(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を蓄電する蓄電部と、
電流制限素子を有する第１スイッチ及び第２スイッチを備え、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチによって前記蓄電部と負荷との接続を断続するスイッチ回路と、
前記蓄電部に入出力する電力を平滑化するコンデンサと、
前記スイッチ回路よりも前記蓄電部側の電圧を検出する第１の電圧検出部と、
前記スイッチ回路よりも前記負荷側の電圧を検出する第２の電圧検出部と、
前記スイッチ回路を制御する蓄電装置の蓄電ユニット制御装置と、
を備え、
前記蓄電ユニット制御装置は、
前記蓄電部への電力の入出力を投入するときに、前記第１スイッチを投入し、
前記コンデンサが充電された後に前記第２スイッチを投入し、前記第２スイッチを投入した後も、前記第１スイッチの投入を維持し、
前記第２スイッチ投入後、前記第２の電圧検出部によって検出された電圧と、前記第１の電圧検出部によって検出された電圧とに差が生じた場合はエラー信号を出力し、
前記エラー信号に応じて前記負荷の停止処理がなされた後、前記第１スイッチを遮断することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記蓄電部と、前記蓄電部に対して電力を供給又は前記蓄電部の電力を消費する負荷と、を接続する蓄電回路を備え、
前記蓄電回路は、
前記蓄電部の正極側に前記スイッチ回路が接続され、
前記スイッチ回路よりも前記負荷側に、前記コンデンサが、前記蓄電部の正極側と負極側とに渡って接続され、
前記第２の電圧検出部によって検出された電圧が、前記第１の電圧検出部が検出した電圧と等しくなった場合に、前記第１スイッチの投入を維持したまま、前記第２スイッチを投入することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
可変容量型ポンプと、
前記可変容量型ポンプからアクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御する操作弁と、
前記可変容量型ポンプの吐出油によって回転する回生用の油圧モータと、
前記油圧モータの回転と関連して駆動する発電機と、
前記発電機が駆動することによって発電した電力を蓄電する蓄電装置と、
前記発電機と前記蓄電装置との間に設けられるインバータと、
前記可変容量型ポンプ、前記操作弁、前記発電機、前記蓄電装置及び前記インバータの動作を制御するハイブリッド制御装置と、
を備えるハイブリッド建設機械であって、
前記蓄電装置は、
電力を蓄電する蓄電部と、
電流制限素子を有する第１スイッチ及び第２スイッチを備え、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチによって前記蓄電部と前記インバータとの接続を断続するスイッチ回路と、
前記蓄電部に入出力する電力を平滑化するコンデンサと、
前記スイッチ回路よりも前記蓄電部側の電圧を検出する第１の電圧検出部と、
前記スイッチ回路よりも前記負荷側の電圧を検出する第２の電圧検出部と、
前記スイッチ回路を制御する蓄電装置の蓄電ユニット制御装置と、を備え、
前記蓄電ユニット制御装置は、前記蓄電部への電力の入出力を投入するときに、前記第１スイッチを投入し、前記コンデンサが充電された後に前記第２スイッチを投入し、前記第２スイッチを投入した後も、前記第１スイッチの投入を維持し、前記第２スイッチ投入後、前記第２の電圧検出部によって検出された電圧と、前記第１の電圧検出部によって検出された電圧とに差が生じた場合はエラー信号を前記ハイブリッド制御装置に出力し、
前記ハイブリッド制御装置は、前記エラー信号に応じて前記インバータの停止処理を行い、
前記蓄電ユニット制御回路は、前記インバータの停止処理がなされた後、前記第１スイッチを遮断することを特徴とするハイブリッド建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電セルからなる蓄電装置及び蓄電装置を搭載したハイブリッド建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ等の蓄電装置にエンジンや機械動力の回生電力を充電し、充電された電力を機械動力に用いることができるハイブリッド建設機械が知られている。
【０００３】
蓄電装置には、当該蓄電装置の電力を入出力するためにスイッチが設けられる。スイッチをオンするときには突入電流が流れるため、突入電流を規制する回路を設けることが一般的である。
【０００４】
引用文献１には、主コンタクタがオンする前に、副コンタクタがオンし、バッテリから電流制限素子及び副コンタクタを通じて平滑コンデンサを充電する電気機器制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−５６１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の蓄電装置は、副コンタクタをオンすることによって電流制限素子とコンデンサにより突入電流を阻止した後は、主コンタクタをオンして副コンタクタはオフにする。
【０００７】
このような構成において、主コンタクタをオンした後に、振動や衝撃等の要因によって主コンタクタがオフとなってしまった場合は、蓄電装置に電力を入出力するインバータ等の電気機器に電力が供給されなくなり、電気機器の動作が突然停止してしまう。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コンタクタの異常時にも電気機器を安全に停止できる蓄電装置及びハイブリッド建設機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蓄電装置は、電力を蓄電する蓄電部と、電流制限素子を有する第１スイッチ及び第２スイッチを備え、第１スイッチ及び第２スイッチによって蓄電部と負荷との接続を断続するスイッチ回路と、蓄電部に入出力する電力を平滑化するコンデンサと、スイッチ回路よりも蓄電部側の電圧を検出する第１の電圧検出部と、スイッチ回路よりも負荷側の電圧を検出する第２の電圧検出部と、スイッチ回路を制御する蓄電装置の蓄電ユニット制御装置と、を備え、蓄電ユニット制御装置は、蓄電部への電力の入出力を投入するときに、第１スイッチを投入し、コンデンサが充電された後に第２スイッチを投入し、第２スイッチを投入した後も、第１スイッチの投入を維持し、第２スイッチ投入後、第２の電圧検出部によって検出された電圧と、第１の電圧検出部によって検出された電圧とに差が生じた場合はエラー信号を出力し、エラー信号に応じて負荷の停止処理がなされた後、第１スイッチを遮断することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のハイブリッド建設機械は、可変容量型ポンプと、可変容量型ポンプからアクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御する操作弁と、可変容量型ポンプの吐出油によって回転する回生用の油圧モータと、油圧モータの回転と関連して駆動する発電機と、発電機が駆動することによって発電した電力を蓄電する蓄電装置と、発電機と蓄電装置との間に設けられるインバータと、可変容量型ポンプ、操作弁、発電機、蓄電装置及びインバータの動作を制御するハイブリッド制御装置と、を備えるハイブリッド建設機械であって、蓄電装置は、電力を蓄電する蓄電部と、電流制限素子を有する第１スイッチ及び第２スイッチを備え、第１スイッチ及び第２スイッチによって蓄電部とインバータとの接続を断続するスイッチ回路と、蓄電部に入出力する電力を平滑化するコンデンサと、スイッチ回路よりも蓄電部側の電圧を検出する第１の電圧検出部と、スイッチ回路よりも負荷側の電圧を検出する第２の電圧検出部と、スイッチ回路を制御する蓄電装置の蓄電ユニット制御装置と、を備え、蓄電ユニット制御装置は、蓄電部への電力の入出力を投入するときに、第１スイッチを投入し、コンデンサが充電された後に第２スイッチを投入し、第２スイッチを投入した後も、第１スイッチの投入を維持し、第２スイッチ投入後、第２の電圧検出部によって検出された電圧と、第１の電圧検出部によって検出された電圧とに差が生じた場合はエラー信号をハイブリッド制御装置に出力し、ハイブリッド制御装置は、エラー信号に応じてインバータの停止処理を行い、蓄電ユニット制御回路は、インバータの停止処理がなされた後、第１スイッチを遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第２スイッチを投入した後も、第１スイッチの投入を維持し、第２スイッチ投入後、第２スイッチの異常を検出した場合は、負荷の停止処理を行った後に、第１スイッチを遮断する。これにより、第２スイッチに異常があった場合にも、第１スイッチによって蓄電部の電力を負荷に供給することができるので、蓄電装置に接続されるインバータ等の電気機器を安全に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のハイブリッド建設機械の制御システムの説明図である。
【図２】本発明の実施形態の蓄電ユニットの構成回路図である。
【図３】本発明の実施形態の蓄電ユニット制御装置が実行する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御装置について説明する。なお、以下の実施形態では、ハイブリッド建設機械がパワーショベルである場合について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態のハイブリッド建設機械の制御システムの説明図である。
【００１５】
パワーショベルには、原動機としてのエンジン７３で駆動する可変容量型の第１、２メインポンプ７１、７２が設けられる。第１、２メインポンプ７１、７２は同軸回転する。エンジン７３には、エンジン７３の余力を利用して発電機能を発揮するジェネレータ１が設けられる。また、エンジン７３には、エンジン７３の回転数を検出する回転数センサ７４が設けられる。
【００１６】
第１メインポンプ７１から吐出される作動油は第１回路系統７５に供給される。第１回路系統７５は、旋回モータ７６を制御する操作弁２と、アームシリンダ（図示せず）を制御する操作弁３と、後述する操作弁１６と連動してブームシリンダ７７を制御するブーム２速用の操作弁４と、予備用アタッチメント（図示せず）を制御する操作弁５と、左走行用の第１走行用モータ（図示せず）を制御する操作弁６とを有する。各操作弁２〜６は、第１メインポンプ７１から各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。
【００１７】
各操作弁２〜６と第１メインポンプ７１とは、中立流路７及び中立流路７と並列なパラレル流路８を通じて接続されている。中立流路７における第１走行モータ用の操作弁６の下流側には、パイロット圧を生成するための絞り９が設けられる。絞り９は、通過する流量が多ければ高いパイロット圧を、通過する流量が少なければ低いパイロット圧を、上流側に生成する。
【００１８】
中立流路７は、操作弁２〜６の全てが中立位置又は中立位置近傍にあるときには、第１メインポンプ７１から吐出された作動油の全部又は一部を、絞り９を介してタンク９４に導く。このとき、絞り９を通過する流量はストローク時と比較して多くなるため、高いパイロット圧が生成される。
【００１９】
一方、操作弁２〜６がフルストロークの状態に切り換えられると、中立流路７が閉ざされて流体の流通がなくなる。この場合には、絞り９を通過する流量がほとんどなくなり、パイロット圧がゼロとなる。ただし、操作弁２〜６の操作量によっては、第１メインポンプ７１から吐出された作動油の一部がアクチュエータに導かれ、残りが中立流路７からタンクに導かれるので、絞り９は、中立流路７の作動油の流量に応じたパイロット圧を生成する。つまり、絞り９は、操作弁２〜６の操作量に応じたパイロット圧を生成する。
【００２０】
中立流路７における最下流の操作弁６と絞り９との間には、中立流路切換電磁弁１０が設けられる。中立流路切換電磁弁１０は、そのソレノイドがコントローラ９０に接続されている。中立流路切換電磁弁１０は、ソレノイドが非励磁のときにはスプリングのばね力の作用で図示の全開位置に設定され、ソレノイドが励磁のときにはスプリングのばね力に抗して絞り位置に設定される。中立流路切換電磁弁１０が絞り位置に切り換わったときの絞り開度は、絞り９の開度よりも小さく設定されている。
【００２１】
中立流路７における操作弁６と中立流路切換電磁弁１０との間にはパイロット流路１１が接続される。パイロット流路１１には、絞り９の上流側に発生する圧力がパイロット圧として導かれる。パイロット流路１１は、第１メインポンプ７１の傾転角を制御するレギュレータ１２に接続される。レギュレータ１２は、パイロット流路１１のパイロット圧と逆比例して第１メインポンプ７１の傾転角を制御して、第１メインポンプ７１の１回転当たりの押しのけ容積を制御する。すなわち、パイロット圧に応じて、ポンプ７１の吐出量が可変する。
【００２２】
パイロット流路１１には、減圧弁８０とパイロット流路切換電磁弁８１とが並列に設けられる。パイロット流路切換電磁弁８１は、減圧弁８０を迂回するバイパス流路８２に設けられる。パイロット流路切換電磁弁８１は、そのソレノイドがコントローラ９０に接続されている。ソレノイドが非励磁のときに図示の連通位置に設定され、中立流路７からパイロット流路１１に至る作動油は減圧弁８０を迂回する。一方、ソレノイドが励磁したときに遮断位置に設定され、中立流路７は減圧弁８０のみを通じてパイロット流路１１と連通する。
【００２３】
パイロット流路１１には、パイロット流路１１の圧力を検出する第１圧力センサ１３が設けられる。第１圧力センサ１３にて検出された圧力信号はコントローラ９０に出力される。パイロット流路１１のパイロット圧は、操作弁２〜６の操作量に応じて変化するため、第１圧力センサ１３が検出する圧力信号は、第１回路系統７５の要求流量に応じて変化する。
【００２４】
第２メインポンプ７２は第２回路系統７８に接続している。第２回路系統７８は、その上流側から順に、右走行用の第２走行用モータ（図示せず）を制御する操作弁１４と、バケットシリンダ（図示せず）を制御する操作弁１５と、ブームシリンダ７７を制御する操作弁１６と、アームシリンダ（図示せず）を制御するアーム２速用の操作弁１７とを有する。操作弁１６には、操作方向及び操作量を検出するセンサ（図示せず）が設けられ、このセンサの検出信号はコントローラ９０に出力される。各操作弁１４〜１７は、第２メインポンプ７２から各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。
【００２５】
各操作弁１４〜１７と第２メインポンプ７２とは、中立流路１８及び中立流路１８と並列なパラレル流路１９を通じて接続されている。中立流路１８における操作弁１７の下流側には、パイロット圧を生成するための絞り２０が設けられる。絞り２０は、第１メインポンプ７１側の絞り９と同じ機能を有する。
【００２６】
中立流路１８における最下流の操作弁１７と絞り２０との間には、中立流路切換電磁弁２１が設けられる。中立流路切換電磁弁２１は、第１メインポンプ７１側の中立流路切換電磁弁１０と同じ構成である。
【００２７】
中立流路１８における操作弁１７と中立流路切換電磁弁２１との間にはパイロット流路２２が接続される。パイロット流路２２には、絞り２０の上流側に発生する圧力がパイロット圧として導かれる。パイロット流路２２は、第２メインポンプ７２の傾転角を制御するレギュレータ２３に接続される。
【００２８】
パイロット流路２２には、減圧弁８４とパイロット流路切換電磁弁８５とが並列に設けられる。パイロット流路切換電磁弁８５は、減圧弁８４を迂回するバイパス流路８６に設けられる。また、パイロット流路２２にはパイロット流路２２の圧力を検出する第２圧力センサ２４が設けられる。第２圧力センサ２４にて検出された圧力信号はコントローラ９０に出力される。
【００２９】
レギュレータ２３、減圧弁８４、及びパイロット流路切換電磁弁８５は、第１メインポンプ７１側のレギュレータ１２、減圧弁８０、及びパイロット流路切換電磁弁８１と同じ構成であり、それらの作動も同じであるため、説明を省略する。
【００３０】
第１、２メインポンプ７１、７２にはそれぞれ流路５５、５６が接続され、流路５５、５６にはそれぞれ電磁弁５８、５９が設けられる。流路５５、５６は、第１、２回路系統７５、７８の上流側で第１、２メインポンプ７１、７２に接続されている。電磁弁５８、５９は、ソレノイドがコントローラ９０に接続されている。電磁弁５８、５９は、ソレノイドが非励磁のときに図示の閉位置に設定され、ソレノイドが励磁したときに開位置に設定される。
【００３１】
電磁弁５８、５９は、合流通路５７及びチェック弁６０を介して油圧モータ８８に接続される。油圧モータ８８は、モータジェネレータ（ＭＧ）９１と連係して回転する。ＭＧ９１が発電した電力はインバータ９２を介して蓄電ユニット２６に充電される。なお、油圧モータ８８とＭＧ９１とは、直接連結してもよいし、減速機を介して連結してもよい。
【００３２】
第１、２メインポンプ７１、７２から吐出された作動油は、電磁弁５８、５９を経由して油圧モータ８８に供給され、油圧モータ８８を駆動する。油圧モータ８８は、その駆動力によってＭＧ９１を回転して発電する。ＭＧ９１で発電された電力は、インバータ９２を介して蓄電ユニット２６に充電される。これにより、第１、２メインポンプ７１、７２が吐出するスタンバイ流量によって回生が行われる。
【００３３】
油圧モータ８８を回転させて蓄電ユニット２６を充電するには、オペレータがコントローラ９０にスタンバイ回生指令信号を手動操作して入力することによって行われる。
【００３４】
なお、バッテリチャージャー２５は、通常の家庭用の電源２７に接続した場合にも、蓄電ユニット２６に電力を充電できるようにしている。このように、バッテリチャージャー２５は、独立電源にも接続可能である。
【００３５】
このように、第１、２メインポンプ７１、７２から吐出された作動油によって油圧モータ８８を駆動させてＭＧ９１により発電した電力を蓄電ユニット２６に充電することができる。また、蓄電ユニット２６に充電した電力は、後述するサブポンプ８９のアシスト力に利用することもできる。
【００３６】
旋回モータ用の操作弁２のアクチュエータポートには、旋回モータ７６に連通する通路２８、２９が接続されると共に、通路２８、２９のそれぞれにはブレーキ弁３０、３１が接続される。操作弁２を中立位置に保っているときには、アクチュエータポートが閉じられて旋回モータ７６は停止状態を維持する。
【００３７】
旋回モータ７６の停止状態から操作弁２をいずれか一方の方向に切り換えると、一方の通路２８が第１メインポンプ７１に接続され、他方の通路２９がタンク９４に連通する。これにより、通路２８から作動油が供給されて旋回モータ７６が回転すると共に、旋回モータ７６からの戻り油が通路２９を通じてタンク９４に戻される。操作弁２を上記とは反対方向に切り換えると、通路２９が第１メインポンプ７１に接続され、通路２８がタンクに連通し、旋回モータ７６は逆転する。
【００３８】
また、操作弁１６を中立位置から一方の方向に切り換えると、第２メインポンプ７２から吐出された作動油は、通路３２を通じてブームシリンダ７７のピストン側室３３に供給されると共に、ロッド側室３４からの戻り油は通路３５から、操作弁１７、中立流路切換電磁弁２１を通じてタンク９４に戻され、ブームシリンダ７７は伸長する。
【００３９】
操作弁１６を上記とは反対方向に切り換えると、第２メインポンプ７２から吐出された作動油は、通路３５を通じてブームシリンダ７７のロッド側室３４に供給されると共に、ピストン側室３３からの戻り油は通路３２から、操作弁１７、中立流路切換電磁弁２１を通じてしてタンク９４に戻され、ブームシリンダ７７は収縮する。ブーム２速用の操作弁３は、操作弁１６と連動して切り換える。ブームシリンダ７７のピストン側室３３と操作弁１６とを接続する通路３２には、コントローラ９０によって開度が制御される比例電磁弁３６が設けられる。比例電磁弁３６はノーマル状態で全開位置を保つ。
【００４０】
次に、第１、２メインポンプ７１、７２の出力をアシストする可変容量型のサブポンプ８９について説明する。
【００４１】
サブポンプ８９は、ＭＧ９１を電動モータとして使用したときの駆動力で回転し、ＭＧ９１の駆動力によって、油圧モータ８８も同軸回転する。ＭＧ９１にはインバータ９２を介して蓄電ユニット２６が接続され、インバータ９２に接続されたコントローラ９０にてＭＧ９１の回転数等が制御される。また、サブポンプ８９及び油圧モータ８８の傾転角は傾角制御器３７、３８にて制御され、傾角制御器３７、３８はコントローラ９０の出力信号にて制御される。
【００４２】
サブポンプ８９には吐出通路３９が接続される。吐出通路３９は、第１メインポンプ７１の吐出側に合流する第１アシスト流路４０と、第２メインポンプ７２の吐出側に合流する第２アシスト流路４１とに分岐して形成される。第１、２アシスト流路４０、４１のそれぞれには、コントローラ９０の出力信号にて開度が制御される第１、２電磁比例絞り弁４２、４３が設けられる。また、第１、２アシスト流路４０、４１のそれぞれには、第１、２電磁比例絞り弁４２、４３の下流に、サブポンプ８９から第１、２メインポンプ７１、７２への作動油の流れのみを許容するチェック弁４４、４５が設けられる。
【００４３】
油圧モータ８８には接続用通路４６が接続される。接続用通路４６は、導入通路４７及びチェック弁４８、４９を介して、旋回モータ７６に接続された通路２８、２９に接続されている。導入通路４７には、コントローラ９０にて開閉制御される電磁切換弁５０が設けられる。また、電磁切換弁５０とチェック弁４８、４９との間には、旋回モータ７６の旋回時の圧力あるいはブレーキ時の圧力を検出する圧力センサ５１が設けられ、圧力センサ５１の圧力信号はコントローラ９０に出力される。
【００４４】
導入通路４７における電磁切換弁５０の下流には、導入通路４７の圧力が所定圧力に達した場合に接続用通路４６へと作動油を導く安全弁５２が設けられる。安全弁５２は、例えば電磁切換弁５０など、導入通路４７系統に故障が生じたときに、通路２８、２９の圧力を維持して旋回モータ７６がいわゆる逸走するのを防止するためのものである。また、接続用通路４６は、チェック弁６１を介してタンク９４に接続する。
【００４５】
ブームシリンダ７７と比例電磁弁３６との間には、接続用通路４６に連通する導入通路５３が設けられる。導入通路５３にはコントローラ９０にて開閉が制御される電磁開閉弁５４が設けられる。
【００４６】
次に、サブポンプ８９のアシスト力を利用する場合について説明する。サブポンプ８９のアシスト流量は予め設定され、コントローラ９０は、サブポンプ８９の傾転角、油圧モータ８８の傾転角、及びＭＧ９１の回転数等をどのように制御したら最も効率的かを判断してそれぞれの制御を実行する。
【００４７】
第１回路系統７５あるいは第２回路系統７８のいずれかの操作弁２〜６、１４〜１７が切り換えられたとき、中立流路切換電磁弁１０、２１は絞り位置から開位置に切り換えられる。これにより、パイロット流路１１、２２のパイロット圧が低くなり、その低くなったパイロット圧を第１、２圧力センサ１３、２４が検出して、パイロット圧信号をコントローラ９０に出力する。
【００４８】
コントローラ９０は、第１、２圧力センサ１３、２４から出力されたパイロット圧信号に基づいて、電磁弁５８、５９を閉位置に切り換える。第１、２メインポンプ７１、７２は低くなったパイロット圧に伴って、レギュレータ１２、２３によって１回転当たりの押しのけ容積が増大し、電磁弁５８、５９が閉位置に切り替わったことで第１、２メインポンプ７１、７２の全吐出量が第１、２回路系統７５、７８に接続されたアクチュエータに供給される。
【００４９】
第１、２メインポンプ７１、７２の１回転当たりの押しのけ容積を増大するときには、コントローラ９０は、ＭＧ９１を回転した状態に保つ。ＭＧ９１の駆動源は蓄電ユニット２６に蓄電された電力であり、この電力の一部は、第１、２メインポンプ７１、７２から吐出された作動油を利用して蓄電したものである。
【００５０】
ＭＧ９１の駆動力でサブポンプ８９が回転すれば、サブポンプ８９からアシスト流量が吐出される。コントローラ９０は、第１、２圧力センサ１３、２４からの圧力信号に応じて、第１、２電磁比例絞り弁４２、４３の開度を制御し、サブポンプ８９の吐出量を案分して第１、２回路系統７５、７８に供給する。
【００５１】
まず、第１回路系統７５に接続された旋回モータ７６を駆動する場合を説明する。
【００５２】
コントローラ９０が、操作弁２を一方の方向に切り換えると、一方の通路２８が第１メインポンプ７１に連通し、他方の通路２９がタンクに連通して、旋回モータ７６が回転する。
【００５３】
通路２８、２９の圧力は、旋回動作あるいはブレーキ動作に必要な圧力に保たれていなければ、旋回モータ７６を旋回させたり、ブレーキをかけたりできなくなる。そこで、通路２８、２９の圧力を旋回圧あるいはブレーキ圧に保つために、コントローラ９０は油圧モータ８８の傾転角を制御しながら、旋回モータ７６の負荷を制御する。
【００５４】
導入通路４７及び接続用通路４６を通じて油圧モータ８８に作動油が供給され、油圧モータ８８が回転力を得れば、その回転力は同軸回転するＭＧ９１に作用する。油圧モータ８８の回転力は、ＭＧ９１に対するアシスト力として作用する。したがって、油圧モータ８８の回転力の分だけ、ＭＧ９１の消費電力を少なくすることができる。また、油圧モータ８８の回転力でサブポンプ８９の回転力をアシストすることもできる。
【００５５】
なお、接続用通路４６系統の圧力が何らかの原因で、旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなったときには、コントローラ９０は、圧力センサ５１の圧力信号に基づいて電磁切換弁５０を閉じて旋回モータ７６に影響を及ぼさないようにする。また、接続用通路４６に圧油の漏れが生じたときには、安全弁５２が機能して通路２８、２９の圧力が必要以上に低くならないようにして、旋回モータ７６の逸走を防止する。
【００５６】
次に、ブームシリンダ７７を作動する場合を説明する。
【００５７】
ブームシリンダ７７を作動させるために操作弁１６を切り換えると、操作弁１６に設けられたセンサ（図示せず）によって、操作弁１６の操作方向と操作量が検出され、その操作信号がコントローラ９０に出力される。
【００５８】
上記センサの操作信号に応じて、コントローラ９０は、オペレータがブームシリンダ７７を上昇させようとしているのか、あるいは下降させようとしているのかを判定する。コントローラ９０は、ブームシリンダ７７の上昇を判定すれば、比例電磁弁３６をノーマル状態である全開位置に保つ。このとき、コントローラ９０は、電磁開閉弁５４を閉位置に保つと共に、ＭＧ９１の回転数やサブポンプ８９の傾転角を制御する。
【００５９】
一方、コントローラ９０は、ブームシリンダ７７の下降を判定すれば、操作弁１６の操作量に応じてオペレータが求めているブームシリンダ７７の下降速度を演算すると共に、比例電磁弁３６を閉じて電磁開閉弁５４を開位置に切り換える。これにより、ブームシリンダ７７の戻り油の全量が油圧モータ８８に供給される。
【００６０】
しかし、油圧モータ８８で消費する流量が、オペレータが求めた下降速度を維持するために必要な流量よりも少なければ、ブームシリンダ７７はオペレータが求めた下降速度を維持できない。このようなときには、コントローラ９０は、操作弁１６の操作量、油圧モータ８８の傾転角、及びＭＧ９１の回転数等を基にして、油圧モータ８８が消費する流量以上の流量をタンク９４に戻すように比例電磁弁３６の開度を制御し、オペレータが求めるブームシリンダ７７の下降速度を維持する。
【００６１】
油圧モータ８８に圧油が供給されると、油圧モータ８８が回転し、その回転力は同軸回転するＭＧ９１に作用する。油圧モータ８８の回転力は、ＭＧ９１に対するアシスト力として作用する。したがって、油圧モータ８８の回転力の分だけ、ＭＧ９１の消費電力を少なくすることができる。一方、ＭＧ９１に対して電力を供給せず、油圧モータ８８の回転力だけでサブポンプ８９を回転させることもできる。
【００６２】
次に、旋回モータ７６の旋回作動とブームシリンダ７７の下降作動とを同時に行う場合を説明する。
【００６３】
旋回モータ７６を旋回させながらブームシリンダ７７を下降させるときには、旋回モータ７６からの圧油と、ブームシリンダ７７からの戻り油とが、接続用通路４６で合流して油圧モータ８８に供給される。
【００６４】
このとき、導入通路４７の圧力が上昇し、旋回モータ７６の旋回圧あるいはブレーキ圧よりも高くなったとしても、チェック弁４８、４９があるため、旋回モータ７６には影響を及ぼさない。また、接続用通路４６側の圧力が旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなれば、コントローラ９０は、圧力センサ５１の圧力信号に基づいて電磁切換弁５０を閉じる。
【００６５】
したがって、旋回モータ７６の旋回動作とブームシリンダ７７の下降動作とを同時に行うときには、旋回圧あるいはブレーキ圧にかかわりなく、ブームシリンダ７７の必要下降速度を基準にして油圧モータ８８の傾転角を決めればよい。いずれにしても、油圧モータ８８の出力によってサブポンプ８９の出力をアシストできると共に、サブポンプ８９から吐出された作動油を第１、２電磁比例絞り弁４２、４３にて案分して、第１、２回路系統７５、７８に供給することができる。
【００６６】
油圧モータ８８を駆動源としてＭＧ９１を発電機として使用するときには、サブポンプ８９は傾転角がゼロに設定されほぼ無負荷状態となる。油圧モータ８８には、ＭＧ９１を回転させるために必要な出力を維持しておけば、油圧モータ８８の出力を利用して、ＭＧ９１を発電機として機能させることができる。また、エンジン７３の出力を利用してジェネレータ１にて発電させることができる。
【００６７】
本システムには、チェック弁４４、４５が設けられると共に、電磁切換弁５０、電磁開閉弁５４、及び電磁弁５８、５９が設けられるため、例えば、油圧モータ８８及びサブポンプ８９系統が故障した場合でも、第１、２メインポンプ７１、７２系統と、油圧モータ８８及びサブポンプ８９系統とを油圧的に切り離すことができる。
【００６８】
特に、電磁切換弁５０、電磁開閉弁５４、及び電磁弁５８、５９は、ノーマル状態にあるときにスプリングのバネ力で閉位置を保つと共に、上記比例電磁弁３６もノーマル状態にあるときに全開位置を保つため、電気系統が故障したとしても、第１、２メインポンプ７１、７２系統と、油圧モータ８８及びサブポンプ８９系統とを油圧的に切り離すことができる。
【００６９】
次に、以上のように構成されたハイブリッド建設機械の制御装置において、蓄電装置の一例の蓄電ユニット２６について説明する。
【００７０】
図２は、本発明の実施形態の蓄電ユニット２６の構成回路図である。
【００７１】
蓄電ユニット２６は、バッテリ回路１００を備え、バッテリ１０１と、このバッテリ１０１の電力を断続するスイッチ回路１０２と、スイッチ回路１０２の断続を制御する蓄電ユニット制御装置１０６と、コンデンサ１０４と、負荷（インバータ９２等）に接続する出力端子１０５とが、バッテリ回路１００に接続されて構成されている。
【００７２】
スイッチ回路１０２は、第１コンタクタ１１１と、第２コンタクタ１１２とによって構成されている。
【００７３】
バッテリ回路１００の正極側には第１のコンタクタ１１１と第２のコンタクタ１１２とが並列に接続されている。これら第１のコンタクタ１１１と第２のコンタクタ１１２とよりも負荷（インバータ９２、バッテリチャージャ２５等）側には、コンデンサ１０４が、正極側と負極側とに渡って接続される。
【００７４】
コンデンサ１０４は、バッテリ１０１に入出力される電力を平滑化することによって、第１コンタクタ１１１又は第２コンタクタ１１２のオンオフ時の突入電流や、バッテリ１０１の電圧変動を抑制する。
【００７５】
蓄電ユニット制御装置１０６は、第１コンタクタ１１１及び第２コンタクタ１１２の開閉状態を制御して、バッテリ１０１の電力を負荷に供給又は負荷側から充電するか、バッテリ１０１と負荷とを遮断するかを制御する。
【００７６】
バッテリ１０１は、二次電池セルを複数接続して大容量の電力を蓄積できる蓄電器である。二次電池セルは、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等から構成される。また、バッテリではなく、電気二重層キャパシタによって構成されていてもよい。
【００７７】
第１コンタクタ１１１は、第１スイッチ１２１と電流制限素子１２２とが直列に接続されて構成されている。第２コンタクタ１１２は、第２スイッチ１２３によって構成されている。これら第１コンタクタ１１１と第２コンタクタ１１２とは、バッテリ回路１００において互いに並列にとなるように挿入されている。なお、電流制限素子１２２は、線形又は非線型特性を有する抵抗器等によって構成される。
【００７８】
バッテリ回路１００において、バッテリ１０１と第１コンタクタ１１１との間に設けられるＡ点には、第１電圧検出部１３１が備えられている。また、第２コンタクタ１１２と出力端子１０５との間に設けられるＢ点には、第２電圧検出部１３２が備えられている。第１電圧検出部１３１及び第２電圧検出部１３２は、蓄電ユニット制御装置１０６に接続されている。蓄電ユニット制御装置１０６は、第１電圧検出部１３１及び第２電圧検出部１３２によって、Ａ点及びＢ点の電圧を検出する。
【００７９】
次に、蓄電ユニット制御装置１０６の動作を説明する。
【００８０】
前述のように、蓄電ユニット２６は、第１、２メインポンプ７１、７２が吐出するスタンバイ流量によって回生された電力によって充電される。また、充電された電力を用いてＭＧ９１を駆動して、サブポンプ８９が発生する油圧によって各動作をアシストすることができる。
【００８１】
ハイブリッド建設機械を運転するときは、オペレータが、キーオン等を行ってハイブリッド建設機械の運転開始を指示する。コントローラ９０は、この指示に基づいて、油圧系統の制御を開始する一方、蓄電ユニット制御装置１０６に、蓄電ユニット２６を投入する指令を行う。
【００８２】
蓄電ユニット制御装置１０６は、コントローラからの指令を受けて、蓄電ユニット２６のスイッチ回路１０２を投入する動作を実行する。
【００８３】
具体的には、蓄電ユニット制御装置１０６は、まず、第１コンタクタ１１１を投入する。第１コンタクタ１１１は第１スイッチ１２１と電流制限素子１２２とが直列に接続されているので、電流制限素子１２２とコンデンサ１０４との作用によって、コンデンサ１０４が徐々に充電される。これによってＢ点の電圧がゼロから徐々に上昇する。
【００８４】
蓄電ユニット制御装置１０６は、第１コンタクタ１１１を投入した後、Ａ点の電圧とＢ点の電圧を監視する。そして、Ｂ点の電圧が上昇して、Ａ点の電圧とＢ点の電圧とが略等しくなったときに、蓄電ユニット制御装置１０６は、第２コンタクタ１１２を投入する。これによりバッテリ１０１と出力端子１０５とが直接に接続されて、バッテリ１０１への電力が入出力される。
【００８５】
このように、電流制限素子１２２とコンデンサ１０４によって蓄電ユニット２６の出力を徐々に上昇させることにより、第１のコンタクタ１１１及び第２のコンタクタ１１２の投入時の突入電流を防ぐことができる。
【００８６】
ここで、従来は、第２コンタクタ１１２を投入した後、電流制限素子１２２を備える第１コンタクタ１１は遮断することが通常であった。一方、蓄電ユニット２６が搭載されるハイブリッド建設機械は、振動や衝撃が多く加わる可能性のある状態で使用されるため、振動や衝撃によって第１コンタクタ１１及び第２コンタクタ１１２に備えられる第１スイッチ１２１又は第２スイッチ１２３の接点が離れて、蓄電ユニット２６の電力の入出力が遮断してしまう可能性がある。蓄電ユニット２６の電力の入出力が遮断された場合は、インバータ９２等の負荷に供給される電力が遮断され、インバータ９２等の動作が不良となってしまう。
【００８７】
そこで、本実施形態は、次に説明するように、蓄電ユニット制御装置１０６は、第２コンタクタ１１２を投入した後、第１コンタクタ１１１を投入状態としたまま維持するように構成した。
【００８８】
図３は、本発明の実施形態の蓄電ユニット制御装置１０６が実行する蓄電ユニット２６の制御処理のフローチャートである。
【００８９】
図３に示すフローチャートは、コントローラ９０が、蓄電ユニット２６の電力を投入する指令を行うことによって開始する。
【００９０】
蓄電ユニット制御装置１０６は、コントローラ９０から蓄電ユニット２６の電力を投入する指令を受けた場合は、まず、第１コンタクタ１１１を投入する（ステップＳ１０）。
【００９１】
第１コンタクタ１１１を投入した後、蓄電ユニット制御装置１０６は、第１の電圧検出部１３１及び第２の電圧検出部１３２によってＡ点の電圧とＢ点の電圧を検出する（ステップＳ２０）。そして、Ｂ点の電圧が上昇し、Ａ点の電圧とＢ点の電圧が略等しくなったか否かを判定する（ステップＳ３０）。Ｂ点の電圧が未だＡ点の電圧に満たないと判定した場合は、ステップＳ２０に戻り、処理を繰り返す。
【００９２】
Ａ点の電圧とＢ点の電圧が略等しくなったと判定した場合は、蓄電ユニット制御装置１０６は、第２コンタクタ１１２を投入する（ステップＳ４０）。第２コンタクタ１１２を投入することによって、バッテリ１０１と出力端子１０５とが直接に接続されて、蓄電ユニット２６の電力の入出力が可能となる。
【００９３】
蓄電ユニット制御装置１０６は、第２コンタクタ１１２の投入後も、第１コンタクタ１１１を投入したまま維持する。
【００９４】
次に、蓄電ユニット制御装置１０６は、第２コンタクタ１１２が遮断されたか否かを判定する（ステップＳ５０）。第２コンタクタ１１２が遮断されていないと判定した場合は、ステップＳ５０の処理を繰り返す。
【００９５】
蓄電ユニット制御装置１０６は、第２コンタクタ１１２を投入した後も、第１の電圧検出部１３１及び第２の電圧検出部１３２によってＡ点の電圧とＢ点の電圧を検出している。そして、Ｂ点の電圧が、Ａ点の電圧に対して、電流制限素子１２２による電圧降下分だけ低下していると判定した場合は、蓄電ユニット制御装置１０６は、第２コンタクタ１１２の導通状態に異常が発生したと判断して、コントローラ９０にエラーを送信する（ステップＳ６０）。
【００９６】
コントローラ９０は、蓄電ユニット制御装置１０６からエラーが送信された場合は、インバータ９２やその他の電気機器の終了処理を実行する。その後、コントローラ９０は、蓄電ユニット２６を遮断する指令を蓄電ユニット制御装置１０６に送信する。
【００９７】
このとき、第２コンタクタ１１２の導通状態に異常が発生したとしても、第１コンタクタ１１１によって電力を出力することができる。第１コンタクタ１１１には電流制限素子１２２を備えているので、第２コンタクタ１１２が遮断したときは電流制限素子１２２による電圧降下された電力しか出力することはできないが、インバータ９２等の電気機器を安全に停止するために必要な時間の間、電力を提供することができる。
【００９８】
蓄電ユニット制御装置１０６は、コントローラ９０から送信された指令を受信すると、第１コンタクタ１１１を遮断する等の制御を行い、蓄電ユニット２６を遮断する（ステップＳ７０）。
【００９９】
以上のような処理によって、第２コンタクタ１１２の導通状態に異常が発生した場合にも、第１コンタクタ１１１によってインバータ９２等の電源を確保することができ、インバータ９２等を正常に終了させることが可能となる。
【０１００】
以上のように構成した本発明の実施形態では、ハイブリッド建設機械に備えられる蓄電ユニット２６において、コントローラ９０からの指令等によって、蓄電ユニット２６の電力を投入するときに、蓄電ユニット制御装置１０６は、第１コンタクタ１１１の第１スイッチ１２１を投入し、コンデンサ１０４が充電された後に、第１コンタクタ１１１の第１スイッチ１２１の投入を維持したまま、第２コンタクタ１１２の第２スイッチ１２３を投入する。
【０１０１】
このように構成することによって、第２コンタクタ１１２の第２スイッチ１２３の導通状態に異常が発生した場合にも、第１コンタクタ１１１の第１スイッチ１２１によって電力の入出力を確保することができるので、蓄電ユニット２６に接続されるインバータ９２等の電気機器を安全に停止することができる。
【０１０２】
また、第１コンタクタ１１１は電流制限素子１２２を備えおり、バッテリ回路１００は、スイッチ回路１０２とバッテリ１０１との間のＡ点の電圧を検出する第１電圧検出部１３１と、スイッチ回路１０２と出力端子１０５との間のＢ点の電圧を検出する第２電圧検出部１３２とを備えているので、蓄電ユニット制御装置１０６は、スイッチ回路１０２の前後の電圧を監視することによって、第２コンタクタ１１２の第２スイッチ１２３の導通状態に異常が発生したことを検出することができる。
【０１０３】
また、蓄電ユニット制御装置１０６は、第２コンタクタ１１２の第２スイッチ１２３の導通状態に異常が発生したことを検出した場合は、コントローラ９０に対してエラー等を出力するので、コントローラ９０によってハイブリッド建設機械に搭載される電気機器を安全に停止させることができる。
【０１０４】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０５】
１    ジェネレータ
２５    バッテリチャージャー
２６    蓄電ユニット
７１    第１メインポンプ
７２    第２メインポンプ
７３    エンジン
８８    油圧モータ
８９    サブポンプ
９０    コントローラ
９１    モータジェネレータ（ＭＧ）
９２    インバータ
１００    バッテリ回路
１０１    バッテリ
１０２    スイッチ回路
１０４    コンデンサ
１０５    出力端子
１０６    蓄電ユニット制御装置
１１１    第１コンタクタ
１１２    第２コンタクタ
１２１    第１スイッチ
１２２    電流制限素子
１２３    第２スイッチ
１３１    第１電圧検出部
１３２    第２電圧検出部
【図１】
0005639943.tif 000002
【図２】
0005639943.tif 000003
【図３】
0005639943.tif 000004