特許 6278785 産業車両用電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6278785

(24)【登録日】2018年1月26日

(45)【発行日】2018年2月14日

(54)【発明の名称】産業車両用電源装置

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20180205BHJP

   B66C 23/84 20060101ALI20180205BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/20 C

   B66C23/84 Z

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-69992(P2014-69992)

(22)【出願日】2014年3月28日

(65)【公開番号】特開2015-190261(P2015-190261A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2017年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】日置 一弥

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１８３４９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０９１９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０５７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２５３５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４６８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００３８１２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｂ６６Ｃ ２３／８４

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０２Ｐ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、を備える産業車両に搭載される産業車両用電源装置であって、
蓄電器と、
前記インバータが接続されるＤＣバスと、
１次側に前記蓄電器が接続され、２次側に前記ＤＣバスが接続され、１次側と２次側で双方向にエネルギを授受可能に構成された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するコンバータコントローラと、
を備え、
前記コンバータコントローラは、
前記ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の目標電圧に近づくように値が調節される第１電流指令を生成する電圧コントローラと、
前記ＤＣリンク電圧と前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに流れるコンバータ電流にもとづいて、前記電動機に流れる負荷電流を推定する推定器と、
前記負荷電流の推定値を前記第１電流指令に重畳し、第２電流指令を生成する補正部と、
前記コンバータ電流の検出値が前記第２電流指令と一致するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する電流コントローラと、
を備えることを特徴とする産業車両用電源装置。

【請求項2】

前記推定器は、
前記ＤＣリンク電圧の検出値を微分する微分器と、
前記微分器の出力から、前記第２電流指令を減算し、前記負荷電流の推定値を生成する減算器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の産業車両用電源装置。

【請求項3】

前記推定器は、
前記ＤＣリンク電圧の検出値を微分する微分器と、
前記微分器の出力から、前記コンバータ電流の検出値を減算し、前記負荷電流の推定値を生成する減算器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の産業車両用電源装置。

【請求項4】

前記推定器は、前記減算器の後段に設けられ、前記負荷電流の推定値をフィルタリングするローパスフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の産業車両用電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを有する産業車両用電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年のパワーショベルやクレーンをはじめとする建設機械において、上部旋回体の動力源として、油圧モータと交流電動機のハイブリッド型が利用される。ハイブリッド型の旋回動力源は、上部旋回体の加速時において、交流電動機によって油圧モータをアシストし、減速時においては交流電動機によって回生運転を行い、発電エネルギによってバッテリなどの蓄電器を充電する。

【0003】

交流電動機とバッテリ間でエネルギを相互に授受するために、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇降圧コンバータともいう）を用いた電源装置が設けられる。図１は、電源装置１００ｒの基本構成を示す回路図である。電源装置１００ｒは、蓄電器１０２、ＤＣバス１０４、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、コントローラ１２０を備える。

【0004】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の１次側には蓄電器１０２が接続され、その２次側にはＤＣバス１０４が接続される。ＤＣバス１０４は、負荷２００と接続される。負荷２００は、電動機およびインバータを含む。電源装置１００ｒからみて、負荷２００は、可変の負荷電流Ｉｍを生成する可変電流源として作用する。たとえば交流電動機が力行運転するとき、負荷電流Ｉｍは正であり、回生運転するとき負荷電流Ｉｍは負となる。

【0005】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、インダクタ（リアクトル）Ｌ１、平滑キャパシタＣ１、トランジスタＭ１、Ｍ２を含む。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のトポロジーは公知であるため説明を省略する。

【0006】

コントローラ１２０は、上流のコントローラから、ＤＣバス１０４の電圧（ＤＣリンク電圧）Ｖ_ＤＣの目標値を指示する電圧指令Ｖｒを受け、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが電圧指令Ｖｒと一致するように、トランジスタＭ１、Ｍ２のスイッチングのデューティ比を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−１８３０９８号公報

【特許文献2】特開２０１３−１７２９９号公報

【特許文献3】特開２０１０−２７９０８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

図１の電源装置１００ｒにおいて、平滑キャパシタＣ１の充放電電流Ｉ_ＣＨＧは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０が生成する電流（コンバータ電流という）Ｉｃと負荷電流Ｉｍの和であたえられる。ある時刻に、負荷２００の回生電流Ｉｍ（＜０）が急峻に増大すると、平滑キャパシタＣ１に流れ込む充電電流Ｉ_ＣＨＧが急激に上昇することとなる。ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣを一定に保つには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０が、回生電流Ｉｍの増大に追従して、コンバータ電流Ｉｃを増大させる必要がある。ところがコントローラ１２０の応答速度は有限であるため、コンバータ電流Ｉｃが回生電流Ｉｍの上昇に追従できない場合があり、結果としてＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが跳ね上がることとなる。ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０や負荷２００を構成する回路部品の耐圧を超える程度に跳ね上がると、装置の信頼性に影響を及ぼすおそれがある。

【0009】

同様に、ある時刻に負荷２００の力行電流Ｉｍが急峻に増大すると、平滑キャパシタＣ１から流れ出る放電電流Ｉ_ＣＨＧが急激に上昇し、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが急激に低下する可能性もある。これらの問題を解決するためには、平滑キャパシタＣ１を大容量化すればよいが、これは回路面積およびコストの増加を招くため好ましくない。

【0010】

本発明は、かかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの上昇を抑制可能な電源装置の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のある態様は、電動機と、電動機を駆動するインバータと、を備える産業車両に搭載される産業車両用電源装置に関する。産業車両用電源装置は、蓄電器と、インバータが接続されるＤＣバスと、１次側に蓄電器が接続され、２次側にＤＣバスが接続され、１次側と２次側で双方向にエネルギを授受可能に構成された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するコンバータコントローラと、を備える。コンバータコントローラは、ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の目標電圧に近づくように値が調節される第１電流指令を生成する電圧コントローラと、ＤＣリンク電圧と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに流れるコンバータ電流にもとづいて、電動機に流れる負荷電流を推定する推定器と、負荷電流の推定値を第１電流指令に重畳し、第２電流指令を生成する補正部と、コンバータ電流の検出値が第２電流指令と一致するように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する電流コントローラと、を備える。

【0012】

この態様によると、コンバータコントローラにおいて、電動機に流れる負荷電流、すなわち力行電流、回生電流を推定し、負荷電流の推定値にもとづいて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに流れるコンバータ電流の目標量を調節することにより、簡易な構成で、ＤＣリンク電圧の上昇を抑制できる。

【0013】

ＤＣバスに複数のインバータおよび複数の電動機が接続される場合、負荷電流は、複数の電動機に流れる電流の総和であってもよい。

【0014】

推定器は、ＤＣリンク電圧の検出値を微分する微分器と、微分器の出力から、第２電流指令を減算し、負荷電流の推定値を生成する減算器と、を含んでもよい。
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに流れるコンバータ電流として、第２電流指令を用いることで、制御偏差の影響を排除することができる。

【0015】

推定器は、ＤＣリンク電圧の検出値を微分する微分器と、微分器の出力から、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに流れるコンバータ電流の検出値を減算し、負荷電流の推定値を生成する減算器と、を含んでもよい。

【0016】

推定器は、減算器の後段に設けられ、負荷電流の推定値をフィルタリングするローパスフィルタをさらに含んでもよい。

【0017】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ＤＣリンク電圧の上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】電源装置の基本構成を示す回路図である。

【図2】実施の形態に係る建設機械の一例であるショベルの外観を示す斜視図である。

【図3】実施の形態に係るショベルの電気系統や油圧系統などのブロック図である。

【図4】実施の形態に係る電源装置の回路図である。

【図5】図４の電源装置の制御ブロック図である。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る電源装置の動作波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0021】

図２は、実施の形態に係る建設機械の一例であるショベル１の外観を示す斜視図である。ショベル１は、主として走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された上部旋回体（以下、単に旋回体ともいう）４とを備えている。

【0022】

旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたバケット１０とが取り付けられている。バケット１０は、土砂、鋼材などの吊荷を捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６、及びバケット１０は、それぞれブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によって油圧駆動される。また、旋回体４には、バケット１０の位置や励磁動作および釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するためのエンジン１１といった動力源が設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。

【0023】

図３は、実施の形態に係るショベル１の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図３では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。

【0024】

ショベル１は電動発電機１２および減速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に減速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２が自身の駆動力によりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切りかえは、ショベル１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。

【0025】

減速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されており、メインポンプ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。コントロールバルブ１７は、ショベル１における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ１７には、図２に示した走行機構２を駆動するための油圧モータ２Ａ及び２Ｂの他、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ており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。

【0026】

パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６（操作手段）が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６、及びバケット１０を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。

【0027】

圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。

【0028】

コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。コントローラ３０は、各種センサ及び操作装置２６等からの操作入力を受けて、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ及び蓄電手段１０１等の駆動制御を行う。

【0029】

油圧モータ３１０は、ブーム５が下げられるときにブームシリンダ７から吐出される油によって回転されるように構成されており、ブーム５が重力に従って下げられるときのエネルギを回転力に変換するために設けられている。油圧モータ３１０は、コントロールバルブ１７とブームシリンダ７の間の油圧管７Ａに設けられている。ブーム回生用発電機３００で発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ１８Ｂを経て蓄電手段１０１に供給される。

【0030】

旋回用電動機２１は、図２の旋回機構３に設けられ、上部旋回体４を回動させる。旋回用電動機２１は交流電動機であり、旋回体４を旋回させる旋回機構３の動力源である。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。旋回用インバータ１８Ｃは、蓄電手段１０１からの電力を受け、旋回用電動機２１を駆動する。また旋回用電動機２１の回生運転時には、旋回用電動機２１からの電力を蓄電手段１０１に回収する。

【0031】

旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。

【0032】

レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ３０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構３に機械的に伝達する減速機である。

【0033】

続いて電気系統について詳細に説明する。電気系統は主として、コントローラ３０、電源装置１００、インバータ１８Ａ〜１８Ｃを備える。

【0034】

（アシスト）
アシスト用のインバータ１８Ａの２次側（出力）端には、電動発電機１２が接続される。インバータ１８Ａは、コントローラ３０の一部であるアシスト用インバータコントローラ３０Ａからの指令にもとづき、電動発電機１２の運転制御を行う。

【0035】

（ブーム回生）
インバータ１８Ｂの２次側（出力）端には、ブーム回生用発電機３００が接続されている。上述のようにブーム回生用発電機３００は、ブーム５が重力の作用により下げられるときに、位置エネルギを電気エネルギに変換する電動作業要素である。インバータ１８Ｂは、コントローラ３０のブーム回生用のインバータコントローラ３０Ｂによって制御され、ブーム回生用発電機３００が発生する電気エネルギを直流電力に変換し、電源装置１００に回収する。

【0036】

（旋回）
旋回用電動機２１、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、旋回減速機２４、旋回用インバータ１８Ｃおよびコントローラ３０の一部である旋回用のインバータコントローラ３０Ｃは、電動旋回装置５００を構成する。
旋回用電動機２１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御指令により旋回用インバータ１８Ｃによって交流駆動される。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。

【0037】

旋回用インバータコントローラ３０Ｃは、操作入力に応じた回転速度指令を受け、レゾルバ２２により検出される旋回用電動機２１の旋回速度が、回転速度指令と一致するように、旋回用インバータ１８Ｃを制御する。

【0038】

（電源）
蓄電手段１０１とコントローラ３０の一部であるコンバータコントローラ３０Ｄは、電源装置１００を構成する。蓄電手段１０１は、例えば蓄電池であるバッテリと、バッテリの充放電を制御する昇降圧コンバータ（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）と、正極及び負極の直流配線からなるＤＣバスとを備えている（図示せず）。蓄電器としては、リチウムイオン電池等の充電可能な２次電池、キャパシタ、そのほか電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。ＤＣバスには、インバータ１８Ａ〜インバータ１８Ｃそれぞれの１次側（直流入力）が接続されている。コントローラ３０Ｄは、ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の電圧レベルとなるように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。電源装置１００は、電動発電機１２等が力行運転する際には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧動作させ、電動発電機１２等が回生運転する際には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、電動発電機１２が発生した電力を蓄電器に回収する。

【0039】

すなわち、インバータ１８Ａが電動発電機１２を力行運転させる際には、必要な電力をバッテリ及び昇降圧コンバータからＤＣバスを介して電動発電機に供給する。また、電動発電機１２を回生運転させる際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス及び昇降圧コンバータを介してバッテリに充電する。なお、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧値、バッテリ電圧値、及びバッテリ電流値にもとづき、コンバータコントローラ３０Ｄによって行われる。これにより、ＤＣバスを、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。

【0040】

以上がショベル１の全体構成である。続いて、実施の形態に係る電源装置１００について詳細に説明する。

【0041】

図４は、実施の形態に係る電源装置１００の回路図である。
電源装置１００は、蓄電器１０２、ＤＣバス１０４、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、コントローラ１２０を備える。
蓄電器１０２は、電池や大容量キャパシタである。ＤＣバス１０４には、インバータ１８Ａ〜１８Ｃが接続されうるが、理解の容易化と説明の簡潔化のため、図４には、インバータ１８Ａのみを示している。

【0042】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の１次側には蓄電器１０２が接続され、２次側にはＤＣバス１０４が接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、１次側と２次側で双方向にエネルギを授受可能に構成される。電動発電機１２が力行運転するときには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は昇圧動作（Ｉｃ＞０）となり、蓄電器１０２から、インダクタＬ１およびトランジスタＭ１を介して平滑キャパシタＣ１を充電する。電動発電機１２が回生運転するときには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は降圧動作（Ｉｃ＜０）となり、電動発電機１２が生成する回生電流を、トランジスタＭ１およびインダクタＬ１を介して、蓄電器１０２に回収する。

【0043】

コントローラ１２０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を制御する。コントローラ１２０は、ＤＣバス１０４に生ずるＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが所定の目標電圧Ｖｒに近づくように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を制御する。たとえばコントローラ１２０は、Ａ／Ｄコンバータ１２２、１２４、ゲートドライバ１２６、１２８、デジタルコントローラ１３０を備える。

【0044】

Ａ／Ｄコンバータ１２２は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの検出値をデジタル値Ｓ１に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１２４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に流れるコンバータ電流Ｉｃ、すなわち平滑キャパシタＣ１の充放電電流の検出値をデジタル値Ｓ２に変換する。デジタルコントローラ１３０は、ソフトウェア制御によって、トランジスタＭ１、Ｍ２の駆動パルスを生成する。ゲートドライバ１２６、１２８は、駆動パルスに応じてトランジスタＭ１、Ｍ２をスイッチングする。

【0045】

図５は、図４の電源装置１００の制御ブロック図である。図５において、Ｃは、平滑キャパシタＣ１の容量値を、Ｇ（ｓ）は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の伝達関数を表す。デジタルコントローラ１３０は、電圧コントローラ１３２、推定器１３４、補正部１３６、電流コントローラ１３８を備える。電圧コントローラ１３２は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの検出値Ｓ１が、電圧指令Ｖｒと一致するように値が調節される第１電流指令Ｉｒ１を生成する。たとえば電圧コントローラ１３２は、ＰＩ補償器で構成される。ＰＩ制御に代えて、Ｐ制御あるいはＰＩＤ制御を用いてもよい。

【0046】

推定器１３４は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの検出値とコンバータ電流Ｉｃにもとづいて、電動発電機１２に流れる負荷電流Ｉｍを推定する。負荷電流Ｉｍの推定値＾Ｉｍに応じた補正量Ｓ４が、補正部１３６に入力される。

【0047】

補正部１３６はたとえば加算器であり、負荷電流Ｉｍの推定値＾Ｉｍを、第１電流指令Ｉｒ１に重畳し、第２電流指令Ｉｒ２を生成する。

【0048】

電流コントローラ１３８は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に流れる電流コンバータＩｃの検出値Ｓ２が第２電流指令Ｉｒ２と一致するように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を制御する。電流コントローラ１３８は、電圧コントローラ１３２と同様にＰＩ補償器が好適であるが、Ｐ補償器あるいはＰＩＤ補償器を用いてもよい。

【0049】

たとえば推定器１３４は、微分器１４０、減算器１４２、フィルタ１４４を含む。微分器１４０は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの検出値Ｓ１を微分する。微分器１４０の出力は、平滑キャパシタＣ１の充放電電流Ｉ_ＣＨＧの合計を表す。減算器１４２は、微分器１４０の出力から第２電流指令Ｉｒ２を減算し、負荷電流Ｉｍの推定値＾Ｉｍを生成する。フィルタ１４４は系の安定化のために設けられ、負荷電流Ｉｍの推定値＾Ｉｍをフィルタリングし、補正量（フィードフォワード量）Ｓ４を生成する。フィルタ１４４はたとえば１次のローパスフィルタであってもよい。

【0050】

以上が電源装置１００の構成である。続いてその動作を説明する。
図６（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る電源装置１００の動作波形図である。
図６（ａ）には、回生電流Ｉｍと、推定器１３４による回生電流Ｉｍの推定値＾Ｉｍそれぞれの絶対値が示される。図６（ｂ）には、推定器１３４および補正部１３６を設けない場合の電圧偏差ΔＶ’（＝Ｖｒ−Ｖ_ＤＣ）と、推定器１３４、補正部１３６を設けた場合の電圧偏差ΔＶを示す。

【0051】

ここでは、回生電流Ｉｍがステップ状に増大したとする。推定器１３４、補正部１３６を設けない場合、回生電流Ｉｍが瞬時に増大したときに、２５Ｖ以上の電圧偏差ΔＶが発生する。そしてＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣは、数十ｍｓの時間をかけて、リンギングしながら目標値Ｖｒに近づいていく。

【0052】

これに対して実施の形態に係る電源装置１００によれば、回生電流Ｉｍを推定し、その推定値＾Ｉｍを電流指令値Ｉｒに重畳することにより、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの跳ね上がりを大幅に抑制でき、また短時間で目標電圧Ｖｒに収束させることができる。

【0053】

電源装置１００によれば、図６とは反対に電動発電機１２が回生モードから力行モードに切り替わり、力行電流Ｉｍが急激に増大したときにも、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの急激な低下を抑制できる。

【0054】

なお、実施の形態とは異なるアプローチとして、デジタルコントローラ１３０がインバータ１８Ａのコントローラと通信して負荷電流Ｉｍを取得する方法や、電流センサを追加して、負荷電流Ｉｍを直接検出する方法なども考えられる。しかしながらこれらのアプローチでは、追加のデータ通信が必要となったり、追加の電流センサが必要となる。これに対して実施の形態に係る電源装置１００は、デジタルコントローラ１３０におけるソフトウェア処理を変更するのみで足りるため、コスト的な観点からも非常に優れている。

【0055】

加えて、ＤＣバス１０４に複数のインバータ１８が接続される場合、いくつかの電動機が回生運転し、残りの電動機が力行運転することもありえる。この場合、補正量Ｓ４を決定するためには、複数の電動機（インバータ）それぞれに流れる電流の総和を演算し、負荷全体として回生動作であるか、力行動作であるかを判定する必要があるため、上述のアプローチでは演算量が増大する。これに対して実施の形態に係る電源装置１００では、ＤＣバス１０４に接続されるインバータ１８の個数や形式とは無関係に、負荷電流Ｉｍの総和を推定できる。

【0056】

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。

【0057】

（第１変形例）
実施の形態では、負荷電流Ｉｍを推定する際に、コンバータ電流Ｉｃの指令値Ｉｒ２を利用したが本発明はそれには限定されない。指令値Ｉｒ２に代えて、コンバータ電流Ｉｃの検出値を用いてもよい。

【0058】

（第２変形例）
実施の形態では、本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、ショベル１を示したが、本発明のハイブリッド型建設機械の他の例としては、旋回機構を備えるリフティングマグネット車両やクレーン等が挙げられる。

【符号の説明】

【0059】

１…ショベル、２…走行機構、２Ａ…油圧モータ、３…旋回機構、４…旋回体、４ａ…運転室、５…ブーム、６…アーム、７…ブームシリンダ、７Ａ…油圧管、８…アームシリンダ、９…バケットシリンダ、１０…バケット、１１…エンジン、１２…電動発電機、１３…減速機、１４…メインポンプ、１５…パイロットポンプ、１６…高圧油圧ライン、１７…コントロールバルブ、１８，１８Ａ，１８Ｂ…インバータ、１８Ｃ…旋回用インバータ、１９…スイッチング回路、２１…旋回用電動機、２１Ａ…回転軸、２２…レゾルバ、２３…メカニカルブレーキ、２４…旋回減速機、２５…パイロットライン、２６…操作装置、２７，２８…油圧ライン、２９…圧力センサ、３０…コントローラ、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…インバータコントローラ、３０Ｄ…コンバータコントローラ、１００…電源装置、１０１…蓄電手段、１０２…蓄電器、１０４…ＤＣバス、１１０…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｃ１…平滑キャパシタ、Ｌ１…インダクタ、１２０…コントローラ、１２２，１２４…Ａ／Ｄコンバータ、１２６，１２８…ゲートドライバ、１３０…デジタルコントローラ、１３２…電圧コントローラ、１３４…推定器、１３６…補正部、１３８…電流コントローラ、１４０…微分器、１４２…減算器、１４４…フィルタ、２００…負荷、３００…ブーム回生用発電機、３１０…油圧モータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】