(57)【要約】 【課題】    必要なエネルギを瞬時に蓄えたり放出したりすることができ、かつ建設機械全体としてのコストを低減できるエネルギ蓄積装置を提供すること。【解決手段】フライホイール電動発電機３２と、フライホイール電動発電機３２に連結されたフライホイール３１と、フライホイール電動発電機３２を制御するフライホイール制御装置３３とを備えてエネルギ蓄積装置３０を構成し、フライホイール制御装置３３は、制御電圧値が目標電圧値以上であると判定された場合、フライホイール電動発電機３２を電動機に切り換えてフライホイール３１を回転駆動することで、フライホイール３１にエネルギを蓄積し、制御電圧値が目標電圧値を下回ると判定された場合、フライホイール電動発電機３２を発電機に切り換えてフライホイール３１の回転エネルギで発電を行い、電源ラインに電流を供給する。【選択図】 図４
2007046584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）において、
前記建設機械（１）の旋回体（９）を駆動する旋回電動機（２１）および当該旋回電動機（２１）に電力を供給する電動発電機（４）と共に共通の電源ラインに接続されたフライホイール電動発電機（３２）と、
前記フライホイール電動発電機（３２）に連結されてエネルギを蓄積するフライホイール（３１）と、
前記フライホイール電動発電機（３２）を制御するフライホイール制御装置（３３）とを備え、
前記フライホイール制御装置（３３）は、
前記フライホイール電動発電機（３２）の制御対象となる制御電圧値が目標電圧値以上であるかを判定する電圧レベル判定手段（３３４）と、
前記電圧レベル判定手段（３３４）の判定結果に基づいて、前記フライホイール電動発電機（３２）の制御モードを切り換える制御モード切換手段（３３５）とを備え、
前記電圧レベル判定手段（３３４）により前記制御電圧値が前記目標電圧値以上であると判定された場合、前記制御モード切換手段（３３５）は、前記フライホイール電動発電機（３２）の制御モードを電動機に切り換えて前記フライホイール（３１）を回転駆動することで、前記フライホイール（３１）にエネルギを蓄積し、
前記電圧レベル判定手段（３３４）により制御電圧値が目標電圧値を下回ると判定された場合、前記制御モード切換手段（３３５）は、前記フライホイール電動発電機（３２）の制御モードを発電機に切り換えて前記フライホイール（３１）の回転エネルギで発電を行い、前記電源ラインに電流を供給する
ことを特徴とする建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）において、
前記フライホイール制御装置（３３）は、前記目標電圧値を記憶する目標電圧記憶手段（３３３）を備え、
前記電圧レベル判定手段（３３４）は、前記目標電圧記憶手段（３３３）から取得される所定の電圧値と、前記電源ラインのライン電圧を検出し前記制御電圧値として出力するライン電圧検出手段（４２）から取得される前記ライン電圧値とを比較する
ことを特徴とする建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）において、
前記フライホイール制御装置（３３）は、前記フライホイール電動発電機（３２）の発電電圧を前記制御電圧値として出力する発電電圧出力手段（３３９）を備え、
前記電圧レベル判定手段（３３４）は、前記電動発電機（４）の発電電圧値と、前記発電電圧出力手段（３３９）から取得される前記フライホイール電動発電機（３２）の発電電圧値とを比較する
ことを特徴とする建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）において
前記フライホイール制御装置（３３）は、
前記電動発電機（４）の容量と前記フライホイール電動発電機（３２）の容量とによって定められる制御ゲインが設定されている制御ゲイン設定手段（３３６）と、
前記制御電圧値の制御を行う電圧制御手段（３３７）とを備え、
前記電圧制御手段（３３７）は、前記制御ゲイン設定に従って、前記制御電圧値と前記目標電圧値との偏差に応じて決定する電流を、前記フライホイール電動発電機（３２）に供給して前記フライホイール（３１）にエネルギを蓄積するか、または前記フライホイール電動発電機（３２）から前記電源ラインに供給する
ことを特徴とする建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）。
【請求項５】
請求項４に記載の建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）において、
前記制御電圧値が前記目標電圧値以上である場合での前記電源ラインから前記電動発電機（４）に供給される電流と、前記電源ラインから前記フライホイール電動発電機（３２）に供給される電流との比率、または、前記制御電圧値が前記目標電圧値を下回る場合での前記電動発電機（４）が前記電源ラインに供給する電流と、前記フライホイール電動発電機（３２）が前記電源ラインに供給する電流との比率は、前記電動発電機（４）の制御ゲインと前記フライホイール電動発電機（３２）の前記制御ゲインとの比率によって定まっている
ことを特徴とする建設機械（１）のエネルギ蓄積装置（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機により駆動される上部旋回体を備えた建設機械に適用されるとともに、エネルギの蓄積および放出を行うエネルギ蓄積装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギの高効率化、排ガス浄化、および騒音低減の要請により、キャブ等が設けられた上部の旋回体を旋回電動機で駆動し、作業機や走行体を油圧で駆動するハイブリットタイプの電動旋回ショベルが開発されている。そして、旋回体を駆動するための旋回電動機に必要な電力は、エンジンにより駆動される発電機で発電したものが主として使用されており、必要に応じて電力をキャパシタ等に蓄電し、または放電させることで、エネルギの有効利用を図っている。
【０００３】
ところで、エンジンの駆動力の一部を、機械エネルギのままフライホイールの回転力として蓄えておき、必要に応じこのエネルギを使用する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９９１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１において、フライホイールはエンジンと油圧ポンプとの間の軸上にクラッチを介して配置されており、クラッチの結合時にはフライホイールとエンジン軸が一体となるため、油圧ポンプをエンジンで駆動する時は非常に大きな加速トルクを要し、必要な時に必要な油圧ポンプの出力が得られないという問題がある。
【０００６】
また、フライホイールの回転力として蓄積されたエネルギは、機械エネルギのまま油圧ポンプの駆動に用いられるのみであり、旋回体が電動機により駆動されるハイブリットタイプの電動旋回ショベルにおいては、旋回体の駆動に対し何ら貢献し得ない。従って、旋回電動機に必要な電力の供給は、従来通りエンジンと連結された発電機によって行わざるを得ず、旋回電動機と同一容量の発電機が必要となってしまい、さらに、キャパシタ等のエネルギ蓄積手段も従来通り必要であるため、コスト的には割高となってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、必要なエネルギを瞬時に蓄えたり放出したりすることができ、かつ建設機械全体としてのコストを低減できるエネルギ蓄積装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る建設機械のエネルギ蓄積装置は、前記建設機械の旋回体を駆動する旋回電動機および当該旋回電動機に電力を供給する電動発電機とともに共通の電源ラインに接続されたフライホイール電動発電機と、前記フライホイール電動発電機に連結されてエネルギを蓄積するフライホイールと、前記フライホイール電動発電機を制御するフライホイール制御装置とを備え、前記フライホイール制御装置は、前記フライホイール電動発電機の制御対象となる制御電圧値が目標電圧値以上であるかを判定する電圧レベル判定手段と、前記電圧レベル判定手段の判定結果に基づいて、前記フライホイール電動発電機の制御モードを切り換える制御モード切換手段とを備え、前記電圧レベル判定手段により前記制御電圧値が前記目標電圧値以上であると判定された場合、前記制御モード切換手段は、前記フライホイール電動発電機の制御モードを電動機に切り換えて前記フライホイールを回転駆動することで、前記フライホイールにエネルギを蓄積し、前記電圧レベル判定手段により制御電圧値が目標電圧値を下回ると判定された場合、前記制御モード切換手段は、前記フライホイール電動発電機の制御モードを発電機に切り換えて前記フライホイールの回転エネルギで発電を行い、前記電源ラインに電流を供給することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る建設機械のエネルギ蓄積装置は、請求項１に記載の建設機械のエネルギ蓄積装置において、前記フライホイール制御装置は、前記目標電圧値を記憶する目標電圧記憶手段を備え、前記電圧レベル判定手段は、前記目標電圧記憶手段から取得される所定の電圧値と、前記電源ラインのライン電圧を検出し前記制御電圧値として出力するライン電圧検出手段から取得される前記ライン電圧値とを比較することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係る建設機械のエネルギ蓄積装置は、請求項１に記載の建設機械のエネルギ蓄積装置において、前記フライホイール制御装置は、前記フライホイール電動発電機の発電電圧を前記制御電圧値として出力する発電電圧出力手段を備え、前記電圧レベル判定手段は、前記電動発電機の発電電圧値と、前記発電電圧出力手段から取得される前記フライホイール電動発電機の発電電圧値とを比較することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る建設機械のエネルギ蓄積装置は、請求項２または請求項３に記載の建設機械のエネルギ蓄積装置において、前記フライホイール制御装置は、前記電動発電機の容量と前記フライホイール電動発電機の容量とによって定められる制御ゲインが設定されている制御ゲイン設定手段と、前記制御電圧値の制御を行う電圧制御手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記制御ゲイン設定に従って、前記制御電圧値と前記目標電圧値との偏差に応じて決定する電流を、前記フライホイール電動発電機に供給して前記フライホイールにエネルギを蓄積するか、または前記フライホイール電動発電機から前記電源ラインに供給させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る建設機械のエネルギ蓄積装置は、請求項４に記載の建設機械のエネルギ蓄積装置において、前記制御電圧値が前記目標電圧値以上である場合での前記電源ラインから前記電動発電機に供給される電流と、前記電源ラインから前記フライホイール電動発電機に供給される電流との比率、または、前記制御電圧値が前記目標電圧値を下回る場合での前記電動発電機が前記電源ラインに供給する電流と、前記フライホイール電動発電機が前記電源ラインに供給する電流との比率は、前記電動発電機の制御ゲインと前記フライホイール電動発電機の前記制御ゲインとの比率によって定まっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上において、請求項１の発明によれば、余った電気エネルギを機械エネルギに変換してフライホイールに蓄積し、一方で蓄積されたエネルギを電気エネルギに変換して放出するため、必要なエネルギを瞬時に蓄えたり放出したりすることができる。また、これにより、電力供給源である電気的蓄電装置の容量を従来に比べ減少させるか、または取り除くことが可能であり、建設機械全体としてのコストを低減できる。さらに、旋回電動機、電動発電機、およびフライホイール電動発電機が共通の電源ラインに接続されているので、相互間でのエネルギの有効利用を図ることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、フライホイール電動発電機の制御電圧値を、旋回電動機および電動発電機とともに共通で接続されている電源ライン電圧値としているため、相互間でのエネルギ供給の過不足状態を直接的に監視でき、各々の運転状況に応じてエネルギを速やかに分配できる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、フライホイール電動発電機の制御電圧値を自身の発電電圧とし、その目標値を電動発電機の発電電圧としているため、フライホイール制御装置による制御単独で自立でき、フライホイール制御装置を２次電池と同様の機能として扱うことができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、フライホイール電動発電機の電圧制御に用いられる制御ゲインは、電動発電機の容量とフライホイール電動発電機の容量とによって定められるので、
電源ラインからフライホイール電動発電機に供給する電流、またはフライホイール電動発電機から電源ラインに供給する電流が各々の容量を超えるのを防止できる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、電動発電機の容量とフライホイール電動発電機の容量とによって、それぞれの電圧制御ゲインが定められるので、電流供給または消費量を両者間で適切に配分できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
〔１−１〕全体構成
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る電動旋回ショベル（建設機械）１の全体を示すブロック図、図２は、電動旋回ショベル１を構成する各制御装置およびＤＣライン間の接続関係を示す図である。また、図３は、電動旋回ショベル１の旋回体９の制御時における出力状態を示す図である。
【００１９】
図１において、電動旋回ショベル１は、それぞれエンジン２で駆動される一対の油圧ポンプ３および電動発電機４を備えた所謂ハイブリット建設機械であり、コントロールバルブ３Ａを介して供給される油圧ポンプ３からの油圧によりブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、および左右の下部走行体用の油圧モータ８が駆動され、電動発電機４からの電力により上部旋回体９が旋回駆動される。
【００２０】
そして、本実施形態の電動旋回ショベル１では、上部旋回体９に電気エネルギを供給する前記電動発電機４を含んで電気エネルギ供給部１０が構成され、この電気エネルギで駆動される上部旋回体９を含んで電気エネルギ旋回部２０が構成されている。加えて電動旋回ショベル１は、電気エネルギを蓄積および放出可能に設けられたエネルギ蓄積装置３０と、これら電気エネルギ供給部１０、電気エネルギ旋回部２０、およびエネルギ蓄積装置３０を総括的に制御する旋回制御部４０とを備えている。
【００２１】
電気エネルギ供給部１０は、前述した電動発電機４と、この電動発電機４を制御する電動発電機制御装置１１とを備えている。電動発電機４は、エンジン２を駆動源として発電を行うとともに、電動機としても機能する電動発電機である。すなわち、発電機として機能する場合には、エンジン２の駆動力を電気エネルギに変換し、電動機として機能する場合には、油圧ポンプ３に対するエンジン２の駆動を必要に応じアシストする。電動発電機制御装置１１は、後述する旋回制御部４０からの指令に基づき、電動発電機４を発電機または電動機として機能させるための制御モードの切り換えを行う。また、電動発電機制御装置１１は、旋回制御部４０による制御指令に基づいて、電動発電機４のトルクや回転速度の制御を行う。
【００２２】
電気エネルギ旋回部２０は、前述した旋回体９と、この旋回体９を駆動する旋回電動機２１と、旋回電動機２１を制御する旋回電動機制御装置２２とを備えている。このうちの旋回電動機２１はＤＣブラシレス電動機であり、旋回体９の制動時には発電機としても機能してエネルギを回生する。旋回電動機制御装置２２は、旋回制御部４０による制御指令に基づいて、旋回電動機２１のトルクや回転速度、回転位置などの制御を行う。
【００２３】
エネルギ蓄積装置３０は、エネルギの蓄積手段であるフライホイール３１と、このフライホイール３１を駆動するフライホイール電動発電機３２と、フライホイール電動発電機３２を制御するフライホイール制御装置３３とを備えている。このうちのフライホイール電動発電機３２は、電動機および発電機としての機能を有している交流電動発電機である。そして、フライホイール電動発電機３２は、電動機として機能する場合には、フライホイール３１を回転駆動することで、電気エネルギを機械エネルギに変換して蓄積し、発電機として機能する場合には、フライホイール３１の回転力を用いた発電により、機械エネルギを電気エネルギに変換して放出する。
【００２４】
フライホイール制御装置３３は、フライホイール電動発電機３２を発電機または電動機として機能させるための制御モードの切り換え、フライホイール電動発電機３２の発電時または電動時の電圧制御、およびフライホイール３１の回転数制御を行う。このため、フライホイール制御装置３３には、フライホイール電動発電機３２の制御対象となる制御電圧値と目標電圧値との偏差を判定する手段が設けられている。また、フライホイール電動発電機３２には回転速度センサ３４が設けられており、検出した回転速度信号をフライホイール制御装置３３へ出力している。
【００２５】
旋回制御部４０は、旋回電動機２１に設けられた回転速度センサ４１の出力値および旋回レバー４３の操作量に基づいて、旋回電動機制御装置２２に制御指令を行うことで、旋回体９の旋回動作を制御する。また、旋回制御部４０は、電動発電機４による発電量の調整を行うため、電動発電機制御装置１１に対し電動発電機４の制御に関する指令を行い、エンジン２に対し回転速度の指令を行う。すなわち、旋回制御部４０は、電動発電機制御装置１１、旋回電動機制御装置２２、およびエンジン２に対し指令を行うことで、旋回体９の旋回動作に必要な操作全体の制御指令を行う。
【００２６】
図２において、以上に説明した各部１０，２０およびエネルギ蓄積装置３０の制御装置１１，２２，３３は、それぞれ共通のＤＣライン上で接続されている。また、このＤＣライン上には、電圧センサ（ライン電圧検出手段、図１参照）４２が設けられており、検出されたライン電圧値（制御電圧値）に応じた電動発電機４およびフライホイール電動発電機３２の制御が可能である。従って、旋回電動機２１による旋回体９の旋回駆動時には、電動発電機４およびフライホイール電動発電機３２が共同して、旋回電動機２１への電力の供給を行うことができる。また、旋回電動機２１の回生制動時には、回生される電力を電動発電機４およびフライホイール電動発電機３２ともに受けることもできる。
【００２７】
このことを、図３に基づいて具体的に説明する。
オペレータが旋回レバー４３を倒して旋回体９の旋回駆動を行った場合、旋回電動機制御装置２２を介して、ＤＣラインから旋回電動機２１に電流が送り込まれるため、ＤＣライン電圧は下降する。この場合、フライホイール制御装置３３は、ＤＣライン電圧値が目標電圧値を下回っていることを検知し、フライホイール電動発電機３２を発電機として機能させる。このため、フライホイール電動発電機３２では、フライホイール３１の回転エネルギにより発電電流が生じる。また、電動発電機制御装置１１も同様に、電動発電機４を発電機として機能させるため、電動発電機４では、エンジン２の駆動力により発電電流が生じる。この結果、ＤＣライン上には、フライホイール電動発電機３２および電動発電機４からの発電電流が流れ込むため、ＤＣライン電圧値は、目標電圧値に向け上昇していく。
【００２８】
その後、オペレータが旋回レバー４３をニュートラルに戻して旋回体９を制動させる操作を行った場合、旋回電動機２１の回生作用により発生した電流が、旋回電動機制御装置２２を介してＤＣラインに流れ込み、ＤＣライン電圧は上昇する。この場合、フライホイール制御装置３３は、ＤＣライン電圧値が目標電圧値を上回っていることを検知し、フライホイール電動発電機３２を電動機として機能させるとともに、上回っている分の電気エネルギの一部をフライホイール３１の回転により回転エネルギに変換して蓄積する。また、電動発電機制御装置１１も同様に、電動発電機４を電動機として機能させ、油圧ポンプ３に対するエンジン２の駆動をアシストするので、この分の電流を消費する。この結果、ＤＣライン上からは、フライホイール電動発電機３２で変換する機械エネルギの蓄積分および電動発電機４で消費される分の電流が放出されるため、ＤＣライン電圧値は目標電圧値に向け下降していく。
【００２９】
〔１−２〕フライホイール制御装置３３の説明
次に、本実施形態で特徴的なフライホイール制御装置３３について具体的に説明する。
図４において、フライホイール制御装置３３は、フライホイール基準速度記憶手段３３１、補正電圧出力手段３３２、目標電圧記憶手段３３３、電圧レベル判定手段３３４、制御モード切換手段３３５、制御ゲイン設定手段３３６、電圧制御手段３３７、および制御指令実施手段３３８により構成される。
【００３０】
フライホイール基準速度記憶手段３３１は、所定のフライホイール基準速度を記憶している。
補正電圧出力手段３３２は、フライホイール電動発電機３２に設けられた回転速度センサ３４の出力値およびフライホイール基準速度記憶手段３３１に記憶されているフライホイール基準速度に基づき、電動発電機４の発電電圧を補正する発電電圧補正値を算出し、旋回制御部４０へ出力する。ここでは、フライホイール基準速度記憶手段３３１に記憶されているフライホイール基準速度と、回転速度センサ３４の出力値との偏差を用いたＰＩ（Proportional Integral：比例積分）制御による速度制御が実施される。
【００３１】
ここで、補正電圧出力手段３３２が設けられているのは、電圧制御のみだとフライホイール３１の回転が大きく低下することがあり、この場合に発電ができなくなるのを防ぐためである。従って、常時エネルギの蓄積（充電）と放出（放電）を繰り返せるよう、フライホイール３１が常に適切な回転速度を有している必要があり、定常的に速度制御を利かせ、充放電のないときはフライホイール３１が特定の回転速度で回転を続けるような制御が必要となる。そこで、補正電圧出力手段３３２は、フライホイール電動発電機３２の回転速度を用いて速度制御を行い、電動発電機４の発電電圧補正値として旋回制御部４０へ出力している。
【００３２】
なお、発電電圧補正値は、旋回制御部４０で電動発電機４の発電量の制御に用いられ、電動発電機４の発電量を増加させることでライン電圧を上昇させる。その結果、フライホイール電動発電機３２は電動機として機能し、フライホイール３１を回転させてエネルギを蓄積する。例えば、エンジン２の始動時などは、フライホイール３１は全く回転していないため、発電電圧補正値が大きくなり、これによって電動発電機４の発電量を大きく増加させるので、フライホイール電動発電機３２がフライホイール３１を回転し、エネルギを蓄積する。
【００３３】
目標電圧記憶手段３３３には、旋回電動機２１を安定して駆動するために必要なライン電圧に当たる所定の電圧値が記憶されている。そして、この電圧値がフライホイール電動発電機３２に対する発電電圧指令値（目標電圧値）となる。なお、発電電圧指令値は、旋回電動機２１の負荷の状況に応じて変更される場合もある。
【００３４】
電圧レベル判定手段３３４は、目標電圧記憶手段３３３に記憶されている所定の電圧値を発電電圧指令値として、ＤＣライン電圧値との偏差の符号を判定する。すなわち、発電電圧指令値から、ＤＣライン電圧値を引いた値が、ゼロ以上であるか否かを判定する。
【００３５】
制御モード切換手段３３５は、電圧レベル判定手段３３４の判定結果に基づき、フライホイール電動発電機３２の制御モードを切り換える。すなわち、前記偏差が正の場合には、制御モード切換手段３３５は、フライホイール電動発電機３２の機能を発電機モードに切り換え、負の場合には、フライホイール電動発電機３２の機能を電動機モードに切り換える。
【００３６】
制御ゲイン設定手段３３６には、電圧制御手段３３７の制御ゲインが設定されており、ここでは、あらかじめ決められた値を取るような回路設定がなされている。
電圧制御手段３３７は、ＤＣライン電圧を所定の発電電圧指令値に近づけるための電圧制御演算を行うものであり、前記偏差を用いて制御指令実施手段３３８への指令の生成を行い、これを制御指令実施手段３３８に出力する。ここでは、電圧制御手段３３７による演算手段として、前記偏差および制御ゲイン設定手段３３６で設定された制御ゲインを用いたＰ（Proportional：比例）制御を行っており、そのための演算回路が組まれている。
【００３７】
図５および図６は、フライホイール電動発電機３２および電動発電機４の電圧制御ゲインを示す図であり、具体的にはそれぞれについての電圧および電流の関係を表している。すなわち、制御ゲイン設定手段３３６および電圧制御手段３３７は、旋回体９の旋回または制動により旋回電動機２１が電動機または発電機として機能した場合、変動するＤＣライン電圧に対し図中の点線に応じて求まる電流が、フライホイール電動発電機３２および電動発電機４からＤＣライン流れたり、ＤＣラインからフライホイール電動発電機３２および電動発電機４に流れたりするような回路設定とされている。
【００３８】
例えば、旋回電動機２１による旋回体９の旋回駆動によりＤＣライン電圧が図５のＡの値まで低下した場合、フライホイール電動発電機３２からはＡ１の電流が、電動発電機４からはＡ２の電流がＤＣライン上に供給される。
また、旋回体９の制動に伴う旋回電動機２１の回生作用によりＤＣライン電圧が図６のＢの値まで上昇した場合、フライホイール電動発電機３２にはＢ１の電流が、電動発電機４にはＢ２の電流が流れ、それぞれフライホイール３１の回転駆動および油圧ポンプ３の駆動に対するエンジン２のアシストに用いられる（具体的には、エンジン２での燃料噴射量を低減させる）。
【００３９】
この、ＤＣライン電圧低下時のフライホイール電動発電機３２および電動発電機４からＤＣライン上への電流の供給配分や、ＤＣライン電圧上昇時の電流の消費配分は、フライホイール電動発電機３２および電動発電機４の容量比により決定される。すなわち、フライホイール電動発電機３２の容量のほうが電動発電機４の容量よりも大きければ、フライホイール電動発電機３２の電圧制御ゲインをより小さく設定することになる。
【００４０】
制御指令実施手段３３８は、電圧制御手段３３７からの指令に基づいて、フライホイール電動発電機３２の駆動を制御する。ここでは、制御指令実施手段３３８として、パワー素子を含んだ駆動回路が用いられている。
【００４１】
〔１−３〕フライホイール制御装置３３による制御フロー
次に、図７に基づいて、フライホイール制御装置３３による制御フローについて説明する。
まず、フライホイール制御装置３３は、ＤＣライン電圧値、およびフライホイール電動発電機３２に設けられた回転速度センサ３４の出力値の読み込みを行う（ステップ１１：図面上および以下の説明においてはステップを単に「Ｓ」と略す）。
【００４２】
補正電圧出力手段３３２は、フライホイール電動発電機３２の回転速度およびフライホイール基準速度記憶手段３３１に記憶されているフライホイール基準速度に基づき、発電電圧補正値を演算する（Ｓ１２）。なお、この発電電圧補正値は旋回制御部４０へ出力される。
電圧レベル判定手段３３４は、ＤＣライン電圧値の、発電電圧指令値に対する偏差の符号、すなわち、発電電圧指令値からＤＣライン電圧値を引いた値が、ゼロ以上であるか否かを判定する（Ｓ１３）。
ここでの符号が正の場合、制御モード切換手段３３５は、フライホイール電動発電機３２の機能を電動機モードに切り換える（Ｓ１４）。一方、符号が負の場合、制御モード切換手段３３５は、フライホイール電動発電機３２の機能を発電機モードに切り換える（Ｓ１５）。
【００４３】
そして、電圧制御手段３３７は、前記偏差を用いて制御指令実施手段３３８への指令を生成する（Ｓ１６）。
制御指令実施手段３３８は、電圧制御手段３３７からの指令に基づいて、フライホイール電動発電機３２の駆動を制御する（Ｓ１７）。
【００４４】
〔第２実施形態〕
図８には、本発明の第２実施形態が示されている。
本実施形態では、電動発電機４の発電電圧をフライホイール電動発電機３２に対する発電電圧指令値（目標電圧値）としている点、および発電電圧指令値との比較対象をフライホイール電動発電機３２の発電電圧（制御電圧値）としている点が、第１実施形態とは異なる。これらにより、フライホイール制御装置３３による制御単独で自立でき、フライホイール制御装置３３を２次電池と同様の機能として扱うことができる。
このような本実施形態では、電動発電機４の発電電圧をフライホイール電動発電機３２に対する発電電圧指令値としているため、所定の電圧値を記憶する目標電圧記憶手段は必要ではなく、設けられていない。
【００４５】
一方、発電電圧指令値との比較対象をフライホイール電動発電機３２の発電電圧としているため、フライホイール電動発電機３２の発電電圧を出力する発電電圧出力手段３３９が必要であり、これをフライホイール制御装置３３に設けている。また、これとともに、補正電圧出力手段３３２で算出された発電電圧補正値は、フライホイール制御装置３３の内部でフィードバックされ、電圧レベル判定手段３３４の判定に用いられる。この結果、フライホイール電動発電機３２の速度制御が、フライホイール制御装置３３での電圧制御に影響を与え、フライホイール電動発電機３２を発電機として機能させる方向に作用する。
【００４６】
これに伴い、電圧レベル判定手段３３４は、電動発電機４の発電電圧を発電電圧指令値として、補正電圧出力手段３３２により出力される発電電圧補正値とフライホイール電動発電機３２の発電電圧との和の、発電電圧指令値に対する偏差の符号を判定する。すなわち、発電電圧指令値から、発電電圧補正値とフライホイール電動発電機３２の発電電圧値とを引いた値が、ゼロ以上であるか否かを判定する。なお、その他の制御構造は、第１実施形態と同じであり、ここでの説明を省略する。
【００４７】
次に、図９に基づいて、フライホイール制御装置３３による制御フローについて説明する。
まず、フライホイール制御装置３３は、電動発電機４の発電電圧値、フライホイール電動発電機３２の発電電圧値、およびフライホイール電動発電機３２に設けられた回転速度センサ３４の出力値の読み込みを行う（Ｓ２１）。
【００４８】
補正電圧出力手段３３２は、第１実施形態と同じく、フライホイール電動発電機３２の回転速度およびフライホイール基準速度記憶手段３３１に記憶されているフライホイール基準速度に基づき、発電電圧補正値を演算する（Ｓ２２）。
電圧レベル判定手段３３４は、発電電圧補正値とフライホイール電動発電機３２の発電電圧値との和の、発電電圧指令値に対する偏差の符号、すなわち、発電電圧指令値から補正電圧値とフライホイール電動発電機３２の発電電圧値とを引いた値の符号が、正負どちらであるかを判定する（Ｓ２３）。
【００４９】
これ以降のＳ２４〜Ｓ２７については、第１実施形態と同様である。すなわち、電圧レベル判定手段３３４の結果に基づいて、制御モード切換手段３３５がフライホイール電動発電機３２の制御モードを切り換え（Ｓ２４、Ｓ２５）、制御指令実施手段３３８は、電圧制御手段３３７が生成した制御指令（Ｓ２６）に基づいて、フライホイール電動発電機３２の駆動を制御する（Ｓ２７）。
【００５０】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態においては、制御ゲイン設定手段３３６や電圧制御手段３３７は電圧制御回路であったが、マイクロプロセッサを用いたものであってもよい。その場合の制御ゲイン設定手段３３６としては、電圧レベル判定手段の判定結果に基づいて予め記憶されているパターンから制御ゲインを選択するものや、電圧レベル判定手段の判定で用いられる偏差に基づいて演算するものなどが考えられる。
【００５１】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、電動機により駆動される旋回体を搭載したあらゆる建設機械に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る建設機械の全体を示すブロック図。
【図２】前記第１実施形態に係る建設機械を構成する各制御装置およびＤＣライン間の接続関係を示す図。
【図３】前記第１実施形態に係る建設機械の旋回体の制御時における出力状態を示す図。
【図４】前記第１実施形態に係るフライホイール制御装置の構成を示すブロック図。
【図５】前記第１実施形態の電圧制御ゲインを説明するための図。
【図６】前記第１実施形態の電圧制御ゲインを説明するための図。
【図７】前記第１実施形態に係るフライホイール制御装置の制御フローを示すフローチャート。
【図８】本発明の第２実施形態に係るフライホイール制御装置の構成を示すブロック図。
【図９】前記第２実施形態に係るフライホイール制御装置の制御フローを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５４】
１…電動旋回ショベル（建設機械）、４…電動発電機、９…旋回体、２１…旋回電動機、３０…エネルギ蓄積装置、３１…フライホイール、３２…フライホイール電動発電機、３３…フライホイール制御装置、４２…電圧センサ（ライン電圧検出手段）、３３３…目標電圧記憶手段、３３４…電圧レベル判定手段、３３５…制御モード切換手段、３３６…制御ゲイン設定手段、３３７…電圧制御手段、３３９…発電電圧出力手段。
【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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【図９】
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