KR20160129838A

KR20160129838A - 쇼벨

Info

Publication number: KR20160129838A
Application number: KR1020167020972A
Authority: KR
Inventors: 지쯔타카 타케오
Original assignee: 스미토모 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-11-09
Also published as: JP6633043B2; US20160340861A1; JP6246319B2; EP3115516B1; EP3115516A1; CN110056022A; JPWO2015133584A1; CN105940160A; JP2018013032A; US11486111B2; WO2015133584A1; JP6640167B2; KR102273523B1; EP3115516A4; JP2018035670A; CN105940160B

Abstract

본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 붐(4), 암(5) 및 엔드어태치먼트(6)로 구성되는 어태치먼트와, 상부선회체(3)에 탑재되는 엔진(11)과, 엔진(11)을 어시스트 가능한 전동발전기(12)와, 상부선회체(3)에 탑재되는 축전계(120)와, 전동발전기(12) 및 축전계(120)로부터의 전력으로 구동되는 선회용 전동기(21)와, 온도 검출부(S1~S6)와, 제어장치(30)를 갖는다. 제어장치(30)는, 온도 검출부(S1~S6)가 검출하는 전동발전기(12)에 관한 온도, 축전계(120)에 관한 온도 및 선회용 전동기(21)에 관한 온도 중 적어도 하나가 소정의 온도를 상회한 경우에 제어모드를 전환한다.

Description

쇼벨{Excavator}

본 발명은, 냉각계를 구비하는 쇼벨에 관한 것이다.

상부선회체를 선회시키기 위한 선회기구의 동력원으로서 전동구동장치부와 유압구동장치부를 병용하는 하이브리드식 쇼벨의 운전제어방법이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 운전제어방법은, 상부선회체를 선회시킬 때에 전동구동장치부를 구성하는 축전장치, 인버터/컨버터 유닛 및 모터부 중 어느 하나의 온도가 소정치를 상회한 경우에, 유압구동장치부로의 토크지령치에 대한 전동구동장치부로의 토크지령치의 비율을 낮춘다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2009-52339호

그러나, 상술한 운전제어방법은, 어느 하나의 온도가 소정치를 상회한 경우에 토크지령치의 비율을 낮출 뿐이며, 온도가 상승하는 부분의 온도관리를 적절하게 행하고 있다고는 할 수 없다.

상술을 감안하여, 온도가 상승하는 부분을 보다 적절하게 온도관리할 수 있는 쇼벨을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와, 붐, 암 및 엔드어태치먼트로 구성되는 어태치먼트와, 상기 상부선회체에 탑재되는 엔진과, 상기 엔진을 어시스트 가능한 전동발전기와, 상기 상부선회체에 탑재되는 축전계와, 상기 전동발전기 및 상기 축전계로부터의 전력으로 구동되는 선회용 전동기와, 온도 검출부와, 제어장치를 갖고, 상기 제어장치는, 상기 온도 검출부가 검출하는 상기 전동발전기에 관한 온도, 상기 축전계에 관한 온도 및 상기 선회용 전동기에 관한 온도 중 적어도 하나가 소정의 온도를 상회한 경우에 제어모드를 전환한다.

상술한 수단에 의하여, 온도가 상승하는 부분을 보다 적절하게 온도관리할 수 있는 쇼벨을 제공할 수 있다.

도 1은 하이브리드식 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 축전계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 축전계의 회로도이다.
도 5는 컨트롤러의 개략도이다.
도 6은 컨트롤러의 구성예를 나타내는 기능 블록도이다.
도 7은 선회출력제어부의 제어내용을 설명하는 개념도이다.
도 8은 온도센서의 검출치와 선회출력제한치의 관계를 나타내는 대응맵이다.
도 9는 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도와 정지온도의 사이에서 상하로 변동할 때의 제1 선회출력제한치의 추이를 설명하는 도이다.
도 10a는 통지부의 제어내용을 설명하는 도이다.
도 10b는 통지부의 제어내용을 설명하는 도이다.
도 10c는 통지부의 제어내용을 설명하는 도이다.
도 11은 냉각계의 구성예를 나타내는 도이다.
도 12는 냉각액펌프의 작동조건의 설명도이다.
도 13은 냉각액펌프의 정지조건의 설명도이다.
도 14는 냉각계의 냉각대상 중 하나인 인버터의 내부 개략도이다.
도 15는 인버터의 케이스 내의 분위기온도와 IPM온도의 시간적 추이를 나타내는 도이다.

도 1은, 본 발명이 적용되는 하이브리드식 쇼벨을 나타내는 측면도이다. 하이브리드식 쇼벨의 하부주행체(1)에는, 선회기구(2)를 개재하여 상부선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부선회체(3)에는, 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트를 구성하고, 붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부선회체(3)에는, 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진 등의 동력원이 탑재된다.

도 2는, 본 발명의 실시예에 관한 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선(破線), 전기구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타나 있다.

기계식 구동부로서의 엔진(11)과, 어시스트 구동부로서의 전동발전기(12)는, 변속기(13)의 2개의 입력축에 각각 접속되어 있다. 변속기(13)의 출력축에는, 유압펌프로서 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)가 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속되어 있다.

메인펌프(14)는, 쇼벨에 있어서의 유압구동계의 구성요소이며, 예를 들면, 사판식 가변용량형 유압펌프이다.

컨트롤밸브(17)는, 하이브리드식 쇼벨에 있어서의 유압계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 유압액추에이터로서의 우측주행용 유압모터(1R), 좌측주행용 유압모터(1L), 붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다.

전동발전기(12)에는, 전동발전기 제어부로서의 인버터(18)를 통하여, 축전기로서의 커패시터를 포함하는 축전계(120)가 접속된다. 또, 축전계(120)에는, 전동발전기 제어부로서의 인버터(20)를 통하여 전동작업요소로서의 선회용 전동기(21)가 접속되어 있다. 선회용 전동기(21)의 회전축(21A)에는, 리졸버(22), 메커니컬브레이크(23) 및 선회변속기(24)가 접속된다. 또, 파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속된다. 선회용 전동기(21)와, 인버터(20)와, 리졸버(22)와, 메커니컬브레이크(23)와, 선회변속기(24)로 부하구동계가 구성된다.

조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 페달(26C)을 포함한다. 레버(26A), 레버(26B) 및 페달(26C)은, 유압라인(27 및 28)을 통하여, 컨트롤밸브(17) 및 압력센서(29)에 각각 접속된다.

압력센서(29)는, 조작장치(26)의 조작내용을 압력의 형태로 검출하는 센서이며, 검출치를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 또, 엔진센서(29A)는, 엔진(11)의 흡기온도, 엔진회전수 등의 엔진(11)에 관한 데이터를 검출하는 센서이며, 검출치를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

온도 검출부로서의 온도센서(S1∼S6)는, 예를 들면 서미스터로 구성되고, 각 검출치를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 구체적으로는, 온도센서(S1)는, 전동발전기(12)의 온도(전동발전기온도)를 검출한다. 또, 온도센서(S2)는, 인버터(18)의 온도(제1 인버터온도)를 검출한다. 또, 온도센서(S3)는, 선회용 전동기(21)의 온도(선회용 전동기온도)를 검출한다. 또, 온도센서(S4)는, 인버터(20)의 온도(제2 인버터온도)를 검출한다. 또, 온도센서(S5)는, 축전계(120)에 포함되는 승강압 컨버터(100)의 온도(컨버터온도)를 검출한다. 또, 온도센서(S6)는, 축전계(120)에 포함되는 커패시터(19)의 온도(커패시터온도)를 검출한다. 예를 들면, 전동발전기(12) 및 선회용 전동기(21)의 온도를 측정하는 온도센서(S1, S3)에서는, 발열원인 스테이터부에 서미스터가 장착된다. 또, 커패시터(19)의 온도를 측정하는 온도센서(S6)에서는, 발열원인 커패시터셀의 전극에 서미스터가 장착된다. 다만, 인버터(18), 인버터(20), 승강압 컨버터(100)의 온도를 측정하는 온도센서(S2, S4, S5)에서는, IPM 등의 발열원에 서미스터를 직접적으로 장착하지 않고, 각 장치의 케이스 내의 분위기온도를 검출하도록 서미스터가 장착되어도 된다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨의 구동제어를 행하는 제어장치이다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, CPU 및 내부메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되며, 내부메모리에 저장된 프로그램을 CPU에 실행시킴으로써 각종 기능을 실현한다.

예를 들면, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29), 엔진센서(29A), 온도센서(S1∼S6) 등으로부터의 검출치를 받아 각종 연산을 실행하여, 엔진(11), 메인펌프(14), 인버터(18, 20), 출력부(50), 냉각계(70), 축전계(120) 등에 각종 지령을 출력한다.

출력부(50)는, 쇼벨의 조작자에 대하여 각종 정보를 출력하기 위한 장치이다. 본 실시예에서는, 출력부(50)는, 캐빈(10) 내에 설치되는 액정디스플레이 및 스피커를 포함하여, 쇼벨의 운전상태를 조작자에게 알린다.

냉각계(70)는, 냉각회로 내에서 냉각액을 순환시켜 적어도 하나의 전기기기와 축전기를 포함하는 복수의 냉각대상을 냉각하는 시스템이다. 본 실시예에서는, 냉각계(70)는, 전동발전기(12), 변속기(13), 인버터(18), 커패시터(19), 인버터(20), 선회용 전동기(21), 컨트롤러(30) 및 승강압 컨버터(100)를 냉각한다.

도 3은 축전계(120)의 구성을 나타내는 블록도이다. 축전계(120)는, 제1 축전기로서의 커패시터(19)와, 승강압 컨버터(100)와, 버스라인(제2 축전기)으로서의 DC버스(110)를 포함한다. 다만, 제1 축전기는, 전력을 충방전 가능한 장치이며, 예를 들면, 리튬이온 커패시터, 전기 이중층 커패시터, 리튬이온전지 등을 포함한다.

승강압 컨버터(100)는, 전동발전기(12) 및 선회용 전동기(21)의 운전상태에 따라, DC버스전압치가 일정한 범위 내에 들어가도록 승압동작과 강압동작을 전환하는 제어를 행한다. 다만, DC버스(110)의 전압은, DC버스전압 검출부(111)에 의하여 검출된다. DC버스(110)는, 인버터(18 및 20)와 승강압 컨버터(100)의 사이에 배치되어 있으며, 커패시터(19), 전동발전기(12) 및 선회용 전동기(21)의 사이에서의 전력의 수수(授受)를 행한다. 또, 승강압 컨버터(100)에도, 승강압 컨버터(100)의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부로서의 온도센서(S5)가 마련되어 있다. 다만, 온도센서(S5) 및 온도센서(S6)는, 예를 들면 서미스터로 구성되며, 각 검출치를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 또, 커패시터(19)의 온도는, 커패시터(19)의 냉각에 이용되는 냉각수의 온도를 검출함으로써 간접적으로 검출되어도 된다. 또, 커패시터(19)의 온도에 영향을 주는 냉각수 이외의 다른 열매체의 온도를 검출함으로써 간접적으로 검출되어도 된다.

다만, 온도센서(S5), 온도센서(S6), DC버스전압 검출부(111), 커패시터전압 검출부(112), 커패시터전류 검출부(113)는, 검출치를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

컨트롤러(30)는, 압력센서(29)로부터 공급되는 신호를 속도지령으로 변환하고, 선회용 전동기(21)의 구동제어를 행한다. 이 경우, 압력센서(29)로부터 공급되는 신호는, 선회기구(2)를 선회시키기 위하여 조작장치(26)를 조작한 경우의 조작량을 나타내는 신호에 상당한다.

컨트롤러(30)는, 전동발전기(12)의 운전제어(전동(어시스트)운전 또는 발전운전의 전환)를 행함과 함께, 승강압 제어부로서의 승강압 컨버터(100)를 구동제어하는 것에 의한 커패시터(19)의 충방전제어를 행한다. 컨트롤러(30)는, 커패시터(19)의 충전상태, 전동발전기(12)의 운전상태(어시스트운전 또는 발전운전) 및 선회용 전동기(21)의 운전상태(역행(力行)운전 또는 회생운전)에 근거하여, 승강압 컨버터(100)의 승압동작과 강압동작의 전환제어를 행하고, 이로써 커패시터(19)의 충방전제어를 행한다.

이 승강압 컨버터(100)의 승압동작과 강압동작의 전환제어는, DC버스전압 검출부(111)에 의하여 검출되는 DC버스전압치, 커패시터전압 검출부(112)에 의하여 검출되는 커패시터전압치 및 커패시터전류 검출부(113)에 의하여 검출되는 커패시터전류치에 근거하여 행해진다.

이상과 같은 구성에 있어서, 어시스트모터인 전동발전기(12)가 발전한 전력은, 인버터(18)를 통하여 축전계(120)의 DC버스(110)에 공급된 후, 승강압 컨버터(100)를 통하여 커패시터(19)에 공급되거나, 혹은 인버터(20)를 통하여 선회용 전동기(21)에 공급될 수 있다. 또, 선회용 전동기(21)가 회생운전하여 생성된 회생전력은, 인버터(20)를 통하여 축전계(120)의 DC버스(110)에 공급된 후, 승강압 컨버터(100)를 통하여 커패시터(19)에 공급되거나, 혹은 인버터(18)를 통하여 전동발전기(12)에 공급될 수 있다. 또, 커패시터(19)에 축적된 전력은, 승강압 컨버터(100) 및 DC버스(110)를 통하여 전동발전기(12) 및 선회용 전동기(21) 중 적어도 일방에 공급될 수 있다.

도 4는, 축전계(120)의 회로도이다. 승강압 컨버터(100)는, 리액터(101), 승압용 IGBT(102A), 강압용 IGBT(102B), 커패시터(19)를 접속하기 위한 전원접속단자(104), 인버터(18, 20)를 접속하기 위한 한 쌍의 출력단자(106), 및 한 쌍의 출력단자(106)에 병렬로 삽입되는 평활용 콘덴서(107)를 구비한다. 승강압 컨버터(100)의 한 쌍의 출력단자(106)와 인버터(18, 20)의 사이는, DC버스(110)에 의하여 접속된다.

리액터(101)의 일단은 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)의 중간점에 접속되고, 타단은 전원접속단자(104)에 접속된다. 리액터(101)는, 승압용 IGBT(102A)의 온/오프에 따라 발생되는 유도기전력을 DC버스(110)에 공급하기 위하여 마련되어 있다.

승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)는, 컨트롤러(30)에 의하여, 게이트단자에 PWM 전압이 인가됨으로써 구동된다. 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)에는, 정류소자인 다이오드(102a 및 102b)가 병렬 접속된다.

커패시터(19)는, 승강압 컨버터(100)를 통하여 DC버스(110)와의 사이에서 전력의 수수를 행할 수 있도록, 충방전 가능한 축전기이면 된다. 다만, 도 4에는, 축전기로서 커패시터(19)를 나타내지만, 커패시터(19) 대신에, 리튬이온전지 등의 충방전 가능한 이차전지, 리튬이온 커패시터, 또는 전력의 수수가 가능한 그 외의 형태의 전원이 축전기로서 이용되어도 된다.

전원접속단자(104) 및 출력단자(106)는, 커패시터(19) 및 인버터(18, 20)가 접속 가능한 단자이면 된다. 한 쌍의 전원접속단자(104)의 사이에는, 커패시터전압을 검출하는 커패시터전압 검출부(112)가 접속된다. 한 쌍의 출력단자(106)의 사이에는, DC버스전압을 검출하는 DC버스전압 검출부(111)가 접속된다.

커패시터전압 검출부(112)는, 커패시터(19)의 전압치(vbat_det)를 검출한다. DC버스전압 검출부(111)는, DC버스(110)의 전압(이하, DC버스전압: vdc_det)을 검출한다. 평활용 콘덴서(107)는, 출력단자(106)의 정극단자와 부극단자의 사이에 삽입되어, DC버스전압을 평활화하기 위한 축전소자이다. 이 평활용 콘덴서(107)에 의하여, DC버스(110)의 전압은 미리 정해진 전압으로 유지되고 있다. 커패시터전류 검출부(113)는, 커패시터(19)에 흐르는 전류의 값을 검출하는 검출수단이며, 전류 검출용의 저항기를 포함한다. 즉, 커패시터전류 검출부(113)는, 커패시터(19)에 흐르는 전류치(ibat_det)를 검출한다.

다음으로, 도 5를 참조하여, 컨트롤러(30)의 개략에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는 제어모드전환부(30F)를 갖는다. 제어모드전환부(30F)는, 온도 검출부로서의 온도센서(S1∼S6)의 각각의 출력에 근거하여 쇼벨의 제어모드를 전환한다. 예를 들면, 제어모드전환부(30F)는, 전동발전기온도, 제1 인버터온도, 선회용 전동기온도, 제2 인버터온도, 승강압 컨버터온도 및 커패시터온도를 감시하여, 이들 온도 중 적어도 하나가 소정의 온도를 상회한 경우에 쇼벨의 제어모드를 전환한다. 예를 들면, 제어모드전환부(30F)는, 선회용 전동기(21)의 움직임을 제한하지 않는 통상 선회모드를, 선회용 전동기(21)의 출력을 제한하는 선회제한모드로 전환한다. 혹은, 제어모드전환부(30F)는, 냉각계(70)를 구성하는 냉각액펌프의 작동을 정지시키는 냉각액펌프 정지모드를, 냉각액펌프를 작동시키는 냉각액펌프 작동모드로 전환한다.

또, 제어모드전환부(30F)는, 제어모드를 전환한 후에, 전동발전기온도, 제1 인버터온도, 선회용 전동기온도, 제2 인버터온도, 승강압 컨버터온도 및 커패시터온도 모두가 소정의 온도 이하가 된 경우에 쇼벨의 제어모드를 원래로 되돌려도 된다. 예를 들면, 제어모드전환부(30F)는, 선회제한모드를 통상 선회모드로 전환해도 된다. 혹은, 제어모드전환부(30F)는, 냉각액펌프 작동모드를 냉각액펌프 정지모드로 전환해도 된다.

도 6은, 컨트롤러(30)가 선회용 전동기(21)의 구동제어를 행할 때에 이용되는 기능요소를 나타낸다. 다만, 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 주로, 선회제어부(30A) 및 선회제한 제어부(30B)를 갖는다.

선회제어부(30A)는, 속도지령생성부(31), 감산기(32), PI제어부(33), 토크제한부(34), 감산기(35), PI제어부(36), 전류변환부(37), 선회동작 검출부(38) 및 PWM신호생성부(40)를 갖는다.

속도지령생성부(31)는, 압력센서(29)로부터 입력되는 전기신호에 근거하여 속도지령치를 생성한다. 또, 속도지령생성부(31)는, 선회제한 제어부(30B)로부터 입력되는 속도지령 리미트값을 이용하여 속도지령치를 속도지령 리미트값 이하로 제한한다. 구체적으로는, 생성한 속도지령치가 속도지령 리미트값 이상이면 속도지령 리미트값을 속도지령치로서 채용하고, 생성한 속도지령치가 속도지령 리미트값 미만이면 그 속도지령치를 그대로 채용한다. 그리고, 속도지령생성부(31)는, 채용한 속도지령치를 감산기(32)에 대하여 출력한다.

감산기(32)는, 속도지령치와 선회속도의 현재치의 편차를 PI제어부(33)에 대하여 출력한다. 선회속도의 현재치는, 예를 들면 선회동작 검출부(38)가 산출하는 값이다. 다만, 선회동작 검출부(38)는, 선회용 전동기(21)의 회전 위치 변화에 근거하여 선회속도값을 산출하고, 감산기(32)에 출력한다. 또, 선회용 전동기(21)의 회전 위치 변화는, 리졸버(22)에 의하여 검출된다.

PI제어부(33)는, 감산기(32)로부터 입력되는 편차에 근거하여 PI제어를 실행한다. 구체적으로는, PI제어부(33)는, 선회속도의 현재치가 속도지령치에 근접하도록 토크전류지령치를 생성한다. 그리고, PI제어부(33)는, 생성한 토크전류지령치를 토크제한부(34)에 대하여 출력한다.

토크제한부(34)는, 선회제한 제어부(30B)로부터 입력되는 토크 리미트값을 이용하여, PI제어부(33)로부터 입력되는 토크전류지령치를 토크 리미트값 이하로 제한한다. 구체적으로는, 토크전류지령치가 토크 리미트값 이상이면 토크 리미트값을 토크전류지령치로서 채용하고, 토크전류지령치가 토크 리미트값 미만이면 그 토크전류지령치를 그대로 채용한다. 그리고, 토크제한부(34)는, 채용한 토크전류지령치를 감산기(35)에 대하여 출력한다.

감산기(35)는, 토크전류지령치와 토크전류의 현재치의 편차를 PI제어부(36)에 대하여 출력한다. 토크전류의 현재치는, 예를 들면 전류변환부(37)가 산출하는 값이다. 다만, 전류변환부(37)는, 선회용 전동기(21)를 흐르는 모터 구동 전류의 값을 검출하고, 검출한 모터 구동 전류의 값을 토크전류지령치와 비교 가능한 값으로 변환하여 감산기(35)에 출력한다.

PI제어부(36)는, 감산기(35)로부터 입력되는 편차에 근거하여 PI제어를 실행한다. 구체적으로는, PI제어부(36)는, 토크전류의 현재치가 토크전류지령치에 근접하도록 인버터(20)를 구동하기 위한 구동지령치를 생성한다. 그리고, PI제어부(36)는, 생성한 구동지령치를 PWM신호생성부(40)에 대하여 출력한다.

PWM신호생성부(40)는, PI제어부(36)로부터 입력되는 구동지령치에 근거하여, 인버터(20)의 트랜지스터를 스위칭제어하기 위한 PWM신호를 생성하고, 생성한 PWM신호를 인버터(20)에 대하여 출력한다.

선회제한 제어부(30B)는, 제어모드전환부(30F)의 일례이며, 주로, 선회출력제어부(41) 및 통지부(42)를 갖는다.

선회출력제어부(41)는, 선회용 전동기(21)에 관련된 구성요소(이하, “선회관련 구성요소”로 함)의 온도에 따라 선회용 전동기(21)의 출력을 제어하는 기능요소이다. 본 실시예에서는, 선회관련 구성요소는, 전동발전기(12), 인버터(18), 선회용 전동기(21), 인버터(20), 승강압 컨버터(100) 및 커패시터(19) 등의 고전압 부품을 포함한다. 또, 선회관련 구성요소의 온도는, 전동발전기(12)에 관한 온도, 축전계(120)에 관한 온도 및 선회용 전동기(21)에 관한 온도를 포함한다. 또, 전동발전기(12)에 관한 온도는, 전동발전기(12)의 온도 및 인버터(18)의 온도를 포함하고, 축전계(120)에 관한 온도는, 커패시터(19)의 온도 및 승강압 컨버터(100)의 온도를 포함하며, 선회용 전동기(21)에 관한 온도는, 선회용 전동기(21)의 온도 및 인버터(20)의 온도를 포함한다.

또, 선회출력제어부(41)는, 온도센서(S1∼S6)의 각각의 검출치에 근거하여 도출되는 선회출력제한치를 이용하여 선회용 전동기(21)의 출력을 제어한다. 선회출력제한치는, 선회용 전동기(21)의 출력을 제한하기 위하여 이용하는 값이며, 예를 들면, 속도지령생성부(31)에 대한 속도지령 리미트값, 속도지령생성부(31)에 대한 최대속도 리미트값, 토크제한부(34)에 대한 토크 리미트값, 인버터(20)에 대한 출력 리미트값의 형태를 취할 수 있다. 다만, 선회출력제한치는, 값이 클수록 선회출력제한이 엄격하지 않고, 값이 작을수록 선회출력제한이 엄격한 것을 의미한다.

또, 본 실시예에서는, 선회출력제어부(41)는, 선회 중에 선회출력제한치를 갱신하는 경우는 없다. 조작필링이 악화되는 것을 방지하기 위해서이다. 구체적으로는, 선회출력제어부(41)는, 선회가속 직전의 선회정지시에 있어서의 선회출력제한치를 이용하여 선회용 전동기(21)의 출력을 제어하고, 선회 중에는 그 선회출력제한치를 유지한다.

도 7은, 선회출력제어부(41)에 의한 선회용 전동기(21)의 출력제어의 내용을 설명하는 개념도이다. 구체적으로는, 선회출력제어부(41)는, 온도센서(S1)가 검출하는 전동발전기(12)의 온도(전동발전기온도)로부터 제1 선회출력제한치를 도출하고, 온도센서(S2)가 검출하는 인버터(18)의 온도(제1 인버터온도)로부터 제2 선회출력제한치를 도출한다. 또, 선회출력제어부(41)는, 온도센서(S3)가 검출하는 선회용 전동기(21)의 온도(선회용 전동기온도)로부터 제3 선회출력제한치를 도출하고, 온도센서(S4)가 검출하는 인버터(20)의 온도(제2 인버터온도)로부터 제4 선회출력제한치를 도출한다. 또, 선회출력제어부(41)는, 온도센서(S5)가 검출하는 승강압 컨버터(100)의 온도(승강압 컨버터온도)로부터 제5 선회출력제한치를 도출하고, 온도센서(S6)가 검출하는 커패시터(19)의 온도(커패시터온도)로부터 제6 선회출력제한치를 도출한다. 다만, 선회출력제어부(41)는, 커패시터온도로부터 제6 선회출력제한치를 도출하는 대신에, 커패시터(19)의 냉각에 이용되는 냉각수의 온도로부터 제6 선회출력제한치를 도출해도 된다. 이 경우, 이하의 “커패시터온도”는 “냉각수온도”로 대체된다.

그리고, 선회출력제어부(41)는, 제1∼제6 선회출력제한치 중 최소치를 최종 선회출력제한치로서 도출한다.

그 후, 선회출력제어부(41)는, 최종 선회출력제한치에 대응하는 출력 리미트값을 인버터(20)에 대하여 출력한다. 출력 리미트값은, 예를 들면, 전력[kW], 전류[A], 전압[V] 등에 관한 값이다. 다만, 선회출력제어부(41)는, 출력 리미트값에 더하여 혹은 그 대신에, 최종 선회출력제한치에 대응하는 속도지령 리미트값을 속도지령생성부(31)에 대하여 출력해도 되고, 최종 선회출력제한치에 대응하는 토크 리미트값을 토크제한부(34)에 대하여 출력해도 되며, 최종 선회출력제한치에 대응하는 최대속도 리미트값을 속도지령생성부(31)에 대하여 출력해도 된다. 속도지령 리미트값은, 주로, 속도지령치를 제한하고, PI제어부(33)에서 생성되는 토크전류지령치를 제한하기 위하여 이용되며, 토크 리미트값은, 주로, 선회가속도의 최대치를 제한하기 위하여 이용되고, 최대속도 리미트값은, 주로, 선회속도의 최대치를 제한하기 위하여 이용된다.

또, 선회출력제어부(41)는, 최종 선회출력제한치를 작게 하여 선회용 전동기(21)의 출력을 제한한 경우에는, 메인펌프(14)의 출력을 동시에 제한해도 된다. 선회기구(2)의 움직임이 제한되는 데에 맞추어 어태치먼트의 움직임을 제한함으로써, 선회기구(2)의 움직임만이 둔해지는 것과 같은 조작필링의 악화를 방지하기 위해서이다.

도 8은, 온도센서(S1∼S6)의 각각의 검출치와 제1∼제6 선회출력제한치의 관계를 나타내는 대응맵이다. 구체적으로는, 도 8의 (A)의 대응맵은, 전동발전기온도와 제1 선회출력제한치의 관계를 나타내고, 도 8의 (B)의 대응맵은, 제1 인버터온도와 제2 선회출력제한치의 관계를 나타낸다. 또, 도 8의 (C)의 대응맵은, 선회용 전동기온도와 제3 선회출력제한치의 관계를 나타내고, 도 8의 (D)의 대응맵은, 제2 인버터온도와 제4 선회출력제한치의 관계를 나타낸다. 또, 도 8의 (E)의 대응맵은, 승강압 컨버터온도와 제5 선회출력제한치의 관계를 나타내고, 도 8의 (F)의 대응맵은, 커패시터온도와 제6 선회출력제한치의 관계를 나타낸다. 도 8의 (A)∼도 8의 (F)에 나타내는 대응맵은, 예를 들면 컨트롤러(30)의 내부메모리에 저장되어 있다. 선회출력제어부(41)는, 도 8의 (A)∼도 8의 (F)에 나타내는 대응맵을 참조하여, 전동발전기온도, 제1 인버터온도, 선회용 전동기온도, 제2 인버터온도, 승강압 컨버터온도 및 커패시터온도의 각각에 대응하는 제1∼제6 선회출력제한치를 도출한다.

구체적으로는, 선회출력제어부(41)는, 도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이, 전동발전기온도가 소정의 고온측 제한개시온도 tr1 이하이면, 제1 선회출력제한치로서 최대치 Pmax를 도출한다. 다만, 고온측 제한개시온도 tr1은, 전동발전기(12)의 과열에 기인하는 선회출력제한의 필요여부를 판정하기 위한 임계치이다. 또, 최대치 Pmax인 최종 선회출력제한치를 이용한 선회용 전동기(21)의 제어모드는 통상 선회모드에 상당하고, 최대치 Pmax 미만의 최종 선회출력제한치를 이용한 선회용 전동기(21)의 제어모드는 선회제한모드에 상당한다.

또, 선회출력제어부(41)는, 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도 tr1을 초과하여 서서히 상승하면, 제1 선회출력제한치로서 도출하는 값을 최대치 Pmax로부터 서서히 저하시킨다. 전동발전기(12)가 과열된 상태에서 선회용 전동기(21)를 최대출력으로 동작시키지 않도록 하기 위해서이다. 그리고, 선회출력제어부(41)는, 전동발전기온도가 소정의 정지온도 ts1에 도달한 경우에 제1 선회출력제한치로서 최소치 Pmin(예를 들면 값 제로임)을 도출한다. 다만, 정지온도 ts1은, 선회용 전동기(21)의 정지의 필요여부를 판정하기 위한 임계치이며, 이대로 전동발전기(12)를 계속하여 작동시켜 전동발전기온도를 더 상승시키면 전동발전기(12)의 고장을 일으킬 우려가 있는 온도이다.

다만, 제1 선회출력제한치를 서서히 저하시키는 것은, 선회용 전동기(21)의 움직임이 급변하지 않도록 하기 위해서이다. 또, 선회용 전동기(21)의 움직임이 급변하는 것을 방지하기 위해서는 보다 넓은 온도 범위에 걸쳐 제1 선회출력제한치를 서서히 저하시키는 것이 유효하다. 그러나, 과도하게 넓은 온도 범위에 걸쳐 제1 선회출력제한치를 서서히 저하시키는 구성, 예를 들면 고온측 제한개시온도 tr1을 과도하게 낮게 설정한 구성에서는, 전동발전기온도가 비교적 낮음에도 불구하고 선회용 전동기(21)의 움직임이 제한되어 버린다. 이로 인하여, 고온측 제한개시온도 tr1은, 쇼벨의 조작성과 전동발전기(12)의 과열 예방성의 밸런스를 고려하여 적절하게 설정되는 것이 바람직하다.

또, 제1 선회출력제한치로서 최소치 Pmin을 도출한 경우, 선회출력제어부(41)는, 제2∼제6 선회출력제한치의 크기에 관계 없이, 최종 선회출력제한치로서 최소치 Pmin을 도출한다. 최소치 Pmin은, 최종 선회출력제한치가 취할 수 있는 최소치를 위함이다. 이 경우, 선회출력제어부(41)는, 인버터(20)에 대하여 오프지령을 출력하여 인버터(20)의 출력을 정지시키고, 또한, 메커니컬브레이크(23)에 대하여 브레이크지령을 출력하여 메커니컬브레이크(23)에 의한 제동력을 발생시킨다. 그 결과, 선회용 전동기(21)는, 선회 중인지 아닌지에 관계 없이, 인버터(20)로부터의 전류 공급이 강제적으로 차단되고, 또한, 메커니컬브레이크(23)에 의하여 강제적으로 제동된다.

또, 선회출력제어부(41)는, 도 8의 (B)∼도 8의 (F)에 나타내는 바와 같이, 제1 인버터온도, 선회용 전동기온도, 제2 인버터온도, 승강압 컨버터온도 및 커패시터온도에 관해서도, 제1 선회출력제한치와 마찬가지로, 제2∼제6 선회출력제한치를 도출한다.

제2∼제6 선회출력제한치의 추이는, 고온측 제한개시온도 tr2∼tr6이 각각 고온측 제한개시온도 tr1과는 상이하고, 또, 정지온도 ts2∼ts6이 각각 정지온도 ts1과는 상이하다는 점에서 제1 선회출력제한치의 추이와 상이하다. 또, 각 온도가 고온측 제한개시온도 tr2∼tr6으로부터 정지온도 ts2∼ts6까지 상승할 때의 제2∼제6 선회출력제한치의 저하율(기울기)이 상이하다는 점에서 제1 선회출력제한치의 추이와 상이하다. 선회관련 구성요소마다 승온방식 및 냉각방식이 상이하기 때문이다. 그러나, 각 온도가 고온측 제한개시온도 tr2∼tr6 이하이면 제2∼제6 선회출력제한치가 최대치 Pmax가 되는 점, 및 각 온도가 정지온도 ts2∼ts6에 도달한 경우에 제2∼제6 선회출력제한치가 최소치 Pmin(값 제로)이 되는 점에서 제1 선회출력제한치의 추이와 동일하다. 또, 각 온도가 고온측 제한개시온도 tr2∼tr6으로부터 정지온도 ts2∼ts6까지 상승할 때에 제2∼제6 선회출력제한치가 서서히 저하되는 점에서 제1 선회출력제한치의 추이와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는, 6개의 선회출력제한치 중에서 제2 인버터온도에 관한 제4 선회출력제한치의 저하율(기울기)이 가장 작아지도록 각종 대응맵이 미리 등록되어 있다. 이로 인하여, 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 인버터(20)의 온도 변화에 따른 선회용 전동기(21)의 움직임의 변화를, 다른 선회관련 구성요소의 온도 변화에 따른 선회용 전동기(21)의 움직임의 변화보다 완만하게 할 수 있다.

다음으로, 도 9를 참조하여, 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도 tr1과 정지온도 ts1의 사이에서 상하로 변동될 때의 제1 선회출력제한치의 추이에 대하여 설명한다. 다만, 도 9의 (A)는, 제1 선회출력제한치와 전동발전기온도의 관계를 나타내는 도이며, 세로축에 제1 선회출력제한치를 배치하고, 가로축에 전동발전기온도를 배치한다. 또, 도 9의 (A) 중의 검은 동그라미는, 시각 D0∼D4의 각각에 있어서의 전동발전기온도와 제1 선회출력제한치의 대응 관계를 나타낸다. 또, 도 9의 (B)는, 제1 선회출력제한치의 시간적 추이를 나타내는 도이며, 세로축에 제1 선회출력제한치를 배치하고, 가로축에 시간축을 배치한다. 또, 도 9의 (C)는, 전동발전기온도의 시간적 추이를 나타내는 도이며, 세로축에 전동발전기온도를 배치하고, 가로축에 시간축을 배치한다. 다만, 도 9의 (B)의 시간축과 도 9의 (C)의 시간축은 공통된다. 또, 도 9는, 전동발전기온도가 변동될 때의 제1 선회출력제한치의 추이에 대하여 설명하지만, 제1 인버터온도, 선회용 전동기온도, 제2 인버터온도, 승강압 컨버터온도 및 커패시터온도의 각각이 변동될 때의 제2∼제6 선회출력제한치의 추이에 대해서도 동일한 설명이 적용될 수 있다.

구체적으로는, 도 9는, 시각 D0에 있어서 전동발전기온도가 t0이며, 제1 선회출력제한치가 최대치 Pmax인 것을 나타낸다.

또, 도 9는, 전동발전기온도가 시간의 경과와 함께 상승하면, 제1 선회출력제한치가 도 9의 (A) 및 도 9의 (B)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 최대치 Pmax인 채로 추이되는 것을 나타낸다.

또, 도 9는, 시각 D1에 있어서 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도 tr1을 초과하여 상승을 계속하면, 제1 선회출력제한치가 최대치 Pmax로부터 서서히 저하되고, 시각 D2에 있어서 전동발전기온도가 온도 t2에 도달하면, 값 P2(<Pmax)에 이르는 것을 나타낸다.

또, 도 9는, 전동발전기온도가 시각 D2에 있어서 하강으로 전환되어, 시각 D3에 있어서의 온도 t3까지 하강할 때에, 제1 선회출력제한치가, 도 9의 (A)의 실선을 따르지 않고, 도 9의 (A)의 파선을 따라 추이하는 것을 나타낸다. 구체적으로는, 도 9는, 제1 선회출력제한치가, 값 P3(>P2)까지 증가하지 않고, 값 P2인 채로 유지되는 것을 나타낸다.

또, 도 9는, 전동발전기온도가 온도 t3을 하회하여 계속해서 더 하강하는 경우, 시각 D34에 있어서 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도 tr1에 이르기까지, 제1 선회출력제한치가 값 P2를 유지하는 것을 나타낸다. 또, 도 9는, 시각 D34에 있어서 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도 tr1을 하회하면, 제1 선회출력제한치가 최대치 Pmax로 복귀하는 것을 나타낸다. 또, 도 9는, 시각 D4에 이르기까지 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도 tr1을 하회하여 온도 t4까지 계속 하강하더라도, 제1 선회출력제한치가 최대치 Pmax인 채로 유지되는 것을 나타낸다.

또, 도 9는, 전동발전기온도가 시각 D3에 있어서 온도 t3까지 하강한 후에 다시 상승으로 전환된 경우(도 9의 (C)의 일점쇄선 참조)에도, 제1 선회출력제한치가, 도 9의 (A)의 실선을 따르지 않고, 도 9의 (A)의 파선을 따라 추이하는 것을 나타낸다. 구체적으로는, 도 9는, 제1 선회출력제한치가, 값 P3(>P2)까지 증가하지 않고, 값 P2인 채로 유지되는 것을 나타낸다.

또, 도 9는, 전동발전기온도가 계속해서 더 상승하는 경우, 시각 D34a에 있어서 전동발전기온도가 온도 t2에 이르기까지, 제1 선회출력제한치가 값 P2를 유지하는 것을 나타낸다. 또, 도 9는, 전동발전기온도가 온도 t2를 초과하여 계속해서 더 상승하는 경우, 제1 선회출력제한치가, 다시 도 9의 (A)의 실선을 따라 추이하고, 시각 D4a에 있어서 전동발전기온도가 온도 t4a에 도달하면, 제1 선회출력제한치가 값 P4(<P2)에 이르는 것을 나타낸다(도 9의 (B)의 일점쇄선 참조).

이와 같이, 선회출력제어부(41)는, 고온측 제한개시온도 tr1을 상회하여 상승하는 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도 tr1과 정지온도 ts1의 사이에서 하강으로 전환된 경우에는, 그 반전시의 제1 선회출력제한치가 유지되도록 한다. 전동발전기온도의 하강반전에 즉응하여 선회출력제한치를 증대시키면 전동발전기온도의 상승반전을 일으킬 우려가 있기 때문이다. 구체적으로는, 선회출력제어부(41)는, 전동발전기온도가 고온측 제한개시온도 tr1을 하회하거나, 혹은 반전시의 온도 t2를 상회할 때까지는, 그 반전시의 제1 선회출력제한치가 유지되도록 한다. 그 결과, 선회출력제어부(41)는, 제1 선회출력제한치의 헌팅에 기인하여 선회용 전동기(21)의 움직임이 불안정해지는 것을 방지할 수 있다. 또, 선회출력제어부(41)는, 조작자의 의도에 반하여 상부선회체(3)의 가속도가 커지는 것을 방지할 수 있다.

여기에서 다시 도 6을 참조하여, 선회제한 제어부(30B)의 통지부(42)에 대하여 설명한다. 통지부(42)는, 선회관련 구성요소에 관한 정보를 조작자에게 통지하는 기능요소이다. 본 실시예에서는, 통지부(42)는, 소정의 조건이 충족된 경우에 출력부(50)에 통지지령을 출력하고, 선회관련 구성요소에 관한 정보를 출력부(50)로부터 출력시킨다.

구체적으로는, 통지부(42)는, 선회관련 구성요소의 온도에 따라 출력부(50)로부터 출력시키는 내용을 결정한다. 본 실시예에서는, 통지부(42)는, 온도센서(S1∼S6)의 각각의 검출치에 따라 캐빈(10) 내에 설치된 액정디스플레이에 표시시키는 표시내용을 결정한다. 또, 통지부(42)는, 캐빈(10) 내에 설치된 스피커로부터 알람을 음성출력시킨다.

도 10a∼도 10c는, 통지부(42)의 제어내용을 설명하는 도이다. 구체적으로는, 도 10a는, 출력부(50)를 구성하는 액정디스플레이(51)의 표시화면(51V)의 일례를 나타내는 도이다. 또, 도 10b는, 커패시터온도와 제6 선회출력제한치의 관계를 나타내는 대응맵이며, 도 8의 (F)에 대응한다. 또, 도 10c는, 표시화면(51V) 상에 표시되는 고전압부품온도 표시영역(51a)의 표시내용을 설명하는 도이다.

도 10a에 나타내는 바와 같이, 액정디스플레이(51)의 표시화면(51V)은, 주로, 고전압부품온도 표시영역(51a), 엔진작동시간 표시영역(5lb), 냉각수온도 표시영역(51c), 연료잔량 표시영역(51d), 작동유온도 표시영역(51e), 알람 표시영역(51f)을 포함한다.

고전압부품온도 표시영역(51a)은 고전압 부품의 온도상태를 화상표시하는 영역이고, 엔진작동시간 표시영역(5lb)은 엔진(11)의 누적작동시간을 화상표시하는 영역이다. 또, 냉각수온도 표시영역(51c)은 현재의 엔진냉각수의 온도상태를 화상표시하는 영역이고, 연료잔량 표시영역(51d)은 연료탱크에 저장되어 있는 연료의 잔량상태를 화상표시하는 영역이다. 또, 작동유온도 표시영역(51e)은 작동유탱크 내의 작동유의 온도상태를 화상표시하는 영역이고, 알람 표시영역(51f)은 경고 메시지 등의 각종 정보를 표시하는 영역이다.

통지부(42)는, 온도센서(S1∼S6)의 각각의 검출치에 따라 표시화면(51V) 상에 표시되는 고전압부품온도 표시영역(51a)의 표시내용을 결정한다. 고전압부품온도 표시영역(51a)은, 도 10a에 나타내는 바와 같이, 5개의 세그먼트를 포함하는 바그래프로 구성된다.

예를 들면, 통지부(42)는, 커패시터온도가 저온측 제한개시온도 tc6(도 10b 참조)을 하회하는 경우, 5개의 세그먼트 중 좌단 세그먼트를 점등표시시킨다(도 10c의 제1열 55a 참조). 저온측 제한개시온도 tc6은, 커패시터(19)의 난기(暖機; warming-up)부족에 기인하는 선회출력제한의 필요여부를 판정하기 위한 임계치이다. 이때, 커패시터(19)는 난기부족상태에 있고, 선회출력제어부(41)는 최대치 Pmax 미만의 최종 선회출력제한치를 이용하여 선회용 전동기(21)의 움직임을 제어한다.

구체적으로는, 선회출력제어부(41)는, 커패시터온도가 저온측 제한개시온도 tc6 미만이면, 커패시터온도가 낮을수록, 제6 선회출력제한치로서 도출하는 값을 최대치 Pmax로부터 서서히 저하시킨다. 커패시터(19)가 난기부족상태 그대로 선회용 전동기(21)를 최대출력으로 동작시키지 않도록 하기 위해서이다. 또, 통지부(42)는, 스피커로부터 알람을 출력시키지 않고, 액정디스플레이(51)의 표시화면(51V)에 있어서의 알람 표시영역(51f)에 메시지 “커패시터 난기 중(아이들링 중)/출력제한 중(기계 작동 중)”을 표시시킨다. 다만, 전동발전기온도, 제1 인버터온도, 선회용 전동기온도, 제2 인버터온도 및 승강압 컨버터온도에 대해서는, 저온측 제한개시온도가 설정되는 경우는 없다. 전동발전기(12), 인버터(18), 선회용 전동기(21), 인버터(20) 및 승강압 컨버터(100)는, 온도가 낮은 경우이더라도 적절하게 동작하기 때문이며, 오히려 온도가 낮을수록 양호하게 동작하기 때문이다.

또, 통지부(42)는, 커패시터온도가 저온측 제한개시온도 tc6 이상이며, 또한 고전압 부품인 선회관련 구성요소의 모든 온도가 소정의 3 세그먼트점등온도 미만인 경우, 5개의 세그먼트 중 좌측 2개의 세그먼트를 점등표시시킨다(도 10c의 제2열 55b 참조). 3 세그먼트점등온도는, 고전압부품온도 표시영역(51a)에 있어서의 5개의 세그먼트 중 좌측 3개의 세그먼트를 점등표시시킬지 아닐지를 판정하기 위한 임계치이며, 예를 들면, 커패시터온도에 관한 3 세그먼트점등온도 tm6(도 10b 참조)을 포함한다. 선회관련 구성요소의 모든 온도가 3 세그먼트점등온도 미만인 경우, 선회관련 구성요소 모두는 적온의 상태에 있으며, 선회출력제어부(41)는, 최대치 Pmax인 최종 선회출력제한치를 이용하여, 즉 선회출력을 제한하지 않고, 선회용 전동기(21)의 움직임을 제어한다. 또, 통지부(42)는, 스피커로부터 알람을 출력시키지 않고, 알람 표시영역(51f)에 메시지를 표시시키지도 않는다.

또, 통지부(42)는, 고전압 부품인 선회관련 구성요소 중 어느 하나의 온도가 3 세그먼트점등온도 이상이고 또한 4 세그먼트점등온도 미만인 경우, 5개의 세그먼트 중 좌측 3개의 세그먼트를 점등표시시킨다(도 10c의 제3열 55c 참조). 4 세그먼트점등온도는, 고전압부품온도 표시영역(51a)에 있어서의 5개의 세그먼트 중 좌측 4개의 세그먼트를 점등표시시킬지 아닐지를 판정하기 위한 임계치이며, 예를 들면, 커패시터온도에 관한 4 세그먼트점등온도 th6(도 10b 참조)을 포함한다. 예를 들면, 커패시터온도가 3 세그먼트점등온도 tm6 이상이고 또한 4 세그먼트점등온도 th6 미만인 경우, 좌측에 3개의 세그먼트를 점등표시시킨다. 이때, 선회관련 구성요소 모두는 여전히 적온의 상태에 있으며, 선회출력제어부(41)는, 최대치 Pmax인 최종 선회출력제한치를 이용하여, 즉 선회출력을 제한하지 않고, 선회용 전동기(21)의 움직임을 제어한다. 또, 통지부(42)는, 스피커로부터 알람을 출력시키지 않고, 알람 표시영역(51f)에 메시지를 표시시키지도 않는다.

또, 통지부(42)는, 고전압 부품인 선회관련 구성요소 중 어느 하나의 온도가 4 세그먼트점등온도 이상이고 또한 소정의 출력제한예고온도 미만인 경우, 5개의 세그먼트 중 좌측 4개의 세그먼트를 점등표시시킨다(도 10c의 제4열 55d 참조). 출력제한예고온도는, 선회출력제한이 행해질 우려가 있는지 없는지를 판정하기 위한 임계치이며, 예를 들면, 커패시터온도에 관한 출력제한예고온도 tw6(도 10b 참조)을 포함한다. 예를 들면, 커패시터온도가 4 세그먼트점등온도 th6 이상이고 또한 출력제한예고온도 tw6 미만인 경우, 좌측에 4개의 세그먼트를 점등표시시킨다. 이때, 선회관련 구성요소 모두는 여전히 적온의 상태에 있으며, 선회출력제어부(41)는, 최대치 Pmax인 최종 선회출력제한치를 이용하여, 즉 선회출력을 제한하지 않고, 선회용 전동기(21)의 움직임을 제어한다. 또, 통지부(42)는, 스피커로부터 알람을 출력시키지 않고, 알람 표시영역(51f)에 메시지를 표시시키지도 않는다.

또, 통지부(42)는, 고전압 부품인 선회관련 구성요소 중 어느 하나의 온도가 출력제한예고온도 이상이고 또한 소정의 고온측 제한개시온도 미만인 경우, 5개의 세그먼트 중 좌측 4개의 세그먼트를 점등표시시킨 상태에서, 선회출력제한이 행해질 우려가 있는 것을 조작자에게 통지한다. 예를 들면, 커패시터온도가 출력제한예고온도 tw6 이상이고 또한 고온측 제한개시온도 tr6(도 10b 참조) 미만인 경우, 좌측에 4개의 세그먼트를 점등표시시킨 상태에서, 스피커로부터 알람을 출력시키고, 알람 표시영역(51f)에 메시지 “출력제한예고”를 표시시킨다. 커패시터(19)의 온도가 더 상승한 경우에 선회출력제한이 행해질 우려가 있는 것을 조작자에게 통지하기 위해서이다. 이때, 선회관련 구성요소 모두는 여전히 적온의 상태에 있지만, 커패시터(19)는 과열경향, 즉 이 이상온도가 상승한 경우에는 과열상태가 될 수 있다. 다만, 선회출력제어부(41)는, 여전히, 최대치 Pmax인 최종 선회출력제한치를 이용하여, 즉 선회출력을 제한하지 않고, 선회용 전동기(21)의 움직임을 제어한다.

또, 통지부(42)는, 고전압 부품인 선회관련 구성요소 중 어느 하나의 온도가 소정의 고온측 제한개시온도 이상이고 또한 소정의 정지온도 미만인 경우, 5개의 세그먼트 모두를 점등표시시킨다(도 10c의 제5열 55e 참조). 예를 들면, 커패시터온도가 고온측 제한개시온도 tr6 이상이고 또한 정지온도 ts6(도 10b 참조) 미만인 경우, 5개의 세그먼트를 모두 점등표시시킨다. 이때, 커패시터(19)는 과열상태에 있으며, 선회출력제어부(41)는 최대치 Pmax 미만의 최종 선회출력제한치를 이용하여 선회용 전동기(21)의 움직임을 제어한다. 또, 통지부(42)는, 스피커로부터 알람을 출력시켜, 알람 표시영역(51f)에 메시지 “출력제한 중”을 표시시킨다.

또, 통지부(42)는, 고전압 부품인 선회관련 구성요소 중 어느 하나의 온도가 소정의 정지온도 이상인 경우, 5개의 세그먼트 모두를 점등표시시킨 상태에서, 선회관련 구성요소가 고장날 우려가 있는 것을 조작자에게 통지한다(도 10c의 제6열 55f 참조). 예를 들면, 커패시터온도가 소정의 정지온도 ts6 이상인 경우, 5개의 세그먼트를 모두 점등표시시킨 상태에서, 스피커로부터 알람을 출력시키고, 알람 표시영역(51f)에 메시지 “하이브리드 계통 오버히트”를 표시시킨다. 이때, 커패시터(19)는 오버히트상태에 있으며, 선회출력제어부(41)는 최소치 Pmin의 최종 선회출력제한치를 이용하여 선회용 전동기(21)의 움직임을 정지시킨다.

상술한 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 선회관련 구성요소의 온도가 소정의 고온측 제한개시온도에 도달한 경우에, 전동발전기(12)가 발전한 전력 및 커패시터(19)가 축적하고 있는 전력 중 적어도 일방에 의하여 구동되는 선회용 전동기(21)의 출력을 제한한다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 전동발전기(12)로부터의 전력과 축전계(120)로부터의 전력을 이용하는 선회용 전동기(21)에 관련된 선회관련 구성요소의 과열을 적절하게 방지할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 선회관련 구성요소의 각각의 온도와 선회출력제한치의 관계를 나타내는 대응맵을 참조하여, 온도센서(S1∼S6)의 각각의 검출치로부터 제1∼제6 선회출력제한치를 도출한다. 그리고, 그들 6개의 선회출력제한치 중 최소치(가장 엄격한 값)을 최종 선회출력제한치로서 도출하고, 그 최종 선회출력제한치를 이용하여 선회용 전동기(21)의 출력을 제어한다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 선회관련 구성요소 중 어느 하나의 온도가 소정의 고온측 제한개시온도에 도달한 경우에 선회용 전동기(21)의 출력을 제한하여 선회관련 구성요소의 과열을 적절하게 방지할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 라디에이터가 막힘을 일으켜 그 냉각 능력이 저하된 결과, 커패시터온도가 상승하여 고온측 제한개시온도 tr6에 도달한 경우에, 선회용 전동기(21)의 출력을 제한하여 커패시터(19)의 과열을 적절하게 방지할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 선회관련 구성요소 중 어느 하나의 온도가 소정의 출력제한예고온도에 도달한 경우, 선회용 전동기(21)의 출력을 제한하지 않고, 선회출력제한이 행해질 우려가 있는 것을 조작자에게 통지한다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 선회용 전동기(21)의 출력을 제한하기 전의 단계에서, 선회출력제한이 행해질 우려가 있는 것을 조작자에게 통지할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 선회관련 구성요소 중 어느 하나의 온도가 소정의 고온측 제한개시온도에 도달한 경우, 선회용 전동기(21)의 출력을 제한한 다음, 선회출력제한 중인 것을 조작자에게 통지한다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 선회관련 구성요소의 온도상승에 기인하여 선회출력제한이 행해지고 있는 것을 조작자에게 확실히 통지할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 더할 수 있다.

예를 들면, 상술한 실시예에서는, 대응맵은, 선회관련 구성요소의 온도가 고온측 제한개시온도로부터 정지온도까지 상승할 때에 선회출력제한치가 일정한 저하율로 선형적으로 저하되는 경향을 나타낸다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 대응맵은, 선회관련 구성요소의 온도가 고온측 제한개시온도로부터 정지온도까지 상승할 때에 선회출력제한치가 복수 단계의 저하율로 단계적으로 또한 선형적으로 저하되는 경향을 나타내는 것이어도 된다. 혹은, 대응맵은, 선회관련 구성요소의 온도가 고온측 제한개시온도로부터 정지온도까지 상승할 때에 선회출력제한치가 비선형적으로 저하되는 경향을 나타내는 것이어도 되고, 선회출력제한치가 복수 스텝에서 계단형상으로 저하되는 경향을 나타내는 것이어도 된다.

도 11은 냉각계(70)의 구성예를 나타내는 도이다. 냉각계(70)는, 주로, 냉각액펌프(71)와, 라디에이터(72)와, 냉각액탱크(73)와, 냉각관(74)을 포함한다.

냉각액펌프(71)는, 냉각액탱크(73)에 축적된 냉각액을 흡입하여 토출하고, 냉각관(74)으로 구성되는 냉각회로 내에서 냉각액을 순환시킨다. 본 실시예에서는, 냉각액펌프(71)는, 라디에이터(72)에 의하여 냉각된 냉각액을 토출한다. 그 후, 냉각액은, 컨트롤러(30), 커패시터(19), 인버터(18), 인버터(20), 승강압 컨버터(100), 선회용 전동기(21), 전동발전기(12) 및 변속기(13)의 각 기기에 인접하도록 배치된 냉각관(74) 내를 통하여 흐르고, 각 기기를 냉각한 후에 라디에이터(72)로 되돌아간다. 다만, 본 실시예에서는 냉각액은 물과 LLC(롱 라이프 쿨런트)의 혼합액이다.

또, 본 실시예에서는, 냉각관(74)은, 인버터(18), 인버터(20) 및 승강압 컨버터(100)의 각각에 인접하는 부분에서는 3개의 루트로 나뉘어 병렬로 배치되고, 그 외의 부분에서는 직렬로 배치된다. 단, 냉각관(74)은, 병렬 접속, 직렬 접속을 포함하여, 임의의 접속방법으로 배관되어도 된다.

또, 본 실시예에서는, 하나의 냉각회로를 이용하는 구성이 채용되지만 복수의 냉각회로를 이용하는 구성이 채용되어도 된다. 그 경우, 각 냉각회로에 대하여 하나의 냉각액펌프를 이용하는 구성이 채용되어도 되고, 복수의 냉각회로에 대하여 하나의 냉각액펌프를 이용하는 구성이 채용되어도 된다. 또, 냉각액펌프가 토출하는 냉각액의 흐름방향을 전환하는 전환밸브가 이용되어도 되고, 냉각액의 유량을 조정하는 유량제어밸브가 이용되어도 된다.

또, 본 실시예에서는, 냉각액펌프(71)는, 컨트롤러(30)(제어모드전환부(30F))로부터의 제어신호(작동신호·정지신호)에 따라 작동·정지가 제어된다. 또, 본 실시예에서는, 냉각액펌프(71)는, 소정 회전으로 회전하는 고정용량형 펌프이지만, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호(속도신호)에 따라 회전수(단위시간당 토출량)가 변경되어도 된다. 또, 냉각액펌프(71)는, 가변용량형 펌프여도 된다. 다만, 작동신호에 따라 개시되는 냉각액펌프(71)의 제어모드는 냉각액펌프 작동모드에 상당하고, 정지신호에 따라 개시되는 냉각액펌프(71)의 제어모드는 냉각액펌프 정지모드에 상당한다.

다음으로, 도 12를 참조하여, 냉각액펌프(71)의 작동조건에 대하여 설명한다. 컨트롤러(30)는, 엔진흡기온도가 소정 온도 Te보다 높은 경우, 엔진(11)의 시동이 행해진 경우, 냉각액펌프 정지 후 경과시간이 소정 시간 t1에 도달한 경우, 제1 인버터온도 및 제2 인버터온도를 포함하는 인버터온도 중 어느 하나가 소정 온도 TIH보다 높은 경우, 컨버터온도가 소정 온도 TCH보다 높은 경우, 전동발전기온도가 소정 온도 TAH보다 높은 경우, 선회용 전동기온도가 소정 온도 TSH보다 높은 경우, 혹은 커패시터온도가 소정 온도 TBH보다 높은 경우에, 냉각액펌프(71)를 작동시킨다.

구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 엔진센서(29A)가 검출하는 엔진흡기온도가 소정 온도 Te보다 높은 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킨다. 외기온도가 높기 때문에 커패시터(19)를 난기할 필요가 없어 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시킬 필요가 없다고 판단할 수 있기 때문이다. 다만, 커패시터(19)의 난기는, 커패시터온도가 소정 온도 미만인 경우에 컨트롤러(30)가 실행하는 처리이며, 컨트롤러(30)는, 커패시터(19)의 충방전에 따른 커패시터(19)의 내부저항에 의한 자기 발열에 의하여 커패시터(19)의 온도를 상승시킨다. 커패시터온도가 낮은 경우의 높은 내부저항에 기인하여 커패시터(19)의 충방전시에 커패시터전압이 허용 전압 범위를 일탈하여 커패시터(19)의 열화 또는 파손이 발생해 버리는 것을 방지하기 위해서이다. 또, 컨트롤러(30)는, 커패시터(19)의 난기를 행하는 경우에는, 냉각액펌프(71)의 다른 정지조건(후술)을 충족시키는 한에 있어서, 커패시터(19)의 난기를 촉진시키 위하여 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시킨다. 다만, 컨트롤러(30)는, 엔진흡기온도 대신에 외기온도에 근거하여 냉각액펌프(71)를 작동시킬지 아닐지를 판정해도 된다.

또, 컨트롤러(30)는, 엔진센서(29A)가 검출하는 엔진회전수에 근거하여 엔진(11)의 시동이 행해졌는지 아닌지를 판정하고, 엔진(11)의 시동이 행해졌다고 판정한 경우에, 엔진 정지 중에 정지하고 있었던 냉각액펌프(71)를 작동시킨다. 엔진(11)의 일시적인 정지에 기인하여 냉각액펌프(71)의 정지계속시간이 과도하게 길어짐으로써 냉각대상의 온도가 과도하게 상승한 상태를 조기에 해소하기 위해서이다. 다만, 컨트롤러(30)는, 이그니션스위치의 출력 등에 근거하여 엔진(11)의 시동이 행해졌는지 아닌지를 판정해도 되고, 전동발전기(12)의 회전수에 의하여 엔진(11)의 시동이 행해졌는지 아닌지를 판정해도 된다. 또, 엔진(11)의 종료시간이 소정 시간 이상이라고 판단할 수 있는 경우, 컨트롤러(30)는, 엔진(11)의 시동시에 있어서의 냉각액펌프(71)의 작동을 생략해도 된다. 냉각대상의 온도가 충분히 내려가 있다고 판단할 수 있기 때문이다.

또, 컨트롤러(30)는, 냉각액펌프(71)에 대하여 정지신호를 출력한 후의 경과시간인 냉각액펌프 정지 후 경과시간을 감시하여, 냉각액펌프 정지 후 경과시간이 소정 시간 t1에 도달한 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킨다. 냉각액펌프(71)의 정지계속시간이 과도하게 길어짐으로써 냉각대상의 온도가 과도하게 상승해 버리는 것을 방지하기 위해서이다.

또, 컨트롤러(30)는, 온도센서(S2)가 검출하는 제1 인버터온도가 소정 온도 TIH보다 높은 경우, 혹은 온도센서(S4)가 검출하는 제2 인버터온도가 소정 온도 TIH보다 높은 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킨다. 인버터(18) 및 인버터(20)의 과열을 방지하기 위해서이다. 또, 컨트롤러(30)는, 온도센서(S5)가 검출하는 컨버터온도가 소정 온도 TCH보다 높은 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킨다. 승강압 컨버터(100)의 과열을 방지하기 위해서이다. 또, 컨트롤러(30)는, 온도센서(S1)가 검출하는 전동발전기온도가 소정 온도 TAH보다 높은 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킨다. 전동발전기(12)의 과열을 방지하기 위해서이다. 또, 컨트롤러(30)는, 온도센서(S3)가 검출하는 선회용 전동기온도가 소정 온도 TSH보다 높은 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킨다. 선회용 전동기(21)의 과열을 방지하기 위해서이다. 또, 컨트롤러(30)는, 온도센서(S6)가 검출하는 커패시터온도가 소정 온도 TBH보다 높은 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킨다. 커패시터(19)의 과열을 방지하기 위해서이다.

다음으로, 도 13을 참조하여, 냉각액펌프(71)의 정지조건에 대하여 설명한다. 컨트롤러(30)는, 엔진흡기온도가 소정 온도 Te 이하일 것, 엔진시동 후 경과시간이 소정 시간 t2 이상일 것, 냉각액펌프 작동 후 경과시간이 소정 시간 t2 이상일 것, 인버터온도가 소정 온도 TIL 이하일 것, 컨버터온도가 소정 온도 TCL 이하일 것, 전동발전기온도가 소정 온도 TAL 이하일 것, 선회용 전동기온도가 소정 온도 TSL 이하일 것, 및 커패시터온도가 소정 온도 TBL 이하일 것의 모든 조건이 충족된 경우에, 냉각액펌프(71)를 정지시킨다.

엔진흡기온도가 소정 온도 Te 이하일 것의 조건은, 외기온도가 낮은 경우에는 커패시터(19)의 난기가 필요해져 냉각액펌프(71)를 정지시키는 쪽이 커패시터(19)의 난기에 있어서 효율적이라고 판단할 수 있는 것에 근거한다.

또, 엔진시동 후 경과시간이 소정 시간 t2 이상일 것의 조건은, 냉각액펌프(71)의 간헐운전(후술)에 의한 효과가 적절하게 실현되도록 하기 위한 것이다. 구체적으로는, 엔진(11)의 시동이 행해지면 냉각액펌프(71)가 작동하기 때문에, 엔진시동 후의 경과시간이 소정 시간 t2에 도달한 것은, 냉각액펌프(71)가 소정 시간 t2에 걸쳐 작동한 것을 의미한다. 그리고, 소정 시간 t2는, 냉각액펌프(71)의 간헐운전(후술)에 의한 효과를 실현하는 데에 충분한 시간으로 설정된다. 냉각액펌프 작동 후 경과시간이 소정 시간 t2 이상일 것의 조건에 대해서도 동일하다.

인버터온도가 소정 온도 TIL 이하일 것, 컨버터온도가 소정 온도 TCL 이하일 것, 전동발전기온도가 소정 온도 TAL 이하일 것, 선회용 전동기온도가 소정 온도 TSL 이하일 것, 및 커패시터온도가 소정 온도 TBL 이하일 것의 조건은, 냉각계(70)의 냉각대상인 각 기기의 과열을 방지하면서 불필요한 냉각액펌프(71)의 작동을 억제하기 위한 것이다.

다음으로, 도 14를 참조하여, 인버터(18)의 온도의 측정방법에 대하여 설명한다. 다만, 도 14는, 냉각계(70)의 냉각대상 중 하나인 인버터(18)의 내부 개략도이다. 또, 도 14가 간격이 넓은 해칭으로 나타내는 영역은, 인버터(18)의 케이스 내부를 나타내고, 간격이 좁은 해칭으로 나타내는 영역은, 냉각계(70)를 구성하는 냉각관(74)의 내부를 나타낸다. 또, 도 14의 화살표(AR1)는, 냉각관(74) 내의 냉각액의 흐름을 나타낸다. 다만, 인버터(18)의 온도의 측정방법은, 인버터(20) 및 승강압 컨버터(100)의 각각의 온도의 측정에도 적용될 수 있다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 인버터(18)는, 발열원인 복수(도 14에서는 2개)의 인텔리전트 파워모듈인 IPM(60a, 60b)과, 기판(61)을 포함한다. 또, 기판(61)에는, 인버터(18)의 케이스 내의 분위기온도를 검출하기 위한 온도센서(S2)가 설치된다. 또, 냉각관(74)은, IPM(60a, 60b)과 접촉하도록 배치되고, 온도센서(S2)는, IPM(60a, 60b)과 접촉하지 않도록 배치된다.

이로 인하여, IPM(60a, 60b)의 열은, 열전도에 의하여 냉각관(74)에 전달되고, 냉각관(74) 내에서 냉각액이 흐르면, 냉각관(74)에 전달된 열은 냉각액과 함께 외부로 방출된다. 그 결과, IPM(60a, 60b), 냉각관(74)의 온도는 비교적 급격하게 하강한다. 그리고, 냉각관(74)의 온도가 인버터(18)의 케이스 내의 공기의 온도보다 낮아지면, 케이스 내의 공기가 냉각되고, 또한 냉각된 공기의 대류에 의하여 기판(61) 및 온도센서(S2)의 열이 냉각관(74)에 전달된다. 이로 인하여, 온도센서(S2)가 검출하는 분위기온도는, IPM(60a, 60b), 냉각관(74)의 온도 변화에 대하여 서서히 변화되어, 비교적 완만하게 하강한다. 이와 같이, 냉각관(74) 내에서 냉각액이 흐르면, IPM(60a, 60b)은, 온도센서(S2)가 검출하는 분위기온도보다 낮은 상태가 된다.

한편, 냉각관(74) 내의 냉각액 흐름이 멈추면, 냉각관(74)에 전달된 열이 외부로 방출되지 않게 된다. 그 결과, IPM(60a, 60b), 냉각관(74)의 온도는 비교적 급격하게 상승한다. 그리고, 냉각관(74)의 온도가 인버터(18)의 케이스 내의 공기의 온도보다 높아지면, 케이스 내의 공기가 가열되고, 그 가열된 공기의 대류에 의하여 IPM(60a, 60b), 냉각관(74)의 열이 온도센서(S2)에 전달된다. 이로 인하여, 온도센서(S2)가 검출하는 분위기온도는, IPM(60a, 60b), 냉각관(74)의 온도 변화에 대하여 서서히 변화되어, 비교적 완만하게 상승한다. 이와 같이, 냉각관(74) 내의 냉각액 흐름이 멈추면, IPM(60a, 60b)의 온도는, 온도센서(S2)가 검출하는 분위기온도보다 높은 상태가 된다.

상술한 현상으로부터, 냉각액의 흐름을 발생시키는 시간과 냉각액의 흐름을 멈추는 시간을 적절하게 설정함으로써, 발열원의 온도와 분위기온도의 괴리를 제어할 수 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 발열원의 온도와 분위기온도의 괴리를 제어할 수 있으면, 복수의 발열원의 각각의 온도를 직접 측정하지 않아도, 분위기온도로부터 복수의 발열원의 각각의 온도를 추정할 수 있다.

따라서, 컨트롤러(30)는, 냉각액펌프(71)의 작동과 정지를 반복함으로써 발열원의 온도와 분위기온도의 괴리를 제어한다. 다만, 이하에서는, 냉각액펌프(71)의 작동과 정지를 반복하는 것을 냉각액펌프(71)의 간헐운전이라고 한다.

다음으로, 도 15를 참조하여, 냉각액펌프(71)의 간헐운전에 의한 효과의 일례에 대하여 설명한다. 다만, 도 15는, 인버터(18)의 케이스 내의 분위기온도와 발열원인 IPM(60a)의 온도(IPM온도)의 시간적 추이를 나타내는 도이다. 도 15에 있어서, 실선의 추이선은 IPM온도의 시간적 추이를 나타내고, 점선의 추이선은 분위기온도의 시간적 추이를 나타낸다. 또, 도면 중의 검은 동그라미는, 냉각액펌프(71)의 작동을 개시시켰을 때의 IPM온도를 나타내고, 도면 중의 흰 동그라미는, 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시켰을 때의 IPM온도를 나타낸다. 다만, 본 실시예에서는, IPM(60a)에 있어서 열적으로 가장 엄격한 조건이 되도록, 조작자는 인버터(18)를 계속적으로 동작시키고 있다. 이로 인하여, 쇼벨이 실제로 사용될 때와 같이 조작자가 인버터(18)를 단속적으로 동작시킨 경우에는, 냉각액펌프(71)의 간헐운전내용이 동일하면, IMP온도의 상승경향은 도시된 것보다 작은 것이 된다. 또, 분위기온도에 대한 IPM온도의 고온측으로의 괴리도 보다 작은 것이 된다. 이는, 그 가장 엄격한 조건에 있어서 분위기온도로부터 IPM온도의 고온 이상을 검지할 수 있도록 하면, 그 외의 조건에서는 IPM온도의 고온 이상을 검지하지 못할 우려가 없는 것을 의미한다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(30)는, 소정의 정지계속시간 t1(상술한 소정 시간 t1에 상당)에 걸치는 냉각액펌프(71)의 정지와 소정의 작동계속시간 t2(상술한 소정 시간 t2에 상당)에 걸치는 냉각액펌프(71)의 작동을 교대로 반복한다. 다만, 본 실시예에서는, 정지계속시간 t1은 작동계속시간 t2보다 길다.

구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 냉각액펌프(71)에 대하여 작동신호를 출력하여 냉각액펌프(71)의 작동을 개시시킨다. 그리고, 냉각액펌프(71)를 작동시킨 후 작동계속시간 t2가 경과한 시점에서 냉각액펌프(71)에 대하여 정지신호를 출력하여 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시킨다. 그리고, 냉각액펌프(71)를 정지시킨 후 정지계속시간 t1이 경과한 시점에서 냉각액펌프(71)에 대하여 작동신호를 출력하여 냉각액펌프(71)의 작동을 재개시킨다. 그 후, 컨트롤러(30)는, 동일한 조건으로 냉각액펌프(71)의 작동과 정지를 반복한다.

그 결과, IPM온도는, 냉각액펌프(71)의 정지에 의한 비교적 급격한 상승과, 냉각액펌프(71)의 작동에 의한 비교적 급격한 하강을 반복하면서도, 보다 장기적으로는 상승경향을 나타낸다. 다만, 상술한 바와 같이, 도 15의 시간적 추이는 인버터(18)가 계속적으로 동작하는 경우의 것이기 때문에, 인버터(18)가 단속적으로 동작하는 경우의 시간적 추이와는 상이하다. 구체적으로는, 인버터(18)가 단속적으로 동작하는 경우에는, 인버터(18)가 정지하고 있는 시간이 길어질수록, IPM온도의 상승경향은 억제되고, 나아가서는 하강경향으로 전환된다.

한편, 상술한 타이밍으로 냉각액펌프(71)의 작동과 정지가 반복된 경우, 분위기온도는, 보다 장기적으로 본 경우의 IPM온도의 상승경향을 따라 상승한다. 그리고, 시각 d1을 넘었을 때, 분위기온도에 대한 IPM온도의 고온측으로의 괴리도(냉각액펌프(71)의 작동개시시의 IPM온도와 분위기온도의 차(DH)), 및 분위기온도에 대한 IPM온도의 저온측으로의 괴리도(냉각액펌프(71)의 작동 정지시의 IPM온도와 분위기온도의 차(DL))는 대략 일정해진다. 이는, 냉각액펌프(71)의 작동계속시간과 정지계속시간을 적절하게 설정함으로써, 보다 장기적으로 본 경우의 IPM온도의 상승경향과 분위기온도의 상승경향이 맞춰지는 것을 의미한다.

이 관계로부터, 컨트롤러(30)는, 분위기온도가 소정의 상한온도에 도달한 경우에, IPM온도가 허용 최대온도에 도달했다고 판단할 수 있고, 인버터(18)의 과열을 방지하기 위한 적절한 처리를 실행시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 분위기온도에 근거하여 인버터(18)의 온도관리를 실행할 수 있다.

예를 들면, 컨트롤러(30)는, 온도센서(S2)의 검출치가 소정의 상한값에 도달한 경우에, 냉각액펌프(71)를 계속적으로 작동시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 선회용 전동기(21)의 움직임을 제한하는 등, 쇼벨의 움직임을 제한해도 되고, 냉각액펌프(71)의 단위시간당 토출량을 증대시켜도 된다.

다만, 상술한 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 정지계속시간 t1이 경과한 시점에서 냉각액펌프(71)의 작동을 재개시키지만, 정지계속시간 t1이 경과하기 전이더라도 상술한 다른 작동조건이 충족된 경우에는 냉각액펌프(71)의 작동을 재개시킨다. 단, 이 제어는, IPM온도의 상승경향을 억제하는 효과가 있기 때문에, 분위기온도에 근거하는 인버터(18)의 온도관리에 악영향을 주는 경우는 없다.

이상의 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 냉각회로 내에서 냉각액을 순환시켜 적어도 하나의 전기기기와 축전기를 포함하는 복수의 냉각대상을 냉각하는 냉각계를 제어한다. 그리고, 복수의 냉각대상의 각각의 온도 중 어느 하나가 소정의 대응하는 임계치에 도달한 경우에 냉각액펌프(71)의 작동을 개시시켜 냉각액의 순환을 개시시킨다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 소정의 작동조건이 충족될 때까지는 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시킬 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 냉각액펌프(71)의 작동이 필요하다고 판단할 때까지는 냉각액펌프(71)를 정지시켜 둘 수 있고, 냉각계를 보다 효율적으로 제어할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 축전기의 난기를 행하는 경우에 냉각액펌프(71)를 정지시킴으로써 축전기의 난기를 촉진시킬 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 복수의 냉각대상의 각각의 온도가 소정의 대응하는 임계치를 하회한 경우에 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시켜 냉각액의 순환을 정지시킨다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 소정의 정지조건이 충족된 경우에 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시킬 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 냉각액펌프(71)의 작동을 불필요하게 계속시키지 않고, 냉각계를 보다 효율적으로 제어할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 소정의 정지계속시간 t1에 걸치는 냉각계(70)의 정지에 의한 냉각액의 순환정지와 소정의 작동계속시간 t2(<t1)에 걸치는 냉각계(70)의 작동에 의한 냉각액의 순환을 반복한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 정지계속시간 t1에 걸치는 냉각액펌프(71)의 정지와 작동계속시간 t2에 걸치는 냉각액펌프(71)의 작동의 반복인 냉각액펌프(71)의 간헐운전을 실행한다. 이로 인하여, IPM(60a, 60b) 등의 복수 발열원을 포함하는 인버터(18) 등의 전기기기의 온도관리를, 복수의 발열원의 각각의 온도가 아닌, 전기기기의 케이스 내의 분위기온도에 근거하여 실행할 수 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 복수의 발열원의 각각에 온도센서를 장착하지 않고, 케이스 내에 설치된 하나의 온도센서의 검출치에 근거하여 온도관리를 실행할 수 있다. 이로 인하여, 전기기기의 온도관리에 필요한 온도센서의 수를 줄일 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 분위기온도가 소정 온도에 도달한 경우에, 전기기기의 움직임을 제한하거나 혹은 정지시켜도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 인버터(18)의 케이스 내의 분위기온도가 소정 온도에 도달한 경우에 선회용 전동기(21)의 움직임을 제한하거나 혹은 정지시킴으로써 인버터(18)의 움직임을 제한하거나 혹은 정지시켜도 된다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 인버터(18)의 과열을 방지할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 복수의 냉각대상의 각각의 온도에 관계없이, 엔진시동시에 소정 시간에 걸쳐 냉각액펌프(71)를 작동시켜 냉각액을 순환시킨다. 이로 인하여, 엔진(11)의 일시적인 정지에 기인하여 냉각액펌프(71)의 정지계속시간이 과도하게 길어짐으로써 냉각대상의 온도가 과도하게 상승된 상태를 조기에 해소할 수 있다. 또, 엔진(11)이 일시적으로 정지된 경우이더라도, 인버터(18) 등의 전기기기의 온도관리를, IPM 등의 복수 발열원의 각각의 온도가 아닌, 케이스 내의 분위기온도에 근거하여 실시할 수 있다. 구체적으로는, 엔진(11)이 일시적으로 정지된 경우이더라도, 냉각액펌프 정지 후 경과시간이 소정 시간 t1에 도달한 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킴으로써, 온도센서가 검출하는 분위기온도와 온도센서가 검출하지 않는 발열원의 온도의 차가 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 냉각액펌프(71)의 간헐운전 유효성을 유지할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시켜 냉각액의 순환을 정지시킨 후 소정 시간이 경과한 경우에, 냉각액펌프(71)의 작동을 재개시켜 냉각액의 순환을 개시시킨다. 이로 인하여, 냉각액펌프(71)의 정지계속시간이 과도하게 길어짐으로써 냉각대상의 온도가 과도하게 상승해 버리는 것을 방지할 수 있다. 또, 냉각액펌프(71)를 정지시킨 경우이더라도, 인버터(18) 등의 전기기기의 온도관리를, IPM 등의 복수 발열원의 각각의 온도가 아닌, 케이스 내의 분위기온도에 근거하여 실시할 수 있다. 구체적으로는, 냉각액펌프(71)를 정지시킨 경우이더라도, 냉각액펌프 정지 후 경과시간이 소정 시간 t1에 도달한 경우에 냉각액펌프(71)를 작동시킴으로써, 온도센서가 검출하는 분위기온도와 온도센서가 검출하지 않는 발열원의 온도의 차가 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상술한 바와 같이, 냉각액펌프(71)의 간헐운전 유효성을 유지할 수 있다. 또, 커패시터(19)의 난기시에 냉각액펌프(71)를 일시적으로 정지시켰다고 해도 냉각액펌프(71)의 간헐운전에 의한 효과에 영향을 주는 경우는 없다.

또, 컨트롤러(30)는, 냉각액펌프(71)의 작동을 개시시켜 냉각액의 순환을 개시시킨 후 소정 시간이 경과한 경우에, 냉각액펌프(71)의 작동을 정지시켜 냉각액의 순환을 정지시킨다. 이로 인하여, 냉각액펌프(71)의 간헐운전 유효성을 유지하면서도, 냉각액펌프(71)의 작동을 불필요하게 계속시키지 않고, 냉각계를 보다 효율적으로 제어할 수 있다.

예를 들면, 상술한 냉각회로에서는, 커패시터(19)는, 냉각관(74)이 3개의 루트로 분기되기 전의 컨트롤러(30)의 하류에 배치되지만, 컨트롤러(30)의 상류에 배치되어도 되고, 선회용 전동기(21)의 상류이고 또한 분기된 루트가 합류된 후의 부분에 배치되어도 된다. 기본적으로, 인버터(18), 커패시터(19), 인버터(20) 등의 전기기기는, 전동발전기(12), 선회용 전동기(21) 등의 전동기기의 냉각 전에 냉각되면 된다. 이로 인하여, 전기기기, 전동기기의 순서로 냉각되는 것이라면, 각 전기기기의 냉각순서는 임의이며, 각 전동기기의 냉각순서도 임의이다. 단, 본 발명은, 전동기기 후에 전기기기를 냉각하는 구성을 배제하는 경우는 없다. 따라서, 커패시터(19)는, 선회용 전동기(21), 전동발전기(12), 또는 변속기(13)의 하류에 배치되어도 된다. 다만, 컨트롤러(30) 및 변속기(13) 중 적어도 일방의 냉각은 생략되어도 된다.

또, 상술한 실시예에서는, 커패시터온도는, 커패시터셀의 전극에 장착된 서미스터로 구성되는 온도센서(S6)에 의하여 검출되지만, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 커패시터온도는, 커패시터(19)의 냉각에 이용되는 냉각수의 온도를 검출함으로써 간접적으로 검출되어도 된다.

또, 본원은, 2014년 3월 6일에 출원한 일본 특허출원 2014-044239호 및 2014년 3월 12일에 출원한 일본 특허출원 2014-049501호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이들 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참고로 원용한다.

1: 하부주행체
1R: 우측주행용 유압모터
1L: 좌측주행용 유압모터
2: 선회기구
3: 상부선회체
4: 붐
5: 암
6: 버킷
7: 붐실린더
8: 암실린더
9: 버킷실린더
10: 캐빈
11: 엔진
12: 전동발전기
13: 변속기
14: 메인펌프
15: 파일럿펌프
16: 고압유압라인
17: 컨트롤밸브
18: 인버터
19: 커패시터
20: 인버터
21: 선회용 전동기
22: 리졸버
23: 메커니컬브레이크
24: 선회변속기
25: 파일럿라인
26: 조작장치
26A, 26B: 레버
26C: 페달
27: 유압라인
28: 유압라인
29: 압력센서
29A: 엔진센서
30: 컨트롤러
31: 속도지령생성부
32: 감산기
33: PI제어부
34: 토크제한부
35: 감산기
36: PI제어부
37: 전류변환부
38: 선회동작 검출부
40: PWM신호생성부
50: 출력부
51: 액정디스플레이
51V: 표시화면
51a: 고전압부품온도 표시영역
5lb: 엔진작동시간 표시영역
51c: 냉각수온도 표시영역
51d: 연료잔량 표시영역
51e: 작동유온도 표시영역
51f: 알람 표시영역
60a, 60b: IPM
61: 기판
70: 냉각계
71: 냉각액펌프
72: 라디에이터
73: 냉각액탱크
74: 냉각관
100: 승강압 컨버터
101: 리액터
102A: 승압용 IGBT
102B: 강압용 IGBT
104: 전원접속단자
106: 출력단자
107: 콘덴서
110: DC버스
111: DC버스전압 검출부
112: 커패시터전압 검출부
113: 커패시터전류 검출부
120: 축전계
S1∼S6: 온도센서

Claims

하부주행체와,
상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
붐, 암 및 엔드어태치먼트로 구성되는 어태치먼트와,
상기 상부선회체에 탑재되는 엔진과,
상기 엔진에 연결된 전동발전기와,
상기 상부선회체에 탑재되는 축전계와,
상기 축전계 및 상기 전동발전기로부터의 전력이 공급되는 DC버스와,
상기 DC버스에 접속된 전동기기와,
냉각액을 순환시켜 인버터, 상기 축전계 및 상기 전동기기를 냉각하는 냉각계와,
상기 인버터, 상기 축전계 및 상기 전동기기의 각각의 온도를 취득하는 온도 검출부와,
제어장치를 갖고,
상기 제어장치는, 상기 온도 검출부가 취득하는 온도 중 적어도 하나가 소정의 온도를 상회한 경우에 제어모드를 전환하고, 전환 전에 비하여 열이 억제되기 쉬운 제어모드로 하는 쇼벨.
제 1 항에 있어서,
상기 전동발전기 및 상기 축전계로부터의 전력으로 구동되는 선회용 전동기를 갖고,
상기 제어장치는, 상기 온도 검출부가 검출하는 온도의 각각으로부터 도출한 선회출력제한치 중 가장 엄격한 선회출력제한치를 이용하여 상기 선회용 전동기의 출력을 제어하는 쇼벨.
제 2 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 온도 검출부가 검출하는 온도의 각각에 관하여 온도와 선회출력제한치의 관계를 나타내는 대응맵을 갖고, 상기 대응맵을 참조하여 선회출력제한치를 도출하는 쇼벨.
제 3 항에 있어서,
상기 대응맵의 각각은, 온도가 소정 온도를 초과한 경우에 선회출력제한치가 소정의 기울기로 감소하는 경향을 나타내고,
상기 대응맵의 각각에 있어서의 상기 기울기는 서로 상이한 쇼벨.
제 4 항에 있어서,
상기 선회용 전동기에 관한 온도는, 상기 선회용 전동기에 접속되는 인버터의 온도를 포함하고,
상기 인버터의 온도에 관한 대응맵에 있어서의 상기 기울기는, 다른 대응맵에 있어서의 상기 기울기보다 작은 쇼벨.
제 1 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 온도 검출부가 검출하는 온도의 각각에 근거하여 선회출력제한이 행해질 우려가 있는지 없는지를 판정하고, 상기 온도 중 어느 하나에 근거하여 선회출력제한이 행해질 우려가 있다고 판정한 경우에 선회출력제한예고를 통지하는 쇼벨.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각계는, 냉각회로 내에서 냉각액을 순환시켜 적어도 하나의 전기기기와 축전기를 포함하는 복수의 냉각대상을 냉각하고,
상기 제어장치는, 상기 온도 검출부가 검출하는 상기 복수의 냉각대상 중 어느 하나의 온도가 소정의 대응하는 임계치에 도달한 경우에 상기 냉각액의 순환을 개시시키는 쇼벨.
제 7 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 온도 검출부가 검출하는 상기 복수의 냉각대상의 각각의 온도가 소정의 대응하는 임계치를 하회한 경우에 상기 냉각액의 순환을 정지시키는 쇼벨.
제 7 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 온도 검출부가 검출하는 상기 복수의 냉각대상의 각각의 온도에 관계없이, 엔진시동시에 소정 시간에 걸쳐 상기 냉각액을 순환시키는 쇼벨.
제 7 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 냉각액의 순환을 정지시킨 후, 소정 시간이 경과한 경우에, 상기 냉각액의 순환을 개시시키는 쇼벨.
제 7 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 냉각액의 순환을 개시시킨 후, 소정 시간이 경과한 경우에, 상기 냉각액의 순환을 정지시키는 쇼벨.
제 1 항에 있어서,
복수의 열원을 포함하는 전기기기와,
상기 복수의 열원의 분위기온도를 검출하는 분위기온도 검출부와,
상기 복수의 열원에 접하는 냉각관 내에서 냉각액을 순환시켜 상기 전기기기를 냉각하는 냉각계를 갖고,
상기 제어장치는, 소정의 작동계속시간에 걸치는 상기 냉각계의 작동에 의한 상기 냉각액의 순환과 소정의 정지계속시간에 걸치는 상기 냉각계의 정지에 의한 상기 냉각액의 순환정지를 반복하며,
상기 소정의 작동계속시간은, 상기 소정의 정지계속시간보다 짧은 쇼벨.
제 12 항에 있어서,
상기 분위기온도 검출부는, 상기 전기기기의 케이스 내의 분위기온도를 검출하고,
상기 제어장치는, 상기 분위기온도 검출부에 의하여 검출되는 분위기온도가 소정 온도에 도달한 경우에, 상기 전기기기의 움직임을 제한하거나 혹은 정지시키는 쇼벨.