WO2012035964A1 - 油圧エネルギ回生装置 - Google Patents

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WO2012035964A1
WO2012035964A1 PCT/JP2011/069391 JP2011069391W WO2012035964A1 WO 2012035964 A1 WO2012035964 A1 WO 2012035964A1 JP 2011069391 W JP2011069391 W JP 2011069391W WO 2012035964 A1 WO2012035964 A1 WO 2012035964A1
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hydraulic
generator
regenerative
energy regeneration
motor
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PCT/JP2011/069391
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Inventor
河田　健一
瞬 梅棹
仲田　哲雄
宏年 鳥居
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ダイキン工業株式会社
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08—Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/10—Supports for movable superstructures mounted on travelling or walking gears or on other superstructures
    • E02F9/12—Slewing or traversing gears
    • E02F9/121—Turntables, i.e. structure rotatable about 360°
    • E02F9/123—Drives or control devices specially adapted therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14—Energy-recuperation means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50518—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using pressure relief valves
    • F15B2211/50527—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using pressure relief valves using cross-pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic energy regeneration device used in, for example, a hydraulic excavator.
  • the hydraulic energy regeneration device includes a hydraulic actuator to which pressure oil is supplied from a hydraulic pump, an energy conversion device that converts kinetic energy of return pressure oil flowing out from the hydraulic actuator into electrical energy, and the conversion device A battery for storing electrical energy.
  • the energy conversion device includes a hydraulic pump motor that generates a driving force by the return pressure oil flowing out from the hydraulic actuator, and an electric motor that generates electric energy by receiving the driving force generated by the hydraulic pump motor. ing.
  • an object of the present invention is to provide a hydraulic energy regenerative device that can obtain regenerative energy only by slightly improving an existing hydraulic device.
  • the hydraulic energy regeneration device of the present invention is: A regenerative hydraulic motor to which hydraulic oil to be returned to the oil tank is supplied; A relief valve connected in parallel to the regenerative hydraulic motor; And a generator driven by the regenerative hydraulic motor.
  • the relief valve is connected in parallel to the regenerative hydraulic motor, the flow rate of the hydraulic oil supplied to the regenerative hydraulic motor can be kept low. Therefore, the regenerative hydraulic motor can be made smaller.
  • the regenerative hydraulic motor can be made smaller, if the existing hydraulic device is slightly improved, it can be installed in the existing hydraulic device.
  • a regenerative hydraulic motor can be mounted on an existing hydraulic apparatus including a multi-valve part and a pilot valve part without changing the multi-valve part and the pilot valve part.
  • a regenerative hydraulic motor is installed in an existing hydraulic device, hydraulic oil to be returned to the oil tank is supplied to the regenerative hydraulic motor, and the generator is driven by the regenerative hydraulic motor to obtain regenerative energy. it can.
  • An inverter connected to the generator; And a control device for controlling the rotational speed or torque of the generator via the inverter.
  • a pressure sensor that detects the pressure of hydraulic oil upstream of the regenerative hydraulic motor;
  • the said control apparatus controls the rotation speed or torque of the said generator based on the pressure of the hydraulic fluid which the said pressure sensor detected.
  • control device controls the number of revolutions or torque of the generator based on the pressure of the hydraulic oil detected by the pressure sensor, so that the power generation amount of the generator can be controlled with high accuracy.
  • control device controls the rotational speed or torque of the generator based on the pressure of the hydraulic oil detected by the pressure sensor, the responsiveness of this control is good.
  • a hydraulic energy regeneration device includes: A detection device for detecting the flow rate of hydraulic oil passing through the regenerative hydraulic motor; The said control apparatus controls the rotation speed or torque of the said generator based on the value which the said detection apparatus detected.
  • control device controls the number of rotations or torque of the generator based on the value detected by the detection device, so that the power generation amount of the generator can be accurately controlled.
  • control device controls the rotation speed or torque of the generator based on the value detected by the detection device, the responsiveness of this control is good.
  • the detection device is a rotation speed sensor that detects a rotation speed of the generator,
  • the value detected by the detection device is the rotation speed of the generator detected by the rotation speed sensor.
  • control device controls the number of rotations or torque of the generator based on the rotation speed of the generator detected by the rotation speed sensor, so that the power generation amount of the generator can be accurately controlled. Can do.
  • control device controls the rotational speed or torque of the generator based on the rotational speed of the generator detected by the rotational speed sensor, the responsiveness of this control is good.
  • the detection device is a flow rate sensor that detects a flow rate of hydraulic oil that passes through the regeneration hydraulic motor, The value detected by the detection device is the flow rate of the hydraulic oil detected by the flow sensor.
  • control device controls the rotational speed or torque of the generator based on the flow rate of the hydraulic oil passing through the regenerative hydraulic motor, that is, the flow rate of the hydraulic oil detected by the flow sensor.
  • the power generation amount of the generator can be accurately controlled.
  • control device controls the rotational speed or torque of the generator based on the flow rate of the hydraulic oil detected by the flow sensor, the responsiveness of this control is good.
  • the hydraulic oil from a plurality of actuators can join the hydraulic oil upstream of the regenerative hydraulic motor.
  • a regenerative hydraulic pressure is provided by including a regenerative hydraulic motor to which hydraulic oil to be returned to the oil tank is supplied and a relief valve connected in parallel to the regenerative hydraulic motor. Since the flow rate of hydraulic oil supplied to the motor can be kept low, the regenerative hydraulic motor can be made small. Therefore, if the existing hydraulic device is slightly improved, a regenerative hydraulic motor can be mounted on the existing hydraulic device.
  • a regenerative hydraulic motor is installed in an existing hydraulic device, hydraulic oil to be returned to the oil tank is supplied to the regenerative hydraulic motor, and the generator is driven by the regenerative hydraulic motor to obtain regenerative energy. it can.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a hybrid hydraulic apparatus including a hydraulic energy regeneration apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the hydraulic oil pressure of the hydraulic energy regeneration device and the hydraulic oil flow rate of the hydraulic energy regeneration device.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a hybrid hydraulic apparatus of a comparative example.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the simulation of the hybrid hydraulic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the results of the simulation.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of the simulation.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of the simulation.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a modification of the hybrid hydraulic apparatus including the hydraulic energy regeneration apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of a hybrid hydraulic apparatus including the hydraulic energy regeneration apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the generator and the torque of the generator.
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a modification of the hybrid hydraulic apparatus including the hydraulic energy regeneration apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a modified example of the hybrid hydraulic apparatus provided with a modified example of the hydraulic energy regeneration apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a hybrid hydraulic device obtained by retrofitting a hydraulic energy regeneration device 7 according to the first embodiment of the present invention to an existing hydraulic device and changing some relief valves to sequence valves.
  • the existing relief valve the differential pressure on the primary side and the secondary side is used as the set pressure to open and close the valve.
  • the hydraulic energy regeneration device 7 is retrofitted on the secondary side, the set pressure is higher than before. .
  • a sequence valve it can be set by the differential pressure from the tank pressure as in the existing system, so the meter-in / out pressure can be made the same as the conventional one, and the acceleration / deceleration torque is the same as before.
  • the hybrid hydraulic apparatus includes a turning hydraulic motor 1 for turning the turning body 8, a 6-port 3-position direction switching valve 2 for switching the turning direction of the turning body 8, and a hydraulic pressure for supplying hydraulic oil to the turning hydraulic motor 1.
  • a pump 3 and an engine 4 that drives the hydraulic pump 3 are provided.
  • the hydraulic pump 3 is a hydraulic pump such as a gear pump, a trochoid pump, a vane pump, or a piston pump, and sucks and discharges hydraulic oil from the oil tank 5.
  • the direction switching valve 2 is connected to the hydraulic pump 3 through the first pipe 51 and is connected to the turning hydraulic motor 1 through the second and third pipes 52 and 53.
  • the direction switching valve 2 has first and second pilot pressure receiving portions 2a and 2b.
  • the first pilot pressure receiving portion 2a is connected to the pilot valve 6 via a first pilot pipe 61, while the second pilot pressure receiving portion 2a is connected to the pilot valve 6.
  • the part 2 b is connected to the pilot valve 6 via the second pilot pipe 62.
  • the first port P1 and the fourth port P4 communicate with each other, and the second port P2, the third port P3, the fifth port P5, and the sixth port P6 are cut off.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 3 passes through the first and fourth ports P1 and P4, then flows through the fourth and fifth pipes 54 and 55 and returns to the oil tank 5.
  • the second port P2 and the sixth port P6 communicate with each other, the third port P3 and the fifth port P5 communicate with each other, and the first port P1 and the fourth port P4 are blocked. It becomes a state.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 3 passes through the second and sixth ports P2 and P6, and then flows through the third pipe 53 to be supplied to the turning hydraulic motor 1.
  • the second port P2 and the fifth port P5 communicate with each other, the third port P3 and the sixth port P6 communicate with each other, and the first port P1 and the fourth port P4 are disconnected. become.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 3 passes through the second and fifth ports P2 and P5, and then flows through the second pipe 52 and is supplied to the turning hydraulic motor 1.
  • the first check valve 11 is provided in the first pipe 51.
  • One end of a sixth pipe 56 is connected between the first check valve 11 and the hydraulic pump 3.
  • the relief valve 21 is provided in the said 6th piping 56 so that the pressure of the hydraulic fluid in the 1st piping 51 may not exceed predetermined value.
  • seventh and eighth pipes 57 and 58 are connected to the second pipe 52, and seventh and eighth pipes 57 and 58 are connected to the third pipe 53.
  • the seventh pipe 57 is provided with first and second sequence valves 22 and 23 so that the pressure of the hydraulic oil in the second and third pipes 52 and 53 does not exceed a predetermined value (for example, 28 MPa).
  • the eighth pipe 58 is provided with second and third check valves 12 and 13 so that the second and third pipes 52 and 53 are not evacuated.
  • the first sequence valve 22 has an inlet connected to the second pipe 52 via the seventh pipe 57 and a discharge outlet for discharging the hydraulic oil flowing in from the inlet.
  • the hydraulic oil discharged from the discharge port flows to the ninth pipe 59.
  • the second sequence valve 23 has an inlet connected to the third pipe 53 via the seventh pipe 57, and an outlet for discharging hydraulic oil flowing in from the inlet.
  • the hydraulic oil discharged from the discharge port flows to the ninth pipe 59.
  • the hybrid hydraulic apparatus employs a so-called hydraulic diversion system, and includes a hydraulic energy regenerator 7 that converts kinetic energy of hydraulic oil flowing out from the turning hydraulic motor 1 into electric energy.
  • the hydraulic energy regeneration device 7 includes a regeneration relief valve 101, a regeneration hydraulic motor 102, a generator 103, an inverter 104, a power storage device 105, a pressure sensor 106, and a control device 107.
  • the regeneration relief valve 101 is an example of the relief valve of the present invention.
  • the regeneration relief valve 101 is provided in the ninth pipe 59, and one end of the ninth pipe 59 is connected between the first sequence valve 22 and the second sequence valve 23.
  • the inlet of the regeneration relief valve 101 is connected to the discharge ports of the first and second sequence valves 22 and 23 via the ninth pipe 59 and the seventh pipe 57.
  • the pressure setting value of the regeneration relief valve 101 is set to be lower than the pressure setting values of the first and second sequence bubbles 22 and 23. For example, if the pressure setting value of the first and second sequence bubbles 22 and 23 is set to 28 MPa, the pressure setting value of the regeneration relief valve 101 is set to 21 MPa.
  • the regenerative hydraulic motor 102 is supplied with hydraulic oil and drives the generator 103.
  • the regenerative hydraulic motor 102 is provided in the regenerative pipe 108 and connected in parallel to the regenerative relief valve 101. That is, the regenerative hydraulic motor 102 is connected between the discharge ports of the first and second sequence valves 22 and 23 and the inflow port of the regenerative relief valve 101.
  • the inverter 104 is connected to the generator 103 and controls the frequency of the current supplied to the generator 103. By changing this frequency, the rotational speed or torque of the generator 103 can be controlled to adjust the power generation amount of the generator 103.
  • the power storage device 105 is connected to the generator 103 via the inverter 104 and stores the electricity generated by the generator 103. This electricity is used in an electric device (not shown) to obtain an energy saving effect.
  • the pressure sensor 106 detects the pressure of hydraulic oil between the discharge ports of the first and second sequence valves 22 and 23 and the inlet of the relieving relief valve 101.
  • the pressure sensor 106 sends a pressure signal indicating the detected hydraulic oil pressure to the control device 107.
  • the control device 107 controls the rotation speed or torque of the generator 103 via the inverter 104. More specifically, the control device 107 sends a control signal to the inverter 104 based on the pressure signal from the pressure sensor 106.
  • hydraulic oil from a plurality of actuators can be combined with hydraulic oil upstream of the regenerative hydraulic motor 102. That is, although not shown in the drawing, a connection port is provided that can connect piping for returning hydraulic oil from a plurality of actuators to the oil tank 5 at a location where one end of the regenerative piping 108 is connected to the ninth piping 59. Yes.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the hydraulic oil pressure of the hydraulic energy regeneration device 7 and the hydraulic oil flow rate of the hydraulic energy regeneration device 7.
  • the control of the rotational speed or torque of the generator 103 by the control device 107 is performed so as to obtain a solid line, an alternate long and short dash line, and a dotted line in the graph.
  • the solid line represents the pressure of the hydraulic oil between the discharge ports of the first and second sequence valves 22 and 23 and the inlet of the regenerative relief valve 101 and the flow rate of the hydraulic oil passing through the regenerative relief valve 101. Showing the relationship.
  • the one-dot chain line indicates the relationship between the hydraulic oil pressure between the discharge port of the second sequence valve 23 and the inlet port of the regenerative relief valve 101 and the flow rate of the hydraulic oil passing through the regenerative hydraulic motor 102. Yes.
  • the dotted line indicates the relationship between the hydraulic oil pressure between the discharge port of the second sequence valve 23 and the inlet of the relieving relief valve 101 and the total flow rate.
  • the total flow rate corresponds to the sum of the flow rate of the hydraulic oil passing through the regenerative relief valve 101 and the flow rate of the hydraulic oil passing through the regenerative hydraulic motor 102.
  • the regenerative relief valve 101 is connected in parallel to the regenerative hydraulic motor 102, so that the flow rate of the hydraulic oil supplied to the regenerative hydraulic motor 102 can be kept low. Therefore, the regenerative hydraulic motor 102 can be made small.
  • the hydraulic energy regenerator 7 can be retrofitted to the hydraulic apparatus without changing the direction switching valve 2 and the pilot valve 6, for example.
  • the regenerative hydraulic motor 102 can drive the generator 103 to obtain regenerative energy.
  • a hydraulic device that can be retrofitted with the hydraulic energy regenerator 7 can be designed by slightly changing the design of the existing hydraulic device.
  • the swing body 8 can be swung only with the hydraulic pressure even when the power storage amount of the power storage device 105 becomes 0%.
  • the swing speed of the swing body 8 can be reduced only by the hydraulic pressure regardless of the amount of power stored in the power storage device 105.
  • regeneration may be stopped when the amount of power stored in the power storage device is close to 100%. Therefore, the charge / discharge control of the power storage device 105 can be simplified.
  • the malfunction of the hydraulic energy regeneration device 7 occurs, if the regenerative function can be turned off by switching operation and the work performance can be guaranteed, the practical test period of the hydraulic energy regeneration device 7 can be shortened, and the hydraulic energy regeneration can be achieved.
  • the device for protecting the device 7 can be simplified.
  • control device 107 controls the rotation speed of the generator 103 via the inverter 104, so that the rotation speed of the generator 103 can be prevented from becoming excessive.
  • control device 107 controls the rotation speed or torque of the generator 103 based on the pressure of the hydraulic oil detected by the pressure sensor 106, the power generation amount of the generator 103 can be controlled with high accuracy.
  • control device 107 controls the rotational speed or torque of the generator 103 based on the pressure of the hydraulic oil detected by the pressure sensor 106, the responsiveness of this control is good.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a hybrid hydraulic device of a comparative example. 3, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those of the components in FIG.
  • the hybrid hydraulic apparatus employs a so-called electro-oil combined system, and the hydraulic oil discharged from the electric motor 9 that assists the hydraulic motor 1 for turning and the second and third relief valves 122 and 123 is supplied to the oil tank. And a tenth pipe 60 that guides to 5. The tenth pipe 60 is not provided with the relieving relief valve 101, and one end of the regenerating pipe 108 is not connected.
  • the sum of the torque of the turning hydraulic motor 1 and the torque of the electric motor 9 needs to be the same as the torque of the turning hydraulic motor 1 of the conventional hydraulic device (non-hybrid type hydraulic device). is there. For this reason, it is necessary to lower the meter-in pressure and meter-out pressure of the turning hydraulic motor 1 by the assist amount of the electric motor.
  • the electric motor 9 when the torque of the electric motor 9 is set to 1/3 of the deceleration torque by the conventional relief, the electric motor 9 is mechanically directly connected to the swing body 8, and the rotation speed of the electric motor 9 is the same as that of the swing body 8. Since it is proportional to the speed, the theoretical regenerative energy is 1/3 of the turning energy.
  • the rotational speed of the regenerative hydraulic motor 102 does not depend on the speed of the revolving body 8 and can be arbitrarily determined.
  • the theoretical regenerative energy of the hybrid hydraulic device of the present embodiment is about twice the theoretical regenerative energy of the hybrid hydraulic device of the comparative example.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the simulation of the hybrid hydraulic device of the present embodiment.
  • the turning hydraulic motor 1 is 1500 min ⁇ 1
  • the meter-out throttle is fully closed in 0.2 seconds
  • the situation is set to stop by decelerating by relief
  • the time change of pressure P1, P2 The change in oil flow rate Q1 to Q5 with time was calculated.
  • the initial speed is 1500 min ⁇ 1
  • the volume is 150 cc / rev
  • the motor shaft equivalent inertia is 8.45 kgm 2
  • the pressure setting value of the first and second sequence valves 22 and 23 is 28 MPa
  • the pressure setting value of the regeneration relief valve 101 is 16 MPa.
  • the time change of the pressures P1 and P2 is shown in the graph of FIG.
  • the pressure P2 is maintained at about 16 MPa by the operation of the regeneration relief valve 101 for about 0.2 seconds to about 1.6 seconds.
  • the pressure P2 is controlled only by the generator 103 for about 1.6 seconds to about 2.2 seconds.
  • the change over time of the hydraulic oil flow rates Q1 to Q3 is shown in the graph of FIG.
  • This flow rate Q2 is a meter-out flow rate.
  • the position of the direction switching valve 2 returns from the right turn position or the left turn position to the neutral position, it becomes 0 in about 0.2 seconds, and after about 0.2 seconds. All of the flow rate Q1 flows toward the hydraulic energy regeneration device 7.
  • the difference between the flow rate Q1 and the flow rate Q2 between 0.0 seconds and about 0.1 seconds is exaggerated and the flow rate between about 0.2 seconds and about 2.1 seconds.
  • the difference between Q1 and flow rate Q3 is also exaggerated.
  • the change over time of the hydraulic oil flow rates Q3 to Q5 is shown in the graph of FIG.
  • the flow rates Q3 and Q4 do not have a time for the flow rate to be constant
  • the flow rate Q5 becomes a constant flow rate by controlling the rotation speed of the regenerative hydraulic motor 102 for about 0.2 seconds to about 1.6 seconds.
  • the generator 103 can obtain a certain amount of power generation. Further, after about 1.6 seconds, the flow rate Q5 decreases in the same manner as the flow rate Q3.
  • the capacity of the regenerative hydraulic motor 102 may be small, and the regenerative relief valve 101 can be made small.
  • regenerative energy can be obtained without the inverter 104 and the control device 107.
  • a connection port is provided at a location where one end of the regenerative piping 108 is connected to the ninth piping 59.
  • a plurality of hydraulic cylinders 81A, 81B,... If it does in this way, regenerative energy can be obtained efficiently.
  • the plurality of hydraulic cylinders 81A, 81B,... Are an example of the actuator of the present invention.
  • 82A, 82B,... In FIG.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of a hybrid hydraulic device obtained by retrofitting a hydraulic energy regeneration device 207 according to the second embodiment of the present invention to an existing hydraulic device. Also, in FIG. 9, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those of the components in FIG.
  • the hydraulic energy regeneration device 207 detects the rotational speed of the generator 103 based on the rotational speed sensor 306 that detects the rotational speed of the generator 103 and the rotational speed of the generator 103 detected by the rotational speed sensor 306. And a control device 307 for controlling.
  • the rotation speed sensor 306 is an example of a detection device.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the generator 103 and the torque of the generator 103.
  • the control of the rotational speed or torque of the generator 103 by the control device 307 is performed while a solid line in the graph is obtained. More specifically, when the rotational speed of the generator 103 changes from 0 to R1, the torque of the generator 103 is adjusted so that the torque of the generator 103 becomes substantially constant. Then, when the rotational speed of the generator 103 reaches R2, the torque of the generator 103 is rapidly increased to suppress an increase in the rotational speed of the generator 103.
  • the torque of the generator 103 is T2, which corresponds to the pressure set value of the relieving relief valve 101. For this reason, when the torque of the generator 103 is rapidly increased, the relieving relief valve 101 is opened.
  • the controller 307 controls the rotational speed of the generator 103 via the inverter 104, thereby preventing the rotational speed of the generator 103 from becoming excessive.
  • control device 307 controls the rotation speed or torque of the generator 103 based on the rotation speed of the generator 103 detected by the rotation speed sensor 306, the power generation amount of the generator 103 is accurately controlled. Can do.
  • control device 307 controls the rotation speed or torque of the generator 103 based on the rotation speed of the generator 103 detected by the rotation speed sensor 306, the responsiveness of this control is good.
  • regenerative energy can be obtained without the inverter 104 and the control device 307.
  • a connection port is provided at a location where one end of the regenerative piping 108 is connected to the ninth piping 59.
  • a plurality of hydraulic cylinders 81A, 81B,... If it does in this way, regenerative energy can be obtained efficiently.
  • the plurality of hydraulic cylinders 81A, 81B,... Are an example of the actuator of the present invention.
  • 82A, 82B,... In FIG.
  • the hydraulic energy regeneration device 207 is retrofitted to the hybrid hydraulic device.
  • the hydraulic energy regeneration device 407 may be retrofitted to the hybrid hydraulic device.
  • the hydraulic energy regeneration device 407 includes a flow sensor 506 as an example of a detection device and a control device 507.
  • the flow sensor 506 detects the flow rate of hydraulic oil that passes through the regeneration hydraulic motor 102.
  • the control device 507 controls the rotational speed or torque of the generator 103 based on the flow rate of hydraulic oil detected by the flow sensor 506. Also with such a hydraulic energy regeneration device 407, the same effect as the hydraulic energy regeneration device 207 can be obtained.
  • a pipe such as the cylinder pipe 71 of FIG. 11 may be used. That is, in the hybrid hydraulic apparatus, a pipe for guiding hydraulic oil from a plurality of actuators to the upstream side of the regenerative hydraulic motor 102 may be provided.
  • the present invention is not limited to the first and second embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the present invention.
  • one embodiment of the present invention may be a combination of the first and second embodiments and modifications thereof as appropriate.

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Abstract

　ハイブリッド型油圧装置は、旋回体(８)を旋回させる旋回用油圧モータ(１)と、旋回体(８)の旋回方向を切り換える６ポート３位置の方向切換バルブ(２)と、旋回用油圧モータ(１)に作動油を送る油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３を駆動するエンジン(４)と、旋回用油圧モータ(１)から流出した作動油の運動エネルギを電気エネルギに変換する油圧エネルギ回生装置(７)を備えている。この油圧エネルギ回生装置(７)は、油タンク(５)へ戻すべき作動油が供給される回生用油圧モータ(１０２)と、回生用油圧モータ(１０２)に並列に接続された回生用リリーフバルブ(１０１)と、回生用油圧モータ(１０２)で駆動される発電機(１０３)とを有している。

Description

油圧エネルギ回生装置
　本発明は、例えば油圧ショベル等に使用される油圧エネルギ回生装置に関する。
　従来、油圧エネルギ回生装置としては、特開２０００－１３６８０６号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この油圧エネルギ回生装置は、油圧ポンプから圧油が供給される油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータから流出した戻り圧油の運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置と、この変換装置で変換された電気エネルギを蓄えるバッテリとを備える。
　上記エネルギ変換装置は、油圧アクチュエータから流出した戻り圧油が流入して駆動力を発生する油圧ポンプモータと、この油圧ポンプモータが発生する駆動力を受けて電気エネルギを発生する電動モータとからなっている。
　ところで、上記従来の油圧エネルギ回生装置では、油圧アクチュエータから流出した戻り圧油の全部を油圧ポンプモータに流入させている。このため、上記油圧ポンプモータは大容量で大きくなっている。この大きい油圧ポンプモータを搭載できるだけのスペースは既存の油圧装置に存在しない。
　したがって、既存の油圧装置を小改良しただけでは、大きい油圧ポンプモータを既存の油圧装置に搭載できず、回生エネルギを得られないという問題があった。
特開２０００－１３６８０６号公報
　そこで、本発明の課題は、既存の油圧装置を小改良するだけで、回生エネルギを得ることができる油圧エネルギ回生装置を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明の油圧エネルギ回生装置は、
　油タンクへ戻すべき作動油が供給される回生用油圧モータと、
　上記回生用油圧モータに並列に接続されたリリーフバルブと、
　上記回生用油圧モータで駆動される発電機と
を備えることを特徴としている。
　上記構成によれば、上記回生用油圧モータにリリーフバルブを並列に接続しているので、回生用油圧モータに供給される作動油の流量を低く抑えることができる。したがって、上記回生用油圧モータを小さくできる。
　また、上記回生用油圧モータは小さくできるので、既存の油圧装置を小改良すれば、既存の油圧装置に搭載できる。例えば、マルチバルブ部およびパイロットバルブ部を備える既存の油圧装置に対して、マルチバルブ部およびパイロットバルブ部を変更せずに、回生用油圧モータを搭載することができる。
　また、既存の油圧装置に回生用油圧モータを搭載すれば、油タンクへ戻すべき作動油を回生用油圧モータに供給し、回生用油圧モータで発電機を駆動して、回生エネルギを得ることができる。
　一実施形態の油圧エネルギ回生装置では、
　上記発電機に接続されたインバータと、
　上記インバータを介して上記発電機の回転数またはトルクを制御する制御装置と
を備える。
　上記実施形態によれば、上記制御装置がインバータを介して発電機の回転数またはトルクを制御することによって、発電機の回転数が過大になるのを防ぐことができる。
　もし、上記発電機の回転数が過大になったなら、発電機の負荷が大きくなり、発熱も大きくなるため、発熱対策が必要となって、製造コストの上昇を招く。
　したがって、上記発電機の回転数が過大になるのを防ぐことは、製造コストの上昇を抑制できる。
　一実施形態の油圧エネルギ回生装置では、
　上記回生用油圧モータよりも上流側の作動油の圧力を検出する圧力センサを備え、
　上記制御装置は、上記圧力センサが検出した作動油の圧力に基づいて、上記発電機の回転数またはトルクを制御する。
　上記実施形態によれば、上記制御装置は、圧力センサが検出した作動油の圧力に基づいて、発電機の回転数またはトルクを制御するので、発電機の発電量を精度良く制御することができる。
　また、上記制御装置は、圧力センサが検出した作動油の圧力に基づいて、発電機の回転数またはトルクを制御するので、この制御の応答性は良好である。
　一実施形態の油圧エネルギ回生装置は、
　上記回生用油圧モータを通過する作動油の流量を検出するための検出装置を備え、
　上記制御装置は、上記検出装置が検出した値に基づいて、上記発電機の回転数またはトルクを制御する。
　上記実施形態によれば、上記制御装置は、検出装置が検出した値に基づいて、発電機の回転数またはトルクを制御するので、発電機の発電量を精度良く制御することができる。
　また、上記制御装置は、検出装置が検出した値に基づいて、発電機の回転数またはトルクを制御するので、この制御の応答性は良好である。
　一実施形態の油圧エネルギ回生装置では、
　上記検出装置は、上記発電機の回転速度を検出する回転速度センサであり、
　上記検出装置が検出した値は、上記回転速度センサが検出した上記発電機の回転速度である。
　上記実施形態によれば、上記制御装置は、回転速度センサが検出した発電機の回転速度に基づいて、発電機の回転数またはトルクを制御するので、発電機の発電量を精度良く制御することができる。
　また、上記制御装置は、回転速度センサが検出した上記発電機の回転速度に基づいて、発電機の回転数またはトルクを制御するので、この制御の応答性は良好である。
　一実施形態の油圧エネルギ回生装置では、
　上記検出装置は、上記回生用油圧モータを通過する作動油の流量を検出する流量センサであり、
　上記検出装置が検出した値は、上記流量センサが検出した作動油の流量である。
　上記実施形態によれば、上記制御装置は、回生用油圧モータを通過する作動油の流量、つまり、流量センサが検出した作動油の流量に基づいて、発電機の回転数またはトルクを制御するので、発電機の発電量を精度良く制御することができる。
　また、上記制御装置は、流量センサが検出した作動油の流量に基づいて、発電機の回転数またはトルクを制御するので、この制御の応答性は良好である。
　一実施形態の油圧エネルギ回生装置では、
　複数のアクチュエータからの作動油が、上記回生用油圧モータよりも上流側の作動油に合流することが可能になっている。
　上記実施形態によれば、上記複数のアクチュエータからの作動油が回生用油圧モータよりも上流側の作動油に合流することが可能になっているので、回生エネルギを効率良く得ることができる。
　本発明の油圧エネルギ回生装置によれば、油タンクへ戻すべき作動油が供給される回生用油圧モータと、この回生用油圧モータに並列に接続されたリリーフバルブとを備えることによって、回生用油圧モータに供給される作動油の流量を低く抑えることができるので、回生用油圧モータを小さくできる。したがって、既存の油圧装置を小改良すれば、既存の油圧装置に回生用油圧モータを搭載できる。
　また、既存の油圧装置に回生用油圧モータを搭載すれば、油タンクへ戻すべき作動油を回生用油圧モータに供給し、回生用油圧モータで発電機を駆動して、回生エネルギを得ることができる。
図１は本発明の第１実施形態の油圧エネルギ回生装置を備えたハイブリッド型油圧装置の回路図である。 図２は上記油圧エネルギ回生装置の作動油の圧力と油圧エネルギ回生装置の作動油の流量との関係を示すグラフである。 図３は比較例のハイブリッド型油圧装置の回路図である。 図４は本発明の第１実施形態のハイブリッド型油圧装置のシミュレーションの説明図である。 図５は上記シミュレーションの結果を示すグラフである。 図６は上記シミュレーションの結果を示すグラフである。 図７は上記シミュレーションの結果を示すグラフである。 図８は本発明の第１実施形態の油圧エネルギ回生装置を備えたハイブリッド型油圧装置の変形例の回路図である。 図９は本発明の第２実施形態の油圧エネルギ回生装置を備えたハイブリッド型油圧装置の回路図である。 図１０は発電機の回転速度と発電機のトルクとの関係を示すグラフである。 図１１は本発明の第２実施形態の油圧エネルギ回生装置を備えたハイブリッド型油圧装置の変形例の回路図である。 図１２は本発明の第２実施形態の油圧エネルギ回生装置の変形例を備えたハイブリッド型油圧装置の変形例の回路図である。
　以下、本発明の油圧エネルギ回生装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
　〔第１実施形態〕
　図１は、既存の油圧装置に本発明の第１実施形態の油圧エネルギ回生装置７を後付けし、一部リリーフバルブをシーケンスバルブへと変更することで得たハイブリッド型油圧装置の回路図である。既存のリリーフバルブでは一次側、二次側の差圧を設定圧とし、バルブの開閉を行うが、二次側に油圧エネルギ回生装置７を後付けするため、従来よりも高い設定圧となってしまう。シーケンスバルブとすることで、既存と同じくタンク圧との差圧で設定できるため、メータイン・アウト圧力を従来と同等にでき、従来通りの加速・減速トルクとなる。
　上記ハイブリッド型油圧装置は、旋回体８を旋回させる旋回用油圧モータ１と、旋回体８の旋回方向を切り換える６ポート３位置の方向切換バルブ２と、旋回用油圧モータ１に作動油を送る油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３を駆動するエンジン４とを備えている。
　上記油圧ポンプ３は、ギアポンプ、トロコイドポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプ等の油圧ポンプであり、作動油を油タンク５から吸入して吐出する。
　上記方向切換バルブ２は、第１配管５１を介して油圧ポンプ３に接続されていると共に、第２，第３配管５２，５３を介して旋回用油圧モータ１に接続されている。この方向切換バルブ２は第１，第２パイロット圧受部２ａ，２ｂを有し、第１パイロット圧受部２ａが第１パイロット配管６１を介してパイロットバルブ６に接続されている一方、第２パイロット圧受部２ｂが第２パイロット配管６２を介してパイロットバルブ６に接続されている。この第１，第２パイロット圧受部２ａ，２ｂがパイロット圧を受けることによって、方向切換バルブ２の位置は、図中の中立位置から右旋回位置（図中の右側の位置）または左旋回位置（図中の左側の位置）に切り換わるようになっている。また、上記パイロットバルブ６は、図示しないパイロットポンプに接続されている。
　上記中立位置では、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４が互いに連通し、かつ、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、第５ポートＰ５および第６ポートＰ６が遮断状態になる。このとき、油圧ポンプ３が吐出した作動油は、第１，第４ポートＰ１，Ｐ４を通過した後、第４，第５配管５４，５５を流れて油タンク５に戻る。
　上記右旋回位置では、第２ポートＰ２と第６ポートＰ６が互いに連通し、かつ、第３ポートＰ３と第５ポートＰ５が互いに連通し、かつ、第１ポートＰ１および第４ポートＰ４が遮断状態になる。このとき、油圧ポンプ３が吐出した作動油は、第２，第６ポートＰ２，Ｐ６を通過した後、第３配管５３を流れて旋回用油圧モータ１に供給される。
　上記左旋回位置では、第２ポートＰ２と第５ポートＰ５が互いに連通し、かつ、第３ポートＰ３と第６ポートＰ６が互いに連通し、かつ、第１ポートＰ１および第４ポートＰ４が遮断状態になる。このとき、上記油圧ポンプ３が吐出した作動油は、第２，第５ポートＰ２，Ｐ５を通過した後、第２配管５２を流れて旋回用油圧モータ１に供給される。
　上記第１配管５１には第１チェックバルブ１１が設けられている。この第１チェックバルブ１１と油圧ポンプ３の間には第６配管５６の一端が接続されている。そして、上記第６配管５６にリリーフバルブ２１を設けて、第１配管５１内の作動油の圧力が所定値を超えないようにしている。
　上記第２配管５２には第７，第８配管５７，５８の一端が接続され、第３配管５３には第７，第８配管５７，５８が接続されている。上記第７配管５７には第１，第２シーケンスバルブ２２，２３を設けて、第２，第３配管５２，５３内の作動油の圧力が所定値（例えば２８ＭＰａ）を超えないようにしている。一方、上記第８配管５８には第２，第３チェックバルブ１２，１３を設けて、第２，第３配管５２，５３内が真空にならないようにしている。
　上記第１シーケンスバルブ２２は、第７配管５７を介して第２配管５２に接続される流入口と、この流入口から流入した作動油を吐出する吐出口とを有している。この吐出口から吐出された作動油は第９配管５９へ流れる。
　上記第２シーケンスバルブ２３は、第７配管５７を介して第３配管５３に接続される流入口と、この流入口から流入した作動油を吐出する流出口とを有している。この吐出口から吐出された作動油は第９配管５９へ流れる。
　また、上記ハイブリッド型油圧装置は、いわゆる油圧分流方式を採用しており、旋回用油圧モータ１から流出した作動油の運動エネルギを電気エネルギに変換する油圧エネルギ回生装置７を備えている。この油圧エネルギ回生装置７は、回生用リリーフバルブ１０１、回生用油圧モータ１０２、発電機１０３、インバータ１０４、蓄電装置１０５、圧力センサ１０６および制御装置１０７を有している。なお、回生用リリーフバルブ１０１は本発明のリリーフバルブの一例である。
　上記回生用リリーフバルブ１０１は第９配管５９に設けられ、この第９配管５９の一端は第１シーケンスバルブ２２と第２シーケンスバルブ２３との間に接続されている。これにより、上記回生用リリーフバルブ１０１の流入口は、第９配管５９および第７配管５７を介して第１，第２シーケンスバルブ２２，２３の吐出口に接続されている。この回生用リリーフバルブ１０１の圧力設定値は、第１，第２シーケンスバブル２２，２３の圧力設定値よりも低くなるように設定されている。例えば、上記第１，第２シーケンスバブル２２，２３の圧力設定値を２８ＭＰａに設定するなら、回生用リリーフバルブ１０１の圧力設定値は２１ＭＰａに設定する。
　上記回生用油圧モータ１０２は、作動油の供給を受けて、発電機１０３を駆動する。この回生用油圧モータ１０２は回生用配管１０８に設けられ、回生用リリーフバルブ１０１に並列に接続されている。つまり、上記回生用油圧モータ１０２は、第１，第２シーケンスバルブ２２，２３の吐出口と回生用リリーフバルブ１０１の流入口との間に接続されている。
　上記インバータ１０４は、発電機１０３に接続され、発電機１０３に供給する電流の周波数を制御する。この周波数を変更することにより、発電機１０３の回転数またはトルクを制御して、発電機１０３の発電量を調整することができる。
　上記蓄電装置１０５は、インバータ１０４を介して発電機１０３に接続され、発電機１０３で発電された電気を蓄える。この電気は図示しない電気装置に使用されて、省エネルギー効果が得られるようになっている。
　上記圧力センサ１０６は、第１，第２シーケンスバルブ２２，２３の吐出口と回生用リリーフバルブ１０１の流入口との間の作動油の圧力を検出する。また、上記圧力センサ１０６は、検出した作動油の圧力を示す圧力信号を制御装置１０７に送る。
　上記制御装置１０７は、インバータ１０４を介して発電機１０３の回転数またはトルクを制御する。より詳しくは、上記制御装置１０７は、圧力センサ１０６からの圧力信号に基づいて、インバータ１０４に制御信号を送る。
　また、上記油圧エネルギ回生装置７では、複数のアクチュエータからの作動油を、回生用油圧モータ１０２よりも上流側の作動油に合流させることが可能になっている。つまり、図示しないが、上記第９配管５９において回生用配管１０８の一端が接続されている箇所において、複数のアクチュエータから油タンク５に作動油を戻すための配管を接続可能の接続口を設けている。
　図２は、上記油圧エネルギ回生装置７の作動油の圧力と油圧エネルギ回生装置７の作動油の流量との関係を示すグラフである。
　上記制御装置１０７による発電機１０３の回転数またはトルクの制御は、グラフ中の実線、一点鎖線および点線が得られるように行われる。
　上記実線は、第１，第２シーケンスバルブ２２，２３の吐出口と回生用リリーフバルブ１０１の流入口との間の作動油の圧力と、回生用リリーフバルブ１０１を通過する作動油の流量との関係を示している。
　上記一点鎖線は、第２シーケンスバルブ２３の吐出口と回生用リリーフバルブ１０１の流入口との間の作動油の圧力と、回生用油圧モータ１０２を通過する作動油の流量との関係を示している。
　上記点線は、第２シーケンスバルブ２３の吐出口と回生用リリーフバルブ１０１の流入口との間の作動油の圧力と、合計流量との関係を示している。ここで、上記合計流量は、回生用リリーフバルブ１０１を通過する作動油の流量と、回生用油圧モータ１０２を通過する作動油の流量とを合計した流量に相当する。
　上記構成のハイブリッド型油圧装置では、回生用油圧モータ１０２に回生用リリーフバルブ１０１を並列に接続しているので、回生用油圧モータ１０２に供給される作動油の流量を低く抑えることができる。したがって、上記回生用油圧モータ１０２を小さくできる。
　また、上記回生用油圧モータ１０２を小さくできるので、例えば方向切替バルブ２およびパイロットバルブ６を変更することなく、油圧装置に油圧エネルギ回生装置７を後付けできる。
　また、上記油タンク５へ戻すべき作動油を回生用油圧モータ１０２に供給するので、回生用油圧モータ１０２で発電機１０３を駆動して、回生エネルギを得ることができる。
　また、上記回生用油圧モータ１０２を小さくできるので、既存の油圧装置の設計を少し変更すれば、油圧エネルギ回生装置７を後付けできる油圧装置を設計できる。
　また、既存の油圧装置の設計を少し変更するだけなら、新たな生産設備を設ける必要がない。
　また、上記油圧エネルギ回生装置７の後付けを行っても、旋回体８を旋回用油圧モータ１だけで旋回させるので、旋回体８の操作フィーリングは油圧エネルギ回生装置７の後付け前と同じである。
　また、上記油圧エネルギ回生装置７の後付けした油圧装置では、蓄電装置１０５の蓄電量が０％になっても、旋回体８を油圧だけで旋回させることができる。
　また、上記油圧エネルギ回生装置７の後付けした油圧装置では、蓄電装置１０５の蓄電量に関係なく、旋回体８の旋回速度を油圧だけで減速させることができる。
　また、上記油圧エネルギ回生装置７の後付けした油圧装置では、蓄電装置の蓄電量が１００％近くになれば回生をやめればよい。したがって、上記蓄電装置１０５の充放電制御を単純化できる。
　また、上記回生用油圧モータ１０２および発電機１０３が故障しても、油圧エネルギ回生装置７の後付け前と同じ使い方ができる。
　また、上記油圧エネルギ回生装置７の不具合発生時、切り替え操作にて回生機能をオフできるようにして、作業性能を保証できれば、油圧エネルギ回生装置７の実用試験の期間を短縮できるし、油圧エネルギ回生装置７を保護する装置を簡単にすることができる。
　また、上記制御装置１０７がインバータ１０４を介して発電機１０３の回転数を制御することによって、発電機１０３の回転速度が過大になるのを防ぐことができる。
　もし、上記発電機１０３の回転速度が過大になったなら、回生する電圧が大きくなり、機器の損傷につながる。また、上記発電機１０３の発熱が大きくなるため、発熱対策が必要となって、製造コストの上昇を招く。
　したがって、上記発電機１０３の回転速度が過大になるのを防ぐことは、製造コストの上昇を抑制できる。
　また、上記制御装置１０７は、圧力センサ１０６が検出した作動油の圧力に基づいて、発電機１０３の回転数またはトルクを制御するので、発電機１０３の発電量を精度良く制御することができる。
　また、上記制御装置１０７は、圧力センサ１０６が検出した作動油の圧力に基づいて、発電機１０３の回転数またはトルクを制御するので、この制御の応答性は良好である。
　図３は比較例のハイブリッド型油圧装置の回路図である。この図３において、図１に示した構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
　上記ハイブリッド型油圧装置は、いわゆる電油複合方式を採用しており、旋回用油圧モータ１をアシストする電動モータ９と、第２，第３リリーフバルブ１２２，１２３から吐出された作動油を油タンク５へ案内する第１０配管６０とを備えている。この第１０配管６０には回生用リリーフバルブ１０１を設けていないし、回生用配管１０８の一端も接続していない。
　上記ハイブリッド型油圧装置では、旋回用油圧モータ１のトルクと電動モータ９のトルクとの合計が、従来の油圧装置（非ハイブリッド型油圧装置）の旋回用油圧モータ１のトルクと同じにする必要がある。このため、電気モータのアシスト分、旋回用油圧モータ１のメータイン圧およびメータアウト圧を下げる必要がある。
　したがって、従来の油圧装置をハイブリッド型油圧装置に改造する場合、リリーフ圧を下げると共に、操作レバー位置に対して、メータイン絞り、メータアウト絞りおよびブリードオフ絞りの全ての開口面積を開く側へ補正する必要があるので、この改造は困難である。
　また、上記電動モータ９のトルクを従来のリリーフによる減速トルクの１／３とした場合、電動モータ９は旋回体８と機械的に直結されており、電動モータ９の回転数は旋回体８の速度に比例するため、理論回生エネルギは旋回エネルギの１／３となる。
　これに対して、本実施形態のハイブリッド型油圧装置の理論回生エネルギでは、回生油圧モータ１０２の回転速度は旋回体８の速度に依存せず、任意に決めることができるため、旋回エネルギの５／９となる。
　したがって、本実施形態のハイブリッド型油圧装置の理論回生エネルギは、比較例のハイブリッド型油圧装置の理論回生エネルギの約２倍である。
　図４は本実施形態のハイブリッド型油圧装置のシミュレーションの説明図である。
　上記シミュレーションでは、旋回用油圧モータ１が１５００ｍｉｎ－１で、メータアウト絞りが０．２秒で全閉となり、リリーフにより減速して停止する状況を設定し、圧力Ｐ１，Ｐ２の時間変化と、作動油の流量Ｑ１～Ｑ５の時間変化とを算出した。また、上記シミュレーションでは、旋回用油圧モータ１については、初期速度１５００ｍｉｎ－１、容積１５０ｃｃ／ｒｅｖ、モータ軸換算慣性８．４５ｋｇｍ２、第１，第２シーケンスバルブ２２，２３の圧力設定値２８ＭＰａ、回生用リリーフバルブ１０１の圧力設定値１６ＭＰａとしている。
　上記圧力Ｐ１，Ｐ２の時間変化は図５のグラフとなる。上記圧力Ｐ２は、約０．２秒～約１．６秒の間、回生用リリーフバルブ１０１の作動で約１６ＭＰａに維持される。また、上記圧力Ｐ２は、約１．６秒～約２．２秒の間、発電機１０３のみで制御される。
　上記作動油の流量Ｑ１～Ｑ３の時間変化は図６のグラフとなる。この流量Ｑ２は、メータアウト流量であり、方向切替バルブ２の位置が右旋回位置または左旋回位置から中立位置に戻ることで約０．２秒に０となり、約０．２秒より後では流量Ｑ１の全てが油圧エネルギ回生装置７に向かって流れる。なお、図６のグラフでは、０．０秒～約０．１秒の間における流量Ｑ１と流量Ｑ２の差を誇張して描くと共に、約０．２秒～約２．１秒の間における流量Ｑ１と流量Ｑ３の差も誇張して描いている。
　上記作動油の流量Ｑ３～Ｑ５の時間変化は図７のグラフとなる。この流量Ｑ３，Ｑ４は流量が一定となる時間はないが、約０．２秒～約１．６秒の間、流量Ｑ５は回生油圧モータ１０２の回転速度を制御することで一定流量となるので、発電機１０３において一定の発電量が得られる。また、約１．６秒より後は、流量Ｑ５は流量Ｑ３と同様に低下する。
　このように、上記流量Ｑ５が低く抑えられているので、回生用油圧モータ１０２の容量を小容量でよく、回生用リリーフバルブ１０１を小さくできる。
　上記第１実施形態において、インバータ１０４および制御装置１０７を無くしても、回生エネルギは得られる。
　上記第１実施形態において、第９配管５９において回生用配管１０８の一端が接続されている箇所には接続口を設けていたが、この接続口に、図８に示すように、シリンダ用配管７１を介して複数の油圧シリンダ８１Ａ，８１Ｂ，…を接続してもよい。このようにすると、回生エネルギを効率良く得ることができる。なお、複数の油圧シリンダ８１Ａ，８１Ｂ，…は本発明のアクチュエータの一例である。また、図８の８２Ａ，８２Ｂ，…はシーケンスバルブである。
　〔第２実施形態〕
　図９は、既存の油圧装置に本発明の第２実施形態の油圧エネルギ回生装置２０７を後付けすることで得たハイブリッド型油圧装置の回路図である。また、図９において、図１における構成部と同一の構成部は、図１における構成部の参照番号と同一の参照番号を付して説明を省略する。
　上記油圧エネルギ回生装置２０７は、発電機１０３の回転速度を検出する回転速度センサ３０６と、この回転速度センサ３０６が検出した発電機１０３の回転速度に基づいて、発電機１０３の回転数またはトルクを制御する制御装置３０７とを有している。なお、回転速度センサ３０６は検出装置の一例である。
　図１０は、上記発電機１０３の回転速度と発電機１０３のトルクとの関係を示すグラフである。
　上記制御装置３０７による発電機１０３の回転数またはトルクの制御は、グラフ中の実線が得られるに行われる。より詳しくは、発電機１０３の回転速度が０からＲ１になると、発電機１０３のトルクが略一定になるように、発電機１０３のトルクを調整する。そして、発電機１０３の回転速度がＲ２になると、発電機１０３のトルクを急激に増大させて、発電機１０３の回転速度の増大を抑制する。
　また、上記発電機１０３の回転速度がＲ２になったとき、発電機１０３のトルクはＴ２であるが、このＴ２は回生用リリーフバルブ１０１の圧力設定値に対応する。このため、発電機１０３のトルクを急激に増大させるとき、回生用リリーフバルブ１０１が開くことになる。
　上記構成のハイブリッド型油圧装置によれば、制御装置３０７がインバータ１０４を介して発電機１０３の回転数を制御することによって、発電機１０３の回転速度が過大になるのを防ぐことができる。
　もし、上記発電機１０３の回転速度が過大になったなら、発電機１０３の発熱が大きくなるため、発熱対策が必要となって、製造コストの上昇を招く。
　したがって、上記発電機１０３の回転速度が過大になるのを防ぐことは、製造コストの上昇を抑制できる。
　また、上記制御装置３０７は、回転速度センサ３０６が検出した発電機１０３の回転速度に基づいて、発電機１０３の回転数またはトルクを制御するので、発電機１０３の発電量を精度良く制御することができる。
　また、上記制御装置３０７は、回転速度センサ３０６が検出した発電機１０３の回転速度に基づいて、発電機１０３の回転数またはトルクを制御するので、この制御の応答性は良好である。
　ただし、上記発電機１０３の発電量の制御の精度や応答性は、上記第１実施形態の方が優れている。
　上記第２実施形態において、インバータ１０４および制御装置３０７を無くしても、回生エネルギは得られる。
　上記第２実施形態において、第９配管５９において回生用配管１０８の一端が接続されている箇所には接続口を設けていたが、この接続口に、図１１に示すように、シリンダ用配管７１を介して複数の油圧シリンダ８１Ａ，８１Ｂ，…を接続してもよい。このようにすると、回生エネルギを効率良く得ることができる。なお、複数の油圧シリンダ８１Ａ，８１Ｂ，…は本発明のアクチュエータの一例である。また、図１１の８２Ａ，８２Ｂ，…はシーケンスバルブである。
　上記第２実施形態では、油圧エネルギ回生装置２０７をハイブリッド型油圧装置に後付けしていたが、図１２に示すように、油圧エネルギ回生装置４０７をハイブリッド型油圧装置に後付けしてもよい。この油圧エネルギ回生装置４０７は、検出装置の一例としての流量センサ５０６と、制御装置５０７とを有している。上記流量センサ５０６は、回生用油圧モータ１０２を通過する作動油の流量を検出する。また、上記制御装置５０７は、流量センサ５０６が検出した作動油の流量に基づいて、発電機１０３の回転数またはトルクを制御する。このような油圧エネルギ回生装置４０７によっても、油圧エネルギ回生装置２０７と同様の作用効果が得られる。
　また、図１２のハイブリッド型油圧装置において、図１１のシリンダ用配管７１のような配管を用いてもよい。すなわち、上記ハイブリッド型油圧装置において、複数のアクチュエータからの作動油を回生用油圧モータ１０２よりも上流側に案内する配管を設けてもよい。
　本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記第１，第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１，第２実施形態およびその変形を適宜組み合わせたものを本発明の一実施形態としてもよい。
　１…旋回用油圧モータ
　２…方向切換バルブ
　３…油圧ポンプ
　４…エンジン
　５…油タンク
　６…パイロットバルブ
　７，２０７，４０７…油圧エネルギ回生装置
　８…旋回体
　９…電動モータ
　８１Ａ，８１Ｂ…シリンダ
　１０１…回生用リリーフバルブ
　１０２…回生用油圧モータ
　１０３…発電機
　１０４…インバータ
　１０５…蓄電装置
　１０６…圧力センサ
　１０７，３０７，５０７…制御装置
　３０６…回転速度センサ
　５０６…流量センサ

Claims (7)

  1. 　油タンクへ戻すべき作動油が供給される回生用油圧モータ(１０２)と、
    　上記回生用油圧モータ(１０２)に並列に接続されたリリーフバルブ(１０１)と、
    　上記回生用油圧モータ(１０２)で駆動される発電機(１０３)と
    を備えることを特徴とする油圧エネルギ回生装置(７，２０７，４０７)。
  2. 　請求項１に記載の油圧エネルギ回生装置(７，２０７)において、
    　上記発電機(１０３)に接続されたインバータ(１０４)と、
    　上記インバータ(１０４)を介して上記発電機(１０３)の回転数またはトルクを制御する制御装置(１０７，３０７)と
    を備えることを特徴とする油圧エネルギ回生装置(７，２０７，４０７)。
  3. 　請求項２に記載の油圧エネルギ回生装置(７)において、
    　上記回生用油圧モータ(１０２)よりも上流側の作動油の圧力を検出する圧力センサ(１０６)を備え、
    　上記制御装置(１０７)は、上記圧力センサ(１０６)が検出した作動油の圧力に基づいて、上記発電機(１０３)の回転数またはトルクを制御することを特徴とする油圧エネルギ回生装置(７)。
  4. 　請求項２または３に記載の油圧エネルギ回生装置(２０７，４０７)において、
    　上記回生用油圧モータ(１０２)を通過する作動油の流量を検出するための検出装置(３０６，５０６)を備え、
    　上記制御装置(３０７，４０７)は、上記検出装置(３０６，５０６)が検出した値に基づいて、上記発電機(１０３)の回転数またはトルクを制御することを特徴とする油圧エネルギ回生装置(２０７)。
  5. 　請求項４に記載の油圧エネルギ回生装置(２０７)において、
    　上記検出装置(３０６)は、上記発電機(１０３)の回転速度を検出する回転速度センサ(３０６)であり、
    　上記検出装置(３０６)が検出した値は、上記回転速度センサ(３０６)が検出した上記発電機(１０３)の回転速度であることを特徴とする油圧エネルギ回生装置(２０７)。
  6. 　請求項４に記載の油圧エネルギ回生装置(４０７)において、
    　上記検出装置(５０６)は、上記回生用油圧モータ(１０２)を通過する作動油の流量を検出する流量センサ(５０６)であり、
    　上記検出装置(５０６)が検出した値は、上記流量センサ(５０６)が検出した作動油の流量であることを特徴とする油圧エネルギ回生装置(４０７)。
  7. 　請求項１から３までのいずれか一項に記載の油圧エネルギ回生装置(７，２０７，４０７)において、
    　複数のアクチュエータ(８１Ａ，８１Ｂ)からの作動油が、上記回生用油圧モータ(１０２)よりも上流側の作動油に合流することが可能になっていることを特徴とする油圧エネルギ回生装置(７，２０７，４０７)。
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