JP5583901B2

JP5583901B2 - Hybrid construction machine

Info

Publication number: JP5583901B2
Application number: JP2008290279A
Authority: JP
Inventors: 今日子高梨
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2028-11-12
Also published as: JP2010116708A

Description

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

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

また、上部旋回体を旋回させるための旋回機構の動力源として油圧モータに加えて電動機を備え、旋回機構の加速時に電動機で油圧モータの駆動をアシストし、旋回機構の減速時に電動機で回生運転を行い、発電される電力をバッテリに充電している（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１０３１１２号公報 In addition to a hydraulic motor as a power source for the turning mechanism for turning the upper turning body, an electric motor is provided in addition to assisting the drive of the hydraulic motor with the electric motor when the turning mechanism is accelerated, and regenerative operation with the motor when the turning mechanism is decelerated The electric power generated is charged in the battery (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-10-103112

ところで、ハイブリッド型建設機械は、エンジンの出力と油圧ポンプで必要な出力との関係に基づいて電動発電機によるアシスト量を制御している。 By the way, the hybrid type construction machine controls the assist amount by the motor generator based on the relationship between the engine output and the output required by the hydraulic pump.

ここで、エンジンの運転制御を行う運転制御部や運転制御部の情報伝達部に異常が発生すると、エンジンの運転状態が分からなくなり、油圧ポンプの負荷等に応じた適切な運転制御が行われなくなる。その結果、エンスト状態となり、作業の中断原因となるおそれが生じてしまう。 Here, if an abnormality occurs in the operation control unit that performs engine operation control or the information transmission unit of the operation control unit, the operation state of the engine is not known, and appropriate operation control according to the load of the hydraulic pump or the like is not performed. . As a result, the engine stalls, which may cause work interruption.

そこで、本発明は、エンジンの制御系に異常が生じた場合においても、運転状態を継続することのできるハイブリッド型建設機械を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hybrid construction machine that can continue the operation state even when an abnormality occurs in the engine control system.

本発明の一局面のハイブリッド型建設機械は、内燃機関又は電動発電機の駆動力で駆動され、油圧作業要素を駆動するための圧油を出力する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの出力を制御する出力制御部と、前記内燃機関の運転制御を行う運転制御部と、前記運転制御部の異常を検出する異常検出部とを含み、前記出力制御部は、前記異常検出部によって異常が検出されると、前記油圧ポンプの出力を所定出力に制限する。 A hybrid construction machine according to one aspect of the present invention is driven by a driving force of an internal combustion engine or a motor generator and outputs pressure oil for driving a hydraulic working element, and controls the output of the hydraulic pump. An output control unit; an operation control unit that performs operation control of the internal combustion engine; and an abnormality detection unit that detects an abnormality of the operation control unit, wherein the abnormality is detected by the abnormality detection unit. And the output of the hydraulic pump is limited to a predetermined output.

また、前記電動発電機の駆動を制御する駆動制御部をさらに含み、前記駆動制御部は、前記異常検出部によって異常が検出されると、前記電動発電機の駆動を継続させてもよい。 The driving control unit may further include a driving control unit that controls driving of the motor generator, and the driving control unit may continue driving the motor generator when an abnormality is detected by the abnormality detecting unit.

前記電動発電機との間で電力の授受を行う蓄電器の電圧値を検出する電圧検出部をさらに含み、前記駆動制御部は、前記異常検出部によって異常が検出された後に、前記電圧検出部によって検出される電圧値が所定電圧値以下になると、前記電動発電機の駆動を停止させ、前記出力制御部は、前記異常検出部によって異常が検出された後に、前記電圧検出部によって検出される電圧値が所定電圧値以下になると、前記油圧ポンプの出力を所定出力に制限してもよい。 A voltage detection unit that detects a voltage value of a capacitor that exchanges power with the motor generator; and the drive control unit detects the abnormality by the abnormality detection unit and then detects the abnormality by the voltage detection unit. When the detected voltage value is equal to or lower than a predetermined voltage value, the driving of the motor generator is stopped, and the output control unit detects a voltage detected by the voltage detection unit after the abnormality detection unit detects the abnormality. When the value falls below a predetermined voltage value, the output of the hydraulic pump may be limited to a predetermined output.

また、前記所定出力は、前記異常検出部によって異常が検出された場合に前記内燃機関が出力可能な異常時出力以下であってもよい。 Further, the predetermined output may be equal to or less than an abnormal-time output that can be output by the internal combustion engine when an abnormality is detected by the abnormality detection unit.

前記異常時出力は、前記内燃機関の最低出力であってもよい。 The abnormal output may be a minimum output of the internal combustion engine.

本発明によれば、エンジンの制御系に異常が生じた場合においても、運転状態を継続することのできるハイブリッド型建設機械を提供できるという特有の効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to provide a unique effect that it is possible to provide a hybrid construction machine capable of continuing the operation state even when an abnormality occurs in the engine control system.

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

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のハイブリッド型建設機械を示す側面図である。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a side view showing the hybrid construction machine of the first embodiment.

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

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

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

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

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

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

ＤＣバス１１０には、ＤＣバス１１０の電圧値（以下、ＤＣバス電圧値と称す）を検出するためのＤＣバス電圧検出部１１１が配設されている。検出されるＤＣバス電圧値は、コントローラ３０に入力される。 The DC bus 110 is provided with a DC bus voltage detector 111 for detecting a voltage value of the DC bus 110 (hereinafter referred to as a DC bus voltage value). The detected DC bus voltage value is input to the controller 30.

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

旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。 A resolver 22, a mechanical brake 23, and a turning speed reducer 24 are connected to the rotating shaft 21 A of the turning electric motor 21. An operation device 26 is connected to the pilot pump 15 through a pilot line 25.

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

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

「各部の構成」
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機１３の一方の入力軸に接続される。このエンジン１１は、図示しないエンジン回転数検出器で検出される回転数が、コントローラ３０へ入力され、一定回転数になるようにコントローラ３０によって運転制御が行われ、ハイブリッド型建設機械の運転中は常時運転される。 "Configuration of each part"
The engine 11 is an internal combustion engine composed of, for example, a diesel engine, and its output shaft is connected to one input shaft of the speed reducer 13. The engine 11 is input to the controller 30 with a rotation speed detected by an engine rotation speed detector (not shown), and is controlled by the controller 30 so that the rotation speed is constant. Always drive.

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

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

メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための圧油を発生するポンプであり、傾転角を制御するポンプ制御弁１４Ａを有する。このポンプ制御弁１４Ａは、コントローラ３０によって電気的に駆動され、メインポンプ１４の傾転角の制御が行われる。メインポンプ１４から吐出される圧油は、コントロールバルブ１７を介して油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々を駆動するために供給される。 The main pump 14 is a pump that generates pressure oil to be supplied to the control valve 17, and includes a pump control valve 14A that controls the tilt angle. The pump control valve 14A is electrically driven by the controller 30, and the tilt angle of the main pump 14 is controlled. Pressure oil discharged from the main pump 14 is supplied to drive each of the hydraulic motors 1 A, 1 B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 via the control valve 17.

パイロットポンプ１５は、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生するポンプである。 The pilot pump 15 is a pump that generates a pilot pressure necessary for the hydraulic operation system.

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

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

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

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

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

図３は、蓄電系の内部の詳細図である。蓄電系は、一定電圧蓄電部としてのＤＣバス１１０、蓄電制御部としての昇降圧コンバータ１００と変動電圧蓄電部としてのバッテリ１９により構成される。 FIG. 3 is a detailed view of the inside of the power storage system. The power storage system includes a DC bus 110 as a constant voltage power storage unit, a buck-boost converter 100 as a power storage control unit, and a battery 19 as a variable voltage power storage unit.

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

このため、昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２と旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。 For this reason, the step-up / step-down converter 100 performs control for switching between the step-up operation and the step-down operation so that the DC bus voltage value falls within a certain range according to the operating state of the motor generator 12 and the turning electric motor 21.

ＤＣバス１１０は、２つのインバータ１８及び２０と昇降圧コンバータとの間に配設されており、バッテリ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間で電力の授受が可能に構成されている。 The DC bus 110 is disposed between the two inverters 18 and 20 and the step-up / down converter, and is configured to be able to transfer power between the battery 19, the motor generator 12, and the turning electric motor 21. Yes.

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

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

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

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

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

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

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

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

操作装置２６は、旋回用電動機２１、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置である。レバー２６Ａ、２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、キャビン１０内の運転席の周囲に配設され、ハイブリッド型建設機械の操作者によって操作される。 The operating device 26 is an operating device for operating the turning electric motor 21, the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. The levers 26A and 26B and the pedal 26C are disposed around the driver's seat in the cabin 10 and are operated by an operator of the hybrid type construction machine.

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

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

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

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

圧力センサ２９は、操作検出部としてのセンサであり、この圧力センサ２９では、旋回機構２を旋回させるためにレバー２６Ａが操作されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。 The pressure sensor 29 is a sensor as an operation detection unit. When the lever 26A is operated to turn the turning mechanism 2, the pressure sensor 29 detects the operation amount as a change in hydraulic pressure in the hydraulic line 28. To do.

圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。これにより、操作装置２６に入力される旋回機構２を旋回させるためのレバー２６Ａの操作量を的確に把握することができる。 The pressure sensor 29 outputs an electrical signal indicating the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. Thereby, the operation amount of the lever 26A for turning the turning mechanism 2 input to the operating device 26 can be accurately grasped.

旋回機構２とブーム４の操作量を表す電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御とブーム４の駆動制御に用いられる。 An electric signal representing the operation amount of the turning mechanism 2 and the boom 4 is input to the controller 30 and used for drive control of the turning electric motor 21 and drive control of the boom 4.

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

「コントローラ３０」
コントローラ３０は、本実施の形態のハイブリッド型建設機械の駆動制御を行う制御装置であり、エンジン１１の運転制御を行うエンジン制御部３２、電動発電機１２の駆動制御を行う駆動制御部３３、コントロールバルブ１７を通じて油圧作業要素の駆動制御を行う油圧駆動部３４、油圧ポンプ１４の出力を制御する油圧出力制御部３５、昇降圧コンバータ１００の駆動制御を行うことによってバッテリ１９の充放電の制御を行う充放電制御部３６、旋回用電動機２１の駆動制御を行う旋回駆動制御部３７、及び、エンジン制御部３２の異常を検出する異常検出部３８を含む。 "Controller 30"
The controller 30 is a control device that performs drive control of the hybrid construction machine according to the present embodiment, and includes an engine control unit 32 that performs operation control of the engine 11, a drive control unit 33 that performs drive control of the motor generator 12, and a control. The charging / discharging of the battery 19 is controlled by controlling the driving of the hydraulic driving unit 34 that controls the driving of the hydraulic working element through the valve 17, the hydraulic output control unit 35 that controls the output of the hydraulic pump 14, and the step-up / down converter 100. The charging / discharging control part 36, the turning drive control part 37 which performs drive control of the electric motor 21 for turning, and the abnormality detection part 38 which detects abnormality of the engine control part 32 are included.

このコントローラ３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、主制御部３１、エンジン制御部３２、駆動制御部３３、油圧駆動部３４、油圧出力制御部３５、充放電制御部３６、旋回駆動制御部３７、及び異常検出部３８は、コントローラ３０のＣＰＵが内部メモリに格納される駆動制御用のプログラムを実行することにより、実現される装置である。 The controller 30 includes a CPU (Central Processing Unit) and an arithmetic processing unit including an internal memory. The controller 30 includes a main control unit 31, an engine control unit 32, a drive control unit 33, a hydraulic drive unit 34, a hydraulic output control unit 35, a charging unit. The discharge control unit 36, the turning drive control unit 37, and the abnormality detection unit 38 are devices that are realized when the CPU of the controller 30 executes a drive control program stored in an internal memory.

主制御部３１は、エンジン制御部３２、駆動制御部３３、油圧駆動部３４、油圧出力制御部３５、充放電制御部３６、旋回駆動制御部３７、及び異常検出部３８のすべてを統括する処理を行う。 The main control unit 31 is a process that controls all of the engine control unit 32, the drive control unit 33, the hydraulic drive unit 34, the hydraulic output control unit 35, the charge / discharge control unit 36, the turning drive control unit 37, and the abnormality detection unit 38. I do.

エンジン制御部３２は、油圧ポンプ１４の負荷に応じて、機関回転数が一定になるようにエンジン１１の運転制御を行う運転制御部である。エンジン制御部３２には、エンジン１１の機関回転数を調節するためのボリュームスイッチ４０が接続されている。ボリュームスイッチ４０は、キャビン１０内の運転席の近傍に配設されており、操作者が操作することにより、エンジン１１の機関回転数を設定できるように構成されている。エンジン制御部３２は、ボリュームスイッチ４０で設定される機関回転数を目標値として、油圧ポンプ１４の負荷に応じて、機関回転数が一定になるようにエンジン１１の運転制御を行う。 The engine control unit 32 is an operation control unit that controls the operation of the engine 11 so that the engine speed is constant according to the load of the hydraulic pump 14. A volume switch 40 for adjusting the engine speed of the engine 11 is connected to the engine control unit 32. The volume switch 40 is disposed in the vicinity of the driver's seat in the cabin 10 and is configured to be able to set the engine speed of the engine 11 when operated by an operator. The engine control unit 32 controls the operation of the engine 11 so that the engine speed becomes constant according to the load of the hydraulic pump 14 with the engine speed set by the volume switch 40 as a target value.

なお、実施の形態１のハイブリッド型建設機械では、エンジン制御部３２に異常が発生した場合には、主制御部３１がエンジン１１を最低出力の状態で運転制御するように構成されている。 In the hybrid construction machine of the first embodiment, when an abnormality occurs in the engine control unit 32, the main control unit 31 is configured to control the operation of the engine 11 with the lowest output.

駆動制御部３３は、エンジン１１及び油圧ポンプ１４の負荷に応じて、電動発電機１２の運転状態を電動運転又は発電運転に切り替える駆動制御を行う。駆動制御部３３は、油圧ポンプ１４を駆動するために必要な出力がエンジン１１の出力だけでは不足する場合には、電動発電機１２に電動運転を行わせることにより、油圧ポンプ１４の駆動をアシストさせる。また、駆動制御部３３は、油圧ポンプ１４を駆動するために必要な出力がエンジン１１の出力だけで足りる場合には、余剰な出力を電気エネルギに変換するために、電動発電機１２に発電運転を行わせる。 The drive control unit 33 performs drive control for switching the operation state of the motor generator 12 to the electric operation or the power generation operation according to the loads of the engine 11 and the hydraulic pump 14. The drive control unit 33 assists the drive of the hydraulic pump 14 by causing the motor generator 12 to perform an electric operation when the output necessary for driving the hydraulic pump 14 is insufficient only by the output of the engine 11. Let In addition, when the output required for driving the hydraulic pump 14 is sufficient only for the output of the engine 11, the drive control unit 33 causes the motor generator 12 to perform a power generation operation in order to convert the surplus output into electric energy. To do.

油圧駆動部３４は、操作装置２６のレバー２６Ａ、２６Ｂ、及びペダル２６Ｃの操作に応じて、コントロールバルブ１７の制御を行い、これにより、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９への圧油の供給量が制御される。これにより、油圧作業要素としての下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６の各々が駆動される。 The hydraulic drive unit 34 controls the control valve 17 in accordance with the operation of the levers 26A and 26B and the pedal 26C of the operating device 26, whereby the hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and The amount of pressure oil supplied to the bucket cylinder 9 is controlled. Thereby, each of the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 as hydraulic work elements is driven.

油圧出力制御部３５は、コントロールバルブ１７で必要な油圧出力を制御する出力制御部であり、油圧ポンプ１４の傾転角を制御するポンプ制御弁１４Ａの駆動制御を行う。傾転角の制御により、油圧ポンプ１４の吐出流量が制御され、この吐出流量の制御により、油圧ポンプ１４の出力が制御される。 The hydraulic output control unit 35 is an output control unit that controls the hydraulic output required by the control valve 17, and performs drive control of the pump control valve 14 A that controls the tilt angle of the hydraulic pump 14. The discharge flow rate of the hydraulic pump 14 is controlled by controlling the tilt angle, and the output of the hydraulic pump 14 is controlled by controlling the discharge flow rate.

充放電制御部３６は、バッテリ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態、旋回用電動機２１の運転状態に基づき、昇降圧コンバータ１００の動作状態を昇圧動作又は降圧動作に切り替える。この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及びバッテリ電流検出部１１３によって検出されるバッテリ電流値に基づいて行われる。 The charge / discharge control unit 36 switches the operation state of the step-up / down converter 100 to a step-up operation or a step-down operation based on the charge state of the battery 19, the operation state of the motor generator 12, and the operation state of the turning electric motor 21. Switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter 100 is performed by controlling the DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111, the battery voltage value detected by the battery voltage detection unit 112, and the battery current detection unit 113. This is performed based on the battery current value detected by.

旋回駆動制御部３７は、レバー２６Ａの操作量に応じて、インバータ２０を介して旋回用電動機２１の駆動制御を行う。旋回駆動制御部３７は、レバー２６Ａの操作量に応じた速度指令が入力されると、この速度指令に基づき駆動指令を生成する。この駆動指令はインバータ２０に入力され、このインバータ２０によって旋回用電動機２１がＰＷＭ制御信号により交流駆動される。 The turning drive control unit 37 performs drive control of the turning electric motor 21 via the inverter 20 according to the operation amount of the lever 26A. When the speed command corresponding to the operation amount of the lever 26A is input, the turning drive control unit 37 generates a drive command based on the speed command. This drive command is input to the inverter 20, and the inverter 20 drives the turning electric motor 21 to be AC driven by a PWM control signal.

異常検出部３８は、エンジン制御部３２の異常を検出する。エンジン制御部３２の異常として、コントローラ３０へ入力されるエンジン回転数の検出値やブースト圧等のエンジン情報データが監視範囲から外れた場合や、エンジン情報データが送信されない場合に、コントローラ３０の異常検出部３８はエンジン異常と判定する。 The abnormality detection unit 38 detects an abnormality in the engine control unit 32. As an abnormality in the engine control unit 32, an abnormality in the controller 30 occurs when engine information data such as a detected value of the engine speed or boost pressure input to the controller 30 is out of the monitoring range or when the engine information data is not transmitted. The detection unit 38 determines that the engine is abnormal.

主制御部３１は、異常検出部３８によってエンジン制御部３２の異常が検出された場合には、油圧出力制御部３５にメインポンプ１４の傾転角を小さくさせることにより、油圧ポンプ１４の出力を所定の出力まで制限させる。 When the abnormality detection unit 38 detects an abnormality in the engine control unit 32, the main control unit 31 causes the hydraulic output control unit 35 to reduce the tilt angle of the main pump 14 to reduce the output of the hydraulic pump 14. Limit to a predetermined output.

図４は、実施の形態１のハイブリッド型建設機械においてエンジン制御部３２に異常が発生した場合にメインポンプ１４の出力を低減させる際の特性を示す図である。メインポンプ１４の吐出圧は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、油圧モータ１Ａ、１Ｂが受ける負荷状況によって決められる。よって、負荷が軽い場合にはメインポンプ１４の出力はエンジン１１の出力上限値よりも小さく、負荷が大きい場合にはエンジン１１の出力上限値よりも大きくなる。ここで、メインポンプ１４の出力はエンジン１１の出力上限値よりも大きい場合には、電動発電機１２によって、エンジン１１をアシストする。 FIG. 4 is a diagram showing characteristics when the output of the main pump 14 is reduced when an abnormality occurs in the engine control unit 32 in the hybrid type construction machine of the first embodiment. The discharge pressure of the main pump 14 is determined according to the load conditions received by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, and the hydraulic motors 1A and 1B. Therefore, when the load is light, the output of the main pump 14 is smaller than the output upper limit value of the engine 11, and when the load is large, the output is larger than the output upper limit value of the engine 11. Here, when the output of the main pump 14 is larger than the output upper limit value of the engine 11, the engine 11 is assisted by the motor generator 12.

図４において、Ｐ_Ｅｎｇ０はエンジン１１の出力上限値、Ｐ_Ｐｍｐ０はメインポンプ１４の出力値、Ｐ_ＡＳＭ０は電動発電機１２の出力上限値、Ｐ_Ｅｎｇ０＋Ｐ_ＡＳＭ０はエンジン１１（Ｐ_Ｅｎｇ０）と電動発電機１２（Ｐ_ＡＳＭ０）の合計出力、Ｐ_Ｅｎｇ１及びＰ_Ｐｍｐ１はコントローラ３０の図示しないエンスト防止部によるエンスト防止処理がなされた後のエンジン１１及びメインポンプ１４の出力をそれぞれ表す。 4, P _Eng0 is the output upper limit value of the engine 11, P _Pmp0 is the output value of the main pump 14, P _ASM0 is the output upper limit value of the motor generator 12, and P _Eng0 + P _ASM0 is the engine 11 (P _Eng0 ) and the motor generator The total output of the machine 12 (P _ASM0 ), P _Eng1 and P _Pmp1 respectively represent the outputs of the engine 11 and the main pump 14 after the engine stall prevention process (not shown) of the controller 30 is performed.

時刻ｔ＝ｔ０では、エンジン制御部３２の異常は発生していない。そして、この時点では、オペレータのレバー操作によって、油圧シリンダへは高出力の要求がなされている。それに伴い、メインポンプ１４の出力Ｐ_Ｐｍｐ０はエンジン１１の出力上限値Ｐ_Ｅｎｇ０より高い出力となっている。このため、コントローラ３０はエンジン１１のエンストを防止するため、電動発電機１２にエンジン１１をアシストするようにインバータ１８へ指令を送信する。これにより、エンジン１１の出力上限値ＰＥｎｇ０より高い出力がメインポンプ１４へなされていても、エンストすることなく作業を行うことができる。ここで、電動発電機１２の出力上限値Ｐ_Ａｓｍ０は、エンジン１１の出力上限値Ｐ_Ｅｎｇ０と加算するとメインポンプ出力Ｐ_Ｐｍｐ０より高くなるように設定されている。 At time t = t0, no abnormality has occurred in the engine control unit 32. At this time, a high output is demanded to the hydraulic cylinder by the lever operation of the operator. Accordingly, the output P _Pmp0 of the main pump 14 is higher than the output upper limit value P _Eng0 of the engine 11. For this reason, the controller 30 sends a command to the inverter 18 to assist the engine 11 to the motor generator 12 in order to prevent the engine 11 from stalling. Thereby, even if the output higher than the output upper limit value PEng0 of the engine 11 is made to the main pump 14, the work can be performed without being stalled. Here, the output upper limit value _{P Asm0} of the motor generator 12 is set to be higher than the main pump output _{P Pmp0} when added to the output upper limit value _{P Eng0} of the engine 11.

しかしながら、エンジン１１の回転数が監視幅から外れると、コントローラ３０の異常検出部３８はエンジン１１に異常が発生したと判断する。これにより、エンジン１１の出力は最低出力として設定されている無負荷時の出力まで低減される。また、これと同時に、コントローラ３０は、インバータ１８へ電動発電機１２からの出力を停止するように指令を送る。そうすると、電動発電機１２からの出力がないため、メインポンプ１４の出力Ｐ_Ｐｍｐ０がエンジン１１の出力上限値Ｐ_Ｅｎｇ０より高い状態となってしまう。ここで、本実施の形態では、時刻ｔ＝ｔ１でエンジン制御部３２に異常が発生すると、異常検出部３８によって異常が検出され、主制御部３１は、油圧出力制御部３５にメインポンプ１４の傾転角を小さくさせることにより、油圧ポンプ１４の出力を所定の出力Ｐ_Ｐｍｐ１まで制限させる。この出力Ｐ_Ｐｍｐ１は、エンジン１１の最低出力Ｐ_Ｅｎｇ１より低く設定されている。 However, when the rotational speed of the engine 11 deviates from the monitoring range, the abnormality detection unit 38 of the controller 30 determines that an abnormality has occurred in the engine 11. Thereby, the output of the engine 11 is reduced to the output at the time of no load set as the minimum output. At the same time, the controller 30 sends a command to the inverter 18 to stop the output from the motor generator 12. Then, since there is no output from the motor generator 12, the output P _Pmp0 of the main pump 14 becomes higher than the output upper limit value P _{Eng0 of the} engine 11. Here, in this embodiment, when an abnormality occurs in the engine control unit 32 at time t = t1, the abnormality detection unit 38 detects the abnormality, and the main control unit 31 sends the hydraulic output control unit 35 to the main pump 14. By reducing the tilt angle, the output of the hydraulic pump 14 is limited to a predetermined output P _Pmp1 . The output _{P PMP1} is set lower than the minimum output _{P Eng1} of the engine 11.

また、このとき、エンジン制御部３２に異常が発生しているため、エンジン１１の出力はＰ_Ｅｎｇ１まで低下する。 At this time, since an abnormality has occurred in the engine control unit 32, the output of the engine 11 decreases to P _Eng1 .

また、時刻ｔ＝ｔ１でによってエンジン制御部３２の異常が検出されると、主制御部３１は、駆動制御部３３に電動発電機１２の運転を停止させる。このため、時刻ｔ＝ｔ１以降は、電動発電機１２の出力は、零となる。 When the abnormality of the engine control unit 32 is detected at time t = t1, the main control unit 31 causes the drive control unit 33 to stop the operation of the motor generator 12. For this reason, after the time t = t1, the output of the motor generator 12 becomes zero.

このように、時刻ｔ＝ｔ１でエンジン制御部３２に異常が発生すると、主制御部３１が油圧出力制御部３５にメインポンプ１４の傾転角を小さくさせるとともに、駆動制御部３３に電動発電機１２の運転を停止させる。そして、このときの油圧ポンプの出力Ｐ_Ｐｍｐ１は、エンジン１１の最低出力Ｐ_Ｅｎｇ１より低く設定されている。このため、エンジン制御部３２に異常が発生した後においても、継続的に油圧ポンプ１４を駆動することができるため、コントロールバルブ１７による下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６の駆動を確保することができる。 As described above, when an abnormality occurs in the engine control unit 32 at time t = t1, the main control unit 31 causes the hydraulic output control unit 35 to reduce the tilt angle of the main pump 14, and the drive control unit 33 includes a motor generator. 12 operation is stopped. At this time, the output P _Pmp1 of the hydraulic pump is set lower than the minimum output P _Eng1 of the engine 11. For this reason, since the hydraulic pump 14 can be continuously driven even after an abnormality occurs in the engine control unit 32, the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are driven by the control valve 17. Can be secured.

［実施の形態２］
図５は、実施の形態２のハイブリッド型建設機械においてエンジン制御部３２に異常が発生した場合におけるコントローラ３０内の処理手順を示す図である。 [Embodiment 2]
FIG. 5 is a diagram showing a processing procedure in the controller 30 when an abnormality occurs in the engine control unit 32 in the hybrid type construction machine of the second embodiment.

実施の形態２のハイブリッド型建設機械は、エンジン制御部３２に異常が発生しても直ちに電動発電機１２を停止させず、バッテリ１９の電圧値が最低値になるまでは電動発電機１２に電動運転を行わせる点が実施の形態１と異なる。その他の構成は実施の形態１に準ずるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。 The hybrid construction machine of the second embodiment does not stop the motor generator 12 immediately even if an abnormality occurs in the engine control unit 32, and the motor generator 12 is electrically operated until the voltage value of the battery 19 reaches the minimum value. The point which makes driving | running differs from Embodiment 1. FIG. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

コントローラ３０の異常検出部３８は、ハイブリッド型建設機械の運転が開始されると、図５に示す処理を開始し、まず、エンジン制御部３２に異常しているか否かを判定する（ステップＳ１）。この処理は、エンジン制御部３２の異常が検出されるまで繰り返し実行される。 When the operation of the hybrid construction machine is started, the abnormality detection unit 38 of the controller 30 starts the process shown in FIG. 5 and first determines whether or not the engine control unit 32 is abnormal (step S1). . This process is repeated until an abnormality in the engine control unit 32 is detected.

異常検出部３８によってエンジン制御部３２の異常が検出されると、主制御部３１は、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが最低電圧値Ｖ_{ＢＡＴＭＩＮ}まで低下しているか否かを判定する（ステップＳ２）。このステップＳ２の処理は、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが最低電圧値Ｖ_{ＢＡＴＭＩＮ}に低下するまで繰り返し実行される。 When the abnormality detection unit 38 detects an abnormality in the engine control unit 32, the main control unit 31 determines whether or not the battery voltage V _BAT detected by the battery voltage detection unit 112 has decreased to the lowest voltage value V _BATTIN. Determine (step S2). The processing in step S2 is repeated until the battery voltage _{V BAT} drops to the lowest voltage value _{V BATMIN.}

主制御部３１は、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが最低電圧値Ｖ_{ＢＡＴＭＩＮ}まで低下したと判定した場合は、駆動制御部３３に電動発電機１２の運転を停止させる。 When the main control unit 31 determines that the battery voltage V _BAT has decreased to the minimum voltage value V _BATTIN , the main control unit 31 _causes the drive control unit 33 to stop the operation of the motor generator 12.

図６は、実施の形態２のハイブリッド型建設機械においてエンジン制御部３２に異常が発生した場合の動作特性を示す図であり、（ａ）はメインポンプ１４の出力低減と電動発電機１２の駆動制御を行う際の特性を示す図、（ｂ）はバッテリ電圧の変動を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing operating characteristics when an abnormality occurs in the engine control unit 32 in the hybrid type construction machine of the second embodiment. FIG. 6A shows the output reduction of the main pump 14 and the driving of the motor generator 12. The figure which shows the characteristic at the time of performing control, (b) is a figure which shows the fluctuation | variation of a battery voltage.

図６において、Ｐ_Ｅｎｇ０はエンジン１１の出力上限値、Ｐ_Ｐｍｐ０はメインポンプ１４の出力値、Ｐ_ＡＳＭ０は電動発電機１２の出力上限値、Ｐ_Ｅｎｇ０＋Ｐ_ＡＳＭ０はエンジン１１（Ｐ_Ｅｎｇ０）と電動発電機１２（Ｐ_ＡＳＭ０）の合計出力をそれぞれ示す。さらに、Ｐ_Ａｓｍ１、Ｐ_Ｅｎｇ１及びＰ_Ｐｍｐ１はコントローラ３０のエンスト防止部によるエンスト防止処理がなされた後の電動発電機１２、エンジン１１及びメインポンプ１４の出力値をそれぞれ表す。また、Ｖ_ＢＡＴ０は時刻ｔ＝ｔ０におけるバッテリ電圧、Ｖ_ＢＡＴ１は時刻ｔ＝ｔ１におけるバッテリ電圧を示す。 In FIG. 6, P _Eng0 is the output upper limit value of the engine 11, P _Pmp0 is the output value of the main pump 14, P _ASM0 is the output upper limit value of the motor generator 12, and P _Eng0 + P _ASM0 is the engine 11 (P _Eng0 ) and the motor generator The total output of the machine 12 (P _ASM0 ) is shown respectively. Further, P _Asm1 , P _Eng1, and P _Pmp1 represent output values of the motor generator 12, the engine 11, and the main pump 14 after the engine stall prevention process is performed by the engine stall prevention unit of the controller 30. Further, V _BAT0 indicates the battery voltage at time t = t0, and V _BAT1 indicates the battery voltage at time t = t1.

図６（ａ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ０では、エンジン制御部３２の異常は発生していない。このため、エンジン１１の運転制御、及び電動発電機１２の駆動制御は通常通りに行われており、エンジン１１の出力Ｐ_Ｅｎｇ０と電動発電機１２の出力Ｐ_ＡＳＭ０の合計は、メインポンプ１４の出力Ｐ_{Ｐｍｐｎ０}を上回っている。また、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴはＶ_ＢＡＴ０である。 As shown in FIG. 6A, at the time t = t0, no abnormality of the engine control unit 32 has occurred. Therefore, the operation control of the engine 11 and the drive control of the motor generator 12 are performed as usual, and the sum of the output P _Eng0 of the engine 11 and the output P _ASM0 of the motor generator 12 is the output of the main pump 14. P _Pmpn0 is exceeded. The battery voltage V _BAT is V _BAT0 .

時刻ｔ＝ｔ１でエンジン制御部３２に異常が発生すると、異常検出部３８によって異常が検出され、主制御部３１は、油圧出力制御部３５にメインポンプ１４の傾転角を保持させる。これにより、油圧ポンプ１４の出力はＰ_Ｐｍｐ０に保持される。 When an abnormality occurs in the engine control unit 32 at time t = t1, the abnormality detection unit 38 detects the abnormality, and the main control unit 31 causes the hydraulic output control unit 35 to maintain the tilt angle of the main pump 14. As a result, the output of the hydraulic pump 14 is held at P _Pmp0 .

また、エンジン制御部３２に異常が発生しても、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが最低電圧値Ｖ_{ＢＡＴＭＩＮ}より高い間は、主制御部３１は、駆動制御部３３に電動発電機１２の電動運転を継続させる。 Further, even when an abnormality in the engine control unit 32 is generated, while the battery voltage _{V BAT} is higher than the minimum voltage value _{V BATMIN,} the main control unit 31 continues the electric operation of the motor generator 12 to the drive control unit 33 .

これにより、時刻ｔ＝ｔ１でエンジン１１の出力がＰ_Ｅｎｇ１まで低下しても、電動発電機１２の出力がＰ_ＡＳＭ０からＰ_ＡＳＭ１に上昇されるため、時刻ｔ＝ｔ１で油圧ポンプ１４の出力を低下させずに済む。 Thus, even at time t = t1 the output of the engine 11 is reduced to _{P Eng1,} since the output of the motor generator 12 is increased from _{P ASM0} the _{P ASM1,} the output of the hydraulic pump 14 at time t = t1 There is no need to reduce it.

ここで、油圧ポンプ１４の出力Ｐ_Ｐｍｐ０は、エンジン１１の出力Ｐ_Ｅｎｇ１と電動発電機１２の出力Ｐ_ＡＳＭ１の合計出力より低くなるように設定されている。 Here, the output _{P Pmp0} of the hydraulic pump 14 is set to be lower than the total output of the output _{P ASM1} output _{P Eng1} and the motor generator 12 of the engine 11.

なお、時刻ｔ＝ｔ１を経過しても、電動発電機１２の電動運転が継続されるため、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴは、時刻ｔ＝ｔ１における電圧値Ｖ_ＢＡＴ１から徐々に低下する。 In addition, since the electric operation of the motor generator 12 is continued even after the time t = t1, the battery voltage V _BAT gradually decreases from the voltage value V _{BAT1 at the} time t = t1.

次いで、時刻ｔ＝ｔ２においてバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが最低値Ｖ_{ＢＡＴＭＩＮ}になると、主制御部３１は、油圧出力制御部３５にメインポンプ１４の傾転角を小さくさせることにより、油圧ポンプ１４の出力を所定の出力Ｐ_Ｐｍｐ１まで制限させる。 Next, when the battery voltage V _BAT reaches the minimum value V _BATTIN at time t = t2, the main control unit 31 _causes the hydraulic output control unit 35 to reduce the tilt angle of the main pump 14 to thereby reduce the output of the hydraulic pump 14. Limit to a predetermined output P _Pmp1 .

また、主制御部３１は、駆動制御部３３に電動発電機１２の運転を停止させる。これにより、電動発電機１２の出力Ｐ_ＡＳＭは、零となる。 Further, the main control unit 31 causes the drive control unit 33 to stop the operation of the motor generator 12. As a result, the output PA _ASM of the motor generator 12 becomes zero.

なお、このときの油圧ポンプ１４の出力Ｐ_Ｐｍｐ１は、エンジン１１の最低出力Ｐ_Ｅｎｇ１より低く設定されている。 At this time, the output P _Pmp1 of the hydraulic pump 14 is set lower than the minimum output P _Eng1 of the engine 11.

このように、時刻ｔ＝ｔ１でエンジン制御部３２に異常が発生しても、バッテリ電圧値Ｖ_ＢＡＴが最低値Ｖ_{ＢＡＴＭＩＮ}になるまでは電動発電機１２の電動運転を継続させるので、時刻ｔ＝ｔ２までは、油圧ポンプ１４の出力を低下させずに、実施の形態２のハイブリッド型建設機械の運転を継続させることができる。 Thus, even if an abnormality occurs in the engine control unit 32 at time t = t1, the electric operation of the motor generator 12 is continued until the battery voltage value V _BAT reaches the lowest value V _BATTIN. Until t2, the operation of the hybrid construction machine of the second embodiment can be continued without reducing the output of the hydraulic pump 14.

また、時刻ｔ＝ｔ２以降は、油圧ポンプ１４の出力は制限されるが、エンジン１１によって駆動が継続されるため、継続的に油圧ポンプ１４を駆動することができる。 Further, after time t = t2, the output of the hydraulic pump 14 is limited, but since the driving is continued by the engine 11, the hydraulic pump 14 can be continuously driven.

このため、時刻ｔ＝ｔ２以降においても、コントロールバルブ１７による下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６の駆動を確保することができる。 For this reason, even after time t = t2, driving of the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 by the control valve 17 can be ensured.

以上、実施の形態１及び２では、バケット６を含むハイブリッド型建設機械について説明したが、ハイブリッド型建設機械は、バケット６の代わりにリフティングマグネットを含んでもよい。 As described above, in Embodiments 1 and 2, the hybrid construction machine including the bucket 6 has been described. However, the hybrid construction machine may include a lifting magnet instead of the bucket 6.

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

実施の形態１のハイブリッド型建設機械を示す側面図である。1 is a side view illustrating a hybrid type construction machine according to a first embodiment. 実施の形態１のハイブリッド型建設機械の構成を表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a hybrid construction machine according to a first embodiment. 実施の形態１のハイブリッド型建設機械の蓄電系の内部の詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of the inside of the power storage system of the hybrid type construction machine of the first embodiment. 実施の形態１のハイブリッド型建設機械においてエンジン制御部３２に異常が発生した場合にメインポンプ１４の出力を低減させる際の特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing characteristics when the output of the main pump 14 is reduced when an abnormality occurs in the engine control unit 32 in the hybrid type construction machine of the first embodiment. 実施の形態２のハイブリッド型建設機械においてエンジン制御部３２に異常が発生した場合におけるコントローラ３０内の処理手順を示す図である。It is a figure which shows the process sequence in the controller 30 when abnormality occurs in the engine control part 32 in the hybrid type construction machine of Embodiment 2. FIG. 実施の形態２のハイブリッド型建設機械においてエンジン制御部３２に異常が発生した場合の動作特性を示す図であり、（ａ）はメインポンプ１４の出力低減と電動発電機１２の駆動制御を行う際の特性を示す図、（ｂ）はバッテリ電圧の変動を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating operating characteristics when an abnormality occurs in the engine control unit 32 in the hybrid type construction machine according to the second embodiment. FIG. (B) is a figure which shows the fluctuation | variation of a battery voltage.

Explanation of symbols

１下部走行体
１Ａ、１Ｂ走行機構
２旋回機構
３上部旋回体
４ブーム
５アーム
６バケット
７ブームシリンダ
８アームシリンダ
９バケットシリンダ
１０キャビン
１１エンジン
１２電動発電機
１３減速機
１４メインポンプ
１４Ａポンプ制御弁
１５パイロットポンプ
１６高圧油圧ライン
１７コントロールバルブ
１８インバータ
１９バッテリ
２０インバータ
２１旋回用電動機
２２レゾルバ
２３メカニカルブレーキ
２４旋回減速機
２５パイロットライン
２６操作装置
２６Ａ、２６Ｂレバー
２６Ｃペダル
２７油圧ライン
２８油圧ライン
２９圧力センサ
３０コントローラ
３１主制御部
３２エンジン制御部
３３駆動制御部
３４油圧駆動部
３５油圧出力制御部
３６充放電制御部
３７旋回駆動制御部
３８異常検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 1A, 1B Traveling mechanism 2 Turning mechanism 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Cabin 11 Engine 12 Motor generator 13 Reduction gear 14 Main pump 14A Pump control valve 15 Pilot pump 16 High pressure hydraulic line 17 Control valve 18 Inverter 19 Battery 20 Inverter 21 Electric motor for turning 22 Resolver 23 Mechanical brake 24 Turning speed reducer 25 Pilot line 26 Operating device 26A, 26B Lever 26C Pedal 27 Hydraulic line 28 Hydraulic line 29 Pressure sensor 30 Controller 31 Main control unit 32 Engine control unit 33 Drive control unit 34 Hydraulic drive unit 35 Hydraulic output control unit 36 Charge / discharge control unit 37 Turning drive control unit 38 Atmospheric detection unit

Claims

A hydraulic pump that is mechanically connected to an internal combustion engine and a motor generator that are configured to reduce the output in the event of an abnormality and is always mechanically connected and that outputs pressure oil for driving a hydraulic working element;
An output control unit for controlling the output of the hydraulic pump;
An operation control unit configured to perform operation control of an internal combustion engine configured by an engine whose output is reduced when the abnormality occurs;
An abnormality detection unit that detects an abnormality based on engine information data from the operation control unit,
When an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the output control unit limits the output of the hydraulic pump to a predetermined output lower than the engine output at the time of abnormality ,
Hybrid construction machine.

A drive control unit for controlling the drive of the motor generator;
The hybrid construction machine according to claim 1, wherein the drive control unit continues driving the motor generator when an abnormality is detected by the abnormality detection unit.

A voltage detection unit that detects a voltage value of a capacitor that exchanges power with the motor generator;
The drive control unit stops driving the motor generator when a voltage value detected by the voltage detection unit is equal to or lower than a predetermined voltage value after an abnormality is detected by the abnormality detection unit,
The output control unit limits the output of the hydraulic pump to a predetermined output when a voltage value detected by the voltage detection unit is equal to or lower than a predetermined voltage value after an abnormality is detected by the abnormality detection unit. 2. A hybrid construction machine according to 2.