JP5529393B2 - 発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置に関し、特に建設機械に搭載されたキャパシタに蓄積された電力を放電させるための装置に関するものである。

近年、建設機械の分野においても一般自動車と同様にハイブリッド車が開発されている。

この種のハイブリッド建設機械には、エンジンと発電電動機と蓄電装置と作業機とが備えられている。ここで、蓄電装置は、充放電を自由に行うことができる蓄電池のことであり、キャパシタや二次電池などによって構成されている。なお、以下では、蓄電装置として、キャパシタを代表させて説明する。蓄電装置としてのキャパシタは、発電電動機が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。またキャパシタは、キャパシタに蓄積された電力を発電インバータなどのドライバを介して発電電動機に、または同電力を電力負荷、たとえば作業機を駆動するための電動モータに供給する。

ハイブリッド建設機械における電力負荷（作業機を駆動する電動モータ）は、一般自動車における電力負荷と異なり、エンジン軸出力に比して大きな電力を消費する。このためハイブリッド建設機械に搭載される蓄電装置としては、短時間に大電力を充放電することができるキャパシタが用いられている。

しかし、大電力を充放電できる大きな容量のキャパシタは、場積が嵩み、車載する上でスペースを大きく占める。そこで、キャパシタを極力小型化するために、キャパシタの端子間電圧を３００Ｖ程度に抑制し、昇圧器によって６００Ｖ程度に昇圧する構成をとることが一般的である。

ここで、ハイブリッド建設機械にサービスマンがメンテナンスを施す際にキャパシタの端子間電圧が、ハイブリッド建設機械が稼動しているときと同じ３００Ｖ程度の高電圧のままであると、サービスマンの安全を確保する上で問題がある。

（従来技術１）
そこで、従来は、ハイブリッド建設機械のメンテナンスを行う前に、ハイブリッド建設機械とは別に用意した専用の充放電装置を用いて、キャパシタの端子間電圧の電圧を零レベル近くまで放電させる作業を行うようにしていた。

（従来技術２）
下記特許文献１には、既存のキャパシタによる電力貯蔵システムに、新たに放電機構体を別途追加し、キャパシタの保守点検作業を行う前に、この放電機構体を用いてキャパシタに蓄積された電力を放電させるという発明が記載されている。

（従来技術３）
下記特許文献２には、建設機械に搭載されたキャパシタの劣化を防止することを目的としてキャパシタに蓄積された電力を放電させるという発明が記載されている。すなわち、建設機械による作業が終了した後にキャパシタが満充電状態のまま長時間放置されると、キャパシタの劣化が進行する。そこで、建設機械の既存のシステムに補助バッテリを追加するとともに、キャパシタの蓄積電力を補助バッテリに移行させる装置を追加し、ハイブリッド建設機械による作業終了時に、キャパシタの充電電圧が放電設定値よりも高い場合に、この放電設定値を超える電力分をキャパシタから補助バッテリに向けて放電させるようにしている。これによりキャパシタが満充電状態でなくなり、キャパシタの劣化が抑制されるとともに、キャパシタに蓄積された電力の一部が補助バッテリに移行されるため電気エネルギーを有効利用することができるようになる。
特開２００１−２０３１３３号公報 特開２００５−２１８２８５号公報

上記従来技術１では、ハイブリッド建設機械とは別体の専用の充放電装置を使用してキャパシタの放電作業を行わなければならず、ハイブリッド建設機械に車載された既存のシステムで放電作業を行うことができない。このため、キャパシタの放電作業のために多大な労力と作業時間が費やされるという問題がある。これによりキャパシタの放電作業の間、建設機械を稼動できなくなり稼動効率が悪化するという問題が発生する。

上記従来技術２に開示されたキャパシタによる電力貯蔵システムは、ハイブリッド建設機械を想定したシステムではない。仮にハイブリッド建設機械に適用するにしてもハイブリッド建設機械に搭載された既存のシステムに、新たに放電のための専用の装置を追加し組み込まなければならないという問題が発生する。

従来技術３では、ハイブリッド建設機械に搭載された既存のシステムに、補助バッテリを追加するとともに、キャパシタの蓄積電力を補助バッテリに移行させる装置を追加しなければならないという問題が発生する。また、キャパシタに蓄積された電力の一部が補助バッテリに移行されてキャパシタが満充電状態でなくなるだけであり、キャパシタの端子間電圧は依然として高電圧のままであり、補助バッテリの端子間電圧も高電圧となる。よって、蓄電装置の端子間電圧が零レベル近くになるまで放電させることはできず、メンテナンス時の安全が確保されたとはいえない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド建設機械とは別体の専用の装置を設けたり、ハイブリッド建設機械に搭載された既存のシステムに、新たに装置を追加することなく、ハイブリッド建設機械に搭載された既存のシステムをそのまま利用して、キャパシタなどの蓄電装置の端子間電圧を零レベル近くまで短時間で放電させ、それにより、メンテナンス作業を短時間で済ませ、建設機械の稼動効率を向上させるとともに、メンテナンス時の安全を確保することを解決課題とする。

第１発明は、
発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、あるいは蓄積された電力を放電して発電電動機に供給する蓄電装置と、
発電電動機を駆動するドライバと、
蓄電装置の端子間電圧を昇圧してドライバに供給する昇圧器であって、スイッチング素子を含んで構成された昇圧器と、
蓄電装置と昇圧器とを電気的に接続する信号線と、
信号線の途中に設けられ、定格電流を有する通電部材と
ドライバおよび昇圧器を制御するコントローラと
を含んで構成された発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置であって、
蓄電装置の端子間電圧を検出する電圧検出手段が
備えられるとともに、
通電部材および昇圧器を構成するスイッチング素子の定格電流と蓄電装置の内部抵抗に応じた電圧値であって、蓄電装置から信号線に定格電流が流れるときの蓄電装置の端子間電圧値が、しきい値として設定され、
コントローラは、
蓄電装置に蓄電された電力を放電させるための指示が与えられると、
蓄電装置の端子間電圧が前記しきい値に達するまでは、
昇圧器およびドライバを作動させ、発電電動機を負荷として、蓄電装置に蓄電された電力を放電させる制御を行ない、
蓄電装置の端子間電圧が前記しきい値を下回った後は、
蓄電装置の両端子が信号線を介して短絡するように、昇圧器を構成するスイッチング素子をオンすることによって、蓄電装置に蓄電された電力を放電させる制御を行なうこと
を特徴とする。

第２発明は、
発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、あるいは蓄積された電力を放電して発電電動機に供給する蓄電装置と、
発電電動機を駆動するドライバであって、スイッチング素子を含んで構成されたドライバと、
蓄電装置の端子間電圧を昇圧してドライバに供給する昇圧器と、
蓄電装置と昇圧器とを電気的に接続する信号線と、
信号線の途中に設けられ、定格電流を有する通電部材と
ドライバおよび昇圧器を制御するコントローラと
を含んで構成された発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置であって、
蓄電装置の端子間電圧を検出する電圧検出手段が
備えられるとともに、
通電部材およびドライバを構成するスイッチング素子の定格電流と蓄電装置の内部抵抗に応じた電圧値であって、蓄電装置から信号線に定格電流が流れるときの蓄電装置の端子間電圧値が、しきい値として設定され、
コントローラは、
蓄電装置に蓄電された電力を放電させるための指示が与えられると、
蓄電装置の端子間電圧が前記しきい値に達するまでは、
昇圧器およびドライバを作動させ、発電電動機を負荷として、蓄電装置に蓄電された電力を放電させる制御を行ない、
蓄電装置の端子間電圧が前記しきい値を下回った後は、
蓄電装置の両端子が信号線を介して短絡するように、ドライバを構成するスイッチング素子をオンすることによって、蓄電装置に蓄電された電力を放電させる制御を行なうこと
を特徴とする。

第３発明は、
発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、あるいは蓄積された電力を放電して発電電動機に供給する蓄電装置と、
発電電動機を駆動するドライバであって、スイッチング素子を含んで構成されたドライバと、
蓄電装置とドライバとを電気的に接続する信号線と、
信号線の途中に設けられ、定格電流を有する通電部材と
ドライバを制御するコントローラと
を含んで構成された発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置であって、
蓄電装置の端子間電圧を検出する電圧検出手段が
備えられるとともに、
通電部材およびドライバを構成するスイッチング素子の定格電流と蓄電装置の内部抵抗に応じた電圧値であって、蓄電装置から信号線に定格電流が流れるときの蓄電装置の端子間電圧値が、しきい値として設定され、
コントローラは、
蓄電装置に蓄電された電力を放電させるための指示が与えられると、
蓄電装置の端子間電圧が前記しきい値に達するまでは、
ドライバを作動させ、発電電動機を負荷として、蓄電装置に蓄電された電力を放電させる制御を行ない、
蓄電装置の端子間電圧が前記しきい値を下回った後は、
蓄電装置の両端子が信号線を介して短絡するように、ドライバを構成するスイッチング素子をオンすることによって、蓄電装置に蓄電された電力を放電させる制御を行なうこと
を特徴とする。

第４発明は、第１発明または第２発明または第３発明における発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置であって、
通電部材は、閉動作により電流が通電されるコンタクタまたは／およびヒューズであること
を特徴とする。

第５発明は、第１発明または第２発明または第３発明における発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置であって、
発電電動機駆動装置は、建設機械に搭載され、
蓄電装置は、キャパシタで構成されること
を特徴とする。

第１発明では、図１に示すように、発電電動機駆動装置２は、発電作用と電動作用を行う発電電動機２０と、発電電動機２０が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、あるいは蓄積された電力を放電して発電電動機２０に供給する蓄電装置３０と、発電電動機２０を駆動するドライバ４０と、蓄電装置３０の端子間電圧を昇圧してドライバ４０に供給する昇圧器５０であって、スイッチング素子５１〜５８、ダイオード１５１〜１５８、サージ吸収用キャパシタ３２、３３およびトランス５０Ｃ（図２）を含んで構成された昇圧器５０と、蓄電装置３０と昇圧器５０とを電気的に接続する信号線６１、６２と、信号線６１の途中に設けられ、定格電流を有する通電部材７１、７２と、ドライバ４０および昇圧器５０を制御するコントローラ８０とを含んで構成されている。

コントローラ８０は、以下のように動作する。以下では、たとえば発電電動機駆動装置２がハイブリッド建設機械１に搭載されているものとする。

（通常制御時）
ハイブリッド建設機械１が作業中、コントローラ８０は、図１に示す昇圧器５０およびドライバ４０を作動させ、発電電動機２０を負荷として、蓄電装置３０に蓄電された電力を充放電させる制御を行なっている。電流の流れは、図４（ａ）に示される。

（放電制御時）
ハイブリッド建設機械１の作業が停止して、スイッチ３が操作されると、蓄電装置３０に蓄電された電力を放電させるための指示がコントローラ８０に与えられる。

（放電制御の第１の制御モード）
電圧検出手段３１では、蓄電装置３０の端子間電圧Ｖcapが検出される。よって既存のシステムをそのまま利用することができる。

コントローラ８０は、蓄電装置３０の端子間電圧値Ｖcapがしきい値Ｖｔｈに達するまでは、通常制御時と同様に昇圧器５０およびドライバ４０を作動させ、発電電動機２０を負荷として、蓄電装置３０に蓄電された電力を放電させる制御を行なう。しきい値Ｖｔｈとは、定格電流Ｉ０と蓄電装置３０の内部抵抗Ｒｉｎに応じた電圧値であって、蓄電装置３０から信号線６１、６２に定格電流Ｉ０が流れるときの蓄電装置３０の端子間電圧値Ｖｔｈ（＝Ｉ０×Ｒｉｎ）のことである。

これにより、蓄電装置３０に蓄電された電力が徐々に放電される。仮に、蓄電装置３０の端子間電圧値Ｖcapがしきい値Ｖｔｈに達する前に、蓄電装置３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡してしまうと、通電部材７１、７２、スイッチング素子５１、５２、５３、５４（図４（ａ））に定格電流Ｉ０以上の電流が流れ、これら通電部材７１、７２、スイッチング素子５１、５２、５３、５４が溶着、焼損するなどして電子部品に甚大な影響を及ぼすおそれがある。このため放電電流Ｉが、通電部材７１、７２および昇圧器５０を構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４の定格電流Ｉ０以上であるときには、発電電動機２０を負荷として、蓄電装置３０に蓄電された電力を放電させる制御を行ない、蓄電装置３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡しないようにしている。

（放電制御の第２の制御モード）
蓄電装置３０の端子間電圧Ｖcapがしきい値Ｖｔｈを下回った後は、図４（ｂ）に示すように、蓄電装置３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡するように、昇圧器５０を構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４をオンすることによって、蓄電装置３０に蓄電された電力を放電させる制御を行なう。

これにより、蓄電装置３０と信号線６１、６２と通電部材７１、７２とスイッチング素子５１、５２とからなる閉回路１６１、蓄電装置３０と信号線６１、６２と通電部材７１、７２とスイッチング素子５３、５４とからなる閉回路１６２において矢印にて示す放電電流Ｉが流れ、蓄電装置３０に蓄電された電力が迅速に放電され、蓄電装置３０の端子間電圧が迅速に零レベル近くに達する。

以上のように本第１発明によれば、つぎのような効果を奏効する。

Ａ１）キャパシタなどの蓄電装置３０の端子間電圧が零レベル近くまで短時間で放電する。このためメンテナンス作業が短時間で済み、建設機械の稼動効率が向上する。

Ｂ１）本発明のハード構成は、図１に示すように、発電電動機２０と、キャパシタなどの蓄電装置３０と、ドライバ４０と、昇圧器５０と、信号線６１、６２と、コンタクタやヒューズなどの通電部材７１、７２と、コントローラ８０であり、これらは、既存のハイブリッド建設機械１、既存の発電電動機駆動装置２に備えられているシステムの装置構成そのものである。本発明の放電制御の第１の制御モードでは、コントローラ８０は、通常制御時と同様に発電電動機２０を負荷として、蓄電装置３０に蓄電された電力を放電させる制御を行なう。具体的には、昇圧器５０を構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４のオン、オフを繰り返す制御を行なう。また本発明の放電制御の第２の制御モードでは、コントローラ８０は、昇圧器５０を構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４をオンする制御を行なう。よって、本発明の放電制御を実現するには、昇圧器５０を構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４に対する指令内容を通常制御とは僅かに変えるだけでよく、コントローラ８０の内部の制御アルゴリズム、プログラムなどのソフトウエアの改変だけで済む。よって従来のように、ハイブリッド建設機械１とは別体の専用の装置を設けたり、ハイブリッド建設機械１に搭載された既存のシステムに、新たに装置を追加することなく、ハイブリッド建設機械１に搭載された既存のシステムをそのまま利用してキャパシタなどの逐電装置３０の放電が行えるようになる。これにより放電作業に要する人的な労力が不要となり作業時間が低減する。

Ｃ１）本発明では、放電制御の第２の制御モードを実施すると、図４（ｂ）に示すように閉回路１６１、１６２において矢印にて示す放電電流Ｉが流れ、蓄電装置３０に蓄電された電力が迅速に放電され、蓄電装置３０の端子間電圧が迅速に零レベル近くに達する。これによりキャパシタなどの蓄電装置３０の端子間電圧が確実に零レベル近くになるまで放電させることができ、メンテナンス時の安全が確保される。

第２発明では、第１発明において、図８に示すように昇圧器５０を構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４に対して指令を与える代わりに、ドライバ４０を構成するスイッチング素子４１、４２に対して指令が与えられて同様の制御が行なわれる。

第３発明は、昇圧器５０を有しない装置構成を想定した発明である。たとえば図１０に示すごとく、第２発明と同様に、ドライバ４０を構成するスイッチング素子２４１、２４２に対して指令が与えられて制御が行なわれる。

第４発明では、閉動作により電流が通電されるコンタクタ７１または／およびヒューズ７２が通電部材である装置構成（図１）とされる。

第５発明では、発電電動機駆動装置２は、建設機械１に搭載され、蓄電装置３０は、キャパシタで構成される装置構成（図１）とされる。

以下、図面を参照して発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置の実施の形態について説明する。なお、以下では、実施例の発電電動機駆動装置がハイブリッド方式の建設機械（本明細書では、ハイブリッド建設機械という）が搭載され、蓄電装置は、キャパシタであるとして説明する。

（第１実施例）
図１は、実施例の全体装置構成を示す。

同図１に示すように、実施例のハイブリッド建設機械１には、発電電動機駆動装置２が搭載されている。発電電動機駆動装置２は、発電作用と電動作用を行う発電電動機２０と、発電電動機２０が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、あるいは蓄積された電力を放電して発電電動機２０に供給するキャパシタ３０と、発電電動機２０を駆動するドライバ４０と、キャパシタ３０の端子間電圧を昇圧してドライバ４０に供給する昇圧器５０と、キャパシタ３０と昇圧器５０とを電気的に接続する信号線６１、６２と、信号線６１の途中に設けられ、定格電流を有する通電部材であるコンタクタ７１、ヒューズ７２と、ドライバ４０および昇圧器５０を制御するコントローラ８０とを含んで構成されている。

なお、実施例では、ハイブリッド建設機械１における電力負荷（作業機を駆動する電動モータ）に関連する構成は、本発明と直接関係ないので省略している。

発電電動機２０の駆動軸は、エンジン１０の出力軸に連結されている。

電圧検出手段としての電圧センサ３１は、キャパシタ３０の端子間電圧Ｖcapを検出する。

コンタクタ７１は、エンジンキースイッチが投入されることにより、閉じられ、信号線６１が導通状態となる。

コントローラ８０は、通常制御部８１と放電制御部８２とを備えている。電圧センサ３１の検出信号は、コントローラ８０に入力される。

スイッチ３は、後述する放電制御を指示するために設けられている。スイッチ３が操作されると、放電制御を指示するための信号がコントローラ８０に入力される。

発電電動機２０は、たとえばＳＲ（Ｓｗｉｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｓｅ）モータが使用される。信号線６１には、発電電動機２０のコイルを励磁する励磁電源６５のプラス端子が電気的に接続されている。

ドライバ４０は、発電電動機２０を駆動するインバータで構成されている。

コンタクタ７１は、閉動作により通電される。すなわちコンタクタ７１は、エンジンキースイッチが投入されることにより、閉じられ、自己が通電状態になるとともに信号線６１が導通状態となる。

昇圧器５０は、キャパシタ３０の充電電圧を昇圧して信号線９１、９２に昇圧された電圧を印加する。昇圧器５０の出力電圧は、信号線９１、９２を介してト゛ライバ４０に供給される。信号線９１、９２には、波形整形用のドライバ用コンデンサ９５の各端子がそれぞれ電気的に接続されている。

昇圧器５０は、後述するように、たとえばＡＣリンク双方向ＤＣ-ＤＣコンバータで構成されている。

エンジン１０の回転数、つまり発電電動機２０の回転数は、コントローラ８０によって制御される。コントローラ８０は、エンジン１０に対してエンジン１０を所定の回転数で回転させるための回転数指令を与える。

発電電動機２０のトルクは、コントローラ８０によって制御される。コントローラ８０は、ドライバ４０に対して発電電動機２０を所定のトルクで駆動させるためのトルク指令を与える。

発電電動機２０は、ドライバ４０によってトルク制御される。ドライバ４０に対して負（−）極性のトルク指令が与えられると、ドライバ４０は発電電動機２０が発電機として作動するように制御する。すなわちエンジン１０で発生した出力トルクの一部は、発電電動機２０の駆動軸に伝達されてエンジン１０のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機２０で発生した電力は、発電インバータとしてのドライバ４０で変換されて信号線９１、９２に供給される。信号線９１、９２に供給された直流電力は、昇圧器５０を介してキャパシタ３０に供給され、キャパシタ３０に電力が蓄積される。

また、ドライバ４０に対して正（＋）極性のトルク指令が与えられると、ドライバ４０は発電電動機２０が電動機として作動するように制御する。すなわちキャパシタ３０に蓄積された電力は、信号線６１、６２、昇圧器５０、信号線９１、９２を介して、発電インバータとしてのドライバ４０で変換されて発電電動機２０に供給され、発電電動機２０の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動機２０でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機２０の駆動軸からエンジン出力軸に伝達されて、エンジン１０の出力トルクに加算される。ドライバ４０は、発電電動機２０に適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して発電電動機２０に供給する。

発電電動機２０の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記トルク指令の内容に応じて変化する。

こうしてキャパシタ３０には、発電電動機２０が発電作用した場合に発電した電力が蓄積される。またキャパシタ３０は、キャパシタ３０に蓄積された電力を発電電動機２０に供給する。

図２は、実施例の昇圧器５０の構成を示したものである。

昇圧器５０は、低圧側インバータ５０Ａと、高圧側インバータ５０Ｂと、低圧側インバータ５０Ａと高圧側インバータ５０Ｂとを相互にＡＣリンクにより電気的に接続するトランス５０Ｃとを備えて構成されている。

低圧側インバータ５０Ａと、高圧側インバータ５０Ｂは、低圧側インバータ５０Ａの正極と高圧側インバータ５０Ｂの負極とが加極性となるように電気的に直列接続されている。

低圧側インバータ５０Ａは、トランス５０Ｃのコイル５０ｄにブリッジ接続された４つのスイッチング素子５１、５２、５３、５４と、スイッチング素子５１、５２、５３、５４それぞれに並列に極性が逆向きに接続されたダイオード１５１、１５２、１５３、１５４を含んで構成されている。スイッチング素子５１、５２、５３、５４は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）で構成されている。スイッチング素子５１、５２、５３、５４は、ゲートにスイッチング信号が印加されることによりオンされ、正極から負極に電流が流れる。

キャパシタ３０のプラス端子３０ａは、信号線６１を介してスイッチング素子５１の正極に電気的に接続されている。スイッチング素子５１の負極はスイッチング素子５２の正極に電気的に接続されている。スイッチング素子５２の負極は、信号線６２を介してキャパシタ３０のマイナス端子３０ｂに電気的に接続されている。

キャパシタ３０、信号線６１、ヒューズ７２、コンタクタ７１、スイッチング素子５１、５２、信号線６２からなる回路は、後述するように「放電制御時に放電電流が流れる閉回路」１６１（破線にて示す）を構成している。

同様に、キャパシタ３０のプラス端子３０ａは、信号線６１を介してスイッチング素子５３の正極に電気的に接続されている。スイッチング素子５３の負極はスイッチング素子５４の正極に電気的に接続されている。スイッチング素子５４の負極は、信号線６２を介してキャパシタ３０のマイナス端子３０ｂに電気的に接続されている。

キャパシタ３０、信号線６１、ヒューズ７２、コンタクタ７１、スイッチング素子５３、５４、信号線６２からなる回路は、後述するように「放電制御時に放電電流が流れる閉回路」１６２（破線にて示す）を構成している。

キャパシタ３０と並列になるように、信号線６１、６２には、サージ吸収用のキャパシタ３２のプラス端子３２ａ、３２ｂがそれぞれ接続されている。

スイッチング素子５１の負極（ダイオード１５１の正極）およびスイッチング素子５２の正極（ダイオード１５２の負極）は、トランス５０Ｃのコイル５０ｄの一方の端子に接続されているとともに、スイッチング素子５３の負極（ダイオード１５３の正極）およびスイッチング素子５４の正極（ダイオード１５４の負極）は、トランス５０Ｃのコイル５０ｄの他方の端子に接続されている。

スイッチング素子５２の負極（ダイオード１５２の正極）およびスイッチング素子５４の負極（ダイオード１５４の正極）、つまり信号線６２、キャパシタ３０のマイナス端子３０ｂは、信号線９２を介してドライバ４０に電気的に接続されている。

高圧側インバータ５０Ｂは、トランス５０Ｃのコイル５０ｅにブリッジ接続された４つのスイッチング素子５５、５６、５７、５８と、スイッチング素子５５、５６、５７、５８それぞれに並列に極性が逆向きに接続されたダイオード１５５、１５６、１５７、１５８を含んで構成されている。スイッチング素子５５、５６、５７、５８は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）で構成されている。スイッチング素子５５、５６、５７、５８は、ゲートにスイッチング信号が印加されることによりオンされ、正極から負極に電流が流れる。

スイッチング素子５５、５７の正極は、信号線９１を介してドライバ４０に電気的に接続されている。スイッチング素子５５の負極はスイッチング素子５６の正極に電気的に接続されている。スイッチング素子５７の負極はスイッチング素子５８の正極に電気的に接続されている。スイッチング素子５６、５８の負極は、信号線６１、つまり低圧側インバータ５０Ａのスイッチング素子５１、５３の正極に電気的に接続されている。

低圧側インバータ５０Ａと同様に、スイッチング素子５５、５６およびスイッチング素子５７、５８それぞれに並列に、サージ吸収用キャパシタ３３が電気的に接続されている。

スイッチング素子５５の負極（ダイオード１５５の正極）およびスイッチング素子５６の正極（ダイオード１５６の負極）は、トランス５０Ｃのコイル５０ｅの一方の端子に電気的に接続されているとともに、スイッチング素子５７の負極（ダイオード１５７の正極）およびスイッチング素子５８の正極（ダイオード１５８の負極）は、トランス５０Ｃのコイル５０ｅの他方の端子に電気的に接続されている。

図３は、実施例のドライバ４０の構成を示したものである。

すなわち、ドライバ４０は、発電電動機２０の各コイル毎に設けられたインバータ回路４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃから構成されている。

インバータ回路４０Ａは、信号線９１に正極が電気的に接続されたスイッチング素子４１とこのスイッチング素子４１に並列に極性が逆向きに接続されたダイオード１４１と、信号線９１に負極が電気的に接続されたダイオード４３と、信号線９２に負極が電気的に接続されたスイッチング素子４２とこのスイッチング素子４２に並列に極性が逆向きに電気的に接続されたダイオード１４２と、信号線９２に正極が接続されたダイオード４４とを含んで構成されている。

スイッチング素子４１の負極（ダイオード１４１の正極）は、ダイオード４４の負極に電気的に接続されており、これらスイッチング素子４１の負極（ダイオード１４１の正極）およびダイオード４４の負極は、発電電動機２０のコイル２０Ａの一方の端子に電気的に接続されている。

スイッチング素子４２の正極（ダイオード１４２の負極）は、ダイオード４３の正極に電気的に接続されており、これらスイッチング素子４２の正極（ダイオード１４２の負極）およびダイオード４３の正極は、発電電動機２０のコイル２０Ａの他方の端子に電気的に接続されている。

他のインバータ回路４０Ｂ、４０Ｃについても上記インバータ回路４０Ａと同様に構成されている。

以下、上述した実施例装置の動作について説明する。

（昇圧器を放電制御する場合）
なお、以下では、通常制御時に、発電電動機２０が電動作用をする運転状態で駆動されていることを想定して説明する。通常制御時には、ハイブリッド建設機械１の作業機（図示せず）が作動して作業が行なわれ、放電制御時には、ハイブリッド建設機械１のメンテナンスを行うためにキャパシタ３０が零レベル近くの電圧値まで放電される。

（通常制御時）
ハイブリッド建設機械１が作業中、コントローラ８０の通常制御部８１は、通常制御を実行する。すなわち、コントローラ８０の通常制御部８１は、昇圧器５０およびドライバ４０を作動させ、発電電動機２０を負荷として、キャパシタ３０に蓄電された電力を放電させる制御を行なう。具体的には、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａでは、「スイッチング素子５１、５４が同時にオンするとともにスイッチング素子５２、５３が同時にオフする動作」と、「スイッチング素子５１、５４が同時にオフするとともにスイッチング素子５２、５３が同時にオンする動作」が繰り返し所定の周期で行なわれる。なお、昇圧器５０の高圧側インバータ５０Ｂでは、「スイッチング素子５５、５８が同時にオンするとともにスイッチング素子５６、５７が同時にオフする動作」と、「スイッチング素子５５、５８が同時にオフするとともにスイッチング素子５６、５７が同時にオンする動作」が繰り返し所定の周期で行なわれる。これによりキャパシタ３０の両端３０ａ、３０ｂの電圧値Ｖcapが昇圧されて、信号線９１、９２間に出力電圧Vcnvとして印加される。この昇圧器５０の出力電圧Vcnvは、ドライバ４０により変換されて発電電動機２０に印加され、発電電動機２０が電動作用する。

通常制御時における昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａの回路中の電流の流れを図４（ａ）に矢印にて示す。通常制御時には、同図４（ａ）に示すように、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４のオン、オフを繰り返す制御が行なわれ、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡しないようになされる。

図５は、放電制御時の処理手順を示すフローチャートである。以下では、この図５を併せ参照して説明する。

（放電制御時）
ハイブリッド建設機械１の作業が停止したとする。サービスマンは、ハイブリッド建設機械１のメンテナンスを実施するためにスイッチ３を操作する。スイッチ３が操作されると、放電制御を実行させるための指示、つまりキャパシタ３０に蓄積された電荷を抜き、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂ間の電圧値Ｖcapを零レベル近くの電圧値Ｖcap0にするための指示がコントローラ８０に入力される（ステップ２０１）。

上記放電制御の指示が入力されると、コントローラ８０の放電制御部８２は、以下の放電制御を実行する。

（放電制御の第１の制御モード）
コントローラ８０は、放電電流Ｉが、コンタクタ７１、ヒューズ７２および昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４の定格電流Ｉ０以上であるときには、つまり後述するようにキャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapがしきい値Ｖｔｈに達するまでは（ステップ２０３の判断ＮＯ）、コントローラ８０は、通常制御時と同様に図４（ａ）に示すように、昇圧器５０およびドライバ４０を作動させ、発電電動機２０を負荷として、キャパシタ３０に蓄電された電力を放電させる制御（放電制御の第１の制御モード）を行なう。具体的には、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４のオン、オフを繰り返す制御が行われ、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡しないようになされる。

すなわち、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａでは、図４（ａ）に示すように、通常制御時と同様に「スイッチング素子５１、５４が同時にオンするとともにスイッチング素子５２、５３が同時にオフする動作」と、「スイッチング素子５１、５４が同時にオフするとともにスイッチング素子５２、５３が同時にオンする動作」が繰り返し行なわれる。なお、昇圧器５０の高圧側インバータ５０Ｂでは、「スイッチング素子５５、５８が同時にオンするとともにスイッチング素子５６、５７が同時にオフする動作」と、「スイッチング素子５５、５８が同時にオフするとともにスイッチング素子５６、５７が同時にオンする動作」が繰り返し行なわれる。これによりキャパシタ３０の両端３０ａ、３０ｂの電圧値Ｖcapが昇圧されて、信号線９１、９２間に出力電圧Vcnvとして印加される。この昇圧器５０の出力電圧Vcnvは、ドライバ４０によりに変換されて発電電動機２０に印加され、発電電動機２０が電動作用する。これによりキャパシタ３０に蓄電された電力が徐々に放電される。

放電制御の第１の制御モードでは、通常制御時と同様に、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａの回路中の電流ｉの流れは、図４（ａ）に矢印にて示すごとくなる。電流ｉは、トランス５０Ｃのコイル（インダクタンスＬ）５０ｄに流れ込むことで、電圧Ｖ＝Ｌｄｉ/ｄｔで表されるように制限される。このように放電制御の第１の制御モードでは、通常制御時と同様に、図４（ａ）に示すように、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡しないように、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４のオン、オフを繰り返す制御が行なわれる（ステップ２０２）。

ステップ２０３における判断の目安となる「コンタクタ７１、ヒューズ７２および昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４の定格電流Ｉ０」とは、コンタクタ７１、ヒューズ７２、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４の各定格電流値の中で最も低い定格電流値の意味で使用する。つまり、定格電流Ｉ０とは、その定格電流Ｉ０を下回る電流を、これらコンタクタ７１、ヒューズ７２、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４に通電させた場合、いずれの電子部品についても焼損等が生じない電流値のことである。

ここで、キャパシタ３０の内部抵抗をＲｉｎとすると、キャパシタ３０の端子間電圧がＶcapのときにキャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂを短絡させたとしても、信号線６１、６２には、ＲｉｎとＶcapで定まる放電電流Ｉ（＝Ｖcap/Ｒｉｎ）を超えた電流は流れない。

仮に、放電電流Ｉ（＝Ｖcap/Ｒｉｎ）が、コンタクタ７１、ヒューズ７２および昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４の定格電流Ｉ０以上であるときに、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡してしまうと、これらコンタクタ７１、ヒューズ７２、スイッチング素子５１、５２、５３、５４に定格電流Ｉ０以上の電流が流れ、これらコンタクタ７１、ヒューズ７２、スイッチング素子５１、５２、５３、５４が溶着、焼損するなどして電子部品に甚大な影響を及ぼすおそれがある。このため放電電流Ｉが、コンタクタ７１、ヒューズ７２および昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４の定格電流Ｉ０以上であるときには、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡しないように、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４のオン、オフを繰り返す制御を行なうようにしている。

本実施例では、「放電電流Ｉが、定格電流Ｉ０以上であるか下回っているか」の判断は、キャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapの大きさを判断するしきい値Ｖｔｈによって行われる。すなわち、定格電流Ｉ０とキャパシタ３０の内部抵抗Ｒｉｎに応じた電圧値であって、キャパシタ３０から信号線６１、６２に定格電流Ｉ０が流れるときのキャパシタ３０の端子間電圧値が、しきい値Ｖｔｈ（＝Ｉ０×Ｒｉｎ）として設定される。キャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapがしきい値Ｖｔｈを下回っているときに、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂを信号線６１、６２を介して短絡させても、コンタクタ７１、ヒューズ７２、スイッチング素子５１、５２、５３、５４に定格電流Ｉ０以上の放電電流Ｉは流れず、これら電子部品が焼損等することはない。

本実施例では、電圧センサ３１でキャパシタ３０の端子間電圧Ｖcapが検出され、この端子間電圧Ｖcapがしきい値Ｖｔｈ（＝Ｉ０×Ｒｉｎ）以上であるか否かによって、「放電電流Ｉが、定格電流Ｉ０以上であるか下回っているか」が判断される（ステップ２０３）。

図６は、放電制御時においてキャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapと昇圧器５０の出力電圧Vcnvが時間ｔとともに変化する様子を一例として示す。時刻τ０からτ１まで放電制御の第１の制御モードが実行され、時刻τ１でキャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapがしきい値Ｖｔｈを下回り、以後、後述する放電制御の第２の制御モードが開始される。

図７は、実施例に対する比較例であり、時刻τ０〜τ１間および時刻τ１以降も（キャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapがしきい値Ｖｔｈ（＝Ｉ０×Ｒｉｎ）を下回ってからも）、放電制御の第１の制御モードを継続して実行した場合のキャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapおよび昇圧器５０の出力電圧Vcnvの時間変化を示す。

実施例では、放電制御の第１の制御は、発電電動機２０を定電流制御することにより行われる。図６、図７は、発電電動機２０に供給される電流が定電流となるように制御した場合の電圧変化を例示している。

図７をみてわかるように、発電電動機２０に供給される電流が定電流となるように制御しようと試みても、定電流に制御することはできず、キャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapが零レベル近くの電圧値Ｖcap0に到達するまでには相当の時間がかかる。また、キャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapが低電圧になるほど電圧低下の速度が遅くなるという問題もある。

そこで、本実施例では、キャパシタ３０の蓄積電力の放電開始から、端子間電圧値Ｖcapが零レベル近くの電圧値Ｖcap0に到達するまでの時間を短縮するために 下記の第２の制御モードを実行する。なお、「零レベル近くの電圧値Ｖcap0」とは、キャパシタ３０の極板に蓄積された電荷量がほとんど零であるとみなせる電圧値、あるいはメンテナンス作業時に安全にキャパシタ３０を取り扱うことができる電圧値、あるいは法令で定められている危険電圧値よりも低い電圧値として設定することができる。

（放電制御の第２の制御モード）
コントローラ８０は、放電電流Ｉが、コンタクタ７１、ヒューズ７２および昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４の定格電流Ｉ０を下回ったとき、つまり、キャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapがしきい値Ｖｔｈを下回ったとき（ステップ２０３の判断ＹＥＳ）に、上記の第１の制御モードを終了して（ステップ２０４）、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡するように、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４をオンする制御（放電制御の第２の制御モード）を行なう。

すなわち、具体的には、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａでは、図４（ｂ）に示すように、「スイッチング素子５１、５２、５３、５４を同時に継続してオフする動作」が行なわれる。

放電制御の第２の制御モードでは、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａの回路中の電流Ｉの流れは、図４（ｂ）に矢印にて示すごとくなる。キャパシタ３０、信号線６１、ヒューズ７２、コンタクタ７１、スイッチング素子５１、５２、信号線６２からなる閉回路１６１に放電電流Ｉが流れるとともに、キャパシタ３０、信号線６１、ヒューズ７２、コンタクタ７１、スイッチング素子５３、５４、信号線６２からなる閉回路１６２に放電電流Ｉが流れる。これにより図６に示すように、キャパシタ３０に蓄電された電力が極めて迅速に放電され、キャパシタ３０の端子間電圧Ｖcapが迅速に零レベル近くの電圧値Ｖcap0に達する。図６と図７を対比してわかるように本実施例は比較例に比べて、キャパシタ３０の蓄積電力の放電開始から、端子間電圧値Ｖcapが零レベル近くの電圧値Ｖcap0に到達するまでの時間が大幅に短縮されているのがわかる。しかも本実施例では、キャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapがしきい値Ｖｔｈを下回ったときに、第２の制御モードに移行して、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂを信号線６１、６２を介して短絡させるようにしているため、コンタクタ７１、ヒューズ７２、スイッチング素子５１、５２、５３、５４に定格電流Ｉ０以上の放電電流Ｉは流れず、これら電子部品が焼損等することを防止できる（ステップ２０５）。

ただし、キャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapが零レベル近くの電圧値Ｖcap0に到達して直ぐに第２の制御モードを終了すると、戻り電圧現象により、キャパシタ３０の極板に蓄積される電荷が増加して、時間の経過とともに電圧値Ｖcapが零レベル近くの電圧値Ｖcap0を上回るおそれがある。

そこで、本実施例では、電圧センサ３１で検出されるキャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapが零レベル近くの電圧値Ｖcap0に到達した場合に（ステップ２０６の判断ＹＥＳ）、その時点から所定時間Δｔの間、放電制御の第２の制御モードを継続し（ステップ２０７）、所定時間Δｔ経過後、放電制御の第２の制御モードを終了させるようにしている（ステップ２０８）。これにより戻り電圧現象が抑制され、確実にキャパシタ３０の端子間電圧値Ｖcapを零レベル近くの電圧値Ｖcap0にすることができる。なお、放電制御の第２の制御モードを継続するための時間Δｔは、実験等により、第２の制御モード停止後にキャパシタ３０に蓄積される電荷が増加しないような時間として求めればよい。

上述した実施例に対しては種々の変形した実施が可能である。

（第２実施例）
上述の実施例では、発電電動機２０はＳＲモータであるとしているが、他の種類のモータ、たとえばＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ）モータを使用してもよい。

（第３実施例）
また、上述した実施例では、コンタクタ７１、ヒューズ７２の定格電流を考慮するものとして説明したが、これらは定格電流を有する通電部材の一例であり、コンタクタ７１、ヒューズ７２以外に定格電流を有する通電部材がある構成では、その通電部材を考慮して定格電流Ｉ０を定めることができる。また当然、コンタクタ７１、ヒューズ７２のうちいずれか１つしかない構成に対しては、コンタクタ７１またはヒューズ７２のいずれかを考慮して定格電流Ｉ０を定めることができる。

（第４実施例）
また、上述した実施例では、放電制御の第２の制御モードのときに、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成する全てのスイッチング素子５１、５２、５３、５４を継続してオンする制御を行なう（図４（ｂ））ようにしているが、これは制御の一例である。

要するに、図４（ｂ）に示す閉回路１６１、１６２のうち少なくともいずれか一方の閉回路に放電電流Ｉを流すことができればよく、放電制御の第２の制御モードのときに、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５１、５２のみを継続してオンする制御を行ない、閉回路１６１のみに放電電流Ｉを流すようにしてもよく、また放電制御の第２の制御モードのときに、昇圧器５０の低圧側インバータ５０Ａを構成するスイッチング素子５３、５４のみを継続してオンする制御を行ない、閉回路１６２のみに放電電流Ｉを流すようにしてもよい。

（第５実施例）
また、上述した実施例では、昇圧器５０を構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４に対して指令を与えてキャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂを短絡させるようにしているが、これは一例である。昇圧器５０を構成するスイッチング素子５１、５２、５３、５４に対して指令を与える代わりに、ドライバ４０を構成するスイッチング素子４１、４２に対して指令を与えることで、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂを短絡させる実施も可能である。

この場合、放電制御の第１の制御モードでは、コントローラ８０は、通常制御時と同様に、昇圧器５０およびドライバ４０を作動させ、発電電動機２０を負荷として、キャパシタ３０に蓄電された電力を放電させる制御を行なう。ただし、昇圧器５０のスイッチング素子と、ドライバ４０を構成するスイッチング素子４１、４２のオン、オフを繰り返す制御を行なうことで、これを実現する。このときキャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂは短絡することなく、キャパシタ３０に蓄積された電力が徐々に放電される。

図８は、放電制御の第２の制御モードにおける電流の流れを示している。

放電制御の第２の制御モードでは、コントローラ８０は、キャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂが信号線６１、６２を介して短絡するように、ドライバ４０を構成するスイッチング素子４１、４２をオンする制御（放電制御の第２の制御モード）を行なう。

このとき電流Ｉの流れは、図８に矢印に示すごとくなり、キャパシタ３０、信号線６１、ヒューズ７２、コンタクタ７１、ダイオード１５６、ダイオード１５５、信号線９１、スイッチング素子４１、コイル２０Ａ、スイッチング素子４２、信号線９２、信号線６２からなる閉回路１６３に放電電流Ｉが流れ、キャパシタ３０に蓄積された電力が迅速に放電される。ただし、本実施例の場合、発電電動機２０は、ＳＲモータであることが望ましいが、ＰＭモータで構成してもよい。

（第６実施例）
また、上述した実施例では、図４（ｂ）に例示したように、放電制御の第２の制御モード時に放電電流Ｉが流れる閉回路は、２つのスイッチング素子５１、５２を有している閉回路１６１あるいは２つのスイッチング素子５３、５４を有している閉回路１６２であることを前提として説明した。しかし、図９に示すように、放電電流Ｉが流れる閉回路が、１つのスイッチング素子２５１を有している閉回路１６４となる場合もある。

図９は、発電電動機駆動装置２の一部の構成を概略的に示したものである。図９では、昇圧器５０の構成の一部を本発明に係る部分のみ省略的に図示している。昇圧器５０は、２つのスイッチング素子２５１を備えている。

この場合、放電制御の第１の制御モードでは、コントローラ８０は、通常制御時と同様に昇圧器５０およびドライバ４０を作動させ、発電電動機２０を負荷として、キャパシタ３０に蓄電された電力を放電させる制御を行なう。すなわち、昇圧器５０を構成するスイッチング素子２５１のオン、オフを繰り返す制御を行なう。このときキャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂは短絡することなく、キャパシタ３０に蓄積された電力が徐々に放電される。

放電制御の第２の制御モードでは、コントローラ８０は、昇圧器５０を構成するスイッチング素子２５１をオンする制御を行なう。このとき電流Ｉの流れは、図９に矢印に示すごとくなり、キャパシタ３０、信号線６１、コンタクタやヒューズなどの通電部材７０、インダクタ２５２、スイッチング素子２５１、信号線６２からなる閉回路１６４、つまり１つのスイッチング素子２５１を有する閉回路１６４に放電電流Ｉが流れ、キャパシタ３０に蓄積された電力が迅速に放電される。また同閉路１６４において、通電部材７０およびスイッチング素子２５１の定格電流Ｉ０以上の放電電流Ｉは流れないため、これら通電部材７０およびスイッチング素子２５１の焼損等を防止できる。

（第７実施例）
上述した実施例では、昇圧器５０とドライバ４０がともに備えられている装置構成を前提として説明した。しかし、発電電動機駆動装置２の種類によっては、昇圧器５０を備えておらず、キャパシタ３０がドライバ４０に信号線を介して直接電気的に接続されている構成のものもある。この場合、上述の第５実施例と同様に、ドライバ４０を構成するスイッチング素子に対して同様の指令を与えて、同様の放電制御を行なえばよい。

図１０は、昇圧器を備えておらずキャパシタ３０がドライバ４０に信号線６１、６２を介して直接電気的に接続されている発電電動機駆動装置２の一部の構成を概略的に示したものである。ドライバ４０については、本発明に係る構成部分のみ省略的に図示している。

この場合、放電制御の第１の制御モードでは、コントローラ８０は、通常制御時と同様に、ドライバ４０を作動させ、発電電動機２０を負荷として、キャパシタ３０に蓄電された電力を放電させる制御を行なう。すなわち、ドライバ４０を構成するスイッチング素子２４１、２４２のオン、オフを繰り返す制御を行なう。このときキャパシタ３０の両端子３０ａ、３０ｂは短絡することなく、キャパシタ３０に蓄積された電力が徐々に放電される。

放電制御の第２の制御モードでは、コントローラ８０は、ドライバ４０を構成するスイッチング素子２４１、２４２をオンする制御を行なう。このとき電流Ｉの流れは、図１０に矢印に示すごとくなり、キャパシタ３０、信号線６１、コンタクタやヒューズなどの通電部材７０、スイッチング素子２４１、２４２、信号線６２からなる閉回路１６５に放電電流Ｉが流れ、キャパシタ３０に蓄積された電力が迅速に放電される。また同閉回路１６５において、通電部材７０およびスイッチング素子２４１、２４２の定格電流Ｉ０以上の放電電流Ｉは流れないため、これら通電部材７０およびスイッチング素子２４１、２４２の焼損等を防止できる。

実施形態では、発電電動機駆動装置２は、ハイブリッド建設機械１に搭載されるものとし、キャパシタ３０を放電制御する場合を想定して説明した。しかし、本発明としては、発電電動機駆動装置２を、建設機械に限らず任意の輸送用機械、任意の産業機械に搭載してもよい。また、将来にわたってキャパシタとは異なる、大電力を充放電可能な蓄電装置が開発されたならば、その蓄電装置に本発明を適用する実施も可能である。

図１は、実施例の全体装置構成を示す図である。 図２は、実施例の昇圧器の構成を示した図である。 図３は、実施例のドライバの構成を示した図である。 図４（ａ）は、放電制御の第１の制御モードの動作を説明する図で、図４（ｂ）は、放電制御の第２の制御モードの動作を説明する図である。 図５は、放電制御時の処理手順を示すフローチャートである。 図６は、放電制御時においてキャパシタの端子間電圧値と昇圧器の出力電圧が時間とともに変化する様子を一例として示した図である。 図７は、図６の実施例に対する比較例であり、放電制御の第１の制御モードを継続して実行した場合のキャパシタの端子間電圧値および昇圧器の出力電圧の時間変化を示した図である。 図８は、ドライバのスイッチング素子に対して指令を与えて放電制御の第２の制御モードを実行した場合における電流の流れを示した図である。 図９は、１つのスイッチング素子を有する閉回路に放電電流が流れるような回路構成の昇圧器の構成の一部を示した図である。 図１０は、昇圧器を備えておらずキャパシタがドライバに信号線を介して直接電気的に接続されている発電電動機駆動装置の一部の構成を概略的に示した図で、ドライバの構成の一部を示した図である。

符号の説明

１ ハイブリッド建設機械、２ 発電電動機駆動装置、３ スイッチ、１０ エンジン、２０ 発電電動機、３０ 蓄電装置（キャパシタ）、４０ ドライバ、５０ 昇圧器、５１、５２、５３、５４ スイッチング素子、６１、６２ 信号線、７０ 通電部材、７１ コンタクタ、７２ ヒューズ、８０ コントローラ

Claims (4)

1. 発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
   発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、あるいは蓄積された電力を放電して発電電動機に供給する蓄電装置と、
   発電電動機を駆動するドライバと、
   蓄電装置の端子間電圧を昇圧してドライバに供給する昇圧器であって、スイッチング素子を含んで構成されたインバータを備えた昇圧器と、
   前記蓄電装置と前記インバータのスイッチング素子とを電気的に接続する信号線と、
   信号線の途中に設けられ、定格電流を有する通電部材と
   ドライバおよび昇圧器を制御するコントローラと
   を含んで構成された発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置であって、
   蓄電装置の端子間電圧を検出する電圧検出手段が
   備えられるとともに、
   通電部材および昇圧器を構成するスイッチング素子の定格電流と蓄電装置の内部抵抗に応じた電圧値であって、蓄電装置から信号線に定格電流が流れるときの蓄電装置の端子間電圧値が、しきい値として設定され、
   コントローラは、
   通常制御時は、前記昇圧器および前記ドライバを作動させ、前記スイッチング素子のオン、オフを繰り返す制御を行い、前記発電電動機を負荷として、前記蓄電装置に蓄積された電力を充電または放電させる制御を行い、
   前記蓄電装置に蓄電された電力を放電させるための放電制御の指示が与えられると、
   前記蓄電装置の端子間電圧が前記しきい値に達するまでは、
   前記昇圧器および前記ドライバを作動させ、前記スイッチング素子のオン、オフを繰り返す制御を行い、前記発電電動機を負荷として、前記蓄電装置に蓄電された電力を放電させる制御を行ない、
   前記蓄電装置の端子間電圧が前記しきい値を下回った後は、
   前記昇圧器を作動させ、前記インバータを構成するスイッチング素子を、閉回路を形成して短絡するように、継続してオンにする制御を行い、前記蓄電装置の両端子を前記信号線を介して短絡させて、前記蓄電装置に蓄電された電力を放電させる制御を行なうこと
   を特徴とする発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置。
2. 請求項１における発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置であって、
   通電部材は、閉動作により電流が通電されるコンタクタまたは／およびヒューズであること
   を特徴とする発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置。
3. 請求項１における発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置であって、
   発電電動機駆動装置は、建設機械に搭載され、
   蓄電装置は、キャパシタで構成されること
   を特徴とする発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置。
4. 前記蓄電装置の端子間電圧が零レベル近くの所定電圧値に到達した後は、
   前記インバータを構成するスイッチング素子を、閉回路を形成するように、継続してオンにする制御を所定時間の間継続して行うこと
   を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発電電動機駆動装置に適用される蓄電装置の放電装置。

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