(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を動作させる電動機の回転駆動を、操作量を可変とする操作端の操作によって制御し、前記操作端の操作量を検出する操作検出手段と、前記電動機の回転速度を検出する回転検出手段と、前記電動機の出力トルクを検出する出力トルク検出手段を備えた電動機の制御装置において、前記操作検出手段と前記回転検出手段の各検出値に基づいて前記電動機が負担すべき目標トルクの方向と大きさを演算する演算手段と、前記電動機を制御する電動機制御手段とを備え、前記目標トルクの方向と大きさを前記電動機制御手段に入力して、前記電動機の出力トルクを前記目標トルクの方向と大きさに制御し、前記目標トルクが前記電動機によって前記負荷を駆動する力行トルクと前記負荷によって前記電動機が駆動される回生トルクとからなり、前記演算手段に、前記操作端の操作量が零を含む中立範囲のとき、または前記操作端の操作方向と前記電動機の回転方向とが逆方向のときに、前記力行トルクを零、前記回生トルクの絶対値を最大値とし、前記電動機の回転速度が極低速の範囲で回生動作する場合に、前記電動機の出力トルクの絶対値と前記電動機の力行動作時の目標トルクの差の大きさに応じて前記電動機の回転速度を制御するアルゴリズムを組み込んだことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記力行動作時の目標トルクが前記操作端の操作量と前記電動機の回転速度の絶対値で一義的に定まり、前記操作端の操作量の絶対値が大きくなると大きくなり、前記電動機の回転速度の絶対値が大きくなると小さくなる演算アルゴリズムを組み込んだことを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
前記電動機が、建設機械の旋回または走行を駆動する電動機であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、負荷を動作させる電動機を操作端の操作に基づいて制御する電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  油圧ショベル、油圧クレーンの旋回動作、ホイールローダの走行動作を始めとして、建設機械等の作業装置や吊荷、土砂などの質量や慣性など（以下、負荷という）を動作させる駆動装置には、油圧ポンプや油圧モータを用いた油圧駆動装置が多く採用されている。近年、油圧エネルギを制御弁で絞り捨てるためにエネルギ損失が大きい油圧駆動装置を用いた油圧駆動方式に替えて、エネルギ損失の少ない電動機で負荷を駆動する電動駆動方式が採用されつつある。電動駆動方式は、重力方向に負荷を下降するときや負荷を減速させるときに、電動機を発電機として制動エネルギを回生できる利点もある。【０００３】  しかしながら、従来の油圧駆動装置を用いた油圧駆動方式は、オペレータがレバーやペダル等の操作端を操作して負荷の動作を制御する操作性が、人間の操作感覚に適合するように操作しやすく設計されているのに対して、電動機を用いた電動駆動方式は、油圧駆動方式のような操作性と操作感覚を実現することができず、オペレータが操作し難いという問題が生じている。【０００４】  すなわち、油圧駆動方式では、操作端の操作でスプール弁のブリードオフ制御絞りやメータアウト制御絞りの開口面積を制御することにより、操作端の操作量と各々の制御絞りを流れる流量によって制御絞り前後の差圧が制御される。その差圧によって油圧モータの出力トルクが制御され、スムーズな負荷の加速と減速および停止が行われる。走行の坂道発進あるいは旋回の坂路上昇旋回など、重力に抗して負荷を駆動する場合には、ロードチェック弁によって逆転が防止され、油圧モータの出力トルクが負荷のトルクよりもおおきくなると力行動作を開始する。一方、電動駆動方式の場合は、電動機の回転速度を制御すると、出力トルクを最大値として速度制御が行われるので、負荷の加速や減速が急峻になり、油圧駆動方式のようなスムーズな操作性が得られず、オペレータの操作感覚も油圧駆動方式とかけ離れたものとなる問題がある。また、操作端の操作量に応じて電動機の出力トルクの制御を行うと、操作端の操作量が小さくて出力トルクが負荷の重力によるトルクよりも小さいと、電動機の力行動作ができずに回生動作となって、操作端の操作方向と逆方向に回転するという問題がある。【０００５】  このような問題を解消するために、本件出願人は、電動駆動方式で建設機械等の慣性体を動作させるときの操作性や操作感覚を油圧駆動方式と同等にする技術を特許出願している（ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０６２２３２：以下、前記出願という）。【０００６】  前記出願は、慣性体を動作させる電動機の回転駆動を少なくとも操作量を可変とする操作端の操作によって制御し、操作端の操作量を検出する操作検出手段と、電動機の回転方向と回転速度を検出する回転検出手段と、これらの操作検出手段と回転検出手段の各検出値に基づいて、電動機が負担すべき目標トルクを演算する演算手段と、電動機の出力トルクを前記目標トルクの方向と大きさに制御する電動機制御手段とを備え、出力トルクが電動機の電動機機能としての力行トルクと発電機機能としての回生トルクからなる電動機の制御装置において、演算手段に、力行トルクが、操作端の操作量と前記電動機の回転速度の絶対値で一��的に定まって、操作端の操作量の絶対値が大きくなると大きくなり、操作端の操作量が一定であっても、電動機の回転速度の絶対値が大きくなると小さくなるアルゴリズムとを組み込むことにより、油圧駆動方式におけるブリードオフ圧力の制御と同様の制御特性を持たせて、オペレータが目標とする動作速度に制御しやすくし、簡単なアルゴリズムに基づく制御で、油圧駆動方式と同様の操作性と操作感覚を得ることができるようにしている。【０００７】  また、前記出願は、演算手段に、回生トルクが、操作端の操作量の絶対値が小さくなると大きくなり、操作端の操作量が一定であっても、電動機の回転速度の絶対値が小さくなると小さくなるアルゴリズムを組み込むことにより、油圧駆動方式のメータアウト圧力の制御と同様の制御特性を持たせて、さらに油圧駆動方式と同様の操作性と操作感覚を得られるようにしている。【０００８】  さらに、前記出願は、操作端が操作量のほかに操作方向をプラスマイナス両方向に可変として、電動機をプラスマイナス両方向に回転駆動するものであり、操作検出手段を操作端の操作量とプラスマイナスの操作方向を検出するものとし、演算手段に、操作端の操作量が零を含む中立範囲のとき、または操作端の操作方向と電動機の回転方向とが逆方向のときに、電動機の回転速度の絶対値が零近傍の小さい範囲で、回生トルクの絶対値を電動機の回転速度の絶対値の大きさに応じて大きくするアルゴリズムを組み込むことにより、慣性体を坂道発進させたり、慣性体を傾斜地で上向き旋回させたりするときに、慣性体の下降後退や下向き戻り旋回を抑制して、スムーズに坂道発進や上向き旋回を行うことができるようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  前記出願は、操作端の操作量が中立範囲にあるとき、または操作端の操作方向と電動機の回転方向とが逆方向のときに、電動機の回転速度の絶対値が零近傍の小さい範囲で、回転速度の絶対値の大きさに応じて回生トルクが大きくなるように演算され、旋回体を傾斜地で上向き旋回させるときに、力行トルクが傾斜による負荷トルクよりも小さい場合に、電動機の下降方向への逆転を抑制し、力行トルクが負荷トルクよりも大きくなれば、この力行トルクによって、旋回体をスムーズに上向き旋回し始めるようにしている。しかし、負荷による回生トルクが大きくて電動機が回生動作している際に、力行トルクが負荷によるトルクよりも小さい間は、負荷によるトルクの大きさに応じた回転速度で回生動作していたのに、力行トルクが負荷によるトルクよりも大きくなった途端に力行動作を始めたのでは、いくら電動機が零近傍の低速回転で動作しているとはいえ、速度の変化が不連続的になって操作性が悪いという問題がある。さらに、このような問題は、慣性負荷の駆動の際だけではなく、重力に抗して質量を駆動する際に一般的に生じる問題である。【００１０】  そこで、本発明の課題は、簡単なアルゴリズムに基づく制御で、登坂路で走行体を発進させたり（坂道発進）、旋回体を傾斜地で上向き旋回させたりするときに、負荷の下降後退や下降旋回を抑制して、速度の不連続的な変化もなく、スムーズに坂道発進、上向き旋回を行うことができる電動機の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、負荷を動作させる電動機の回転駆動を、操作量を可変とする操作端の操作によって制御し、前記操作端の操作量を検出する操作検出手段と、前記電動機の回転速度を検出する回転検出手段と、前記電動機の出力トルクを検出する出力トルク検出手段を備えた電動機の制御装置において、前記操作検出手段と前記回転検出手段の各検出値に基づいて前記電動機が負担すべき目標トルクの方向と大きさを演算する演算手段と、前記電動機を制御する電動機制御手段とを備え、前記目標トルクの方向と大きさを前記電動機制御手段に入力して、前記電動機の出力トルクを前記目標トルクの方向と大きさに制御し、前記目標トルクが前記電動機によって前記負荷を駆動する力行トルクと前記負荷によって前記電動機が駆動される回生トルクとからなり、前記演算手段に、前記操作端の操作量が零を含む中立範囲のとき、または前記操作端の操作方向と前記電動機の回転方向とが逆方向のときに、前記力行トルクを零、前記回生トルクの絶対値を最大値とし、前記電動機の回転速度が極低速の範囲で回生動作する場合に、前記電動機の出力トルクの絶対値と前記電動機の力行動作時の目標トルクの差の大きさに応じて前記電動機の回転速度を制御するアルゴリズムを組み込んだことを特徴とする構成を採用した。
【００１２】
すなわち、操作端の操作量を検出する操作検出手段と、電動機の回転速度を検出する回転検出手段の各検出値から、演算手段によって電動機が負担すべき目標トルクの方向と大きさを演算し、電動機のトルクを目標トルクの方向と大きさに制御し、操作端の操作量が零を含む中立範囲のとき、または前記操作端の操作方向と前記電動機の回転方向とが逆方向のときに、目標トルクのうちの負荷を駆動する力行トルクが零で、負荷によって駆動される回生トルクの絶対値が最大値であり、前記電動機の回転速度が極低速の範囲で回生動作する場合に、前記電動機の出力トルクの絶対値と前記電動機の力行動作時の目標トルクの差の大きさに応じて前記電動機の回転速度を制御することにより、負荷を坂道発進させたり傾斜地で上向き旋回させたりするときに、負荷の下降後退や下降旋回を抑制して、回転速度の不連続的な変化もなくスムーズに坂道発進や上向き旋回を行うことができるようにした。
【００１３】  図７に示すような、スプール弁５１を操作することにより油圧ポンプ５２で油圧モータ５３を駆動する油圧駆動装置では、操作端が操作されると、油圧モータ５３の駆動軸に作用する図示しない機械式ブレーキが解除され、油圧モータ５３自体が負荷の重力によるトルクを負担する。スプール弁５１のブリードオフ制御絞り５１ａの開口面積が大きくて、ブリードオフ圧力Ｐ０が負荷の重力による圧力よりも低圧であっても、ロードチェック弁５１ｄによって油圧モータ５３が操作端の操作方向と逆に回転すること（逆転）は防止されるが、油圧モータ５３の内部リークによって油圧モータ５３自体は極低速で逆転する。ブリードオフ圧力Ｐ０が負荷の重力による圧力よりも高圧になると、油圧モータ５３は操作端の操作方向に回転（正転）を開始する。その場合、逆転の速度は負荷の重力による圧力の大きさで決まり、ブリードオフ圧力Ｐ０が負荷の重力による圧力よりも高圧になると急に正転するので、油圧モータ５３の回転が不連続的になる。電動機の回転速度が極低速の範囲で回生動作する場合に、負荷の重力によるトルクの絶対値と力行トルクの差の大きさに応じて電動機の回転速度を制御することにより、回転速度の不連続的な変化もなくスムーズに坂道発進や上向き旋回を行うことができ、油圧駆動装置を上回る性能を実現することができる。【００１４】
前記電動機の制御装置に、前記力行動作時の目標トルクが前記操作端の操作量と前記電動機の回転速度の絶対値で一義的に定まり、前記操作端の操作量の絶対値が大きくなると大きくなり、前記電動機の回転速度の絶対値が大きくなると小さくなる演算アルゴリズムを組み込む構成を採用した。
【００１５】
すなわち、力行動作時の目標トルクが操作端の操作量と電動機の回転速度の絶対値で一義的に定まり、操作端の操作量の絶対値が大きくなると大きくなり、電動機の回転速度の絶対値が大きくなると小さくなる演算アルゴリズムを組み込むことにより、油圧駆動方式におけるブリードオフ圧力の制御と同様の制御特性を持たせて、オペレータが目標とする動作速度に制御しやすくすると共に、操作端の操作量を大きくするに応じて力行トルクが大きくなり、負荷の重力によるトルクの絶対値との差の大きさに応じて、極低速での電動機の回生動作の回転速度が制御され、力行トルクの目標値が負荷トルクよりも大きくなると力行動作が始まってスムーズに加速を開始することができる。
【００１６】  図７に示すような、スプール弁５１を操作することにより油圧ポンプ５２で油圧モータ５３を駆動する油圧駆動装置では、図８に示すように、操作端の操作量が大きくなると、スプール弁５１のブリードオフ制御絞り５１ａの開口面積が小さくなり、ブリードオフ圧力Ｐ０が高くなって、油圧モータ５３の駆動トルクが大きくなるとともに、油圧モータ５３の回転速度が大きくなるほどブリードオフ流量が少なくなり、同じ操作量でブリードオフ制御絞り５１ａの開口面積が一定であっても、ブリードオフ圧力Ｐ０が低くなって駆動トルクが小さくなるように制御される。したがって、油圧モータ５３の回転速度が上昇すると駆動トルクが次第に小さくなり、駆動系の摩擦または油圧配管系統やスプール弁５１の圧損による駆動抵抗と見合う値で慣性体の加速がなくなって、オペレータが目標とする動作速度に制御される。よって、上記アルゴリズムを組み込むことにより、このような油圧駆動方式のブリードオフ圧力Ｐ０の制御と同様の制御特性を持たせることができる。【００１７】  前記電動機を建設機械の旋回または走行を駆動する電動機とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動機の制御装置は、操作端の操作量を検出する操作検出手段と、電動機の回転速度を検出する回転検出手段の各検出値から、演算手段によって電動機が負担すべき目標トルクの方向と大きさを演算し、電動機のトルクを目標トルクの方向と大きさに制御し、操作端の操作量が零を含む中立範囲のとき、または操作端の操作方向と電動機の回転方向とが逆方向のときに、目標トルクのうちの負荷を駆動する力行トルクが零で、負荷によって駆動される回生トルクの絶対値が最大値であり、電動機の回転速度が極低速の範囲で回生動作する場合に、電動機の出力トルクの絶対値と力行動作時の目標トルクの差の大きさに応じて電動機の回転速度を制御することにより、負荷を坂道発進させたり傾斜地で上向き旋回させたりするときに、負荷の下降後退や下降旋回を抑制して、回転速度の不連続的な変化もなくスムーズに坂道発進や上向き旋回を行うことができるようにした。
【００１９】
前記力行動作時の目標トルクが前記操作端の操作量と前記電動機の回転速度の絶対値で一義的に定まり、前記操作端の操作量の絶対値が大きくなると大きくなり、前記電動機の回転速度の絶対値が大きくなると小さくなる演算アルゴリズムを組み込むことにより、油圧駆動方式におけるブリードオフ圧力の制御と同様の制御特性を持たせて、オペレータが目標とする動作速度に制御しやすくすると共に、前記操作端の操作量を大きくするに応じて前記力行動作時の目標トルクが大きくなり、負荷の重力によるトルクの絶対値との差の大きさに応じて、極低速での前記電動機の回生動作の回転速度が制御され、前記力行トルクの目標値が負荷トルクよりも大きくなると力行動作が始まってスムーズに加速を開始することができる。
【００２０】  上述のような電動機の制御装置を、前記電動機を建設機械の旋回または走行を駆動する電動機の制御装置として使用することで、油圧駆動方式と同様な制御特性を有した装置として非常に操作しやすい装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る電動機の制御装置を組み込んだ油圧ショベルを示す。この油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体２０と、下部走行体２０の上で左右に旋回動作する慣性体としての上部旋回体３０と、この旋回体３０の前部に装着された掘削アタッチメント４０とから成る。下部走行体２０は、走行用油圧モータ２１と減速機２２で左右のクローラ２３が個別に駆動されて走行する。また、掘削アタッチメント４０は、ブーム４１、アーム４２およびバケット４３と、これらを作動させるブームシリンダ４１ａ、アームシリンダ４２ａおよびバケットシリンダ４３ａを具備している。【００２２】  前記旋回体３０には、エンジン３１、エンジン３１によって駆動される油圧ポンプ３２と発電機３３、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置３４、および、旋回体３０を旋回動作させる電動機１と減速機３５が搭載されている。油圧ポンプ３２の吐出油は、走行用油圧モータ２１とブーム４１、アーム４２およびバケット４３の各シリンダ４１ａ、４２ａ、４３ａに、それぞれ制御弁を介して供給される。また、発電機３３の電力は、図２に示すようにコンバータ３７で電圧、電流が制御されて蓄電装置３４に蓄えられるとともに、後述するインバータ４を介して電動機１に供給される。電動機１は永久磁石を回転子とする永久磁石式モータであり、本発明に係る電動機の制御装置は、この電動機１を制御して、旋回体３０を旋回動作させるものである。【００２３】
図２は、前記電動機１の制御装置の構成を示すブロック図である。この制御装置は、操作端としての操作レバー２のプラスマイナス両方向の操作量Ｘを検出する操作検出手段２ａと、電動機の速度制限値Ｙを設定する速度制限値設定手段５と、両方向に回転する電動機１のプラスマイナスの回転速度Ｎを検出する回転検出手段１ａと、これらの検出された操作レバー２の操作量Ｘと速度制限値Ｙおよび電動機１の回転速度Ｎから、電動機１が負担すべき目標トルクＴｏの方向と大きさを演算し、また、電動機の回転速度が極低速の範囲で回生動作する場合に、電動機の出力トルクの絶対値と力行動作時の目標トルクの差の大きさに応じて電動機の速度を演算する演算手段としてのコントローラ３と、発電機３３または蓄電装置３４から供給される電力に対して、電動機１の出力トルクＴをコントローラ３で演算された目標トルクＴｏの方向と大きさに制御し、あるいは電動機１の回転速度を極低速の範囲で目標速度に制御する電動機制御手段としてのインバータ４とで構成されている。
【００２４】  前記コントローラ３にはメモリ３ａが設けられ、油圧駆動方式の制御特性を表現するように、目標トルクＴｏを演算する演算アルゴリズム３ｂが、予めメモリ３ａに記憶されている。目標トルクＴｏは、操作レバー２の操作方向と同方向に出力されるものとなる場合は力行トルクとなり、操作方向と逆方向に出力されるものとなる場合は回生トルクとなる。また、インバータ４は、信号変換回路４ａと電流制御回路４ｂ、電流検出回路４ｄを備え、信号変換回路４ａでコントローラ３から入力される目標トルクＴｏを目標電流Ｉｏに変換し、電流制御回路４ｂと電流検出回路４ｄによって、電動機１への出力電流Ｉを目標電流Ｉｏとするようにフィードバック制御する。【００２５】  さらに、電流検出回路４ｄと信号変換回路４ｃによって電動機の出力トルクを検出する出力トルク検出手段が構成される。電動機の出力トルクとＴと電流Ｉは比例関係にあるので、インバータ４の電流フィードバック回路の電流１を検出することにより、電動機の出力トルクを演算することができる。電動機１が操作レバー２の操作方向と逆方向に極低速で回生動作している場合には、電動機の出力トルクＴが負荷の重力によるトルクのＴＬと等しくなっている。電流検出回路４ｄの検出値は、信号変換回路４ｃによって電動機１の出力トルクＴＬとして信号変換されてコントローラに入力される。【００２６】  図３は、前記演算アルゴリズム３ｂで目標トルクＴｏを演算するマップを示す。このマップは、横軸を操作レバー２のプラスマイナスの操作量Ｘ、縦軸を目標トルクＴｏとし、これらの関係を、電動機１のプラスマイナスの回転速度Ｎをパラメータとした特性曲線で表したものであり、操作量Ｘと目標トルクＴｏが同符号となる第１象限と第３象限では、目標トルクＴｏが力行トルクとなり、操作量Ｘと目標トルクＴｏが異符号となる第２象限と第４象限では、目標トルクＴｏが回生トルクとなる。すなわち、第１象限では右旋回力行、第２象限では左旋回回生、第３象限では左旋回力行、第４象限では右旋回回生となる。なお、図３のグラフでは、マップを見やすくするために、パラメータの回転速度Ｎ＝０、１／２、１（最大速度）の場合についてのみ、各特性曲線を表示している。【００２７】  図３の第１象限と第３象限では、力行トルクとなる目標トルクＴｏの絶対値が、操作レバー２の操作量Ｘの絶対値が大きくなると大きくなり、操作量Ｘが一定であっても、電動機１の回転速度Ｎの絶対値が大きくなると小さくなるように演算され、油圧駆動方式のブリードオフ圧力の制御と同様の制御特性が得られるようになっている。また、第２象限と第４象限では、回生トルクとなる目標トルクＴｏの絶対値が、操作量Ｘの絶対値が小さくなると大きくなり、操作量Ｘが一定であっても、回転速度Ｎの絶対値が小さくなると小さくなるように演算され、油圧駆動方式におけるメータアウト圧力の制御と同様の制御特性が得られるようになっている。【００２８】  さらに、図３に示したマップでは、操作量Ｘが零を含む中立範囲のときと、操作レバー２の操作方向と電動機１の回転方向が逆方向のときに、力行トルクが零、回生トルクの絶対値が最大値Ｔｍａｘに設定されている。したがって、例えば、第４象限の状��で回転速度Ｎ＝１／２（Ｑ１点）のときに、図中に矢印で示すように、操作レバー２の操作量ＸをＸ１から−Ｘ２へ電動機１の回転方向と逆方向に操作すると、回転速度Ｎが零になるまでの間、回生トルクがＴｍａｘで出力されて右旋回が減速され、回転速度Ｎが零になると、第３象限で操作量Ｘを−Ｘ２としたときの回転速度Ｎ＝０（Ｑ２点）に相当する力行トルクが出力されて、旋回体３０を左旋回させるように加速開始する。なお、この実施形態では、力行トルクの絶対値も、回生トルクと同じ最大値Ｔｍａｘに設定されている。【００２９】
図４は、図３のマップを別の見方で表現した図である。目標トルクＴｏが操作端の操作量Ｘと前記電動機の回転速度の絶対値Ｎで一義的に定まるので、Ｔｏ＝ｆ（Ｘ，Ｎ）として示される所定の関係式を、Ｎをパラメータとして図３のように、あるいはＸをパラメータとして図４のように、いずれの図のようにも表現することができる。その特性の、電動機１の回転速度Ｎが小さい範囲のみを示している。操作量Ｘが０から最大へと大きくなるに応じて力行トルクの絶対値が大きくなり、回転速度Ｎの絶対値が大きくなると、力行トルクは小さくなり回生トルクの絶対値は大きくなる。負荷の重力によるトルクＴＬよりも力行動作時の目標トルクが小さい場合には、電動機１は極低速の回転速度で回生動作する。図４の実施形態では、操作レバー２の操作量が０の場合には、ＮＬの回転速度で電動機が回生動作する。
【００３０】
図５は、電動機の回転速度が極低速の範囲で回生動作する場合の、負荷の重力によるトルクの絶対値と力行動作時の目標トルクの差の大きさに応じた電動機の回転速度の関係である。負荷の重力によるトルクの絶対値ＴＬと力行動作時の目標トルクＴｏの差ΔＴ（ΔＴ＝ＴＬ−Ｔｏ）の大きさに応じて、電動機の回転速度が極低速で制御される。
【００３１】
図６は、前記演算アルゴリズム３ｂで、電動機の回転速度が極低速の範囲で回生動作する場合に、負荷の重力によるトルクの絶対値と前記力行動作時の目標トルクの差の大きさに応じて電動機の速度を制御するアルゴリズムのフローチャートである。ステップ１（Ｓ１）で操作量Ｘを演算する。ステップ２（Ｓ２）で電動機の回転速度Ｎを演算する。Ｓ１とＳ２で演算した操作量Ｘと電動機の回転速度Ｎから、ステップ３（Ｓ３）で電動機の目標トルクＴｏを演算する。ステップ４（Ｓ４）で電動機の目標トルクＴｏを出力して、インバータ４で電動機の出力トルクがＴｏになるように制御する。ステップ５（Ｓ５）で電動機の回転速度Ｎを演算する。ステップ６（Ｓ６）で電動機の回転方向が操作レバーの操作方向と同じ（Ｎ≧０）どうかを判断する。ＹＥＳであれば元に戻って同じ演算と制御を行う。Ｓ６でＮＯであれば、ステップ７（Ｓ７）で電動機の回転速度の絶対値が所定の極低速（α）の値より大きいかを判断する。ＹＥＳであれば元に戻って同じ演算と制御を行う。Ｓ７でＮＯであれば、ステップ８（Ｓ８）で負荷の重力によるトルクＴＬ、即ち、電動機の出力トルクＴを演算する。ステップ９（Ｓ９）で負荷の重力によるトルクの絶対値ＴＬと力行動作時の目標トルクＴｏの差ΔＴ（ΔＴ＝ＴＬ−Ｔｏ）を演算する。ステップ１０（Ｓ１０）で、負荷の重力によるトルクの絶対値ＴＬと力行動作時の目標トルクＴｏの差ΔＴから電動機の回転速度Ｎを演算する。ステップ１２（Ｓ１２）で電動機の回転速度Ｎを出力して、インバータ４で電動機の回転速度がＮになるように制御する。
【００３２】  上述した実施形態では、発電機と蓄電装置を電力源として、油圧ショベルの上部旋回体を左右に旋回動作させる電動機を制御するものとしたが、本発明に係る電動機の制御装置は、例えば、ホイールローダを走行動作させるもののように、負荷を一方向のみに動作させる電動機を制御するものにも適用できる。また、電動機の電力源も発電機や蓄電装置に限定されることはなく、例えば、工場等に定置される装置を動作させる電動機を制御する場合は、電力会社等から供給される電力を電力源とすることができる。【００３３】  さらに、上述した実施形態では、目標トルクの演算アルゴリズムをマップで表現した特性曲線としてコントローラに記憶するようにしたが、目標トルクの演算アルゴリズムは、操作端の操作量と電動機の回転速度をパラメータとする数式として記憶するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る電動機の制御装置を組み込んだ油圧ショベルを示す側面図
【図２】図１の油圧ショベルに組み込まれた電動機の制御装置の構成を示すブロック図
【図３】目標トルクの演算マップを示すグラフ
【図４】電動機の回転速度が極低速での目標トルクと回転速度の演算マップを示すグラフ
【図５】負荷の重力によるトルクの絶対値と力行動作時の目標トルクの差と電動機回転速度の関係を示すグラフ
【図６】負荷の重力によるトルクの絶対値と力行動作時の目標トルクの差の大きさに応じて電動機の速度を制御するアルゴリズムのフローチャート
【図７】従来の油圧駆動装置の油圧回路図
【図８】図７の油圧駆動装置におけるブリードオフ圧力の制御特性を示すグラフ
【符号の説明】
【００３５】１  電動機
１ａ  回転検出手段
２  操作レバー
２ａ  操作検出手段
３  コントローラ
３ａ  メモリ
３ｂ  目標トルクを演算する演算アルゴリズム
４  インバータ
４ａ  信号変換回路
４ｂ  電流制御回路
４ｃ  信号変換回路
４ｄ  電流検出回路
５  速度制限値設定手段
２０  走行体
２１  走行油圧モータ
２２  減速機
３０  旋回体
３１  エンジン
３２  油圧ポンプ
３３  発電機
３４  蓄電装置
３５  減速機
３６  コンバータ
４０  掘削アタッチメント
４１  ブーム
４１ａ  ブームシリンダ
４２  アーム
４２ａ  アームシリンダ
４３  バケット
４３ａ  バケットシリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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