is predetermined. Control to keep within the range.

パワーコントロールユニット55、旋回電動モータ25、バッテリ202、パワーコントロールユニット55等の電動システムに故障、異常、警告状態が発生した場合や、絶縁抵抗劣化検知装置90から劣化検出の信号を受信した場合は、異常監視・異常処理制御ブロック81及びエネルギマネジメント制御ブロック82が駆動モータ201の回転数を低減すると共に、母線電圧低下手段としてパワーコントロールユニット55のチョッパ51を制御して、旋回電動モータ25と駆動モータ201の動作可能最低電圧まで母線電圧を低下させる。その後、電動システムに対して、絶縁抵抗劣化に対処するシーケンス処理を行う。   When a failure, abnormality or warning state occurs in an electric system such as the power control unit 55, the swing electric motor 25, the battery 202, or the power control unit 55, or when a deterioration detection signal is received from the insulation resistance deterioration detection device 90 The abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 and the energy management control block 82 reduce the number of revolutions of the drive motor 201 and control the chopper 51 of the power control unit 55 as a bus voltage lowering means to drive the electric motor 25 and the swing electric motor 25. The bus voltage is lowered to the lowest operable voltage of the motor 201. Thereafter, the electric system is subjected to a sequence process for dealing with the deterioration of the insulation resistance.

次に、本発明の電動式建設機械の一実施の形態を構成する電動システムの電気回路を図4を用いて説明する。図4において、図1乃至図3に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図4に示すように、電動システムは、大略バッテリ202と、メインコンタクタ56と、チョッパ51と、主平滑コンデンサ54と、電動モータ25と、電動モータ用インバータ52と、駆動モータ201と、駆動モータ用インバータ53とを備えている。
Next, an electric circuit of an electric system constituting an embodiment of the electric construction machine of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 4, the electric system generally includes a battery 202, a main contactor 56, a chopper 51, a main smoothing capacitor 54, an electric motor 25, an electric motor inverter 52, a driving motor 201, and a driving motor. The inverter 53 is provided.

チョッパ51は、リアクトル51aと、スイッチング素子として例えばIGBTのようなパワートランジスタ(以下トランジスタという)51b,51cと、平滑コンデンサ51dとを備えている。   The chopper 51 includes a reactor 51a, power transistors (hereinafter referred to as transistors) 51b and 51c such as IGBTs, and a smoothing capacitor 51d as switching elements.

リアクトル51aは、一端がメインコンタクタ56を介してバッテリ202の正極に接続され、他端がトランジスタ51bのソース及びトランジスタ51cのドレインに接続されている。トランジスタ51bのドレインは、主平滑コンデンサ54の一端、駆動モータ用インバータ53、及び電動モータ用インバータ52の一端に接続されている。トランジスタ51cのソースは、メインコンタクタ56を介してバッテリ202の負極、主平滑コンデンサ54の他端、駆動モータ用インバータ53、及び電動モータ用インバータ52の他端に接続されている。また、リアクトル51aの一端には、平滑コンデンサ51dの一端が接続され、平滑コンデンサ51dの他端は、トランジスタ51cのソースに接続されている。   Reactor 51a has one end connected to the positive electrode of battery 202 via main contactor 56, and the other end connected to the source of transistor 51b and the drain of transistor 51c. The drain of the transistor 51 b is connected to one end of the main smoothing capacitor 54, one end of the drive motor inverter 53, and one end of the electric motor inverter 52. The source of the transistor 51 c is connected to the negative electrode of the battery 202, the other end of the main smoothing capacitor 54, the other end of the drive motor inverter 53 and the other end of the electric motor inverter 52 via the main contactor 56. One end of the reactor 51a is connected to one end of a smoothing capacitor 51d, and the other end of the smoothing capacitor 51d is connected to the source of the transistor 51c.

各トランジスタ51b,51cのゲートには、図示しないチョッパコントローラが接続されていて、スイッチング制御が行われる。コントローラ80からの指令を受けて2個のトランジスタ51b,51cを交互に開閉させることにより、バッテリ202の電圧を駆動モータ201用インバータ53及び電動モータ25用インバータ52が動作可能な母線電圧に昇圧すると共に、母線電圧を所定の一定値付近に制御する動作を行う。   A chopper controller (not shown) is connected to the gates of the transistors 51b and 51c to perform switching control. In response to a command from the controller 80, the two transistors 51b and 51c are alternately opened and closed to boost the voltage of the battery 202 to a bus voltage at which the inverter 53 for the drive motor 201 and the inverter 52 for the electric motor 25 can operate. At the same time, an operation of controlling the bus voltage near a predetermined constant value is performed.

主平滑コンデンサ54は、直流電圧を平滑する。駆動モータ201用インバータ53及び電動モータ25用インバータ52は、一方にチョッパ51及び主平滑コンデンサ54が接続され、他方には、駆動モータ201と電動モータ25とがそれぞれ接続されている。   The main smoothing capacitor 54 smoothes the DC voltage. The chopper 51 and the main smoothing capacitor 54 are connected to one side of the inverter 53 for the drive motor 201 and the inverter 52 for the electric motor 25, and the drive motor 201 and the electric motor 25 are connected to the other side, respectively.

駆動モータ201用インバータ53及び電動モータ25用インバータ52は、例えばIGBTのようなスイッチング素子としてのトランジスタ53A,52Aそれぞれ6個からなるブリッジ回路を用いて、図示しないインバータコントローラからの指令を受けて、電流のON/OFFを繰り返し、パルス幅を変動させることで疑似的に三相交流を作り出し、駆動モータ201及び電動モータ25を駆動する。なお、インバータコントローラはコントローラ80からの指令で制御される。   The inverter 53 for the drive motor 201 and the inverter 52 for the electric motor 25 receive a command from an inverter controller (not shown) using a bridge circuit including six transistors 53A and 52A as switching elements such as an IGBT, By repeating ON / OFF of the current and changing the pulse width, a pseudo three-phase alternating current is created, and the drive motor 201 and the electric motor 25 are driven. The inverter controller is controlled by a command from the controller 80.

図4において、絶縁抵抗劣化検知装置90の経路90Aは、バッテリ202〜メインコンタクタ56間母線91に、経路90Bは、インバータ52,53〜チョッパ51間母線93にそれぞれ接続されている。   In FIG. 4, the path 90A of the insulation resistance deterioration detection device 90 is connected to the bus 91 between the battery 202 and the main contactor 56, and the path 90B is connected to the bus 93 between the inverters 52 and 53 to the chopper 51.

ここで、絶縁抵抗劣化部位を特定するための検知シーケンスについて説明する。上述したように、電動システムにおいては、駆動モータ201用インバータ53及び電動モータ25用インバータ52のスイッチング素子53A,52A、チョッパ51のトランジスタ51b,51c、及びメインコンタクタ56のメインリレー57をコントローラ80のエネルギマネジメント制御ブロック82からの信号によりそれぞれ開閉可能に構成している。これら構成部材の開閉を制御しながら絶縁抵抗劣化検知装置90の測定信号を異常監視・異常処理制御ブロック81で監視することで、絶縁抵抗劣化部位を特定することができる。   Here, a detection sequence for specifying the insulation resistance degradation site will be described. As described above, in the electric system, the switching elements 53A and 52A of the inverter 53 for the drive motor 201 and the inverter 52 for the electric motor 25, the transistors 51b and 51c of the chopper 51, and the main relay 57 of the main contactor 56 are connected to the controller 80. Each can be opened and closed by a signal from the energy management control block 82. By monitoring the measurement signal of the insulation resistance deterioration detection device 90 by the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 while controlling the opening / closing of these components, the insulation resistance deterioration portion can be specified.

例えば、絶縁抵抗劣化部位がバッテリ202〜メインコンタクタ56間母線91の場合には、通常状態においては、経路90Aと経路90Bの両方で絶縁抵抗の劣化が検知される。ここで、メインコンタクタ56のメインリレー57を開動作すると、経路90Bの劣化検知が消去し、経路90Aが劣化検知のままとなり、絶縁抵抗劣化部位であるバッテリ202〜メインコンタクタ56間母線91を特定することができる。   For example, when the insulation resistance deterioration portion is the bus 91 between the battery 202 and the main contactor 56, deterioration of the insulation resistance is detected in both the route 90A and the route 90B in the normal state. Here, when the main relay 57 of the main contactor 56 is opened, the deterioration detection of the path 90B is erased, the deterioration of the path 90A remains as it is, and the bus 91 between the battery 202 and the main contactor 56 that is the insulation resistance deterioration portion is specified. can do.

また、絶縁抵抗劣化部位が駆動モータ201〜インバータ53間配線94の場合には、通常状態において経路90Aと経路90Bの両方で絶縁抵抗の劣化が検知され、メインコンタクタ56のメインリレー57を開動作すると、経路90Aの劣化検知が消去し、経路90Bが劣化検知のままとなる。次に、駆動モータ用インバータ53のスイッチング素子53Aを全部OFFさせて、経路90Bの劣化検知が消去することで、絶縁抵抗劣化部位である駆動モータ201〜インバータ53間配線94を特定することができる。   When the insulation resistance deterioration portion is the wiring 94 between the drive motor 201 and the inverter 53, the deterioration of the insulation resistance is detected in both the path 90A and the path 90B in the normal state, and the main relay 57 of the main contactor 56 is opened. Then, the deterioration detection of the route 90A is erased, and the route 90B remains as the deterioration detection. Next, all the switching elements 53A of the drive motor inverter 53 are turned off, and the deterioration detection of the path 90B is eliminated, whereby the wiring 94 between the drive motor 201 and the inverter 53, which is an insulation resistance deterioration portion, can be specified. .

これら構成部材の開閉制御はコントローラ80のエネルギマネジメント制御ブロック82からの検知シーケンスで実行される。   The opening / closing control of these components is executed by a detection sequence from the energy management control block 82 of the controller 80.

次に、本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態において、絶縁抵抗劣化検知装置90から絶縁抵抗劣化検出の信号を受信した際の処理シーケンスについて図5及び図6を用いて説明する。   Next, in the first embodiment of the electric construction machine of the present invention, a processing sequence when an insulation resistance deterioration detection signal is received from the insulation resistance deterioration detection device 90 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. .

図5は本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスを示すフローチャート図、図6は本発明の電動式建設機械の第1の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス(再起動)を示すフローチャート図である。   FIG. 5 is a flowchart showing a processing sequence after the insulation resistance deterioration detection of the first embodiment of the electric construction machine of the present invention, and FIG. 6 is the insulation of the first embodiment of the electric construction machine of the present invention. It is a flowchart figure which shows the process sequence (reactivation) after resistance degradation detection.

まず、図5のステップ(S101)では、電動システムの絶縁抵抗が正常か否か判断される。具体的には、コントローラ80のエネルギマネジメント制御ブロック82から電動建設機械の運転中に絶縁抵抗劣化検知装置90を作動させ、上述したように演算部90Eで印加信号と測定信号を比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、この絶縁抵抗値と設定値と比較して、絶縁抵抗値が設定値以上であれば、絶縁抵抗が正常なのでYESと判断され、絶縁抵抗値が設定値以下であれば、絶縁抵抗劣化検知なのでNOと判断される。   First, in step (S101) of FIG. 5, it is determined whether the insulation resistance of the electric system is normal. Specifically, the insulation resistance deterioration detecting device 90 is operated from the energy management control block 82 of the controller 80 during the operation of the electric construction machine, and the applied signal and the measurement signal are compared in the arithmetic unit 90E as described above to compare the target circuit. If the insulation resistance value is equal to or greater than the set value, it is determined that the insulation resistance is normal, and the insulation resistance value is set to the set value. If it is below, it is determined NO because insulation resistance deterioration is detected.

ステップ(S101)でYESと判断された場合には、元に戻り絶縁抵抗の正常か否かの判断を継続して行う。   If YES is determined in the step (S101), the process returns to the original and the determination as to whether the insulation resistance is normal is continued.

ステップ(S101)でNOと判断された場合には、ステップ(S102)に進み、絶縁抵抗が劣化したことをオペレータに報知警告し、機械の停止を要求するとともに、駆動モータ201の回転数を低減する。具体的には、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81から図示しないモニタやブザー等に報知信号と停止要求信号を出力し、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55へ駆動モータ201への減速指令が出力される。   If NO is determined in step (S101), the process proceeds to step (S102) to notify the operator that the insulation resistance has deteriorated, request the machine to stop, and reduce the rotation speed of the drive motor 201. To do. Specifically, a notification signal and a stop request signal are output from an abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80 to a monitor or buzzer (not shown), and the energy management control block 82 supplies power to the drive motor 201. Deceleration command is output.

次に、ステップ(S103)では、駆動モータ201と旋回電動モータ25との動作最低電圧までチョッパ51により母線電圧を低下させる。具体的には、母線電圧低下手段としてエネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55のチョッパ51に対して、降圧指令が出力され、トランジスタ51b,51cがスイッチング制御されることにより母線電圧を所定の一定値付近まで低下させる。なお、この状態の下にオペレータは例えば安全が確保できる場所まで、建設機械を移動させる。   Next, in step (S <b> 103), the bus voltage is lowered by the chopper 51 to the lowest operating voltage of the drive motor 201 and the swing electric motor 25. Specifically, a step-down command is output from the energy management control block 82 to the chopper 51 of the power control unit 55 as means for lowering the bus voltage, and the transistors 51b and 51c are subjected to switching control so that the bus voltage is kept at a predetermined constant level. Reduce to near value. In this state, the operator moves the construction machine to a place where safety can be ensured, for example.

次に、ステップ(S104)では、キースイッチ70の状態がOFFか否か判断され、NOと判断された場合には、元に戻りキースイッチ70の状態の判断を継続して行う。オペレータは、建設機械を安全な場所まで移動できて、機械を停止できると判断できれば、キースイッチ70をOFFにできる。   Next, in step (S104), it is determined whether or not the state of the key switch 70 is OFF. If it is determined NO, the state of the key switch 70 is continuously determined. If the operator can move the construction machine to a safe place and can determine that the machine can be stopped, the operator can turn off the key switch 70.

キースイッチ70をOFFにして、ステップ(S104)でYESと判断された場合には、ステップ(S105)に進み、駆動モータ201が停止される。   If the key switch 70 is turned OFF and YES is determined in step (S104), the process proceeds to step (S105), and the drive motor 201 is stopped.

次に、ステップ(S106)では、母線電圧を完全に放電させるための放電シーケンスを行う。具体的には、チョッパ51によりできるだけ母線電圧を低下させた後、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55のインバータ52,53のスイッチング素子のON/OFFを制御することで、主平滑コンデンサ54に残留した電荷を駆動モータ201又は旋回電動モータ25のコイルに対して放電させる。なお、駆動モータ201及び旋回電動モータ25は停止しているので、各インバータ52,53から各モータ201,25に流れる放電電流によって、回転トルクが発生しないように放電ベクトル制御がなされる。   Next, in step (S106), a discharge sequence for completely discharging the bus voltage is performed. Specifically, after the bus voltage is lowered by the chopper 51 as much as possible, the ON / OFF of the switching elements of the inverters 52 and 53 of the power control unit 55 is controlled from the energy management control block 82, whereby the main smoothing capacitor 54 is controlled. The remaining charge is discharged to the coil of the drive motor 201 or the swing electric motor 25. Since the drive motor 201 and the swing electric motor 25 are stopped, the discharge vector control is performed so that the rotation torque is not generated by the discharge current flowing from the inverters 52 and 53 to the motors 201 and 25.

ステップ(S107)では、メインコンタクタ56のメインリレー57を開動作する。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55を介してメインコンタクタ56を制御する。   In step (S107), the main relay 57 of the main contactor 56 is opened. Specifically, the main contactor 56 is controlled from the energy management control block 82 via the power control unit 55.

ステップ(S108)では、絶縁抵抗劣化部位の判定を行う。具体的には、上述したように、コントローラ80のエネルギマネジメント制御ブロック82と異常監視・異常処理制御ブロック81において検知シーケンスが実行されることで、絶縁抵抗劣化部位を特定する。また、絶縁抵抗劣化検出された部位及び絶縁抵抗劣化検知によって停止したことが異常監視・異常処理制御ブロック81に記憶される。この後、建設機械は完全に停止する。   In step (S108), the insulation resistance degradation site is determined. Specifically, as described above, the detection sequence is executed in the energy management control block 82 and the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80, thereby specifying the insulation resistance deterioration portion. In addition, the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 stores the portion where the insulation resistance deterioration is detected and the fact that the insulation resistance deterioration is detected. After this, the construction machine stops completely.

次に、絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス(再起動)について図6を用いて説明する。この処理シーケンスは、前回、図5に示す絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスで停止した後の建設機械の再起動に適用されるものである。   Next, a processing sequence (restart) after detection of insulation resistance deterioration will be described with reference to FIG. This processing sequence is applied to the restart of the construction machine after the previous stop in the processing sequence after the insulation resistance deterioration detection shown in FIG.

まず、図6のステップ(S201)では、キースイッチ70をOFFからON状態とする。   First, in step (S201) in FIG. 6, the key switch 70 is turned from OFF to ON.

次に、ステップ(S202)では、前回建設機械運転時に絶縁抵抗劣化が検知されて、停止処理シーケンスで停止されたことがオペレータに報知される。具体的には、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81から図示しないモニタやブザー等に報知信号が出力される。   Next, in step (S202), the operator is notified that the insulation resistance deterioration has been detected during the previous construction machine operation and has been stopped in the stop processing sequence. Specifically, a notification signal is output from the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80 to a monitor or buzzer (not shown).

ステップ(S203)では、絶縁抵抗劣化の詳細測定の実施につき、再度実施するか否かの選択が要求される。具体的には、ステップ(S202)と同様にモニタ表示等でオペレータに問いかける。   In step (S203), it is required to select whether or not the detailed measurement of the insulation resistance deterioration is performed again. Specifically, the operator is inquired by a monitor display or the like as in step (S202).

ステップ(S203)でYESと判断された場合には、ステップ(S204)に進み、絶縁抵抗の劣化検知が行われる。具体的には、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81から絶縁抵抗劣化検知装置90を作動させる。   If YES is determined in the step (S203), the process proceeds to a step (S204), and deterioration of the insulation resistance is detected. Specifically, the insulation resistance deterioration detection device 90 is operated from the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80.

ステップ(S205)では、電動システムの絶縁抵抗が正常か否か判断される。具体的には、上述したように絶縁抵抗劣化検知装置90の演算部90Eで印加信号と測定信号を比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、この絶縁抵抗値と設定値と比較して、絶縁抵抗値が設定値以上であれば、絶縁抵抗が正常なのでYESと判断され、絶縁抵抗値が設定値以下であれば、絶縁抵抗劣化検知なのでNOと判断される。   In step (S205), it is determined whether the insulation resistance of the electric system is normal. Specifically, as described above, the calculation unit 90E of the insulation resistance deterioration detection device 90 compares the applied signal and the measurement signal to calculate the insulation resistance value for the body frame of the target circuit, and the insulation resistance value and the set value In comparison, if the insulation resistance value is equal to or greater than the set value, the insulation resistance is normal and therefore determined as YES, and if the insulation resistance value is equal to or less than the set value, it is determined as NO because the insulation resistance deterioration is detected.

このステップ(S205)でNOと判断された場合には、ステップ(S206)に進み、キースイッチ70の状態がSTARTか否か判断され、NOと判断された場合には、元に戻りキースイッチ70の状態の判断を継続して行う。   If NO is determined in this step (S205), the process proceeds to step (S206), and it is determined whether or not the state of the key switch 70 is START. If NO is determined, the key switch 70 is returned to the original state. Continue to determine the status of

また、先のステップ(S203)でNOと判断された場合にも、ステップ(S206)に進む。つまり、この場合、ステップ(S204)とステップ(S205)がバイパスされる。   Also, if NO is determined in the previous step (S203), the process proceeds to step (S206). That is, in this case, step (S204) and step (S205) are bypassed.

キースイッチ70をSTARTにして、ステップ(S206)でYESと判断された場合には、絶縁抵抗劣化の詳細測定を実施しないか実施したが絶縁抵抗劣化検知した状態であるので、駆動モータ201の回転数を制限した絶縁抵抗劣化状態の運転モードで起動する。具体的には、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81から図示しないモニタやブザー等に報知信号を出力し、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55へ駆動モータ201の速度制限指令が出力される。   If the key switch 70 is set to START and it is determined YES in step (S206), the detailed measurement of the insulation resistance deterioration is not performed or the insulation resistance deterioration is detected. Start in operation mode with a limited number of insulation resistance degradation. Specifically, a notification signal is output from an abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80 to a monitor or buzzer (not shown), and a speed limit command for the drive motor 201 is output from the energy management control block 82 to the power control unit 55. Is done.

ステップ(S205)でYESと判断された場合には、ステップ(S207)に進み、キースイッチ70の状態がSTARTか否か判断され、NOと判断された場合には、元に戻りキースイッチ70の状態の判断を継続して行う。   If YES is determined in the step (S205), the process proceeds to a step (S207) and it is determined whether or not the state of the key switch 70 is START, and if NO is determined, the return to the original key switch 70 is performed. Continue to determine the status.

キースイッチ70をSTARTにして、ステップ(S207)でYESと判断された場合には、絶縁抵抗劣化の詳細測定を行い異常なしと判断された状態であるので、標準の運転モードで起動する。具体的には、コントローラ80のエネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55へ駆動モータ201の増速度指令が制限されない。   If the key switch 70 is set to START and YES is determined in step (S207), detailed measurement of the insulation resistance deterioration is performed and it is determined that there is no abnormality, so that the operation is started in the standard operation mode. Specifically, the speed increase command of the drive motor 201 is not limited from the energy management control block 82 of the controller 80 to the power control unit 55.

上述した本発明の第1の実施の形態によれば、旋回体20の駆動に旋回電動モータ25を用いた電動式建設機械において、旋回電動モータ25,駆動モータ201、インバータ52,53、蓄電装置としてのバッテリ202等を備えた電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも建設機械を安全な姿勢にすると共に安全な場所に移動させるだけの最低限の動力を確保した上で、オペレータに建設機械停止の警告を行うので、作業現場における建設機械及びオペレータの安全を確保することができる。   According to the first embodiment of the present invention described above, in the electric construction machine using the swing electric motor 25 for driving the swing body 20, the swing electric motor 25, the drive motor 201, the inverters 52 and 53, the power storage device. Even if the insulation resistance deterioration of the electric system equipped with the battery 202 or the like is detected, the construction machine is placed in a safe posture and secured to the operator with the minimum power to move it to a safe place. Since the machine stop warning is given, the safety of the construction machine and the operator at the work site can be ensured.

次に、本発明の電動式建設機械の第2の実施の形態を図7を用いて説明する。
図7は本発明の電動式建設機械の第2の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。なお、図7において、図1乃至図6に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
Next, a second embodiment of the electric construction machine of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a system configuration diagram of the electric / hydraulic equipment constituting the second embodiment of the electric construction machine of the present invention. In FIG. 7, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 6 are the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.

図2に示した第1の実施の形態では、油圧ポンプ41の駆動軸には駆動モータ201のみが連結していたが、本実施の形態においては、油圧ポンプ41の駆動軸には、エンジン22とアシスト発電モータ23とが連結していて、いわゆるハイブリッド式建設機械を構成している。また、蓄電デバイスとしては、エネルギ容量の高いバッテリ202ではなく電気二重層キャパシタ24を用いた構成としている。   In the first embodiment shown in FIG. 2, only the drive motor 201 is connected to the drive shaft of the hydraulic pump 41, but in this embodiment, the engine 22 is connected to the drive shaft of the hydraulic pump 41. And the assist generator motor 23 are connected to each other to constitute a so-called hybrid construction machine. In addition, as the power storage device, the electric double layer capacitor 24 is used instead of the battery 202 having a high energy capacity.

なお、上述した第1の実施の形態では、電力システムの絶縁抵抗劣化が検知された後に処理シーケンスにより駆動モータ201の回転数を低下させたが、本実施の形態においては、周知の方法によりエンジン22の回転数または出力を低下させている。例えば、アイドル回転数までエンジン回転数を低下させるように設定させている。   In the first embodiment described above, the rotational speed of the drive motor 201 is reduced by the processing sequence after the insulation resistance deterioration of the power system is detected. However, in this embodiment, the engine is operated by a well-known method. The rotational speed or output of 22 is reduced. For example, the engine speed is set to decrease to the idle speed.

本発明の第2の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。   According to the second embodiment of the present invention, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.

次に、本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態を図8及び図9を用いて説明する。図8は本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図、図9は本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態のシステム構成及び制御ブロック図である。なお、図8及び図9において、図1乃至図7に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。   Next, a third embodiment of the electric construction machine of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a system configuration diagram of electric and hydraulic equipment constituting the third embodiment of the electric construction machine of the present invention, and FIG. 9 is a system configuration of the third embodiment of the electric construction machine of the present invention. It is a control block diagram. 8 and 9, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 7 are the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.

図8において、旋回体20は、図示しない旋回フレームと、この旋回フレーム上に設けられた、原動機としてのエンジン22と、エンジン22により駆動されるアシスト発電モータ23と、旋回電動モータ25及び旋回油圧モータ27と、アシスト発電モータ23及び旋回電動モータ25に接続される電気二重層キャパシタ(以下キャパシタという)24と、旋回電動モータ25と旋回油圧モータ27の回転を減速する減速機構26等から構成され、旋回電動モータ25と旋回油圧モータ27の駆動力が減速機構26を介して伝達され、その駆動力により旋回体20を旋回駆動させる。   In FIG. 8, the swing body 20 includes a swing frame (not shown), an engine 22 as a prime mover provided on the swing frame, an assist power generation motor 23 driven by the engine 22, a swing electric motor 25, and a swing hydraulic pressure. The motor 27 includes an electric double layer capacitor (hereinafter referred to as a capacitor) 24 connected to the assist power generation motor 23 and the swing electric motor 25, a reduction mechanism 26 that decelerates the rotation of the swing electric motor 25 and the swing hydraulic motor 27, and the like. The driving force of the swing electric motor 25 and the swing hydraulic motor 27 is transmitted through the speed reduction mechanism 26, and the swing body 20 is driven to swing by the drive force.

図8に示すように、エンジン22の駆動力は油圧ポンプ41に伝達されている。コントロールバルブ42は、旋回用の操作レバー装置72(図9参照)からの旋回操作指令(油圧パイロット信号)に応じて、旋回油圧モータ27に供給される圧油の流量と方向を制御する。またコントロールバルブ42は、旋回以外の操作レバー装置73(図9参照)からの操作指令(油圧パイロット信号)に応じて、ブームシリンダ32、アームシリンダ34、バケットシリンダ36及び走行用油圧モータ13,14に供給される圧油の流量と方向を制御する。   As shown in FIG. 8, the driving force of the engine 22 is transmitted to the hydraulic pump 41. The control valve 42 controls the flow rate and direction of the pressure oil supplied to the turning hydraulic motor 27 in accordance with a turning operation command (hydraulic pilot signal) from the turning operation lever device 72 (see FIG. 9). Further, the control valve 42 responds to an operation command (hydraulic pilot signal) from an operation lever device 73 (see FIG. 9) other than turning, and the boom cylinder 32, the arm cylinder 34, the bucket cylinder 36, and the traveling hydraulic motors 13 and 14 are operated. To control the flow rate and direction of pressure oil supplied to.

電動システムは、上述したアシスト発電モータ23、キャパシタ24及び旋回電動モータ25と、パワーコントロールユニット55及びメインコンタクタ56等から構成されている。パワーコントロールユニット55はチョッパ51、インバータ52,53、平滑コンデンサ54等を有し、メインコンタクタ56はメインリレー57、突入電流防止回路58等を有している。   The electric system includes the assist power generation motor 23, the capacitor 24, and the swing electric motor 25 described above, a power control unit 55, a main contactor 56, and the like. The power control unit 55 includes a chopper 51, inverters 52 and 53, a smoothing capacitor 54, and the like, and the main contactor 56 includes a main relay 57, an inrush current prevention circuit 58, and the like.

キャパシタ24からの直流電力はチョッパ51によって所定の母線電圧に昇圧され、旋回電動モータ25を駆動するためのインバータ52、アシスト発電モータ23を駆動するためのインバータ53に入力される。平滑コンデンサ54は、母線電圧を安定化させるために設けられている。旋回電動モータ25と旋回油圧モータ27の回転軸は結合されていて、減速機構26を介して旋回体20を駆動する。アシスト発電モータ23及び旋回電動モータ25の駆動状態(力行しているか回生しているか)によって、キャパシタ24は充放電されることになる。   The DC power from the capacitor 24 is boosted to a predetermined bus voltage by the chopper 51 and input to the inverter 52 for driving the swing electric motor 25 and the inverter 53 for driving the assist power generation motor 23. The smoothing capacitor 54 is provided to stabilize the bus voltage. The rotary electric motor 25 and the rotary hydraulic motor 27 have rotating shafts that are coupled to each other and drive the swing body 20 via the speed reduction mechanism 26. The capacitor 24 is charged and discharged depending on the driving state (whether it is powering or regenerating) of the assist power generation motor 23 and the swing electric motor 25.

コントローラ80は、旋回操作指令信号や、圧力信号及び回転速度信号等(後述)を用いて、コントロールバルブ42、パワーコントロールユニット55に対する制御指令を生成し、旋回油圧モータ27を用いる油圧単独旋回モード、旋回油圧モータ27と旋回電動モータ25とを用いる油圧電動複合旋回モードの切り替え、各モードの旋回制御、電動システムの異常監視、エネルギマネジメント等の制御、絶縁劣化部位の特定のための検知シーケンスや処理シーケンス等を行う。   The controller 80 generates a control command for the control valve 42 and the power control unit 55 using a swing operation command signal, a pressure signal, a rotation speed signal, and the like (described later), and a hydraulic single swing mode using the swing hydraulic motor 27; Detection sequence and processing for switching between hydraulic and electric combined swing modes using the swing hydraulic motor 27 and the swing electric motor 25, swing control in each mode, abnormality monitoring of the electric system, control of energy management, etc., and identification of an insulation deterioration part Perform a sequence or the like.

次に、本発明による旋回制御等を行うのに必要なデバイスや制御手段、制御信号等を図9を用いてさらに詳細に説明する。
油圧ショベルは、エンジン22を始動するためのキースイッチ70と、作業中止時にパイロット圧遮断弁76をONにして油圧システムの作動を不能とするゲートロックレバー装置71とを備えている。また、油圧ショベルは、上述したコントローラ80と、コントローラ80の入出力に係わる油圧・電気変換装置74a,74bL,74bR、電気・油圧変換装置75a,75b,75c,75d及び油圧単独旋回モード固定スイッチ77を備え、これらは旋回制御システムを構成する。油圧・電気変換装置74a,74bL,74bRはそれぞれ例えば圧力センサであり、電気・油圧変換装置75a,75b,75c,75dは例えば電磁比例減圧弁である。
Next, devices, control means, control signals and the like necessary for performing turning control and the like according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
The hydraulic excavator includes a key switch 70 for starting the engine 22 and a gate lock lever device 71 that disables the operation of the hydraulic system by turning on the pilot pressure cutoff valve 76 when the operation is stopped. The hydraulic excavator includes the above-described controller 80, hydraulic / electrical converters 74a, 74bL, 74bR related to input / output of the controller 80, electric / hydraulic converters 75a, 75b, 75c, 75d, and a hydraulic single swing mode fixing switch 77. These constitute a turning control system. The hydraulic / electrical converters 74a, 74bL, 74bR are, for example, pressure sensors, and the electric / hydraulic converters 75a, 75b, 75c, 75d are, for example, electromagnetic proportional pressure reducing valves.

コントローラ80は、異常監視・異常処理制御ブロック81、エネルギマネジメント制御ブロック82、油圧電動複合旋回制御ブロック83、油圧単独旋回制御ブロック84、制御切替ブロック85等を備えている。   The controller 80 includes an abnormality monitoring / abnormality processing control block 81, an energy management control block 82, a hydraulic / electric combined swing control block 83, a hydraulic single swing control block 84, a control switching block 85, and the like.

全体システムに異常がなく、旋回電動モータ25が駆動可能な状態では、コントローラ80は油圧電動複合旋回モードを選択する。このとき制御切替ブロック85は油圧電動複合旋回制御ブロック83を選択しており、油圧電動複合旋回制御ブロック83によって旋回アクチュエータ動作が制御される。旋回操作レバー装置72の入力によって発生される油圧パイロット信号は油圧・電気変換装置74aによって電気信号に変換され、油圧電動複合旋回制御ブロック83に入力される。旋回油圧モータ27の作動圧は油圧・電気変換装置74bL,74bRによって電気信号に変換され、油圧電動複合旋回制御ブロック83に入力される。パワーコントロールユニット55内の電動モータ25駆動用のインバータ52から出力される旋回モータ速度信号も油圧電動複合旋回制御ブロック83に入力される。油圧電動複合旋回制御ブロック83は、旋回操作レバー装置72からの油圧パイロット信号と、旋回油圧モータ27の作動圧信号及び旋回モータ速度信号に基づいて所定の演算を行って旋回電動モータ25の指令トルクを計算し、パワーコントロールユニット55にトルク指令EAを出力する。同時に、旋回電動モータ25が出力するトルク分、油圧ポンプ41の出力トルク及び旋回油圧モータ27の出力トルクを減少させる減トルク指令EB,ECを電気・油圧変換装置75a,75bに出力する。   When there is no abnormality in the entire system and the swing electric motor 25 can be driven, the controller 80 selects the hydraulic / electric combined swing mode. At this time, the control switching block 85 selects the hydraulic / electric combined swing control block 83, and the swing actuator operation is controlled by the hydraulic / electric combined swing control block 83. The hydraulic pilot signal generated by the input of the turning operation lever device 72 is converted into an electric signal by the hydraulic / electric converter 74 a and input to the hydraulic / electric combined swing control block 83. The operating pressure of the swing hydraulic motor 27 is converted into an electrical signal by the hydraulic / electric converters 74 bL and 74 bR and is input to the hydraulic / electric combined swing control block 83. The swing motor speed signal output from the inverter 52 for driving the electric motor 25 in the power control unit 55 is also input to the hydraulic / electric combined swing control block 83. The hydraulic / electric combined swing control block 83 performs a predetermined calculation based on the hydraulic pilot signal from the swing operation lever device 72, the operating pressure signal of the swing hydraulic motor 27, and the swing motor speed signal, thereby giving a command torque of the swing electric motor 25. And a torque command EA is output to the power control unit 55. At the same time, torque reduction commands EB and EC for decreasing the output torque of the hydraulic pump 41 and the output torque of the swing hydraulic motor 27 by the torque output by the swing electric motor 25 are output to the electric / hydraulic converters 75a and 75b.

一方、旋回操作レバー装置72の入力によって発生される油圧パイロット信号はコントロールバルブ42にも入力され、油圧ポンプ41の吐出油を旋回油圧モータ27に供給し、旋回油圧モータ27も同時に駆動する。   On the other hand, the hydraulic pilot signal generated by the input of the turning operation lever device 72 is also input to the control valve 42, supplies the oil discharged from the hydraulic pump 41 to the turning hydraulic motor 27, and the turning hydraulic motor 27 is also driven simultaneously.

旋回電動モータ25が加速時に消費するエネルギと減速時に回生するエネルギの差によって、キャパシタ24の蓄電量が増減することになる。これを制御するのがエネルギマネジメント制御ブロック82であり、アシスト発電モータ23に発電またはアシスト指令EDを出すことにより、キャパシタ24の蓄電量を所定の範囲に保つ制御を行う。   The amount of electricity stored in the capacitor 24 increases or decreases due to the difference between the energy consumed by the swing electric motor 25 during acceleration and the energy regenerated during deceleration. This is controlled by the energy management control block 82, which performs control to keep the amount of power stored in the capacitor 24 within a predetermined range by generating power or an assist command ED to the assist power generation motor 23.

パワーコントロールユニット55、旋回電動モータ25、キャパシタ24、パワーコントロールユニット55等の電動システムに故障、異常、警告状態が発生した場合や、絶縁抵抗劣化検知装置90から劣化検出の信号を受信した場合は、まず、異常監視・異常処理制御ブロック81及びエネルギマネジメント制御ブロック82が制御切替ブロック85を切り替えて油圧単独旋回制御ブロック84を選択し、油圧電動複合旋回モードから油圧単独旋回モードへの切替えを行い、次に、エンジン回転数を低減し、その後、電動システムに対して、絶縁抵抗劣化に対処するシーケンス処理を行う。基本的に旋回の油圧システムは、旋回電動モータ25と協調して動作するようマッチングされているので、油圧単独旋回制御ブロック84は、旋回駆動特性補正指令EEと旋回パイロット圧補正指令EFをそれぞれ電気・油圧変換装置75c,75dに出力し、旋回油圧モータ27の駆動トルクを増加させる補正と旋回油圧モータ27の制動トルクを増加させる補正を行うことにより、旋回電動モータ25のトルクが無くても旋回操作性が損なわれないような制御を行う。   When a failure, abnormality or warning state occurs in the electric system such as the power control unit 55, the swing electric motor 25, the capacitor 24, or the power control unit 55, or when a deterioration detection signal is received from the insulation resistance deterioration detection device 90 First, the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 and the energy management control block 82 switch the control switching block 85 to select the hydraulic single swing control block 84, and switch from the hydraulic / electric combined swing mode to the hydraulic single swing mode. Next, the engine speed is reduced, and then the electric system is subjected to a sequence process to cope with the insulation resistance deterioration. Since the swing hydraulic system is basically matched to operate in cooperation with the swing electric motor 25, the hydraulic single swing control block 84 outputs the swing drive characteristic correction command EE and the swing pilot pressure correction command EF, respectively. -Output to the hydraulic pressure conversion devices 75c and 75d, and a correction for increasing the driving torque of the swing hydraulic motor 27 and a correction for increasing the braking torque of the swing hydraulic motor 27, so that the swing can be performed even without the torque of the swing electric motor 25. Control is performed so that operability is not impaired.

油圧単独旋回モード固定スイッチ77は、電動システムの故障時や、特定のアタッチメント装着時など、何らかの理由で、油圧単独旋回モードに固定したい場合に使用するものであり、固定スイッチ77がON位置に操作されると、切替え制御ブロック85は油圧単独旋回制御ブロック84を選択するように固定される。   The hydraulic single swing mode fixing switch 77 is used when it is desired to be fixed in the hydraulic single swing mode for some reason, such as when an electric system fails or when a specific attachment is mounted. The fixed switch 77 is operated to the ON position. Then, the switching control block 85 is fixed so as to select the hydraulic single turning control block 84.

次に、旋回油圧システムの詳細について図10乃至図18を用いて説明する。図10は本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態における旋回油圧システムの構成を示す油圧回路図である。図10において、図1乃至図9に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図9のコントロールバルブ42は対応するアクチュエータごとにスプールと呼ばれる弁部品を備え、操作レバー装置72,73からの指令(油圧パイロット信号)に応じて対応するスプールが変位することで開口面積が変化し、各油路を通過する圧油の流量が変化する。図10に示す旋回油圧システムは、旋回用スプールのみを含むものである。
Next, details of the swing hydraulic system will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a hydraulic circuit diagram showing a configuration of a turning hydraulic system in the third embodiment of the electric construction machine of the present invention. In FIG. 10, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 9 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
The control valve 42 in FIG. 9 includes a valve component called a spool for each corresponding actuator, and the opening area changes as the corresponding spool is displaced in accordance with commands (hydraulic pilot signals) from the operation lever devices 72 and 73. The flow rate of the pressure oil passing through each oil passage changes. The turning hydraulic system shown in FIG. 10 includes only a turning spool.

旋回油圧システムは、旋回油圧モータ27の最大出力トルクが第1トルクとなる第1モードと、旋回油圧モータ27の最大出力トルクが第1トルクより大きな第2トルクとなる第2モードとに変更可能である。以下にその詳細を説明する。   The swing hydraulic system can be changed between a first mode in which the maximum output torque of the swing hydraulic motor 27 is the first torque and a second mode in which the maximum output torque of the swing hydraulic motor 27 is a second torque larger than the first torque. It is. Details will be described below.

図10において、旋回油圧システムは、前述した油圧ポンプ41及び旋回油圧モータ27と、旋回用スプール61と、旋回用の可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bと、旋回補助弁としてのセンタバイパスカット弁63とを備えている。   In FIG. 10, the swing hydraulic system includes the hydraulic pump 41 and the swing hydraulic motor 27, the swing spool 61, the swing variable overload relief valves 62a and 62b, and the center bypass cut valve 63 as a swing assist valve. And.

油圧ポンプ41は可変容量ポンプであり、トルク制御部64aを備えたレギュレータ64を備え、レギュレータ64を動作させることで油圧ポンプ41の傾転角が変わって油圧ポンプ41の容量が変わり、油圧ポンプ41の吐出流量と出力トルクが変わる。図9の油圧電動複合旋回制御ブロック83から電気・油圧変換装置75aに減トルク指令EBが出力されると、電気・油圧変換装置75aは対応する制御圧力をレギュレータ64のトルク制御部64aに出力し、トルク制御部64aは、旋回電動モータ25が出力するトルク分だけ、油圧ポンプ41の最大出力トルクが減少するようポンプ容量(傾転角)を変更する。   The hydraulic pump 41 is a variable displacement pump, and includes a regulator 64 having a torque control unit 64a. By operating the regulator 64, the tilt angle of the hydraulic pump 41 is changed and the displacement of the hydraulic pump 41 is changed. The discharge flow rate and output torque change. When the torque reduction command EB is output from the hydraulic / electric combined swing control block 83 of FIG. 9 to the electric / hydraulic converter 75a, the electric / hydraulic converter 75a outputs the corresponding control pressure to the torque controller 64a of the regulator 64. The torque control unit 64a changes the pump capacity (tilt angle) so that the maximum output torque of the hydraulic pump 41 is reduced by the amount of torque output from the swing electric motor 25.

油圧ポンプ41のトルク制御特性を図11に示す。横軸は油圧ポンプ41の吐出圧力、縦軸は油圧ポンプ41の容量を示している。   The torque control characteristics of the hydraulic pump 41 are shown in FIG. The horizontal axis indicates the discharge pressure of the hydraulic pump 41, and the vertical axis indicates the capacity of the hydraulic pump 41.

油圧電動複合旋回モードが選択され、電気・油圧変換装置75aに減トルク指令EBが出力されているときは、電気・油圧変換装置75aは制御圧力を発生しており、このときトルク制御部64aの設定は、実線PTSより最大出力トルクが減少した実線PTの特性にある(第1モード)。油圧単独旋回モードが選択され、電気・油圧変換装置75aに減トルク指令EBが出力されていないときは、トルク制御部64aは実線PTSの特性に変化し(第2モード)、油圧ポンプ41の最大出力トルクは、斜線で示す面積分、増加する。   When the hydraulic / electric combined swing mode is selected and the torque reduction command EB is output to the electric / hydraulic converter 75a, the electric / hydraulic converter 75a generates a control pressure. At this time, the torque controller 64a The setting is in the characteristic of the solid line PT in which the maximum output torque is reduced from the solid line PTS (first mode). When the hydraulic single swing mode is selected and the torque reduction command EB is not output to the electro-hydraulic converter 75a, the torque control unit 64a changes to the characteristic of the solid line PTS (second mode), and the maximum of the hydraulic pump 41 The output torque increases by the area indicated by diagonal lines.

図10に戻り、旋回用スプール61はA,B,Cの3位置を持ち、操作レバー装置72からの旋回操作指令(油圧パイロット信号)を受けて中立位置BからA位置又はC位置に連続的に切り替わる。   Returning to FIG. 10, the turning spool 61 has three positions A, B, and C, and continuously receives the turning operation command (hydraulic pilot signal) from the operation lever device 72 from the neutral position B to the A position or the C position. Switch to

操作レバー装置72はパイロット油圧源29からの圧力をレバー操作量に応じて減圧する減圧弁を内蔵し、レバー操作量に応じた圧力(油圧パイロット信号)を旋回用スプール61の左右いずれかの圧力室に与える。   The operation lever device 72 has a built-in pressure reducing valve that reduces the pressure from the pilot hydraulic pressure source 29 according to the lever operation amount, and the pressure (hydraulic pilot signal) according to the lever operation amount is set to either the left or right pressure of the turning spool 61. Give to the room.

旋回用スプール61が中立位置Bにあるときは、油圧ポンプ41から吐出される圧油はブリードオフ絞りを通り、更にセンタバイパスカット弁63を通ってタンクへ戻る。旋回用スプール61が操作レバー装置72のレバー操作量に応じた圧力(油圧パイロット信号)を受けてA位置に切り替わると、油圧ポンプ41からの圧油はA位置のメータイン絞りを通って旋回油圧モータ27の右側に送られ、旋回油圧モータ27からの戻り油はA位置のメータアウト絞りを通ってタンクに戻り、旋回油圧モータ27は一方向に回転する。逆に、旋回用スプール61がレバー操作量に応じた圧力(油圧パイロット信号)を受けてC位置に切り替わると、油圧ポンプ41からの圧油はC位置のメータイン絞りを通って旋回油圧モータ27の左側に送られ、旋回油圧モータ27からの戻り油はC位置のメータアウト絞りを通ってタンクに戻り、旋回油圧モータ27はA位置の場合とは逆方向に回転する。   When the turning spool 61 is in the neutral position B, the pressure oil discharged from the hydraulic pump 41 passes through the bleed-off throttle and returns to the tank through the center bypass cut valve 63. When the turning spool 61 receives pressure (hydraulic pilot signal) corresponding to the lever operation amount of the operating lever device 72 and switches to the A position, the pressure oil from the hydraulic pump 41 passes through the meter-in throttle at the A position and turns hydraulic motor. The return oil from the swing hydraulic motor 27 returns to the tank through the meter-out throttle at position A, and the swing hydraulic motor 27 rotates in one direction. On the contrary, when the turning spool 61 receives the pressure (hydraulic pilot signal) corresponding to the lever operation amount and switches to the C position, the pressure oil from the hydraulic pump 41 passes through the meter-in throttle at the C position and turns on the turning hydraulic motor 27. The return oil from the turning hydraulic motor 27 is sent to the left side, returns to the tank through the meter-out throttle at the C position, and the turning hydraulic motor 27 rotates in the opposite direction to that at the A position.

旋回用スプール61がB位置とA位置の中間に位置しているときは、油圧ポンプ41からの圧油はブリードオフ絞りとメータイン絞りに分配される。このとき、メータイン絞りの入側にはブリードオフ絞りの開口面積とセンタバイパスカット弁63の開口面積に応じた圧力が立ち、その圧力で旋回油圧モータ27に圧油が供給され、その圧力(ブリードオフ絞りの開口面積)に応じた作動トルクが与えられる。また、旋回油圧モータ27からの排出油はそのときのメータアウト絞りの開口面積に応じた抵抗を受けて背圧が立ち、メータアウト絞りの開口面積に応じた制動トルクが発生する。B位置とC位置の中間においても同様である。   When the turning spool 61 is located between the B position and the A position, the pressure oil from the hydraulic pump 41 is distributed to the bleed-off throttle and the meter-in throttle. At this time, a pressure corresponding to the opening area of the bleed-off throttle and the opening area of the center bypass cut valve 63 rises on the inlet side of the meter-in throttle, and pressure oil is supplied to the swing hydraulic motor 27 with that pressure, and the pressure (bleed An operating torque corresponding to the opening area of the off diaphragm is applied. Further, the oil discharged from the swing hydraulic motor 27 receives a resistance corresponding to the opening area of the meter-out throttle at that time, and a back pressure is generated, and a braking torque corresponding to the opening area of the meter-out throttle is generated. The same applies to the middle between the B position and the C position.

操作レバー装置72の操作レバーを中立位置に戻し、旋回用スプール61を中立位置Bに戻したとき、旋回体20は慣性体であるため、旋回油圧モータ27はその慣性で回転を続けようとする。このとき、旋回油圧モータ27からの排出油の圧力(背圧)が旋回用の可変オーバーロードリリーフ弁62a又は62bの設定圧力を超えようとするときは、オーバーロードリリーフ弁62a又は62bが作動して圧油の一部をタンクに逃がすることで背圧の上昇を制限し、オーバーロードリリーフ弁62a又は62bの設定圧力に応じた制動トルクを発生する。   When the operating lever of the operating lever device 72 is returned to the neutral position and the turning spool 61 is returned to the neutral position B, the turning hydraulic motor 27 tries to continue rotating with the inertia because the turning body 20 is an inertial body. . At this time, when the pressure (back pressure) of the oil discharged from the swing hydraulic motor 27 tends to exceed the set pressure of the variable overload relief valve 62a or 62b for swing, the overload relief valve 62a or 62b is activated. Thus, a part of the pressure oil is allowed to escape to the tank, so that the increase of the back pressure is limited, and a braking torque corresponding to the set pressure of the overload relief valve 62a or 62b is generated.

図12は、本発明のハイブリッド式建設機械の一実施の形態における旋回用スプール61のメータイン開口面積特性及びブリードオフ開口面積特性を示す特性図であり、図13は同メータアウト開口面積特性を示す特性図である。   FIG. 12 is a characteristic diagram showing meter-in opening area characteristics and bleed-off opening area characteristics of the turning spool 61 in one embodiment of the hybrid construction machine of the present invention, and FIG. 13 shows the meter-out opening area characteristics. FIG.

図12において、実線MIがメータイン開口面積特性であり、実線MBがブリードオフ開口面積特性であり、いずれも本実施の形態のものである。二点鎖線MBOは、電動モータを用いない、従来の油圧ショベルにおいて良好な操作性を確保できるブリードオフ開口面積特性である。本実施の形態のブリードオフ開口面積特性MBは、制御域開始点及び終点は従来のものと同一であるが、中間領域では従来のものに比べて開き勝手(大きな開口面積となるよう)に設計されている。   In FIG. 12, the solid line MI is the meter-in opening area characteristic, and the solid line MB is the bleed-off opening area characteristic, both of which are in the present embodiment. The two-dot chain line MBO is a bleed-off opening area characteristic that can ensure good operability in a conventional hydraulic excavator that does not use an electric motor. The bleed-off opening area characteristic MB of the present embodiment has the same control area start point and end point as the conventional one, but the intermediate area is designed to be more open (larger opening area) than the conventional one. Has been.

図13において、実線MOが本実施の形態のメータアウト開口面積特性であり、二点鎖線MOOが電動モータを用いない、従来の油圧ショベルにおいて良好な操作性を確保できるメータアウト開口面積特性である。本実施の形態のメータアウト開口面積特性MOは、制御域開始点及び終点は従来のものと同一であるが、中間領域では従来のものに比べて開き勝手(大きな開口面積となるよう)に設計されている。   In FIG. 13, a solid line MO is a meter-out opening area characteristic of the present embodiment, and a two-dot chain line MOO is a meter-out opening area characteristic that can ensure good operability in a conventional hydraulic excavator that does not use an electric motor. . The meter-out opening area characteristic MO of the present embodiment has the same control region start point and end point as the conventional one, but the intermediate region is designed to open more easily than the conventional one (a larger opening area). Has been.

図14は、油圧パイロット信号(操作パイロット圧)に対する旋回用スプール61のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁63との合成開口面積特性を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing a combined opening area characteristic of the meter-in throttle of the turning spool 61 and the center bypass cut valve 63 with respect to a hydraulic pilot signal (operating pilot pressure).

油圧電動複合旋回モードが選択されているときは、旋回駆動特性補正指令EEは出力されていないため、センタバイパスカット弁63は図示の開位置にあり、旋回用スプール61のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁63との合成開口面積特性は、図12のブリードオフ開口面積特性MBのみによって決まる点線MBCの特性となる(第1モード)。   When the hydraulic / electric combined swing mode is selected, the swing drive characteristic correction command EE is not output, so the center bypass cut valve 63 is in the open position shown in the figure, and the meter-in throttle and the center bypass cut of the swing spool 61 The synthetic opening area characteristic with the valve 63 is the characteristic of the dotted line MBC determined only by the bleed-off opening area characteristic MB of FIG. 12 (first mode).

油圧単独旋回モードが選択されたときは、前述したように電気・油圧変換装置75cに旋回駆動特性補正指令EEが出力され、電気・油圧変換装置75cは対応する制御圧力をセンタバイパスカット弁63の受圧部に出力し、センタバイパスカット弁63は図示右側の絞り位置に切り換えられる。このセンタバイパスカット弁63の切り換えにより、旋回用スプール61の油圧パイロット信号に対する旋回用スプール61のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁63との合成開口面積特性は点線MBCの特性よりも合成開口面積が小さい実線MBSの特性に変更される(第2モード)。この実線MBSの合成開口面積特性は従来の油圧ショベルにおいて良好な操作性を確保できるブリードオフ開口面積特性と同等である。   When the hydraulic single swing mode is selected, the swing drive characteristic correction command EE is output to the electric / hydraulic converter 75c as described above, and the electric / hydraulic converter 75c sends the corresponding control pressure to the center bypass cut valve 63. The center bypass cut valve 63 is switched to the throttle position on the right side of the figure. By switching the center bypass cut valve 63, the composite opening area characteristic of the meter-in throttle of the turning spool 61 and the center bypass cut valve 63 with respect to the hydraulic pilot signal of the turning spool 61 is smaller than the characteristic of the dotted line MBC. The characteristics are changed to those of the solid line MBS (second mode). The combined opening area characteristic of the solid line MBS is equivalent to the bleed-off opening area characteristic that can ensure good operability in the conventional hydraulic excavator.

図15は、油圧電動複合旋回モードでの旋回駆動時における油圧パイロット信号(パイロット圧)、メータイン圧力(M/I圧)、旋回電動モータ25のアシストトルク、上部旋回体20の回転速度(旋回速度)の時系列波形を示す特性図である。パイロット圧0、旋回停止状態から時間T=T1〜T4でパイロット圧最大までランプ状に油圧パイロット信号を増加させた場合の例である。   FIG. 15 shows a hydraulic pilot signal (pilot pressure), meter-in pressure (M / I pressure), assist torque of the swing electric motor 25, rotation speed of the upper swing body 20 (turn speed) during swing driving in the hydraulic / electric combined swing mode. It is a characteristic view showing a time series waveform of). This is an example in the case where the hydraulic pilot signal is increased in a ramp shape up to the maximum pilot pressure at time T = T1 to T4 after the pilot pressure is 0 and the turning is stopped.

油圧電動複合旋回モードが選択されているときは、図14の点線MBCで示したように旋回用スプール61のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁63との合成開口面積特性は図12のブリードオフ開口面積特性MBのみによって決まる特性となるため、従来に比べてブリードオフ絞りの開口面積が大きい分、本実施の形態の方がメータイン圧力(M/I)は低くなる。メータイン圧力は旋回油圧モータ27の作動トルク(加速トルク)に相当するので、メータイン圧力が低くなった分だけ加速トルクを旋回電動モータ25により付与する必要がある。図14では力行側のアシストトルクを正としている。本実施の形態では、旋回電動モータ25のアシストトルクと旋回用スプール61によって発生するメータイン圧力に由来する加速トルクの合計値が、従来型の油圧ショベルで発生する加速トルクと概等しくなるように制御する。これにより旋回体20の旋回速度は従来型の油圧ショベルと同等の加速フィーリングを有することが可能となる。   When the hydraulic / electric combined swing mode is selected, the combined opening area characteristics of the meter-in throttle of the swing spool 61 and the center bypass cut valve 63 as shown by the dotted line MBC in FIG. Since the characteristic is determined only by the characteristic MB, the meter-in pressure (M / I) is lower in the present embodiment because the opening area of the bleed-off diaphragm is larger than in the conventional case. Since the meter-in pressure corresponds to the operating torque (acceleration torque) of the swing hydraulic motor 27, it is necessary to apply the acceleration torque by the swing electric motor 25 as much as the meter-in pressure is lowered. In FIG. 14, the assist torque on the power running side is positive. In the present embodiment, control is performed such that the total value of the assist torque of the swing electric motor 25 and the acceleration torque derived from the meter-in pressure generated by the swing spool 61 is approximately equal to the acceleration torque generated by the conventional hydraulic excavator. To do. Thereby, the turning speed of the turning body 20 can have an acceleration feeling equivalent to that of a conventional hydraulic excavator.

一方、油圧単独旋回モードが選択されたときは、旋回用スプール61のメータイン絞りとセンタバイパスカット弁63との合成開口面積特性は、図14の点線MBCよりも合成開口面積が小さいから実線MBSの特性に変更されるため、旋回用スプール61によって発生するメータイン圧力は、図15に示す従来の油圧ショベルで得られる実線のメータイン圧力まで上昇し、旋回用スプール61によって発生するメータイン圧力に由来する加速トルクが、従来型の油圧ショベルで発生する加速トルクと概等しくなるように制御される。これにより旋回体20の旋回速度は従来型の油圧ショベルと同等の加速フィーリングを有することが可能となる。   On the other hand, when the hydraulic single swing mode is selected, the combined opening area characteristic between the meter-in throttle of the swing spool 61 and the center bypass cut valve 63 is smaller than the dotted line MBC in FIG. Since the characteristic is changed, the meter-in pressure generated by the turning spool 61 rises to the solid-line meter-in pressure obtained with the conventional hydraulic shovel shown in FIG. The torque is controlled to be approximately equal to the acceleration torque generated by the conventional hydraulic excavator. Thereby, the turning speed of the turning body 20 can have an acceleration feeling equivalent to that of a conventional hydraulic excavator.

また、旋回油圧モータ27単独で旋回可能であるということは、旋回油圧モータ27の最大出力トルクの方が、旋回電動モータ25の最大出力トルクよりも大きいということである。このことは、油圧電動複合旋回モードにおいて、万一、旋回電動モータ25が意図しない動きをしたとしても油圧回路が正常ならば、それほど危険な動きにならないことを意味し、本発明は安全性においても有利である。   Further, the fact that the turning hydraulic motor 27 can turn by itself means that the maximum output torque of the turning hydraulic motor 27 is larger than the maximum output torque of the turning electric motor 25. This means that in the hydraulic / electric combined swing mode, even if the swing electric motor 25 moves unintentionally, if the hydraulic circuit is normal, the movement is not so dangerous. Is also advantageous.

図16は、油圧パイロット信号(操作パイロット圧)に対する旋回用スプール61のメータアウト開口面積特性を示す特性図である。   FIG. 16 is a characteristic diagram showing a meter-out opening area characteristic of the turning spool 61 with respect to a hydraulic pilot signal (operating pilot pressure).

油圧電動複合旋回モードが選択されているときは、旋回パイロット圧補正指令EFは出力されていないため、旋回用スプール61のメータアウト開口面積特性は図6Bのメータアウト開口面積特性MOと同様の変化を示す点線MOCの特性となる(第1モード)。   When the hydraulic / electric combined swing mode is selected, the swing pilot pressure correction command EF is not output, so the meter-out opening area characteristic of the swing spool 61 changes in the same way as the meter-out opening area characteristic MO of FIG. 6B. (First mode).

油圧単独旋回モードが選択されたときは、前述したように図9の電気・油圧変換装置75d(図10の電気・油圧変換装置75dL,75dR)旋回パイロット圧補正指令EFが出力され、電気・油圧変換装置75dは操作レバー装置72で生成された油圧パイロット信号(操作パイロット圧)を減圧補正する。この油圧パイロット信号の補正により、旋回用スプール61の油圧パイロット信号に対するメータアウト開口面積特性は、図16の点線MOCの特性に対し中間領域における開口面積が減少した実線MOSの特性に変更される(第2モード)。この実線MOSの開口面積特性は従来の油圧ショベルにおいて良好な操作性を確保できるメータアウト開口面積特性と同等である。   When the hydraulic single swing mode is selected, as described above, the electric / hydraulic converter 75d in FIG. 9 (electric / hydraulic converters 75dL, 75dR in FIG. 10) outputs the swing pilot pressure correction command EF, and the electric / hydraulic pressure is output. The conversion device 75d corrects and reduces the hydraulic pilot signal (operation pilot pressure) generated by the operation lever device 72. By the correction of the hydraulic pilot signal, the meter-out opening area characteristic for the hydraulic pilot signal of the turning spool 61 is changed to the characteristic of the solid line MOS in which the opening area in the intermediate region is reduced with respect to the characteristic of the dotted line MOC in FIG. Second mode). The opening area characteristic of the solid line MOS is equivalent to the meter-out opening area characteristic that can ensure good operability in a conventional hydraulic excavator.

図17は、油圧電動複合旋回モードでの旋回制動停止時における油圧パイロット信号(パイロット圧)、メータアウト圧力(M/O圧)、旋回電動モータ25のアシストトルク、旋回体20の回転速度(旋回速度)の時系列波形を示す特性図である。パイロット圧最大、最高旋回速度から時間T=T5〜T9でパイロット圧0までランプ状に油圧パイロット信号を低減させた場合の例である。   FIG. 17 shows a hydraulic pilot signal (pilot pressure), meter-out pressure (M / O pressure), assist torque of the swing electric motor 25, and rotation speed of the swing body 20 (turn) when turning braking is stopped in the hydraulic / electric combined swing mode. It is a characteristic view showing a time-series waveform of (speed). This is an example in which the hydraulic pilot signal is reduced in a ramp shape from the maximum pilot pressure and the maximum turning speed to the pilot pressure of 0 at time T = T5 to T9.

油圧単独旋回モードが選択されているときは、図16の点線MOCで示したように旋回用スプール61の油圧パイロット信号に対するメータアウト開口面積特性は図13のメータアウト開口面積特性MOと同様の変化する特性となるため、図13に示したように従来に比べてメータアウト絞りの開口面積が大きい分、本実施の形態の方がメータアウト圧力(M/O圧)は低くなる。メータアウト圧力はブレーキトルク(制動トルク)に相当するので、メータアウト圧力が低くなった分だけブレーキトルクを電動モータ25により付与する必要がある。図17では回生側のアシストトルクを負としている。本実施の形態では、旋回電動モータ25のアシストトルクと旋回用スプール61によって発生するメータアウト圧力に由来するブレーキトルクの合計値が従来型の油圧ショベルで発生するブレーキトルクと概等しくなるように制御する。これにより旋回体20の旋回速度は従来型の油圧ショベル同等の減速フィーリングを有することが可能となる。   When the hydraulic single turning mode is selected, the meter-out opening area characteristic with respect to the hydraulic pilot signal of the turning spool 61 changes in the same manner as the meter-out opening area characteristic MO in FIG. 13 as indicated by the dotted line MOC in FIG. Therefore, as shown in FIG. 13, the meter-out pressure (M / O pressure) is lower in the present embodiment because the opening area of the meter-out diaphragm is larger than in the conventional case. Since the meter-out pressure corresponds to the brake torque (braking torque), it is necessary to apply the brake torque by the electric motor 25 as much as the meter-out pressure is lowered. In FIG. 17, the assist torque on the regeneration side is negative. In the present embodiment, control is performed so that the total value of the assist torque of the swing electric motor 25 and the brake torque derived from the meter-out pressure generated by the swing spool 61 is approximately equal to the brake torque generated by the conventional hydraulic excavator. To do. As a result, the turning speed of the turning body 20 can have a deceleration feeling equivalent to that of a conventional hydraulic excavator.

一方、油圧単独旋回モードが選択されたときは、旋回用スプール61の油圧パイロット信号に対するメータアウト開口面積特性は、図16の点線MOCの特性に対し中間領域における開口面積が減少した実線MOSの特性に変更されるため、旋回用スプール61によって発生するメータアウト圧力は、図17に示す従来の油圧ショベルで得られる実線のメータアウト圧力まで上昇し、旋回用スプール61によって発生するメータアウト圧力に由来するブレーキトルクが、従来型の油圧ショベルで発生するブレーキトルクと概等しくなるように制御され、旋回体20の旋回速度は従来型の油圧ショベル同等の減速フィーリングを有することが可能となる。   On the other hand, when the hydraulic single swing mode is selected, the meter-out opening area characteristic with respect to the hydraulic pilot signal of the swing spool 61 is the characteristic of the solid line MOS in which the opening area in the intermediate region is smaller than the characteristic of the dotted line MOC in FIG. Therefore, the meter-out pressure generated by the swing spool 61 rises to the solid-line meter-out pressure obtained with the conventional hydraulic excavator shown in FIG. The brake torque is controlled to be approximately equal to the brake torque generated in the conventional hydraulic excavator, and the turning speed of the swing body 20 can have a deceleration feeling equivalent to that of the conventional hydraulic excavator.

図18は、旋回用の可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bのリリーフ圧特性を示す図である。   FIG. 18 is a diagram showing relief pressure characteristics of the variable overload relief valves 62a and 62b for turning.

油圧電動複合旋回モードが選択され、図9の電気・油圧変換装置75b(図10の電・油圧変換装置75bL,75bR)に減トルク指令ECが出力されているときは、電気・油圧変換装置75bは制御圧力を生成し、その制御圧力が可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bの設定圧力減少側に作用し、可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bのリリーフ特性はリリーフ圧がPmax1である実線SRの特性となる(第1モード)。油圧単独旋回モードが選択され、電気・油圧変換装置75b(図10の電気・油圧変換装置75bL,75bR)に減トルク指令ECが出力されていないときは、電気・油圧変換装置75bは制御圧力を生成しないため、可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bのリリーフ特性は、リリーフ圧がPmax1からPmax2に上昇した実線SRSの特性となり(第2モード)、制動トルクは、リリーフ圧が高くなった分、増加する。   When the hydraulic / electric combined swing mode is selected and the torque reduction command EC is output to the electric / hydraulic converter 75b (electric / hydraulic converters 75bL and 75bR in FIG. 10), the electric / hydraulic converter 75b is selected. Generates a control pressure, and the control pressure acts on the set pressure decrease side of the variable overload relief valves 62a and 62b. The relief characteristics of the variable overload relief valves 62a and 62b are the characteristics of the solid line SR where the relief pressure is Pmax1. (First mode). When the hydraulic single swing mode is selected and the torque reduction command EC is not output to the electric / hydraulic converter 75b (the electric / hydraulic converters 75bL and 75bR in FIG. 10), the electric / hydraulic converter 75b supplies the control pressure. Therefore, the relief characteristics of the variable overload relief valves 62a and 62b are the characteristics of the solid line SRS in which the relief pressure has increased from Pmax1 to Pmax2 (second mode), and the braking torque increases as the relief pressure increases. To do.

これにより油圧電動複合旋回モードが選択されたときは、可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bのリリーフ圧はPmax2より低いPmax1に設定されるため、、操作レバー装置72の操作レバーを中立位置に戻したときに、旋回油圧モータ27からの排出油の圧力(背圧)は可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bの低めの設定圧力であるPmax1まで上昇し、旋回電動モータ25のアシストトルクと可変オーバーロードリリーフ弁62a又は62bによって発生する背圧に由来するブレーキトルクの合計値が従来型の油圧ショベルで発生するブレーキトルクと概等しくなるように制御され、旋回体20の旋回速度は従来型の油圧ショベル同等の減速フィーリングを有することが可能となる。   Thus, when the hydraulic / electric combined swing mode is selected, the relief pressure of the variable overload relief valves 62a and 62b is set to Pmax1 lower than Pmax2, and therefore the operation lever of the operation lever device 72 is returned to the neutral position. Sometimes, the pressure (back pressure) of the oil discharged from the swing hydraulic motor 27 rises to Pmax1, which is a lower set pressure of the variable overload relief valves 62a and 62b, and the assist torque of the swing electric motor 25 and the variable overload relief. The total value of the brake torque derived from the back pressure generated by the valve 62a or 62b is controlled to be approximately equal to the brake torque generated by the conventional hydraulic excavator, and the swing speed of the swing body 20 is the same as that of the conventional hydraulic excavator. It is possible to have a deceleration feeling of

また、油圧単独旋回モードが選択されたときは、可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bのリリーフ圧はPmax1より高いPmax2に設定されるため、操作レバー装置72の操作レバーを中立位置に戻した場合に、旋回油圧モータ27からの排出油の圧力(背圧)は可変オーバーロードリリーフ弁62a,62bの高めの設定圧力であるPmax2まで上昇し、可変オーバーロードリリーフ弁62a又は62bによって発生する背圧に由来するブレーキトルクが、従来型の油圧ショベルで発生するブレーキトルクと概等しくなるように制御され、旋回体20の旋回速度は従来型の油圧ショベル同等の減速フィーリングを有することが可能となる。   When the hydraulic single swing mode is selected, the relief pressure of the variable overload relief valves 62a and 62b is set to Pmax2 higher than Pmax1, so that the operation lever of the operation lever device 72 is returned to the neutral position. The pressure (back pressure) of the oil discharged from the swing hydraulic motor 27 rises to Pmax2, which is a higher set pressure of the variable overload relief valves 62a and 62b, and becomes the back pressure generated by the variable overload relief valve 62a or 62b. The derived brake torque is controlled to be approximately equal to the brake torque generated in the conventional hydraulic excavator, and the turning speed of the swing body 20 can have a deceleration feeling equivalent to that of the conventional hydraulic excavator.

次に、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81による油圧電動複合旋回モードと油圧単独旋回制御モードとを切り替えるシーケンスについて図19を用いて説明する。
図19にコントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81による油圧電動複合旋回モードから油圧単独旋回制御モードへの切り替えシーケンスを示す。
Next, a sequence for switching between the hydraulic / electric combined swing mode and the hydraulic single swing control mode by the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80 will be described with reference to FIG.
FIG. 19 shows a switching sequence from the hydraulic / electric combined swing mode to the hydraulic single swing control mode by the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80.

異常監視・異常処理制御ブロック81は、パワーコントロールユニット55、電動モータ25、キャパシタ24、パワーコントロールユニット55等の電動システムに故障、異常、警告状態が発生した場合や、絶縁抵抗劣化検知装置90から劣化検出の信号を受信した場合に、そのことを知らせる信号(以下エラー信号という)が通知されたかどうかを判定し(ステップS300)、エラー信号が通知されると、それが緊急対応を要するエラー信号であるかどうかを更に判定する(ステップS310)。モード切り替え時には、油圧システムのバルブの切り替え動作等により軽いショックが生じる可能性があるので、エラー信号の内容が深刻ではなく、直ちに切替える緊急性がない場合は、モード切換可能なタイミングかどうかを判定し(ステップS320)、旋回体20の動作及び旋回用の操作レバー装置72の入力が行われてないタイミング、あるいは、旋回体20以外の装置である走行、フロントの動作及びそれらの操作レバー装置73の入力も含めて、操作がまったく行われていないアイドリング時等に切替えを行う(ステップS330)。インバータの過電流異常等、システムを損傷させる恐れや重大な故障や災害に繋がる恐れがある異常については、操作中であっても、直ちに電動システムを停止させ、油圧単独旋回モードに切替える(ステップS310→S330)。   The abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 is used when an electric system such as the power control unit 55, the electric motor 25, the capacitor 24, the power control unit 55, or the like has a failure, abnormality or warning state, or from the insulation resistance deterioration detecting device 90. When a deterioration detection signal is received, it is determined whether or not a signal (hereinafter referred to as an error signal) notifying that is received (step S300). When the error signal is notified, it is an error signal that requires emergency response. Is further determined (step S310). When switching modes, there is a possibility that a slight shock may occur due to the switching operation of the valves of the hydraulic system, etc. Therefore, if the content of the error signal is not serious and there is no urgency to switch immediately, determine whether it is possible to switch modes (Step S320), the operation of the revolving unit 20 and the timing when the operation lever device 72 for turning is not input, or the travel, front operation and their operation lever devices 73 other than the revolving unit 20 Is switched at the time of idling or the like in which no operation is performed (step S330). For abnormalities such as an inverter overcurrent that may damage the system or cause a serious failure or disaster, the electric system is immediately stopped and switched to the hydraulic single swing mode even during operation (step S310). → S330).

次に、本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態において、絶縁抵抗劣化検知装置90から絶縁抵抗劣化検出の信号を受信した際の処理シーケンスについて図20及び図21を用いて説明する。   Next, a processing sequence when an insulation resistance deterioration detection signal is received from the insulation resistance deterioration detection device 90 in the third embodiment of the electric construction machine of the present invention will be described with reference to FIGS. .

図20は本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスを示すフローチャート図、図21は本発明の電動式建設機械の第3の実施の形態の絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス(再起動)を示すフローチャート図である。   FIG. 20 is a flowchart showing a processing sequence after detection of deterioration of insulation resistance in the third embodiment of the electric construction machine according to the present invention. FIG. 21 shows insulation in the third embodiment of the electric construction machine according to the present invention. It is a flowchart figure which shows the process sequence (reactivation) after resistance degradation detection.

まず、図20のステップ(S401)では、電動システムの絶縁抵抗が正常か否か判断される。具体的には、コントローラ80のエネルギマネジメント制御ブロック82から電動建設機械の運転中に絶縁抵抗劣化検知装置90を作動させ、上述したように演算部90Eで印加信号と測定信号を比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、この絶縁抵抗値と設定値と比較して、絶縁抵抗値が設定値以上であれば、絶縁抵抗が正常なのでYESと判断され、絶縁抵抗値が設定値以下であれば、絶縁抵抗劣化検知なのでNOと判断される。   First, in step (S401) of FIG. 20, it is determined whether or not the insulation resistance of the electric system is normal. Specifically, the insulation resistance deterioration detecting device 90 is operated from the energy management control block 82 of the controller 80 during the operation of the electric construction machine, and the applied signal and the measurement signal are compared in the arithmetic unit 90E as described above to compare the target circuit. If the insulation resistance value is equal to or greater than the set value, it is determined that the insulation resistance is normal, and the insulation resistance value is set to the set value. If it is below, it is determined NO because insulation resistance deterioration is detected.

ステップ(S401)でYESと判断された場合には、元に戻り絶縁抵抗の正常か否かの判断を継続して行う。   If YES is determined in the step (S401), the process returns to the original state and continues to determine whether the insulation resistance is normal.

ステップ(S401)でNOと判断された場合には、ステップ(S402)に進み、まず、上述した異常監視・異常処理制御ブロック81による油圧電動複合旋回モードから油圧単独旋回制御モードへの切り替えシーケンスが実行されて、油圧単独旋回モードに移行される。この切り替えシーケンスと同時に、絶縁抵抗が劣化したことをオペレータに報知警告し、機械の停止を要求するとともに、エンジン22の回転数あるいは出力を低減する。具体的には、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81から図示しないモニタやブザー等に報知信号と停止要求信号を出力し、例えば、図示しないエンジン制御部からエンジン22への減速指令が出力される。エンジン22の回転数あるいは出力は、通常の作業は困難だが低速での動作や走行が可能な程度にまで下げられる。この状態において、アシスト発電モータ23はエンジン22によって回されているが、旋回体20等の作業機械は油圧アクチュエータだけで動作しているので、機械の動作に電動モータ等の電動システムは不要となる。   If NO is determined in step (S401), the process proceeds to step (S402). First, a switching sequence from the hydraulic / electric combined swing mode to the hydraulic single swing control mode by the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 described above is performed. This is executed to shift to the hydraulic single swing mode. Simultaneously with this switching sequence, the operator is warned that the insulation resistance has deteriorated, requests that the machine be stopped, and reduces the rotational speed or output of the engine 22. Specifically, a notification signal and a stop request signal are output from an abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80 to a monitor or buzzer (not shown), for example, a deceleration command is output from an engine control unit (not shown) to the engine 22. Is done. The rotation speed or output of the engine 22 is lowered to such an extent that normal operations are difficult but operation at low speed and traveling are possible. In this state, the assist power generation motor 23 is rotated by the engine 22, but since the work machine such as the revolving body 20 is operated only by the hydraulic actuator, an electric system such as an electric motor is not necessary for the operation of the machine. .

ステップ(S403)では、絶縁抵抗劣化部位の判定を行う。具体的には、上述したように、コントローラ80のエネルギマネジメント制御ブロック82と異常監視・異常処理制御ブロック81において検知シーケンスが実行される。   In step (S403), the insulation resistance degradation site is determined. Specifically, as described above, the detection sequence is executed in the energy management control block 82 and the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80.

ステップ(S404)では、絶縁抵抗劣化部位がキャパシタ24〜メインコンタクタ56間母線91の周辺か否かが判断される。絶縁抵抗劣化部位がメインコンタクタ56〜チョッパ51間母線92,インバータ52,53〜チョッパ51間母線93,アシスト発電モータ23〜インバータ53間配線94,旋回電動モータ〜インバータ52間配線95のいずれかの場合には、NOと判断されステップ(S405)へ進み、メインコンタクタ56のメインリレー57を開動作する。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55を介してメインコンタクタ56を制御する。   In step (S404), it is determined whether or not the insulation resistance deterioration portion is in the vicinity of the bus line 91 between the capacitor 24 and the main contactor 56. The insulation resistance deterioration portion is any of the main contactor 56 to the chopper 51 bus 92, the inverters 52 and 53 to the chopper 51 bus 93, the assist generator motor 23 to the inverter 53 wiring 94, and the swing electric motor to the inverter 52 wiring 95. In this case, it is determined as NO and the process proceeds to step (S405), and the main relay 57 of the main contactor 56 is opened. Specifically, the main contactor 56 is controlled from the energy management control block 82 via the power control unit 55.

次に、ステップ(S406)では、母線電圧低下手段として母線電圧を放電させるための放電シーケンスを行う。具体的には、メインリレー57開動作によりキャパシタ24と絶縁した後、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55のインバータ52,53を力行制御することで、主平滑コンデンサ54に残留した電荷をアシスト発電モータ23又は旋回電動モータ25のコイルに対して放電させる。   Next, in step (S406), a discharge sequence for discharging the bus voltage is performed as a bus voltage lowering unit. Specifically, after insulating from the capacitor 24 by the opening operation of the main relay 57, the power management of the inverters 52 and 53 of the power control unit 55 is performed from the energy management control block 82 to assist the charge remaining in the main smoothing capacitor 54. The coil of the generator motor 23 or the swing electric motor 25 is discharged.

ステップ(S404)でYESと判断された場合には、ステップ(S407)へ進み、母線電圧低下手段としてキャパシタ24を放電させるための放電シーケンスを行う。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55のインバータ52,53を力行制御することで、キャパシタ24を放電させる。   If YES is determined in the step (S404), the process proceeds to a step (S407) to perform a discharge sequence for discharging the capacitor 24 as a bus voltage lowering unit. Specifically, the capacitor 24 is discharged by performing power running control of the inverters 52 and 53 of the power control unit 55 from the energy management control block 82.

ステップ(S408)ではメインコンタクタ56のメインリレー57を開動作する。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55を介してメインコンタクタ56を制御する。   In step (S408), the main relay 57 of the main contactor 56 is opened. Specifically, the main contactor 56 is controlled from the energy management control block 82 via the power control unit 55.

次に、ステップ(S409)では、母線電圧低下手段として母線電圧を放電させるための放電シーケンスを行う。具体的には、メインリレー57開動作によりキャパシタ24と絶縁した後、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55のインバータ52,53を力行制御することで、主平滑コンデンサ54に残留した電荷をアシスト発電モータ23又は旋回電動モータ25のコイルに対して放電させる。   Next, in step (S409), a discharge sequence for discharging the bus voltage is performed as a bus voltage lowering unit. Specifically, after insulating from the capacitor 24 by the opening operation of the main relay 57, the power management of the inverters 52 and 53 of the power control unit 55 is performed from the energy management control block 82 to assist the charge remaining in the main smoothing capacitor 54. The coil of the generator motor 23 or the swing electric motor 25 is discharged.

先のステップ(S406)とステップ(S409)において、母線電圧を放電させている間に、オペレータは例えば安全が確保できる場所まで、建設機械を移動させる。先のステップ(S406)とステップ(S409)のいずれかが実行された後には、ステップ(S410)に進む。   In the previous step (S406) and step (S409), the operator moves the construction machine to a place where safety can be ensured, for example, while discharging the bus voltage. After one of the previous step (S406) and step (S409) is executed, the process proceeds to step (S410).

ステップ(S410)では、キースイッチ70の状態がOFFか否か判断され、NOと判断された場合には、元に戻りキースイッチ70の状態の判断を継続して行う。オペレータは、建設機械を安全な場所まで移動できて、機械を停止できると判断できれば、キースイッチ70をOFFにできる。   In step (S410), it is determined whether or not the state of the key switch 70 is OFF. If the determination is NO, the determination of the state of the key switch 70 is continued by returning to the original state. If the operator can move the construction machine to a safe place and can determine that the machine can be stopped, the operator can turn off the key switch 70.

キースイッチ70をOFFにして、ステップ(S410)でYESと判断された場合には、ステップ(S411)に進み、エンジン22が停止される。   If the key switch 70 is turned OFF and YES is determined in step (S410), the process proceeds to step (S411) and the engine 22 is stopped.

次に、ステップ(S412)では、母線電圧を完全に放電させるための放電シーケンスを行う。アシスト発電モータ23と旋回電動モータ25が永久磁石同期モータの場合、エンジン22や旋回油圧モータ27により強制的に回転させられると自己誘起電圧分のDC電圧が母線に重畳するため、エンジン22及び旋回電動モータ25が停止した後、再度放電シーケンスの実施が必要となる。具体的には、エネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55のインバータ52,53のスイッチング素子のON/OFFを制御することで、主平滑コンデンサ54に残留した電荷をアシスト発電モータ23又は旋回電動モータ25のコイルに対して放電させる。なお、アシスト発電モータ23及び旋回電動モータ25は停止しているので、各インバータ52,53から各モータ23,25に流れる放電電流によって、回転トルクが発生しないように放電ベクトル制御がなされる。また、絶縁抵抗劣化検出された部位及び絶縁抵抗劣化検知によって停止したことが異常監視・異常処理制御ブロック81に記憶される。この後、建設機械は完全に停止する。   Next, in step (S412), a discharge sequence for completely discharging the bus voltage is performed. When the assist generator motor 23 and the swing electric motor 25 are permanent magnet synchronous motors, the DC voltage corresponding to the self-induced voltage is superimposed on the bus when the engine 22 and the swing hydraulic motor 27 are forcibly rotated. After the electric motor 25 is stopped, it is necessary to perform the discharge sequence again. Specifically, by controlling ON / OFF of the switching elements of the inverters 52 and 53 of the power control unit 55 from the energy management control block 82, the electric charge remaining in the main smoothing capacitor 54 is changed to the assist generator motor 23 or the swing electric motor. 25 coils are discharged. Since the assist power generation motor 23 and the swing electric motor 25 are stopped, the discharge vector control is performed so that the rotation torque is not generated by the discharge current flowing from the inverters 52, 53 to the motors 23, 25. In addition, the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 stores the portion where the insulation resistance deterioration is detected and the fact that the insulation resistance deterioration is detected. After this, the construction machine stops completely.

次に、絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンス(再起動)について図21を用いて説明する。この処理シーケンスは、前回、図20に示す絶縁抵抗劣化検知後の処理シーケンスで停止した後の建設機械の再起動に適用されるものである。   Next, a processing sequence (restart) after detection of insulation resistance deterioration will be described with reference to FIG. This processing sequence is applied to the restart of the construction machine after having stopped in the processing sequence after the insulation resistance deterioration detection shown in FIG. 20 last time.

まず、図21のステップ(S501)では、キースイッチ70をOFFからON状態とする。   First, in step (S501) of FIG. 21, the key switch 70 is changed from OFF to ON.

次に、ステップ(S502)では、前回建設機械運転時に絶縁抵抗劣化が検知されて、停止処理シーケンスで停止されたことがオペレータに報知される。具体的には、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81から図示しないモニタやブザー等に報知信号が出力される。   Next, in step (S502), the insulation resistance deterioration is detected during the previous construction machine operation, and the operator is informed that it has been stopped in the stop processing sequence. Specifically, a notification signal is output from the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80 to a monitor or buzzer (not shown).

ステップ(S503)では、絶縁抵抗劣化の詳細測定の実施につき、再度実施するか否かの選択が要求される。具体的には、ステップ(S502)と同様にモニタ表示等でオペレータに問いかける。   In step (S503), it is required to select whether or not the detailed measurement of the insulation resistance deterioration is performed again. Specifically, the operator is inquired by a monitor display or the like as in step (S502).

ステップ(S503)でYESと判断された場合には、ステップ(S504)に進み、絶縁抵抗の劣化検知が行われる。具体的には、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81から絶縁抵抗劣化検知装置90を作動させる。   If YES is determined in the step (S503), the process proceeds to a step (S504) to detect insulation resistance deterioration. Specifically, the insulation resistance deterioration detection device 90 is operated from the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80.

ステップ(S505)では、電動システムの絶縁抵抗が正常か否か判断される。具体的には、上述したように絶縁抵抗劣化検知装置90の演算部90Eで印加信号と測定信号を比較して対象回路の車体フレームに対する絶縁抵抗値を算出し、この絶縁抵抗値と設定値と比較して、絶縁抵抗値が設定値以上であれば、絶縁抵抗が正常なのでYESと判断され、絶縁抵抗値が設定値以下であれば、絶縁抵抗劣化検知なのでNOと判断される。   In step (S505), it is determined whether the insulation resistance of the electric system is normal. Specifically, as described above, the calculation unit 90E of the insulation resistance deterioration detection device 90 compares the applied signal and the measurement signal to calculate the insulation resistance value for the body frame of the target circuit, and the insulation resistance value and the set value In comparison, if the insulation resistance value is equal to or greater than the set value, the insulation resistance is normal and therefore determined as YES, and if the insulation resistance value is equal to or less than the set value, it is determined as NO because the insulation resistance deterioration is detected.

このステップ(S505)でNOと判断された場合には、ステップ(S506)に進み、キースイッチ70の状態がSTARTか否か判断され、NOと判断された場合には、元に戻りキースイッチ70の状態の判断を継続して行う。   If NO is determined in this step (S505), the process proceeds to step (S506), where it is determined whether or not the state of the key switch 70 is START. If NO is determined, the key switch 70 is returned to the original state. Continue to determine the status of

また、先のステップ(S503)でNOと判断された場合にも、ステップ(S506)に進む。つまり、この場合、ステップ(S504)とステップ(S505)がバイパスされる。   Also, if NO is determined in the previous step (S503), the process proceeds to step (S506). That is, in this case, step (S504) and step (S505) are bypassed.

キースイッチ70をSTARTにして、ステップ(S506)でYESと判断された場合には、絶縁抵抗劣化の詳細測定を実施しないか実施したが絶縁抵抗劣化検知した状態であるので、エンジン22の回転数あるいは出力を制限した絶縁抵抗劣化状態の運転モードで起動する。具体的には、コントローラ80の異常監視・異常処理制御ブロック81から図示しないモニタやブザー等に報知信号を出力し、油圧単独旋回制御モードに固定され、例えば、図示しないエンジン制御部からエンジン22への速度制限指令が出力される。   If the key switch 70 is set to START and it is determined YES in step (S506), the detailed measurement of the insulation resistance deterioration has not been performed or the insulation resistance deterioration has been detected. Or it starts in the operation mode of the insulation resistance degradation state which restricted the output. Specifically, a notification signal is output from the abnormality monitoring / abnormality processing control block 81 of the controller 80 to a monitor or buzzer (not shown) and fixed to the hydraulic single turning control mode, for example, from an engine control unit (not shown) to the engine 22. The speed limit command is output.

ステップ(S505)でYESと判断された場合には、ステップ(S207)に進み、キースイッチ70の状態がSTARTか否か判断され、NOと判断された場合には、元に戻りキースイッチ70の状態の判断を継続して行う。   If YES is determined in the step (S505), the process proceeds to a step (S207), and it is determined whether or not the state of the key switch 70 is START. If NO is determined, the process returns to the original state. Continue to determine the status.

キースイッチ70をSTARTにして、ステップ(S507)でYESと判断された場合には、絶縁抵抗劣化の詳細測定を行い異常なしと判断された状態であるので、標準の運転モードで起動する。具体的には、コントローラ80のエネルギマネジメント制御ブロック82からパワーコントロールユニット55への出力増信号は制限されず、油圧単独旋回制御モードから油圧電動複合旋回モードへの移行も制限されない。また、例えば、図示しないエンジン制御部からエンジン22への増速指令についても制限されない。   When the key switch 70 is set to START and it is determined YES in step (S507), the detailed measurement of the insulation resistance deterioration is performed and it is determined that there is no abnormality, so that the operation is started in the standard operation mode. Specifically, the output increase signal from the energy management control block 82 of the controller 80 to the power control unit 55 is not limited, and the transition from the hydraulic single swing control mode to the hydraulic / electric combined swing mode is not limited. Further, for example, the speed increase command from the engine control unit (not shown) to the engine 22 is not limited.

上述した本発明の第1の実施の形態によれば、旋回体20の駆動に旋回電動モータ25を用いた電動式建設機械において、旋回電動モータ25,アシスト発電モータ23、インバータ52,53、キャパシタ24等の蓄電装置を備えた電動システムの絶縁抵抗劣化が検知された場合でも建設機械を安全な姿勢にすると共に安全な場所に移動させるだけの最低限の動力を確保した上で、オペレータに建設機械停止の警告を行うので、作業現場における建設機械及びオペレータの安全を確保することができる。   According to the first embodiment of the present invention described above, in the electric construction machine using the swing electric motor 25 for driving the swing body 20, the swing electric motor 25, the assist power generation motor 23, the inverters 52 and 53, the capacitor. Even if insulation resistance deterioration of an electric system equipped with a power storage device such as 24 is detected, the construction machine is placed in a safe posture and secured to the operator with the minimum power required to move it to a safe place. Since the machine stop warning is given, the safety of the construction machine and the operator at the work site can be ensured.

以上において、本発明を油圧ショベルに適用した場合の実施の形態を説明したが、油圧ショベル以外の旋回体を有する建設機械全般に本発明は適用可能である。   In the above, the embodiment in the case where the present invention is applied to a hydraulic excavator has been described. However, the present invention can be applied to all construction machines having a revolving body other than the hydraulic excavator.

10 走行体
11 クローラ
12 クローラフレーム
13 右走行用油圧モータ
14 左走行用油圧モータ
20 旋回体
21 旋回フレーム
22 エンジン
23 アシスト発電モータ
24 キャパシタ
25 旋回電動モータ
26 減速機
27 旋回油圧モータ
30 ショベル機構
31 ブーム
33 アーム
35 バケット
40 油圧システム
41 油圧ポンプ
42 コントロールバルブ
51 チョッパ
52 旋回電動モータ用インバータ
53 アシスト発電モータ用インバータ
54 平滑コンデンサ
55 パワーコントロールユニット
56 メインコンタクタ
57 メインリレー
58 突入電流防止回路
80 コントローラ
81 異常監視・異常処理制御ブロック
82 エネルギマネジメント制御ブロック
83A 電動旋回制御ブロック
83 油圧電動複合旋回制御ブロック
84 油圧単独制御ブロック
85 制御切替ブロック
90 絶縁抵抗劣化検知装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Traveling body 11 Crawler 12 Crawler frame 13 Right traveling hydraulic motor 14 Left traveling hydraulic motor 20 Turning body 21 Turning frame 22 Engine 23 Assist power generation motor 24 Capacitor 25 Turning electric motor 26 Reduction gear 27 Turning hydraulic motor 30 Excavator mechanism 31 Boom 33 Arm 35 Bucket 40 Hydraulic system 41 Hydraulic pump 42 Control valve 51 Chopper 52 Inverter for turning electric motor 53 Inverter for assist power generation motor 54 Smoothing capacitor 55 Power control unit 56 Main contactor 57 Main relay 58 Inrush current prevention circuit 80 Controller 81 Abnormality monitoring・ Abnormality processing control block 82 Energy management control block 83A Electric turning control block 83 Hydraulic electric combined turning control block 84 Hydraulic single control Control block 85 Control switching block 90 Insulation resistance deterioration detection device

Claims (7)

アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する第1電動モータと、旋回体と、前記旋回体駆動用の第2電動モータと、前記第1電動モータと第2電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第1電動モータ駆動用の第1インバータと、前記第2電動モータ駆動用の第2インバータとを備えた電動式建設機械において、
前記第1電動モータと前記第2電動モータと前記第1インバータと前記第2インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、
前記第1インバータと前記第2インバータとにそれぞれトルク増減指令を出力することで、前記第1電動モータ及び前記第2電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記第1電動モータの回転数を低下させる監視制御手段を備えた
ことを特徴とする電動式建設機械。
A hydraulic pump that supplies pressure oil to the actuator; a first electric motor that drives the hydraulic pump; a swiveling body; a second electric motor that drives the swiveling body; and the first electric motor and the second electric motor. In an electric construction machine comprising a connected power storage device, a first inverter for driving the first electric motor, and a second inverter for driving the second electric motor,
Insulation resistance deterioration detecting means for detecting deterioration of an insulation resistance between an electric system constituted by the first electric motor, the second electric motor, the first inverter, the second inverter, and the power storage device and a vehicle body. When,
A controller for controlling the rotational speeds of the first electric motor and the second electric motor by outputting torque increase / decrease commands to the first inverter and the second inverter, respectively.
When the insulation resistance deterioration detecting unit detects the deterioration of the insulation resistance of the electric system, the control device notifies the operator of the deterioration of the insulation resistance of the electric system and decreases the rotation speed of the first electric motor. An electric construction machine characterized by comprising monitoring and control means.
原動機と、前記原動機により駆動され、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記原動機の駆動に従動する第1電動モータと、旋回体と、前記旋回体駆動用の第2電動モータと、前記第1電動モータ及び第2電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第1の電動モータ駆動用の第1インバータと、前記第2電動モータ駆動用の第2インバータと、前記旋回体の駆動を指令する旋回用の操作レバー装置とを備えた電動式建設機械において、
前記第1電動モータと前記第2電動モータと前記第1インバータと前記第2インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、
前記第1インバータと前記第2インバータとにそれぞれトルク増減指令を出力することで、前記第1電動モータ及び前記第2電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記原動機の回転数または出力を低下させる監視制御手段を備えた
ことを特徴とする電動式建設機械。
A prime mover, a hydraulic pump driven by the prime mover to supply pressure oil to the actuator, a first electric motor driven by the drive of the prime mover, a revolving body, a second electric motor for driving the revolving body, An electric storage device connected to the first electric motor and the second electric motor, a first inverter for driving the first electric motor, a second inverter for driving the second electric motor, and driving the swivel body In an electric construction machine provided with an operation lever device for turning to command,
Insulation resistance deterioration detecting means for detecting deterioration of an insulation resistance between an electric system constituted by the first electric motor, the second electric motor, the first inverter, the second inverter, and the power storage device and a vehicle body. When,
A controller for controlling the rotational speeds of the first electric motor and the second electric motor by outputting torque increase / decrease commands to the first inverter and the second inverter, respectively.
When the insulation resistance deterioration detecting means detects the deterioration of the insulation resistance of the electric system, the control device notifies the operator of the deterioration of the insulation resistance of the electric system and reduces the rotational speed or output of the prime mover. An electric construction machine comprising a monitoring control means.
原動機と、前記原動機により駆動され、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、旋回体と、前記油圧ポンプから供給された圧油により駆動される前記旋回体駆動用の油圧モータと、前記原動機の駆動に従動する第1電動モータと、前記旋回体駆動用の第2電動モータと、前記第1電動モータ及び第2電動モータに接続された蓄電デバイスと、前記第1の電動モータ駆動用の第1のインバータと、前記第2電動モータ駆動用の第2インバータと、前記旋回体の駆動を指令する旋回用の操作レバー装置とを備えた電動式建設機械において、
前記第1電動モータと前記第2電動モータと前記第1インバータと前記第2インバータと前記蓄電デバイスとから構成される電動システムと車体との間の絶縁抵抗の劣化を検知する絶縁抵抗劣化検知手段と、
前記旋回用の操作レバー装置が操作されたときに前記第2電動モータと前記油圧モータの両方を駆動して、前記第2電動モータと前記油圧モータのトルクの合計で前記旋回体の駆動を行う油圧電動複合旋回モードと、前記旋回用の操作レバー装置が操作されたときに前記油圧モータのみを駆動して、前記油圧モータのみのトルクで前記旋回体の駆動を行う油圧単独旋回モードとの切替えを行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に前記油圧単独旋回モードに切り替える制御切替え手段と、前記油圧単独旋回モードにおいて、オペレータに前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を報知し、前記原動機の回転数または出力を低下させる監視制御手段とを備えた
ことを特徴とする電動式建設機械。
A prime mover, a hydraulic pump that is driven by the prime mover and supplies pressure oil to the actuator, a revolving body, a hydraulic motor for driving the revolving body that is driven by the pressure oil supplied from the hydraulic pump, and A first electric motor driven by the drive; a second electric motor for driving the revolving structure; an electric storage device connected to the first electric motor and the second electric motor; and a first electric motor for driving the first electric motor. 1, an electric construction machine including a second inverter for driving the second electric motor, and an operation lever device for turning for commanding driving of the turning body.
Insulation resistance deterioration detecting means for detecting deterioration of an insulation resistance between an electric system constituted by the first electric motor, the second electric motor, the first inverter, the second inverter, and the power storage device and a vehicle body. When,
When the operation lever device for turning is operated, both the second electric motor and the hydraulic motor are driven, and the turning body is driven by the total torque of the second electric motor and the hydraulic motor. Switching between a hydraulic / electric combined swing mode and a hydraulic single swing mode in which only the hydraulic motor is driven when the swing operating lever device is operated, and the swing body is driven with torque of only the hydraulic motor. And a control device for performing
The control device includes control switching means for switching to the hydraulic single swing mode when the insulation resistance deterioration detection means detects deterioration of the insulation resistance of the electric system, and in the hydraulic single swing mode, An electric construction machine characterized by comprising monitoring control means for notifying deterioration of insulation resistance and reducing the rotational speed or output of the prime mover.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電動式建設機械において、
前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗劣化を検知した場合に前記電動システム内の母線の電圧を検知前よりも低下させる母線電圧低下手段を備えた
ことを特徴とする電動式建設機械。
In the electric construction machine according to any one of claims 1 to 3,
The control device includes bus voltage lowering means for lowering the voltage of the bus in the electric system than before detection when the insulation resistance deterioration detecting means detects the insulation resistance deterioration of the electric system. Electric construction machine.
請求項4に記載の電動式建設機械において、
前記蓄電デバイスの前記電動システムからの電気回路的な接続切断手段をさらに備え、
前記制御装置は、前記母線電圧低下手段によって前記電動システム内の母線電圧を低下させた後に、前記接続切断手段によって前記蓄電デバイスを前記電動システムから切り離す処理シーケンスを備えている
ことを特徴とする電動式建設機械。
The electric construction machine according to claim 4,
Further comprising means for disconnecting an electrical circuit from the electric system of the electricity storage device,
The control apparatus includes a processing sequence for disconnecting the power storage device from the electric system by the disconnection unit after the bus voltage in the electric system is decreased by the bus voltage lowering unit. Construction machine.
請求項3に記載の電動式建設機械において、
前記制御装置は、前記油圧単独旋回モードに切り替えた後に、絶縁抵抗劣化部位を特定するために、前記電動システム内の回路開閉手段またはスイッチング素子の開閉を伴う処理シーケンスを備えている
ことを特徴とする電動式建設機械。
The electric construction machine according to claim 3,
The control device includes a processing sequence that involves opening / closing a circuit opening / closing means or a switching element in the electric system in order to identify an insulation resistance deterioration portion after switching to the hydraulic single swing mode. Electric construction machine.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電動式建設機械において、
前記制御装置は、前記絶縁抵抗劣化検知手段が前記電動システムの絶縁抵抗の劣化を検知した場合に、監視制御手段によって機械停止したことを記憶する第1の処理シーケンスと、機械停止後の再起動時において、前回は電動システムの絶縁抵抗の劣化により機械停止したことをオペレータに報知すると共に原動機の回転数または出力を制限する第2の処理シーケンスを備えた
ことを特徴とする電動式建設機械。
In the electric construction machine according to any one of claims 1 to 3,
The control device includes a first processing sequence for storing that the machine has been stopped by the monitoring control means when the insulation resistance deterioration detecting means detects deterioration of the insulation resistance of the electric system, and restarting after the machine is stopped. At the time, an electric construction machine characterized by comprising a second processing sequence for notifying an operator that the machine has been stopped last time due to deterioration of the insulation resistance of the electric system and limiting the rotational speed or output of the prime mover.
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