WO2012104953A1 - 旋回式作業機械 - Google Patents

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WO2012104953A1
WO2012104953A1 PCT/JP2011/007338 JP2011007338W WO2012104953A1 WO 2012104953 A1 WO2012104953 A1 WO 2012104953A1 JP 2011007338 W JP2011007338 W JP 2011007338W WO 2012104953 A1 WO2012104953 A1 WO 2012104953A1
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turning
capacity
speed
battery
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Inventor
允紀 廣澤
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コベルコ建機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a swivel work machine such as an excavator having an electric motor that drives a swivel to swivel.
  • An excavator shown in FIG. 13 includes a crawler type lower traveling body 1, an upper revolving body 2 provided on the lower traveling body 1 so as to be able to swivel about an axis O perpendicular to the ground, and the upper swivel.
  • a work attachment A is provided on the body 2 so as to be raised and lowered.
  • the work attachment A includes a boom 3, an arm 4, a bucket 5, a boom cylinder 6, an arm cylinder 7, and a bucket cylinder 8.
  • excavators hybrid type excavators (see Patent Document 1) and electric type excavators (hereinafter referred to as electric swivel excavators) are known.
  • an electric motor or a hydraulic motor and an electric motor are used as a turning drive source.
  • the swivel driving force is generated by driving the swivel motor with a capacitor.
  • an electric swing excavator during swing braking, regenerative power and regenerative braking force are generated in the swing motor, and regenerative power is charged in a capacitor to regenerate the swing energy.
  • This electric swivel excavator will not be able to take in enough regenerative power when the battery is charged a lot. Therefore, the turning energy cannot be regenerated.
  • the battery when the battery is overcharged, the battery may be adversely affected in terms of performance and life.
  • An object of the present invention is to provide a turning work machine that can obtain an appropriate turning brake force by efficiently regenerating turning energy at the time of turning braking, and can prevent overcharge of a battery. is there.
  • the present invention is a swivel work machine, which is a lower traveling body, an upper revolving body that is turnably provided on the lower traveling body, and a swiveling drive for the upper revolving body.
  • a revolving motor that generates regenerative braking force and regenerative power during the revolving braking of the upper revolving structure, and functions as a power source for the revolving motor and is charged with the regenerative power to regenerate the revolving energy of the upper revolving structure.
  • Possible storage device storage device state detection means for detecting whether the storage device is in a normal state with a margin for regenerating the turning energy, or an emergency state without the margin, and detection by the storage device state detection unit
  • Control means for controlling the speed of the swing electric motor based on the result, the control means of the swing electric motor when the battery is in the emergency state.
  • the speed limit control for limiting the speed, to provide a slewing type working machine.
  • an appropriate turning brake force can be obtained by efficiently regenerating the turning energy at the time of turning braking, and overcharge of the battery can be prevented.
  • the hybrid excavator includes a crawler type lower traveling body 1 and an upper portion provided on the lower traveling body 1 so as to be able to turn around an axis O perpendicular to the ground.
  • the revolving unit 2, a work attachment A provided on the upper revolving unit 2 so as to be able to undulate, and a system described below are provided.
  • the work attachment A includes a boom 3 having a base end portion that is attached to the upper swing body 2 so as to be raised and lowered, and an arm 4 having a base end portion that is swingably attached to the distal end portion of the boom 3. And a bucket 5 attached to the tip of the arm 4 so as to be swingable.
  • the work attachment A includes a boom cylinder 6 that moves the boom 3 up and down with respect to the upper swing body 2, an arm cylinder 7 that swings the arm 4 with respect to the boom 3, and a bucket 5 with respect to the arm 4. And a bucket cylinder 8 that swings.
  • the cylinders 6 to 8 and the traveling motor (not shown) of the lower traveling body 1 may be collectively referred to as a hydraulic actuator 15 (see FIG. 2).
  • FIG. 1 shows a system configuration of the first embodiment.
  • the power system circuit is indicated by a thick solid line
  • the signal system circuit is indicated by a broken line
  • the hydraulic circuit is indicated by a thin solid line.
  • the hybrid excavator includes an engine 11, a generator motor 12 and a hydraulic pump 13 driven by the engine 11, a hydraulic actuator 15 that is driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump 13, and pressure oil for the hydraulic actuator 15.
  • a control valve 14 for controlling the supply and discharge of the motor, a swing motor 18 for driving the upper swing body 2 to swing, a generator motor 12 and a capacitor 16 electrically connected to the swing motor 18, a generator motor 12, a control valve 14,
  • a control unit 17 that controls driving of the battery 16 and the turning electric motor 18, an attachment angle sensor 24 and a turning operation lever 19 that are electrically connected to the control unit 17 are provided.
  • the generator motor 12 and the hydraulic pump 13 are connected to the engine 11 in tandem (or in parallel).
  • the generator motor 12 has a generator function and a motor function.
  • FIG. 1 shows the control valve 14 as an assembly of the plurality of control valves.
  • FIG. 1 shows a case where only one hydraulic pump 13 is connected, a plurality of hydraulic pumps connected in series or in parallel to the engine 11 may be provided.
  • the generator motor 12 is connected to a capacitor 16 as a power source such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.
  • the generator motor 12 can be switched between a state of functioning as a motor and a state of functioning as a generator by discharging the battery 16 in accordance with the state of charge according to a control signal from the control means 17.
  • the generator motor 12 when the amount of charge of the capacitor 16 decreases, the generator motor 12 performs a generator action, and the generated power is sent to the capacitor 16 and charged.
  • the generator motor 12 assists the engine 11 by the electric motor action by the electric power of the battery 16.
  • the turning motor 18 is electrically connected to the generator motor 12 and the battery 16. Further, the swing motor 18 is rotationally driven by the power generated by the generator motor 12 and / or the power stored in the capacitor 16.
  • the control means 17 includes a mechatronics controller 20 that controls the operation of the control valve 14 based on the operation of the turning operation lever 19 as a turning operation unit, an inverter / converter 21 that controls the operation of the generator motor 12, and the charging of the battery 16.
  • the battery controller 22 that controls the discharge, and the hybrid controller 23 as a main controller that outputs various command signals to the mechatronics controller 20, the inverter / converter 21, and the battery controller 22 are provided.
  • the battery controller 22 constantly detects and monitors the charge amount and capacity as information for charge / discharge control of the battery 16. Information on the amount of charge detected by the battery controller 22 is sent to the hybrid controller 23. That is, the battery controller 22 also serves as a battery state detection means (charge amount detection means). More specifically, in the present embodiment, the battery 16 and the battery controller 22 constitute a battery state detection unit (charge amount detection unit).
  • the attachment angle sensor 24 detects the angle of the boom 3 with respect to the upper swing body 2, the angle of the arm 4 with respect to the boom 3, and the angle of the bucket 5 with respect to the arm 4. Each angle signal detected by the attachment angle sensor 24 is sent to the hybrid controller 23.
  • the turning operation lever (turning operation unit) 19 is for issuing a speed command to the turning electric motor 18.
  • the operation amount of the turning operation lever 19 (turning operation amount) is sent to the hybrid controller 23 through the mechatronics controller 20.
  • the hybrid controller 23 performs the following speed control of the swing motor 18 based on the swing operation amount, the charge amount of the battery 16 and the angle signal of the attachment.
  • the charge amount of the battery 16 is in a normal state with a margin for regenerating the turning energy (the charge amount is less than the charge amount set value Cs shown in FIG. 3)
  • the charge amount depends on the charge amount.
  • Set the maximum turning speed Specifically, as indicated by a two-dot chain line a in FIG. 4, the turning speed is linearly continuous between 0 (stop state) and the maximum speed Vmax in the normal state according to the operation amount of the turning operation lever 19.
  • the turning speed is controlled so as to change. More specifically, the turning speed is 0 when the operation amount of the turning operation lever 19 is 0, and the turning speed is the maximum speed Vmax when the turning operation lever 19 is at the maximum operation amount (full stroke Smax).
  • the turning speed is controlled.
  • the normal state is assumed to be a state in which the turning energy can be regenerated as regenerative power and regenerative braking force during turning braking. Therefore, in the normal state, no limitation on the maximum speed is applied to the swing electric motor 18.
  • the hybrid controller 23 calculates the moment of inertia of the entire work attachment A by calculation based on the boom, arm, and bucket angles detected by the attachment angle sensor 24. That is, in the present embodiment, the attachment angle sensor 24 and the hybrid controller 23 constitute an inertia moment detector.
  • the maximum speed is not limited according to this moment of inertia.
  • the voltage of the capacitor 16 drops immediately after the start of turning. Therefore, there is a possibility that the state (charge amount) of the battery 16 is erroneously detected due to this voltage drop.
  • the control is started after a lapse of a predetermined time T1 after the turning operation is started.
  • the erroneous detection can be avoided by detecting the state of the battery 16 (for example, step S2 in FIG. 2) after the predetermined time T1 has elapsed.
  • Control in an emergency state A state where the charge amount of the battery 16 is equal to or higher than the charge amount set value Cs shown in FIG. 3 is determined to be an emergency state in which the battery 16 does not have a margin for regenerating all the turning energy. .
  • the maximum turning speed (the maximum speed of the turning electric motor 18) is limited to a preset limit value Vl.
  • the increase in the turning speed is stopped when the speed reaches the limit value Vl due to the restriction according to the increase in the turning operation amount, and thereafter, the increase in the turning operation amount is related.
  • the turning speed may be constant (limit value).
  • the speed gain with respect to the manipulated variable (change it to the normal state) so that the speed continuously changes to the limit value throughout the entire manipulated variable, as indicated by the thick line c.
  • the speed of the turning electric motor 18 continuously changes in accordance with the operation amount of the turning operation lever 19 over the entire operation range of the turning operation lever 19, and the turning electric motor 18 at the maximum operation amount of the turning operation lever 19.
  • the speed gain with respect to the manipulated variable can be set so that the speed becomes the limit value Vl.
  • the speed of the swing motor 18 may not be limited at all.
  • the speed of the swing motor 18 may be limited even in the normal state.
  • the maximum speed of the swing motor 18 may be gradually decreased toward the limit value Vl in a range where the charge amount C of the battery 16 is equal to or greater than the second set value Cf and less than the charge amount set value Cs.
  • step S1 it is determined whether or not the input time of the turning operation signal has passed a predetermined time setting value. If YES in step 1 (when the time set value has elapsed), it is determined in step S2 whether or not the charge amount of the battery 16 is equal to or greater than the charge amount set value Cs.
  • step S2 it is determined in step S3 whether the moment of inertia of the work attachment is equal to or greater than a predetermined moment setting value. If YES in step S3, it is determined that there is an emergency condition. If it is determined that the vehicle is in an emergency state, speed limit control for limiting the maximum speed of the swing electric motor 18 is executed in step S4.
  • the limit value is set as a turning speed at which almost all of the turning energy can be regenerated even when the charge amount of the battery 16 is equal to or higher than the charge amount set value Cs.
  • step S5 the speed limit control of the turning electric motor 18 is not executed. That is, normal control is performed in which the speed of the swing motor 18 is continuously changed to the maximum speed Vmax corresponding to the maximum operation amount Smax in accordance with the operation amount of the swing operation lever 19.
  • the turning energy itself generated is limited by limiting the maximum speed of the turning electric motor 18 in a situation where the turning energy regenerated with respect to the charge amount of the battery 16 is excessive. Therefore, energy can be regenerated without waste, a reliable turning brake action can be obtained, and overcharge of the battery 16 can be prevented.
  • the speed limit can be performed reliably and without waste by performing the speed limit when the moment of inertia is equal to or greater than the set value.
  • the emergency state of the capacitor 16 also occurs due to a decrease in capacity due to the temperature of the capacitor 16 or aging.
  • FIG. 9 shows the relationship between the capacitor temperature and the capacitor capacity. The capacitor capacity decreases on both the low temperature side and the high temperature side.
  • a temperature sensor (capacity detection means: temperature detection unit) 25 for detecting the capacitor temperature is provided. Further, the relationship between the capacitor temperature and the capacitor capacity (map: capacity information) shown in FIG. 9 is stored in the capacitor controller 22 or the hybrid controller 23 in advance. Then, the battery controller 22 or the hybrid controller 23 obtains the capacity of the battery 16 based on the temperature detected by the temperature sensor 25 and the relationship shown in FIG. That is, in the present embodiment, the battery controller 22 or the hybrid controller 23 constitutes a capacity specifying unit (capacity detection means).
  • a capacity setting value is set as a limit value of the capacitor capacity that causes a state of insufficient regeneration (state of insufficient regenerative braking force) during turning braking.
  • the control means 17 determines that an emergency state occurs when the capacity of the battery specified from the map decreases below the capacity setting value, and executes speed limit control of the swing motor 18.
  • Steps S11 and S13 are the same as steps S1 and S3 of the first embodiment (FIG. 2).
  • step S12 it is determined whether or not the capacitor capacity obtained from the capacitor temperature detected by the temperature sensor 25 is equal to or less than the capacity set value. If it is determined YES in step S12 and it is determined in step S13 that the moment of inertia is equal to or greater than the moment setting value, speed limit control is executed in step S14. On the other hand, when it is determined NO in at least one of steps S11 to S13, the speed limit control is not executed (step S15).
  • insufficient regeneration insufficient regenerative braking force due to a decrease in the capacity of the battery 16 due to a temperature decrease or increase can be avoided. Therefore, the turning energy can be regenerated without waste, a reliable turning brake action can be obtained, and overcharge of the battery 16 can be prevented.
  • the capacitor capacity may be obtained from the amount of electricity such as the voltage of the capacitor 16.
  • the battery 16 and the battery controller 22 constitute capacity detection means.
  • the capacity detection can be performed more accurately by adopting the configuration in which the capacitor capacity is obtained from the capacitor temperature as described above.
  • the third embodiment is a combination of the first embodiment and the second embodiment. Specifically, in the third embodiment, the charge amount and capacity of the battery 16 are detected, and the charge amount determination condition (step S22 shown in FIG. 10) and the capacity determination condition (step S23 shown in FIG. 10) When the AND condition is satisfied, the speed limit control of the swing electric motor 18 is executed.
  • step S21, step S22, step S23, and step S24 it is determined to be an emergency state, and control for limiting the maximum speed of the swing electric motor 18 is executed.
  • step S21 it is determined whether or not the input time of the turning operation signal is equal to or greater than the time set value.
  • step S22 it is determined whether or not the charge amount of the battery 16 is greater than or equal to the charge amount set value.
  • step S23 it is determined whether or not the capacity of the battery 16 is equal to or less than the capacity setting value.
  • step S24 it is determined whether or not the moment of inertia of the work attachment A is equal to or greater than the moment setting value.
  • steps S21 to S24 are NO, it is determined that the vehicle is in the normal state, and the control for limiting the maximum speed of the swing motor 18 is not executed (step S26).
  • the speed limit control of the turning electric motor 18 is performed when the AND conditions of the charge amount determination condition (step S22 shown in FIG. 10) and the capacity determination condition (step S23 shown in FIG. 10) are satisfied. Executed. Therefore, the emergency state of the battery 16 can be determined more accurately. Therefore, it is possible to avoid performing unnecessary speed limitation.
  • FIGS. 11 and 12 the techniques shown in FIGS. 11 and 12 are conceivable.
  • FIG. 11 shows the transition of the turning speed, turning operation amount, hydraulic motor torque, and motor torque from the start of turning in a situation where the charge amount of the battery is below a certain value and there is sufficient room for charging.
  • the vehicle is swiveled only by a hydraulic motor, and the motor is regenerated during turning braking. As a result, regenerative braking force and regenerative power are generated.
  • FIG. 12 shows a change from the start of turning of the turning speed, the turning operation amount, the hydraulic motor torque, and the motor torque in a situation where there is less room for the charging amount due to the charge amount of the capacitor exceeding a certain value.
  • the amount of discharge of the battery is increased and the amount of charge is decreased by turning the hydraulic motor and the electric motor from the start of turning. That is, the operating ratio of the electric motor is increased.
  • the frequency at which the speed limit control of the motor is executed can be reduced by reducing the charge amount of the battery itself. Further, by increasing the operating ratio of the electric motor, the hydraulic power consumption can be reduced, and an energy saving effect can be obtained.
  • hydraulic motor and the electric motor may be used together to drive the turning, and the operating rate of the electric motor may be increased when the storage battery charge exceeds a certain value.
  • the present invention is not limited to an excavator, and can be applied to other revolving work machines such as a dismantling machine and a crusher configured by exchanging a part or all of a work attachment with the excavator as a base.
  • the present invention is a swing type work machine, which is a lower traveling body, an upper swing body provided on the lower traveling body so as to be capable of swinging, and driving the upper swing body to rotate, and the upper swing body.
  • a revolving motor that generates regenerative braking force and regenerative power during revolving braking, a capacitor that functions as a power source for the revolving motor and that can recharge the regenerative power to regenerate the revolving energy of the upper revolving body, and
  • a storage battery state detection means for detecting whether the storage battery is in a normal state with a margin for regenerating the turning energy or in an emergency state without the allowance, and the turning based on the detection result of the storage battery state detection means
  • Control means for controlling the speed of the electric motor, wherein the control means limits the maximum speed of the swing electric motor when the battery is in the emergency state.
  • the speed limit control provides a slewing type working machine.
  • the maximum speed of the swing motor is limited when the battery is in an emergency state that does not have a margin for regenerating the swing energy during swing braking. That is, in the situation where the turning energy is excessive with respect to the state of the battery, the newly generated turning energy itself is limited. Therefore, according to the present invention, a reliable turning brake force can be obtained by efficiently regenerating energy, and overcharge of the battery can be prevented.
  • the storage battery state detection means includes charge amount detection means for detecting a charge amount of the storage battery, and the control means sets the charge amount detected by the charge amount detection means. It is preferable to perform the speed limit control by determining that the battery is in the emergency state when the value is equal to or greater than the value.
  • speed limit control is performed when the charge amount detected by the charge amount detection means is equal to or greater than the charge amount set value.
  • the emergency state of the battery occurs when there is no room for taking in regenerative power due to a large amount of charge. Therefore, according to the said aspect, it can be judged reliably whether an electrical storage device is in an emergency state.
  • the charge amount set value is set to a limit value at which the battery is in a state of insufficient regeneration (a state where the regenerative braking force is insufficient), it is possible to reliably prevent the battery from being in a state of insufficient regeneration.
  • the capacitor state detection unit includes a capacity detection unit that detects a capacity of the capacitor, and the control unit detects that the capacity of the capacitor detected by the capacity detection unit is equal to or less than a capacity set value. In this case, it is preferable that the speed limit control of the swing motor is performed by determining that the battery is in the emergency state.
  • the speed limit control is performed when the capacity of the battery detected by the capacity detection means is equal to or less than the capacity set value.
  • the emergency state of a capacitor also occurs due to a decrease in the capacity of the capacitor due to temperature, aging, or the like. Therefore, according to the said aspect, it can be judged reliably whether an electrical storage device is an emergency state.
  • the capacity setting value is set to a limit value at which the battery is in a state of insufficient regeneration (a state where the regenerative braking force is insufficient), it is possible to reliably prevent the battery from being in a state of insufficient regeneration.
  • the speed limit may be performed based only on the capacity of the capacitor.
  • the speed limit in addition to the condition that the capacity of the capacitor is equal to or less than the set value, the speed limit may be performed in consideration of the condition that the charge amount of the capacitor is equal to or more than the set value. According to the latter configuration, it is possible to more accurately determine the emergency state of the battery, and therefore it is possible to avoid performing unnecessary speed limitation.
  • the capacity detection means detects the temperature of the capacitor and obtains the capacity of the capacitor based on the detected temperature.
  • the capacity of the capacitor is obtained based on the temperature of the capacitor. Therefore, even when the capacity of the battery is reduced due to the temperature, the speed limit control can be reliably executed.
  • the causes of the decrease in the capacity of the capacitor those due to aging can be reduced by maintenance management, but those due to temperature are difficult to avoid. Therefore, it is useful to execute the speed limit control according to the change in the capacity of the battery due to the temperature as in the above embodiment.
  • the capacity detection means stores in advance a temperature detection unit that detects the temperature of the capacitor, and capacity information that indicates a relationship between the temperature of the capacitor and the capacity of the capacitor, and is detected by the temperature detection unit. And a capacity specifying unit that obtains the capacity of the capacitor based on the temperature of the capacitor and the capacity information.
  • the correlation between the temperature of the capacitor and the capacity of the capacitor can be set in advance using a map or the like, and the capacity of the capacitor can be obtained based on the detected temperature. Thereby, it is possible to reliably cope with a decrease in capacity due to temperature.
  • the swing work machine further includes inertia moment detection means for detecting a moment of inertia of a work attachment mounted on the upper swing body, and the control means includes the capacitor in an emergency state and the inertia moment.
  • the speed limit control is preferably performed when the moment of inertia of the work attachment detected by the detecting means is equal to or greater than a set value.
  • the speed limit can be performed reliably and without waste by performing the speed limit when the battery is in an emergency state and the moment of inertia is equal to or greater than the set value.
  • the capacitor state detection means waits for a lapse of a certain time after the swing operation is started, and starts detecting whether the capacitor is in the normal state or the emergency state. Is preferred.
  • the voltage of the battery fluctuates (drops, etc.) Therefore, as in the above embodiment, by detecting the state of the capacitor after a certain time has elapsed since the turning operation was started, the state of the capacitor is prevented from being erroneously detected, and an accurate speed limit is set. It can be carried out.
  • the swivel work machine includes a swivel operation unit that issues a speed command to the swivel motor, and the control means is configured to control the swivel motor according to the operation amount of the swivel operation unit over the entire operation range of the swivel operation unit. It is preferable to set a speed gain with respect to the operation amount so that the speed continuously changes and the speed of the turning electric motor at the maximum operation amount of the turning operation unit becomes the limited maximum speed.
  • the swing speed is made constant (limit value) regardless of the increase in the operation amount by the swing operation unit in the period after the turning speed reaches the limited upper limit value. It is possible to do.
  • the speed of the swing motor continuously changes in accordance with the operation amount of the turning operation unit over the entire operation range of the turning operation unit, and the speed of the turning motor at the maximum operation amount of the turning operation unit. Is set to a speed gain with respect to the manipulated variable so that the maximum speed is limited. Thereby, the gap of the turning operation with the normal state can be relaxed, and the operability can be improved.
  • an appropriate turning brake force can be obtained by efficiently regenerating the turning energy at the time of turning braking, and overcharge of the battery can be prevented.
  • a Work attachment Cs Charge amount set value Vl Limit value 1 Lower traveling body 2 Upper swing body 3 Boom 4 Arm 5 Bucket 11 Engine 12 Generator motor 13 Hydraulic pump 14 Control valve 15 Hydraulic actuator 16 Battery charger (charger state detection means, charge amount) Detection means, capacity detection means) 17 Control means 18 Turning electric motor 19 Turning operation lever (turning operation unit) 20 mechatronics controller 21 converter 22 battery controller (charger state detection means, charge amount detection means, capacity detection means, capacity specification unit) 23 Hybrid controller (moment of inertia detection means, capacity detection means, capacity specifying part) 24 Attachment angle sensor (Inertia moment detection means) 25 Temperature sensor (capacity detection means, temperature detection unit)

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Abstract

　旋回制動時の旋回エネルギーを効率よく回生することにより適切な旋回ブレーキ力を得ることができるとともに、蓄電器の過充電を防止する。旋回電動機１８の電源として機能するとともに、上部旋回体の旋回エネルギーを回生するために回生電力を充電可能な蓄電器１６と、蓄電器１６が旋回エネルギーを回生する余裕を持った通常状態にあるか、上記余裕を持たない非常状態にあるかを検出する蓄電器１６及び蓄電器コントローラ２２と、蓄電器１６及び蓄電器コントローラ２２の検出結果に基づいて旋回電動機１８の速度を制御する制御手段１７とを備え、制御手段１７は、蓄電器１６が上記非常状態にあるときに、上記旋回電動機１８の最高速度を制限する速度制限制御を行う。

Description

旋回式作業機械
　本発明は、旋回体を旋回駆動させる電動機を有するショベル等の旋回式作業機械に関するものである。
　ショベルを例にとって背景技術を説明する。
　図１３に示すショベルは、クローラ式の下部走行体１と、地面に対して鉛直な軸Ｏ回りに旋回可能となるように下部走行体１上に設けられた上部旋回体２と、この上部旋回体２に起伏可能に設けられた作業アタッチメントＡとを備えている。作業アタッチメントＡは、ブーム３、アーム４、バケット５、ブーム用シリンダ６、アーム用シリンダ７、及びバケット用シリンダ８を備えている。
　このようなショベルとして、ハイブリッドタイプのショベル（特許文献１参照）や、電動タイプのショベル（以下、電動旋回式のショベルと称す）が知られている。電動旋回式のショベルでは、旋回駆動源として、電動機又は油圧モータ及び電動機が用いられる。また、電動旋回式のショベルでは、蓄電器で旋回電動機を駆動することにより旋回駆動力を発生させる。一方、電動旋回式のショベルでは、旋回制動時には、旋回電動機において回生電力と回生ブレーキ力を発生させるとともに、回生電力を蓄電器に充電することによって旋回エネルギーを回生する。
　この電動旋回式のショベルでは、蓄電器の充電量が多い場合に、回生電力を十分取り込めなくなる。そのため、上記旋回エネルギーを回生し切れなくなる。
　また、蓄電器の容量が温度や経年劣化等によって減少した場合も同様となる。
　こうなると、旋回エネルギーのうち、回生し切れない部分を回生抵抗で消費させなければならない等、エネルギーロスが生じる。さらに、旋回ブレーキ力が不足し、所望の停止位置を通過してしまう所謂旋回流れの状態となる。
　また、蓄電器が過充電の状態となることにより、蓄電器が性能、寿命について悪影響を受ける可能性もある。
ＷＯ２００６／００４０８０
　本発明の目的は、旋回制動時の旋回エネルギーを効率よく回生することにより適切な旋回ブレーキ力を得ることができるとともに、蓄電器の過充電を防止することができる旋回式作業機械を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は、旋回式作業機械であって、下部走行体と、上記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、上記上部旋回体を旋回駆動するとともに、上記上部旋回体の旋回制動時に回生ブレーキ力及び回生電力を発生させる旋回電動機と、上記旋回電動機の電源として機能するとともに、上記上部旋回体の旋回エネルギーを回生するために上記回生電力を充電可能な蓄電器と、上記蓄電器が上記旋回エネルギーを回生する余裕を持った通常状態にあるか、上記余裕を持たない非常状態にあるかを検出する蓄電器状態検出手段と、上記蓄電器状態検出手段の検出結果に基づいて上記旋回電動機の速度を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記蓄電器が上記非常状態にあるときに、上記旋回電動機の最高速度を制限する速度制限制御を行う、旋回式作業機械を提供する。
　本発明によれば、旋回制動時の旋回エネルギーを効率よく回生することにより適切な旋回ブレーキ力を得ることができるとともに、蓄電器の過充電を防止することができる。
本発明の第１実施形態を示すシステムのブロック構成図である。 図１に示す制御手段により実行される処理を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態における蓄電器の充電量と旋回最高速度との関係を示す図である。 第１実施形態における旋回操作量と旋回速度との関係を示す図である。 作業アタッチメントの角度と慣性モーメントとの関係を示す図である。 第１実施形態における旋回操作時の時間と蓄電器の電圧との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態を示すシステムのブロック構成図である。 第２実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。 蓄電器の温度と蓄電器の容量との関係を示す図である。 本発明の第３実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。 本発明に関連する技術において通常状態での旋回速度、旋回操作量、油圧モータトルク、及び電動機トルクの推移を示す図である。 上記技術において非常状態での旋回速度、旋回操作量、油圧モータトルク、及び電動機トルクの推移を示す図である。 ショベルの概略側面図である。
　以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
　以下の実施形態では、ハイブリッドショベルを例示する。
　具体的に、ハイブリッドショベルは、図１３に示すように、クローラ式の下部走行体１と、地面に対して鉛直な軸Ｏ回りに旋回可能となるように下部走行体1上に設けられた上部旋回体２と、この上部旋回体２に起伏可能に設けられた作業アタッチメントＡと、以下に説明するシステムとを備えている。
　作業アタッチメントＡは、上部旋回体２に対して起伏可能に取り付けられた基端部を持つブーム３と、ブーム３の先端部に対して揺動可能に取り付けられた基端部を持つアーム４と、アーム４の先端部に対して揺動可能に取り付けられたバケット５とを備えている。また、作業アタッチメントＡは、上部旋回体２に対してブーム３を起伏動作させるブーム用シリンダ６と、ブーム３に対してアーム４を揺動させるアーム用シリンダ７と、アーム４に対してバケット５を揺動させるバケット用シリンダ８とを備えている。なお、以下の説明では、各シリンダ６～８及び下部走行体１の走行用モータ（図示せず）等を併せて油圧アクチュエータ１５（図２参照）と総称することがある。
　第１実施形態(図１～図６参照)
　図１は、第１実施形態のシステム構成を示す。
　図１において、動力系の回路を太い実線、信号系の回路を破線、油圧回路を細い実線でそれぞれ示している。
　上記ハイブリッドショベルは、エンジン１１と、エンジン１１により駆動される発電電動機１２及び油圧ポンプ１３と、油圧ポンプ１３からの圧油が供給されることにより駆動する油圧アクチュエータ１５と、油圧アクチュエータ１５に対する圧油の給排を制御する制御弁１４と、上部旋回体２を旋回駆動する旋回電動機１８と、発電電動機１２及び旋回電動機１８に電気的に接続された蓄電器１６と、発電電動機１２、制御弁１４、蓄電器１６、及び旋回電動機１８の駆動を制御する制御手段１７と、制御手段１７に電気的に接続されたアタッチメント角度センサ２４及び旋回操作レバー１９とを備えている。
　図示のように、発電電動機１２及び油圧ポンプ１３は、エンジン１１に対してタンデム（パラレルでもよい）に接続されている。また、発電電動機１２は、発電機機能と電動機機能とを有する。
　制御弁１４は、複数のアクチュエータごとに設けられているが、図１は、複数の制御弁の集合体として制御弁１４を示す。
　なお、図１では油圧ポンプ１３が一台のみ接続された場合を示しているが、エンジン１１に対して直列又は並列に接続された複数の油圧ポンプを有していてもよい。
　発電電動機１２には、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の電源としての蓄電器１６が接続されている。そして、発電電動機１２は、制御手段１７からの制御信号により、充電状態に応じた蓄電器１６の放電により電動機として機能する状態と、発電機として機能する状態との間で切換可能である。
　すなわち、蓄電器１６の充電量が低下した場合、発電電動機１２が発電機作用を行い、発生した電力が蓄電器１６に送られて充電される。一方、蓄電器１６の充電量が放電可能な充電量である場合、蓄電器１６の電力により発電電動機１２が電動機作用を行うことによりエンジン１１をアシストする。
　旋回電動機１８は、発電電動機１２及び蓄電器１６に対して電気的に接続されている。また、旋回電動機１８は、発電電動機１２により発電された電力及び／又は蓄電器１６に蓄電された電力によって回転駆動する。
　制御手段１７は、旋回操作部としての旋回操作レバー１９の操作に基づいて制御弁１４の作動を制御するメカトロコントローラ２０と、発電電動機１２の作動を制御するインバータ／コンバータ２１と、蓄電器１６の充放電を制御する蓄電器コントローラ２２と、上記メカトロコントローラ２０、インバータ／コンバータ２１及び蓄電器コントローラ２２に各種の指令信号を出力するメインコントローラとしてのハイブリッドコントローラ２３とを備えている。
　蓄電器コントローラ２２は、蓄電器１６の充放電制御のための情報として充電量と容量を常時検出及び監視している。蓄電器コントローラ２２により検出された充電量の情報は、ハイブリッドコントローラ２３に送られる。すなわち、蓄電器コントローラ２２は、蓄電器状態検出手段(充電量検出手段)を兼ねている。より具体的に、本実施形態において、蓄電器１６及び蓄電器コントローラ２２は、蓄電器状態検出手段（充電量検出手段）を構成する。
　アタッチメント角度センサ２４は、上部旋回体２に対するブーム３の角度、ブーム３に対するアーム４の角度、及びアーム４に対するバケット５の角度をそれぞれ検出する。アタッチメント角度センサ２４により検出された各角度信号は、ハイブリッドコントローラ２３に送られる。
　旋回操作レバー（旋回操作部）１９は、旋回電動機１８に対する速度指令を出すためのものである。旋回操作レバー１９の操作量（旋回操作量）は、メカトロコントローラ２０を通じてハイブリッドコントローラ２３に送られる。
　ハイブリッドコントローラ２３は、これら旋回操作量、蓄電器１６の充電量、アタッチメントの角度信号に基づき、次のような旋回電動機１８の速度制御を行う。
　（Ｉ）　通常状態での制御
　蓄電器１６の充電量が旋回エネルギーを回生する余裕を持った通常状態（充電量が図３中に示す充電量設定値Ｃｓ未満）のときは、充電量に応じて旋回最高速度を設定する。具体的に、図４の二点鎖線イで示すように、旋回操作レバー１９の操作量に応じて、旋回速度が０（停止状態）と通常状態における最高速度Ｖmaxとの間で直線的に連続して変化するように、旋回速度が制御される。より具体的に、旋回操作レバー１９の操作量が０のときに旋回速度が０となり、旋回操作レバー１９の最大操作量（フルストロークＳmax）のときに旋回速度が最高速度Ｖmaxとなるように、旋回速度が制御される。
　すなわち、通常状態は、旋回制動時に旋回エネルギーを回生電力と回生ブレーキ力として全て回生できる状態と想定される。そのため、通常状態では、旋回電動機１８に最高速度の制限を一切加えない。
　また、ハイブリッドコントローラ２３は、アタッチメント角度センサ２４で検出されたブーム、アーム、バケット各角度に基づいて、作業アタッチメントＡ全体の慣性モーメントを演算で求める。つまり、本実施形態において、アタッチメント角度センサ２４及びハイブリッドコントローラ２３は、慣性モーメント検出手段を構成する。
　但し、通常状態では、この慣性モーメントに応じた最高速度の制限は加えない。
　なお、ブーム、アーム、バケットの全角度から求められる慣性モーメントではなく、これらのうちの二者（特にブームとアーム）の角度に基づいて求められる慣性モーメントを用いてもよい。
　また、蓄電器１６の電圧は、旋回開始直後に降下する。そのため、この電圧降下によって蓄電器１６の状態（充電量）が誤検出されるおそれがある。
　そこで、図６に示すように、旋回操作が開始されてから一定時間Ｔ１の経過を待って制御を開始する。具体的に、蓄電器１６の状態の検出（例えば、図２のステップＳ２）を上記一定時間Ｔ１の経過後に行なうことにより、上記誤検出を回避することができる。
　（ＩＩ）　非常状態での制御
　蓄電器１６の充電量が図３に示す充電量設定値Ｃｓ以上の状態は、蓄電器１６がすべての旋回エネルギーを回生する余裕を持たない非常状態であると判断される。そして、非常状態では、旋回最高速度（旋回電動機１８の最高速度）を予め設定した制限値Ｖｌに制限する。
　この場合、図４の太線ロで示すように、旋回操作量の増加に応じて速度が制限による制限値Ｖｌに達した時点で旋回速度の増加を停止し、その後は旋回操作量の増加に関係なく旋回速度を一定（制限値）としてもよい。
　但し、こうすると、操作半ばで速度が増加しなくなる。そのため、オペレータは、通常状態の場合との操作性のギャップを感じる。これにより、操作性が悪化する懸念がある。
　そこで、太線ハで示すように、全操作量を通じて速度が制限値まで連続的に変化するように操作量に対する速度のゲインを設定（通常状態に対して変更）するのが望ましい。具体的に、旋回操作レバー１９の操作範囲の全体にわたり旋回操作レバー１９の操作量に応じて旋回電動機１８の速度が連続的に変化し、かつ、旋回操作レバー１９の最大操作量における旋回電動機１８の速度が制限値Ｖｌとなるように、操作量に対する速度のゲインを設定することができる。
　こうすれば、通常状態の場合との操作のギャップを緩和し、操作性を良くすることができる。
　また、蓄電器１６の充電量Ｃが充電量設定値Ｃｓ未満の通常状態においては、旋回電動機１８の速度を一切制限しなくてもよい。一方、図３に示すように、通常状態でも、旋回電動機１８の速度に制限を加えてもよい。具体的に、蓄電器１６の充電量Ｃが第２設定値Ｃｆ以上で充電量設定値Ｃｓ未満の範囲において、旋回電動機１８の最高速度を制限値Ｖｌに向けて漸減させるようにしてもよい。
　制御手段１７により実行される処理を図２のフローチャートによって説明する。
　ステップＳ１で旋回操作信号の入力時間が予め定めた時間設定値を経過したか否かが判定される。ステップ１でＹＥＳの場合（時間設定値を経過した場合）、ステップＳ２で蓄電器１６の充電量が充電量設定値Ｃｓ以上であるか否かが判定される。
　ステップＳ２でＹＥＳの場合、ステップＳ３で作業アタッチメントの慣性モーメントが予め定めたモーメント設定値以上であるか否かが判定される。ステップＳ３でＹＥＳの場合、非常状態であると判断される。非常状態であると判断されると、ステップＳ４で旋回電動機１８の最高速度を制限する速度制限制御が実行される。
　なお、制限値は、蓄電器１６の充電量が充電量設定値Ｃｓ以上の状態でも、旋回エネルギーをほぼすべて回生し得る旋回速度として設定される。
　一方、ステップＳ１～Ｓ３でＮＯの場合、そのままでも旋回エネルギーを十分回生できる通常状態であると判断され、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、旋回電動機１８の速度制限制御を実行しない。つまり、旋回操作レバー１９の操作量に応じて、旋回電動機１８の速度を最大操作量Ｓmaxに対応する最高速度Ｖmaxまで連続して変化させる通常制御が行われる。
　このように、上記実施形態では、蓄電器１６の充電量に対して回生される旋回エネルギーが過剰となる状況で、旋回電動機１８の最高速度を制限することにより、発生する旋回エネルギーそのものを制限する。そのため、エネルギーを無駄なく回生し、確実な旋回ブレーキ作用を得ることができるとともに、蓄電器１６の過充電を防止することができる。
　また、旋回エネルギー及びこれに対抗する制動エネルギーは、図１３に示す作業アタッチメントＡの慣性モーメントによって変化する。そのため、上記のように蓄電器１６が非常状態の場合に、慣性モーメントが設定値以上のときに速度制限を行うことにより、確実で無駄のない速度制限を行うことができる。
　第２実施形態（図７，８参照）
　以下の第２及び第３両実施形態では第１実施形態との相違点のみを説明する。
　蓄電器１６の非常状態は、蓄電器１６の温度や経年劣化による容量減少によっても発生する。
　また、経年劣化による蓄電器１６の容量の減少は、保守管理によって回避することができる。一方、温度による蓄電器１６の容量の減少は、回避困難である。
　図９は、蓄電器温度と蓄電器容量の関係を示す。蓄電器容量は、低温側と高温側の双方で減少する。
　そこで、第２実施形態では、図７に示すように、蓄電器温度を検出する温度センサ（容量検出手段：温度検出部）２５が設けられている。また、図９に示す蓄電器温度と蓄電器容量の関係（マップ：容量情報）は、蓄電器コントローラ２２又はハイブリッドコントローラ２３に予め記憶されている。そして、蓄電器コントローラ２２又はハイブリッドコントローラ２３は、温度センサ２５により検出された温度と、図９に示す関係とに基づいて蓄電器１６の容量を求める。つまり、本実施形態において、蓄電器コントローラ２２又はハイブリッドコントローラ２３は、容量特定部（容量検出手段）を構成する。
　上記マップには、旋回制動時に回生不足の状態（回生ブレーキ力の不足の状態）を招く蓄電器容量の限界値としての容量設定値が設定されている。制御手段１７は、上記マップから特定された蓄電器容量が上記容量設定値以下に減少したときに非常状態と判断し、旋回電動機１８の速度制限制御を実行する。
　制御手段１７により実行される処理を図８のフローチャートによって説明する。なお、ステップＳ１１及びＳ１３は、第１実施形態（図２）のステップＳ１及びＳ３と同じである。
　ステップＳ１２で、温度センサ２５により検出された蓄電器温度から求めた蓄電器容量が容量設定値以下か否かが判定される。このステップＳ１２でＹＥＳと判定され、かつ、ステップＳ１３で慣性モーメントがモーメント設定値以上であると判定された場合、ステップＳ１４で速度制限制御が実行される。一方、ステップＳ１１～Ｓ１３のうちの少なくとも１つのステップでＮＯと判定された場合、速度制限制御は実行されない（ステップＳ１５）。
　この第２実施形態によると、温度低下又は上昇によって蓄電器１６の容量が減少することによる回生不足（回生ブレーキ力の不足）を回避することができる。したがって、旋回エネルギーを無駄なく回生し、確実な旋回ブレーキ作用を得ることができるとともに、蓄電器１６の過充電を防止することができる。
　なお、蓄電器１６の電圧等の電気量から蓄電器容量を求めるようにしてもよい。この場合、蓄電器１６及び蓄電器コントローラ２２は、容量検出手段を構成する。
　但し、上記のように蓄電器温度から蓄電器容量を求める構成をとることにより、容量検出をより正確に行うことができる。
　第３実施形態(図１０参照)
　第３実施形態のシステム構成は、第２実施形態（図７）と同じである。そのため、図７を援用して、第３実施形態を説明する。
　第３実施形態は、第１実施形態と、第２実施形態とを組み合わせた形態である。具体的に、第３実施形態では、蓄電器１６の充電量及び容量が検出されるとともに、充電量の判定条件（図１０に示すステップＳ２２）及び容量の判定条件（図１０に示すステップＳ２３）のアンド条件を満たす場合に、旋回電動機１８の速度制限制御が実行される。
　図１０に示すフローチャートを参照して、制御手段１７により実行される処理を説明する。第３実施形態では、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３、及びステップＳ２４においてそれぞれＹＥＳと判定された場合に非常状態であると判定され、旋回電動機１８の最高速度を制限する制御が実行される。
　具体的に、ステップＳ２１では、旋回操作信号の入力時間が時間設定値以上か否かが判定される。ステップＳ２２では、蓄電器１６の充電量が充電量設定値以上か否かが判定される。ステップＳ２３では、蓄電器１６の容量が容量設定値以下か否かが判定される。ステップＳ２４では、作業アタッチメントＡの慣性モーメントがモーメント設定値以上か否かが判定される。
　ステップＳ２１～Ｓ２４のうちの少なくとも１つのステップでＮＯの場合、通常状態であると判定され、旋回電動機１８の最高速度を制限する制御は、実行されない（ステップＳ２６）。
　この第３実施形態によると、充電量の判定条件（図１０に示すステップＳ２２）及び容量の判定条件（図１０に示すステップＳ２３）のアンド条件を満たす場合に、旋回電動機１８の速度制限制御が実行される。そのため、蓄電器１６の非常状態をより正確に判定できる。したがって、無駄な速度制限が実行されることを回避することができる。
　ところで、本発明に関連して、図１１，図１２に示す技術が考えられる。
　この技術では、油圧モータと電動機とを旋回駆動源として有するショベルにおいて、蓄電器充電量が多い場合に電動機の稼動比率をアップさせることにより、蓄電器充電量そのものを抑制する。
　図１１は、蓄電器充電量がある値以下で充電の余地が十分ある状況における旋回速度、旋回操作量、油圧モータトルク、及び電動機トルク、の旋回開始からの推移を示す。
　図１１に示す場合は、油圧モータのみによって旋回駆動し、旋回制動時に電動機に回生作用を行わせる。これにより、回生ブレーキ力と回生電力とを発生させる。
　図１２は、蓄電器充電量がある値を超えていることにより充電量の余地が少なくなった状況における旋回速度、旋回操作量、油圧モータトルク、及び電動機トルク、の旋回開始からの推移を示す。
　図１２に示す場合は、旋回開始時点から油圧モータと電動機の双方で旋回駆動することにより、蓄電器の放電量を増やして充電量を下げる。すなわち、電動機の稼動比率をアップさせる。
　旋回制動時に電動機に回生作用を行わせる点は、図１１に示す場合と同じである。
　このようにすれば、蓄電器充電量そのものを下げることにより電動機の速度制限制御が実行される頻度を下げることができる。さらに、電動機の稼動比率をアップさせることにより油圧消費動力を低下させ、省エネ効果を得ることができる。
　なお、油圧モータと電動機とを併用して旋回駆動するとともに、蓄電器充電量がある値を超えた場合に電動機の稼働率をアップさせてもよい。
　ところで、本発明は、ショベルに限らず、ショベルを母体として作業アタッチメントの一部又は全部を交換して構成される解体機や破砕機等、他の旋回式作業機械にも適用することができる。
　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
　すなわち、本発明は、旋回式作業機械であって、下部走行体と、上記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、上記上部旋回体を旋回駆動するとともに、上記上部旋回体の旋回制動時に回生ブレーキ力及び回生電力を発生させる旋回電動機と、上記旋回電動機の電源として機能するとともに、上記上部旋回体の旋回エネルギーを回生するために上記回生電力を充電可能な蓄電器と、上記蓄電器が上記旋回エネルギーを回生する余裕を持った通常状態にあるか、上記余裕を持たない非常状態にあるかを検出する蓄電器状態検出手段と、上記蓄電器状態検出手段の検出結果に基づいて上記旋回電動機の速度を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記蓄電器が上記非常状態にあるときに、上記旋回電動機の最高速度を制限する速度制限制御を行う、旋回式作業機械を提供する。
　本発明では、蓄電器が旋回制動時の旋回エネルギーを回生する余裕を持たない非常状態である場合に、旋回電動機の最高速度を制限する。つまり、蓄電器の状態に対して旋回エネルギーが過剰となる状況で、新たに発生する旋回エネルギーそのものを制限する。そのため、本発明によれば、エネルギーを効率よく回生することにより確実な旋回ブレーキ力を得ることができるとともに、蓄電器の過充電を防止することができる。
　上記旋回式作業機械において、上記蓄電器状態検出手段は、上記蓄電器の充電量を検出する充電量検出手段を有し、上記制御手段は、上記充電量検出手段によって検出された充電量が充電量設定値以上のときに上記蓄電器が上記非常状態であると判断して上記速度制限制御を行うことが好ましい。
　この態様では、充電量検出手段により検出された充電量が充電量設定値以上のときに速度制限制御を行う。蓄電器の非常状態は、充電量が多いことにより回生電力を取り込む余裕が無い場合に発生する。そのため、上記態様によれば、蓄電器が非常状態にあるか否かを確実に判断することができる。
　特に、蓄電器が回生不足の状態（回生ブレーキ力が不足する状態）となる限界値に上記充電量設定値を設定すれば、蓄電器が回生不足の状態となるのを確実に防止することができる。
　上記旋回式作業機械において、上記蓄電器状態検出手段は、上記蓄電器の容量を検出する容量検出手段を有し、上記制御手段は、上記容量検出手段によって検出された上記蓄電器の容量が容量設定値以下のときに上記蓄電器が上記非常状態であると判断して上記旋回電動機の速度制限制御を行うことが好ましい。
　この態様では、容量検出手段により検出された蓄電器の容量が容量設定値以下のときに速度制限制御を行う。蓄電器の非常状態は、温度や経年劣化等による蓄電器の容量減少によっても発生する。そのため、上記態様によれば、蓄電器が非常状態であるか否かを確実に判断することができる。
　特に、蓄電器が回生不足の状態（回生ブレーキ力が不足する状態）となる限界値に上記容量設定値を設定すれば、蓄電器が回生不足の状態となるのを確実に防止することができる。
　この場合、蓄電器の容量のみに基づいて速度制限を行ってもよい。一方、蓄電器の容量が設定値以下である条件に加えて、蓄電器の充電量が設定値以上である条件も考慮して、速度制限を行ってもよい。後者の構成によれば、蓄電器の非常状態をより正確に判定できるため、無駄な速度制限が実行されることを回避することができる。
　上記旋回式作業機械において、上記容量検出手段は、上記蓄電器の温度を検出するとともに、この検出された温度に基づいて蓄電器の容量を求めることが好ましい。
　この態様では、蓄電器の温度に基づいて蓄電器の容量を求める。そのため、温度により蓄電器の容量が減少した場合であっても、上記速度制限制御を確実に実行することができる。特に、蓄電器の容量の減少の原因のうち、経年劣化によるものは保守管理によって軽減することが可能であるが、温度によるものは回避困難である。そのため、上記態様のように温度に起因する蓄電器の容量の変化に応じて速度制限制御を実行することは有用である。
　具体的に、上記容量検出手段は、上記蓄電器の温度を検出する温度検出部と、上記蓄電器の温度と上記蓄電器の容量との関係を示す容量情報を予め記憶するとともに、上記温度検出部により検出された上記蓄電器の温度と上記容量情報とに基づいて上記蓄電器の容量を求める容量特定部とを有する構成とすることができる。
　この態様では、例えば、蓄電器の温度と蓄電器の容量との相関関係を予めマップ等によって設定しておき、検出された温度に基づいて蓄電器の容量を求めることができる。これにより、温度による容量減少に確実に対応することができる。
　上記旋回式作業機械において、上記上部旋回体に装着された作業アタッチメントの慣性モーメントを検出する慣性モーメント検出手段をさらに備え、上記制御手段は、上記蓄電器が非常状態であって、かつ、上記慣性モーメント検出手段によって検出された作業アタッチメントの慣性モーメントが設定値以上であるときに上記速度制限制御を行うことが好ましい。
　旋回エネルギー及びこれに対抗する制動エネルギーは、作業アタッチメントの慣性モーメントによって変化する。そのため、上記態様のように、蓄電器が非常状態であり、かつ、慣性モーメントが設定値以上のときに速度制限を行うことにより、確実で無駄のない速度制限を行うことができる。
　上記旋回式作業機械において、上記蓄電器状態検出手段は、旋回動作が開始されてから一定時間の経過を待って、上記蓄電器が上記通常状態にあるか上記非常状態にあるかの検出を開始することが好ましい。
　旋回動作の開始直後においては蓄電器の電圧が変動（降下等）する。そのため、上記態様のように、旋回動作が開始されてから一定時間の経過を待って蓄電器の状態を検出することにより、蓄電器の状態が誤って検出されることを防止し、正確な速度制限を行うことができる。
　上記旋回式作業機械において、上記旋回電動機に対する速度指令を出す旋回操作部を備え、上記制御手段は、上記旋回操作部の操作範囲の全体にわたり上記旋回操作部の操作量に応じて上記旋回電動機の速度が連続的に変化し、かつ、上記旋回操作部の最大操作量における上記旋回電動機の速度が上記制限された最高速度となるように、操作量に対する速度のゲインを設定することが好ましい。
　旋回電動機の最高速度を制限する手法としては、制限された上限値に旋回速度が達した時点から後の期間において、旋回操作部による操作量の増加に関係なく旋回速度を一定(制限値)とすることが考えられる。
　しかし、こうすると旋回操作部の操作半ばで旋回速度が増加しなくなる。そのため、オペレータが通常状態の場合との旋回操作のギャップを感じるとともに操作性が悪化する懸念がある。
　そこで、上記態様では、旋回操作部の操作範囲の全体にわたり旋回操作部の操作量に応じて旋回電動機の速度が連続的に変化し、かつ、上記旋回操作部の最大操作量における旋回電動機の速度が上記制限された最高速度となるように、操作量に対する速度ゲインを設定する。これにより、通常状態の場合との旋回操作のギャップを緩和し、操作性を良くすることができる。
　本発明によれば、旋回制動時の旋回エネルギーを効率よく回生することにより適切な旋回ブレーキ力を得ることができるとともに、蓄電器の過充電を防止することができる。
　Ａ　作業アタッチメント
　Ｃｓ　充電量設定値
　Ｖｌ　制限値
　１　下部走行体
　２　上部旋回体
　３　ブーム
　４　アーム
　５　バケット
　１１　エンジン
　１２　発電電動機
　１３　油圧ポンプ
　１４　制御弁
　１５　油圧アクチュエータ
　１６　蓄電器（充電器状態検出手段、充電量検出手段、容量検出手段）
　１７　制御手段
　１８　旋回電動機
　１９　旋回操作レバー（旋回操作部）
　２０　メカトロコントローラ
　２１　コンバータ
　２２　蓄電器コントローラ（充電器状態検出手段、充電量検出手段、容量検出手段、容量特定部）
　２３　ハイブリッドコントローラ（慣性モーメント検出手段、容量検出手段、容量特定部）
　２４　アタッチメント角度センサ（慣性モーメント検出手段）
　２５　温度センサ（容量検出手段、温度検出部）

Claims (8)

  1. 　旋回式作業機械であって、
    　下部走行体と、
    　上記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、
    　上記上部旋回体を旋回駆動するとともに、上記上部旋回体の旋回制動時に回生ブレーキ力及び回生電力を発生させる旋回電動機と、
    　上記旋回電動機の電源として機能するとともに、上記上部旋回体の旋回エネルギーを回生するために上記回生電力を充電可能な蓄電器と、
    　上記蓄電器が上記旋回エネルギーを回生する余裕を持った通常状態にあるか、上記余裕を持たない非常状態にあるかを検出する蓄電器状態検出手段と、
    　上記蓄電器状態検出手段の検出結果に基づいて上記旋回電動機の速度を制御する制御手段とを備え、
    　上記制御手段は、上記蓄電器が上記非常状態にあるときに、上記旋回電動機の最高速度を制限する速度制限制御を行う、旋回式作業機械。
  2. 　上記蓄電器状態検出手段は、上記蓄電器の充電量を検出する充電量検出手段を有し、
    　上記制御手段は、上記充電量検出手段によって検出された充電量が充電量設定値以上のときに上記蓄電器が上記非常状態であると判断して上記速度制限制御を行う、請求項１に記載の旋回式作業機械。
  3. 　上記蓄電器状態検出手段は、上記蓄電器の容量を検出する容量検出手段を有し、
    　上記制御手段は、上記容量検出手段によって検出された上記蓄電器の容量が容量設定値以下のときに上記蓄電器が上記非常状態であると判断して上記旋回電動機の速度制限制御を行う、請求項１又は２に記載の旋回式作業機械。
  4. 　上記容量検出手段は、上記蓄電器の温度を検出するとともに、この検出された温度に基づいて蓄電器の容量を求める、請求項３に記載の旋回式作業機械。
  5. 　上記容量検出手段は、上記蓄電器の温度を検出する温度検出部と、上記蓄電器の温度と上記蓄電器の容量との関係を示す容量情報を予め記憶するとともに、上記温度検出部により検出された上記蓄電器の温度と上記容量情報とに基づいて上記蓄電器の容量を求める容量特定部とを有する、請求項４に記載の旋回式作業機械。
  6. 　上記上部旋回体に装着された作業アタッチメントの慣性モーメントを検出する慣性モーメント検出手段をさらに備え、
    　上記制御手段は、上記蓄電器が非常状態であって、かつ、上記慣性モーメント検出手段によって検出された作業アタッチメントの慣性モーメントが設定値以上であるときに上記速度制限制御を行う、請求項１～５のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
  7. 　上記蓄電器状態検出手段は、旋回動作が開始されてから一定時間の経過を待って、上記蓄電器が上記通常状態にあるか上記非常状態にあるかの検出を開始する、請求項１～６のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
  8. 　上記旋回電動機に対する速度指令を出す旋回操作部を備え、
    　上記制御手段は、上記旋回操作部の操作範囲の全体にわたり上記旋回操作部の操作量に応じて上記旋回電動機の速度が連続的に変化し、かつ、上記旋回操作部の最大操作量における上記旋回電動機の速度が上記制限された最高速度となるように、操作量に対する速度のゲインを設定する、請求項１～７のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
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