WO2014132496A1 - ハイブリッド建設機械、コントローラ及び不揮発性メモリの書込処理方法 - Google Patents

ハイブリッド建設機械、コントローラ及び不揮発性メモリの書込処理方法 Download PDF

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将之 小林
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カヤバ工業株式会社
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    • G07C5/0841—Registering performance data
    • G07C5/085—Registering performance data using electronic data carriers

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid construction machine, a controller, and a nonvolatile memory writing processing method.
  • JP2012-205466A discloses a hybrid construction machine that regenerates energy discharged from a hydraulic device.
  • Such a hybrid construction machine includes a hydraulic device including a pump that discharges a working fluid to drive an actuator, a regenerative device that generates power using energy discharged from the hydraulic device, and status information of the hydraulic device and the regenerative device.
  • a non-volatile memory capable of storing. In the nonvolatile memory, status information indicating what kind of abnormality has occurred in the hydraulic device, the regenerative device, or the like is recorded. The determination of whether or not an abnormality has occurred is repeatedly performed every predetermined time. When it is determined that an abnormality has occurred, status information is recorded in the nonvolatile memory.
  • An object of the present invention is to provide a hybrid construction machine, a controller, and a nonvolatile memory writing processing method capable of extending the lifetime of the nonvolatile memory whose number of times that information can be updated is limited.
  • a hybrid construction machine includes a hydraulic device including a pump that discharges a working fluid and drives an actuator, a regenerative device that generates electric power using energy discharged from the hydraulic device, and the hydraulic pressure
  • a nonvolatile memory that stores state information indicating whether the state of at least one of the device and the regenerative device is normal or abnormal, a detection unit that detects the state, and a detection result of the detection unit
  • the state determination unit that generates state information indicating whether the state is normal or abnormal, the state information generated by the state determination unit, and the state information stored in the nonvolatile memory are the same
  • An information comparison unit that compares whether or not there is, and an update unit that writes the state information generated by the state determination unit to the nonvolatile memory when the comparison result of the information comparison unit is different.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fluid pressure control system of a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an assist regeneration mechanism connected to the fluid pressure control system.
  • FIG. 3 is a flowchart of a state information update process executed by a controller mounted on the hybrid construction machine.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating state information including information on the state of the hybrid construction machine.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the state information update process.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fluid pressure control system 100 provided in the hybrid construction machine according to the present embodiment.
  • the fluid pressure control system 100 is a device that controls the operation of a hydraulic work machine such as a hydraulic excavator.
  • the fluid pressure control system 100 controls the expansion / contraction operation of the boom cylinder 10 that drives the boom 1 (load) of the excavation attachment of the hydraulic excavator.
  • the fluid pressure control system 100 includes a boom cylinder 10 that is an actuator, a main pump 21 that discharges hydraulic oil to drive the boom cylinder 10, a pilot pump 22, a main control valve 30, a main passage 23, a first passage, A passage 41, a second passage 42, and a controller 50 are provided.
  • the boom cylinder 10, the main pump 21, the pilot pump 22, the main control valve 30, the main passage 23, the first passage 41, the second passage 42, and the like constitute the hydraulic device 110.
  • the interior of the boom cylinder 10 is partitioned into a rod-side pressure chamber 11 and a bottom-side pressure chamber 12 by a piston rod 13 that slidably moves within the boom cylinder 10.
  • the boom 1 is connected to the tip of a piston rod 13 located outside the boom cylinder 10.
  • the main pump 21 and the pilot pump 22 are hydraulic supply sources that discharge hydraulic oil (working fluid), and are variable displacement types that can adjust the discharge amount of the hydraulic oil by controlling the inclination angle of each swash plate. It is a hydraulic pump.
  • the main pump 21 and the pilot pump 22 are driven by an engine mounted on the hybrid construction machine.
  • the hydraulic oil discharged from the main pump 21 is supplied to the main control valve 30 through the main passage 23.
  • the main pump 21 and the main control valve 30 are connected by the main passage 23.
  • the hydraulic oil discharged from the assist pump 61 of the assist regeneration mechanism 200 (see FIG. 2) is guided to the main passage 23 through the sub passage 62.
  • the main control valve 30 and the rod side pressure chamber 11 of the boom cylinder 10 are connected by a first passage 41, and the main control valve 30 and the bottom side pressure chamber 12 of the boom cylinder 10 are connected by a second passage 42.
  • the second passage 42 is connected to a return passage 72 through which a part of the hydraulic oil discharged from the bottom side pressure chamber 12 flows.
  • the hydraulic oil that has flowed into the return passage 72 drives the regeneration motor 71 of the assist regeneration mechanism 200 (see FIG. 2).
  • the main control valve 30 is a device that switches between supply and discharge of hydraulic oil to and from the boom cylinder 10.
  • the main control valve 30 is operated by hydraulic pressure (pilot pressure) of hydraulic oil supplied from the pilot pump 22 to the pilot chambers 31 and 32 of the main control valve 30. Control of the pilot pressure supplied to the pilot chambers 31 and 32 is performed by the controller 50 controlling the pilot solenoid valve 24 based on a lever operation by the crew of the hydraulic excavator.
  • the valve mechanism of the main control valve 30 is switched to the position a.
  • the hydraulic oil discharged from the main pump 21 is supplied to the rod-side pressure chamber 11 through the first passage 41, and the hydraulic oil in the bottom-side pressure chamber 12 is discharged to the tank T through the second passage 42.
  • the piston rod 13 in the boom cylinder 10 moves downward in FIG. 1, the boom cylinder 10 contracts, and the boom 1 descends.
  • the valve mechanism of the main control valve 30 is switched to the position b.
  • the hydraulic oil discharged from the main pump 21 is supplied to the bottom side pressure chamber 12 through the second passage 42, and the hydraulic oil in the rod side pressure chamber 11 is discharged to the tank T through the first passage 41.
  • the piston rod 13 in the boom cylinder 10 moves upward in FIG. 1, the boom cylinder 10 extends, and the boom 1 rises.
  • the main control valve 30 has three switching positions: a contracted position a for contracting the boom cylinder 10, an extended position b for extending the boom cylinder 10, and a cutoff position c for holding the load of the boom cylinder 10. ing.
  • the fluid pressure control system 100 further includes an assist regeneration mechanism 200 shown in FIG.
  • the assist regeneration mechanism 200 regenerates the hydraulic energy of the hydraulic oil discharged from the bottom pressure chamber 12 when the boom cylinder 10 is contracted as electric energy, and assist control that applies assist force when the boom cylinder 10 is extended. Execute.
  • the assist regeneration mechanism 200 has a function as a regeneration device that generates electric power using the hydraulic energy of the hydraulic oil discharged from the hydraulic device 110.
  • the assist regeneration mechanism 200 includes a motor generator 81, a regeneration motor 71, an assist pump 61, a battery 91, an inverter 92, a return passage 72, and a sub passage 62.
  • the motor generator 81 is a rotating electrical machine having a function as an electric motor that drives the assist pump 61 based on the electric power of the battery 91 and a function as a generator that is driven by the regenerative motor 71 to generate electric power.
  • Rotating shafts of the motor generator 81, the regenerative motor 71, and the assist pump 61 are arranged coaxially.
  • the rotation shaft of the motor generator 81 rotates
  • the rotation shafts of the regenerative motor 71 and the assist pump 61 rotate in conjunction with each other.
  • the rotating shaft of the regenerative motor 71 rotates
  • the rotating shafts of the motor generator 81 and the assist pump 61 rotate together.
  • the regenerative motor 71 is a variable displacement hydraulic motor capable of controlling the output torque by controlling the inclination angle of the swash plate.
  • the regenerative motor 71 is driven by hydraulic oil that has been discharged from the bottom pressure chamber 12 of the boom cylinder 10 and has flowed through the return passage 72.
  • the inclination angle of the swash plate of the regenerative motor 71 is controlled by an inclination angle controller 73.
  • the tilt angle controller 73 is controlled by the controller 50.
  • the return passage 72 is provided with a return control valve 74 that controls the supply of hydraulic oil to the regenerative motor 71.
  • the valve mechanism of the return control valve 74 provides a communication position d for supplying hydraulic oil to the regenerative motor 71 in accordance with the pilot pressure supplied from the pilot pump 22 to the pilot chamber 74A, and supply of the hydraulic oil to the regenerative motor 71. It switches to the blocking position e where it stops. Control of the pilot pressure supplied to the pilot chamber 74A is performed by the controller 50 controlling the pilot solenoid valve 75 based on a lever operation by a crew member of the hydraulic excavator.
  • Assist pump 61 is a variable displacement hydraulic pump capable of controlling the discharge amount by controlling the inclination angle of the swash plate.
  • the assist pump 61 is driven by the motor generator 81 and supplies hydraulic oil to the main passage 23 through the sub passage 62.
  • the inclination angle of the swash plate of the assist pump 61 is controlled by an inclination angle controller 63.
  • the tilt angle controller 63 is controlled by the controller 50.
  • the sub passage 62 is provided with a sub control valve 64 that controls the supply of hydraulic oil to the main passage 23.
  • the valve mechanism of the sub control valve 64 supplies a communication position f for supplying hydraulic oil to the main passage 23 according to the pilot pressure supplied from the pilot pump 22 to the pilot chamber 64A, and supplies hydraulic oil to the main passage 23. It switches to the blocking position g to stop. Control of the pilot pressure supplied to the pilot chamber 64A is performed by the controller 50 controlling the pilot solenoid valve 65 based on a lever operation by the crew of the excavator.
  • the motor generator 81 is connected to a battery 91 as a power storage device via an inverter 92.
  • the battery 91 is a battery in which a plurality of secondary battery cells such as chargeable / dischargeable lithium ion batteries are connected in series.
  • the electrical wiring 93 that connects the battery 91 and the inverter 92 is provided with a relay switch 94 for controlling the electrical connection state.
  • the relay switch 94 is ON / OFF controlled by the controller 50.
  • the inverter 92 is controlled by the controller 50 and converts direct current into alternating current or alternating current into direct current.
  • DC power output from the battery 91 is converted into three-phase AC power having an arbitrary frequency and supplied to the motor generator 81.
  • the motor generator 81 functions as a generator, the three-phase AC power output from the motor generator 81 is converted into DC power and supplied to the battery 91.
  • the valve mechanism of the return control valve 74 is switched to the communication position d, and a part of the hydraulic oil discharged from the bottom-side pressure chamber 12 passes through the return passage 72 to the regenerative motor. 71.
  • the inclination angle of the swash plate of the assist pump 61 is controlled so that the capacity of the assist pump 61 is minimized.
  • the motor generator 81 since the rotation shaft of the motor generator 81 rotates in synchronization with the rotation shaft of the regenerative motor 71, the motor generator 81 can generate electric power and the battery 91 can be charged. That is, the hydraulic energy of the hydraulic oil discharged from the boom cylinder 10 can be converted into electric energy.
  • the valve mechanism of the return control valve 74 is switched to the cutoff position e, and all the hydraulic oil discharged from the bottom side pressure chamber 12 of the boom cylinder 10 is in the second passage 42. Through the tank T.
  • the bottom side pressure chamber can be obtained only by the discharge amount of the main pump 21.
  • the flow rate of the hydraulic oil supplied to 12 may be insufficient. In such a case, assist control by the assist regeneration mechanism 200 is executed.
  • the battery generator 91 drives the motor generator 81 as an electric motor to drive the assist pump 61.
  • the inclination angle of the swash plate of the regenerative motor 71 is controlled so that the torque of the regenerative motor 71 is minimized.
  • the hydraulic oil discharged from the assist pump 61 can be joined to the main passage 23 through the sub passage 62, and an assisting force by the assist pump 61 can be applied when the boom cylinder 10 is extended. Accordingly, the boom cylinder 10 can be quickly extended.
  • the controller 50 is configured to monitor the state of the vehicle during operation.
  • the controller 50 includes an E 2 PROM 51 (see FIG. 1) capable of storing vehicle state information, and updates the state information in the E 2 PROM 51 to the latest information by executing the state information update process shown in FIG.
  • the E 2 PROM 51 is a non-volatile memory having a limit on the number of times information can be rewritten (number of times information can be updated).
  • E 2 PROM is used as the nonvolatile memory for storing state information, but flash memory, MRAM, or the like may be used.
  • the state information update process executed by the controller 50 of the hybrid construction machine will be described.
  • the state information update process is executed at a cycle of several milliseconds during the operation of the hybrid construction machine.
  • step 101 (S101) the controller 50 reads the state information of the hybrid construction machine (vehicle) stored in the E 2 PROM 51. Incidentally, when reading the status information from the E 2 PROM51 reads the latest status information stored in the E 2 PROM51.
  • the vehicle state information is information for determining whether the state of at least one of the hydraulic device 110 and the assist regeneration mechanism 200 as a regeneration device is normal or abnormal. As shown in FIG. 4, the vehicle state information includes a plurality of determination items and determination information determined for each determination item. Determination information 0 indicates a normal state, and determination information 1 indicates an abnormal state.
  • the controller 50 includes, for example, the power supply voltage and substrate temperature of the controller 50, the current value and temperature of the battery 91, the temperature of the motor generator 81, the operating state of the pressure sensor that detects the hydraulic pressure of the hydraulic oil, and the inclination angle controllers 63 and 73. The determination items such as the operation state are determined.
  • the controller 50 executes a state detection process.
  • the controller 50 detects the current state of the plurality of determination items.
  • the controller 50 includes a detection unit that detects the state of the vehicle including the hydraulic device 110, the assist regeneration mechanism 200, and the like.
  • the controller 50 executes a state determination process.
  • the controller 50 determines whether each of the plurality of determination items is in a normal state or an abnormal state, and generates state information including determination information for each determination item as illustrated in FIG.
  • the controller 50 includes a state determination unit that determines the state of the vehicle and generates state information.
  • the controller 50 determines whether or not abnormality determination information (determination information 1) is included in the current state information generated in S103.
  • the controller 50 executes the process of S105.
  • the controller 50 executes a notification process.
  • the controller 50 notifies the crew member etc. of the abnormality determination information included in the state information determined in S104.
  • the controller 50 includes a notification unit that notifies the crew member of the abnormality determination information.
  • the controller 50 displays on a display, a lamp, or the like, or notifies a judgment item including an abnormality determination by a buzzer, a voice, or the like. Thereby, the crew can recognize the occurrence of the abnormality.
  • the controller 50 compares the status information read from the E 2 PROM 51 in S101 with the current status information generated in S103, and determines whether these two status information have the same contents. judge.
  • the controller 50 includes an information comparison unit that compares the above-described two state information.
  • the controller 50 If it is determined in S106 that the determination information regarding the corresponding determination item is different between the state information read from the E 2 PROM 51 and the state information generated in S103, the controller 50 performs the process of S107. Execute. Note that even when there is no state information stored in the E 2 PROM 51 in S101, it is determined that the determination information is different.
  • the controller 50 sets the write flag to ON in order to permit the update of the status information for the E 2 PROM 51.
  • the controller 50 executes the process of S108.
  • the controller 50 sets the write flag to OFF in order to prohibit the update of the status information for the E 2 PROM 51.
  • the controller 50 determines whether or not the write flag is set to ON.
  • the controller 50 determines that new abnormality determination information is included in the state information determined this time, and the update processing in S110 Execute.
  • the controller 50 writes the status information generated in S103 to the E 2 PROM51, updates the status information of the E 2 PROM51, and ends the state information update process.
  • the controller 50 includes an update unit that updates the state information of the E 2 PROM 51.
  • the controller 50 determines that it is not necessary to update the state information stored in the E 2 PROM 51, and the update process in S110 The status information update process is terminated without executing.
  • the processes are executed in the order of S104, S105, and S106.
  • the process of S106 may be executed after the process of S103, and then the processes of S104 and S105 may be executed sequentially.
  • the controller 50 of the hybrid construction machine according to this embodiment described above has the following effects.
  • the controller 50 executes the state information update process at a predetermined cycle, and this time only when the contents of the vehicle state information generated during the state information update process and the state information stored in the E 2 PROM 51 are different.
  • the generated state information is written in the E 2 PROM 51, and the state information is updated. Therefore, the frequency of updating the state information is reduced compared to the conventional method in which the state information is updated each time vehicle state information (information relating to at least one of the hydraulic device 110 and the assist regeneration mechanism 200) is determined. Can do. Thereby, it is possible to extend the life of the E 2 PROM 51 which is a nonvolatile memory.
  • the state information includes a plurality of determination items and normal determination information or abnormality determination information for each determination item.
  • the controller 50 updates the state information when the determination information regarding the corresponding determination item is different between the state information of the vehicle generated during the execution of the state information update process and the state information stored in the E 2 PROM 51. To do.
  • the states of a plurality of determination items can be managed and updated at a time, and the frequency of updating state information with a large amount of information can be reduced. Therefore, the life of the E 2 PROM 51 can be further extended.
  • the state information for the past several times may be stored in the E 2 PROM 51.
  • the state information for the past three times may be stored in the E 2 PROM 51.
  • the state information including the abnormality information (determination information 1) in the determination item B as the first state information is E as shown in FIG. 2 Written in PROM 51.
  • the state information stored in the first state information is used as the second state information as the E 2 PROM 51.
  • the latest state information including abnormality information in the determination item A is written in the E 2 PROM 51 as the first state information.
  • the data stored as the first state information is moved to the address of the second state information.
  • the state information stored in the second state information is used as the third state information as E 2.
  • the state information stored in the PROM 51 and stored in the first state information is stored in the E 2 PROM 51 as the second state information, and the latest state information including abnormality information in the determination item A and the determination item C is the first state information.
  • E 2 PROM 51 As E 2 PROM 51.
  • the data stored as the second state information is moved to the address of the third state information, and the data stored as the first state information is moved to the address of the second state information.
  • the state information for the past three times is stored in the E 2 PROM 51, it is possible to analyze what kind of abnormality has occurred and in what order, and the occurrence of abnormality in the hybrid construction machine. It becomes easy to investigate the cause.
  • the state information for the past three times is stored in the E 2 PROM 51, but how many times the state information is stored is arbitrarily set as necessary.
  • the number of consecutive non-updates when the status information is not continuously updated is calculated, and the process of writing the number of consecutive non-updates in the E 2 PROM 51 is executed. Good. Note that, when the status information of the E 2 PROM 51 is updated, the non-update continuous count is set to zero.
  • the state information may be recorded in the E 2 PROM 51 even when the abnormality information is not included in the state information, and time information and the like may be recorded together. As a result, it is possible to record when an abnormality has occurred and when it has returned from the abnormal state to the normal state.
  • the fluid pressure control system 100 is a system that controls the operation of the boom cylinder 10, it is a system that controls the operation of a plurality of actuators such as an arm cylinder, a bucket cylinder, a travel motor, and a turning motor of a hybrid construction machine. Also good.
  • hydraulic oil is used as the working fluid, but water, water-soluble alternative liquid, or the like may be used instead of the hydraulic oil.
  • the regenerative motor is driven by the working fluid discharged from the actuator to regenerate.
  • the actuator and the motor generator may be mechanically connected by a driving force transmission mechanism such as a wire rope, and regenerative control or assist control may be executed using kinetic energy.

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Abstract

　ハイブリッド建設機械は、ポンプを含む油圧装置と、油圧装置から排出されるエネルギを用いて発電する回生装置と、油圧装置と回生装置のうち少なくとも一方の状態が正常であるか異常であるかの状態情報を記憶する不揮発性メモリと、状態を検出する検出部と、検出された状態が正常であるか異常であるかの状態情報を生成する状態判定部と、状態判定部で生成された状態情報と、不揮発性メモリに記憶されている状態情報との内容が同じであるか否かを比較する情報比較部と、情報比較部の比較結果が異なる場合に状態判定部で生成された状態情報を不揮発性メモリに書き込む更新部と、を備える。

Description

ハイブリッド建設機械、コントローラ及び不揮発性メモリの書込処理方法
　本発明は、ハイブリッド建設機械、コントローラ及び不揮発性メモリの書込処理方法に関する。
　ＪＰ２０１２－２０５４６６Ａには、油圧装置から排出されるエネルギを回生するハイブリッド建設機械が開示されている。
　このようなハイブリッド建設機械は、作動流体を吐出してアクチュエータを駆動するポンプを含む油圧装置と、油圧装置から排出されるエネルギを用いて発電する回生装置と、これら油圧装置や回生装置の状態情報を記憶可能な不揮発性メモリと、を備える。不揮発性メモリには、油圧装置や回生装置等にどのような異常が発生したかを示す状態情報が記録される。異常が発生したか否かの判定は、所定時間ごとに繰り返し行われる。異常が発生したと判定された場合には、状態情報が不揮発性メモリへと記録される。
　しかしながら、異常が発生したか否かの判定は所定時間ごとに繰り返し行われるため、ある異常が長時間継続した場合、その異常を示す状態情報が繰り返し不揮発性メモリへと記録されてしまう。不揮発性メモリの情報書き換え可能回数（情報更新可能回数）には限りがあるため、データを常に更新するような用途で使用すると、不揮発性メモリの寿命が短くなり、どのような異常が発生したのかを記録できなくなる恐れがあった。
　本発明の目的は、情報更新可能回数に限度がある不揮発性メモリの寿命を延ばすことが可能なハイブリッド建設機械、コントローラ及び不揮発性メモリの書込処理方法を提供することである。
　本発明のある態様によれば、ハイブリッド建設機械は、作動流体を吐出してアクチュエータを駆動するポンプを含む油圧装置と、前記油圧装置から排出されるエネルギを用いて発電する回生装置と、前記油圧装置と前記回生装置のうち少なくとも一方の状態が正常であるか異常であるかの状態情報を記憶する不揮発性メモリと、前記状態を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記状態が正常であるか異常であるかの状態情報を生成する状態判定部と、前記状態判定部で生成された状態情報と、前記不揮発性メモリに記憶されている状態情報との内容が同じであるか否かを比較する情報比較部と、前記情報比較部の比較結果が異なる場合に前記状態判定部で生成された状態情報を前記不揮発性メモリに書き込む更新部と、を備える。
図１は、本発明の実施形態によるハイブリッド建設機械の流体圧制御システムの概略構成図である。 図２は、流体圧制御システムに接続されるアシスト回生機構の概略構成図である。 図３は、ハイブリッド建設機械に搭載されるコントローラが実行する状態情報更新処理のフローチャートである。 図４は、ハイブリッド建設機械の状態に関する情報を含む状態情報を例示する図である。 図５は、状態情報更新処理の一例を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるハイブリッド建設機械を説明する。
　図１は、本実施形態によるハイブリッド建設機械が備える流体圧制御システム１００の概略構成図である。流体圧制御システム１００は、油圧ショベル等の油圧作業機械の動作を制御する装置である。例えば、流体圧制御システム１００は、油圧ショベルの掘削アタッチメントのブーム１（負荷）を駆動するブームシリンダ１０の伸縮動作を制御する。
　流体圧制御システム１００は、アクチュエータであるブームシリンダ１０と、作動油を吐出してブームシリンダ１０を駆動するメインポンプ２１と、パイロットポンプ２２と、メイン制御弁３０と、メイン通路２３と、第１通路４１と、第２通路４２と、コントローラ５０と、を備える。これらブームシリンダ１０、メインポンプ２１、パイロットポンプ２２、メイン制御弁３０、メイン通路２３、第１通路４１及び第２通路４２等によって油圧装置１１０が構成される。
　ブームシリンダ１０の内部は、当該ブームシリンダ１０内を摺動自在に移動するピストンロッド１３によって、ロッド側圧力室１１とボトム側圧力室１２とに区画されている。ブームシリンダ１０の外側に位置するピストンロッド１３の先端に、ブーム１が連結されている。
　メインポンプ２１及びパイロットポンプ２２は、作動油（作動流体）を吐出する油圧供給源であって、それぞれの斜板の傾斜角を制御することで作動油の吐出量の調整が可能な可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ２１及びパイロットポンプ２２は、ハイブリッド建設機械に搭載されたエンジンによって駆動される。
　メインポンプ２１から吐出された作動油は、メイン通路２３を通じてメイン制御弁３０に供給される。このようにメインポンプ２１とメイン制御弁３０とは、メイン通路２３によって接続されている。メイン通路２３には、メインポンプ２１から吐出された作動油の他に、アシスト回生機構２００（図２参照）のアシストポンプ６１から吐出された作動油がサブ通路６２を通じて導かれる。
　メイン制御弁３０とブームシリンダ１０のロッド側圧力室１１とは第１通路４１によって接続され、メイン制御弁３０とブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２とは第２通路４２によって接続される。第２通路４２には、ボトム側圧力室１２から排出された作動油の一部が流れ込む戻り通路７２が接続される。戻り通路７２に流入した作動油は、アシスト回生機構２００（図２参照）の回生モータ７１を駆動する。
　メイン制御弁３０は、ブームシリンダ１０に対する作動油の給排を切り換える装置である。メイン制御弁３０は、パイロットポンプ２２から当該メイン制御弁３０のパイロット室３１，３２に供給される作動油の油圧（パイロット圧）によって操作される。パイロット室３１，３２に供給されるパイロット圧の制御は、油圧ショベルの乗務員によるレバー操作に基づいて、コントローラ５０がパイロット電磁弁２４を制御することで行われる。
　パイロット室３１にパイロット圧が供給された場合には、メイン制御弁３０の弁機構は位置ａに切り換わる。これにより、メインポンプ２１から吐出される作動油が第１通路４１を通じてロッド側圧力室１１に供給され、ボトム側圧力室１２の作動油が第２通路４２を通じてタンクＴへと排出される。その結果、ブームシリンダ１０内のピストンロッド１３が図１中下側に移動し、ブームシリンダ１０が収縮して、ブーム１が下降する。
　パイロット室３２にパイロット圧が供給された場合には、メイン制御弁３０の弁機構は位置ｂに切り換わる。これにより、メインポンプ２１から吐出される作動油が第２通路４２を通じてボトム側圧力室１２に供給され、ロッド側圧力室１１の作動油が第１通路４１を通じてタンクＴへと排出される。その結果、ブームシリンダ１０内のピストンロッド１３が図１中上側に移動し、ブームシリンダ１０が伸長して、ブーム１が上昇する。
　一方、パイロット室３１，３２にパイロット圧が供給されない場合には、メイン制御弁３０の弁機構は位置ｃに切り換わる。これにより、ブームシリンダ１０に対する作動油の給排が遮断される。その結果、ブームシリンダ１０の伸縮が停止され、ブーム１は所定位置に保持される。
　このように、メイン制御弁３０は、ブームシリンダ１０を収縮させる収縮位置ａ、ブームシリンダ１０を伸長させる伸長位置ｂ、及びブームシリンダ１０の負荷を保持する遮断位置ｃの３つの切り換え位置を有している。
　流体圧制御システム１００は、図２に示すアシスト回生機構２００をさらに備えている。アシスト回生機構２００は、ブームシリンダ１０の収縮時にボトム側圧力室１２から排出される作動油の油圧エネルギを電気エネルギとして回収する回生制御と、ブームシリンダ１０の伸長時に補助力を付与するアシスト制御と、を実行する。このように、アシスト回生機構２００は、油圧装置１１０から排出される作動油の油圧エネルギを用いて発電する回生装置としての機能を有している。
　図２に示すように、アシスト回生機構２００は、モータジェネレータ８１と、回生モータ７１と、アシストポンプ６１と、バッテリ９１と、インバータ９２と、戻り通路７２と、サブ通路６２と、を備える。
　モータジェネレータ８１は、バッテリ９１の電力に基づいてアシストポンプ６１を駆動する電動機としての機能と、回生モータ７１によって駆動されて発電する発電機としての機能と、を有する回転電機である。
　モータジェネレータ８１、回生モータ７１、及びアシストポンプ６１の回転軸はそれぞれ同軸上に配置される。モータジェネレータ８１の回転軸が回転すると、回生モータ７１及びアシストポンプ６１の回転軸が連係して回転する。同様に、回生モータ７１の回転軸が回転すると、モータジェネレータ８１及びアシストポンプ６１の回転軸が連係して回転する。
　回生モータ７１は、斜板の傾斜角を制御することで、出力トルクの制御が可能な可変容量型油圧モータである。回生モータ７１は、ブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２から排出されて戻り通路７２を流れてきた作動油によって駆動される。回生モータ７１の斜板の傾斜角は、傾斜角制御器７３によって制御される。傾斜角制御器７３は、コントローラ５０により制御される。回生モータ７１の斜板の傾斜角を制御することで回生モータ７１の吐出容量が変化し、回生モータ７１が発生可能なトルクの最大値が変化する。
　戻り通路７２には、回生モータ７１に対する作動油の供給を制御する戻り制御弁７４が設けられる。戻り制御弁７４の弁機構は、パイロットポンプ２２からパイロット室７４Ａに供給されるパイロット圧に応じて、回生モータ７１に作動油を供給する連通位置ｄと、回生モータ７１への作動油の供給を停止する遮断位置ｅと、に切り換わる。パイロット室７４Ａに供給されるパイロット圧の制御は、油圧ショベルの乗務員によるレバー操作に基づいて、コントローラ５０がパイロット電磁弁７５を制御することで行われる。
　アシストポンプ６１は、斜板の傾斜角を制御することで吐出量の制御が可能な可変容量型油圧ポンプである。アシストポンプ６１は、モータジェネレータ８１によって駆動され、サブ通路６２を通じてメイン通路２３に作動油を供給する。アシストポンプ６１の斜板の傾斜角は、傾斜角制御器６３によって制御される。傾斜角制御器６３は、コントローラ５０により制御される。アシストポンプ６１の斜板の傾斜角を制御することでアシストポンプ６１の吐出容量が変化し、アシストポンプ６１が吐出可能な作動油の流量の最大値が変化する。
　サブ通路６２には、メイン通路２３への作動油の供給を制御するサブ制御弁６４が設けられる。サブ制御弁６４の弁機構は、パイロットポンプ２２からパイロット室６４Ａに供給されるパイロット圧に応じて、メイン通路２３に作動油を供給する連通位置ｆと、メイン通路２３への作動油の供給を停止する遮断位置ｇと、に切り換わる。パイロット室６４Ａに供給されるパイロット圧の制御は、油圧ショベルの乗務員によるレバー操作に基づいて、コントローラ５０がパイロット電磁弁６５を制御することで行われる。
　モータジェネレータ８１は、インバータ９２を介して、蓄電装置としてのバッテリ９１に接続されている。バッテリ９１は、充放電可能なリチウムイオン電池等の二次電池セルを複数直列に接続したものである。バッテリ９１とインバータ９２とを繋ぐ電気配線９３には、電気的な接続状態を制御するためのリレースイッチ９４が設けられる。リレースイッチ９４は、コントローラ５０によってＯＮ、ＯＦＦ制御される。
　インバータ９２は、コントローラ５０によって制御され、直流を交流に又は交流を直流に変換する。モータジェネレータ８１を電動機として機能させる場合には、バッテリ９１から出力される直流電力が任意の周波数の三相交流電力に変換され、モータジェネレータ８１に供給される。一方、モータジェネレータ８１を発電機として機能させる場合には、モータジェネレータ８１から出力される三相交流電力が直流電力に変換され、バッテリ９１に供給される。
　図１及び図２を参照して、ハイブリッド建設機械の流体圧制御システム１００の作用について説明する。
　まず、ブーム１の下降時に、必要に応じて実施されるアシスト回生機構２００による回生制御について説明する。
　油圧ショベルの乗務員によってブームシリンダ１０を収縮させるレバー操作が行われると、メイン制御弁３０の弁機構は収縮位置ａに切り換わる。これにより、ブームシリンダ１０のロッド側圧力室１１に作動油が供給されるとともに、ボトム側圧力室１２から作動油が排出される。
　この時、バッテリ９１を充電する必要がある場合、戻り制御弁７４の弁機構が連通位置ｄに切り換えられ、ボトム側圧力室１２から排出された作動油の一部が、戻り通路７２を通じて回生モータ７１に供給される。同時に、アシストポンプ６１の容量が最小となるように、アシストポンプ６１の斜板の傾斜角が制御される。
　これにより、回生モータ７１の回転軸と同期してモータジェネレータ８１の回転軸が回転するので、モータジェネレータ８１によって発電でき、バッテリ９１を充電することができる。つまり、ブームシリンダ１０から排出される作動油の油圧エネルギを電気エネルギに変換することができる。
　一方、バッテリ９１を充電する必要がない場合には、戻り制御弁７４の弁機構が遮断位置ｅに切り換えられ、ブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２から排出された作動油は全て第２通路４２を通じてタンクＴへと排出される。
　次に、ブーム１の上昇時に、必要に応じて実施されるアシスト回生機構２００によるアシスト制御について説明する。
　油圧ショベルの乗務員によってブームシリンダ１０を伸長させるレバー操作が行われると、メイン制御弁３０の弁機構は伸長位置ｂに切り換わる。これにより、ブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２に作動油が供給されるとともに、ロッド側圧力室１１の作動油が第１通路４１を介してタンクＴへと排出される。
　メインポンプ２１等を駆動するエンジンは運転効率の良い所定の回転速度及び負荷で運転しているため、ブームシリンダ１０を素早く伸長させたい場合に、メインポンプ２１による吐出量のみでは、ボトム側圧力室１２に供給する作動油の流量が不足することがある。そのような場合に、アシスト回生機構２００によるアシスト制御が実行される。
　アシスト制御では、バッテリ９１によってモータジェネレータ８１を電動機として駆動して、アシストポンプ６１を駆動する。同時に、回生モータ７１のトルクが最小となるように、回生モータ７１の斜板の傾斜角が制御される。これにより、アシストポンプ６１から吐出された作動油をサブ通路６２を通じてメイン通路２３に合流させることができ、ブームシリンダ１０の伸長時にアシストポンプ６１による補助力を付与することができる。したがって、ブームシリンダ１０を素早く伸長させることが可能となる。
　上記したハイブリッド建設機械では、コントローラ５０は、運転中における車両の状態を監視するように構成されている。コントローラ５０は、車両の状態情報を記憶可能なＥ2ＰＲＯＭ５１（図１参照）を備えており、図３に示す状態情報更新処理を実行してＥ2ＰＲＯＭ５１の状態情報を最新情報に更新する。Ｅ2ＰＲＯＭ５１は、情報書き換え可能回数（情報更新可能回数）に限度がある不揮発性メモリである。なお、本実施形態では、状態情報記憶用の不揮発性メモリとして、Ｅ2ＰＲＯＭを用いているが、フラッシュメモリやＭＲＡＭ等を用いてもよい。
　図３を参照して、ハイブリッド建設機械のコントローラ５０が実行する状態情報更新処理について説明する。状態情報更新処理は、ハイブリッド建設機械の運転中に数ミリ秒周期で実行される。
　ステップ１０１（Ｓ１０１）では、コントローラ５０は、Ｅ2ＰＲＯＭ５１に記憶されているハイブリッド建設機械（車両）の状態情報を読み出す。なお、Ｅ2ＰＲＯＭ５１から状態情報を読み出す際には、Ｅ2ＰＲＯＭ５１に保存されている最新の状態情報を読み出す。
　車両の状態情報は、油圧装置１１０と回生装置としてのアシスト回生機構２００のうち少なくとも一方の状態が正常であるか異常であるかを判断するための情報である。図４に示すように、車両の状態情報は、複数の判定項目と、判定項目ごとに判定される判定情報と、を有している。判定情報０は正常状態を示し、判定情報１は異常状態を示す。なお、コントローラ５０は、例えばコントローラ５０の電源電圧及び基板温度、バッテリ９１の電流値及び温度、モータジェネレータ８１の温度、作動油の油圧を検出する圧力センサの動作状態、傾斜角制御器６３，７３の動作状態のような判定項目について判定する。
　Ｓ１０２では、コントローラ５０は状態検出処理を実行する。この処理において、コントローラ５０は複数の判定項目の現在の状態を検出する。このように、コントローラ５０は、油圧装置１１０及びアシスト回生機構２００等から構成される車両の状態を検出する検出部を含んでいる。
　Ｓ１０３では、コントローラ５０は状態判定処理を実行する。この処理において、コントローラ５０は、複数の判定項目のそれぞれについて正常状態であるか異常状態であるかを判定し、図４に示したような判定項目ごとの判定情報を含む状態情報を生成する。このように、コントローラ５０は、車両の状態を判定して状態情報を生成する状態判定部を含んでいる。
　Ｓ１０４では、コントローラ５０は、Ｓ１０３で生成された今回の状態情報に、異常判定情報（判定情報１）が含まれているか否かを判定する。
　Ｓ１０４において状態情報のいずれかの判定項目に異常判定情報が含まれていると判定された場合には、コントローラ５０はＳ１０５の処理を実行する。
　Ｓ１０５では、コントローラ５０は報知処理を実行する。この処理において、コントローラ５０は、Ｓ１０４で判定された状態情報に含まれる異常判定情報を乗務員等に報知する。このように、コントローラ５０は、異常判定情報を乗務員等に報知する報知部を含んでいる。コントローラ５０は、どの判定項目に異常判定が含まれているのかを、ディスプレイやランプ等で表示したり、ブザーや音声等により通知したりする。これにより、乗務員は異常の発生を認識することができる。なお、単に異常判定が含まれているかだけでなく、どの判定項目で異常が発生したのかをディスプレイ等を介して乗務員に通知することが好ましい。
　Ｓ１０６では、コントローラ５０は、Ｓ１０１でＥ2ＰＲＯＭ５１から読み出された状態情報と、Ｓ１０３で生成された今回の状態情報とを比較して、これら二つの状態情報が同じ内容であるか否かを判定する。このように、コントローラ５０は上記した二つの状態情報を比較する情報比較部を含んでいる。
　Ｓ１０６において、Ｅ2ＰＲＯＭ５１から読み出された状態情報とＳ１０３で生成された状態情報との間で、対応する判定項目についての判定情報が異なると判定された場合には、コントローラ５０はＳ１０７の処理を実行する。なお、Ｓ１０１においてＥ2ＰＲＯＭ５１に記憶された状態情報がない場合にも、判定情報が異なると判定される。
　Ｓ１０７では、コントローラ５０は、Ｅ2ＰＲＯＭ５１に対する状態情報の更新を許可するため、書込フラグをＯＮに設定する。
　一方、Ｓ１０４において状態情報に異常判定情報が含まれないと判定された場合、又はＳ１０６において二つの状態情報の間において全ての判定項目についての判定情報が同じであると判定された場合には、コントローラ５０はＳ１０８の処理を実行する。
　Ｓ１０８では、コントローラ５０は、Ｅ2ＰＲＯＭ５１に対する状態情報の更新を禁止するため、書込フラグをＯＦＦに設定する。
　Ｓ１０７又はＳ１０８の処理後のＳ１０９では、コントローラ５０は、書込フラグがＯＮに設定されているか否かを判定する。
　Ｓ１０９で書込フラグがＯＮに設定されていると判定された場合には、コントローラ５０は、今回判定された状態情報に新たな異常判定情報が含まれていると判断して、Ｓ１１０の更新処理を実行する。
　Ｓ１１０では、コントローラ５０は、Ｓ１０３で生成された状態情報をＥ2ＰＲＯＭ５１に書き込んで、Ｅ2ＰＲＯＭ５１の状態情報を更新して、状態情報更新処理を終了する。このように、コントローラ５０はＥ2ＰＲＯＭ５１の状態情報を更新する更新部を含んでいる。
　一方、Ｓ１０９で書込フラグがＯＦＦに設定されていると判定された場合には、コントローラ５０は、Ｅ2ＰＲＯＭ５１に記憶されている状態情報を更新する必要はないと判断し、Ｓ１１０の更新処理を実行せずに状態情報更新処理を終了する。
　なお、状態情報更新処理では、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６の順に処理を実行しているが、Ｓ１０３の処理後にＳ１０６の処理を実行し、その後Ｓ１０４及びＳ１０５の処理を順次実行してもよい。
　上記した本実施形態によるハイブリッド建設機械のコントローラ５０によれば、以下の効果を奏する。
　コントローラ５０は、状態情報更新処理を所定周期で実行し、状態情報更新処理実行中に生成された車両の状態情報とＥ2ＰＲＯＭ５１に記憶されている状態情報との内容が異なる場合にだけ、今回生成された状態情報をＥ2ＰＲＯＭ５１に書き込んで、状態情報を更新する。したがって、車両の状態情報（油圧装置１１０とアシスト回生機構２００のうち少なくとも一方の状態に関する情報）を判定するたびに状態情報を更新する従来手法と比較して、状態情報の更新頻度を少なくすることができる。これにより、不揮発性メモリであるＥ2ＰＲＯＭ５１の寿命を延ばすことが可能となる。
　また、状態情報は、複数の判定項目と、判定項目ごとの正常判定情報又は異常判定情報とを有している。コントローラ５０は、状態情報更新処理実行中に生成された車両の状態情報とＥ2ＰＲＯＭ５１に記憶されている状態情報との間において、対応する判定項目についての判定情報が異なる場合に状態情報を更新する。これにより、複数の判定項目の状態を一度に管理，更新することができるだけでなく、情報量の大きい状態情報の更新頻度を少なくすることができる。したがって、Ｅ2ＰＲＯＭ５１の寿命をより延ばすことが可能となる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本実施形態によるハイブリッド建設機械のコントローラ５０による状態情報更新処理では、過去数回分の状態情報をＥ2ＰＲＯＭ５１で記憶するようにしてもよい。例えば、図５の（Ａ）～（Ｃ）に示すように、Ｅ2ＰＲＯＭ５１に過去３回分の状態情報を記憶させることが考えられる。
　この場合、ハイブリッド建設機械において判定項目Ｂに異常が検出されると、図５の（Ａ）に示すように判定項目Ｂに異常情報（判定情報１）を含む状態情報が第１状態情報としてＥ2ＰＲＯＭ５１に書き込まれる。その後、判定項目Ｂが正常となり判定項目Ａに異常が検出されると、図５の（Ｂ）に示すように、第１状態情報に記憶されていた状態情報が第２状態情報としてＥ2ＰＲＯＭ５１に記憶され、判定項目Ａに異常情報を含む最新の状態情報が第１状態情報としてＥ2ＰＲＯＭ５１に書き込まれる。このように、第１状態情報として記憶されていたデータは第２状態情報のアドレスに移される。その後、判定項目Ａだけでなく判定項目Ｃにも異常が検出されると、図５の（Ｃ）に示すように、第２状態情報に記憶されていた状態情報が第３状態情報としてＥ2ＰＲＯＭ５１に記憶され、第１状態情報に記憶されていた状態情報が第２状態情報としてＥ2ＰＲＯＭ５１に記憶され、判定項目Ａ及び判定項目Ｃに異常情報を含む最新の状態情報が第１状態情報としてＥ2ＰＲＯＭ５１に書き込まれる。このように、第２状態情報として記憶されていたデータは第３状態情報のアドレスに移され、第１状態情報として記憶されていたデータは第２状態情報のアドレスに移される。
　上記の通り、過去３回分の状態情報をＥ2ＰＲＯＭ５１で記憶するようにすれば、どのような異常がどのような順番で発生したのかを解析することができ、ハイブリッド建設機械での異常発生の原因を追及することが容易となる。上記では、Ｅ2ＰＲＯＭ５１に過去３回分の状態情報を記憶させるようにしたが、何回分の状態情報を記憶させるかは必要に応じて任意に設定される。
　また、コントローラ５０による状態情報更新処理では、状態情報の更新が連続して行われなかった場合の非更新連続回数を算出し、その非更新連続回数をＥ2ＰＲＯＭ５１に書き込む処理を実行してもよい。なお、Ｅ2ＰＲＯＭ５１の状態情報の更新が行われた場合には、非更新連続回数は０に設定される。
　さらに、コントローラ５０による状態情報更新処理では、状態情報に異常判定情報が含まれない場合にもＥ2ＰＲＯＭ５１に状態情報を記録するようにし、さらに時間情報等を併せて記録してもよい。これにより、いつ異常が発生したか、またいつ異常状態から正常状態に復帰したのかを記録することができる。
　さらに、流体圧制御システム１００は、ブームシリンダ１０の動作を制御するシステムとしたが、ハイブリッド建設機械のアームシリンダ、バケットシリンダ、走行モータ、及び旋回モータ等の複数のアクチュエータの動作を制御するシステムとしてもよい。
　さらに、流体圧制御システム１００では、作動流体として作動油を使用しているが、作動油の代わりに水や水溶性代替液等を使用してもよい。
　さらに、流体圧制御システム１００では、アクチュエータから排出される作動流体により回生モータを駆動して回生している。しかしながら、流体圧制御システム１００では、アクチュエータとモータジェネレータとをワイヤーロープ等の駆動力伝達機構で機械的に連結し、運動エネルギにより回生制御又はアシスト制御を実行してもよい。
　本願は２０１３年２月２８日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－３８９７６に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

  1. 　作動流体を吐出してアクチュエータを駆動するポンプを含む油圧装置と、
    　前記油圧装置から排出されるエネルギを用いて発電する回生装置と、
    　前記油圧装置と前記回生装置のうち少なくとも一方の状態が正常であるか異常であるかの状態情報を記憶する不揮発性メモリと、
    　前記状態を検出する検出部と、
    　前記検出部の検出結果に基づいて前記状態が正常であるか異常であるかの状態情報を生成する状態判定部と、
    　前記状態判定部で生成された状態情報と、前記不揮発性メモリに記憶されている状態情報との内容が同じであるか否かを比較する情報比較部と、
    　前記情報比較部の比較結果が異なる場合に、前記状態判定部で生成された状態情報を前記不揮発性メモリに書き込む更新部と、
    　を備えるハイブリッド建設機械。
  2. 　請求項１に記載のハイブリッド建設機械であって、
    　前記各状態情報は、複数の判定項目ごとに正常であるか異常であるかを示し、
    　前記情報比較部は、前記状態判定部で生成された状態情報と、前記不揮発性メモリに記憶されている状態情報の間で、対応する全ての判定項目が同じであるか否かを比較し、
    　前記更新部は、前記情報比較部の比較結果において少なくとも一つの判定項目が異なる場合に、前記状態判定部で生成された状態情報を前記不揮発性メモリに書き込む、
    　ハイブリッド建設機械。
  3. 　請求項１に記載のハイブリッド建設機械であって、
    　前記情報比較部又は前記更新部は、前記状態判定部で生成された状態情報に異常情報が含まれている場合にのみ処理を実行する、
    　ハイブリッド建設機械。
  4. 　請求項１から３のいずれか一つに記載のハイブリッド建設機械であって、
    　前記状態判定部で生成された状態情報に異常情報が含まれている場合に、前記状態判定部の判定結果が異常であることを報知する報知部をさらに備える、
    　ハイブリッド建設機械。
  5. 　作動流体を吐出してアクチュエータを駆動するポンプを含む油圧装置と、前記油圧装置から排出されるエネルギを用いて発電する回生装置とを有するハイブリッド建設機械のコントローラであって、
    　前記油圧装置と前記回生装置のうち少なくとも一方の状態が正常であるか異常であるかの状態情報を記憶する不揮発性メモリと、
    　前記状態を検出する検出部と、
    　前記検出部の検出結果に基づいて前記状態が正常であるか異常であるかの状態情報を生成する状態判定部と、
    　前記状態判定部で生成された状態情報と、前記不揮発性メモリに記憶されている状態情報との内容が同じであるか否かを比較する情報比較部と、
    　前記情報比較部の比較結果が異なる場合に、前記状態判定部で生成された状態情報を前記不揮発性メモリに書き込む更新部と、
    　を備えるコントローラ。
  6. 　作動流体を吐出してアクチュエータを駆動するポンプを含む油圧装置と、前記油圧装置から排出されるエネルギを用いて発電する回生装置とのうち、少なくとも一方の状態が正常であるか異常であるかの状態情報が記憶される不揮発性メモリの書込処理方法であって、
    　前記状態を検出する検出ステップと、
    　前記検出部の検出結果に基づいて前記状態が正常であるか異常であるかの状態情報を生成する状態判定ステップと、
    　前記状態判定ステップで生成された状態情報と、前記不揮発性メモリに記憶されている状態情報との内容が同じであるか否かを比較する情報比較ステップと、
    　前記情報比較ステップの比較結果が異なる場合に、前記状態判定ステップで生成された状態情報を前記不揮発性メモリに書き込む更新ステップと、
    　を備える不揮発性メモリの書込処理方法。
PCT/JP2013/081170 2013-02-28 2013-11-19 ハイブリッド建設機械、コントローラ及び不揮発性メモリの書込処理方法 WO2014132496A1 (ja)

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