(57)【要約】   蓄電手段（３０）は、蓄電器（１９）に接続されて直流電流を供給するＤＣバスと、ＤＣバスに設けられた平滑コンデンサと、ＤＣバスの電圧を検出する電圧検出器（２３）とを含む。発電機（１２）は、エンジン（１１）の始動時にエンジン（１１）によって回転駆動されて誘起電圧Ｅを発生する。電圧検出器（２３）により検出した誘起電圧Ｅと予め設定された基準誘起電圧ＲＥとを比較することで発電機（１２）の永久磁石の減磁を判定する。
2010095639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
該エンジンの出力により駆動される油圧ポンプと、
該油圧ポンプから供給される油圧により駆動されるブーム駆動用油圧シリンダ及びアーム駆動用油圧シリンダと、
該エンジンに連結され、前記エンジンの回転により電力を発生する発電機と、
該発電機に電力を供給する蓄電手段と、
インバータを介して前記蓄電手段に接続され、旋回機構を駆動するための旋回用電動機と
を有するハイブリッド型ショベルであって、
前記蓄電手段は、蓄電器に接続されて直流電流を供給するＤＣバスと、該ＤＣバスに設けられた平滑コンデンサと、該ＤＣバスの電圧を検出する電圧検出器とを含み、
前記発電機は、前記エンジンの始動時に前記エンジンによって回転駆動されて誘起電圧を発生し、
前記電圧検出器により検出した該誘起電圧と予め設定された基準電圧とを比較することで前記発電機の永久磁石の減磁を判定する
ことを特徴とするハイブリッド型ショベル。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド型ショベルであって、
前記電圧検出器は前記ＤＣバスに取り付けられることを特徴とするハイブリッド型ショベル。
【請求項３】
請求項１記載のハイブリッド型ショベルであって、
前記比較のための前記発電機の誘起電圧を検出する際に、前記旋回駆動部は機械的にブレーキが掛けられて停止状態が維持されていることを特徴とするハイブリッド型ショベル。
【請求項４】
請求項１記載のハイブリッド型ショベルであって、
前記エンジンの始動時において、前記比較のための前記発電機の誘起電圧を検出する際に、前記ＤＣバスと前記蓄電器とは非接続状態に設定されていることを特徴とするハイブリッド型ショベル。
【請求項５】
請求項１記載のハイブリッド型ショベルであって、
前記発電機は、前記エンジンと機械的に連結していることを特徴とするハイブリッド型ショベル。
【請求項６】
請求項１記載のハイブリッド型ショベルであって、
前記発電機は、ブーム回生用油圧モータにより駆動されることを特徴とするハイブリッド型ショベル。
【請求項７】
請求項６記載のハイブリッド型ショベルであって、
前記油圧ポンプと前記ブーム回生用油圧モータとを接続するバイパス回路を有することを特徴とするハイブリッド型ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド型ショベルに係り、特に発電機でエンジンをアシストするハイブリッド型ショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド型油圧ショベル等のハイブリッド型ショベルでは、バッテリからの電力でアシストモータと称される電動モータを駆動し、エンジンをアシストすることが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。アシストモータとしてＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータ等の永久磁石モータが用いられることが多い。【０００３】
ＩＰＭモータでは、コイルが設けられた固定子の内側に、永久磁石が埋め込まれた回転子を配置される。固定子のコイルに電流を流して回転磁界を発生することで、回転磁界と固定子の永久磁石で形成される磁界との作用により回転子を回転させる。したがって、回転子の回転力、すなわちＩＰＭモータの出力は、回転子に埋め込まれた永久磁石が形成する磁界の強さに比例する。【０００４】
ＩＰＭモータの回転子に埋め込まれた永久磁石は強力な磁石であるが、高温になると磁力が低減（減磁）するおそれがあり、また、経年変化によって徐々に磁力が減衰するおそれがある。回転子に埋め込まれた永久磁石の磁力が低減すると、ＩＰＭモータの出力が低減してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、アシストモータや他の電動機における永久磁石の減磁を簡単な構造及び操作で検出することができるハイブリッド型ショベル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】
【０００７】
本発明によれば、エンジンと、該エンジンの出力により駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される油圧により駆動されるブーム駆動用油圧シリンダ及びアーム駆動用油圧シリンダと、該エンジンに連結され、該エンジの回転により電力を発生する発電機と、該発電機に電力を供給する蓄電手段と、インバータを介して該蓄電手段に接続され、旋回機構を駆動するための旋回用電動機とを有するハイブリッド型ショベルであって、該蓄電手段は、蓄電器に接続されて直流電流を供給するＤＣバスと、該ＤＣバスに設けられた平滑コンデンサと、該ＤＣバスの電圧を検出する電圧検出器とを含み、該発電機は、該エンジンの始動時に該エンジンによって回転駆動されて誘起電圧を発生し、該電圧検出器により検出した該誘起電圧と予め設定された基準電圧とを比較することで該発電機の永久磁石の磁力の低減を判定することを特徴とするハイブリッド型ショベルが提供される。【０００８】
上述のハイブリッド型ショベルにおいて、該電圧検出器は該ＤＣバスに取り付けられることが好ましい。また、該比較のための該発電機の誘起電圧を検出する際に、該旋回駆動部は機械的にブレーキが掛けられて停止状態が維持されていることが好ましい。さらに、該エンジンの始動時において、該比較のための該発電機の誘起電圧を検出する際に、該ＤＣバスと該蓄電器とは非接続状態に設定されていることが好ましい。【０００９】
また、上述のハイブリッド型ショベルにおいて、該発電機は、該エンジンと機械的に連結していることが好ましい。あるいは、該発電機は、ブーム回生用油圧モータにより駆動されることとしてもよい。この場合、該油圧ポンプと該ブーム回生用油圧モータとを接続するバイパス回路が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＤＣバスの電圧を検出する電圧検出器を追加するだけの簡単な構成で、エンジンをアシストする電動発電機や他の電動機の永久磁石の減磁を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ハイブリッド型ショベルの側面図である。
【図２】ハイブリッド型ショベルの駆動系の構成を表すブロック図である。
【図３】蓄電手段の構成を示すブロック図である。
【図４】電動発電機により出力される誘起電圧をインバータによりＤＣバス電圧に変換して蓄電手段に供給する方法を説明するための図である。
【図５】電動発電機の回転数と発生する誘起電圧との関係を示すグラフである。
【図６】エンジン回転数と電動発電機の回転数の変化及びＤＣバス電圧の変化を示すグラフである。
【図７】ブーム回生用モータが設けられたハイブリッド型ショベルの駆動系の構成を表すブロック図である。
【図８】本発明が適用可能なシリーズ方式のハイブリッド型ショベルの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、本発明が適用されるハイブリッド型ショベルについて説明する。
【００１４】
図１はハイブリッド型ショベルの側面図である。ハイブリッド型ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３からブーム４が延在し、ブーム４の先端にアーム５が接続される。さらに、アーム５の先端にバケット６が接続される。ブーム４、アーム５及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。また、上部旋回体３には、キャビン１０及び動力源（図示せず）が搭載される。
【００１５】
図２は、図１に示すハイブリッド型ショベルの駆動系の構成を表すブロック図である。機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、ともに増力機としての変速機１３の入力軸に接続されている。変速機１３の出力軸には、油圧ポンプ１４が接続されている。油圧ポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。
【００１６】
コントロールバルブ１７は、油圧系の制御を行う制御装置である。コントロールバルブ１７には、下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続される。
【００１７】
電動発電機１２には、インバータ１８を介して蓄電器１９及びコンバータ２０を含む蓄電手段３０が接続されている。蓄電手段３０には、インバータ２３を介して旋回用電動発電機２１が接続されている。旋回用電動発電機２１はハイブリッド型ショベルにおける電気負荷であり、旋回機構２２を駆動して上部旋回体３を旋回させるための電動機として機能し、且つ回生電力を発生させるための発電機としても機能することができる。
【００１８】
以上の構成を有するハイブリッド型ショベルは、エンジン１１、電動発電機１２、及び旋回用電動発電機２１を動力源とするハイブリッド型ショベルである。以下、各部について説明する。
【００１９】
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は変速機１３の一方の入力軸に接続される。エンジン１１は、ショベルの運転中は常時運転される。
【００２０】
電動発電機１２は、力行運転及び発電運転の双方が可能な電動機であればよい。すなわち、電動発電機１２は発電機兼電動機である。ここでは、電動発電機１２として、インバータ１８によって駆動される電動発電機を示す。電動発電機１２は永久磁石モータであり、例えば、永久磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータで構成することができる。電動発電機１２の回転軸は変速機１３の他方の入力軸に接続される。電動発電機１２にはレゾルバ１２Ａが取り付けられており、電動発電機１２の回転数を検出することができる。
【００２１】
変速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸を有する。２つの入力軸には、エンジン１１の駆動軸と電動発電機１２の駆動軸がそれぞれ接続される。また、出力軸には油圧ポンプ１４の駆動軸が接続される。電動発電機１２の力行運転と発電運転の切り替えは、コントローラにより、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。
【００２２】
油圧ポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための油圧を発生する油圧ポンプである。油圧ポンプ１４で発生した油圧は、コントロールバルブ１７を介して油圧負荷である油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々を駆動するために供給される。
【００２３】
コントロールバルブ１７は、高圧油圧ラインを介して接続される下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々に供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御することにより、これらを油圧駆動制御する油圧制御装置である。
【００２４】
インバータ１８は、上述の如く電動発電機１２と蓄電手段３０との間に設けられ、コントローラからの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。これにより、インバータ１８が電動発電機１２の力行を運転制御している際には、必要な電力を蓄電手段３０から電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２の発電運転を制御している際には、電動発電機１２により発電された電力を蓄電手段３０に供給する。
【００２５】
図３は蓄電手段３０の構成を示すブロック図である。蓄電手段３０は、変動電圧蓄電部として蓄電器１９を有している。本実施形態ではバッテリ１９としてキャパシタ(電気二重層コンデンサ)を用いることとするが、キャパシタに限定されず、繰り返し充放電可能な電池であればどのような電池であってもよい。蓄電器１９は、昇降圧用コンバータ５８を介して一定電圧蓄電部であるＤＣバス１１０に接続されている。
【００２６】
蓄電手段３０のＤＣバス１１０には、インバータ２２が接続されている。インバータ２２は旋回用電動発電機２１の駆動を制御して旋回機構２を駆動する。これにより、電動発電機１２と旋回用電動発電機２１の少なくともどちらか一方が力行運転を行っている際には、蓄電手段３０は力行運転に必要な電力を供給することができる。また、少なくともどちらか一方が発電運転又は回生運転を行っている際には、蓄電手段３０は発電運転又は回生運転によって発生した電力を電気エネルギとして蓄積するための電源として機能する。
【００２７】
蓄電手段３０には、ＤＣバス１１０の電圧を検出するための電圧検出器である電圧センサ２３が設けられている。ＤＣバス１１０の電圧はコンバータ２０により制御される。また、コンバータ２０と蓄電器１９との間にリレーが接続され、コンバータ２０と蓄電器１９との間の接続を切断することができる。リレーにより蓄電器１９を切り離した場合、蓄電手段３０のＤＣバス１１０の電圧は、蓄電器１９の端子間電圧ではなく、インバータ１８，２２から供給される電圧となる。
【００２８】
上述のハイブリッド型ショベルにおいて、電動発電機１２は永久磁石モータであり、使用中に永久磁石の磁力の低減（減磁）が生じると電動発電機１２が所望の出力を出せなくなってしまう。そこで、本発明の一実施形態によれば、エンジン１１の始動時に電動発電機１２の誘起電圧を検出することで電動発電機１２の減磁を検出する。電動発電機１２の減磁が大きい場合は、運転者に注意や警告等を発して運転操作とするようにしたり、電動発電機１２の交換等のメンテナンスを行なわせるようにする。
【００２９】
次に、上述のハイブリッド型ショベルで行なわれる、電動発電機１２の減磁を検出する方法について説明する。
【００３０】
電動発電機１２は三相交流電圧で駆動される電動機であり、発電機として機能するときには、電動発電機１２からは三相交流電圧が出力される。図４は電動発電機１２により出力される誘起電圧をインバータ１８によりＤＣバス電圧に変換して蓄電手段３０に供給する方法を説明するための図である。
【００３１】
電動発電機１２をエンジン１１の出力で回転させると、電動発電機１２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相には交流電圧が生じる。Ｗ−Ｕ間、Ｕ−Ｖ間、Ｖ−Ｗ間の交流電圧は互いに位相が１２０度ずれたサイン波状の交流電圧である。この３つの交流電圧の各々をインバータ１８によりマイナス成分を反転してから合成することで、単一の直流電圧とすることができる。この直流電圧には交流電圧のピーク値が残っており、僅かに波打った電圧波形となるので、平滑コンデンサによりピークを平滑化する。これにより、Ｗ−Ｕ間、Ｕ−Ｖ間、Ｖ−Ｗ間の交流電圧のほぼピーク値に等しい直流電圧を得ることができる。この直流電圧がインバータ１８から蓄電手段３０のＤＣバスに供給される。
【００３２】
ここで、電動発電機１２の誘起電圧は、電動発電機１２の回転数に比例する。図５は電動発電機１２の回転数Ｎ［ｒｐｍ］と発生する誘起電圧Ｅ［Ｖ］との関係を示すグラフである。電動発電機１２が発生する誘起電圧Ｅは電動発電機１２の回転数Ｎに正比例し、回転数Ｎが上昇するにつれて誘起電圧Ｅも直線的に上昇する。図５に示すグラフにおける誘起電圧Ｅを、電動発電機１２を新品の状態で駆動したときに発生する基準誘起電圧ＲＥ、あるいは電動発電機の設計仕様値として設定された基準誘起電圧ＲＥとすれば、電動発電機１２を新品の状態で駆動したときに発生する誘起電圧Ｅは、電動発電機１２の回転数Ｎに図５に示す線の傾きに相当する誘起電圧係数ａを掛けることで算出することができる。
【００３３】
ところが、電動発電機１２の使用中に永久磁石に減滋が発生した場合、誘起電圧Ｅは基準誘起電圧ＲＥとはならず、基準誘起電圧ＲＥより小さくなる。すなわち、電動発電機１に減滋が発生すると、電動発電機１２の出力が減少し、新品時の出力あるいは設計仕様値としての出力を出すことはできない。
【００３４】
言い換えれば、電動発電機１２がある回転数Ｎで駆動されているときに発生している誘起電圧Ｅが、その回転数Ｎに誘起電圧係数ａを掛けて得られる基準誘起電圧ＲＥより小さいときは、電動発電機１２の出力が新品当初の出力より小さくなっており、電動発電機１２に減滋が発生したと判断することができる。
【００３５】
ここで、基準誘起電圧ＲＥが電動発電機１２のＵ，Ｖ，Ｗ相での線間誘起電圧のピーク電圧で規定されていれば、上述の誘起電圧係数ａはそのまま用いることができる。基準誘起電圧ＲＥが実効値で規定されていれば、基準誘起電圧ＲＥに√２を掛けてピーク値に換算した基準誘起電圧ＲＥを求めてから、ＤＣバスに現れる実際の誘起電圧と比較して減滋の判断を行なえばよい。上述のようにＤＣバスに供給されるＤＣ電圧は平滑化されているが、交流電圧のピーク値にほぼ等しくなっている。
【００３６】
なお、誘起電圧係数ａとして、設計仕様値を用いることとしてもよい。あるいは、電動発電機１２が新品の状態で駆動し、そのときの回転数と発生する誘起電圧との関係から誘起電圧係数ａを求めることとすれば、より精確な誘起電圧係数ａとすることできる。
【００３７】
以下に、電動発電機１２の減滋を判定するための減滋チェック方法をより具体的に説明する。
【００３８】
まず、イグニッションキーを操作してエンジン１１を始動した後に電動発電機１２の回転数をレゾルバ１２Ａにより検出し、電動発電機１２の回転数が予め設定された高い回転数となったか否かを判定する。エンジン１１の始動後、エンジン１１の回転数が一定の値になるまで上昇するのに比例して電動発電機１２の回転数も上昇する。図６に示すように、エンジン１１の回転数が上昇するにつれて電動発電機１２の回転数Ｎも上昇し、その結果誘起電圧Ｅも上昇してＤＣバス電圧が上昇する。電動発電機１２の回転数が低い間は誘起電圧の値も低くなっている。このように誘起電圧Ｅの値が低い状態で誘起電圧Ｅ（すなわちＤＣバス電圧ＲＣＶ）を測定すると、測定誤差が相対的に大きくなりやすい。また、電動発電機１２の回転数Ｎが上昇中で変動している最中に回転数Ｎを測定すると、測定した回転数Ｎに回転数の変動に起因した測定誤差が含まれるおそれがある。さらに、回転数Ｎが上昇中で誘起電圧Ｅが変動している間に誘起電圧Ｅを測定すると、測定した誘起電圧Ｅに変動に起因した誤差が含まれることが予想される。なお、図６には減滋が発生した場合のＤＣバス電圧の変化が点線で示されている。
【００３９】
本実施例では、エンジン１１の回転数がある程度上昇して一定の回転数に近くなり、電動発電機１２の回転数も上昇して安定してから減滋チェックを開始する。エンジン１１の回転数は予め一定になるように設定されているので、始動してから所定の時間の後に減滋チェックを開始すればよい。あるいは、電動発電機１２の回転数が安定したと判断できる回転数の値を定めておき、レゾルバ１２Ａで検出する回転数が当該回転数に以上になった時点で、減滋チェックを開始することとしてもよい。
【００４０】
減滋チェックが開始されたら、まず、電動発電機１２の回転数Ｎをレゾルバ１２Ａで検出する。そして、検出した回転数Ｎに予め定められている誘起電圧係数ａを掛けて基準誘起電圧ＲＥを求める（ＲＥ＝Ｎ×ａ）。
【００４１】
電動発電機１２の回転数Ｎの検出と同時に、ＤＣバスの電圧を電圧検出器２３で検出する。このとき、エンジン１１は始動中であるため、蓄電器１９はリレーによりコンバータ２０から切り離されている。したがって、ＤＣバスに現れる電圧は、蓄電器１９の電圧ではなく電動発電機１２の誘起電圧Ｅである。
【００４２】
また、ＤＣバスにインバータ２２が接続されて旋回用電動発電機２１により旋回機構２を駆動するように構成されている場合は、旋回機構２に設けられている機械式ブレーキを作動させておく必要がある。旋回機構２にブレーキが掛けられていないと、何らかの理由で上部旋回体３が旋回してしまった場合、旋回用電動発電機２１により回生電力が発生してしまうおそれがあるためである。すなわち、旋回用電動発電機２１により回生電力が発生すると、回生電力がインバータ２２を介してＤＣバスに供給されてしまい、電動発電機１２の誘起電圧ＥのみをＤＣバスにおいて検出することができなくなってしまう状態となることを防止している。ここで、インバータ２２は、オペレータのレバー操作に基づいて電流を旋回用電動機２１へ供給する。したがって、エンジン１１の始動を開始したときには、レバー操作は行なわれていないため、ＤＣバスに蓄えられた電圧に起因した旋回用電動機２１への通電は妨げられる。
【００４３】
次に、上述のようにして求めた基準誘起電圧ＲＥと、電圧検出器２３で検出したＤＣバスの電圧ＤＣＶとを比較する。ＤＣバスの電圧ＤＣＶが基準誘起電圧ＲＥに等しければ（ＤＣＶ＝ＲＥ）、電動発電機１２は新品の状態と同じ出力を発生していることとなり、減滋は発生していないと判断することができる。
【００４４】
一方、ＤＣバスの電圧ＤＣＶが基準誘起電圧ＲＥより小さい場合（ＤＣＶ＜ＲＥ）、電動発電機１２の出力は新品の状態より小さくなっていることとなり、減滋が発生していると判断する。判定の閾値Ｔを予め決めておき、電圧ＤＣＶが閾値Ｔより小さい場合（ＤＣＶ＜Ｔ）に、減滋が生じていると判定してもよい。閾値Ｔは、基準誘起電圧ＲＥに判定率ｋ［％］を掛けた値とすることができる。すなわち、ＤＣバスの電圧ＤＣＶが基準誘起電圧ＲＥに判定率ｋ［％］を掛けて求めた閾値Ｔより小さい場合に減滋が発生していると判断することができる（ＤＣＶ＜Ｔ＝ＲＥ×ｋ）。
【００４５】
電動発電機１２に減滋が発生していると判断されたら、例えば、運転者に対してそのことを通知するように注意あるいは警告を出すことができる。これにより、運転者は電動発電機１２によるアシスト力が減少していることを認識して、運転操作に反映することができる。あるいは、電動発電機１２を新品に交換する等のメンテナンスを行なうこととしてもよい。
【００４６】
なお、以上の減滋チェックは、エンジン１１の駆動を停止した直後には行なわないようにすることが好ましい。エンジン１１の駆動を停止した直後には、ＤＣバスに設けられている平滑コンデンサからの放電があり、ＤＣバス電圧が直ちにゼロとならないためである。したがって、エンジン１１の駆動を停止してから平滑コンデンサからの放電が終了するまでの間は、減滋チェックを行なわないようにタイマー等で制限する必要がある。
【００４７】
以上の如く、本実例によるハイブリッド型ショベルは、エンジン１１と、エンジン１１の出力により駆動される油圧ポンプ１４と、油圧ポンプ１４から供給される油圧により駆動されるブームシリンダ７及びアームシリンダ８と、エンジン１に連結されエンジン１１の回転により電力を発生する電動発電機１２と、電動発電機１２に電力を供給する蓄電手段３０と、インバータ１８を介して蓄電手段３０に接続され、旋回機構２を駆動するための旋回用電動発電機２１とを有する。蓄電手段３０は、蓄電器１９に接続されて直流電流を供給するＤＣバス１１０と、ＤＣバス１１０に設けられた平滑コンデンサと、ＤＣバス１１０の電圧を検出する電圧検出器２３とを含む。電動発電機１２は、エンジン１１の始動時にエンジン１１によって回転駆動されて誘起電圧を発生する。電圧検出器２３により検出した誘起電圧ＤＣＶと予め設定された基準誘起電圧ＲＥとを比較することで電動発電機１２の永久磁石の減磁をチェックする。
【００４８】
以上の実施例では、電動発電機１２の永久磁石の減磁をチェックしているが、電動発電機１２以外の電動機の減磁もチェックすることとしてもよい。減磁をチェックする電動機として、例えばブーム回生用モータがある。
【００４９】
図７はブーム回生用モータが設けられたハイブリッド型ショベルの駆動系の構成を表すブロック図である。発電機能を有する電動機としてのブーム回生用モータ６０は、ブーム回生用油圧モータ６２に接続され、ブーム回生用油圧モータ６２により駆動されて発電する。ブーム回生用油圧モータ６２は、ブームシリンダ７とコントロールバルブ１７との間に配置されており、ブームシリンダ７からコントロールバルブに戻る作動油により駆動される。したがって、ブーム回生用油圧モータ６２とブーム回生用モータ６０により、ブームシリンダ７からコントロールバルブに戻る作動油の油圧エネルギを電気エネルギに変換される。これにより、ブームの位置エネルギを回生電力として回収することができる。ブーム回生用モータ６０が発生した電力は、インバータ６４を介して蓄電手段３０に供給され、蓄電部に蓄積されるか、他の電気負荷の駆動に使用される。
【００５０】
上述のように、電動発電機１２の永久磁石の減磁をチェックするには、電動発電機１２が既知の回転数で回転している際に電動発電機１２が発生する誘起電圧Ｅを検出する必要がある。ブーム回生用モータ６０の減磁をチェックする際にも、ブーム回生用モータ６０が既知の回転数で回転しているときの誘起電圧Ｅを検出する必要がある。そこで、本実施例では、油圧ポンプ１４とブーム回生用モータ６０の間にバイパス回路６６を設けている。これにより、油圧ポンプ１４からの油圧をバイパス回路６６を介してブーム回生用モータ６０に直接供給し、ブーム回生用モータ６０を一定の回転数で回転させることができる。ブーム回生用モータ６０の回転数は、ブーム回生用モータ６０に取り付けられたレゾルバ２０Ａで検出することができる。
【００５１】
ブームシリンダ７とブーム回生用油圧モータ６２との間には、切替弁６８が設けられている。ブームシリンダ７を駆動する際には、ブームシリンダ７からブーム回生用油圧モータ６２に作動油が流れるように切替弁６８が切り換えられている。そして、ブーム回生用モータ６０の誘起電圧Ｅを検出するときには、ブーム回生用油圧モータ６２にバイパス回路６６が接続されるように、切替弁６８が切り替えられる。すなわち、ブーム回生用モータ６０の誘起電圧Ｅを検出するときには、切替弁６８が作動して、バイパス回路６６からの作動油がブームシリンダ７をバイパスしてブーム回生用油圧モータ６２に供給される。これにより、ブーム回生用油圧モータ６２を空回りさせて、その回転によりブーム回生用モータ６０を駆動し、その時の誘起電圧Ｅを電圧検出器２３により検出することができる。
【００５２】
以上のようにして検出したブーム回生用モータ６０の誘起電圧Ｅに基づいて、上述の電動発電機１２と同様に減じチェックを行なうことができる。
【００５３】
なお、上述の実施例は、パラレル方式のハイブリッド型ショベルを例にとって説明したが、本発明はパラレル方式に限られず、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド型ショベルに適用することもできる。
【００５４】
図８は本発明が適用可能なシリーズ方式のハイブリッド型ショベルの構成を示すブロック図である。図８において、機械的動力系は二重線、油圧ラインは太い実線、電気駆動系は細い実線、電気制御系は点線でそれぞれ示されている。
【００５５】
機械式駆動部２１１のエンジン２１２は、発電部２１３の発電機２１４を駆動する。発電機２１４により生成された電力は、発電部２１３のインバータ２１５を介して蓄電部２１６に供給される。蓄電部２１６に供給された電力は、コンバータ２１７により蓄電器としてのバッテリ（図示せず）に供給される。これにより、バッテリが充電される。なお、蓄電部２１６は図３に示す蓄電手段３０と同じ構成とすることができる。
【００５６】
バッテリから電力供給を受けて駆動される電気負荷系２２０には、旋回用電動機２２１とポンプ駆動用電動機２２２と設けられている。旋回用電動機２２１は、旋回機構を駆動して上部旋回体を旋回させるためのモータである。旋回用電動機２２１には、バッテリからインバータ２２３を介して電力が供給される。
【００５７】
ポンプ駆動用電動機２２２にも、インバータ２２４を介してバッテリから電力が供給される。ポンプ駆動用電動機２２２は、油圧負荷系２２５の油圧ポンプ２２６を駆動するためのモータである。
【００５８】
油圧ポンプ２２６で発生した油圧は、コントロールバルブ２２７を介して、バケットシリンダ２０９、アームシリンダ２０８、ブームシリンダ２０７、走行（右）油圧モータ２２８、及び走行（左）油圧モータ２２９のそれぞれに供給される。バケットシリンダ２０９は、バケットを駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ２０８は、アームを駆動するための油圧シリンダである。ブームシリンダ２０７は、ブーム４駆動するための油圧シリンダである。走行（右）油圧モータ２２８は、下部走行体の右側のクローラを駆動するための油圧モータであり、走行（左）油圧モータ２２９は、下部走行体の左側のクローラを駆動するための油圧モータである。
【００５９】
なお、バッテリとして電気二重層キャパシタのような蓄電器を用いているが、これに限られず他の充放電可能な蓄電器を用いてもよい。蓄電器は、端子間電圧から蓄電率ＳＯＣを容易に求めることができるという利点を有する。なお、バッテリの端子間電圧を検出するための電圧検出器（図示せず）がバッテリの端子に接続されている。
【００６０】
コントローラ２４０は、インバータ２１５，２２３，２２４及びコンバータ（図示せず）を制御して、発電機２１４からバッテリへの供給電力（バッテリの充電量）及びバッテリから電気負荷系２２０への供給電力（バッテリの放電量）を制御する。また、コントローラ２４０は、電圧検出器からの検出電圧に基づいてバッテリの蓄電率ＳＯＣを求め、求めた蓄電率ＳＯＣに基づいてバッテリの出力（充放電量）を制御する。
【００６１】
上述の構成のシリーズ方式のハイブリッド型ショベルは、エンジン２１２と、エンジン２１２の出力により駆動される発電機２１４と、蓄電部２１６からの電力により駆動される油圧ポンプ２２６から供給される油圧により駆動されるブームシリンダ２０７及びアームシリンダ２０８と、インバータ２２３を介して蓄電部２１６に接続され、旋回機構を駆動するための旋回用電動発電機２２１とを有する。蓄電部２１６は、蓄電器に接続されて直流電流を供給するＤＣバスと、ＤＣバスに設けられた平滑コンデンサと、ＤＣバスの電圧を検出する電圧検出器とを含む。発電機２１４は、エンジン１１の始動時にエンジン１１によって回転駆動されて誘起電圧を発生する。電圧検出器により検出した誘起電圧ＤＣＶと予め設定された基準誘起電圧ＲＥとを比較することで発電機２１４の永久磁石の減磁を判定する。
【００６２】
本発明は上述の具体的に開示された実施例に限られず、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変形例、改良例がなされるであろう。
【００６３】
本出願は２００９年２月１８日出願の優先権主張日本特許出願２００９−０３５７８０号に基づくものであり、その全内容はここに援用される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、発電機でエンジンをアシストするハイブリッド型ショベルに適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  下部走行体
１Ａ、１Ｂ  走行機構
２  旋回機構
３  上部旋回体
４  ブーム
５  アーム
６  バケット
７  ブームシリンダ
８  アームシリンダ
９  バケットシリンダ
１０  キャビン
１１  エンジン
１２  電動発電機
１２Ａ  レゾルバ
１３  変速機
１４  油圧ポンプ
１６  高圧油圧ライン
１７  コントロールバルブ
１８  インバータ
１９  蓄電器
２０  インバータ
２１  旋回用電動発電機
２２  インバータ
２３  電圧検出器
３０  蓄電手段
５８  コンバータ
６０  ブーム回生用モータ
６２  ブーム回生用油圧モータ
６４  インバータ
６６  バイパス回路
６８  切替弁
１１０  ＤＣバス
２１１  機械式駆動部
２１２  エンジン
２１３  発電部
２１４  発電機
２１５，２２３，２２４  インバータ
２１６  蓄電部
２１９  ＤＣバス
２２０  電気負荷系
２２１  旋回用電動機
２２２  ポンプ駆動用電動機
２２５  油圧負荷系
２２６  油圧ポンプ
２２７  コントロールバルブ
２２８  走行（右）油圧モータ
２２９  走行（左）油圧モータ
２４０  コントローラ
【図１】
2010095639.tif 000003
【図２】
2010095639.tif 000004
【図３】
2010095639.tif 000005
【図４】
2010095639.tif 000006
【図５】
2010095639.tif 000007
【図６】
2010095639.tif 000008
【図７】
2010095639.tif 000009
【図８】
2010095639.tif 000010
【国際調査報告】
2010095639.tif 000011
2010095639.tif 000012