JP5583917B2 - Hybrid construction machine - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド型建設機械に関するものである。   The present invention relates to a hybrid construction machine.

例えばショベル、リフティングマグネット車両、クレーンといった作業機械において、バッテリ及び交流電動機を備え、交流電動機の力行動作によりエンジンの駆動を補助するいわゆるハイブリッド型建設機械が知られている(例えば、特許文献1参照)。   For example, in a working machine such as an excavator, a lifting magnet vehicle, or a crane, a so-called hybrid construction machine that includes a battery and an AC motor and assists driving of the engine by a power running operation of the AC motor is known (for example, see Patent Document 1). .

特開2001−3398号公報JP 2001-3398 A

ハイブリッド型建設機械では、電気により動作する機器が非常に多く搭載されており、これらの機器の信頼性を確保する必要がある。一方、建設機械では、多くの振動が発生する。例えば、電気により動作する機器である複数のインバータを一体的に形成することが考えられるが、このように形成すると装置のサイズが大きくなる。振動が発生すると、サイズの大きな装置には大きなモーメントが発生するので、信頼性確保のためには、装置を強固なものとし、剛性を高める必要がある。高剛性な装置を得るためには、装置のサイズが必然的に大きくなってしまう。   Hybrid construction machines are equipped with a large number of devices that operate by electricity, and it is necessary to ensure the reliability of these devices. On the other hand, many vibrations are generated in construction machines. For example, it is conceivable to integrally form a plurality of inverters, which are devices that operate by electricity, but if formed in this way, the size of the device increases. When vibration occurs, a large moment is generated in a large-sized device. Therefore, in order to ensure reliability, it is necessary to make the device strong and to increase its rigidity. In order to obtain a highly rigid device, the size of the device inevitably increases.

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、大型化を回避しつつ、搭載される装置の振動に対する耐性を高めることにより信頼性を向上させることが可能なハイブリッド型建設機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a hybrid construction machine capable of improving reliability by increasing resistance to vibration of a mounted device while avoiding an increase in size. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド型建設機械は、内燃機関に接続された電動発電機と、電動発電機を駆動制御する第1の駆動制御手段と、電動発電機に電力を供給する蓄電池と、蓄電池の充放電を制御する蓄電制御手段とを備え、第1の駆動制御手段は、電動発電機に隣接配置され、蓄電制御手段は、蓄電池に隣接配置されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a hybrid construction machine according to the present invention supplies a motor generator connected to an internal combustion engine, first drive control means for driving and controlling the motor generator, and power to the motor generator. And a storage control unit that controls charging / discharging of the storage battery, wherein the first drive control unit is disposed adjacent to the motor generator, and the storage control unit is disposed adjacent to the storage battery. To do.

本発明のハイブリッド型建設機械では、第1の駆動制御手段と電動発電機とが互いに隣接配置され、蓄電制御手段と蓄電池とが互いに隣接配置されており、第1の駆動制御手段と蓄電制御手段とは、電力供給のための配線を介して、それぞれを自在に配置できるので、これらの機器の配置の自由度が確保されると共に、これらの機器のサイズを小さくすることができる。これによりモーメントの発生を抑制できるので、これらの機器の対振動性を向上させることが可能となる。また、隣接配置される機器間の配線を短くすることができるので、構造が単純化すると共に、耐振動性が向上する。   In the hybrid construction machine of the present invention, the first drive control means and the motor generator are arranged adjacent to each other, the power storage control means and the storage battery are arranged adjacent to each other, and the first drive control means and the power storage control means are arranged. Since each can be freely arranged via wiring for power supply, the degree of freedom of arrangement of these devices is ensured and the size of these devices can be reduced. Since generation | occurrence | production of a moment can be suppressed by this, it becomes possible to improve the anti-vibration property of these apparatuses. In addition, since the wiring between adjacent devices can be shortened, the structure is simplified and the vibration resistance is improved.

また、ハイブリッド建設機械では、第1の駆動制御手段は、電動発電機を駆動制御する信号を生成するための第1のスイッチング素子と、第1のスイッチング素子をスイッチング制御する信号を生成するための第1のCPUとを備えることを特徴としてもよい。この場合には、電動発電機を駆動制御する第1のスイッチング素子は第1のCPUにより制御され、この第1のCPUが第1の駆動制御手段に備えられるので、第1のCPUと第1のスイッチング素子との間の配線を短くすることができる。従って、耐ノイズ性及び信頼性が向上する。   In the hybrid construction machine, the first drive control means generates a first switching element for generating a signal for controlling the drive of the motor generator and a signal for controlling the switching of the first switching element. A first CPU may be provided. In this case, the first switching element for controlling the drive of the motor generator is controlled by the first CPU, and the first CPU is provided in the first drive control means. The wiring between the switching elements can be shortened. Therefore, noise resistance and reliability are improved.

また、ハイブリッド建設機械では、蓄電制御手段は、蓄電池の充放電を制御する信号を生成するための第2のスイッチング素子と、第2のスイッチング素子をスイッチング制御する信号を生成するための第2のCPUとを備えることを特徴としてもよい。この場合には、蓄電池を制御する第2のスイッチング素子は第2のCPUにより制御され、この第2のCPUが第2の駆動制御手段に備えられるので、第2のCPUと第2のスイッチング素子との間の配線を短くすることができる。従って、耐ノイズ性及び信頼性が向上する。   In the hybrid construction machine, the power storage control means includes a second switching element for generating a signal for controlling charging / discharging of the storage battery, and a second for generating a signal for switching control of the second switching element. A CPU may be provided. In this case, since the second switching element for controlling the storage battery is controlled by the second CPU, and the second CPU is provided in the second drive control means, the second CPU and the second switching element The wiring between the two can be shortened. Therefore, noise resistance and reliability are improved.

また、ハイブリッド建設機械では、走行機構と、走行機構の上部に旋回機構を介して回動自在に設けられた旋回体と、蓄電池により電力を供給され、旋回機構を駆動する旋回用電動機と、旋回用電動機を駆動制御する第2の駆動制御手段とを備え、第2の駆動制御手段は、旋回用電動機に隣接配置されていることを特徴としてもよい。この場合には、旋回用電動機と第2の駆動制御手段とが互いに隣接配置され、第2の駆動制御手段は、電力の供給を受けるための配線を介して電力の供給源に対して自在に配置することができる。これにより、旋回用電動機及び第2の駆動制御手段を、電力の供給源である蓄電制御手段等とは非一体の構成とすることができるので、装置のサイズを小さくすることができる。また、旋回用電動機と第2の駆動制御手段との間の配線を短くすることができるので、構造が単純化されると共に、対振動性が向上する。   Further, in the hybrid construction machine, a traveling mechanism, a revolving body provided on the upper portion of the traveling mechanism via a revolving mechanism, a revolving body that is powered by a storage battery and drives the revolving mechanism, And a second drive control means for driving and controlling the electric motor. The second drive control means may be disposed adjacent to the turning electric motor. In this case, the electric motor for turning and the second drive control means are arranged adjacent to each other, and the second drive control means is free to the power supply source via the wiring for receiving the power supply. Can be arranged. As a result, the turning electric motor and the second drive control means can be configured to be non-integrated with the power storage control means or the like that is a power supply source, so that the size of the apparatus can be reduced. Further, since the wiring between the turning electric motor and the second drive control means can be shortened, the structure is simplified and the vibration resistance is improved.

また、ハイブリッド建設機械では、作業要素に連結され、この作業要素を移動させるためのブームと、ブームの動作により回生動作し、この回生動作により発生した電力を蓄電池に供給するブーム回生用発電機と、ブーム回生用発電機を制御する第3の駆動制御手段とを備え、第3の駆動制御手段は、ブーム回生用発電機に隣接配置されていることを特徴としてもよい。この場合には、ブーム回生用発電機と第3の駆動制御手段とが互いに隣接配置され、第3の駆動制御手段は、電力の供給を受けるための配線を介して電力の供給源に対して自在に配置することができる。これにより、ブーム回生用発電機及び第3の駆動制御手段を、電力の供給源である蓄電制御手段等とは非一体の構成とすることができるので、装置のサイズを小さくすることができる。また、ブーム回生用発電機と第3の駆動制御手段との間の配線を短くすることができるので、構造が単純化されると共に、対振動性が向上する。   Further, in the hybrid construction machine, a boom connected to the work element and moving the work element, and a boom regenerative generator that performs a regenerative operation by the operation of the boom and supplies electric power generated by the regenerative operation to the storage battery, And a third drive control means for controlling the boom regeneration generator, wherein the third drive control means is arranged adjacent to the boom regeneration generator. In this case, the boom regeneration generator and the third drive control means are arranged adjacent to each other, and the third drive control means is connected to the power supply source via the wiring for receiving power supply. It can be arranged freely. As a result, the boom regeneration generator and the third drive control unit can be configured so as not to be integrated with the power storage control unit or the like that is a power supply source, so that the size of the apparatus can be reduced. Moreover, since the wiring between the boom regeneration generator and the third drive control means can be shortened, the structure is simplified and the vibration resistance is improved.

また、ハイブリッド建設機械では、第1の駆動制御手段及び蓄電制御手段を制御するための制御信号を送信するコントローラと、運転操作を受け付けて、この運転操作内容に基づく制御信号をコントローラに送出する操作手段とを備え、コントローラは、操作手段に隣接配置されていることを特徴としてもよい。この場合には、コントローラと操作手段との間の配線を短くすることが可能となる。   In the hybrid construction machine, a controller that transmits a control signal for controlling the first drive control unit and the power storage control unit, and an operation that receives the driving operation and sends a control signal based on the driving operation content to the controller. And the controller may be arranged adjacent to the operation means. In this case, the wiring between the controller and the operation means can be shortened.

本発明によれば、振動が生じる環境においても、搭載される装置の振動に対する耐性を高めることにより信頼性を向上させることが可能なハイブリッド型建設機械が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even in the environment where a vibration generate | occur | produces, the hybrid type construction machine which can improve reliability by improving the tolerance with respect to the vibration of the mounted apparatus is provided.

本発明に係る作業機械の一例として、ショベルの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of an excavator as an example of the working machine which concerns on this invention. ショベルの電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows internal structures, such as an electric system of a shovel, and a hydraulic system. 蓄電手段の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of an electrical storage means. インバータの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of an inverter. ショベルが備える構成要素の配置を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows arrangement | positioning of the component with which an shovel is provided. ショベルが備える冷却液循環システムにおける冷却水の配管の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of piping of the cooling water in the cooling fluid circulation system with which an shovel is provided. 他の実施形態に係るショベルの電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows internal structures, such as the electric system and hydraulic system of the shovel which concern on other embodiment. 他の実施形態に係るショベルが備える構成要素の配置を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows arrangement | positioning of the component with which the shovel which concerns on other embodiment is provided.

本発明のハイブリッド型作業機械の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図面の説明において、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。   An embodiment of a hybrid work machine of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、ショベル1の外観を示す斜視図である。図1に示すように、ショベル1は、無限軌道を含む走行機構2と、走行機構2の上部に旋回機構3を介して回動自在に搭載された旋回体4とを備えている。旋回体4には、ブーム5と、ブーム5の先端にリンク接続されたアーム6と、アーム6の先端にリンク接続されたバケット10とが取り付けられている。バケット10は、例えば土砂等をすくい上げるための設備である。ブーム5、アーム6、及びバケット10は、それぞれブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によって油圧駆動される。また、旋回体4には、バケット10の位置を操作する操作者を収容するための運転室4aや、油圧を発生するためのエンジン11といった動力源が設けられている。エンジン11は、例えばディーゼルエンジンで構成される。   FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an excavator 1 as an example of a hybrid construction machine according to the present invention. As shown in FIG. 1, the excavator 1 includes a traveling mechanism 2 including an endless track, and a revolving body 4 that is rotatably mounted on the upper portion of the traveling mechanism 2 via a revolving mechanism 3. The revolving body 4 is attached with a boom 5, an arm 6 linked to the tip of the boom 5, and a bucket 10 linked to the tip of the arm 6. The bucket 10 is a facility for scooping up earth and sand, for example. The boom 5, the arm 6, and the bucket 10 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively. Further, the revolving body 4 is provided with a power source such as a driver's cab 4a for accommodating an operator who operates the position of the bucket 10 and an engine 11 for generating hydraulic pressure. The engine 11 is composed of, for example, a diesel engine.

図2は、本実施形態のショベル1の電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。なお、図2では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。また、図3は、図2における蓄電手段100の内部構成を示す図である。   FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration such as an electric system and a hydraulic system of the excavator 1 of the present embodiment. In FIG. 2, the mechanical power transmission system is indicated by a double line, the hydraulic system is indicated by a thick solid line, the steering system is indicated by a broken line, and the electrical system is indicated by a thin solid line. FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of the power storage means 100 in FIG.

図2に示すように、ショベル1は電動発電機12および減速機13を備えており、エンジン11及び電動発電機12の回転軸は、共に減速機13の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン11の負荷が大きいときには、電動発電機12が自身の駆動力によりエンジン11の駆動力を補助(アシスト)し、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。一方、エンジン11の負荷が小さいときには、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が発電を行う。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)モータによって構成される。電動発電機12の駆動と発電との切り替えは、ショベル1における電気系統の駆動制御を行うコントローラ30により、エンジン11の負荷等に応じて行われる。   As shown in FIG. 2, the excavator 1 includes a motor generator 12 and a speed reducer 13, and the rotation shafts of the engine 11 and the motor generator 12 are connected to each other by being connected to the input shaft of the speed reducer 13. Has been. When the load of the engine 11 is large, the motor generator 12 assists (assists) the driving force of the engine 11 with its own driving force, and the driving force of the motor generator 12 passes through the output shaft of the speed reducer 13 to the main pump 14. Communicated. On the other hand, when the load on the engine 11 is small, the driving force of the engine 11 is transmitted to the motor generator 12 via the speed reducer 13, so that the motor generator 12 generates power. The motor generator 12 is configured by, for example, an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor in which a magnet is embedded in the rotor. Switching between driving and power generation of the motor generator 12 is performed according to the load of the engine 11 and the like by the controller 30 that controls the drive of the electric system in the excavator 1.

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が接続されており、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。コントロールバルブ17は、ショベル1における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ17には、図1に示した走行機構2を駆動するための油圧モータ2A及び2Bの他、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ており、コントロールバルブ17は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。   A main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the speed reducer 13, and a control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16. The control valve 17 is a device that controls the hydraulic system in the excavator 1. In addition to the hydraulic motors 2A and 2B for driving the traveling mechanism 2 shown in FIG. 1, a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9 are connected to the control valve 17 via a high pressure hydraulic line. The control valve 17 controls the hydraulic pressure supplied to them according to the operation input of the driver.

電動発電機12の電気的な端子には、インバータ18A(第1の駆動制御手段)の出力端が接続されている。インバータ18Aの入力端には、蓄電手段100が接続されている。蓄電手段100は、図3に示すように、例えばDCバス103といった正極及び負極の直流配線により構成される一定電圧蓄電部と、昇降圧コンバータ102(蓄電制御手段)と、例えば蓄電池であるバッテリ101により構成される変動電圧蓄電部とを備えている。即ち、インバータ18Aの入力端は、DCバス103を介して昇降圧コンバータ102の入力端に接続されることとなる。昇降圧コンバータ102の出力端には、蓄電池としてのバッテリ101が接続されている。昇降圧コンバータ102の内部構成の詳細については後述する。   The electrical terminal of the motor generator 12 is connected to the output terminal of an inverter 18A (first drive control means). The power storage means 100 is connected to the input terminal of the inverter 18A. As shown in FIG. 3, the power storage unit 100 includes a constant voltage power storage unit composed of positive and negative DC wires such as a DC bus 103, a step-up / down converter 102 (power storage control unit), and a battery 101 that is a storage battery, for example. And a variable voltage power storage unit configured by: In other words, the input end of the inverter 18 </ b> A is connected to the input end of the step-up / down converter 102 via the DC bus 103. A battery 101 as a storage battery is connected to the output terminal of the step-up / down converter 102. Details of the internal configuration of the step-up / down converter 102 will be described later.

インバータ18Aは、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。すなわち、インバータ18Aが電動発電機12を力行運転させる際には、必要な電力をバッテリ101及び昇降圧コンバータ102からDCバス103を介して電動発電機12に供給する。また、電動発電機12を回生運転させる際には、電動発電機12により発電された電力をDCバス103及び昇降圧コンバータ102を介してバッテリ101に充電する。なお、昇降圧コンバータ102の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、DCバス電圧値、バッテリ電圧値、及び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。これにより、DCバス103を、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。   The inverter 18 </ b> A controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the controller 30. That is, when the inverter 18 </ b> A causes the motor generator 12 to perform a power running operation, necessary power is supplied from the battery 101 and the step-up / down converter 102 to the motor generator 12 via the DC bus 103. Further, when the motor generator 12 is regeneratively operated, the battery 101 is charged with the electric power generated by the motor generator 12 via the DC bus 103 and the step-up / down converter 102. The switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / down converter 102 is performed by the controller 30 based on the DC bus voltage value, the battery voltage value, and the battery current value. As a result, the DC bus 103 can be maintained in a state of being stored at a predetermined constant voltage value.

蓄電手段100には、インバータ18B(第3の駆動制御手段)を介してブーム回生用発電機300が接続されている。ブームシリンダ7に油圧モータ310が接続されており、ブーム回生用発電機300の回転軸は、油圧モータ310によって駆動される。ブーム回生用発電機300は、ブーム5が重力の作用により下げられるときに、位置エネルギを電気エネルギに変換する電動作業要素である。   A boom regeneration generator 300 is connected to the power storage means 100 via an inverter 18B (third drive control means). A hydraulic motor 310 is connected to the boom cylinder 7, and the rotating shaft of the boom regeneration generator 300 is driven by the hydraulic motor 310. The boom regeneration generator 300 is an electric work element that converts potential energy into electrical energy when the boom 5 is lowered by the action of gravity.

油圧モータ310は、ブーム5が下げられるときにブームシリンダ7から吐出される油によって回転されるように構成されており、ブーム5が重力に従って下げられるときのエネルギを回転力に変換するために設けられている。油圧モータ310は、コントロールバルブ17とブームシリンダ7の間の油圧管7Aに設けられている。ブーム回生用発電機300で発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ18Bを経て蓄電手段100に供給される。   The hydraulic motor 310 is configured to be rotated by oil discharged from the boom cylinder 7 when the boom 5 is lowered, and is provided to convert energy when the boom 5 is lowered according to gravity into rotational force. It has been. The hydraulic motor 310 is provided in the hydraulic pipe 7 </ b> A between the control valve 17 and the boom cylinder 7. The electric power generated by the boom regenerative generator 300 is supplied as regenerative energy to the power storage means 100 via the inverter 18B.

更に、蓄電手段100には、インバータ18C(第2の駆動制御手段)を介して作業用電動機としての旋回用電動機21が接続されている。旋回用電動機21は、旋回体4を旋回させる旋回機構3の動力源である。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。   Furthermore, a turning electric motor 21 as a working electric motor is connected to the power storage means 100 via an inverter 18C (second drive control means). The turning electric motor 21 is a power source of the turning mechanism 3 for turning the turning body 4. A resolver 22, a mechanical brake 23, and a turning speed reducer 24 are connected to the rotating shaft 21 </ b> A of the turning electric motor 21.

旋回用電動機21が力行運転を行う際には、旋回用電動機21の回転駆動力の回転力が旋回減速機24にて増幅され、旋回体4が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体4の慣性回転により、旋回減速機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。旋回用電動機21は、PWM(Pulse Width Modulation)制御信号によりインバータ18Cによって交流駆動される。旋回用電動機21としては、例えば、磁石埋込型のIPMモータが好適である。   When the turning electric motor 21 performs a power running operation, the rotational force of the rotational driving force of the turning electric motor 21 is amplified by the turning speed reducer 24, and the turning body 4 is subjected to acceleration / deceleration control to perform rotational motion. Further, due to the inertial rotation of the swing body 4, the rotation speed is increased by the swing speed reducer 24 and transmitted to the swing electric motor 21 to generate regenerative power. The turning electric motor 21 is AC driven by an inverter 18C by a PWM (Pulse Width Modulation) control signal. As the turning electric motor 21, for example, a magnet-embedded IPM motor is suitable.

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回転軸21Aの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ22が回転軸21Aの回転角度を検出することにより、旋回機構3の回転角度及び回転方向が導出される。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、コントローラ30からの指令によって、旋回用電動機21の回転軸21Aを機械的に停止させる。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3に機械的に伝達する減速機である。   The resolver 22 is a sensor that detects the rotation position and rotation angle of the rotation shaft 21A of the turning electric motor 21, and mechanically connects to the turning electric motor 21 to detect the rotation angle and rotation direction of the rotation shaft 21A. When the resolver 22 detects the rotation angle of the rotation shaft 21A, the rotation angle and the rotation direction of the turning mechanism 3 are derived. The mechanical brake 23 is a braking device that generates a mechanical braking force, and mechanically stops the rotating shaft 21 </ b> A of the turning electric motor 21 according to a command from the controller 30. The turning speed reducer 24 is a speed reducer that reduces the rotational speed of the rotating shaft 21 </ b> A of the turning electric motor 21 and mechanically transmits it to the turning mechanism 3.

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(操作手段)が接続されている。操作装置26は、旋回用電動機21、走行機構2、ブーム5、アーム6、及びバケット10を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置26には、油圧ライン27を介してコントロールバルブ17が接続され、また、油圧ライン28を介して圧力センサ29が接続される。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。   An operation device 26 (operation means) is connected to the pilot pump 15 via a pilot line 25. The operating device 26 is an operating device for operating the turning electric motor 21, the traveling mechanism 2, the boom 5, the arm 6, and the bucket 10, and is operated by an operator. A control valve 17 is connected to the operating device 26 via a hydraulic line 27, and a pressure sensor 29 is connected via a hydraulic line 28. The operating device 26 converts the hydraulic pressure (primary hydraulic pressure) supplied through the pilot line 25 into a hydraulic pressure (secondary hydraulic pressure) corresponding to the operation amount of the operator and outputs the hydraulic pressure. The secondary hydraulic pressure output from the operating device 26 is supplied to the control valve 17 through the hydraulic line 27 and detected by the pressure sensor 29.

圧力センサ29は、操作装置26に対して旋回機構3を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン28内の油圧の変化として検出する。圧力センサ29は、油圧ライン28内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ30に入力され、旋回用電動機21の駆動制御に用いられる。   When an operation for turning the turning mechanism 3 is input to the operating device 26, the pressure sensor 29 detects this operation amount as a change in the oil pressure in the hydraulic line 28. The pressure sensor 29 outputs an electrical signal indicating the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. This electric signal is input to the controller 30 and used for driving control of the turning electric motor 21.

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によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをCPUが実行することにより実現される。コントローラ30は、各種センサ及び操作装置26等からの操作入力を受けて、インバータ18A,18B,18C及び蓄電手段100等の駆動制御を行う。   The controller 30 is configured by an arithmetic processing unit including a CPU (Central Processing Unit) and an internal memory, and is realized by the CPU executing a drive control program stored in the internal memory. The controller 30 receives operation inputs from various sensors, the operation device 26, and the like, and performs drive control of the inverters 18A, 18B, 18C, the power storage means 100, and the like.

ここで、再び図3を参照して、本実施形態における昇降圧コンバータ102について詳細に説明する。図3には、昇降圧コンバータ102の回路構成が概略的に示されている。昇降圧コンバータ102は、リアクトル102A、トランジスタ102B及び102C、並びに平滑用のコンデンサ102D備えている。トランジスタ102B及び102Cは、本発明における第2のスイッチング素子を構成する。トランジスタ102B及び102Cは、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)によって構成され、互いに直列に接続されている。具体的には、トランジスタ102Bのコレクタとトランジスタ102Cのエミッタとが相互に接続され、トランジスタ102Bのエミッタはバッテリ101の負側端子およびDCバス103の負側配線に接続され、トランジスタ102CのコレクタはDCバス103の正側配線に接続されている。そして、リアクトル102Aは、その一端がトランジスタ102Bのコレクタ及びとトランジスタ102Cのエミッタに接続されるとともに、他端がバッテリ101の正側端子に接続されている。トランジスタ102B及び102Cのゲートには、昇降圧コンバータ102に備えられたCPU102E(図5参照)(第2のCPU)により生成された制御信号に応じてPWM電圧が印加される。このPWM電圧により、トランジスタ102B及び102Cは、スイッチング制御される。CPU102Eは、コントローラ30からの制御信号により制御される。なお、トランジスタ102Bのコレクタとエミッタとの間には、整流素子であるダイオード102bが逆方向に接続されている。同様に、トランジスタ102Cのコレクタとエミッタとの間には、ダイオード102cが逆方向に接続されている。平滑用のコンデンサ102Dは、トランジスタ102Cのコレクタとトランジスタ102Bのエミッタとの間に接続され、昇降圧コンバータ102からの出力電圧を平滑化する。   Here, with reference to FIG. 3 again, the buck-boost converter 102 in this embodiment will be described in detail. FIG. 3 schematically shows the circuit configuration of the buck-boost converter 102. The step-up / down converter 102 includes a reactor 102A, transistors 102B and 102C, and a smoothing capacitor 102D. The transistors 102B and 102C constitute a second switching element in the present invention. The transistors 102B and 102C are composed of, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and are connected in series with each other. Specifically, the collector of the transistor 102B and the emitter of the transistor 102C are connected to each other, the emitter of the transistor 102B is connected to the negative terminal of the battery 101 and the negative side wiring of the DC bus 103, and the collector of the transistor 102C is DC It is connected to the positive side wiring of the bus 103. Reactor 102A has one end connected to the collector of transistor 102B and the emitter of transistor 102C, and the other end connected to the positive terminal of battery 101. A PWM voltage is applied to the gates of the transistors 102B and 102C in accordance with a control signal generated by a CPU 102E (see FIG. 5) (second CPU) provided in the buck-boost converter 102. The transistors 102B and 102C are switching-controlled by this PWM voltage. The CPU 102E is controlled by a control signal from the controller 30. Note that a diode 102b, which is a rectifying element, is connected in the reverse direction between the collector and emitter of the transistor 102B. Similarly, a diode 102c is connected in the reverse direction between the collector and emitter of the transistor 102C. The smoothing capacitor 102D is connected between the collector of the transistor 102C and the emitter of the transistor 102B, and smoothes the output voltage from the buck-boost converter 102.

このような構成を備える昇降圧コンバータ102において、直流電力をバッテリ101からDCバス103へ供給する際には、トランジスタ102BのゲートにPWM電圧を印加し、トランジスタ102Bのオン/オフに伴ってリアクトル102Aに発生する誘導起電力をダイオード102cを介して伝達し、この電力をコンデンサ102Dにより平滑化する。また、直流電力をDCバス103からバッテリ101へ供給する際には、トランジスタ102CのゲートにPWM電圧を印加するとともに、トランジスタ102Cから出力される電流をリアクトル102Aにより平滑化する。   In the buck-boost converter 102 having such a configuration, when supplying DC power from the battery 101 to the DC bus 103, a PWM voltage is applied to the gate of the transistor 102B, and the reactor 102A is turned on / off of the transistor 102B. Is transmitted through the diode 102c, and this power is smoothed by the capacitor 102D. When supplying DC power from the DC bus 103 to the battery 101, a PWM voltage is applied to the gate of the transistor 102C, and the current output from the transistor 102C is smoothed by the reactor 102A.

次に、図4を参照して、インバータ18A、18B、18Cについて詳細に説明する。図4には、インバータ18の回路構成が概略的に示されており、インバータ18A、18B、18Cは、例えば図4に示すインバータ18のような回路構成を有している。   Next, inverters 18A, 18B, and 18C will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 schematically shows the circuit configuration of the inverter 18, and the inverters 18A, 18B, and 18C have, for example, a circuit configuration like the inverter 18 shown in FIG.

インバータ18は、電源入力端181と、各交流電動機Mと電気的に接続されて交流電源電圧を各交流電動機Mへ供給する駆動電力出力端182とを有している。ここで、本実施形態の電動発電機12、旋回用電動機21及びブーム回生用発電機300は、交流電動機Mに相当する。電源入力端181の正側入力端及び負側入力端はそれぞれ、DCバス103の正側配線及び負側配線と接続されている。   The inverter 18 has a power input end 181 and a drive power output end 182 that is electrically connected to each AC motor M and supplies an AC power supply voltage to each AC motor M. Here, the motor generator 12, the turning motor 21, and the boom regeneration generator 300 of the present embodiment correspond to the AC motor M. The positive input terminal and the negative input terminal of the power input terminal 181 are connected to the positive wiring and the negative wiring of the DC bus 103, respectively.

インバータ18の回路は、三相インバータブリッジによって構成されている。すなわち、インバータ18の回路は、直列に接続された2つのトランジスタ183A,183Bからなる組(ブリッジ)が3組並列に接続されて成り、トランジスタ183Aのコレクタが正電圧側の直流電源ラインと接続され、トランジスタ183Bのエミッタが負電圧側の直流電源ラインと接続されている。トランジスタ183Aのエミッタとトランジスタ183Bのコレクタとの接続点は、交流モータMの電源入力端子と接続されている。また、各トランジスタと並列に、ダイオードが逆方向接続されている。正電圧側の直流電源ラインと負電圧側の直流電源ラインとの間には、平滑用コンデンサ184が設けられている。なお、インバータ18Aにおけるトランジスタ183A,183Bは、本発明における第1のスイッチング素子を構成する。   The circuit of the inverter 18 is constituted by a three-phase inverter bridge. That is, the circuit of the inverter 18 is formed by connecting three sets (bridges) of two transistors 183A and 183B connected in series in parallel, and the collector of the transistor 183A is connected to the DC power supply line on the positive voltage side. The emitter of the transistor 183B is connected to the DC power supply line on the negative voltage side. A connection point between the emitter of the transistor 183A and the collector of the transistor 183B is connected to the power input terminal of the AC motor M. A diode is connected in reverse direction in parallel with each transistor. A smoothing capacitor 184 is provided between the DC power supply line on the positive voltage side and the DC power supply line on the negative voltage side. The transistors 183A and 183B in the inverter 18A constitute the first switching element in the present invention.

トランジスタ183A及び183Bのゲートには、インバータ18に備えられたCPU185A,185B,185C(図5参照)により生成された制御信号に応じてPWM電圧が印加される。このPWM電圧により、トランジスタ183A及び183Bは、スイッチング制御される。CPU185A,185B,185Cは、コントローラ30からの制御信号により制御される。   A PWM voltage is applied to the gates of the transistors 183A and 183B in accordance with control signals generated by the CPUs 185A, 185B and 185C (see FIG. 5) provided in the inverter 18. The transistors 183A and 183B are switching-controlled by this PWM voltage. The CPUs 185A, 185B, and 185C are controlled by a control signal from the controller 30.

次に、図5を用いて、図2に示した各構成要素の配置を説明する。図5は、ショベル1が備える構成要素の配置を示す概略上面図である。   Next, the arrangement of each component shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic top view showing the arrangement of components included in the excavator 1.

図5に示すように、ショベル1は、走行機構2として右側無限軌道2a及び左側無限軌道2b並びにブーム5を備えており、図示上方が前進時の進行方向となる。   As shown in FIG. 5, the excavator 1 includes a right endless track 2a, a left endless track 2b, and a boom 5 as a traveling mechanism 2, and the upper direction in the drawing is a traveling direction during forward movement.

ブーム5の左側側方には運転室4aが設けられており、運転室4a内に操作装置26及びコントローラ30が設けられている。操作装置26は、運転者による運転操作を受け付けて、該運転操作内容に基づく制御信号をコントローラ30に送出する。コントローラ30は、操作装置26に隣接配置されており、インバータ18A,18B,18C及び昇降圧コンバータ102を制御するためのCPU30aを備える。CPU30aからの制御信号は、制御信号線30bを介してCPU185C、CPU102E、CPU185Aに直列に送信される。   A cab 4a is provided on the left side of the boom 5, and an operating device 26 and a controller 30 are provided in the cab 4a. The operating device 26 receives a driving operation by the driver and sends a control signal based on the driving operation content to the controller 30. The controller 30 is disposed adjacent to the operating device 26, and includes a CPU 30a for controlling the inverters 18A, 18B, 18C and the step-up / down converter 102. A control signal from the CPU 30a is transmitted in series to the CPU 185C, the CPU 102E, and the CPU 185A via the control signal line 30b.

コントローラ30が操作装置26に隣接配置されることにより、コントローラ30と操作装置26との間の配線を短くすることができるので、耐ノイズ性及び信頼性を向上させることが可能となる。また、コントローラ30が運転室4a内に設けられるので、CPU30a等の電子部品を動作に適した温度下に設けることが可能となる。   Since the controller 30 is disposed adjacent to the operation device 26, the wiring between the controller 30 and the operation device 26 can be shortened, so that noise resistance and reliability can be improved. Further, since the controller 30 is provided in the cab 4a, it is possible to provide electronic components such as the CPU 30a at a temperature suitable for operation.

ブーム5の右側側方には、バッテリ101及び昇降圧コンバータ102が設けられている。昇降圧コンバータ102は、バッテリ101に隣接配置されており、昇降圧コンバータ102とバッテリ101との間は、2本の強電線により接続されている。昇降圧コンバータ102がバッテリ101に隣接配置されているので、昇降圧コンバータ102とバッテリ101との間の配線を短くすることが可能となる。   A battery 101 and a step-up / down converter 102 are provided on the right side of the boom 5. The buck-boost converter 102 is disposed adjacent to the battery 101, and the buck-boost converter 102 and the battery 101 are connected by two strong electric wires. Since the buck-boost converter 102 is disposed adjacent to the battery 101, the wiring between the buck-boost converter 102 and the battery 101 can be shortened.

昇降圧コンバータ102は、トランジスタ102B、102Cをスイッチング制御するためのCPU102E及び端子台103aを備えている。端子台103aには、正極及び負極の直流配線であるDCバス103が接続されている。この端子台103a及びDCバス103は、直流電圧母線部103bを構成し、DCバス103は一定電圧蓄電部を構成している。昇降圧コンバータ102から出力される直流電力は、DCバス103を介して、インバータ18A、18B、18Cに供給される。   The buck-boost converter 102 includes a CPU 102E and a terminal block 103a for switching control of the transistors 102B and 102C. The terminal block 103a is connected to a DC bus 103 which is a positive and negative DC wiring. The terminal block 103a and the DC bus 103 constitute a DC voltage bus part 103b, and the DC bus 103 constitutes a constant voltage storage part. The DC power output from the buck-boost converter 102 is supplied to the inverters 18A, 18B, and 18C via the DC bus 103.

インバータ18Aは、図5に示すように、電動発電機12に隣接配置されている。インバータ18Aと電動発電機12との間は、3本の強電線により接続されており、インバータ18Aと電動発電機12とが隣接配置されることにより3本の強電線の配線の長さを短くすることができる。また、インバータ18A及び電動発電機12をひとまとまりとすることにより、これらの装置のまとまりを、2本の強電線であるDCバス103を介して、直流電力の供給源である昇降圧コンバータ102に対して自在に配置することができる。インバータ18Aを昇降圧コンバータ102から離して配置することにより、「2本の強電線」からなるDCバス103のための配線スペースが必要となるが、インバータ18Aを制御対象の発電機(ここでは、電動発電機12)に隣接配置することにより、インバータ18Aと制御対象との間の「3本の強電線」のための配線スペースを極めて小さくすることができる。従って、インバータ18Aと昇降圧コンバータ102とを隣接配置する場合と比較して、インバータ18Aと電動発電機12とを隣接配置する場合の方が、配線のためのスペースを小さくできる。このような配線スペース削減の効果は、後述するインバータ18B及び18Cについても同様である。   As shown in FIG. 5, the inverter 18 </ b> A is disposed adjacent to the motor generator 12. The inverter 18A and the motor generator 12 are connected by three strong electric wires, and the length of the wiring of the three strong electric wires is shortened by arranging the inverter 18A and the motor generator 12 adjacent to each other. can do. Further, by combining the inverter 18A and the motor generator 12 as a group, the group of these devices is transferred to the step-up / down converter 102 which is a DC power supply source via the DC bus 103 which is two strong electric wires. It can arrange freely. By disposing the inverter 18A away from the step-up / down converter 102, a wiring space for the DC bus 103 composed of “two strong electric wires” is required. However, the inverter 18A is a generator to be controlled (here, By arranging the motor generator 12) adjacent to the motor generator 12), the wiring space for "three strong electric wires" between the inverter 18A and the controlled object can be extremely reduced. Therefore, compared to the case where the inverter 18A and the step-up / down converter 102 are arranged adjacent to each other, the space for wiring can be reduced in the case where the inverter 18A and the motor generator 12 are arranged adjacent to each other. The effect of reducing the wiring space is the same for inverters 18B and 18C described later.

また、インバータ18Aは、インバータ18Aが有するトランジスタ183A、183Bをスイッチング制御する信号を生成するためのCPU185A(第1のCPU)を備えている。CPU185Aがインバータ18Aに備えられることにより、CPU185Aとトランジスタ183A、183Bとの間の配線を短くすることが可能となるので、耐ノイズ性及び信頼性が向上する。   The inverter 18A includes a CPU 185A (first CPU) for generating a signal for switching control of the transistors 183A and 183B included in the inverter 18A. By providing the CPU 185A in the inverter 18A, the wiring between the CPU 185A and the transistors 183A and 183B can be shortened, so that noise resistance and reliability are improved.

電動発電機12の回転軸は、減速機13を介してエンジン11の回転軸及びメインポンプ14に連結されている。エンジン11の近傍には、インバータ18A,18B、18C及び昇降圧コンバータ102を冷却するためのラジエタ403が設けられており、ラジエタ403は、エンジン11に連結されたファン410により冷却される。   The rotating shaft of the motor generator 12 is connected to the rotating shaft of the engine 11 and the main pump 14 via the speed reducer 13. A radiator 403 for cooling the inverters 18 </ b> A, 18 </ b> B, 18 </ b> C and the step-up / step-down converter 102 is provided in the vicinity of the engine 11, and the radiator 403 is cooled by a fan 410 connected to the engine 11.

インバータ18Bは、図5に示すように、ブーム回生用発電機300に隣接配置されている。ブーム回生用発電機300には、油圧モータ310が隣接配置されている。インバータ18Bとブーム回生用発電機300との間は、3本の強電線により接続されており、インバータ18Bとブーム回生用発電機300とが隣接配置されることにより3本の強電線の配線の長さを短くすることができる。また、インバータ18B及びブーム回生用発電機300をひとまとまりとすることにより、これらの装置のまとまりを、2本の強電線であるDCバス103を介して、直流電力の供給源である昇降圧コンバータ102に対して自在に配置することができる。   As shown in FIG. 5, the inverter 18 </ b> B is disposed adjacent to the boom regeneration generator 300. A hydraulic motor 310 is disposed adjacent to the boom regeneration generator 300. The inverter 18B and the boom regeneration generator 300 are connected by three strong electric wires, and the inverter 18B and the boom regeneration generator 300 are arranged adjacent to each other so that the wiring of the three strong wires can be reduced. The length can be shortened. In addition, by combining the inverter 18B and the boom regenerative generator 300 as a group, these devices are combined into a step-up / down converter as a DC power supply source via a DC bus 103, which is two strong wires. It can arrange | position freely with respect to 102. FIG.

また、インバータ18Bは、インバータ18Bが有するトランジスタ183A、183Bをスイッチング制御する信号を生成するためのCPU185Bを備えている。CPU185Bがインバータ18Bに備えられることにより、CPU185Bとトランジスタ183A、183Bとの間の配線を短くすることが可能となるので、耐ノイズ性及び信頼性が向上する。   The inverter 18B includes a CPU 185B for generating a signal for switching control of the transistors 183A and 183B included in the inverter 18B. By providing the CPU 185B in the inverter 18B, the wiring between the CPU 185B and the transistors 183A and 183B can be shortened, so that noise resistance and reliability are improved.

インバータ18Cは、図5に示すように、旋回用電動機21に隣接配置されている。インバータ18Cと旋回用電動機21との間は、3本の強電線により接続されており、インバータ18Cと旋回用電動機21とが隣接配置されることにより3本の強電線の配線の長さを短くすることができる。また、インバータ18C及び旋回用電動機21をひとまとまりとすることにより、これらの装置のまとまりを、2本の強電線であるDCバス103を介して、直流電力の供給源である昇降圧コンバータ102に対して自在に配置することができる。   As shown in FIG. 5, the inverter 18 </ b> C is disposed adjacent to the turning electric motor 21. The inverter 18C and the turning electric motor 21 are connected by three strong electric wires, and the length of the wiring of the three strong electric wires is shortened by arranging the inverter 18C and the electric turning motor 21 adjacent to each other. can do. Further, by combining the inverter 18C and the turning electric motor 21 as a group, the group of these devices is transferred to the step-up / down converter 102 which is a DC power supply source via the DC bus 103 which is two strong electric wires. It can arrange freely.

また、インバータ18Cは、インバータ18Cが有するトランジスタ183A、183Bをスイッチング制御する信号を生成するためのCPU185Cを備えている。CPU185Cがインバータ18Cに備えられることにより、CPU185Cとトランジスタ183A、183Bとの間の配線を短くすることが可能となるので、耐ノイズ性及び信頼性が向上する。   The inverter 18C includes a CPU 185C for generating a signal for switching control of the transistors 183A and 183B included in the inverter 18C. By providing the CPU 185C in the inverter 18C, the wiring between the CPU 185C and the transistors 183A and 183B can be shortened, so that noise resistance and reliability are improved.

上記した昇降圧コンバータ102のトランジスタ102B及び102Cは大電力を制御するので、発熱量が極めて大きくなる。また、リアクトル102Aにおいても発熱量が多大となる。したがって、トランジスタ102B及び102C、並びにリアクトル102Aを冷却する必要が生じる。また、インバータ18A、18B及び18Cもまた昇降圧コンバータ102と同様に大電力用のトランジスタを有するので、冷却する必要がある。そこで、本実施形態のショベル1は、昇降圧コンバータ102、インバータ18A,18B,及び18Cを冷却するための冷却液循環システムを備えている。この冷却液循環システムは、昇降圧コンバータ102等に加えて、電動発電機12、ブーム回生用発電機300、旋回用電動機21、バッテリ101及びコントローラ30等の冷却にも用いられる。図6に冷却液循環システムにおける冷却水配管の一例を示す。   Since the transistors 102B and 102C of the step-up / down converter 102 control a large amount of power, the amount of heat generation becomes extremely large. In addition, the amount of heat generated in reactor 102A is also great. Therefore, the transistors 102B and 102C and the reactor 102A need to be cooled. Further, since the inverters 18A, 18B, and 18C also have high-power transistors like the buck-boost converter 102, they need to be cooled. Therefore, the excavator 1 of this embodiment includes a coolant circulation system for cooling the step-up / down converter 102 and the inverters 18A, 18B, and 18C. This coolant circulation system is used for cooling the motor generator 12, the boom regeneration generator 300, the turning motor 21, the battery 101, the controller 30 and the like in addition to the step-up / down converter 102 and the like. FIG. 6 shows an example of cooling water piping in the coolant circulation system.

図6に示すように冷却液循環システムは、タンク400、ポンプ401、ポンプモータ402及びラジエタ403を備える。冷却水は、タンク400に蓄えられており、ポンプモータ402により駆動されるポンプ401によりラジエタ403に送られる。ラジエタ403で冷却された冷却水は、配管によりインバータ18C、インバータ18A、昇降圧コンバータ102、インバータ18B及びコントローラ30に送られる。   As shown in FIG. 6, the coolant circulation system includes a tank 400, a pump 401, a pump motor 402, and a radiator 403. The cooling water is stored in the tank 400 and is sent to the radiator 403 by the pump 401 driven by the pump motor 402. The cooling water cooled by the radiator 403 is sent to the inverter 18C, the inverter 18A, the step-up / down converter 102, the inverter 18B, and the controller 30 through piping.

インバータ18Cに送られた冷却水は、配管により旋回用電動機21を経由してタンク400に戻される。ここで、インバータ18Cは旋回用電動機21に隣接配置されているので、インバータ18Cと旋回用電動機21との間の冷却水の配管を短くすることが可能となる。   The cooling water sent to the inverter 18C is returned to the tank 400 via the turning electric motor 21 by piping. Here, since the inverter 18C is arranged adjacent to the turning electric motor 21, the piping of the cooling water between the inverter 18C and the turning electric motor 21 can be shortened.

インバータ18Aに送られた冷却水は、配管により電動発電機12、減速機13を経由してタンク400に戻される。ここで、インバータ18Aは電動発電機12に隣接配置されているので、インバータ18Aと電動発電機12との間の冷却水の配管を短くすることが可能となる。   The cooling water sent to the inverter 18A is returned to the tank 400 via the motor generator 12 and the speed reducer 13 by piping. Here, since the inverter 18A is disposed adjacent to the motor generator 12, the piping of the cooling water between the inverter 18A and the motor generator 12 can be shortened.

昇降圧コンバータ102に送られた冷却水は、配管によりバッテリ101を経由してタンク400に戻される。ここで、昇降圧コンバータ102はバッテリ101に隣接配置されているので、昇降圧コンバータ102とバッテリ101との間の冷却水の配管を短くすることが可能となる。   The cooling water sent to the step-up / down converter 102 is returned to the tank 400 via the battery 101 by piping. Here, since the step-up / down converter 102 is disposed adjacent to the battery 101, it is possible to shorten the piping of the cooling water between the step-up / down converter 102 and the battery 101.

インバータ18Bに送られた冷却水は、配管によりブーム回生用発電機300を経由してタンク400に戻される。ここで、インバータ18Bはブーム回生用発電機300に隣接配置されているので、インバータ18Bとブーム回生用発電機300との間の冷却水の配管を短くすることが可能となる。   The cooling water sent to the inverter 18B is returned to the tank 400 via the boom regeneration generator 300 by piping. Here, since the inverter 18B is disposed adjacent to the boom regeneration generator 300, the piping of the cooling water between the inverter 18B and the boom regeneration generator 300 can be shortened.

また、コントローラ30への冷却水の配管は、ラジエター403から直結されている。これにより、コントローラ30内のCPUに対する冷却性能を確保することができるので、ショベル1の信頼性が確保される。図6では、コントローラ30、インバータ18A〜18C及びコンバータ102は並列に接続されているが、コントローラ30の冷却に使用した冷却水をインバータ18A〜18C及びコンバータの冷却に用いるように配管を接続しても良い。   The cooling water pipe to the controller 30 is directly connected from the radiator 403. Thereby, since the cooling performance with respect to CPU in the controller 30 can be ensured, the reliability of the shovel 1 is ensured. In FIG. 6, the controller 30, the inverters 18 </ b> A to 18 </ b> C, and the converter 102 are connected in parallel, but piping is connected so that the cooling water used for cooling the controller 30 is used for cooling the inverters 18 </ b> A to 18 </ b> C and the converter. Also good.

次に、ハイブリッド建設機械の他の実施形態に係るショベル1について説明する。図7は、他の実施形態のショベル1の電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。   Next, an excavator 1 according to another embodiment of the hybrid construction machine will be described. FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration such as an electric system and a hydraulic system of the excavator 1 according to another embodiment.

図7に示す構成では、図2に示す構成(いわゆるパラレル方式)において、減速機13とメインポンプ14とが連結されていることに代えて、ポンプ用電動機140及びインバータ18Dが設けられている。図7に示す構成は、シリーズ方式と呼ばれ、エンジン11の全ての動力を一旦電気エネルギに変換して、各種の駆動要素を駆動するものである。   In the configuration shown in FIG. 7, a pump motor 140 and an inverter 18 </ b> D are provided in place of the reduction gear 13 and the main pump 14 being connected in the configuration shown in FIG. 2 (so-called parallel system). The configuration shown in FIG. 7 is called a series system, and converts all the motive power of the engine 11 into electrical energy to drive various drive elements.

インバータ18Dは、蓄電手段100とDCバス103により電気的に接続されると共に、コントローラ30により制御される。インバータ18Dの出力端は、ポンプ用電動機140に接続されており、ポンプ用電動機140は、インバータ18Dにより駆動制御される。また、ポンプ用電動機140においてメインポンプ14により発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ18Dを経て蓄電手段100に供給される。   The inverter 18 </ b> D is electrically connected to the power storage unit 100 by the DC bus 103 and controlled by the controller 30. The output terminal of the inverter 18D is connected to the pump motor 140, and the pump motor 140 is driven and controlled by the inverter 18D. In addition, the electric power generated by the main pump 14 in the pump motor 140 is supplied as regenerative energy to the power storage means 100 via the inverter 18D.

次に、図8を用いて、図7に示した構成要素の配置を説明する。図8は、ショベル1が備える構成要素の配置を示す概略上面図であり、図7に対応している。   Next, the arrangement of the components shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic top view showing the arrangement of components included in the excavator 1, and corresponds to FIG.

図8に示すように、インバータ18Dは、ポンプ用電動機140に隣接配置されている。インバータ18Dとポンプ用電動機140との間は、3本の強電線により接続されており、インバータ18Dとポンプ用電動機140とが隣接配置されることにより3本の強電線の配線の長さを短くすることができる。また、インバータ18Dには、DCバス103を介して、昇降圧コンバータ102からの直流電力が供給される。インバータ18D及びポンプ用電動機140を互いに隣接配置させてひとまとまりとすることにより、これらの装置のまとまりを、直流電力の供給源である昇降圧コンバータ102に対して自在に配置することができる。   As shown in FIG. 8, the inverter 18 </ b> D is disposed adjacent to the pump motor 140. The inverter 18D and the pump motor 140 are connected by three strong wires, and the inverter 18D and the pump motor 140 are arranged adjacent to each other, so that the length of the three strong wires is shortened. can do. The inverter 18D is supplied with DC power from the step-up / down converter 102 via the DC bus 103. By arranging the inverter 18D and the pump motor 140 adjacent to each other as a unit, the unit of these devices can be freely arranged with respect to the step-up / down converter 102 which is a DC power supply source.

また、インバータ18Dは、インバータ18Dが有するトランジスタ183A、183Bをスイッチング制御する信号を生成するためのCPU185Dを備えている。CPU185Dがインバータ18Dに備えられることにより、CPU185Dとトランジスタ183A、183Bとの間の配線を短くすることが可能となるので、耐ノイズ性及び信頼性が向上する。   The inverter 18D includes a CPU 185D for generating a signal for switching control of the transistors 183A and 183B included in the inverter 18D. Since the CPU 185D is provided in the inverter 18D, the wiring between the CPU 185D and the transistors 183A and 183B can be shortened, so that noise resistance and reliability are improved.

なお、以上の実施形態では、本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、ショベル1を示したが、本発明のハイブリッド型建設機械の他の例としては、リフティングマグネット車両、ホイルローダ及びクレーン等が挙げられる。   In the above embodiment, the excavator 1 is shown as an example of the hybrid type construction machine according to the present invention, but other examples of the hybrid type construction machine of the present invention include a lifting magnet vehicle, a wheel loader, a crane, and the like. Can be mentioned.

1…ショベル、2…走行機構、2A,2B…油圧モータ、2a…右側無限軌道、2b…左側無限軌道、3…旋回機構、4…旋回体、4a…運転室、5…ブーム、6…アーム、7…ブームシリンダ、7A…油圧管、8…アームシリンダ、9…バケットシリンダ、10…バケット、11…エンジン、12…電動発電機、13…減速機、14…メインポンプ、15…パイロットポンプ、16…高圧油圧ライン、17…コントロールバルブ、18,18A,18B,18C,18D…インバータ、21…旋回用電動機、21A…回転軸、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、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、30b…制御信号線、100…蓄電手段、101…バッテリ、102…昇降圧コンバータ、102A…リアクトル、102B,102C…トランジスタ、102D…平滑用コンデンサ、102b…ダイオード、102c…ダイオード、103…DCバス、103a…端子台、103b…直流電圧母線部、140…ポンプ用電動機、181…電源入力端、182…駆動電力出力端、183A,183B…トランジスタ、184…平滑用コンデンサ、300…ブーム回生用発電機、310…油圧モータ、400…タンク、401…ポンプ、402…ポンプモータ、403…ラジエタ、410…ファン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excavator, 2 ... Traveling mechanism, 2A, 2B ... Hydraulic motor, 2a ... Right endless track, 2b ... Left endless track, 3 ... Turning mechanism, 4 ... Turning body, 4a ... Driver's cab, 5 ... Boom, 6 ... Arm 7 ... Boom cylinder, 7A ... Hydraulic pipe, 8 ... Arm cylinder, 9 ... Bucket cylinder, 10 ... Bucket, 11 ... Engine, 12 ... Motor generator, 13 ... Reducer, 14 ... Main pump, 15 ... Pilot pump, DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... High pressure hydraulic line, 17 ... Control valve, 18, 18A, 18B, 18C, 18D ... Inverter, 21 ... Electric motor for turning, 21A ... Rotary shaft, 22 ... Resolver, 23 ... Mechanical brake, 24 ... Turning reduction gear, 25 ... Pilot line, 26 ... Operating device, 27 ... Hydraulic line, 28 ... Hydraulic line, 29 ... Pressure sensor, 30 ... Controller, 30b ... Control signal line DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power storage means, 101 ... Battery, 102 ... Buck-boost converter, 102A ... Reactor, 102B, 102C ... Transistor, 102D ... Smoothing capacitor, 102b ... Diode, 102c ... Diode, 103 ... DC bus, 103a ... Terminal block, 103b DESCRIPTION OF SYMBOLS ... DC voltage bus part, 140 ... Electric motor for pumps, 181 ... Power supply input terminal, 182 ... Driving power output terminal, 183A, 183B ... Transistor, 184 ... Smoothing capacitor, 300 ... Generator for boom regeneration, 310 ... Hydraulic motor, 400 ... Tank, 401 ... Pump, 402 ... Pump motor, 403 ... Radiator, 410 ... Fan.

Claims (6)

内燃機関に接続された交流電動発電機と、
前記交流電動発電機に3本の強電線により接続されて前記交流電動発電機を駆動制御する第1の駆動制御手段と、
蓄電制御手段を介して前記交流電動発電機に電力を供給する蓄電池と、
2本の強電線のDCバスを介して前記第1駆動制御手段に接続されて前記蓄電池の充放電を制御する前記蓄電制御手段と、
を備え、
前記蓄電制御手段は、前記蓄電池に隣接配置され、
前記第1駆動制御手段は前記2本の強電線より前記3本の強電線が短くなるように前記交流電動発電機に隣接配置されている
ことを特徴とするハイブリッド型建設機械。
An AC motor generator connected to the internal combustion engine;
A first drive control means for driving and controlling the AC motor generator connected to the AC motor generator by three strong wires ;
A storage battery for supplying power to the AC motor generator via a storage control means ;
And said power storage control means for controlling the charging and discharging of the storage battery is connected to the first drive control means through the DC bus of the two strong electric wire,
With
The power storage control means is disposed adjacent to the storage battery,
The hybrid construction machine, wherein the first drive control means is disposed adjacent to the AC motor generator so that the three strong electric wires are shorter than the two strong electric wires .
前記第1の駆動制御手段は、
前記交流電動発電機を駆動制御する信号を生成するための第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子をスイッチング制御する信号を生成するための第1のCPUと
を備えることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド型建設機械。
The first drive control means includes
A first switching element for generating a signal for driving and controlling the AC motor generator;
The hybrid construction machine according to claim 1, further comprising: a first CPU for generating a signal for switching control of the first switching element.
前記蓄電制御手段は、
前記蓄電池の充放電を制御する信号を生成するための第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子をスイッチング制御する信号を生成するための第2のCPUと
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド型建設機械。
The power storage control means includes
A second switching element for generating a signal for controlling charge / discharge of the storage battery;
The hybrid construction machine according to claim 1, further comprising: a second CPU for generating a signal for switching control of the second switching element.
走行機構と、
前記走行機構の上部に旋回機構を介して回動自在に設けられた旋回体と、
前記蓄電池により電力を供給され、前記旋回機構を駆動する旋回用電動機と、
前記旋回用電動機を駆動制御する第2の駆動制御手段と
を備え、
前記第2の駆動制御手段は、前記旋回用電動機に隣接配置されている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のハイブリッド型建設機械。
A traveling mechanism;
A revolving body provided rotatably on the upper part of the traveling mechanism via a revolving mechanism;
A turning electric motor that is powered by the storage battery and drives the turning mechanism;
Second drive control means for driving and controlling the turning electric motor,
The hybrid type construction machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the second drive control means is disposed adjacent to the turning electric motor.
作業要素に連結され、該作業要素を移動させるためのブームと、
前記ブームの動作により回生動作し、該回生動作により発生した電力を前記蓄電池に供給するブーム回生用発電機と、
前記ブーム回生用発電機を制御する第3の駆動制御手段と
を備え、
前記第3の駆動制御手段は、前記ブーム回生用発電機に隣接配置されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のハイブリッド型建設機械。
A boom coupled to the work element for moving the work element;
A boom regenerative generator that performs a regenerative operation by the operation of the boom, and supplies power generated by the regenerative operation to the storage battery;
A third drive control means for controlling the boom regeneration generator;
The hybrid construction machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the third drive control means is disposed adjacent to the boom regeneration generator.
前記第1の駆動制御手段及び前記蓄電制御手段を制御するための制御信号を送信するコントローラと、
運転操作を受け付けて、該運転操作内容に基づく制御信号を前記コントローラに送出する操作手段と、
を備え、
前記コントローラは、前記操作手段に隣接配置されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のハイブリッド型建設機械。
A controller for transmitting a control signal for controlling the first drive control means and the power storage control means;
Operation means for receiving a driving operation and sending a control signal based on the driving operation content to the controller;
With
The hybrid construction machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the controller is disposed adjacent to the operation means.
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