WO2010131644A1

WO2010131644A1 - ハイブリッド式作業機械の制御装置

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Publication number: WO2010131644A1
Application number: PCT/JP2010/057941
Authority: WO
Inventors: 中村　和人; 耕才山本
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2010-11-18
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Also published as: JP2010268533A

Abstract

【課題】　必要な部品の配置の自由度を上げて、ハイブリッド式作業機械を小型化する。【解決手段】　発電機６に第１電力変換部１４が接続され、第１電力変換部１４に接続された第２電力変換部１６が第１電力変換部１４と協同して旋回モータ１０の電力を制御する。第１電力変換部１４は、２個のダイオードのアノード同士を直列接続した上側アーム２６Ｕ、２８Ｕ、３０Ｕと、これらと直列に接続され、２個のダイオードのカソード同士を直列接続した下側アーム２６Ｄ、２８Ｄ、３０Ｄとを有している。上側アーム２６Ｕ、２８Ｕ、３０Ｕのアノード同士の接続部に、ＩＧＢＴ３６、４６、４８のエミッタを接続し、下側アーム２６Ｄ、２８Ｄ、３０Ｄのカソード同士の接続部にコレクタを接続してある。ＩＧＢＴ３６、４６、４８は、ゲートに制御信号が供給されたときオンする。上側アーム２６Ｕ、２８Ｕ、３０Ｕと下側アーム２６Ｄ、２８Ｄ、３０Ｄの接続部に、発電機６の各相が接続されている。

Description

ハイブリッド式作業機械の制御装置

　本発明は、例えば建設機械のような作業機械の制御装置に関し、特にハイブリッド式の作業機械の制御装置に関する。

　建設機械、例えば油圧ショベルには、特許文献１に記載されているように、油圧ショベルの機器類に加えて、ハイブリッド機器を設けたものがある。ハイブリッド機器は、主電源となる蓄電装置を有している。ハイブリッド機器では、この蓄電装置を発電電動機が充電する。蓄電装置及び発電電動機をインバータ／コンバータが制御する。発電電動機は、エンジンによって駆動され、エンジンは、油圧ショベルの機器用の油圧ポンプも駆動する。蓄電装置の充電量や発電電動機の回転数等に基づいて、油圧ポンプ、エンジン、発電電動機の運転をコントローラが制御する。

特開２００７－１０７２３１号公報　段落００１０

　しかし、このようなハイブリッド式の建設機械では、発電機、蓄電装置、コントローラ等の多数部品を油圧式の建設機械に追加収容しなければならない。しかも、これら部品は大型になりやすく、これら部品の配置に苦慮している。例えば、もしインバータ／コンバータにインダイレクトマトリクスコンバータを使用したなら、インダイレクトマトリクスコンバータ内のコンバータに相当する部分で、リバースダイオードをそれぞれ備えた１２個ものＩＧＢＴを使用しなければならず、インダイレクトマトリクスコンバータ内のインバータに相当する部分にリバースダイオードをそれぞれ備えたＩＧＢＴを６個も使用しなければならない。しかも、これらＩＧＢＴそれぞれに対してドライブ回路を設けなければならず、これらドライブ回路は、互いに絶縁されていなければならない。そのため、これらドライブ回路を小型化することができなかった。

　本発明は、ハイブリッド式とするために必要な部品の配置の自由度を上げて、小型化したハイブリッド式作業機械の制御装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様のハイブリッド式作業機械の一態様は、エンジンに接続された三相交流の発電機を有している。この発電機に第１電力変換部が接続されている。第１電力変換部に第２電力変換部が接続され、第２電力変換部が第１電力変換部と協働して旋回電気モータの電力を制御する。例えば、第１及び第２電力変換部が、インダイレクトマトリクスコンバータを構成することもできる。第１電力変換部と第２電力変換部との間に蓄電器が配置されている。第１電力変換部と第２電力変換部との間に直流リンクが設けられている。前記蓄電器は、前記直流リンクに接続されている。前記第１電力変換部は、上側アームと下側アームとの直列回路を有している。上側アームと下側アームの直列回路は、前記三相交流の相数に対応した数だけ設けられている。各上側アームでは、２個のダイオードが直列接続されており、その直列接続では、２個のダイオードのアノード同士が接続されている。各下側アームでも、２個のダイオードが直列に接続されており、その２個のダイオードのカソード同士が直列に接続されている。これら上側アームと下側アームとの直列回路は、前記直流リンクの両端に接続されている。各前記上側アームのアノード同士の接続部に、スイッチング素子の第１の電極が接続されている。スイッチング素子は、制御電極と第２の電極も有している。各前記下側アームのカソード同士の接続部にスイッチング素子の第２の電極が接続されている。スイッチング素子は、その制御電極に制御信号が供給されたとき、第２の電極から第１の電極に電流を流す。スイッチング素子としては、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴやＧＴＯを使用することができる。前記各上側アームと前記各下側アームとの接続部に、三相交流発電機の各相が接続されている。

　このように構成すると、第１電力変換部で使用するスイッチング素子は、わずか３個だけであり、第１電力変換部を小型化することができる。これらスイッチング素子のドライバも３個のスイッチング素子に対応した小型のものにできる。その結果、ハイブリッド式作業機械も小型化することができるし、コストを低減することもできる。また、使用されるスイッチング素子の数が減少しているので、スイッチング損失が減少し、発熱が減少し、省エネがはかられる。

　前記蓄電器の蓄電量が所定値を超えたとき、前記第１電力変換部が回路を制限して、前記発電機の負荷を軽減することができる。このように構成すると、蓄電器の蓄電量が所定値を超えたときに、第１電力変換部を遮断して、充電を制限または止めることができる。これにより、蓄電器の蓄電量が飽和することを防止できる。

　或いは、前記旋回電気モータの使用頻度に応じて、第１電力変換部により前記蓄電器の蓄電量を制御することもできる。このように構成すると、例えば旋回電気モータの使用頻度が少ないときには、蓄電器への蓄電量を少なくし、旋回電気モータの使用頻度が大きいときには、蓄電器への蓄電量を多くすることができる。このように使用頻度に応じて蓄電器での蓄電量を制御するので、必要以上に蓄電器に蓄電することが無く、効率を向上させることができる。

　或いは、前記旋回電気モータ以外のいずれかのアクチュエータの必要仕事量が供給仕事量を超えたとき、前記第１電力変換部により蓄電を制御することもできる。このように構成すると、前記旋回電気モータ以外のいずれかのアクチュエータの必要仕事量が供給仕事量を超えたとき、蓄電用に発電機が負担していた負荷を軽減し、その分を他のアクチュエータに供給仕事量として回すことができるので、作業効率を向上させることができる。なお、蓄電を制限するときには、急激に蓄電量が変化することがないように徐々に充電量を変更して、操縦者に違和感を与えないようにすることが望ましい。

　以上のように、本発明によれば、第１電力変換部に用いるスイッチング素子の数を減少させることによって、これらスイッチング素子に対するドライブ回路の数を減少させて、第１電力変換部を小型化し、これに伴いハイブリッド式とするために必要な部品の配置の自由度を挙げることができる。

本発明の１実施形態のハイブリッド式作業機械制御装置のブロック図である。図１の制御装置において使用するインダイレクトマトリクスコンバータの回路図である。図２のインダイレクトマトリクスコンバータに供給される三相交流電圧を示す図である。

　本発明の１実施形態の作業機械、例えばハイブリッド建設機械は、図１に示すように、エンジン２を有している。エンジン２は、油圧ポンプ４及び発電機６を駆動する。油圧ポンプ４は、ハイブリッド建設機械の油圧アクチュエータ８の駆動源として機能する。油圧アクチュエータ８としては、例えばアームシリンダ、ブームシリンダ、バケットシリンダ及び走行油圧モータが使用される。

　アームシリンダがアームを駆動し、ブームシリンダがブームを駆動し、バケットシリンダがバケットを駆動する。アーム、ブーム及びバケットは、ハイブリッド建設機械の上部旋回体に取り付けられている。この上部旋回体が旋回可能に設けられている走行体を走行油圧モータが駆動する。

　上部旋回体を旋回させるために、上部旋回体に旋回機構（図示せず）を介して旋回電気モータ、例えば旋回モータ１０が結合されている。旋回モータ１０は、例えば三相電動機である。旋回モータ１０を回転させるための電力が発電機６によって発電されている。発電機６は、例えば三相交流電力を発生する三相交流発電機である。

　発電機６が発生した電力は、インダイレクトマトリクスコンバータ１２において、周波数及び電圧が変換されて、旋回モータ１０に供給される。

　インダイレクトマトリクスコンバータ１２は、図２に示すように、第１電力変換部１４と、第２電力変換部１６とを有している。

　第１電力変換部１４は、中間出力端子１８ｐ、１８ｎを有し手いる。これら中間出力端子１８ｐ、１８ｎの間に、三相交流発電機６の３つの相に対応して３つの直列回路２０、２２、２４が接続されている。各直列回路２０、２２、２４は、上側アーム２６Ｕ、２８Ｕ、３０Ｕと下側アーム２６Ｄ、２８Ｄ、３０Ｄとからなる。

　上側アーム２６Ｕは、２つのダイオード３２ａ、３２ｂを有し手いる。これら２つのダイオード３２ａ、３２ｂは、アノード同士が接続された状態で直列に接続されている。下側アーム２６Ｄも、２つのダイオード３４ａ、３４ｂを有し手いる。これら２つのダイオード３４ａ、３４ｂは、カソード同士が接続された状態で直列に接続されている。上側アーム２６Ｕのダイオード３２ａのカソードが中間出力端子１８ｐに接続され、上側アーム２６Ｕのダイオード３２ｂのカソードと、下側アーム２６Ｄのダイオード３４ａのアノードとが接続され、ダイオード３４ｂのアノードが中間出力端子１８ｎに接続されている。即ち、上側アーム２６Ｕと下側アーム２６Ｄとは、中間出力端子１８ｐ、１８ｎ間に直列に接続されている。

　上側アーム２６Ｕのダイオード３２ａ、３２ｂの接続部に、スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ３６の第１電極、例えばエミッタが接続されている。下側アーム２６Ｄのダイオード３４ａ、３４ｂの接続部に、ＩＧＢＴ３６の第２電極、例えばコレクタが接続されている。ＩＧＢＴ３６は、制御電極、例えばゲート電極を有している。ゲート電極に第１のレベル、例えばＨレベルの制御信号が供給されたとき、ＩＧＢＴ３６は、導通し、コレクタからエミッタへ電流を流す。

　直列回路２２、２４でも、同様に上側アーム２８Ｕは、ダイオード３８ａ、３８ｂによって構成され、上側アーム３０Ｕは、ダイオード４０ａ、４０ｂによって構成されている。下側アーム２８Ｄは、ダイオード４２ａ、４２ｂによって構成され、下側アーム３０Ｄは、ダイオード４４ａ、４４ｂによって構成されている。ダイオード３８ａ、３８ｂの接続及びダイオード４０ａ、４０ｂの接続は、ダイオード３２ａ、３２ｂと同様である。ダイオード４２ａ、４２ｂの接続及びダイオード４４ａ、４４ｂの接続は、ダイオード３４ａ、３４ｂの接続と同様である。また、上側アーム２８Ｕと下側アーム２８Ｄとの接続関係、上側アーム３０Ｕと下側アーム３０Ｄとの接続関係は、上側アーム２６Ｕと下側アーム２６Ｄとの接続関係と同様である。

　ＩＧＢＴ３６と同様に、ＩＧＢＴ４６が、ダイオード３８ａ、３８ｂの接続部とダイオード４２ａ、４２ｂの接続部とに接続され、ＩＧＢＴ４８がダイオード４０ａ、４０ｂの接続部とダイオード４４ａ、４４ｂの接続部に接続されている。

　直列回路２０における上側アーム２６Ｕと下側アーム２６Ｄとの接続部に発電機６の１つの相ｕの電源端子６ｕが接続されている。直列回路２２における上側アーム２８Ｕと下側アーム２８Ｄとの接続部に発電機６の別の相ｖの電源端子６ｖが接続されている。直列回路２４における上側アーム３０Ｕと下側アーム３０Ｄとの接続部に、発電機６の他の相ｗの電源端子６ｗが接続されている。

　第２電力変換部１６は、中間出力端子１８ｐに中間直流電源ライン５０ｐを介して接続された中間直流入力端子５２ｐを有している。また、第２電力変換部１６は、中間直流出力端子１８ｎに中間直流電源ライン５０ｎを介して接続された中間直流入力端子５２ｎも有している。さらに、第２電力変換部１８は、旋回モータ１０の各相に接続された交流出力端子５４ｕ、５４ｖ、５４ｗも有している。

　中間直流入力端子５２ｐと交流出力端子５４ｕとの間に半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ５６が接続されている。ＩＧＢＴ５６のコレクタが中間直流入力端子５２ｐに接続され、エミッタが交流出力端子５４ｕに接続されている。ＩＧＢＴ５６のコレクタ・エミッタ間に逆並列にダイオード５８が接続されている。同様に、中間直流入力端子５２ｐと交流出力端子５４ｖの間にＩＧＢＴ６０が接続され、中間直流入力端子５２ｐと交流出力端子５４ｗの間にＩＧＢＴ６２が接続されている。ＩＧＢＴ６０のコレクタ・エミッタ間に逆並列にダイオード６４が接続されている。ＧＢＴ６２のコレクタ・エミッタ間に逆並列にダイオード６６が接続されている。

　同様に、交流出力端子５４ｕ、５４ｖ、５４ｗと中間直流入力端子５２ｎとの間にも、ＩＧＢＴ６８、７０、７２が接続されている。ＩＧＢＴ６８、７０、７２のコレクタが交流出力端子５４ｕ、５４ｖ、５４ｗにそれぞれ接続され、ＩＧＢＴ６８、７０、７２のエミッタが中間直流入力端子５２ｎに接続されている。これらＩＧＢＴ６８、７０、７２のコレクタ・エミッタ間に逆並列にダイオード７４、７６、７８が接続されている。

　このように第２電力変換部１８は、６個のＩＧＢＴと６個のダイオードとによって構成されている。

　中間直流電源ライン８２ｐ、８２ｎ間に充放電回路８０が設けられている。充放電回路８０は、ＩＧＢＴ８２を有している。ＩＧＢＴ８２のコレクタが中間直流電源ライン５２ｐに接続されている。ＩＧＢＴ８２のエミッタは、リアクトル８４と蓄電器、例えばキャパシタ８６との直列回路を介して中間直流電源ライン５２ｎに接続されている。キャパシタ８６としては、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）の他、ハイブリッド・キャパシタ、例えば、Ｌｉイオン・キャパシタなどを用いることができる。リアクトル８４及びキャパシタ８６の直列回路と並列に、ＩＧＢＴ８８が接続されている。ＩＧＢＴ８８では、コレクタがリアクトル８４側に位置し、エミッタが中間直流入力端子５２ｎ側に位置している。ＩＧＢＴ８２のコレクタ・エミッタ間には逆並列にダイオード９０が接続されている。ＩＧＢＴ８８のコレクタ・エミッタ間には逆並列にダイオード９２が接続されている。

　なお、ＩＧＢＴ３６、４６、４８、５２、５４、５６、６８、７０、７２、８２、８８はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やゲートターンオフサイリスタであってもよい。

　これら第１電力変換部１４及び第２電力変換部１６の各ＩＧＢＴは、図１に示す第１電力変換及び第２電力変換用のＰＷＭ発生部１００が発生するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によってオン、オフ制御され、旋回モータ１０に所望の周波数及び電圧を持つ交流電力を供給する。

　ＰＷＭ発生部１００は、第１電力変換指令生成部１０２からの第１電力変換指令に従って第１電力変換用のＰＷＭ信号を発生する。第１電力変換指令生成部１０２は、作業機械の制御部、例えばハイブリッド建設機械の制御部１０４からの指示に従って第１電力変換指令を生成する。第１電力変換指令に基づいて第２電力変換指令生成部１０６が第２電力変換指令を生成する。この第２電力変換指令が、ＰＷＭ発生部１２６に供給され、ＰＷＭ発生部１００が第２電力変換用のＰＷＭ信号を発生する。

　第１電力変換部１４での整流は、次のように行われる。図３に示すように発電機６の各相の電源端子６ｕ、６ｖ、６ｗに発生する３相の電圧Ｕ、Ｖ、Ｗには１２０度の位相差があり、期間Ｔａ（電圧Ｖが負の最大値となった時から、電圧Ｕが正の最大値になる時までの期間）では線間電圧Ｖｕｖが最も大きい。

　期間Ｔａに、ＩＧＢＴ３６、４６がオンするように制御信号が供給される。これによって、電源端子６ｕ、ダイオード３４ａ、ＩＧＢＴ３６、ダイオード３２ａ、中間出力端子１８ｐから第２電力変換部１６に電流が流れる。第２電力変換部１６から、中間出力端子１８ｎに流れた電流は、ダイオード４２ｂ、ＩＧＢＴ４６、ダイオード３８ｂ、電源端子６ｖに分流する。

　期間Ｔｂ（電圧Ｕが正の最大値になった時から、電圧Ｗが負の最大値になる時までの期間）には、線間電圧Ｖｕｗが最も大きい。この期間Ｔｂでは、ＩＧＢＴ３６、４８がオンするように制御信号が供給される。これによって、電源端子６ｕ、ダイオード３４ａ、ＩＧＢＴ３６、ダイオード３２ａ、中間出力端子１８ｐから第２電力変換部１６に電流が流れる。第２電力変換部１６から、中間出力端子１８ｎに流れた電流は、ダイオード４４ｂ、ＩＧＢＴ４８、ダイオード４０ｂ、電源端子６ｗに流れる。

　期間Ｔｃ（電圧Ｗが負の最大値になった時から、電圧Ｖが正の最大値となる時までの期間）では、線間電圧Ｖｖｗが最も大きい。期間Ｔｃでは、ＩＧＢＴ４６、４８がオンするように制御信号が供給される。これによって、電源端子６ｖ、ダイオード４２ａ、ＩＧＢＴ４６、ダイオード３８ａ、中間出力端子１８ｐから第２電力変換部１６に電流が流れる。第２電力変換部１６から、中間出力端子１８ｎに流れた電流は、ダイオード４４ｂ、ＩＧＢＴ４８、ダイオード４０ｂ、電源端子６ｗに流れる。

　期間Ｔｄ（電圧Ｖが正の最大値となった時から、電圧Ｕが負の最大値になる時までの期間）は、線間電圧Ｖｖｕが最も大きく、ＩＧＢＴ３６、４６がオンするように制御信号が供給される。これによって、電源端子６ｖ、ダイオード４２ａ、ＩＧＢＴ４６、ダイオード３８ａ、中間出力端子１８ｐから第２電力変換部１６に電流が流れ、第２電力変換部１６から、中間出力端子１８ｎに流れた電流は、ダイオード３４ｂ、ＩＧＢＴ３６、ダイオード３２ｂ、電源端子６ｕに流れる。

　期間Ｔｅ（電圧Ｕが負の最大値になった時から電圧Ｗが正の最大値になる時までの期間）では、線間電圧Ｖｗｕが最も大きく、ＩＧＢＴ３６、４８がオンするように制御信号が供給される。これによって、電源端子６ｗ、ダイオード４４ａ、ＩＧＢＴ４８、ダイオード４０ａ、中間出力端子１８ｐから第２電力変換部１６に電流が流れる。第２電力変換部１６から、中間出力端子１８ｎに流れた電流は、ダイオード３４ｂ、ＩＧＢＴ３６、ダイオード３２ｂ、電源端子６ｕに流れる。

　期間Ｔｆ（電圧Ｗが正の最大値になった時から電圧Ｖが負の最大値になる時までの期間）では、線間電圧Ｖｗｖが最も大きく、ＩＧＢＴ４６、４８がオンするように制御信号が供給され、電源端子６ｗ、ダイオード４４ａ、ＩＧＢＴ４８、ダイオード４０ａ、中間出力端子１８ｐから第２電力変換部１６に電流が流れ、第２電力変換部１６から、中間出力端子１８ｎに流れた電流は、ダイオード４２ｂ、ＩＧＢＴ４６、ダイオード３８ｂ、電源端子６ｖに流れる。

　無論、これら期間Ｔａ乃至ＴｆにおいてＩＧＢＴ３６、４６、４８をオフにすると、電流は流れない。従って、これら期間Ｔａ乃至ＴｆにおけるＩＧＢＴ３６、４６、４８がオンする期間をＰＷＭ発生部１００からのＰＷＭ信号によって制御することによって、第２電力変換部１６に供給される整流電流の値を調整することができる。

　実際には、線間電圧の高低差を判断して、ＩＧＢＴ３６、４６、４８のいずれを導通させるかを決定する。

　通常のインダイレクトマトリクスコンバータにおいて、通常、第１電力変換部は、それぞれが逆並列に接続されたダイオードを備える１２個のＩＧＢＴによって構成されており、その構成が複雑で大型である上に、多くのＩＧＢＴを使用しているので、スイッチング損失も大きい。しかし、第１電力変換部１４は、ダイオードが逆並列接続されていない３つのＩＧＢＴと、合計１２個のダイオードとによって構成されているので、第１電力変換部１４の構成が簡単であり、第１電力変換部１４の小型化が可能である。、しかも第１電力変換部１４では、ＩＧＢＴは３個しか使用していないので、第１電力変換部１４でのスイッチング損失も小さい。

　上記の説明では省略したが、ＩＧＢＴ３６、４６、４８がオン、オフされているとき、ハイブリッド建設機械の制御部１０４からの制御信号によってＩＧＢＴ８２のオン、オフを繰り返すことができる。これによって充電回路８０がチョッパ動作する。このチョッパ動作によって、発電機６が電力を発生する。この発生した電力に基づいて、旋回モータ１０への電力の供給を行いつつ、キャパシタ８６を充電することもできる。このチョッパ動作は次の動作を繰り返すことによって行われる。ＩＧＢＴ８２を一定時間Tｏｎの間、オンすることによって、中間出力端子１８ｐからＩＧＢＴ８２、リアクトル８４、キャパシタ８６、中間出力端子１８ｎに電流を流し、リアクトル８４に磁気エネルギーを蓄積すると共に、キャパシタ８６を充電する。次に、ＩＧＢＴ８２を一定期間Ｔｏｆｆの間オフとし、リアクトル８４の磁気エネルギーに基づく電流を、リアクトル８４、キャパシタ８６、ダイオード９２に流し、キャパシタ８６をさらに充電する。

　このキャパシタ８６の両端間電圧を測定することによって、キャパシタ８６への蓄電量を知ることができる。例えば、このキャパシタ８６の両端間電圧を、ハイブリッド建設機械の制御部１０４に設けた比較手段によって、所定値、例えば予め定めた飽和基準値と比較する。ャパシタ８６の両端間電圧が飽和基準値を超えていることが比較手段によって検出されたとき、ハイブリッド建設機械の制御部１０４が、第１電力変換部１４の回路を制限する。例えばＩＧＢＴ８２をハイブリッド建設機械の制御部１０４からの制御信号によってオフとする。これによって、キャパシタ８６が飽和することを防止できる上に、発電機６の負荷を軽減することができる。

　キャパシタ８６への充電量を次のようにして制御することができる。旋回モータ１０の使用頻度を、例えば単位時間当たりに旋回モータ１０が駆動された回数または単位時間当たりに旋回モータ１０に流された電流の総和とする。この使用頻度の測定を、ハイブリッド建設機械の制御部１０４が行い、この測定値に応じて、制御部１０４がＩＧＢＴ８２のオン、オフの時間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆを調整することによって、例えば旋回モータ１０の使用頻度が少ないときには、キャパシタ８６への充電量が少なくなるように、期間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆの長さを調整する。旋回モータ１０の使用頻度が大きいときには、キャパシタ８６への充電量が多くなるように、制御部１０４が期間Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆの長さを調整する。

　充電回路８０はチョッパ動作する。これは、中間出力端子18ｐ、18ｎ間の電位が完全な直流ではなく、裁断波形であるので、ＩＧＢＴ８２を連続的にオンしても充電を制御することが難しいからである。なお、キャパシタの定格電圧は２．７V～３Vであるので、多くのキャパシタを直列に接続してキャパシタの定格電圧を高くすると、ＩＧＢＴ８２をオンするだけでキャパシタへの充電は可能である。しかし、多くのキャパシタの内部抵抗が直列に接続されるので、内部抵抗による損失が増すことや、多くのキャパシタに要する費用が増大しすぎる。そのため、ある程度の数のキャパシタを直列接続した上で、チョッパにより昇降圧をして、ある程度の数のキャパシタを充放電している．

　アームシリンダ、ブームシリンダ、バケットシリンダ、走行油圧モータ等の油圧アクチュエータ８のいずれか、例えば走行油圧モータの例えばトルクと回転数とを、走行油圧モータに設けたトルク検出器と回転数検出器とによって検出する。検出されたトルクと回転数に基づいて、走行油圧モータに供給されている仕事量を制御部１０４が算出する。この算出された仕事量（供給されている仕事量）が、予め走行油圧モータ用に設定されている必要な仕事量よりも、少ないとき、制御部１０４がＩＧＢＴ８２をオフにして、キャパシタ８６への充電を抑制する。これによって、発電機６の負荷を軽減して、その軽減された負荷の分だけ、走行油圧モータに供給仕事量を回すことができる。従って、作業効率を向上させることができる。なお、キャパシタ８６への充電を抑制するために、ＩＧＢＴ８２をオフにする必要がある。しかし、充電を抑制しようとしたときから直ちにＩＧＢＴ８２をオフにすると、急激にキャパシタ８６の充電量が変化するので、ハイブリッド建設機械の操縦者に違和感を与える。そこで、ＩＧＢＴ８２を徐々にオフにすることが望ましい。なお、アームシリンダにおいても仕事量を算出し、アームシリンダに対応して設定した必要仕事量と算出された仕事量とを制御部１０４が比較し、算出された仕事量が、アームシリンダに対応して設定した必要仕事量よりも大きいときには、ＩＧＢＴ８２をオフにすることもできる。同様に、ブームシリンダにおいても仕事量を算出し、ブームシリンダに対応して設定した必要仕事量と算出された仕事量とを制御部１０４が比較し、算出された仕事量が、ブームシリンダに対応して設定した必要仕事量よりも大きいときには、ＩＧＢＴ８２をオフにすることもできる。バケットシリンダにおいても仕事量を算出し、バケットシリンダに対応して設定した必要仕事量と算出された仕事量とを制御部１０４が比較し、算出された仕事量が、バケットシリンダに対応して設定した必要仕事量よりも大きいときには、ＩＧＢＴ８２をオフにすることもできる。

Claims

　エンジンに接続された三相交流の発電機と、
　前記発電機に接続された第１電力変換部と、
　前記第１電力変換部に接続され、旋回電気モータの電力を第１電力変換部と協同して制御する第２電力変換部と、
　前記第１電力変換部と前記第２電力変換部との間に配置された蓄電器とを、
備えたハイブリッド式作業機械の制御装置において、
　前記第１電力変換部と前記第２電力変換部との間に直流リンクを備え、前記蓄電器は、前記直流リンクに接続され、
　前記第１電力変換部は、
　２個のダイオードをそれらのアノード同士を直列接続した上側アームと、
　前記上側アームと直列に接続され、２個のダイオードをそれらのカソード同士を直列接続した下側アームと、
　前記上側アームのアノード同士の接続部に、第１の電極を接続し、前記下側アームのカソード同士の接続部に第２の電極を接続し、制御電極に制御信号が供給されたとき、第２の電極から第１の電極に電流を流すスイッチング素子とが、
　前記三相交流発電機の各相ごとに、構成され、
　各前記上側アームと各前記下側アームとの接続部に、三相交流発電機の各相が接続される
ハイブリッド式作業機械の制御装置。
　請求項１記載のハイブリッド式作業機械の制御装置において、
　前記蓄電器の蓄電量が所定値を超えたとき、前記第１電力変換部が回路を制限して、前記発電機の負荷を軽減したことを特徴とするハイブリッド式作業機械の制御装置。
　請求項１記載のハイブリッド式作業機械の制御装置において、
　前記旋回電気モータの使用頻度に応じて、第１電力変換部により前記蓄電器の蓄電量を制御することを特徴とするハイブリッド式作業機械の制御装置。
　請求項１記載のハイブリッド式作業機械の制御装置において、
　前記旋回電気モータ以外のいずれかのアクチュエータの必要仕事量が供給仕事量を超えたとき、前記第１電力変換部により蓄電を制御することを特徴とするハイブリッド式作業機械の制御装置。