(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレータが上部旋回体の旋回動作を止めるために入力すると共に電気モータの速度に関する入力速度命令値が「０」のとき、電気モータからフィードバックされた速度値である電気モータ速度フィードバック値を予め設定された速度上限臨界値及び速度下限臨界値と比較する段階と、
前記の比較結果、前記電気モータ速度フィードバック値が前記速度上限臨界値以下で、かつ、前記速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を「０」に設定し、前記電気モータ速度フィードバック値が前記速度下限臨界値未満であれば、電気モータに電力が再供給されるように前記トルクリミット値を最大値に設定する段階と、
前記トルクリミット値を「０」に設定したとき、前記電気モータに供給される電力を遮断し、前記トルクリミット値を最大値に設定したとき、前記電気モータに電力を再供給する段階と、を実行することを特徴とするハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御方法。
【請求項２】
前記トルクリミット値を「０」または最大値に設定する段階は、
所定のレートリミットを設定し、設定されたレートリミットに比例して前記トルクリミット値を「０」または最大値に変更、設定し、
前記設定されたトルクリミット値に基づいて前記電気モータへの電力を遮断または供給する段階は、
前記設定されたレートリミットに比例して前記電気モータへの電力を遮断または供給することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御方法。
【請求項３】
オペレータが上部旋回体の旋回動作を止めるために入力すると共に電気モータの速度に関する入力速度命令値が「０」のとき、電気モータからフィードバックされた速度値である電気モータ速度フィードバック値が速度上限臨界値以下で、かつ、速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を「０」に設定するように第１コマンドを出力し、電気モータ速度フィードバック値が前記速度下限臨界値未満であれば、電気モータに電力が再供給されるように前記トルクリミット値を最大値に設定するように第２コマンドを出力するアンチリバウンドコントローラと、
前記第１コマンド入力時に前記トルクリミット値を「０」に設定し、前記第２コマンド入力時に前記電気モータに電力が再供給されるように前記トルクリミット値を最大値に設定するトルクレギュレータと、
前記トルクリミット値を「０」に設定したとき、前記電気モータに供給される電力を遮断し、前記トルクリミット値を最大値に設定したとき、前記電気モータに電力を再供給する電気モータインバータと、を備えることを特徴とするハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置。
【請求項４】
前記アンチリバウンドコントローラは、
前記電気モータ速度フィードバック値を予め設定された前記速度上限臨界値及び前記速度下限臨界値と比較する速度値比較部と、
前記の比較結果、前記電気モータ速度フィードバック値が前記速度上限臨界値以下で、かつ、前記速度下限臨界値以上であれば、前記トルクリミット値を「０」に設定するように前記第１コマンドを出力し、前記電気モータ速度フィードバック値が前記速度下限臨界値未満であれば、前記電気モータに電力が再供給されるように前記トルクリミット値を最大値に設定するように前記第２コマンドを出力するコマンド出力部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置。
【請求項５】
前記トルクレギュレータは、
設定されたレートリミットに比例して前記トルクリミット値を「０」または最大値に変更、設定し、
前記電気モータインバータは、
前記設定されたレートリミットに比例して前記電気モータへの電力を遮断または供給することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置及びその制御方法に係り、詳細には、電気モータシステムにおいてアンチリバウンド（Ａｎｔｉ‐ｒｅｂｏｕｎｄｉｎｇ）制御システムを具現することによって、既存の油圧式掘削機の旋回システムで用いられていたアンチリバウンドシステムと同じ性能を、ハイブリッド掘削機（もしくは電気式掘削機）のように、電気式モータを用いて旋回動作するシステムにおいても、アンチリバウンド制御を可能にしたハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の油圧式掘削機で用いられるアンチリバウンドシステムは、掘削機の上部旋回体の停止時にバウンドなしに停止できる油圧回路システムであり、このようなシステムは、電気モータを用いて旋回動作するハイブリッド掘削機または電気掘削機システムにおいても必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するために開発されたものであり、ハイブリッド掘削機または電気掘削機の電気モータ旋回制御システムにおいてアンチリバウンドシステムを具現できるようにすると同時に、既存の油圧掘削機での方式とは違い、別途のハードウェアを必要としない、つまり、コントローラに具現したアンチリバウンド制御アルゴリズムで電気モータインバータ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｏｔｏｒ  Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）を制御することによって、電気モータ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｏｔｏｒ）の挙動を既存の油圧システムで具現したアンチリバウンドシステムと同じように可能にしたハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような目的を達成するための本発明に係るハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御方法は、
オペレータが上部旋回体の旋回動作を止めるために入力すると共に電気モータの速度に関する入力速度命令値が「０」のとき、電気モータからフィードバックされた速度値である電気モータ速度フィードバック値を予め設定された速度上限臨界値及び速度下限臨界値と比較する段階と、前記の比較結果、前記電気モータ速度フィードバック値が前記速度上限臨界値以下で、かつ、前記速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を「０」に設定し、前記電気モータ速度フィードバック値が前記速度下限臨界値未満であれば、電気モータに電力が再供給されるように前記トルクリミット値を最大値に設定する段階と、前記トルクリミット値を「０」に設定したとき、前記電気モータに供給される電力を遮断し、前記トルクリミット値を最大値に設定したとき、前記電気モータに電力を再供給する段階と、を実行することを特徴とする。
【０００５】
好ましくは、前記トルクリミット値を「０」または最大値に設定する段階は、所定のレートリミット（Ｒａｔｅ  ｌｉｍｉｔ）を設定し、設定されたレートリミットに比例して前記トルクリミット値を「０」または最大値に変更、設定し、前記設定されたトルクリミット値に基づいて前記電気モータへの電力を遮断または供給する段階は、前記設定されたレートリミットに比例して前記電気モータへの電力を遮断または供給することを特徴とする。
【０００６】
前記目的を達成するための本発明に係る他のハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置は、オペレータが上部旋回体の旋回動作を止めるために入力すると共に電気モータの速度に関する入力速度命令値が「０」のとき、電気モータからフィードバックされた速度値である電気モータ速度フィードバック値が速度上限臨界値以下で、かつ、速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を「０」に設定するように第１コマンドを出力し、電気モータ速度フィードバック値が前記速度下限臨界値未満であれば、電気モータに電力が再供給されるように前記トルクリミット値を最大値に設定するように第２コマンドを出力するアンチリバウンドコントローラと、前記第１コマンド入力時に前記トルクリミット値を「０」に設定し、前記第２コマンド入力時に前記電気モータに電力が再供給されるように前記トルクリミット値を最大値に設定するトルクレギュレータと、前記トルクリミット値を「０」に設定したとき、前記電気モータに供給される電力を遮断し、前記トルクリミット値を最大値に設定したとき、前記電気モータに電力を再供給する電気モータインバータと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、前記アンチリバウンドコントローラは、前記電気モータ速度フィードバック値を予め設定された前記速度上限臨界値及び前記速度下限臨界値と比較する速度値比較部と、前記の比較結果、前記電気モータ速度フィードバック値が前記速度上限臨界値以下で、かつ、前記速度下限臨界値以上であれば、前記トルクリミット値を「０」に設定するように前記第１コマンドを出力し、前記電気モータ速度フィードバック値が前記速度下限臨界値未満であれば、前記電気モータに電力が再供給されるように前記トルクリミット値を最大値に設定するように前記第２コマンドを出力するコマンド出力部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記トルクレギュレータは、設定されたレートリミットに比例して前記トルクリミット値を「０」または最大値に変更、設定し、前記電気モータインバータは、前記設定されたレートリミットに比例して前記電気モータへの電力を遮断または供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、既存の油圧式掘削機におけるアンチリバウンドシステムをハイブリッド掘削機もしくは電気掘削機の電気モータ旋回制御システムにおいても具現可能である。
【００１０】
また、コントローラに具現されたアンチリバウンド制御アルゴリズムで電気モータインバータを制御することによって、電気モータの作動を、既存の油圧システムにて具現したアンチリバウンドシステムと同様にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置を示したブロック構成図である。
【図２】本発明に係るトルクレギュレータのトルクリミット設定を説明するための概念図である。
【図３】本発明に係るハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置の動作を順に示したフローチャートである。
【図４ａ】本発明に係るアンチリバウンドコントローラが適用されていないシステムで現れる状態を示した図である。
【図４ｂ】本発明に係るアンチリバウンドコントローラが適用されているシステムで現れる状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明に係るハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置を示したブロック構成図であり、図１に示したように、本制御装置は、速度値比較部とコマンド出力部とを有したアンチリバウンドコントローラ１０１、トルクレギュレータ１０２、電気モータインバータ１０３、及び、電気モータ１０４を備える。
【００１３】
ここで、アンチリバウンドコントローラ１０１は、入力速度命令値が「０」のとき（オペレータが上部旋回体の旋回動作を止めようとするとき）、電気モータからフィードバックされた速度値である電気モータ速度フィードバック値が速度上限臨界値以下で、かつ、速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を「０」に設定するために第１コマンドを出力し、電気モータ速度フィードバック値が速度下限臨界値未満であれば（止める直前）、電気モータに電力が再供給されるようにトルクリミット値を最大値に設定するための第２コマンドを出力するものである。具体的な構造は、入力速度命令値が「０」のとき（オペレータが上部旋回体の旋回動作を止めようとするとき）、電気モータからフィードバックされた速度値である電気モータ速度フィードバック値と予め設定された速度上限臨界値及び速度下限臨界値とを比較する速度値比較部（図示せず）と、前記速度値比較部の比較結果、電気モータ速度フィードバック値が速度上限臨界値以下で、かつ、速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を「０」に設定するように第１コマンドを出力し、電気モータ速度フィードバック値が速度下限臨界値未満であれば（止める直前）、電気モータに電力が再供給されるようにトルクリミット値を最大値に設定するように第２コマンドを出力するコマンド出力部（図示せず）と、を備える。
【００１４】
トルクレギュレータ１０２は、アンチリバウンドコントローラ１０１から第１コマンド入力時にトルクリミット値を「０」に設定し、第２コマンド入力時に電気モータ１０４に電力が再供給されるようにトルクリミット値を最大値に設定する。このとき、衝撃なく、滑らかに停止できるように所定のレートリミットを設定し、設定されたレートリミットに比例して前記トルクリミット値を「０」または最大値に変更、設定する。
【００１５】
電気モータインバータ１０３は、トルクレギュレータ１０２によりトルクリミット値を「０」に設定するとき、電気モータ１０４に供給される電力を遮断し、トルクリミット値を最大値に設定するとき、電気モータ１０４に電力を再供給する。衝撃なく、滑らかに停止できるように所定のレートリミットが設定されていれば、その設定されたレートリミットに比例して電力を遮断するか、または供給する。
【００１６】
図２は、本発明に係るトルクレギュレータ１０２のトルクリミット設定を説明するための概念図であり、図２に示したように、本発明はアンチリバウンドのためにトルクリミット値を変更することができる。例として、電気モータ速度フィードバック値が速度上限臨界値以下で、かつ、速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を最大値から「０」に変更、設定し、電気モータ速度フィードバック値が速度下限臨界値未満であれば（止める直前）、電気モータに電力が再供給されるようにトルクリミット値を最大値に変更、設定する。
【００１７】
付け加えて、トルクリミット値の変更時、衝撃なく、滑らかに上部旋回体が停止できるように所定のレートリミットを設定し、設定されたレートリミットに比例してトルクリミット値を「０」または最大値に変更、設定する。
【００１８】
次に、添付の図３に基づいて、図１、図２の本発明に係るハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置の動作を説明する。
【００１９】
図３は、本発明に係るハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置の動作を順に示したフローチャートであり、図３に示したように、本発明は、速度命令値が「０」のとき（オペレータが上部旋回体の旋回動作を止めようとするとき）（Ｓ３０１）、電気モータ速度フィードバック値を予め設定された速度上限臨界値及び速度下限臨界値と比較する（Ｓ３０２）。
【００２０】
前記速度命令値は、オペレータが電気モータシステムに対して希望する速度命令値であり、前記電気モータ速度フィードバック値は、電気モータからフィードバックされた速度値で、速度上限臨界値及び速度下限臨界値は、アンチリバウンド制御のために設定されたパラメータ値である。
【００２１】
参考として、本発明によるアンチリバウンド制御は、速度命令値が「０」であるときのみ作動する。
【００２２】
次に、前記の比較結果、電気モータ速度フィードバック値が速度上限臨界値以下で、かつ、速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を「０」に設定するように第１コマンドを出力する。
【００２３】
すなわち、速度命令値が「０」になる瞬間から電気モータの速度は減少することになり、減少するにしたがって、ある瞬間、速度上限臨界値と同じになった場合、トルクリミット値を「０」にすると、電気モータはそれ以上、電気モータインバータから駆動のためのパワーを受けなくなる。
【００２４】
すると、建設機械はそれ自体の摩擦トルクによってリバウンドせず、スムーズに止まる。
【００２５】
一方、電気モータ速度フィードバック値が速度下限臨界値未満であれば（止める直前）、電気モータに電力が再供給されるようにトルクリミット値を最大値に設定するように第２コマンドを出力する。
【００２６】
そして、同時に現在の位置を維持できるように保持トルクを生成できるようにする。
【００２７】
次に、前記第１コマンド入力時にトルクリミット値を「０」に設定し（Ｓ３０３）、前記第２コマンド入力時に電気モータに電力が再供給されるようにトルクリミット値を最大値に設定する（Ｓ３０４）。
【００２８】
このとき、衝撃なく、滑らかに停止できるように所定のレートリミットを設定し、設定されたレートリミットに比例して前記トルクリミット値を０または最大値に変更、設定する。
【００２９】
最後に、前記トルクリミット値を０に設定すれば、電気モータに供給される電力を遮断し、トルクリミット値を最大値に設定すれば、電気モータに電力を再供給する。
【００３０】
このとき、衝撃なく、滑らかに停止できるように、上述したように所定のレートリミットが設定されていれば、その設定されたレートリミットに比例して電力を遮断するか、または供給する。
【００３１】
以上述べたように、本発明は入力速度命令値が「０」のとき（オペレータが上部旋回体の旋回動作を止めようとするとき）、電気モータからフィードバックされた速度値である電気モータ速度フィードバック値が速度上限臨界値以下で、かつ、速度下限臨界値以上であれば、トルクリミット値を「０」に設定し、電気モータ速度フィードバック値が速度下限臨界値未満であれば（止める直前）、電気モータに電力が再供給されるようにトルクリミット値を最大値に設定することにより、既存の油圧式掘削機において具現されたアンチリバウンドシステムをハイブリッド掘削機もしくは電気掘削機の電気モータ旋回制御システムにおいても具現可能である。
【００３２】
最後に、図４ａと図４ｂに基づいて、本発明に係るアンチリバウンドコントローラの適用結果を説明する。
【００３３】
図４ａは、本発明に係るアンチリバウンドコントローラが適用されていないシステムにて現れる状態を示した図であり、図４ｂは本発明に係るアンチリバウンドコントローラが適用されたシステムにて現れる状態を示した図である。
【００３４】
図４ａに示したように、アンチリバウンドコントローラが適用されていないシステムでは、停止する時点でオシレーションが発生するが、本発明に係るアンチリバウンドコントローラが適用されたシステムではそのようなオシレーションがなくなることがわかる。
【００３５】
以上述べたように、本発明はハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置に使用可能であり、さらに詳細には、電気モータシステムにアンチリバウンド制御システムを具現して既存の油圧式掘削機の旋回システムで用いられたアンチリバウンドシステムと同じ性能をハイブリッド掘削機（もしくは電気掘削機）のように、電気モータを用いて旋回動作をするシステムでも具現できるようにしたハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置に使用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１  アンチリバウンドコントローラ
１０２  トルクレギュレータ
１０３  電気モータインバータ
１０４  電気モータ
【図１】
0005815835.tif 000002
【図２】
0005815835.tif 000003
【図３】
0005815835.tif 000004
【図４ａ】
0005815835.tif 000005
【図４ｂ】
0005815835.tif 000006