JP6966398B2 - Construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は、例えば油圧ショベルのような建設機械に関する。 The present invention relates to construction machinery such as, for example, hydraulic excavators.
蓄電装置を動力源とするハイブリッドショベルが知られている。このように蓄電装置を備えたショベルは、蓄電装置の交換、廃棄のようなメンテナンス時に、作業者を感電させないように、蓄電装置の電荷を安全電圧まで放電する必要がある。 A hybrid excavator powered by a power storage device is known. As described above, the excavator provided with the power storage device needs to discharge the electric charge of the power storage device to a safe voltage so as not to cause an electric shock to the operator at the time of maintenance such as replacement or disposal of the power storage device.
そのため、例えば蓄電装置にキャパシタユニットを採用した場合に、メンテナンス時の放電を速やかに行うために、キャパシタ電圧の値によって放電制御を切り替える構成が知られている(特許文献1)。 Therefore, for example, when a capacitor unit is used for a power storage device, there is known a configuration in which discharge control is switched according to the value of the capacitor voltage in order to promptly discharge during maintenance (Patent Document 1).
ところで、特許文献1に記載された従来技術では、エンジンを負荷として発電電動機を駆動することによって、キャパシタを放電させている。しかしながら、キャパシタ電圧が0V近くまで低下した場合には、発電電動機からの逆起電力がキャパシタに供給されるため、キャパシタを完全に放電させることが難しい傾向がある。
By the way, in the prior art described in
本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、蓄電装置を廃棄する場合に、蓄電装置の放電を確実に行うことが可能な建設機械を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a construction machine capable of reliably discharging a power storage device when the power storage device is discarded. be.
上述した課題を解決するため、本発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する電動機と、前記油圧ポンプおよび前記電動機と連結されたエンジンと、前記電動機を駆動させるための電力を供給する蓄電装置と、前記電動機に供給する電力を制御するインバータと、前記蓄電装置の残留充電量を演算し、前記蓄電装置を廃棄する場合に前記蓄電装置を放電させるコントローラと、を備えた建設機械において、前記コントローラは、前記蓄電装置を廃棄する場合であって前記残留充電量が所定の充電量以上のときに、前記エンジンを負荷として前記電動機を駆動して前記蓄電装置の電荷を放電させ、前記蓄電装置を廃棄する場合であって前記残留充電量が所定の充電量未満のときに、前記エンジンを停止させると共に、前記インバータをチョッパ動作させて前記蓄電装置の電荷を前記電動機の巻線コイルに放電させることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a hydraulic pump, an electric motor for driving the hydraulic pump, an engine connected to the hydraulic pump and the electric motor, and a storage storage for supplying electric power for driving the electric motor. In a construction machine provided with a device, an inverter that controls the power supplied to the motor, and a controller that calculates the residual charge amount of the power storage device and discharges the power storage device when the power storage device is discarded. The controller drives the electric motor with the engine as a load to discharge the charge of the electricity storage device when the electricity storage device is discarded and the residual charge amount is equal to or more than a predetermined charge amount, and the electricity storage device is discharged. When the device is discarded and the residual charge amount is less than the predetermined charge amount, the engine is stopped and the inverter is operated as a chopper to discharge the charge of the power storage device to the winding coil of the motor. It is characterized by letting it.
本発明によれば、蓄電装置を廃棄する場合に、蓄電装置の放電を確実に行うことができる。 According to the present invention, when the power storage device is discarded, the power storage device can be reliably discharged.
以下、本発明の実施の形態による建設機械としてハイブリッド式の油圧ショベルを例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, a hybrid hydraulic excavator will be described in detail as an example of a construction machine according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
図1および図2は、実施の形態によるハイブリッド式の油圧ショベル1を示している。図1に示すように、油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、下部走行体2上に旋回装置3を介して旋回可能に搭載された上部旋回体4と、上部旋回体4の前側に設けられ掘削作業等を行う多関節構造の作業装置5とを備えている。下部走行体2および上部旋回体4は、油圧ショベル1の車体を構成している。下部走行体2は、走行動作を行うための油圧モータ2Aを備えている。旋回装置3は、旋回動作を行うための油圧モータ3Aを備えている。なお、下部走行体2としてクローラ式を例示したが、ホイール式でもよい。
1 and 2 show a hybrid
作業装置5は、フロントアクチュエータ機構である。作業装置5は、例えばブーム5A、アーム5B、バケット5Cと、これらを駆動するブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5Fとによって構成されている。作業装置5は、上部旋回体4の旋回フレーム6に取付けられている。作業装置5は、油圧ポンプ9が送出する作動油により駆動される。なお、作業装置5は、バケット5Cを備えたものに限らず、例えばグラップル等を備えたものでもよい。
The
上部旋回体4は、例えばディーゼルエンジンのような内燃機関であるエンジン7と、エンジン7によって駆動される油圧ポンプ9(メインポンプ)とを備えている。また、エンジン7には、アシスト発電モータ12が機械的に接続されている。即ち、エンジン7は、油圧ポンプ9およびアシスト発電モータ12に連結されている。このため、油圧ポンプ9は、アシスト発電モータ12によっても駆動される。油圧ポンプ9は、作動油を送出する。この作動油によって、下部走行体2と、上部旋回体4と、作業装置5とがそれぞれ独立して動作する。
The
具体的には、下部走行体2は、走行用の油圧モータ2Aに油圧ポンプ9から作動油が供給されることによって、一対のクローラ2B(図1は片側のみ図示)を駆動する。上部旋回体4は、旋回用の油圧モータ3Aに油圧ポンプ9から作動油が供給されることによって、旋回装置3を駆動する。また、シリンダ5D〜5Fは、油圧ポンプ9から供給される作動油によって、伸長または縮小する。これにより、作業装置5は、俯仰の動作を行い、例えば掘削、整地の作業を行う。また、上部旋回体4は、キャブ10を備えている。オペレータは、キャブ10に搭乗して、油圧ショベル1を操作する。
Specifically, the lower traveling
エンジン制御ダイヤル11は、エンジン7に接続されている。これに加え、エンジン制御ダイヤル11は、インバータ14に接続されている。エンジン制御ダイヤル11は、回転可能なダイヤルによって構成され、ダイヤルの回転位置に応じてエンジン7の目標回転数を設定する。エンジン制御ダイヤル11は、キャブ10内に位置して、オペレータによって回転操作される。エンジン制御ダイヤル11は、目標回転数に応じたエンジン回転数信号Saを出力する。エンジン7は、エンジン回転数信号Saを受信するエンジンコントローラ8を備えている。エンジンコントローラ8は、目標回転数となるようにエンジン7を制御する。
The
次に、油圧ショベル1の電動系の駆動システムについて、図2および図3を参照して説明する。
Next, the drive system of the electric system of the
アシスト発電モータ12は、エンジン7に機械的に結合されている。アシスト発電モータ12およびエンジン7は、油圧発生機である油圧ポンプ9を駆動する。このため、アシスト発電モータ12は、油圧ポンプ9を駆動する電動機を構成している。油圧ポンプ9から送出される作動油は、オペレータによる操作に基づいて、コントロールバルブ13で分配される。これにより、ブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5F、走行用の油圧モータ2A、および旋回用の油圧モータ3Aは、油圧ポンプ9から供給される作動油によって駆動する。
The assist
アシスト発電モータ12は、例えば3相(U相、V相、W相)の巻線コイル12A〜12Cを備えている。アシスト発電モータ12は、エンジン7を動力源に発電機として働き蓄電装置18への電力供給を行う発電と、蓄電装置18からの電力を動力源にモータとして働きエンジン7および油圧ポンプ9の駆動をアシストする力行との2通りの役割を果たす。従って、アシスト発電モータ12がモータとして駆動するときは、アシスト発電モータ12は、蓄電装置18の電力により駆動される。
The assist
アシスト発電モータ12は、電力変換器となるインバータ14を介して、正極側と負極側とで一対の直流母線16A,16B(DCケーブル)に接続されている。インバータ14は、アシスト発電モータ12に供給する電力を制御する。インバータ14は、複数のスイッチング素子14A〜14Fを備えている。スイッチング素子14A〜14Fは、例えばトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)によって構成されている。
The assist
インバータ14は、上アームを構成する3個のスイッチング素子14A〜14Cと、下アームを構成する3個のスイッチング素子14D〜14Fとを備えている。これら6個のスイッチング素子14A〜14Fは、ブリッジ接続されている。
The
U相用の上アームと下アームを構成するスイッチング素子14A,14Dの間の接続点は、アシスト発電モータ12のU相端子を通じて巻線コイル12Aに接続されている。V相用の上アームと下アームを構成するスイッチング素子14B,14Eの間の接続点は、アシスト発電モータ12のV相端子を通じて巻線コイル12Bに接続されている。W相用の上アームと下アームを構成するスイッチング素子14C,14Fの間の接続点は、アシスト発電モータ12のW相端子を通じて巻線コイル12Cに接続されている。インバータ14は、アシスト発電モータ12の各相の巻線コイル12A〜12Cに交流電流を供給する。これにより、アシスト発電モータ12は駆動される。
The connection point between the switching
インバータ14は、エンジン回転数信号Saと動作モードM1〜M3を受信するインバータコントローラ15を備えている。インバータ14およびインバータコントローラ15は、インバータドライブユニットを構成している。インバータコントローラ15は、目標回転数と動作モードM1〜M3に応じてアシスト発電モータ12が駆動するように、インバータ14のスイッチング素子14A〜14Fを制御する。
The
アシスト発電モータ12の発電時には、インバータ14は、アシスト発電モータ12からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置18に供給する。アシスト発電モータ12の力行時には、インバータ14は、直流母線16A,16Bの直流電力を交流電力に変換してアシスト発電モータ12に供給する。
At the time of power generation of the assist
動作モードM1では、蓄電装置18の直流電流を三相交流電圧に変換し、アシスト発電モータ12が力行駆動または発電駆動するように、インバータ14のスイッチング素子14A〜14Fは、PWM制御される。
In the operation mode M1, the
動作モードM2では、インバータ14のスイッチング素子14A〜14Fは、チョッパ動作する。具体的には、上アームの任意の1つのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14A)は、PWM制御される。このとき、上アームとは異なる相の任意の1つの下アームのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14E)は、常時ONになる。これに加え、残りのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14B,14C,14D,14F)は、常時OFFになる。
In the operation mode M2, the
動作モードM3では、インバータ14の全てのスイッチング素子14A〜14Fは、OFFになる。
In the operation mode M3, all the
リレー17は、蓄電装置18とインバータ14との間に位置して、直流母線16A,16Bの途中に設けられている。リレー17は、コントローラ19によって、接続状態(ON)と遮断状態(OFF)が制御される。コントローラ19は、常時はOFF状態のリレー停止信号Sdを出力する。この状態で、油圧ショベル1が起動すると、リレー17には励磁電流が供給される。これにより、リレー17は、接続状態になる。一方、コントローラ19がON状態のリレー停止信号Sdを出力すると、リレー17は、遮断状態になる。
The
蓄電装置18は、アシスト発電モータ12を駆動させるための電力を供給する。蓄電装置18は、インバータ14に接続され、電力の充電および放電を行う。蓄電装置18は、例えばリチウムイオン二次電池によって構成されている。蓄電装置18の正極側の端子は、正極側の直流母線16Aに接続されている。蓄電装置18の負極側の端子は、負極側の直流母線16Bに接続されている。蓄電装置18は、アシスト発電モータ12から供給される電力によって充電される。蓄電装置18は、アシスト発電モータ12に電力を供給して放電する。蓄電装置18には、コントローラ19の残留充電量演算器19Aが接続されている。
The
コントローラ19は、例えばマイクロコンピュータによって構成されている。コントローラ19は、図4に示す放電モード処理のプログラムが格納された記憶部(図示せず)を備えている。廃棄放電モードスイッチ20が操作状態(ON状態)となって蓄電装置18を廃棄する場合には、コントローラ19は、放電モード処理のプログラムを実行し、蓄電装置18を放電させる。
The
コントローラ19の入力側は、蓄電装置18、廃棄放電モードスイッチ20に接続されている。コントローラ19の出力側は、エンジン7、インバータ14、リレー17に接続されている。コントローラ19は、蓄電装置18の残留充電量Xを演算し、廃棄放電モードスイッチ20の状態に応じて蓄電装置18を放電させる。
The input side of the
具体的には、コントローラ19は、残留充電量Xを演算する残留充電量演算器19Aと、廃棄放電モードスイッチ20の状態に応じて蓄電装置18を放電させる放電モード判定器19Bとを備えている。残留充電量演算器19Aは、例えば蓄電装置18から出力電圧等に基づいて蓄電装置18の残留充電量Xを演算する。放電モード判定器19Bは、廃棄放電モード信号Scと残留充電量Xとに基づいて、放電モードに含まれる3つのモード(「負荷放電モード」、「DC放電モード」、「廃棄放電終了モード」)のうちいずれか1つを決定する。コントローラ19は、決定されたモードに応じて、廃棄エンジン回転数信号Sb、動作モードM1〜M3、リレー停止信号Sdを出力する。
Specifically, the
コントローラ19は、エンジン7(エンジンコントローラ8)に廃棄エンジン回転数信号Sbを出力する。コントローラ19は、インバータ14(インバータコントローラ15)に動作モードM1〜M3を出力する。コントローラ19は、リレー17にリレー停止信号Sdを出力する。
The
廃棄エンジン回転数信号SbがONの場合は、エンジン回転数信号Saによって設定された目標回転数となるように、エンジン7は回転数制御される。リレー停止信号SdがOFFの場合、リレー17は接続状態(ON)になる。リレー停止信号SdがONの場合、リレー17は遮断状態(OFF)になる。
When the discarded engine rotation speed signal Sb is ON, the
廃棄放電モードスイッチ20が非操作状態(OFF状態)で廃棄放電モード信号ScがOFFの場合は、コントローラ19は、アシスト発電モータ12が力行駆動または発電駆動するように、蓄電装置18を放電または充電させる。廃棄放電モードスイッチ20が操作状態(ON状態)で廃棄放電モード信号ScがONの場合は、コントローラ19は、蓄電装置18を放電させる。コントローラ19は、廃棄放電モード信号ScがONで残留充電量Xが所定の充電量X0以上の場合、エンジン7を負荷としてアシスト発電モータ12を駆動して蓄電装置18の電荷を放電させる。コントローラ19は、廃棄放電モード信号ScがONで残留充電量Xが所定の充電量X0未満の場合、エンジン7を停止させると共に、インバータ14をチョッパ動作させて蓄電装置18の電荷をアシスト発電モータ12の巻線コイル12A,12Bに放電させる。
When the discard
廃棄放電モードスイッチ20は、オペレータにより操作される。廃棄放電モードスイッチ20は、蓄電装置18を廃棄する場合に、オペレータによって非操作状態(OFF状態)から操作状態(ON状態)に切り替えられる。廃棄放電モードスイッチ20は、コントローラ19に接続されている。廃棄放電モードスイッチ20は、廃棄放電モード信号Scを出力する。
The waste
次に、コントローラ19(放電モード判定器19B)による放電モード処理の内容について、図3を参照して説明する。
Next, the contents of the discharge mode processing by the controller 19 (discharge
ステップS1では、廃棄放電モード信号ScがONか否かを判定する。廃棄放電モード信号ScがOFFの場合は、ステップS1で「NO」と判定し、ステップS1でそのまま待機する。このとき、蓄電装置18を廃棄しないため、コントローラ19は、放電モードに遷移しない。
In step S1, it is determined whether or not the waste discharge mode signal Sc is ON. When the waste discharge mode signal Sc is OFF, it is determined as "NO" in step S1 and waits as it is in step S1. At this time, since the
一方、廃棄放電モード信号ScがONの場合には、ステップS1で「YES」と判定し、ステップS2に移行する。ステップS2では、コントローラ19は、放電モードの「負荷放電モード」に遷移する。これにより、コントローラ19は、負荷放電モード処理を実行する。具体的には、コントローラ19は、廃棄エンジン回転数信号SbをOFFからONに切り替えると共に、動作モードM1を出力する。このとき、コントローラ19は、エンジン7を負荷としてアシスト発電モータ12を力行駆動させ、蓄電装置18を放電させる。
On the other hand, when the discard discharge mode signal Sc is ON, it is determined as "YES" in step S1 and the process proceeds to step S2. In step S2, the
ステップS3では、残留充電量Xが所定の充電量X0未満か否かを判定する。所定の充電量X0は、エンジン7の停止動作で生じるアシスト発電モータ12の起電力によって蓄電装置18の充電量が増加しない値(例えば10%以上15%以下)に設定されている。具体的には、所定の充電量X0は、エンジン7の停止動作で生じるアシスト発電モータ12の起電力によって蓄電装置18の充電量が増加しない値であって、できるだけ小さい値に設定されている。これにより、蓄電装置18の残留充電量Xを、できるだけ短時間で低下させることができる。
In step S3, it is determined whether or not the residual charge amount X is less than the predetermined charge amount X0. The predetermined charge amount X0 is set to a value (for example, 10% or more and 15% or less) in which the charge amount of the
残留充電量Xが充電量X0以上の場合(X≧X0)は、ステップS3で「NO」と判定し、ステップS3でそのまま待機する。残留充電量Xが充電量X0未満の場合(X<X0)は、ステップS3で「YES」と判定し、ステップS4に移行する。ステップS4では、コントローラ19は、放電モードの「DC放電モード」に遷移する。これにより、コントローラ19は、DC放電モード処理を実行する。具体的には、コントローラ19は、廃棄エンジン回転数信号SbをONからOFFに切り替えると共に、動作モードM2を出力する。このとき、コントローラ19は、エンジン7を停止させると共に、インバータ14をチョッパ動作させて蓄電装置18の電荷をアシスト発電モータ12の巻線コイル12A,12Bに放電させる。
When the residual charge amount X is the charge amount X0 or more (X ≧ X0), it is determined as “NO” in step S3, and the process waits as it is in step S3. If the residual charge amount X is less than the charge amount X0 (X <X0), it is determined as "YES" in step S3, and the process proceeds to step S4. In step S4, the
ステップS5では、残留充電量Xが0%以下か否かを判定する。残留充電量Xが0%よりも大きい場合(X>0)には、ステップS5で「NO」と判定し、ステップS5でそのまま待機する。残留充電量Xが0%以下の場合(X≦0)は、ステップS5で「YES」と判定し、ステップS6に移行する。ステップS6では、コントローラ19は、放電モードの「廃棄放電終了モード」に遷移する。これにより、コントローラ19は、廃棄放電終了モード処理を実行する。具体的には、コントローラ19は、リレー停止信号SdをOFFからONに切り替えると共に、動作モードM3を出力する。このとき、コントローラ19は、蓄電装置18の放電を終了させると共に、リレー17を接続状態から遮断状態に切り替える。ステップS6が終了すると、コントローラ19は、処理を終了する。
In step S5, it is determined whether or not the residual charge amount X is 0% or less. When the residual charge amount X is larger than 0% (X> 0), it is determined as "NO" in step S5, and the process waits as it is in step S5. When the residual charge amount X is 0% or less (X ≦ 0), it is determined as “YES” in step S5, and the process proceeds to step S6. In step S6, the
次に、実施の形態による油圧ショベル1の放電モード処理を、図5の動作例を参照して説明する。図5は、エンジン回転数信号Sa、廃棄放電モード信号Sc、廃棄エンジン回転数信号Sb、エンジン回転数、残留充電量X、リレー停止信号Sd、リレー17、アシスト発電モータ12の回転数、放電電流、放電モード、インバータ14の動作モードM1〜M3について、これらの時間変化を示している。
Next, the discharge mode processing of the
時刻t1では、オペレータは油圧ショベル1を起動する。これにより、リレー17は遮断状態(OFF)から接続状態(ON)に切り替わる。
At time t1, the operator activates the
時刻t2では、オペレータはエンジン制御ダイヤル11を操作する。このとき、エンジン回転数信号Saは、OFFからONに切り替わる。コントローラ19は、動作モードM1を出力し、インバータ14は、動作モードM1で動作する。これにより、エンジン7とアシスト発電モータ12は、エンジン制御ダイヤル11に従った目標回転数で力行駆動または発電駆動する。従って、蓄電装置18の残留充電量Xは、適宜変化する。このとき、蓄電装置18を廃棄しないため、コントローラ19は、放電モードに遷移しない。
At time t2, the operator operates the
時刻t3では、オペレータは廃棄放電モードスイッチ20を操作する。このとき、廃棄放電モード信号Scは、OFFからONに切り替わる。このため、コントローラ19は、放電モード処理のステップS2を実行する。コントローラ19は、放電モードの「負荷放電モード」に遷移する。エンジン回転数信号Saは、ONからOFFに切り替わる。廃棄エンジン回転数信号Sbは、OFFからONに切り替わる。アシスト発電モータ12は、負荷が最大でかかるトルクで力行駆動する。このとき、放電電流が蓄電装置18からアシスト発電モータ12に流れて、残留充電量Xは低下する。
At time t3, the operator operates the waste
時刻t4では、残留充電量Xは、徐々に低下して所定の充電量X0未満になる。このとき、コントローラ19は、放電モード処理のステップS4を実行する。コントローラ19は、放電モードの「DC放電モード」に遷移する。廃棄エンジン回転数信号Sbは、ONからOFFに切り替わる。コントローラ19は、動作モードM2を出力し、インバータ14は、動作モードM2に基づいてチョッパ動作する。これにより、コントローラ19は、エンジン7を停止させると共に、インバータ14をチョッパ動作させて蓄電装置18の電荷をアシスト発電モータ12の巻線コイル12A,12Bに放電させる。このとき、放電電流が蓄電装置18からアシスト発電モータ12の巻線コイル12A,12Bに流れて、残留充電量Xは低下する。
At time t4, the residual charge amount X gradually decreases to less than the predetermined charge amount X0. At this time, the
時刻t5では、残留充電量Xは、徐々に低下して0%以下になる。このとき、コントローラ19は、放電モード処理のステップS6を実行する。コントローラ19は、放電モードの「廃棄放電終了モード」に遷移する。コントローラ19は、動作モードM3を出力する。インバータ14は動作モードM3で動作し、スイッチング素子14A〜14Fは全てOFFになる。リレー停止信号Sdは、OFFからONに切り替わる。リレー17は、接続状態から遮断状態に切り替わる。これにより、放電電流は停止する。このとき、エンジン回転数信号Sa、廃棄放電モード信号Sc、廃棄エンジン回転数信号Sbは、いずれもOFFになる。
At time t5, the residual charge amount X gradually decreases to 0% or less. At this time, the
かくして、実施の形態によれば、コントローラ19は、蓄電装置18を廃棄する場合であって残留充電量Xが所定の充電量X0以上のときに、エンジン7を負荷としてアシスト発電モータ12(電動機)を駆動して蓄電装置18の電荷を放電させる。また、コントローラ19は、蓄電装置18を廃棄する場合であって残留充電量Xが所定の充電量X0未満のときに、エンジン7を停止させると共に、インバータ14をチョッパ動作させて蓄電装置18の電荷をアシスト発電モータ12の巻線コイル12A,12Bに放電させる。
Thus, according to the embodiment, the
これにより、残留充電量Xが充電量X0よりも大きい場合は、エンジン7を負荷としてアシスト発電モータ12を駆動することによって、エンジン7を停止させた場合に比べて、蓄電装置18の残留充電量Xを、短時間で低下させることができる。
As a result, when the residual charge amount X is larger than the charge amount X0, the residual charge amount of the
一方、残留充電量Xが充電量X0よりも小さい場合は、コントローラ19は、エンジン7を停止させる。これにより、蓄電装置18に対してアシスト発電モータ12からの電力供給がなくなる。これに加え、コントローラ19は、インバータ14をチョッパ動作させる。このとき、インバータ14の上アームの任意の1つのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14A)はPWM制御される。上アームとは異なる相の任意の1つの下アームのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14E)は常時ONになる。残りのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14B,14C,14D,14F)は常時OFFになる。これにより、コントローラ19は、インバータ14をチョッパ動作させる場合に、インバータ14が有する複数のスイッチング素子14A〜14Fを制御して、アシスト発電モータ12の3相のうち2相の巻線コイル12A,12Bに蓄電装置18から電流を流す。この結果、蓄電装置18の電荷は、アシスト発電モータ12の巻線コイル12A,12Bに放電される。従って、残留充電量Xが充電量X0よりも小さい場合は、アシスト発電モータ12を力行制御する必要がなくなる。これに加えて、蓄電装置18の電荷を完全に放電することができる。
On the other hand, when the residual charge amount X is smaller than the charge amount X0, the
また、所定の充電量X0は、エンジン7の停止動作で生じるアシスト発電モータ12の起電力によって蓄電装置18の充電量が増加しない値(例えば10%以上15%以下)に設定されている。これにより、エンジン7の停止動作によって、蓄電装置18の充電量が増加することがない。この結果、蓄電装置18の残留充電量Xを、できるだけ短時間で低下させることができる。
Further, the predetermined charge amount X0 is set to a value (for example, 10% or more and 15% or less) in which the charge amount of the
油圧ショベル1は、コントローラ19に接続され、蓄電装置18を廃棄する場合に操作状態となる廃棄放電モードスイッチ20を備えている。このため、コントローラ19は、廃棄放電モードスイッチ20が操作状態にあるか否かに応じて、蓄電装置18を廃棄するか否かを把握することができる。
The
なお、前記実施の形態では、蓄電装置18はリチウムイオン二次電池である場合を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、蓄電装置は、他の材料からなる二次電池でもよく、キャパシタでもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
前記実施の形態では、スイッチング素子14A〜14Fがチョッパ動作する場合は、上アームの任意の1つのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14A)は、PWM制御され、上アームとは異なる相の任意の1つの下アームのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14E)は、常時ONになるものとした。本発明はこれに限らず、スイッチング素子14A〜14Fがチョッパ動作する場合は、上アームの任意の1つのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14A)が常時ONになり、上アームとは異なる相の任意の1つの下アームのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14E)がPWM制御されてもよい。このとき、残りのスイッチング素子(例えばスイッチング素子14B,14C,14D,14F)は、常時OFFになる。
In the above embodiment, when the
前記実施の形態では、スイッチング素子14A〜14Fがチョッパ動作する場合は、アシスト発電モータ12の2相の巻線コイル12A,12Bに電流を流すものとした。本発明はこれに限らず、スイッチング素子14A〜14Fがチョッパ動作する場合は、アシスト発電モータ12の2相の巻線コイル12A,12Cに電流を流してもよく、2相の巻線コイル12B,12Cに電流を流してもよい。
In the above embodiment, when the
前記実施の形態では、コントローラ19は、廃棄放電モードスイッチ20が非操作状態から操作状態に切り替えられた場合に、蓄電装置18を廃棄するものと判定した。本発明はこれに限らず、例えばタッチパネル付きのモニタ装置がキャブ10内に設けられ、コントローラ19は、モニタ装置のタッチパネルが所定の操作をされた場合に、蓄電装置18を廃棄するものと判定してもよい。
In the above embodiment, the
前記実施の形態では、建設機械として油圧ショベル1を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、例えばホイールローダのような各種の建設機械に適用可能である。
In the above-described embodiment, the
1 油圧ショベル(建設機械)
5 作業装置
7 エンジン
9 油圧ポンプ
12 アシスト発電モータ(電動機)
12A〜12C 巻線コイル
14 インバータ
14A〜14F スイッチング素子
17 リレー
18 蓄電装置
19 コントローラ
19A 残留充電量演算器
19B 放電モード判定器
20 廃棄放電モードスイッチ
1 Hydraulic excavator (construction machinery)
5 Working
12A to
Claims (4)
前記油圧ポンプを駆動する電動機と、
前記油圧ポンプおよび前記電動機と連結されたエンジンと、
前記電動機を駆動させるための電力を供給する蓄電装置と、
前記電動機に供給する電力を制御するインバータと、
前記蓄電装置の残留充電量を演算し、前記蓄電装置を廃棄する場合に前記蓄電装置を放電させるコントローラと、を備えた建設機械において、
前記コントローラは、
前記蓄電装置を廃棄する場合であって前記残留充電量が所定の充電量以上のときに、前記エンジンを負荷として前記電動機を駆動して前記蓄電装置の電荷を放電させ、
前記蓄電装置を廃棄する場合であって前記残留充電量が所定の充電量未満のときに、前記エンジンを停止させると共に、前記インバータをチョッパ動作させて前記蓄電装置の電荷を前記電動機の巻線コイルに放電させることを特徴とする建設機械。 With a hydraulic pump,
The electric motor that drives the hydraulic pump and
With the hydraulic pump and the engine connected to the motor,
A power storage device that supplies electric power to drive the electric motor,
An inverter that controls the power supplied to the motor,
In a construction machine provided with a controller that calculates the residual charge amount of the power storage device and discharges the power storage device when the power storage device is discarded.
The controller
When the electricity storage device is discarded and the residual charge amount is equal to or more than a predetermined charge amount, the electric motor is driven by the engine as a load to discharge the electric charge of the electricity storage device.
When the power storage device is discarded and the residual charge amount is less than the predetermined charge amount, the engine is stopped and the inverter is operated with a chopper to transfer the electric charge of the power storage device to the winding coil of the motor. A construction machine characterized by being discharged to an inverter.
前記コントローラは、
前記インバータをチョッパ動作させる場合に、前記インバータが有する複数のスイッチング素子を制御して、前記電動機の2相の巻線コイルに前記蓄電装置から電流を流すことを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
The controller
A construction machine characterized in that when the inverter is operated as a chopper, a plurality of switching elements included in the inverter are controlled to pass a current from the power storage device to a two-phase winding coil of the motor.
前記所定の充電量は、前記エンジンの停止動作で生じる前記電動機の起電力によって前記蓄電装置の充電量が増加しない値に設定されていることを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
The construction machine is characterized in that the predetermined charge amount is set to a value at which the charge amount of the power storage device does not increase due to the electromotive force of the electric motor generated by the stop operation of the engine.
前記コントローラに接続され、前記蓄電装置を廃棄する場合に操作状態となる廃棄放電モードスイッチを備えたことを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
A construction machine provided with a waste discharge mode switch that is connected to the controller and is in an operating state when the power storage device is discarded.
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