KR101818284B1 - 선회체를 갖는 건설 기계 - Google Patents

선회체를 갖는 건설 기계 Download PDF

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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

축전 장치의 축전량이 적정값을 초과한 경우에도 작업을 속행 가능한 하이브리드 방식의 건설 기계를 제공한다. 상부 선회체(20)의 구동용으로서, 유압 모터(27)와 전동 모터(25)의 양쪽을 구비한다. 캐패시터(24)의 축전량이 적정한 경우에는, 유압 모터(27)와 전동 모터(25)의 양쪽에서, 상부 선회체(20)를 구동한다. 캐패시터(24)의 축전량이 적정값을 초과하는 경우에는, 유압 모터(27)만에 의한 상부 선회체(20)의 구동으로 전환하는 동시에, 어시스트 발전 모터(23)를 어시스트 구동 또는 엔진 구동하여, 캐패시터(24)의 축전량을 빠르게 적정 범위로 복귀시킨다. 캐패시터(24)의 용량을 작게 할 수 있고, 선회 동작의 조작성을 저하시키는 일 없이 캐패시터의 축전량을 관리할 수 있다.

Description

선회체를 갖는 건설 기계 {CONSTRUCTION MACHINE HAVING REVOLVING STRUCTURE}
본 발명은, 유압 셔블 등의 선회체를 갖는 건설 기계에 관한 것으로, 특히 선회체 구동용의 전동 모터 및 유압 펌프 어시스트용의 전동 모터 및 이들 각 전동 모터로부터 회생되는 전기 에너지의 충전과, 이들 각 전동 모터에의 전기 에너지의 방전을 행하는 축전 장치를 구비한 건설 기계에 있어서의, 에너지 매니지먼트 수단에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 선회체를 갖는 건설 기계는, 종래, 엔진으로 유압 펌프를 구동하고, 유압 펌프로부터 토출되는 유압에 의해 유압 모터를 회전하고, 관성체인 선회체를 구동하는 것이 주류이었지만, 최근에 이르러, 엔진의 연비 향상, 소음 레벨의 저감 및 배기 가스량의 저감 등을 도모하기 위해, 축전 장치로부터의 전기 에너지의 공급을 받아 구동하는 전동 모터 및 유압 모터의 양쪽을 사용하여 선회체를 구동하는 하이브리드 방식의 것이 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 특허문헌 1에 기재된 건설 기계에는, 선회용의 전동 모터에 더하여, 축전 장치의 축전 레벨이 저하된 경우에, 전기 에너지를 축전 장치에 공급하는 발전용의 다른 전동 모터도 구비되어 있다.
이와 같은 하이브리드 방식의 건설 기계에 있어서는, 유압 모터만을 사용하여 선회체를 구동하는 종래 방식의 건설 기계의 조작에 익숙해진 오퍼레이터가 위화감 없이 조작할 수 있도록, 유압 모터 및 전동 모터가 분담하는 구동 토크를 적절하게 제어할 필요가 있다. 그때, 전동 모터가, 구동(역행)시에 소비, 제동(회생)시에 발생하는 에너지를, 전동 모터와 접속된 축전 장치가 충방전하게 된다. 축전 장치의 용량에는 한계가 있으므로, 축전 장치의 축전량을 적정하게 관리하는 것, 즉 에너지 매니지먼트가 특히 중요해진다.
특허문헌 1에는, 하이브리드 방식의 건설 기계의 제어 수단으로서, 전동 모터가 구동 제어될 때의 토크를, 선회 구동용의 유압 모터의 인측과 아웃측의 차압에 관련되어 지령하는 토크 지령 수단을 구비하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 가속 구동시에 있어서의 유압 모터의 토크와 전동 모터의 토크의 비율 및 감속 구동시에 있어서의 유압 모터의 토크와 전동 모터의 토크의 비율을, 유압 모터의 인측과 아웃측의 차압을 파라미터로 하여 정하는 기술도 개시되어 있다(예를 들어, 단락 0060). 특허문헌 1에는, 이들 기술에 따르면, 관성체인 선회체를 연속해서 원활하게 구동 제어하는 것이 가능하게 되고, 또한 제동시의 에너지를 전기 에너지로서 효과적으로 축전 장치에 도입할 수 있다고 기재되어 있다(예를 들어, 단락 0033, 0034).
일본 특허 출원 공개 제2008－63888호 공보
그런데, 특허문헌 1에 기재된 기술은, 유압 모터의 인측과 아웃측의 차압을 파라미터로 하여, 가속 구동시 및 감속 구동시에 있어서의 유압 모터가 분담하는 토크와 전동 모터가 분담하는 토크의 각각을 변경함으로써 그 비율을 변경하고, 선회체의 구동에 필요한 토크를 얻는 구성이지만, 이러한 구성에 따르면, 가속 구동시에 전동 모터가 소비하는 전기 에너지와, 감속 구동시에 전동 모터가 발전하는 전기 에너지에 차가 있으므로, 축전 장치의 축전량이 증감하게 된다. 말할 필요도 없이, 축전 장치의 축전량이 부족하면, 전동 모터를 소요의 토크로 구동할 수 없게 되고, 축전 장치의 축전량이 과충전의 상태로 되면, 축전 장치의 수명에 악영향을 주고, 최악의 경우에는, 축전 장치가 고장나게도 된다.
그러나 특허문헌 1에는, 축전 장치의 방충전 관리에 관해, 축전 장치의 축전량이 소정값보다도 저하되어 있는 경우에, 발전용의 전동기를 구동하여, 그 발전 에너지를 축전 장치에 공급한다고(단락 0053, 0055) 기재되어 있을 뿐이고, 축전 장치의 과충전을 포함한 보다 엄밀한 에너지 매니지먼트에 대해서는, 전혀 기재되어 있지 않다. 또한, 대용량의 축전 장치를 구비하면, 엄밀한 에너지 매니지먼트를 불필요로 하는 것도 가능하게 되지만, 축전 장치의 대용량화에 수반하여 건설 기계에 있어서의 축전 장치의 설치 스페이스가 커지고, 또한 건설 기계가 고비용화된다고 하는 단점이 있다.
또한, 엄밀한 에너지 매니지먼트를 실시해도, 기계의 작업 패턴은 규정되어 있지 않으므로, 가속 구동시에 전동 모터가 소비하는 전기 에너지와 감속 구동시에 전동 모터가 발전하는 전기 에너지의 차에 따라서는, 축전 장치의 축전량이 적정값을 초과할 수도 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 축전 장치의 대용량화가 생각되지만, 전술한 바와 같이 설치 스페이스나 비용의 관점으로부터 바람직하지 않다. 하이브리드 방식의 건설 기계를 실용성이 있는 것으로 하기 위해서는, 축전 장치의 축전량이 적정값을 초과한 경우에도, 작업을 속행할 수 있는 것이 요구된다.
본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 축전 장치의 축전량이 최소한이어도 되고, 동시에 축전량이 적정값을 벗어난 경우에도 작업을 속행 가능한 하이브리드 방식의 건설 기계를 제공하는 것에 있다.
상기한 과제를 달성하기 위해, 본 발명은, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 선회체와, 상기 선회체를 구동하는 제1 전동 모터 및 유압 모터와, 상기 선회체를 구동하기 위해 오퍼레이터가 조작하는 선회용 조작 레버와, 역생 동작시에는 상기 유압 펌프를 어시스트 구동하고, 상기 엔진에 의한 구동시에는 전기 에너지를 발생하는 제2 전동 모터와, 상기 제1 및 제2 전동 모터에 공급하기 위한 전기 에너지를 축전하는 축전 장치와, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 신호를 입력하고, 상기 축전 장치의 충방전을 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량에 관해, 당해 축전 장치의 최적의 사용 범위인 통상 사용 영역의 상한값 및 하한값과, 상기 통상 사용 영역의 상한값보다도 크고, 당해 축전 장치의 최대 축전량보다도 낮은 값으로 설정된 회생 금지값과, 상기 통상 사용 영역의 하한값보다도 작고, 당해 축전 장치의 최소 축전량보다도 높은 값으로 설정된 선회 금지값을 기억하고 있고, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위 내에 있을 때에는, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 구동과 제동을 행하고, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위의 상한값을 초과하여 상기 회생 금지값에 이르렀을 때에는, 상기 유압 모터만을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 구동과 제동을 행하는 동시에, 상기 제2 전동 모터를 역행시켜 상기 축전 장치에 축전된 전기 에너지를 소비하고, 반대로, 상기 통상 사용 범위의 하한값을 하회하여 상기 선회 금지값에 이르렀을 때에는, 상기 유압 모터만을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 구동과 제동을 행하는 동시에, 상기 엔진에 의해 상기 제2 전동 모터를 구동하여 상기 축전 장치로의 충전을 행한다고 하는 구성으로 하였다.
상술한 바와 같이, 하이브리드 방식의 건설 기계에 있어서는, 엄밀한 에너지 매니지먼트를 실시해도, 가속 구동시에 제1 전동 모터가 소비하는 전기 에너지와 감속 구동시에 제1 전동 모터가 발전하는 전기 에너지의 차에 따라서는, 축전 장치의 축전량이 적정값을 초과할 수도 있다. 상기 구성의 하이브리드 방식의 건설 기계는, 축전 장치의 축전량이 미리 설정된 회생 금지값 또는 선회 금지값에 이르렀을 때, 선회체의 구동 및 제동을 유압 모터만을 사용하여 행하는 방식으로 전환되므로, 선회체의 선회, 즉 건설 기계에 의한 작업을 계속적으로 행할 수 있다. 또한, 상기 구성의 하이브리드 방식의 건설 기계는, 이와 동시에, 제2 전동 모터를 역행 또는 엔진 구동시켜, 축전 장치의 충방전을 촉진하므로, 빠르게 제1 전동 모터와 유압 모터의 양쪽을 사용한 통상의 선회체의 구동 모드로 복귀할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위의 상한값을 초과하여 상기 회생 금지값에 이르렀을 때, 상기 축전 장치의 축전량이, 상기 통상 사용 범위의 상한값과 하한값 사이에 설정된 소정의 중간값에 도달할 때까지, 상기 유압 모터만을 사용한 상기 선회체의 구동과 제동을 계속하고, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 중간값에 도달하였을 때, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용한 상기 선회체의 구동과 제동으로 전환된다고 하는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 따르면, 회생 금지값과 중간값의 차를 크게 할 수 있으므로, 축전 장치의 축전량이 통상 사용 범위의 상한값을 초과하여 회생 금지값에 이르기 어려워져, 제1 전동 모터 및 유압 모터의 양쪽을 사용한 선회체의 구동·제동 상태로부터, 유압 모터만을 사용한 선회체의 구동·제동 상태로의 전환 빈도를 감소할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위의 하한값을 하회하여 상기 선회 금지값에 이르렀을 때, 상기 축전 장치의 축전량이, 상기 통상 사용 범위의 상한값과 하한값 사이에 설정된 소정의 중간값에 도달할 때까지, 상기 유압 모터만을 사용한 상기 선회체의 구동과 제동을 계속하고, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 중간값에 도달하였을 때, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용한 상기 선회체의 구동과 제동으로 전환된다고 하는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 따르면, 선회 금지값과 중간값의 차를 크게 할 수 있으므로, 축전 장치의 축전량이 통상 사용 범위의 하한값을 초과하여 선회 금지값에 이르기 어려워져, 제1 전동 모터 및 유압 모터의 양쪽을 사용한 선회체의 구동·제동 상태로부터, 유압 모터만을 사용한 선회체의 구동·제동 상태로의 전환 빈도를 감소할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위 내에 있고, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 구동을 행하고 있을 때, 상기 축전 장치의 축전량에 따라 상기 제1 전동 모터의 구동 토크 지령값을 연산하고, 상기 제1 전동 모터는, 이 연산된 구동 토크 지령값에 기초하여 구동된다고 하는 구성으로 하였다.
선회체를 선회하기 위한 제1 전동 모터는, 축전 장치의 충방전을 행하기 위한 제2 전동 모터에 비해 현격히 토크 및 발전량이 크다. 따라서 축전 장치의 축전량에 따라 제1 전동 모터의 구동 토크 지령값을 연산하고, 이 연산된 구동 토크 지령값에 기초하여 제1 전동 모터를 구동하면, 제2 전동 모터를 사용하는 경우보다도 축전 장치의 충방전을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서 유압 모터만을 사용하여 선회체의 구동 및 제동을 행하는 상태로의 이행 빈도를 감소할 수 있는 동시에, 축전 장치의 저용량화를 도모할 수 있다. 또한, 에너지를 유효하게 활용할 수 있어, 연비의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위 내에 있고, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 제동을 행하고 있을 때, 상기 축전 장치의 축전량에 따라 상기 제1 전동 모터의 구동 토크 지령값을 연산하고, 상기 제1 전동 모터는, 이 연산된 구동 토크 지령값에 기초하여 구동되어, 상기 선회체의 제동을 행한다고 하는 구성으로 하였다.
이 경우에도, 산출된 가산값을 사용하여 제1 전동 모터의 구동을 행하는 경우와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계에 있어서, 축전 장치의 축전량에 따라 연산되는 상기 제1 전동 모터의 구동 토크 지령값은, 동일 구동 또는 제동 조건에 있어서 상기 축전량에 따라 변동되지만, 그 변동 토크 폭은, 상기 동일 구동 또는 제동 조건에 있어서의 전동 모터와 유압 모터를 합계한 토크의 표준값에 대해, 20％ 이하로 되도록 하였다.
이와 같이, 오퍼레이터가 느끼는 선회체의 선회 감촉을 기준으로 하여, 동일 조건에 있어서의 선회 토크의 변동을 20％ 이하로 억제함으로써, 오퍼레이터에게 조작상의 위화감을 부여하는 일 없이, 엄밀한 에너지 매니지먼트를 실행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 축전 장치의 축전량이 미리 설정된 회생 금지값 또는 선회 금지값에 이르렀을 때, 제1 전동 모터에 의한 선회체의 구동 및 제동을 정지하여, 이 선회체의 구동 및 제동을 유압 모터만을 사용하여 행하는 방식으로 전환하므로, 건설 기계에 의한 작업을 계속적으로 행할 수 있다. 또한, 이 경우에, 제2 전동 모터를 역행 또는 엔진 구동시켜, 축전 장치의 충방전을 촉진하므로, 빠르게 제1 전동 모터와 유압 모터의 양쪽을 사용한 통상의 선회체의 구동 모드로 복귀할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 유압 셔블의 측면도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 유압 셔블의 시스템 구성도이다.
도 3은 실시 형태에 관한 유압 셔블의 상세한 시스템 구성도이다.
도 4는 레버 조작량과 유압 모터 구동 토크 및 전동 모터 구동 토크의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 에너지 매니지먼트부의 제어 블록도이다.
도 6은 컨트롤러에 기억되는 통상 사용 영역, 회생 금지 영역 및 선회 금지 영역 및 방전 지령 및 충전 지령의 설명도이다.
도 7은 선회 전동 모터의 토크 지령값을 산출하는 처리 플로우를 나타내는 도면이다.
도 8은 캐패시터 전압에 대한 추가 요구 출력 지령값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 상부 선회체의 기동으로부터 정지에 이르기까지의 유압 모터 토크와, 선회 전동 모터 토크와, 추가 토크의 변화를 나타내는 도면이다.
도 10은 유압 단독 모드 전환 요구의 출력예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 관한 건설 기계에 관해, 유압 셔블을 예로 들어 설명한다. 또한, 본 발명은, 선회체를 구비한 모든 작업 기계 및 건설 기계에 적용 가능하고, 유압 셔블에의 적용으로 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 예의 유압 셔블은, 하부 주행체(10)와, 하부 주행체(10)의 상부에 선회 가능하게 설치된 상부 선회체(20)와, 일단부가 상부 선회체(20)에 연결된 다관절 링크 기구로 이루어지는 셔블 기구(30)를 구비하고 있다.
하부 주행체(10)는, 좌우 한 쌍의 크롤러(11) 및 크롤러 프레임(12)(도 1에는 편측만을 도시함)을 구비하고 있고, 각 크롤러(11)는, 도시하지 않은 감속 기구 등을 통해, 도 2에 도시하는 한 쌍의 주행용 유압 모터(13, 14)에 의해, 각각 독립으로 구동된다.
상부 선회체(20)는, 하부 주행체(10)에 선회 가능하게 설치된 선회 프레임(21)을 갖고 있고, 이 선회 프레임(21)에는, 엔진(22)과, 엔진(22)에 의해 구동되는 어시스트 발전 모터(제2 전동 모터)(23)와, 선회 전동 모터(제1 전동 모터)(25)와, 어시스트 발전 모터(23) 및 선회 전동 모터(25)에 접속되는 축전 장치인 캐패시터(24)와, 선회 유압 모터(27)가 탑재되어 있다. 또한, 이 선회 프레임(21)에는, 도 2에 도시하는 유압 펌프(41) 및 컨트롤 밸브(42)를 포함하는 유압 시스템(40) 및 파워 컨트롤 유닛(55) 및 컨트롤러(60)를 포함하는 선회 제어 시스템(41)도 탑재되어 있다. 선회 프레임(21)은, 선회 전동 모터(25)의 회전을 감속하는 감속 기구(26)를 포함하고, 선회 전동 모터(25)와 선회 유압 모터(27)의 구동력에 의해 구동시키는 선회 기구를 통해, 하부 주행체(10)의 상부에 선회 가능하게 설치된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 축전 장치로서 캐패시터(24)를 사용하고 있지만, 축전지를 사용할 수도 있고, 캐패시터와 축전지의 양쪽을 병용할 수도 있다.
셔블 기구(30)는, 붐(31)과, 붐(31)을 구동하기 위한 붐 실린더(32)와, 붐(31)의 선단부 근방에 회전 가능하게 축지지된 아암(33)과, 아암(33)을 구동하기 위한 아암 실린더(34)와, 아암(33)의 선단에 회전 가능하게 축지지된 버킷(35)과, 버킷(35)을 구동하기 위한 버킷 실린더(36)를 갖고 구성되어 있고, 붐(31)의 기단부는, 선회 프레임(21)에 회전 가능하게 축지지되어 있다. 붐(31), 아암(33) 및 버킷(35)은, 각각의 연결축을 중심으로 하여 수직 방향으로 구동하고, 굴삭 등의 작업을 행한다.
도 1에 기재된 유압 시스템(40)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(22)과, 엔진(22)에 의해 구동되는 유압 펌프(41)와, 유압 펌프(41)로부터 토출되는 동작 오일에 의해 구동되는 주행용 유압 모터(13, 14), 선회 유압 모터(27), 붐 실린더(32), 아암 실린더(34) 및 버킷 실린더(36)와, 이들 각 유압 액추에이터에 공급되는 동작 오일의 공급량 및 공급 방향을, 조작 레버(72)(도 3 참조)로부터의 지령에 기초하여 전환하는 컨트롤 밸브(42)를 갖고 구성된다.
또한, 실시 형태에 관한 컨트롤 밸브(42)는, 선회 조작 레버의 조작량이 중간 영역(중립과 최대의 사이)일 때의 블리드 오프 개구 면적을 통상기보다도 크게 하여, 조작량이 중간 영역에서의 선회 유압 모터(27)의 구동 토크[상부 선회체(20)를 구동하는 방향의 토크]가 통상기보다도 작아지도록 하고 있다. 또한, 이 컨트롤 밸브(42)는, 선회 조작 레버의 조작량이 중간 영역일 때의 미터 아웃 개구 면적을 통상기보다도 크게 하여, 조작량이 중간 영역에서의 선회 유압 모터(27)의 제동 토크[상부 선회체(20)를 제동하는 방향의 토크]가 통상기보다도 작아지도록 하고 있다. 또한, 통상기라 함은, 어시스트용의 전동 모터를 구비하지 않고, 유압 기구만으로 선회체 등의 구동부를 구동하는 건설 기계를 말한다.
선회 제어 시스템(41)으로서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 조작 레버(72)(도 3 참조)로부터의 지령에 따른 제어 신호를, 전술한 컨트롤 밸브(42)와, 캐패시터(24)의 충방전을 제어하는 파워 컨트롤 유닛(55)에 출력하는 컨트롤러(80)가 구비된다. 파워 컨트롤 유닛(55)은, 캐패시터(24)로부터 어시스트 발전 모터(23) 및 선회 전동 모터(25)로의 전력 공급과, 어시스트 발전 모터(23) 및 선회 전동 모터(25)로부터 회수된 교류 전력의 캐패시터(24)로의 충전을 제어하는 것으로, 캐패시터(24)로부터 공급되는 직류 전력을 소정의 모선 전압으로 승압하는 초퍼(51)와, 선회 전동 모터(25)를 구동하기 위한 인버터(52)와, 어시스트 발전 모터(23)를 구동하기 위한 인버터(53)와, 모선 전압을 안정화시키기 위해 설치되는 평활 콘덴서(54)로 이루어진다. 또한, 도면 중의 부호 56은 메인 콘택터를 나타내고 있고, 이 메인 콘택터(56)는, 메인 릴레이(57) 및 돌입 전류 방지 회로(58)를 갖고 구성되어 있다.
선회 전동 모터(25)의 회전축과 선회 유압 모터(27)의 회전축은 결합되어 있고, 이들 각 모터가 발생하는 합계의 토크로 상부 선회체(20)를 구동한다. 이들 어시스트 발전 모터(23) 및 선회 전동 모터(25)의 구동 상태(역행하고 있거나 회생하고 있음)에 따라, 캐패시터(24)는 충전 또는 방전되게 된다.
컨트롤러(80)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 이상 감시·이상 처리 제어 블록(81), 에너지 매니지먼트 제어 블록(82), 유압 전동 복합 선회 제어 블록(83), 유압 단독 선회 제어 블록(84) 및 유압 전동 복합 선회 제어 블록(83)과 유압 단독 선회 제어 블록(84)의 전환 수단(85)으로 이루어진다. 이상 감시·이상 처리 제어 블록(81)에는, 파워 컨트롤 유닛(55)으로부터 출력되는 에러·고장·경고 신호가 입력된다. 에너지 매니지먼트 제어 블록(82)은, 파워 컨트롤 유닛(55)으로부터 출력되는 캐패시터 잔량 신호를 입력하고, 파워 컨트롤 유닛(55)으로의 어시스트 발전 모터 토크 지령과, 유압 전동 복합 선회 제어 블록(83)으로의 추가 토크 요구를 출력한다. 유압 전동 복합 선회 제어 블록(83)은, 선회 조작 레버(72)로부터 출력되고, 유압→전기 신호 변환 디바이스(예를 들어, 압력 센서)(74)에 의해 전기 신호로 변환된 선회 파일럿압 신호와, 파워 컨트롤 유닛(55)으로부터 출력되는 선회 모터 속도와, 컨트롤 밸브(42)로부터 출력되고, 전기→압력 신호 변환 디바이스(예를 들어, 전자기 비례 밸브)(75)에 의해 유압 파일럿 신호로 변환된 선회 작동압을 입력하고, 파워 컨트롤 유닛(55)으로의 선회 전동 모터 토크 지령과, 유압 펌프(41)로의 펌프 흡수 토크 보정 지령과, 컨트롤 밸브(42)로의 선회 유압 모터 출력 토크 감소 지령을 출력한다. 유압 단독 선회 제어 블록(84)은, 선회 조작 레버(72)로부터 출력되고, 유압→전기 신호 변환 디바이스(74)에 의해 전기 신호로 변환된 선회 파일럿압 신호를 입력하고, 컨트롤 밸브(42)로의 유압 선회 특성 보정 지령과, 선회 파일럿압 보정 신호를 출력한다. 전환 수단(85)은, 후술하는 바와 같이, 상부 선회체(20)의 구동 상태 및 캐패시터(24)의 축전량에 따라 컨트롤러(80)가 자동적으로 전환되는 것 외에, 컨트롤러(80)에 부설된 유압 단독 선회 모드 고정 스위치(77)에 의해, 수동으로 전환될 수도 있다. 또한, 도면 중의 부호 71은 게이트 로크 레버, 부호 76은 게이트 로크 레버(71)에 의해 조작되는 파일럿압 신호 차단 밸브를 나타내고 있다.
시스템 전체에 이상이 없고, 선회 전동 모터(25)가 구동 가능한 상태에서는, 유압 전동 복합 선회 제어 블록(83)에 의해, 상부 선회체(20)의 선회 제어가 행해진다. 즉, 오퍼레이터가 선회 조작 레버(72)를 조작하면, 그 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 파일럿 신호가 발생하고, 컨트롤 밸브(42)에 입력되는 동시에, 유압→전기 신호 변환 디바이스(74)를 통해 컨트롤러(80)에도 입력된다. 이에 의해, 선회 유압 모터용의 컨트롤 밸브가 개방되고, 선회 유압 모터(27)가 구동되는 동시에, 선회 전동 모터(25)가 캐패시터(24)로부터의 전력 공급을 받아 구동된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 컨트롤 밸브(42)는, 구동시에는, 선회 조작 레버(72)의 조작량이 중간 영역일 때의 블리드 오프 개구 면적을 통상기보다도 크게 하여 구동 토크를 작게 하고 있고, 제동시에 있어서도, 선회 조작 레버(72)의 조작량이 중간 영역일 때의 미터 아웃 개구 면적을 통상기보다도 크게 하여 제동 토크를 작게 하고 있다. 따라서 본 실시 형태에 관한 유압 시스템(40)에서는, 선회 유압 모터(27)의 구동 토크가 종래의 유압기(통상기)보다도 작아진다. 컨트롤러(80)는, 이 선회 유압 모터(27)의 구동 토크의 저하분을 보충하는 구동 토크로 선회 전동 모터(25)를 구동하기에 충분한 선회 전동 모터 토크 지령을 산출한다. 도 4에 선회 조작 레버(72)의 조작량에 따른 선회 전동 모터(25)의 구동 토크 Tms1 및 선회 유압 모터(27)의 구동 토크 Tmo를 모식적으로 나타낸다.
유압 전동 복합 선회 제어 블록(83)은, 선회 조작 레버(72)의 조작량에 따른 선회 전동 모터(25)의 구동 토크 Tms1 및 선회 유압 모터(27)의 구동 토크 Tmo에, 에너지 매니지먼트 제어 블록(82)으로부터 요구되는 추가 토크를 가산하고, 파워 컨트롤 유닛(55)에 출력한다. 추가 토크는, 선회 전동 모터(25)의 구동 토크 Tms1에 추가되는 것이다. 추가 토크를 가미한 선회 전동 모터 토크 지령의 산출 방법에 대해서는, 이후에 설명한다.
선회 전동 모터(25)가 가속시에 소비하는 전기 에너지와 감속시에 회생하는 전기 에너지의 차에 의해, 캐패시터(24)의 축전량은 증감한다. 이 캐패시터(24)의 축전량을 적정한 범위로 제어하는 것이 에너지 매니지먼트 제어 블록(82)이고, 어시스트 발전 모터(23)에 발전 지령 또는 어시스트 지령을 냄으로써, 캐패시터(24)의 축전량을 적정한 범위로 유지하는 제어를 행한다.
도 5에 에너지 매니지먼트 제어 블록(82)에 있어서의 어시스트 발전 모터(23)의 제어 방법을 도시한다. 본 예에 있어서는, 캐패시터 목표 전압 Vc*에 대해, 어시스트 발전 모터(23)를 역행 동작 혹은 회생 동작시켜 캐패시터 전압 Vc를 제어한다. 캐패시터 목표 전압 Vc*은, 상부 선회체(20)의 운동 에너지에 의존하도록 설정한다. 여기서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 캐패시터(24)의 목표 전압 Vc*을, 충전 지령 VL*, 방전 지령 VH*로서 미리 설정하고, 선회 속도에 따른 테이블로서 유지하고 있다. 예를 들어, 선회 역행 동작시에 있어서는, 운동 에너지가 작은 경우보다도 운동 에너지가 큰 경우, 즉 선회 속도가 큰 경우 쪽이, 회생 동작시에 얻어지는 회생 에너지가 커지므로, 그것에 대비하여 캐패시터의 충전 상태를 낮게 하도록, 캐패시터 목표 전압 Vc*을 낮게 설정하고 있다. 회생 동작시에 있어서도 마찬가지로, 운동 에너지가 작은 경우, 즉 선회 속도가 작아짐에 따라, 다음 역행 동작에 대비하여 캐패시터의 충전 상태를 높게 해 두도록, 캐패시터 목표 전압 Vc*을 높게 설정하고 있다.
이상과 같은 캐패시터 목표 전압 Vc*을 설정함으로써, 도 6에 있어서 선회 속도가 Wx일 때에, 캐패시터 전압 Vc가 (Vh_x＋α)보다도 높은 경우에는, 어시스트 발전 모터(23)는 최대 출력으로 역행 동작을 하도록 제어된다. 또한, 선회 속도가 Wx일 때에 캐패시터 전압 Vc가 (Vl_x－β)보다도 낮은 경우에는, 어시스트 발전 모터(23)는 최대 출력으로 발전 동작을 하도록 제어된다. 또한, 캐패시터 전압 Vc가 Vl_x≤Vc≤Vh_x인 경우에는, 어시스트 발전 모터(23)는 구동되지 않고, 선회 전동 모터(25)의 역행 동작과 회생 동작에 따른 전기 에너지가 캐패시터(24)에 충방전되게 된다.
도 6에 있어서, 캐패시터(24)로의 충전 지령과 방전 지령을 의미하는 캐패시터 목표 전압 VL* 및 VH*은, 캐패시터(24)의 통상 사용 영역을 유효하게 사용하도록 설정해야 한다. 즉, 안전면이나 수명의 관점으로부터, 캐패시터(24)를 적성으로 사용하기 위한 전압 범위를 통상 사용 영역으로 한 경우에, 캐패시터 전압 Vc가 최소 전압 Vmin에서 최대 전압 Vmax의 범위 내를 최대한으로 사용할수록, 전기 에너지를 유효하게 활용할 수 있어, 효율이 향상된다. 따라서 회생 에너지를 얻어 충전되었을 때의 캐패시터 전압이 Vmax에 가깝고, 역행 동작에 의해 방전되었을 때의 캐패시터 전압이 Vmin에 가까울수록 에너지 효율은 향상된다. 단, 실제로는, 예를 들어 경사지 등에서의 선회 작업으로 회생에 의한 캐패시터(24)로의 충전이 계속된 경우나, 압박 접촉 작업 등으로 캐패시터(24)로부터의 방전이 계속된 경우에 대비하여, 소정의 회생 에너지 Ex1이나, 소정의 역행 에너지 Ex2의 분만큼 여유를 갖게 한 설정값으로 한다. 이 시스템에 따르면, 후술하는 바와 같이, 캐패시터 잔량이 소정의 범위로부터 벗어난 경우에 있어서도, 유압 모터 단독 모드로의 전환이 가능하므로, 회생 에너지 Ex1 및 역행 에너지 Ex2를 작은 값으로 설정할 수 있어, 캐패시터(24)의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 최대 전압 Vmax 이상의 전압 범위는, 어시스트 발전 모터(23) 및 선회 전동 모터(25)로부터 회생되는 전기 에너지의 충전이 금지되는 회생 금지 영역이고, 최소 전압 Vmin 이하의 전압 범위는, 상부 선회체(20)의 선회 작업이 금지되는 선회 금지 영역이다. 컨트롤러(80)는, 이들 도 6에 나타내는 통상 사용 영역, 회생 금지 영역 및 선회 금지 영역을 기억하고 있다.
도 5로 되돌아가, 산출된 캐패시터 목표 전압 Vc*과 캐패시터 전압 Vc의 편차에 대해, 제어기(101)에서 비례 게인을 승산하고, 캐패시터(24)로부터 충방전해야 하는 출력을 연산한다. 또한, 요구 토크 산출 수단(102)에 의해, 제어기(101)에서 산출된 출력을 어시스트 발전 모터(23)의 회전 속도로 나누어 어시스트 발전 모터 토크 지령으로 환산하고, 파워 컨트롤 유닛(55)에 출력한다. 여기서, 캐패시터 전압 Vc는, 내부 저항값에 의한 전압 강하분을 보정부(103)에서 보정한 값으로 한다.
다음에, 도 5에 나타내는 선회 모터 추가 요구 토크 연산 처리 블록(104)의 처리를, 도 7에 나타내는 흐름도에 따라서 설명한다. 이 처리는, 어시스트 발전 모터(23)의 구동에 의한 충방전만으로는, 캐패시터(24)의 축전량을 소정의 범위로 유지할 수 없는 경우, 오퍼레이터에게 선회 감촉의 위화감을 부여하지 않는 범위의 토크를 선회 전동 모터(25)의 구동 토크를 추가하고, 캐패시터(24)의 축전량을 조절하는 것이다. 이에 의해, 캐패시터(24)의 축전량이 회생 금지 영역 및 선회 금지 영역에 이르기 어렵게 할 수 있다.
처음에, 선회 유압 모터(27)의 A 포트 압력과 B 포트 압력의 차로부터, 유압 모터 토크 Tmo를 계산한다. 여기서, 선회 유압 모터(27)의 A 포트와 B 포트는, 선회 유압 모터(27)의 작동유의 입구와 출구로 되는 2개의 포트이다. 다음에, 선회 유압 모터(27)가 구동하고 있는지 제동하고 있는지 여부를 판정한다. 구동시에는, 선회 조작량에 따라 설정되어 있는 구동 게인 테이블을 사용하여 게인을 산출하고, 산출한 구동 게인을 유압 모터 토크에 승산한 값을 전동 모터 토크 지령값 Tms1로 한다. 마찬가지로, 제동시에는, 선회 조작량에 따라 설정되어 있는 제동 게인 테이블을 사용하여 게인을 산출하고, 유압 모터 토크에 승산한 값을 전동 모터 토크 지령값 Tms1로 한다. 이 전동 모터 토크 지령값 Tms1은, 종래기의 유압 모터의 토크와 대략 동일해지도록 설정된다. 따라서 산출한 전동 모터 토크 지령값 Tms1은, 선회 조작 레버의 조작량이 중간 영역일 때에 커진다.
다음에, 캐패시터(24)의 충전 상태로부터 추가 요구 토크 Tadd를 산출한다. 본 실시 형태에 있어서는, 캐패시터 전압 Vc에 따라 입출력하는 충방전 전력을 정의하고, 선회 속도로 나눔으로써 추가 요구 토크로 환산한다. 도 8에 캐패시터 전압 Vc에 대해 추가 요구 출력 지령을 설정하는 테이블을 나타낸다. 선회 구동시에 있어서는, 캐패시터 전압이 VH1* 이상에 있어서, 소정의 방전 파워 Paddmax[kW]로 방전하도록, 추가 요구 출력을 설정하고 있다. 또한, 선회 회생시에 있어서는, 캐패시터 전압이 VL* 이하에 있어서, 소정의 충전 파워 Paddmin[kW]로 충전하도록 추가 요구 출력을 설정하고 있다.
또한, 도 8의 예에서는, 구동시와 제동시의 양쪽에 대해 추가 요구 출력을 설정하고 있지만, 시스템에 따라서는, 구동시, 또는 제동시의 어느 한쪽만을 설정할 수도 있다. 통상, 어시스트 발전 모터(23)에 비해 선회 전동 모터(25)의 최대 출력은 크기 때문에, 어시스트 발전 모터(23)만으로 캐패시터(24)의 축전량을 제어하는 것보다도, 에너지 매니지먼트를 행하기 쉬워진다. 또한, 효율의 관점으로부터도, 선회 전동 모터(25)의 제동시에 캐패시터에 축전된 회생 에너지는, 어시스트 발전 모터(23)를 구동하여 펌프 출력의 어시스트에 사용하는 것보다도, 선회 전동 모터(25)가 가속 선회할 때에 이용한 쪽이 효과적이다.
다음에, 산출한 추가 요구 토크 Tadd에 대해, 미리 설정한 상한값 Tadd1을 초과하는지 여부의 판정을 하고, 상한값 Tadd1을 초과하는 경우에는, 추가 요구 토크 Tadd＝Tadd1로 한다. 이 상한값 Tadd1은, 추가 요구 토크 Tadd와 선회 전동 모터(25)의 구동 토크 Tms1의 가산값으로 선회 전동 모터(25)를 구동하였을 때에, 오퍼레이터가 느끼는 선회 감촉과, 추가 요구 토크 Taad가 가산되어 있지 않은 선회 전동 모터(25)의 구동 토크 Tms1로 선회 전동 모터(25)를 구동하였을 때에, 오퍼레이터가 느끼는 선회 감촉에 차가 발생하지 않는 범위로 설정된다. 발명자들의 실험에 따르면, 선회 전동 모터(25)의 구동 토크 Tms1에 대해, 20％ 정도의 토크를 추가해도, 대부분의 오퍼레이터는 위화감을 느끼지 않는 것을 알 수 있다. 여기서는, 추가 요구 토크의 상한값은, 상기 유압 모터 토크 지령 Tms1에 게인 K1을 승산한 값(Tadd1＝K1·Tms1)으로 한다. 이상에 의해, 상기 전동 모터 토크 지령값 Tms1에 추가 토크 Tadd를 더한 것을 전동 모터 토크 지령값 Tms2(＝Tms1＋Tadd)로서 산출한다.
산출된 전동 모터 토크 지령값 Tms2는, 유압 전동 복합 선회 제어 블록(83)으로부터 파워 컨트롤 유닛(55)에 출력된다. 도 9에 상부 선회체(20)의 기동으로부터 정지에 이르기까지의 유압 모터 토크 Tmo 및 선회 전동 모터 토크 Tms1과, 선회 전동 모터 토크 Tms1에 추가되는 추가 토크 Tadd의 변화를 나타낸다. 이와 같은 제어를 행함으로써, 캐패시터(24)의 축전 상태를 적정한 범위에 관리하기 쉬워져, 이하에 설명하는 유압 단독 선회 모드로의 전환을 가능한 한 줄일 수 있다. 또한, 캐패시터(24)의 용량을 작게 한 시스템 구성을 실현할 수 있다. 또한, 오퍼레이터에게 조작상의 위화감을 부여하는 일 없이, 에너지도 유효하게 활용할 수 있어, 연비를 향상시킬 수 있다.
다음에, 도 5의 유압 단독 모드 전환 요구 연산 처리 블록(105)에 대해 설명한다. 선회 전동 모터(25)의 토크를 추가해도, 캐패시터(24)의 축전량이 소정의 범위 내에 수습되지 않는 경우, 선회 전동 모터(25)의 구동과 제동에 의한 캐패시터(24)로의 충방전을 방지하기 위해, 유압 전동 복합 선회 모드로부터 유압 단독 모드로 전환된다. 유압 단독 모드로의 전환은, 캐패시터(24)의 축전 상태에 기초하여 행하도록 설정하고, 축전량이 많은 경우에는 회생 금지 플래그, 축전량이 적은 경우에는 선회 금지 플래그를 각각 2단계로 출력한다.
도 10의 (a)는, 회생 금지 플래그의 설정예이다. 본 예의 경우에는, 캐패시터 전압이 회생 금지 영역의 임계값 Vmax에 이른 경우에, 회생 금지 플래그가 ON으로 되어, 유압 단독 모드로 전환되고, 캐패시터 전압이 통상 사용 영역의 중앙값 Vcent까지 복귀한 단계에서, 회생 금지 플래그가 OFF로 되어, 유압 단독 모드가 해제된다. 도 10의 (b)는 선회 금지 플래그의 설정예이다. 이 경우에는, 전압이 선회 금지 영역의 임계값 Vmin에 이른 경우에, 선회 금지 플래그가 ON으로 되어, 유압 단독 모드로 전환되고, 캐패시터 전압이 통상 사용 영역의 중앙값 Vcent까지 복귀한 단계에서, 선회 금지 플래그가 OFF로 되어, 유압 단독 모드가 해제된다. 이 경우의 플래그의 ON, OFF는, 가능한 한 조작 중의 쇼크를 저감시키기 위해, 선회 동작 및 조작이 행해지고 있지 않은 타이밍이 온 단계에서, 그 전환이 이루어진다.
또한, 도 10의 (a), (b)의 제어에 더하여, 캐패시터 전압이, 회생 금지 영역의 임계값 Vmax 이상의 소정의 전압값, 예를 들어 Vfull에 이른 단계에서, 제2 회생 금지 플래그를 ON으로 전환한다고 하는 제어 방법을 취할 수도 있다. 캐패시터 전압이 Vfull에 이르는 상태라 함은, 캐패시터(24)에 이상이 발생한 경우라고 판단되므로, 이 제2 회생 금지 플래그의 OFF로부터 ON으로의 전환은, 선회 동작이 행해지고 있는지 여부에 관계없이, 즉시 행해진다.
또한, 유압 전동 복합 선회 모드로부터 유압 단독 선회 모드로의 전환은, 상술한 에너지 매니지먼트 제어 블록(82)으로부터의 요구에 의해 행해지는 것 외에, 파워 컨트롤 유닛, 전동 모터, 캐패시터 등의 전동계에 이상이 발생한 경우에도 실시할 수 있다. 이 경우의 유압 전동 복합 선회 모드로부터 유압 단독 선회 모드로의 전환은, 이상 감시·이상 처리 블록(81)의 판단으로 행해진다.
유압 전동 복합 선회 모드와 유압 단독 선회 모드 사이의 모드 전환은, 모드 전환시에 유압 회로상의 밸브의 전환 동작이 행해지는 것 등에 의해, 조작상 가벼운 쇼크가 발생할 가능성이 있으므로, 에러 신호의 내용이 심각하지 않아, 즉시 전환하는 긴급성이 없는 경우에는, 선회 동작 및 조작이 행해지지 않는 타이밍, 혹은 프론트도 포함하여 조작이 전혀 행해지고 있지 않은 아이들링시 등에 행한다. 인버터의 과전류 이상 등, 시스템을 손상시킬 우려나 중대한 고장이나 재해로 이어질 우려가 있는 이상에 대해서는, 조작 중이어도, 즉시 전동계를 정지시키고, 유압 단독 선회 모드로 전환한다.
유압 단독 선회 제어 중에는, 어시스트 발전 모터(23)를 사용하여, 캐패시터 전압이 소정의 전압값으로 복귀할 때까지 충전 또는 방전을 행한다. 캐패시터 전압이 소정값보다도 커져, 유압 단독 선회 제어로 전환된 경우에는, 캐패시터 전압이 소정의 전압(본 예에서는, Vcent)으로 낮아질 때까지, 어시스트 발전 모터(23)는 최대 출력으로 어시스트 구동하도록 제어된다. 또한, 캐패시터 전압이 소정값보다도 작아져, 유압 단독 선회 제어로 전환된 경우에는, 캐패시터 전압이 소정의 전압(본 예에서는, Vcent)으로 높아질 때까지, 어시스트 발전 모터(23)는 최대 출력으로 발전 구동하도록 제어된다.
또한, 유압 단독 선회 제어 중에, 소정의 에러 처리에 의해, 혹은, 자연히 에러 신호가 해소된 경우에는, 선회 동작 및 조작이 행해지지 않는 타이밍, 혹은 프론트도 포함하여 조작이 전혀 행해지고 있지 않은 아이들링시 등에 있어서, 유압 전동 복합 선회 모드로의 복귀 동작을 행한다.
이와 같이, 캐패시터 전압이 소정의 회생 금지값 또는 선회 금지값에 이르렀을 때, 상부 선회체(20)의 구동 모드를, 유압 전동 복합 선회 모드로부터 유압 단독 선회 모드로 전환하면, 상부 선회체(20)의 구동을 계속할 수 있으므로, 높은 작업성을 유지할 수 있다. 또한, 상부 선회체(20)의 구동 모드가, 유압 전동 복합 선회 모드로부터 유압 단독 선회 모드로 전환되었을 때, 어시스트 발전 모터(23)를 풀로 구동하여 캐패시터(24)의 충방전을 촉진하므로, 빠르게 유압 전동 복합 선회 모드로 복귀할 수 있어, 연비의 향상, 소음의 저감 및 배기 가스량의 저감을 도모할 수 있다.
10 : 하부 주행체
11 : 크롤러
12 : 크롤러 프레임
13 : 우측 주행용 유압 모터
14 : 좌측 주행용 유압 모터
20 : 상부 선회체
21 : 선회 프레임
22 : 엔진
23 : 어시스트 발전 모터
24 : 캐패시터
25 : 선회 전동 모터
26 : 감속 기구
27 : 선회 유압 모터
30 : 셔블 기구
31 : 붐
32 : 붐 실린더
33 : 아암
34 : 아암 실린더
35 : 버킷
36 : 버킷 실린더
37 : 선회용 스풀
40 : 유압 시스템
41 : 유압 펌프
42 : 컨트롤 밸브
43 : 유압 배관
51 : 초퍼
52 : 선회 전동 모터용 인버터
53 : 어시스트 발전 모터용 인버터
54 : 평활 콘덴서
55 : 파워 컨트롤 유닛
56 : 메인 콘택터
57 : 메인 릴레이
58 : 돌입 전류 방지 회로
70 : 이그니션 키
71 : 게이트 로크 레버
72 : 선회 조작 레버
73 : 조작 레버(선회 이외)
74 : 유압→전기 신호 변환 디바이스
75 : 전기→유압 신호 변환 디바이스
76 : 파일럿압 신호 차단 밸브
77 : 유압 단독 선회 모드 고정 스위치
80 : 컨트롤러(선회 모드 전환 수단)
81 : 이상 감시·이상 처리 제어 블록
82 : 에너지 매니지먼트 제어 블록
83 : 유압 전동 복합 선회 제어 블록
84 : 유압 단독 제어 블록

Claims (6)

  1. 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 선회체와, 상기 선회체를 구동하는 제1 전동 모터 및 유압 모터와, 상기 선회체를 구동하기 위해 오퍼레이터가 조작하는 선회용 조작 레버와, 역행 동작시에는 상기 유압 펌프를 어시스트 구동하고, 상기 엔진에 의한 구동시에는 전기 에너지를 발생하는 제2 전동 모터와, 상기 제1 및 제2 전동 모터에 공급하기 위한 전기 에너지를 축적하는 축전 장치와, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 신호를 입력하고, 상기 축전 장치의 충방전을 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량에 관해, 당해 축전 장치의 최적의 사용 범위인 통상 사용 영역의 상한값 및 하한값과, 상기 통상 사용 영역의 상한값보다도 크고, 당해 축전 장치의 최대 축전량보다도 낮은 값으로 설정된 회생 금지값과, 상기 통상 사용 영역의 하한값보다도 작고, 당해 축전 장치의 최소 축전량보다도 높은 값으로 설정된 선회 금지값을 기억하고 있고,
    상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위 내에 있을 때에는, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 구동과 제동을 행하고, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위의 상한값을 초과하여 상기 회생 금지값에 이르렀을 때에는, 상기 유압 모터만을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 구동과 제동을 행하는 동시에, 상기 제2 전동 모터를 역행시켜 상기 축전 장치에 축적된 전기 에너지를 소비하고, 반대로, 상기 통상 사용 범위의 하한값을 하회하여 상기 선회 금지값에 이르렀을 때에는, 상기 유압 모터만을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 구동과 제동을 행하는 동시에, 상기 엔진에 의해 상기 제2 전동 모터를 구동하여 상기 축전 장치에의 충전을 행하는 것을 특징으로 하는, 선회체를 갖는 건설 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위의 상한값을 초과하여 상기 회생 금지값에 이르렀을 때, 상기 축전 장치의 축전량이, 상기 통상 사용 범위의 상한값과 하한값 사이에 설정된 소정의 중간값에 도달할 때까지, 상기 유압 모터만을 사용한 상기 선회체의 구동과 제동을 계속하고, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 중간값에 도달하였을 때, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용한 상기 선회체의 구동과 제동으로 전환되는 것을 특징으로 하는, 선회체를 갖는 건설 기계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위의 하한값을 하회하여 상기 선회 금지값에 이르렀을 때, 상기 축전 장치의 축전량이, 상기 통상 사용 범위의 상한값과 하한값 사이에 설정된 소정의 중간값에 도달할 때까지, 상기 유압 모터만을 사용한 상기 선회체의 구동과 제동을 계속하고, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 중간값에 도달하였을 때, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용한 상기 선회체의 구동과 제동으로 전환되는 것을 특징으로 하는, 선회체를 갖는 건설 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위 내에 있고, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 구동을 행하고 있을 때, 상기 축전 장치의 축전량에 따라 상기 제1 전동 모터의 구동 토크 지령값을 연산하고, 상기 제1 전동 모터는, 이 연산된 구동 토크 지령값에 기초하여 구동되는 것을 특징으로 하는, 선회체를 갖는 건설 기계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 축전량이 상기 통상 사용 범위 내에 있고, 상기 제1 전동 모터 및 상기 유압 모터의 양쪽을 사용하여, 상기 선회용 조작 레버의 조작량 및 조작 방향에 따른 상기 선회체의 제동을 행하고 있을 때, 상기 축전 장치의 축전량에 따라 상기 제1 전동 모터의 구동 토크 지령값을 연산하고, 상기 제1 전동 모터는, 이 연산된 구동 토크 지령값에 기초하여 구동되어, 상기 선회체의 제동을 행하는 것을 특징으로 하는, 선회체를 갖는 건설 기계.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 축전 장치의 축전량에 따라 연산되는 상기 제1 전동 모터의 구동 토크 지령값은, 동일 구동 또는 제동 조건에 있어서 상기 축전량에 따라 변동되지만, 그 변동 토크 폭은, 상기 동일 구동 또는 제동 조건에 있어서의 전동 모터와 유압 모터를 합계한 토크의 표준값에 대해, 20％ 이하인 것을 특징으로 하는, 선회체를 갖는 건설 기계.
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