WO2010128645A1 - ハイブリッド建設機械の制御装置 - Google Patents

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WO2010128645A1
WO2010128645A1 PCT/JP2010/057637 JP2010057637W WO2010128645A1 WO 2010128645 A1 WO2010128645 A1 WO 2010128645A1 JP 2010057637 W JP2010057637 W JP 2010057637W WO 2010128645 A1 WO2010128645 A1 WO 2010128645A1
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pilot
pressure
neutral
valve
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治彦 川崎
祐弘 江川
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カヤバ工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for a hybrid construction machine that uses an electric motor as a drive source.
  • a hybrid structure in a construction machine such as a power shovel, for example, generates electricity by rotating a generator with surplus output of an engine, stores the electric power in a battery, and drives an electric motor with the electric power of the battery to operate an actuator. I try to let them.
  • the generator is rotated by the energy discharged from the actuator to generate electric power, and the electric power is similarly stored in the battery, and the electric motor is driven by the electric power of the battery to operate the actuator (see JP2002-275945A). ).
  • the engine keeps rotating even when the actuator is stopped. In such a case, since the pump rotates together with the engine, the pump discharges a so-called standby flow rate.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a hybrid construction machine that achieves a power generation function by effectively using a standby flow rate of a pump to regenerate energy.
  • the present invention is a control device for a hybrid construction machine, comprising a variable displacement pump, a plurality of operation valves for controlling the flow rate of discharged oil guided from the variable displacement pump to each actuator, and the operation valve is in a neutral position.
  • a neutral flow path for guiding the discharge oil of the variable displacement pump to the tank, a pilot pressure generating throttle provided on the downstream side of the operation valve in the neutral flow path, and a pilot pressure generating throttle A pilot channel through which the pressure generated upstream is guided; a regulator that controls the tilt angle of the variable displacement pump to be larger as the pilot pressure in the pilot channel is lower; and the operating status of the operation valve
  • An operation state detector to detect, a regenerative hydraulic motor connected in parallel with the variable displacement pump, and a flow for connecting the variable displacement pump and the hydraulic motor.
  • An electromagnetic valve that opens and closes the generator, a generator connected to the hydraulic motor, a pilot flow path switching electromagnetic valve that switches communication and blocking between the neutral flow path and the pilot flow path, and the pilot flow path switching electromagnetic valve
  • a pressure reducing valve for reducing the pilot pressure guided to the regulator through the pilot flow path
  • the solenoid valve is set to an open position to discharge oil from the variable displacement pump
  • a controller for setting the pilot flow path switching electromagnetic valve to a cutoff position.
  • the discharge oil of the variable displacement pump is supplied to the regenerative hydraulic motor through the electromagnetic valve. Therefore, the standby flow rate of the variable displacement pump can be used effectively.
  • the pilot flow path switching solenoid valve is set to the cutoff position, and a regulator that controls the tilt angle of the variable displacement pump is equipped with a pressure reducing valve. Since the reduced pilot pressure is introduced, the tilt angle of the variable displacement pump is kept large. Therefore, since the flow rate of the discharge oil supplied from the variable displacement pump to the hydraulic motor increases, the regenerative energy can be increased.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a control device for a hybrid construction machine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure during regeneration.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a control device for a hybrid construction machine according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a control device for a hybrid construction machine according to a third embodiment of the present invention.
  • the power shovel is provided with variable capacity first and second main pumps 71 and 72 driven by an engine 73 as a prime mover.
  • the first and second main pumps 71 and 72 rotate coaxially.
  • the engine 73 is provided with a generator 1 that exhibits the power generation function using the remaining power of the engine 73.
  • the engine 73 is provided with a rotation speed sensor 74 as a rotation speed detector that detects the rotation speed of the engine 73.
  • the hydraulic fluid discharged from the first main pump 71 is supplied to the first circuit system 75.
  • the first circuit system 75 includes, in order from the upstream side, the operation valve 2 that controls the swing motor 76, the operation valve 3 that controls the arm cylinder (not shown), and the operation for the second speed of the boom that controls the boom cylinder 77. It has a valve 4, an operation valve 5 that controls a preliminary attachment (not shown), and an operation valve 6 that controls a first travel motor (not shown) for left travel.
  • Each operation valve 2 to 6 controls the operation of each actuator by controlling the flow rate of the discharged oil guided from the first main pump 71 to each actuator.
  • the operation valves 2 to 6 and the first main pump 71 are connected through a neutral flow path 7 and a parallel flow path 8 parallel to the neutral flow path 7.
  • a throttle 9 for generating a pilot pressure is provided downstream of the operation valve 6 for the first travel motor in the neutral flow path 7.
  • the throttle 9 generates a high pilot pressure on the upstream side when the flow rate passing therethrough is high, and generates a low pilot pressure on the upstream side when the flow rate passing therethrough is small.
  • the neutral flow path 7 allows all or part of the hydraulic oil discharged from the first main pump 71 to pass through the throttle 9 to the tank 94 when all the operation valves 2 to 6 are in the neutral position or in the vicinity of the neutral position. Lead. At this time, since the flow rate passing through the throttle 9 increases, a high pilot pressure is generated.
  • the neutral flow path switching electromagnetic valve 10 has a solenoid connected to the controller 90.
  • the neutral flow path switching electromagnetic valve 10 is set to the fully open position shown in the figure by the action of the spring force of the spring when the solenoid is not excited, and is set to the throttle position against the spring force of the spring when the solenoid is excited.
  • the throttle opening when the neutral flow path switching electromagnetic valve 10 is switched to the throttle position is set smaller than the throttle 9 opening.
  • a pilot flow path 11 is connected between the operation valve 6 and the neutral flow path switching electromagnetic valve 10 in the neutral flow path 7.
  • a pressure generated on the upstream side of the throttle 9 is guided to the pilot flow path 11 as a pilot pressure.
  • the pilot flow path 11 is connected to a regulator 12 that controls the tilt angle of the first main pump 71.
  • the regulator 12 controls the tilt angle of the first main pump 71 in inverse proportion to the pilot pressure in the pilot flow path 11 to control the displacement amount of the first main pump 71 per rotation. Therefore, when the operation valves 2 to 6 are fully stroked to eliminate the flow of the neutral flow path 7 and the pilot pressure in the pilot flow path 11 becomes zero, the tilt angle of the first main pump 71 becomes maximum, and one rotation The amount of push-off is maximized.
  • a pressure reducing valve 80 and a pilot flow path switching electromagnetic valve 81 are provided in parallel.
  • the pilot flow path switching electromagnetic valve 81 is provided in a bypass flow path 82 that bypasses the pressure reducing valve 80.
  • the pilot flow path switching solenoid valve 81 is set to the illustrated communication position when the solenoid is not energized, and the hydraulic oil from the neutral flow path 7 to the pilot flow path 11 bypasses the pressure reducing valve 80. On the other hand, when the solenoid is energized, it is set to the cutoff position, and the neutral flow path 7 communicates with the pilot flow path 11 only through the pressure reducing valve 80. As described above, the pilot flow path switching electromagnetic valve 81 switches communication and blocking between the neutral flow path 7 and the pilot flow path 11.
  • the pilot flow path switching electromagnetic valve 81 is switched to the cutoff position and the neutral flow path 7 and the pilot flow path 11 communicate with each other through the pressure reducing valve 80, the pilot pressure introduced to the regulator 12 is reduced by the pressure reducing valve 80. Is done.
  • the pilot pressure acting on the regulator 12 is lower when the pilot flow path switching electromagnetic valve 81 is in the cutoff position than when the pilot flow path switching electromagnetic valve 81 is in the communication position, as much as the pressure is reduced by the pressure reducing valve 80. Accordingly, the tilt angle of the first main pump 71 is increased, and the amount of push-off per rotation of the first main pump 71 is relatively increased.
  • the pilot flow path 11 is provided with a first pressure sensor 13 as a pressure detector that detects the pressure of the pilot flow path 11.
  • the pressure signal detected by the first pressure sensor 13 is output to the controller 90. Since the pilot pressure in the pilot flow path 11 changes according to the operation amount of the operation valves 2 to 6, the pressure signal detected by the first pressure sensor 13 changes according to the required flow rate of the first circuit system 75. become. Further, the controller 90 determines whether or not all of the operation valves 2 to 6 are in the neutral position according to the pressure signal detected by the first pressure sensor 13. That is, in the controller 90, the pressure generated upstream of the throttle 9 when all the operation valves 2 to 6 are in the neutral position is stored in advance as the set pressure.
  • the controller 90 determines that all of the operation valves 2 to 6 are in the neutral position and the actuators connected thereto are in a non-working state. be able to. Thus, the controller 90 determines whether or not all the operation valves 2 to 6 are in the neutral position based on the pressure detected by the first pressure sensor 13.
  • the first pressure sensor 13 that detects the pilot pressure in the pilot flow path 11 corresponds to an operation status detector that detects the operation status of the operation valves 2 to 6.
  • the operation status detector of the present invention is not limited to the first pressure sensor.
  • a sensor as a position detector that detects the neutral position of each of the operation valves 2 to 6 may be provided as the operation status detector.
  • the controller 90 determines whether or not all the operation valves 2 to 6 are in the neutral position based on the detection result of the sensor.
  • the second main pump 72 is connected to the second circuit system 78.
  • the second circuit system 78 includes, in order from the upstream side thereof, an operation valve 14 that controls a second traveling motor (not shown) for right traveling, an operation valve 15 that controls a bucket cylinder (not shown), An operation valve 16 for controlling the boom cylinder 77 and an operation valve 17 for second-arm arm for controlling an arm cylinder (not shown) are provided.
  • the operation valve 16 is provided with a sensor that detects an operation direction and an operation amount, and a detection signal of the sensor is output to the controller 90.
  • Each of the operation valves 14 to 17 controls the operation of each actuator by controlling the flow rate of the discharged oil guided from the second main pump 72 to each actuator.
  • the operation valves 14 to 17 and the second main pump 72 are connected through the neutral flow path 18 and the parallel flow path 19 parallel to the neutral flow path 18.
  • a throttle 20 for generating a pilot pressure is provided on the downstream side of the operation valve 17 in the neutral flow path 18.
  • the diaphragm 20 has the same function as the diaphragm 9 on the first main pump 71 side.
  • a neutral flow path switching electromagnetic valve 21 is provided between the most downstream operating valve 17 and the throttle 20 in the neutral flow path 18.
  • the neutral flow path switching solenoid valve 21 has the same configuration as the neutral flow path switching solenoid valve 10 on the first main pump 71 side.
  • a pilot flow path 22 is connected between the operation valve 17 and the neutral flow path switching electromagnetic valve 21 in the neutral flow path 18.
  • a pressure generated on the upstream side of the throttle 20 is guided to the pilot flow path 22 as a pilot pressure.
  • the pilot flow path 22 is connected to a regulator 23 that controls the tilt angle of the second main pump 72.
  • a pressure reducing valve 84 and a pilot flow path switching electromagnetic valve 85 are provided in parallel.
  • the pilot flow path switching electromagnetic valve 85 is provided in a bypass flow path 86 that bypasses the pressure reducing valve 84.
  • the regulator 23, the pressure reducing valve 84, and the pilot flow path switching electromagnetic valve 85 have the same configuration as the regulator 12, the pressure reducing valve 80, and the pilot flow path switching electromagnetic valve 81 on the first main pump 71 side, and their operations are also the same. Therefore, the description is omitted.
  • Flow paths 55 and 56 are connected to the first and second main pumps 71 and 72, respectively, and electromagnetic valves 58 and 59 are provided in the flow paths 55 and 56, respectively.
  • the flow paths 55 and 56 are connected to the first and second main pumps 71 and 72 on the upstream side of the first and second circuit systems 75 and 78.
  • Solenoids of the solenoid valves 58 and 59 are connected to the controller 90.
  • the solenoid valves 58 and 59 are set to the closed position shown when the solenoid is not excited, and are set to the open position when the solenoid is excited.
  • the electromagnetic valves 58 and 59 are connected to the hydraulic motor 88 via the junction passage 57 and the check valve 60.
  • the hydraulic motor 88 rotates in conjunction with the generator 91, and the power generated by the generator 91 is charged to the battery 26 via the inverter 92.
  • the hydraulic motor 88 and the generator 91 may be directly connected or may be connected via a speed reducer.
  • the operation amount of the operation valve Accordingly, the flow rate flowing through the neutral flow path 7 changes.
  • the pilot pressure generated on the upstream side of the throttle 9 for generating the pilot pressure changes according to the flow rate of the hydraulic oil flowing through the neutral flow path 7.
  • the regulator 12 controls the tilt angle of the first main pump 71 according to the pilot pressure. That is, the smaller the pilot pressure, the greater the tilt angle and the greater the amount of push-out per rotation of the first main pump 71.
  • This effect is the same in the relationship between the second main pump 72 and the second circuit system 78.
  • the controller 90 displays all of the neutral flow path switching solenoid valves 10 and 21, the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85, and the solenoid valves 58 and 59 as shown in FIG. Hold in position.
  • the controller 90 includes a CPU that controls the processing operation of the entire control device, a ROM that stores programs and data necessary for the processing operation of the CPU, data read from the ROM, and data read by each instrument. RAM etc. which store etc. temporarily are stored.
  • step 1 it is determined whether or not a standby regeneration command signal is input by an operator's manual operation. If it is determined that the standby regeneration command signal has been input, the process proceeds to step 2.
  • step 2 it is determined whether or not the detected pressure of the first and second pressure sensors 13 and 24 is equal to or higher than a set pressure.
  • step 3 the neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21, the electromagnetic valves 58 and 59, and the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 are held at the normal positions and the process returns to step 1. If the detected pressures of the first and second pressure sensors 13 and 24 are determined to be equal to or higher than the set pressure in step 2, all the operation valves 2 to 6 and 14 to 17 are in the neutral position, and the actuator is in a non-working state. It judges with being and it progresses to Step 4.
  • step 4 it is determined whether or not a state in which the detected pressure is equal to or higher than the set pressure elapses for T seconds. If the detected pressure of the first and second pressure sensors 13 and 24 becomes less than the set pressure before T seconds elapse, the process returns to step 1. On the other hand, if the state where the detected pressure is equal to or higher than the set pressure elapses for T seconds, the process proceeds to step 5. In step 5, the solenoids of the neutral flow path switching solenoid valves 10 and 21 and the solenoid valves 58 and 59 are excited, the neutral flow path switching solenoid valves 10 and 21 are switched to the throttle position, and the solenoid valves 58 and 59 are switched to the open position. Change.
  • step 6 it is determined whether or not the rotational speed of the engine 73 detected by the rotational speed sensor 74 is equal to or less than a predetermined set rotational speed.
  • the set rotational speed is stored in advance in the ROM of the controller 90. If it is determined that the engine speed is not lower than the set speed but exceeds the set speed, the routine proceeds to step 7.
  • step 7 the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 are maintained in the open position with the solenoid maintained in a non-excited state.
  • the pilot pressure in the pilot channels 11 and 22 is guided to the regulators 12 and 23 through the pilot channel switching solenoid valves 81 and 85 and the pilot channels 11 and 22. Accordingly, the first and second main pumps 71 and 72 maintain the tilt angle for discharging the standby flow rate. As described above, when the engine speed is high, the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85 are maintained in the open position, and the first and second main pumps 71 and 72 are maintained at the tilt angle for discharging the standby flow rate. The This is because if the engine speed is high, the first and second main pumps 71 and 72 can secure a predetermined discharge amount even if the displacement volume per revolution is small.
  • step 6 if it is determined in step 6 that the engine speed is equal to or lower than the set speed, the process proceeds to step 8.
  • step 8 the solenoids of the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 are switched to the closed position when the solenoid is excited.
  • the pilot pressure in the pilot channels 11 and 22 is reduced by the pressure reducing valves 80 and 84 and guided to the regulators 12 and 23. Therefore, the tilt angles of the first and second main pumps 71 and 72 are larger than when the standby flow rate is discharged, and the amount of push-out per one rotation is increased. A discharge amount can be secured.
  • step 7 and step 8 the hydraulic oil discharged from the first and second main pumps 71 and 72 is supplied to the hydraulic motor 88 via the electromagnetic valves 58 and 59, and is driven by the driving force of the hydraulic motor 88.
  • the generator 91 rotates to generate power (step 9).
  • the electric power generated by the generator 91 is charged into the battery 26 via the inverter 92.
  • regeneration is performed by the standby flow rate discharged from the first and second main pumps 71 and 72. While the hydraulic motor 88 is rotating, the process returns to step 2 and the control flow is repeated.
  • Step 3 the solenoids of the neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21, the electromagnetic valves 58 and 59, and the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 are switched to the non-excitation and returned to the normal position. As a result, the supply of hydraulic oil from the first and second main pumps 71 and 72 to the hydraulic motor 88 is cut off, and the standby regenerative operation is stopped.
  • the regulators 12 and 23 match the tilt angles of the first and second main pumps 71 and 72 with the required flow rates corresponding to the operation amounts of the operation valves 2 to 6 and 14 to 17.
  • the neutral flow path switching solenoid valves 10 and 21 are not switching valves having a fully open position and a throttle position, but a switching valve having a fully open position and a fully closed position, the neutral flow path is switched during the standby regeneration operation.
  • the switching solenoid valves 10 and 21 are set to the fully closed position, and when any one of the operation valves 2 to 6 and 14 to 17 is switched from the neutral position and the actuator operates, the neutral flow path switching solenoid valves 10 and 21 are fully closed. The position is switched to the fully open position (step 3).
  • the neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21 are switching valves having a fully open position and a throttle position, so that the neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21 are switched from the throttle position to the fully open position. At this time, the pressure in the pilot flow paths 11 and 22 is quickly released through the throttle.
  • Steps 6 to 8 are omitted and the state in which the detected pressure is equal to or higher than the set pressure in Step 4 has elapsed for T seconds, the neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21 and the electromagnetic valves 58 and 58 in Step 5 While exciting 59 solenoids, the solenoids of the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 may be excited. That is, the pilot pressures in the pilot flow paths 11 and 22 may be reduced by the pressure reducing valves 80 and 84 regardless of the engine speed. According to the above 1st Embodiment, there exists an effect shown below.
  • the operation valves 2 to 6 and 14 to 17 for controlling the flow rate of the discharged oil guided from the first and second main pumps 71 and 72 to the actuators are in the neutral position, and the first and second main pumps 71 and 72 discharge the standby flow rate.
  • the pilot pressures reduced by the pressure reducing valves 80 and 84 are guided to the regulators 12 and 23.
  • the tilt angles of the first and second main pumps 71 and 72 are kept larger than the minimum angle. If the tilt angle is kept large, the displacement volume per rotation of the first and second main pumps 71 and 72 becomes larger than when the tilt angle is minimum. Therefore, sufficient energy for charging the battery 26 is ensured.
  • first and second main pumps 71 and 72 can be used in a state where the displacement volume is increased, the pump efficiency is improved and the energy efficiency is improved as a whole. Further, since the displacement volume per rotation can be increased, sufficient energy for charging the battery 26 can be secured without increasing the number of rotations of the pump. Therefore, it is not necessary to increase the number of revolutions of the engine that is the prime mover, and accordingly, energy consumption is reduced, and noise caused by the engine sound can be reduced. (Second Embodiment) A second embodiment will be described with reference to FIG. Below, a different point from 1st Embodiment is demonstrated. In the second embodiment, the configuration of the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 is different from that of the first embodiment.
  • a sub-pilot channel 95 is connected to the pilot channels 11 and 22, and a pilot pump 96 as a pilot pressure source that supplies pilot pressure oil through the pilot channels 11 and 22 is connected to the sub-pilot channel 95.
  • the first and second pressure sensors 13 and 24 are provided upstream of the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85 are provided in the pilot flow paths 11 and 22 and can be switched between the first position and the second position.
  • the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85 are set to the first position in the normal state when the solenoid is de-energized, and are set to the second position when the solenoid is excited. In the first position, the pilot channels 11 and 22 and the neutral channels 7 and 18 are communicated with each other, and the communication between the pilot channels 11 and 22 and the sub-pilot channel 95 is blocked. On the other hand, in the second position, the pilot flow paths 11 and 22 and the sub-pilot flow path 95 are communicated, and the communication between the pilot flow paths 11 and 22 and the neutral flow paths 7 and 18 is blocked.
  • pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85 selectively communicate neutral flow paths 7 and 18 or sub-pilot flow path 95 with pilot flow paths 11 and 22.
  • the sub-pilot channel 95 is provided with pressure reducing valves 80 and 84 between the pilot pump 96 and the pilot channel switching electromagnetic valves 81 and 85.
  • the reason why the pressure reducing valves 80 and 84 are provided between the pilot pump 96 and the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 is to stabilize the pilot pressure supplied from the pilot pump 96.
  • the pilot pressure reduced by the pressure reducing valves 80 and 84 is set lower than the pilot pressure required when the first and second main pumps 71 and 72 discharge the standby flow rate, as in the first embodiment. .
  • the controller 90 when the actuator connected to each of the operation valves 2 to 6 and 14 to 17 is in operation, the controller 90 performs neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21, electromagnetic valves 58 and 59, and The solenoids of the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85 are kept in the normal position by de-excitation. Therefore, the pressure in the neutral flow paths 7 and 18 is directly guided to the regulators 12 and 23, and the first and second main pumps 71 and 72 maintain the tilt angle for securing the flow rate required by the operation valve.
  • the controller 90 performs FIG.
  • the tilt angles of the first and second main pumps 71 and 72 are controlled according to the control flow shown in FIG. (Third embodiment)
  • the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85 have the functions of the neutral flow path switching solenoid valves 10 and 21 of the first embodiment and the neutral flow path switching solenoid valves 10 and 21 are throttled.
  • the throttle 98 is provided outside the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85.
  • a parallel flow path 97 is connected in parallel to the neutral flow paths 7 and 18, and pressure reducing valves 80 and 84 are provided in the parallel flow path 97.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85 can be switched to the first to third positions. At the first position which is the normal position, the neutral flow paths 7 and 18 are throttled 9 and 20 and the pilot flow paths 11 and 22. Communicate with.
  • Pilot flow paths 11 and 20 are connected between the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 and the throttles 9 and 20 in the neutral flow paths 7 and 18, and a throttle 98 is provided in the pilot flow paths 11 and 20.
  • the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 are in the first position, the neutral flow paths 7 and 18 are connected downstream of the throttle 98.
  • the restriction 98 performs the same function as the restriction of the neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21 of the first embodiment.
  • the pilot flow path switching solenoid valves 81 and 85 are in the second position, the communication between the neutral flow paths 7 and 18 and the throttles 9 and 20 is blocked, and the neutral flow paths 7 and 18 are throttled in the pilot flow paths 11 and 20. 98 is connected downstream.
  • the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 selectively communicate the neutral flow paths 7 and 18 or the parallel flow path 97 with the pilot flow paths 11 and 22.
  • the pilot flow path switching electromagnetic valves 81 and 85 are switched to the second position in step 5 of the control flow shown in FIG. 2, are switched to the third position in step 8, and others are the first embodiment. Is the same.
  • the standby regeneration operation is performed when all of the operation valves 2 to 6 and 14 to 17 of the first and second circuit systems 75 and 78 are maintained at the neutral position.
  • the hydraulic motor 88 rotates and the standby regeneration operation is performed.
  • the controller 90 sets the electromagnetic valve 58 to the open position based on the pressure signal of the first pressure sensor 13 and sets the electromagnetic valve 59 to the open position based on the pressure signal of the second pressure sensor 24.
  • the generator 91 is rotated by the driving force of the hydraulic motor 88 to generate electric power.
  • the generator 1 provided in the engine 73 is connected to the battery charger 25, and the electric power generated by the generator 1 is charged to the battery 26 via the battery charger 25.
  • the battery charger 25 can charge the battery 26 even when connected to a normal household power supply 27.
  • the battery charger 25 can be connected to an independent power source.
  • the tilt angle of the first and second main pumps 71 and 72 is increased so as to eliminate the thrust per rotation.
  • the actuator port of the operation valve 2 for the swing motor is connected to passages 28 and 29 communicating with the swing motor 76, and brake valves 30 and 31 are connected to the passages 28 and 29, respectively.
  • the actuator port is closed and the swing motor 76 maintains the stopped state.
  • one passage 28 is connected to the first main pump 71, and the other passage 29 communicates with the tank.
  • the sub pump 89 rotates with a driving force when the generator 91 is used as an electric motor, and the hydraulic motor 88 also rotates coaxially with the driving force of the electric motor 91 (the generator 91).
  • the battery 26 is connected to the electric motor 91 via an inverter 92, and the controller 90 connected to the inverter 92 controls the rotational speed of the electric motor 91 and the like.
  • the tilt angles of the sub pump 89 and the hydraulic motor 88 are controlled by tilt controllers 37 and 38, and the tilt controllers 37 and 38 are controlled by an output signal of the controller 90.
  • a discharge passage 39 is connected to the sub pump 89.
  • the discharge passage 39 is formed by branching into a first assist channel 40 that joins the discharge side of the first main pump 71 and a second assist channel 41 that joins the discharge side of the second main pump 72.
  • the first and second assist flow paths 40 and 41 are respectively provided with first and second electromagnetic proportional throttle valves 42 and 43 whose opening degree is controlled by an output signal of the controller 90. Further, in each of the first and second assist flow paths 40 and 41, the hydraulic oil flows from the sub pump 89 to the first and second main pumps 71 and 72 downstream of the first and second electromagnetic proportional throttle valves 42 and 43. Check valves 44 and 45 that allow only the above are provided.
  • the connection passage 46 is connected to the hydraulic motor 88.
  • connection passage 46 is connected to the passages 28 and 29 connected to the turning motor 76 via the introduction passage 47 and the check valves 48 and 49.
  • the introduction passage 47 is provided with an electromagnetic switching valve 50 that is controlled to be opened and closed by the controller 90.
  • a pressure sensor 51 is provided between the electromagnetic switching valve 50 and the check valves 48 and 49 to detect the pressure at the time of turning of the turning motor 76 or the pressure at the time of braking. Is output.
  • a safety valve 52 that guides hydraulic oil to the connection passage 46 when the pressure in the introduction passage 47 reaches a predetermined pressure is provided downstream of the electromagnetic switching valve 50 in the introduction passage 47.
  • the safety valve 52 is, for example, for maintaining the pressure in the passages 28 and 29 to prevent the swing motor 76 from running away when a failure occurs in the introduction passage 47 system such as the electromagnetic switching valve 50.
  • an introduction passage 53 communicating with the connection passage 46 is provided.
  • the introduction passage 53 is provided with an electromagnetic opening / closing valve 54 whose opening / closing is controlled by the controller 90.
  • the assist flow rate of the sub pump 89 is set in advance, and the controller 90 determines how to control the tilt angle of the sub pump 89, the tilt angle of the hydraulic motor 88, the rotation speed of the electric motor 91, and the like. To execute each control.
  • the neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21 are switched from the throttle position to the open position.
  • the pilot pressure in the pilot flow paths 11 and 22 is lowered, and the lowered pilot pressure signal is output to the controller 90 via the first and second pressure sensors 13 and 24.
  • the controller 90 switches the solenoid valves 58 and 59 to the closed position based on the pilot pressure signals of the first and second pressure sensors 13 and 24.
  • the first and second main pumps 71 and 72 increase in the amount of displacement per one rotation with the lowered pilot pressure, and the total discharge amount of the first and second main pumps 71 and 72 is the first and second circuit systems 75. , 78 are supplied to the actuators.
  • the controller 90 When increasing the push-out amount per rotation of the first and second main pumps 71 and 72, the controller 90 keeps the electric motor 91 rotated.
  • the drive source of the electric motor 91 is electric power stored in the battery 26, and a part of this electric power is stored using the hydraulic oil discharged from the first and second main pumps 71 and 72. Energy efficiency is very good. If the sub pump 89 is rotated by the driving force of the electric motor 91, the assist flow rate is discharged from the sub pump 89.
  • the controller 90 controls the opening degree of the first and second electromagnetic proportional throttle valves 42 and 43 in accordance with the pressure signals from the first and second pressure sensors 13 and 24, and apportions the discharge amount of the sub pump 89. 1 and 2 are supplied to the circuit systems 75 and 78.
  • the controller 90 controls the load of the turning motor 76 while controlling the tilt angle of the hydraulic motor 88.
  • the controller 90 controls the tilt angle of the hydraulic motor 88 so that the pressure detected by the pressure sensor 51 is substantially equal to the turning pressure or the brake pressure of the turning motor 76.
  • the rotational force acts on the electric motor 91 that rotates coaxially.
  • the rotational force of the hydraulic motor 88 acts as an assist force for the electric motor 91. Therefore, the power consumption of the electric motor 91 can be reduced by the amount of the rotational force of the hydraulic motor 88.
  • the rotational force of the sub pump 89 can be assisted by the rotational force of the hydraulic motor 88.
  • the hydraulic motor 88 and the sub pump 89 combine to exhibit a pressure conversion function.
  • the pressure of the hydraulic oil flowing into the connection passage 46 is often lower than the pump discharge pressure.
  • the hydraulic motor 88 and the sub-pump 89 exhibit a pressure increasing function. That is, the output of the hydraulic motor 88 is determined by the product of the displacement volume Q1 per rotation and the pressure P1 at that time.
  • the tilt angle of the hydraulic motor 88 is inevitably determined.
  • the tilt angle of the sub-pump 89 is controlled in order to exhibit the pressure conversion function while the tilt angle of the hydraulic motor 88 is determined.
  • the controller 90 closes the electromagnetic switching valve 50 based on the pressure signal from the pressure sensor 51 and turns the turning motor 76 on. Try not to affect it.
  • the safety valve 52 functions to prevent the pressure in the passages 28 and 29 from becoming unnecessarily low, thereby preventing the turning motor 76 from running away.
  • the operation valve 16 When the operation valve 16 is switched to operate the boom cylinder 77, the operation direction and the operation amount of the operation valve 16 are detected by a sensor (not shown) provided in the operation valve 16, and the operation signal is sent to the controller 90. Is output.
  • the controller 90 determines whether the operator is going to raise or lower the boom cylinder 77. If the controller 90 determines that the boom cylinder 77 is raised, the controller 90 keeps the proportional solenoid valve 36 in the fully open position, which is the normal state. At this time, the controller 90 controls the rotational speed of the electric motor 91 and the tilt angle of the sub pump 89 while keeping the electromagnetic on-off valve 54 in the closed position.
  • the controller 90 determines that the boom cylinder 77 is lowered, the controller 90 calculates the lowering speed of the boom cylinder 77 requested by the operator according to the operation amount of the operation valve 16, and closes the proportional solenoid valve 36 to open and close the electromagnetic valve.
  • the valve 54 is switched to the open position.
  • the entire amount of return oil from the boom cylinder 77 is supplied to the hydraulic motor 88.
  • the flow rate consumed by the hydraulic motor 88 is less than the flow rate required to maintain the descending speed obtained by the operator, the boom cylinder 77 cannot maintain the descending speed obtained by the operator.
  • the controller 90 causes the tank to have a flow rate higher than the flow rate consumed by the hydraulic motor 88 based on the operation amount of the operation valve 16, the tilt angle of the hydraulic motor 88, the rotation speed of the electric motor 91, and the like.
  • the opening degree of the proportional solenoid valve 36 is controlled so as to return, and the lowering speed of the boom cylinder 77 required by the operator is maintained.
  • pressure oil is supplied to the hydraulic motor 88, the hydraulic motor 88 rotates, and the rotational force acts on the electric motor 91 that rotates coaxially.
  • the rotational force of the hydraulic motor 88 acts as an assist force for the electric motor 91.
  • the power consumption of the electric motor 91 can be reduced by the amount of the rotational force of the hydraulic motor 88.
  • the hydraulic motor 88 and the sub pump 89 exhibit a pressure conversion function. .
  • the turning operation of the turning motor 76 and the lowering operation of the boom cylinder 77 are performed simultaneously will be described.
  • the controller 90 closes the electromagnetic switching valve 50 based on the pressure signal from the pressure sensor 51. Therefore, when the turning operation of the turning motor 76 and the lowering operation of the boom cylinder 77 are performed simultaneously, the tilt angle of the hydraulic motor 88 can be determined based on the required lowering speed of the boom cylinder 77 regardless of the turning pressure or the brake pressure. That's fine.
  • the output of the sub-pump 89 can be assisted by the output of the hydraulic motor 88, and the hydraulic oil discharged from the sub-pump 89 is divided by the first and second electromagnetic proportional throttle valves 42, 43 to obtain the first, It can be supplied to the two circuit systems 75 and 78.
  • the hydraulic motor 88 is used as a drive source and the electric motor 91 is used as a generator, the sub-pump 89 has a tilt angle set to zero and is almost in a no-load state. If the output necessary for rotating the electric motor 91 is maintained in the hydraulic motor 88, the generator 91 can be functioned using the output of the hydraulic motor 88.
  • the generator 73 can generate power using the output of the engine 73, or the generator 91 can generate power using the hydraulic motor 88.
  • This system is provided with the check valves 44 and 45 and the electromagnetic switching valve 50, the electromagnetic on-off valve 54, and the electromagnetic valves 58 and 59, so that, for example, even when the hydraulic motor 88 and the sub pump 89 system break down,
  • the first and second main pumps 71 and 72 can be hydraulically disconnected from the hydraulic motor 88 and the sub pump 89.
  • the electromagnetic switching valve 50, the electromagnetic open / close valve 54, and the electromagnetic valves 58 and 59 maintain the closed position by the spring force of the spring when in the normal state, and fully open when the proportional electromagnetic valve 36 is also in the normal state.
  • the first and second main pumps 71 and 72, and the hydraulic motor 88 and the sub pump 89 can be hydraulically disconnected.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention. .
  • the contents of Japanese Patent Application No. 2009-113856 in Japan, whose application date is May 8, 2009, are incorporated herein by reference.
  • It can be used for construction machines such as power shovels.

Abstract

パイロット流路のパイロット圧が低いほど可変容量型ポンプの傾転角が大きくなるように制御するレギュレータを備え、コントローラは、可変容量型ポンプから各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御する複数の操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、電磁弁を開位置に設定して可変容量型ポンプの吐出油を回生用の油圧モータに供給にすると共に、パイロット流路切換電磁弁を遮断位置に設定してパイロット流路を通じてレギュレータへと導かれるパイロット圧を減圧弁にて減圧する。

Description

ハイブリッド建設機械の制御装置
 本発明は、電動モータを駆動源として利用するハイブリッド建設機械の制御装置に関するものである。
 パワーショベル等の建設機械におけるハイブリッド構造は、例えば、エンジンの余剰出力で発電機を回転させて発電し、その電力をバッテリに蓄電するとともに、そのバッテリの電力で電動モータを駆動してアクチュエータを作動させるようにしている。また、アクチュエータの排出エネルギーで発電機を回転して発電し、同じくその電力をバッテリに蓄電するとともに、そのバッテリの電力で電動モータを駆動してアクチュエータを作動させるようにしている(JP2002−275945A参照)。
 また、パワーショベル等では、アクチュエータが停止しているときでも、エンジンは回転したままの状態を保つ。このようなときには、エンジンとともにポンプも回転するので、ポンプは、いわゆるスタンバイ流量を吐出することになる。
 上記した従来のハイブリッド構造では、アクチュエータが停止しているときにポンプから吐出されるスタンバイ流量はタンクに戻されるだけであり、有効に利用されていなかった。
 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ポンプのスタンバイ流量を有効利用して発電機能を発揮させ、エネルギーの回生を図ったハイブリッド建設機械の制御装置を提供することを目的とする。
 本発明は、ハイブリッド建設機械の制御装置であって、可変容量型ポンプと、前記可変容量型ポンプから各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御する複数の操作弁と、前記操作弁が中立位置である場合に前記可変容量型ポンプの吐出油をタンクに導く中立流路と、前記中立流路における前記操作弁の下流側に設けられたパイロット圧発生用絞りと、前記パイロット圧発生用絞りの上流側に発生する圧力が導かれるパイロット流路と、前記パイロット流路のパイロット圧が低いほど前記可変容量型ポンプの傾転角が大きくなるように制御するレギュレータと、前記操作弁の操作状況を検出する操作状況検出器と、前記可変容量型ポンプと並列に接続された回生用の油圧モータと、前記可変容量型ポンプと前記油圧モータとを接続する流路を開閉する電磁弁と、前記油圧モータに接続された発電機と、前記中立流路と前記パイロット流路との連通と遮断を切り替えるパイロット流路切換電磁弁と、前記パイロット流路切換電磁弁によって前記中立流路と前記パイロット流路とが遮断された際に、前記パイロット流路を通じて前記レギュレータへと導かれるパイロット圧を減圧する減圧弁と、前記操作状況検出器の検出結果に基づいて前記操作弁の全てが中立位置にあるか否かを判定し、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、前記電磁弁を開位置に設定して前記可変容量型ポンプの吐出油を前記油圧モータに供給にすると共に、前記パイロット流路切換電磁弁を遮断位置に設定するコントローラと、を備える。
 本発明によれば、操作弁の全てが中立位置にあり可変容量型ポンプがスタンバイ流量を吐出している状態では、可変容量型ポンプの吐出油は電磁弁を通じて回生用の油圧モータに供給されるため、可変容量型ポンプのスタンバイ流量を有効利用することができる。また、可変容量型ポンプの吐出油が油圧モータに供給される回生時には、パイロット流路切換電磁弁が遮断位置に設定され、可変容量型ポンプの傾転角を制御するレギュレータには減圧弁にて減圧されたパイロット圧が導かれるため、可変容量型ポンプの傾転角は大きく保たれる。したがって、可変容量型ポンプから油圧モータに供給される吐出油の流量が多くなるため、回生エネルギーを増大させることができる。
 図1は、本発明の第1実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御装置の回路図である。
 図2は、回生時の制御手順を示すフローチャートである。
 図3は、本発明の第2実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御装置の回路図である。
 図4は、本発明の第3実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御装置の回路図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御装置について説明する。以下の実施形態では、ハイブリッド建設機械がパワーショベルである場合について説明する。
 (第1実施形態)
 図1を参照して、第1実施形態について説明する。
 パワーショベルには、原動機としてのエンジン73で駆動する可変容量型の第1,2メインポンプ71,72が設けられる。第1,2メインポンプ71,72は同軸回転する。エンジン73には、エンジン73の余力を利用して発電機能を発揮するジェネレータ1が設けられる。また、エンジン73には、エンジン73の回転数を検出する回転数検出器としての回転数センサ74が設けられる。
 第1メインポンプ71から吐出される作動油は第1回路系統75に供給される。第1回路系統75は、上流側から順に、旋回モータ76を制御する操作弁2と、アームシリンダ(図示せず)を制御する操作弁3と、ブームシリンダ77を制御するブーム2速用の操作弁4と、予備用アタッチメント(図示せず)を制御する操作弁5と、左走行用の第1走行用モータ(図示せず)を制御する操作弁6とを有する。各操作弁2~6は、第1メインポンプ71から各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。
 各操作弁2~6と第1メインポンプ71とは、中立流路7及び中立流路7と並列なパラレル流路8を通じて接続されている。中立流路7における第1走行モータ用の操作弁6の下流側には、パイロット圧を生成するための絞り9が設けられる。絞り9は、通過する流量が多ければ上流側に高いパイロット圧を生成し、通過する流量が少なければ上流側に低いパイロット圧を生成するものである。
 中立流路7は、操作弁2~6の全てが中立位置又は中立位置近傍にあるときには、第1メインポンプ71から吐出された作動油の全部又は一部を、絞り9を介してタンク94に導く。このとき、絞り9を通過する流量は多くなるため、高いパイロット圧が生成される。
 一方、操作弁2~6がフルストロークの状態に切り換えられると、中立流路7が閉ざされて流体の流通がなくなる。この場合には、絞り9を通過する流量がほとんどなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。ただし、操作弁2~6の操作量によっては、第1メインポンプ71から吐出された作動油の一部がアクチュエータに導かれ、残りが中立流路7からタンクに導かれることになるため、絞り9は、中立流路7の作動油の流量に応じたパイロット圧を生成する。つまり、絞り9は、操作弁2~6の操作量に応じたパイロット圧を生成する。
 中立流路7における最下流の操作弁6と絞り9との間には、中立流路切換電磁弁10が設けられる。中立流路切換電磁弁10は、そのソレノイドがコントローラ90に接続されている。中立流路切換電磁弁10は、ソレノイドが非励磁のときにはスプリングのばね力の作用で図示の全開位置に設定され、ソレノイドが励磁のときにはスプリングのばね力に抗して絞り位置に設定される。中立流路切換電磁弁10が絞り位置に切り換わったときの絞り開度は、絞り9の開度よりも小さく設定されている。
 中立流路7における操作弁6と中立流路切換電磁弁10との間にはパイロット流路11が接続される。パイロット流路11には、絞り9の上流側に発生する圧力がパイロット圧として導かれる。パイロット流路11は、第1メインポンプ71の傾転角を制御するレギュレータ12に接続される。レギュレータ12は、パイロット流路11のパイロット圧と逆比例して第1メインポンプ71の傾転角を制御して、第1メインポンプ71の1回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁2~6をフルストロークして中立流路7の流れがなくなり、パイロット流路11のパイロット圧がゼロになれば、第1メインポンプ71の傾転角が最大になり、1回転当たりの押し除け量が最大になる。
 パイロット流路11には、減圧弁80とパイロット流路切換電磁弁81とが並列に設けられる。パイロット流路切換電磁弁81は、減圧弁80を迂回するバイパス流路82に設けられる。パイロット流路切換電磁弁81は、ソレノイドが非励磁のときに図示の連通位置に設定され、中立流路7からパイロット流路11に至る作動油は減圧弁80を迂回する。一方、ソレノイドが励磁したときに遮断位置に設定され、中立流路7は減圧弁80のみを通じてパイロット流路11と連通する。このように、パイロット流路切換電磁弁81は、中立流路7とパイロット流路11との連通と遮断を切り替えるものである。
 全ての操作弁2~6が中立位置にあって、中立流路切換電磁弁10が全開位置にあるときに、減圧弁80を迂回して中立流路7とパイロット流路11とが連通すると、絞り9の上流側の圧力がパイロット圧として直接レギュレータ12に作用する。このように、操作弁2~6の全てが中立位置にあるときに、絞り9の上流側の圧力がレギュレータ12に直接作用すると、第1メインポンプ71は、最小傾転角を維持してスタンバイ流量を吐出する。
 一方、パイロット流路切換電磁弁81が遮断位置に切り換わって、中立流路7とパイロット流路11とが減圧弁80を通じて連通すれば、レギュレータ12に導かれるパイロット圧は減圧弁80にて減圧される。このように、レギュレータ12に作用するパイロット圧は、パイロット流路切換電磁弁81が連通位置にあるときよりも遮断位置にあるときの方が、減圧弁80で減圧された分だけ低くなる。したがって、第1メインポンプ71の傾転角が大きくなり、第1メインポンプ71の1回転当たりの押し除け量が相対的に多くなる。
 パイロット流路11には、パイロット流路11の圧力を検出する圧力検出器としての第1圧力センサ13が設けられる。第1圧力センサ13にて検出された圧力信号はコントローラ90に出力される。パイロット流路11のパイロット圧は、操作弁2~6の操作量に応じて変化するため、第1圧力センサ13が検出する圧力信号は、第1回路系統75の要求流量に応じて変化することになる。
 また、コントローラ90は、第1圧力センサ13が検出する圧力信号に応じて、操作弁2~6の全てが中立位置にあるか否かを判定する。つまり、コントローラ90には、操作弁2~6の全てが中立位置にあるときの絞り9の上流に発生する圧力が設定圧力として予め記憶されている。したがって、第1圧力センサ13の圧力信号が設定圧力に達したとき、コントローラ90は、操作弁2~6の全てが中立位置にあり、それに接続されたアクチュエータが非作業の状態にあると判定することができる。このように、コントローラ90は、第1圧力センサ13の検出圧力に基づいて操作弁2~6の全てが中立位置にあるか否かを判定する。
 パイロット流路11のパイロット圧を検出する第1圧力センサ13は、操作弁2~6の操作状況を検出する操作状況検出器に該当する。本発明の操作状況検出器は、第1圧力センサに限定されるものではない。例えば、操作状況検出器として、各操作弁2~6の中立位置を検出する位置検出器としてのセンサを設けるようにしてもよい。この場合、コントローラ90は、このセンサの検出結果に基づいて操作弁2~6の全てが中立位置にあるか否かを判定する。
 第2メインポンプ72は第2回路系統78に接続している。第2回路系統78は、その上流側から順に、右走行用の第2走行用モータ(図示せず)を制御する操作弁14と、バケットシリンダ(図示せず)を制御する操作弁15と、ブームシリンダ77を制御する操作弁16と、アームシリンダ(図示せず)を制御するアーム2速用の操作弁17とを有する。操作弁16には、操作方向及び操作量を検出するセンサが設けられ、このセンサの検出信号はコントローラ90に出力される。各操作弁14~17は、第2メインポンプ72から各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。
 各操作弁14~17と第2メインポンプ72とは、中立流路18及び中立流路18と並列なパラレル流路19を通じて接続されている。中立流路18における操作弁17の下流側には、パイロット圧を生成するための絞り20が設けられる。絞り20は、第1メインポンプ71側の絞り9と同じ機能を有するものである。
 中立流路18における最下流の操作弁17と絞り20との間には、中立流路切換電磁弁21が設けられる。中立流路切換電磁弁21は、第1メインポンプ71側の中立流路切換電磁弁10と同じ構成である。
 中立流路18における操作弁17と中立流路切換電磁弁21との間にはパイロット流路22が接続される。パイロット流路22には、絞り20の上流側に発生する圧力がパイロット圧として導かれる。パイロット流路22は、第2メインポンプ72の傾転角を制御するレギュレータ23に接続される。
 パイロット流路22には、減圧弁84とパイロット流路切換電磁弁85とが並列に設けられる。パイロット流路切換電磁弁85は、減圧弁84を迂回するバイパス流路86に設けられる。レギュレータ23、減圧弁84、及びパイロット流路切換電磁弁85は、第1メインポンプ71側のレギュレータ12、減圧弁80、及びパイロット流路切換電磁弁81と同じ構成であり、それらの作動も同じであるため、説明を省略する。
 第1,2メインポンプ71,72にはそれぞれ流路55,56が接続され、流路55,56にはそれぞれ電磁弁58,59が設けられる。流路55,56は、第1,2回路系統75,78の上流側で第1,2メインポンプ71,72に接続されている。電磁弁58,59は、ソレノイドがコントローラ90に接続されている。電磁弁58,59は、ソレノイドが非励磁のときに図示の閉位置に設定され、ソレノイドが励磁したときに開位置に設定される。
 電磁弁58,59は、合流通路57及びチェック弁60を介して油圧モータ88に接続される。油圧モータ88は、発電機91と連係して回転すると共に、この発電機91で発電された電力はインバータ92を介してバッテリ26に充電される。なお、油圧モータ88と発電機91とは、直接連結してもよいし、減速機を介して連結してもよい。
 第1,2回路系統75,78のいずれかの操作弁、例えば第1回路系統75のいずれかの操作弁を切り換えて、その操作弁に接続したアクチュエータを作動させると、その操作弁の操作量に応じて中立流路7に流れる流量が変化する。そして、中立流路7を流れる作動油の流量に応じて、パイロット圧発生用の絞り9の上流側に発生するパイロット圧が変化する。このパイロット圧に応じてレギュレータ12は第1メインポンプ71の傾転角を制御する。つまり、パイロット圧が小さくなればなるほど、傾転角を大きくして第1メインポンプ71の1回転当たりの押し除け量を多くする。反対に、パイロット圧が大きくなればなるほど、傾転角を小さくして第1メインポンプ71の1回転当たりの押し除け量を少なくする。この作用は、第2メインポンプ72と第2回路系統78との関係においても同じである。
 油圧モータ88を回転させてバッテリ26を充電するには、オペレータがコントローラ90にスタンバイ回生指令信号を手動操作して入力することによって行われる。オペレータからスタンバイ回生指令信号が入力されていない状態では、コントローラ90は、中立流路切換電磁弁10,21、パイロット流路切換電磁弁81,85、及び電磁弁58,59の全てを図示のノーマル位置に保持する。この状態では、第1,2メインポンプ70,71の傾転角は、パイロット圧発生用の絞り9,20の上流側の圧力で制御されることになる。したがって、この状態で、操作弁2~6,14~17の全てが中立位置に保たれれば、パイロット流路11,22に導かれるパイロット圧が最大になる。パイロット圧が最大になれば、レギュレータ12,23が第1,2メインポンプ71,72の傾転角を小さくして1回転当たりの押し除け量を最小に制御するため、第1,2メインポンプ71,72はスタンバイ流量を吐出する。
 次に、図2を参照して、オペレータが手動操作によって、コントローラ90にスタンバイ回生指令信号を入力した場合について説明する。図2に示す制御手順はコントローラ90によって実行される。コントローラ90には、制御装置全体の処理動作を制御するCPU、CPUの処理動作に必要なプログラム、データ等が記憶されたROM、及びROMから読み出されたデータや各計器によって読み出されたデータ等を一時的に記憶するRAM等が格納されている。
 ステップ1では、オペレータの手動操作によりスタンバイ回生指令信号の入力があるか否かが判定される。スタンバイ回生指令信号が入力されたと判定された場合にはステップ2に進む。
 ステップ2では、第1,2圧力センサ13,24の検出圧力が設定圧力以上であるか否かが判定される。検出圧力が設定圧力未満と判定された場合には、第1,2回路系統75,78のいずれかの操作弁2~6,14~17が中立位置になくアクチュエータが作業中であると判定してステップ3に進む。
 ステップ3では、中立流路切換電磁弁10,21、電磁弁58,59、及びパイロット流路切換電磁弁81,85はノーマル位置に保持されてステップ1に戻る。
 ステップ2にて第1,2圧力センサ13,24の検出圧力が設定圧力以上と判定された場合には、全ての操作弁2~6,14~17が中立位置にあってアクチュエータが非作業状態であると判定してステップ4に進む。
 ステップ4では、検出圧力が設定圧力以上である状態がT秒間経過するか否かが判定される。T秒間経過する前に、第1,2圧力センサ13,24の検出圧力が設定圧力未満になれば、ステップ1に戻る。一方、検出圧力が設定圧力以上である状態がT秒間経過すればステップ5に進む。
 ステップ5では、中立流路切換電磁弁10,21及び電磁弁58,59のソレノイドが励磁され、中立流路切換電磁弁10,21は絞り位置に切り替わり、電磁弁58,59は開位置に切り換わる。これにより、第1,2メインポンプ71,72から吐出された作動油は、流路55,56及び合流通路57を通じて油圧モータ88に供給される。
 ステップ6では、回転数センサ74によって検出されたエンジン73の回転数が予め定められた設定回転数以下か否かが判定される。この設定回転数は、コントローラ90のROMに予め記憶されている。エンジン回転数が設定回転数以下ではなく設定回転数を超えると判定された場合にはステップ7に進む。ステップ7では、パイロット流路切換電磁弁81,85は、ソレノイドが非励磁に維持され、開位置に保たれる。これにより、パイロット流路11,22のパイロット圧は、パイロット流路切換電磁弁81,85及びパイロット流路11,22を通じてレギュレータ12,23に導かれる。したがって、第1,2メインポンプ71,72はスタンバイ流量を吐出するための傾転角を維持する。このように、エンジン回転数が高い場合には、パイロット流路切換電磁弁81,85は開位置に保たれ、第1,2メインポンプ71,72はスタンバイ流量を吐出する傾転角に維持される。これは、エンジン回転数が高ければ、第1,2メインポンプ71,72は、1回転当たりの押し除け容積が少なくても、所定の吐出量を確保できるからである。
 一方、ステップ6にてエンジン回転数が設定回転数以下であると判定された場合にはステップ8に進む。ステップ8では、パイロット流路切換電磁弁81,85は、ソレノイドが励磁され、閉位置に切り替えられる。これにより、パイロット流路11,22のパイロット圧は、減圧弁80,84にて減圧されて、レギュレータ12,23に導かれる。したがって、第1,2メインポンプ71,72は、その傾転角がスタンバイ流量を吐出するときよりも大きくなり、1回転当たりの押し除け量が多くなるため、エンジン回転数が低くても所定の吐出量を確保することができる。
 ステップ7及びステップ8のいずれにおいても、第1,2メインポンプ71,72から吐出された作動油は、電磁弁58,59を経由して油圧モータ88に供給され、油圧モータ88の駆動力で発電機91が回転して発電する(ステップ9)。発電機91で発電された電力は、インバータ92を介してバッテリ26に充填される。以上のようにして、第1,2メインポンプ71,72が吐出するスタンバイ流量によって回生が行われる。
 油圧モータ88が回転している間、ステップ2に戻って制御フローが繰り返される。繰り返しの過程で、操作弁2~6,14~17のいずれかが操作され、ステップ2においてパイロット流路11,22のパイロット圧が設定圧力未満と判定された場合には、アクチュエータが作業中であると判定してステップ3に進み、ステップ3からステップ1に戻る。ステップ3では、中立流路切換電磁弁10,21、電磁弁58,59、及びパイロット流路切換電磁弁81,85は、ソレノイドが非励磁に切り換えられ、ノーマル位置に復帰する。これにより、第1,2メインポンプ71,72から油圧モータ88への作動油の供給が遮断され、スタンバイ回生動作が停止する。また、レギュレータ12,23は、第1,2メインポンプ71,72の傾転角を、操作弁2~6,14~17の操作量に応じた要求流量にマッチさせる。
 ここで、仮に、中立流路切換電磁弁10,21が全開位置と絞り位置を有する切換弁ではなく、全開位置と全閉位置を有する切換弁である場合には、スタンバイ回生動作時には中立流路切換電磁弁10,21は全閉位置に設定され、操作弁2~6,14~17のいずれかが中立位置から切り換えられアクチュエータが作動するときには、中立流路切換電磁弁10,21は全閉位置から全開位置に切り換えられる(ステップ3)。この切り換えの際、パイロット流路11,22の圧力は油漏れ分しか下がらないため、第1,2メインポンプ71,72の傾転角はスムーズに大きくならない。そのため、第1,2メインポンプ71,72の吐出量が、操作弁2~6,14~17の切換量に比例した流量に復帰するのに時間がかかる。しかし、本第1実施形態では、中立流路切換電磁弁10,21は全開位置と絞り位置を有する切換弁であるため、中立流路切換電磁弁10,21が絞り位置から全開位置に切り換えられる際、パイロット流路11,22の圧力は、絞りを通じて速やかに抜ける。このため、操作弁2~6,14~17のいずれかが中立位置から切り換えられアクチュエータが作動するときには、第1,2メインポンプ71,72の吐出量が、操作弁2~6,14~17の切換量に比例した流量に復帰するのに時間がかからない。
 図2に示す制御フローでは、パイロット流路11,22のパイロット圧を減圧弁80,84にて減圧するか否か(ステップ7,8)は、エンジン回転数に応じて決定した(ステップ6)。しかし、ステップ6~8を省略し、ステップ4にて検出圧力が設定圧力以上である状態がT秒間経過した場合には、ステップ5にて中立流路切換電磁弁10,21及び電磁弁58,59のソレノイドを励磁すると共に、パイロット流路切換電磁弁81,85のソレノイドを励磁するようにしてもよい。つまり、エンジン回転数に関係なく、パイロット流路11,22のパイロット圧を減圧弁80,84にて減圧するようにしてもよい。
 以上の第1実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
 第1,2メインポンプ71,72から各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御する操作弁2~6,14~17が中立位置で、第1,2メインポンプ71,72がスタンバイ流量を吐出している状態では、レギュレータ12,23には減圧弁80,84にて減圧されたパイロット圧が導かれる。これにより、第1,2メインポンプ71,72の傾転角が最小角よりも大きく保たれることになる。傾転角が大きく保たれれば、第1,2メインポンプ71,72の1回転当たりの押し除け容積は、傾転角が最小のときよりも大きくなる。
 したがって、バッテリ26を充電するためのエネルギーが十分に確保される。また、押し除け容積を大きくした状態で第1,2メインポンプ71,72を使用できるので、ポンプ効率も良くなり、全体的にもエネルギー効率が向上する。また、1回転当たりの押し除け容積を大きくできるので、ポンプの回転数を上げなくても、バッテリ26を充電するためのエネルギーを十分に確保できる。したがって、原動機であるエンジンの回転数を上げなくてもよくなり、その分、エネルギーの消費量が少なくなるとともに、エンジン音に起因する騒音も低減できる。
 (第2実施形態)
 図3を参照して、第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を説明する。
 第2実施形態では、パイロット流路切換電磁弁81,85の構成が第1実施形態と異なる。また、パイロット流路11,22にサブパイロット流路95が接続され、サブパイロット流路95にはパイロット流路11,22を通じてパイロット圧油を供給するパイロット圧源としてのパイロットポンプ96が接続される。また、第1,2圧力センサ13,24は、パイロット流路切換電磁弁81,85の上流に設けられる。これら以外の構成は、第1実施形態と同じであり、その説明は省略する。
 パイロット流路切換電磁弁81,85は、パイロット流路11,22に設けられ、第1位置と第2位置とに切り換え可能である。パイロット流路切換電磁弁81,85は、ソレノイドを非励磁にしたにノーマル状態で第1位置に設定され、ソレノイドを励磁したときに第2位置に設定される。第1位置においては、パイロット流路11,22と中立流路7,18とを連通させると共に、パイロット流路11,22とサブパイロット流路95との連通を遮断する。一方、第2位置においては、パイロット流路11,22とサブパイロット流路95とを連通させるとともに、パイロット流路11,22と中立流路7,18との連通を遮断する。このように、パイロット流路切換電磁弁81,85は、パイロット流路11,22に対して中立流路7,18又はサブパイロット流路95を選択的に連通させる。
 サブパイロット流路95には、パイロットポンプ96とパイロット流路切換電磁弁81,85との間に、減圧弁80,84が設けられる。パイロットポンプ96とパイロット流路切換電磁弁81,85との間に減圧弁80,84を設けたのは、パイロットポンプ96から供給されるパイロット圧を安定させるためである。減圧弁80,84にて減圧されたパイロット圧は、第1実施形態と同様に、第1,2メインポンプ71,72がスタンバイ流量を吐出するときに必要とするパイロット圧よりも低く設定される。
 コントローラ90は、第1実施形態と同様に、各操作弁2~6,14~17に接続されたアクチュエータが作業中のときには、中立流路切換電磁弁10,21、電磁弁58,59、及びパイロット流路切換電磁弁81,85のソレノイドを非励磁として、ノーマル位置に保つ。したがって、中立流路7,18の圧力が直接レギュレータ12,23に導かれ、第1,2メインポンプ71,72は、操作弁が要求する流量を確保するための傾転角を維持する。
 一方、オペレータの手動操作によりスタンバイ回生指令信号が入力され、かつ全ての操作弁2~6,14~17が中立位置にあってアクチュエータが非作業状態である場合には、コントローラ90は、図2に示す制御フローに従って第1,2メインポンプ71,72の傾転角を制御する。
 (第3実施形態)
 図4を参照して、第3実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を説明する。
 第3実施形態は、パイロット流路切換電磁弁81,85に、第1実施形態の中立流路切換電磁弁10,21の機能を持たせると共に、中立流路切換電磁弁10,21の絞りを、パイロット流路切換電磁弁81,85の外部に絞り98として設けた。また、中立流路7,18には並列流路97が並列に接続され、並列流路97には減圧弁80,84が設けられる。これら以外の構成は、第1実施形態と同じであり、その説明は省略する。
 パイロット流路切換電磁弁81,85は、第1~3位置に切り換え可能であり、ノーマル位置である第1位置において、中立流路7,18を絞り9,20とパイロット流路11,22とに連通させる。中立流路7,18におけるパイロット流路切換電磁弁81,85と絞り9,20との間にはパイロット流路11,20が接続され、パイロット流路11,20には絞り98が設けられる。パイロット流路切換電磁弁81,85が第1位置であるときには、中立流路7,18は絞り98の下流に接続される。絞り98は、第1実施形態の中立流路切換電磁弁10,21の絞りと同じ機能を果たすものである。
 パイロット流路切換電磁弁81,85が第2位置にあるときには、中立流路7,18と絞り9,20との連通は遮断され、中立流路7,18はパイロット流路11,20における絞り98の下流に接続される。また、第3位置にあるときには、中立流路7,18と絞り9,20との連通は遮断され、並列流路97がパイロット流路11,20における絞り98の下流に接続され、パイロット流路11,20のパイロット圧は減圧弁80,84にて減圧される。このように、パイロット流路切換電磁弁81,85は、パイロット流路11,22に対して中立流路7,18又は並列流路97を選択的に連通させる。
 第3実施形態では、パイロット流路切換電磁弁81,85は、図2に示す制御フローのステップ5で第2位置に切り換わり、ステップ8で第3位置に切り換わり、その他は第1実施形態と同じである。
 なお、以上の説明では、第1,2回路系統75,78の操作弁2~6,14~17の全てが中立位置に保たれている場合に、スタンバイ回生動作が行われると説明した。しかし、第1,2回路系統75,78のいずれか一方、つまり、操作弁2~6又は操作弁14~17が中立位置にあるときにも油圧モータ88が回転してスタンバイ回生動作が行われる。つまり、コントローラ90は、第1圧力センサ13の圧力信号に基づいて電磁弁58を開位置に設定し、第2圧力センサ24の圧力信号に基づいて電磁弁59を開位置に設定する。このように、第1,2メインポンプ71,72のいずれか一方の吐出油が油圧モータ88に供給されれば、油圧モータ88の駆動力で発電機91が回転して発電が行われる。
 また、エンジン73に設けたジェネレータ1はバッテリチャージャー25に接続され、ジェネレータ1が発電した電力はバッテリチャージャー25を介してバッテリ26に充電される。バッテリチャージャー25は、通常の家庭用の電源27に接続した場合にも、バッテリ26に電力を充電できるようにしている。このように、バッテリチャージャー25は、独立電源にも接続可能である。
 以上の第1~3実施形態は、アクチュエータが非作業状態でエンジン73の回転数が低いときに、第1,2メインポンプ71,72の傾転角を大きくして、1回転当たりの押し除け量を多くし、エンジン73の回転数が低くても効率の良い充電ができるようにしたものである。実施形態として示した図1,3,及び4には、充電を多様化させると共に、充電した電力を利用するシステムも開示している。以下には、このシステムについて説明する。
 旋回モータ用の操作弁2のアクチュエータポートには、旋回モータ76に連通する通路28,29が接続されると共に、通路28,29のそれぞれにはブレーキ弁30,31が接続される。操作弁2を中立位置に保っているときには、アクチュエータポートが閉じられて旋回モータ76は停止状態を維持する。
 旋回モータ76の停止状態から操作弁2をいずれか一方の方向に切り換えると、一方の通路28が第1メインポンプ71に接続され、他方の通路29がタンクに連通する。これにより、通路28から作動油が供給されて旋回モータ76が回転すると共に、旋回モータ76からの戻り油が通路29を通じてタンクに戻される。操作弁2を上記とは反対方向に切り換えると、通路29が第1メインポンプ71に接続され、通路28がタンクに連通し、旋回モータ76は逆転する。
 旋回モータ76の回転中は、ブレーキ弁30又は31がリリーフ弁の機能を発揮し、通路28,29が設定圧力以上になったときに、ブレーキ弁30,31が開弁して、通路28,29の圧力を設定圧力に保つ。また、旋回モータ76の回転中に、操作弁2を中立位置に戻せば、操作弁2のアクチュエータポートが閉じられる。このように操作弁2のアクチュエータポートが閉じられても、旋回モータ76は慣性エネルギーで回転し続けるため、旋回モータ76がポンプ作用をする。このとき、通路28,29、旋回モータ76、及びブレーキ弁30,31にて閉回路が構成されると共に、ブレーキ弁30,31によって慣性エネルギーが熱エネルギーに変換される。
 一方、操作弁16を中立位置から一方の方向に切り換えると、第2メインポンプ72から吐出された作動油は、通路32を通じてブームシリンダ77のピストン側室33に供給されると共に、ロッド側室34からの戻り油は通路35を通じてタンクに戻され、ブームシリンダ77は伸長する。操作弁16を上記とは反対方向に切り換えると、第2メインポンプ72から吐出された作動油は、通路35を通じてブームシリンダ77のロッド側室34に供給されると共に、ピストン側室33からの戻り油は通路32を通じてしてタンクに戻され、ブームシリンダ77は収縮する。ブーム2速用の操作弁3は、操作弁16と連動して切り換るものである。ブームシリンダ77のピストン側室33と操作弁16とを接続する通路32には、コントローラ90によって開度が制御される比例電磁弁36が設けられる。比例電磁弁36はノーマル状態で全開位置を保つ。
 次に、第1,2メインポンプ71,72の出力をアシストする可変容量型のサブポンプ89について説明する。サブポンプ89は、発電機91を電動モータとして使用したときの駆動力で回転し、電動モータ91(発電機91)の駆動力によって、油圧モータ88も同軸回転する。電動モータ91にはインバータ92を介してバッテリ26が接続され、インバータ92に接続されたコントローラ90にて電動モータ91の回転数等が制御される。また、サブポンプ89及び油圧モータ88の傾転角は傾角制御器37,38にて制御され、傾角制御器37,38はコントローラ90の出力信号にて制御される。
 サブポンプ89には吐出通路39が接続される。吐出通路39は、第1メインポンプ71の吐出側に合流する第1アシスト流路40と、第2メインポンプ72の吐出側に合流する第2アシスト流路41とに分岐して形成される。第1,2アシスト流路40,41のそれぞれには、コントローラ90の出力信号にて開度が制御される第1,2電磁比例絞り弁42,43が設けられる。また、第1,2アシスト流路40,41のそれぞれには、第1,2電磁比例絞り弁42,43の下流に、サブポンプ89から第1,2メインポンプ71,72への作動油の流れのみを許容するチェック弁44,45が設けられる。
 油圧モータ88には接続用通路46が接続される。接続用通路46は、導入通路47及びチェック弁48,49を介して、旋回モータ76に接続された通路28,29に接続されている。導入通路47には、コントローラ90にて開閉制御される電磁切換弁50が設けられる。また、電磁切換弁50とチェック弁48,49との間には、旋回モータ76の旋回時の圧力あるいはブレーキ時の圧力を検出する圧力センサ51が設けられ、圧力センサ51の圧力信号はコントローラ90に出力される。
 導入通路47における電磁切換弁50の下流には、導入通路47の圧力が所定圧力に達した場合に接続用通路46へと作動油を導く安全弁52が設けられる。安全弁52は、例えば電磁切換弁50など、導入通路47系統に故障が生じたときに、通路28,29の圧力を維持して旋回モータ76がいわゆる逸走するのを防止するためのものである。
 ブームシリンダ77と比例電磁弁36との間には、接続用通路46に連通する導入通路53が設けられる。導入通路53にはコントローラ90にて開閉が制御される電磁開閉弁54が設けられる。
 次に、サブポンプ89のアシスト力を利用する場合について説明する。サブポンプ89のアシスト流量は予め設定され、コントローラ90は、サブポンプ89の傾転角、油圧モータ88の傾転角、及び電動モータ91の回転数等をどのように制御したら最も効率的かを判断してそれぞれの制御を実行する。
 第1回路系統75あるいは第2回路系統78のいずれかの操作弁が切り換えられたとき、中立流路切換電磁弁10,21は絞り位置から開位置に切り換えられる。これにより、パイロット流路11,22のパイロット圧が低くなり、その低くなったパイロット圧信号が第1,2圧力センサ13,24を介してコントローラ90に出力される。コントローラ90は、第1,2圧力センサ13,24のパイロット圧信号に基づいて、電磁弁58,59を閉位置に切り換える。第1,2メインポンプ71,72は低くなったパイロット圧に伴って1回転当たりの押し除け量が増大し、第1,2メインポンプ71,72の全吐出量が第1,2回路系統75,78に接続されたアクチュエータに供給される。
 第1,2メインポンプ71,72の1回転当たりの押し除け量を増大するときには、コントローラ90は、電動モータ91を回転した状態に保つ。電動モータ91の駆動源はバッテリ26に蓄電された電力であり、この電力の一部は、第1,2メインポンプ71,72から吐出された作動油を利用して蓄電したものであるため、エネルギー効率が非常に良いものとなる。電動モータ91の駆動力でサブポンプ89が回転すれば、サブポンプ89からアシスト流量が吐出される。コントローラ90は、第1,2圧力センサ13,24からの圧力信号に応じて、第1,2電磁比例絞り弁42,43の開度を制御し、サブポンプ89の吐出量を案分して第1,2回路系統75,78に供給する。
 一方、第1回路系統75に接続された旋回モータ76を駆動するために、操作弁2を一方の方向に切り換えると、一方の通路28が第1メインポンプ71に連通し、他方の通路29がタンクに連通して、旋回モータ76が回転する。このときの旋回圧はブレーキ弁30の設定圧に保たれる。一方、操作弁2を上記とは反対方向に切り換えれば、他方の通路29が第1メインポンプ71に連通し、一方の通路28がタンクに連通して、旋回モータ76が回転する。このときの旋回圧もブレーキ弁31の設定圧に保たれる。また、旋回モータ76が旋回している最中に操作弁2が中立位置に切り換えられると通路28,29間で閉回路が構成され、ブレーキ弁30又は31が閉回路のブレーキ圧を維持して慣性エネルギーを熱エネルギーに変換する。
 通路28,29の圧力は、旋回動作あるいはブレーキ動作に必要な圧力に保たれていなければ、旋回モータ76を旋回させたり、ブレーキをかけたりできなくなる。そこで、通路28,29の圧力を、旋回圧あるいはブレーキ圧に保つために、コントローラ90は油圧モータ88の傾転角を制御しながら、旋回モータ76の負荷を制御する。つまり、コントローラ90は、圧力センサ51にて検出された圧力が旋回モータ76の旋回圧あるいはブレーキ圧とほぼ等しくなるように、油圧モータ88の傾転角を制御する。
 導入通路47及び接続用通路46を通じて油圧モータ88に作動油が供給され、油圧モータ88が回転力を得れば、その回転力は同軸回転する電動モータ91に作用する。油圧モータ88の回転力は、電動モータ91に対するアシスト力として作用する。したがって、油圧モータ88の回転力の分だけ、電動モータ91の消費電力を少なくすることができる。また、油圧モータ88の回転力でサブポンプ89の回転力をアシストすることもでき、この場合には、油圧モータ88とサブポンプ89とが相まって圧力変換機能を発揮する。
 接続用通路46に流入する作動油の圧力はポンプ吐出圧よりも低いことが多い。この低い圧力を利用してサブポンプ89に高い吐出圧を維持させるために、油圧モータ88及びサブポンプ89によって増圧機能を発揮させるようにしている。つまり、油圧モータ88の出力は、1回転当たりの押し除け容積Q1とそのときの圧力P1の積で決まる。また、サブポンプ89の出力は、1回転当たりの押し除け容積Q2とそのときの吐出圧P2の積で決まる。油圧モータ88とサブポンプ89とは同軸回転するので、Q1×P1=Q2×P2が成立する。そこで、例えば、油圧モータ88の上記押し除け容積Q1をサブポンプ89の押し除け容積Q2の3倍、すなわちQ1=3Q2にしたとすれば、上記等式が3Q2×P1=Q2×P2となる。この式から両辺をQ2で割れば、3P1=P2が成り立つ。したがって、サブポンプ89の傾転角を変えて押し除け容積Q2を制御すれば、油圧モータ88の出力によってサブポンプ89に所定の吐出圧を維持させることができる。言い換えると、旋回モータ76からの油圧を増圧してサブポンプ89から吐出させることができる。
 ただし、油圧モータ88の傾転角は、上述のように通路28,29の圧力を旋回圧あるいはブレーキ圧に保つように制御される。したがって、旋回モータ76からの油圧を利用する場合には、油圧モータ88の傾転角は必然的に決められることになる。このように、油圧モータ88の傾転角が決められた中で、圧力変換機能を発揮させるためには、サブポンプ89の傾転角を制御することになる。なお、接続用通路46系統の圧力が何らかの原因で、旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなったときには、コントローラ90は、圧力センサ51の圧力信号に基づいて電磁切換弁50を閉じて旋回モータ76に影響を及ぼさないようにする。また、接続用通路46に圧油の漏れが生じたときには、安全弁52が機能して通路28,29の圧力が必要以上に低くならないようにして、旋回モータ76の逸走を防止する。
 次に、ブームシリンダ77を制御する場合について説明する。ブームシリンダ77を作動させるために操作弁16を切り換えると、操作弁16に設けられたセンサ(図示せず)によって、操作弁16の操作方向と操作量が検出され、その操作信号がコントローラ90に出力される。
 上記センサの操作信号に応じて、コントローラ90は、オペレータがブームシリンダ77を上昇させようとしているのか、あるいは下降させようとしているのかを判定する。コントローラ90は、ブームシリンダ77の上昇を判定すれば、比例電磁弁36をノーマル状態である全開位置に保つ。このとき、コントローラ90は、電磁開閉弁54を閉位置に保つと共に、電動モータ91の回転数やサブポンプ89の傾転角を制御する。
 一方、コントローラ90は、ブームシリンダ77の下降を判定すれば、操作弁16の操作量に応じてオペレータが求めているブームシリンダ77の下降速度を演算すると共に、比例電磁弁36を閉じて電磁開閉弁54を開位置に切り換える。これにより、ブームシリンダ77の戻り油の全量が油圧モータ88に供給される。しかし、油圧モータ88で消費する流量が、オペレータが求めた下降速度を維持するために必要な流量よりも少なければ、ブームシリンダ77はオペレータが求めた下降速度を維持できない。このようなときには、コントローラ90は、操作弁16の操作量、油圧モータ88の傾転角、及び電動モータ91の回転数等を基にして、油圧モータ88が消費する流量以上の流量をタンクに戻すように比例電磁弁36の開度を制御し、オペレータが求めるブームシリンダ77の下降速度を維持する。
 油圧モータ88に圧油が供給されると、油圧モータ88が回転し、その回転力は同軸回転する電動モータ91に作用する。油圧モータ88の回転力は、電動モータ91に対するアシスト力として作用する。したがって、油圧モータ88の回転力の分だけ、電動モータ91の消費電力を少なくすることができる。一方、電動モータ91に対して電力を供給せず、油圧モータ88の回転力だけでサブポンプ89を回転させることもでき、この場合には、油圧モータ88及びびサブポンプ89が圧力変換機能を発揮する。
 次に、旋回モータ76の旋回作動とブームシリンダ77の下降作動とを同時に行う場合について説明する。旋回モータ76を旋回させながらブームシリンダ77を下降させるときには、旋回モータ76からの圧油と、ブームシリンダ77からの戻り油とが、接続用通路46で合流して油圧モータ88に供給される。このとき、導入通路47の圧力が上昇し、旋回モータ76の旋回圧あるいはブレーキ圧よりも高くなったとしても、チェック弁48,49があるため、旋回モータ76には影響を及ぼさない。また、接続用通路46側の圧力が旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなれば、コントローラ90は、圧力センサ51の圧力信号に基づいて電磁切換弁50を閉じる。
 したがって、旋回モータ76の旋回動作とブームシリンダ77の下降動作とを同時に行うときには、旋回圧あるいはブレーキ圧にかかわりなく、ブームシリンダ77の必要下降速度を基準にして油圧モータ88の傾転角を決めればよい。いずれにしても、油圧モータ88の出力によってサブポンプ89の出力をアシストできると共に、サブポンプ89から吐出された作動油を第1,2電磁比例絞り弁42,43にて案分して、第1,2回路系統75,78に供給することができる。
 油圧モータ88を駆動源として電動モータ91を発電機として使用するときには、サブポンプ89は傾転角がゼロに設定されほぼ無負荷状態となる。油圧モータ88には、電動モータ91を回転させるために必要な出力を維持しておけば、油圧モータ88の出力を利用して、発電機91を機能させることができる。また、エンジン73の出力を利用してジェネレータ1にて発電させたり、油圧モータ88を利用して発電機91にて発電させたりできる。
 本システムには、チェック弁44,45が設けられると共に、電磁切換弁50、電磁開閉弁54、及び電磁弁58,59が設けられるため、例えば、油圧モータ88及びサブポンプ89系統が故障した場合でも、第1,2メインポンプ71,72系統と、油圧モータ88及びサブポンプ89系統とを油圧的に切り離すことができる。特に、電磁切換弁50、電磁開閉弁54、及び電磁弁58,59は、ノーマル状態にあるときにスプリングのバネ力で閉位置を保つと共に、上記比例電磁弁36もノーマル状態にあるときに全開位置を保つため、電気系統が故障したとしても、第1,2メインポンプ71,72系統と、油圧モータ88及びサブポンプ89系統とを油圧的に切り離すことができる。
 本発明は、上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
 以上の説明に関して2009年5月8日を出願日とする日本国における特願2009−113856の内容をここに引用により組み込む。
 パワーショベル等の建設機械に利用することができる。

Claims (7)

  1.  ハイブリッド建設機械の制御装置であって、
     可変容量型ポンプと、
     前記可変容量型ポンプから各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御する複数の操作弁と、
     前記操作弁が中立位置である場合に前記可変容量型ポンプの吐出油をタンクに導く中立流路と、
     前記中立流路における前記操作弁の下流側に設けられたパイロット圧発生用絞りと、
     前記パイロット圧発生用絞りの上流側に発生する圧力が導かれるパイロット流路と、
     前記パイロット流路のパイロット圧が低いほど前記可変容量型ポンプの傾転角が大きくなるように制御するレギュレータと、
     前記操作弁の操作状況を検出する操作状況検出器と、
     前記可変容量型ポンプと並列に接続された回生用の油圧モータと、
     前記可変容量型ポンプと前記油圧モータとを接続する流路を開閉する電磁弁と、
     前記油圧モータに接続された発電機と、
     前記中立流路と前記パイロット流路との連通と遮断を切り替えるパイロット流路切換電磁弁と、
     前記パイロット流路切換電磁弁によって前記中立流路と前記パイロット流路とが遮断された際に、前記パイロット流路を通じて前記レギュレータへと導かれるパイロット圧を減圧する減圧弁と、
     前記操作状況検出器の検出結果に基づいて前記操作弁の全てが中立位置にあるか否かを判定し、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、前記電磁弁を開位置に設定して前記可変容量型ポンプの吐出油を前記油圧モータに供給にすると共に、前記パイロット流路切換電磁弁を遮断位置に設定するコントローラと、
     を備えるハイブリッド建設機械の制御装置。
  2.  請求項1に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
     前記パイロット流路には、前記減圧弁と前記パイロット流路切換電磁弁とが並列に設けられる。
  3.  請求項1に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
     前記パイロット流路に接続されたサブパイロット流路と、
     前記サブパイロット流路を通じて前記パイロット流路にパイロット圧油を供給するパイロット圧源と、をさらに備え、
     前記減圧弁は、前記サブパイロット流路に設けられ、
     前記パイロット流路切換電磁弁は、前記パイロット流路に対して前記中立流路又は前記サブパイロット流路を選択的に連通させるハイブリッド建設機械の制御装置。
  4.  請求項1に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
     前記中立流路に並列に接続され、前記減圧弁が設けられた並列流路をさらに備え、
     前記パイロット流路切換電磁弁は、前記パイロット流路に対して前記中立流路又は前記並列流路を選択的に連通させるハイブリッド建設機械の制御装置。
  5.  請求項1に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
     前記中立流路における前記パイロット圧発生用絞りの上流に設けられ、絞り位置と全開位置とに切換可能な中立流路切換電磁弁をさらに備え、
     前記コントローラは、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、前記中立流路切換電磁弁を絞り位置に設定するハイブリッド建設機械の制御装置。
  6.  請求項1に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
     前記可変容量型ポンプを駆動する原動機と、
     前記原動機の回転数を検出する回転数検出器と、をさらに備え、
     前記コントローラは、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、電磁弁を開位置に設定して前記可変容量型ポンプの吐出油を前記油圧モータに供給すると共に、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定しかつ前記回転数検出器によって検出された回転数が予め定められた設定回転数以下である場合には、前記パイロット流路切換電磁弁を遮断位置に設定するハイブリッド建設機械の制御装置。
  7.  請求項1に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
     前記操作状況検出器は、前記パイロット流路の圧力を検出する圧力検出器であり、
     前記コントローラは、前記圧力検出器によって検出された圧力が予め定められた設定圧力以上である場合には、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定するハイブリッド建設機械の制御装置。
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