特許 6387248 蓄電装置、蓄電装置を備えるハイブリッド建設機械、及び、蓄電装置の制御方法

(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】6387248

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】蓄電装置、蓄電装置を備えるハイブリッド建設機械、及び、蓄電装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/00 20060101AFI20180827BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/00 C

   E02F9/20 Z

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-106688(P2014-106688)

(22)【出願日】2014年5月23日

(65)【公開番号】特開2015-221979(P2015-221979A)

(43)【公開日】2015年12月10日

【審査請求日】2017年3月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100137604

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100193194

【弁理士】

【氏名又は名称】菅野 裕之

(72)【発明者】

【氏名】瓶子 司

【審査官】 須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１３６０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１２０４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８１５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６３９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２０５４９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／００

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力を蓄電する蓄電器と、
前記蓄電器を収容するケースと、
前記蓄電器の陽極側に接続される高電圧配線と、
前記蓄電器と前記高電圧配線との通電及び該通電の遮断を切り換える遮断器と、
前記ケースに取り付けられ前記蓄電器及び前記高電圧配線を覆うメインカバー部材と、
前記ケースから前記メインカバー部材が取り外されたか否かを検知する脱着検知器と、
前記脱着検知器によって前記ケースから前記メインカバー部材が取り外されたことが検知された場合に、前記遮断器を制御して前記蓄電器と前記高電圧配線との通電を遮断する制御装置と、を備えることを特徴とする蓄電装置。

【請求項2】

前記高電圧配線とは別の高電圧配線であって、前記遮断器の一端と前記蓄電器の陽極とを接続しサブカバー部材に覆われる別の高電圧配線をさらに有し、
前記高電圧配線は、前記遮断器の他端に接続されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

蓄電器を収容するケースと、前記ケースに取り付けられ前記蓄電器及び前記蓄電器の陽極側に接続される高電圧配線を覆うメインカバー部材と、を備える蓄電装置の制御方法であって、
前記ケースから前記メインカバー部材が取り外されたか否かを検知し、
前記メインカバー部材が取り外されたことを検知した場合に、前記蓄電器と前記高電圧配線との通電を遮断することを特徴とする蓄電装置の制御方法。

【請求項4】

請求項１または２に記載の蓄電装置を備えるハイブリッド建設機械であって、
アクチュエータを駆動するメインポンプと、
前記メインポンプによる前記アクチュエータの駆動をアシストするサブポンプと、
前記アクチュエータから排出される作動流体によって駆動される回生モータと、
前記サブポンプ及び前記回生モータに連結する回転電機と、
前記回転電機とインバータを介して接続される前記蓄電装置と、
を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械。

【請求項5】

前記アクチュエータから前記回生モータに流入する作動流体を遮断可能な電磁弁をさらに備え、
前記制御装置は、前記脱着検知器からの信号に基づいて前記メインカバー部材が取り外されたことを検知すると、前記電磁弁を遮断制御した後に前記遮断器を遮断制御することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電器を備える蓄電装置、この蓄電装置を備えるハイブリッド建設機械、及び、この蓄電装置の制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、蓄電器と、蓄電器に接続される高電圧配線と、を備えたハイブリッド建設機械が開示されている。高電圧配線は、カバー部材を取り外すことにより点検整備が可能な位置に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２０９４６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蓄電器は常に電荷を有するため、蓄電器に接続される高電圧配線も高電圧状態となっている。このため、露出する高電圧配線に作業者が誤って接触して感電したり、工具が高電圧配線に接触してショートし、周辺の電子機器が破損したりするおそれがある。

【0005】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、蓄電器を備える蓄電装置に対する作業時の安全性を確保することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、電力を蓄電する蓄電器と、前記蓄電器を収容するケースと、前記蓄電器の陽極側に接続される高電圧配線と、前記蓄電器と前記高電圧配線との通電及び該通電の遮断を切り換える遮断器と、前記ケースに取り付けられ前記蓄電器及び前記高電圧配線を覆うメインカバー部材と、前記ケースから前記メインカバー部材が取り外されたか否かを検知する脱着検知器と、前記脱着検知器によって前記ケースから前記メインカバー部材が取り外されたことが検知された場合に、前記遮断器を制御して前記蓄電器と前記高電圧配線との通電を遮断する制御装置と、を備えることを特徴とする。

【0007】

また、本発明は、蓄電器を収容するケースと、前記ケースに取り付けられ前記蓄電器及び前記蓄電器の陽極側に接続される高電圧配線を覆うメインカバー部材を備える蓄電装置の制御方法であって、前記ケースから前記メインカバー部材が取り外されたか否かを検知し、前記メインカバー部材が取り外されたことを検知した場合に、前記蓄電器と前記高電圧配線との通電を遮断することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、高電圧配線を覆うメインカバー部材が取り外されると高電圧配線への通電が遮断されるため、高電圧配線付近での作業を安全に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係るハイブリッド建設機械の概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る蓄電装置の概略構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係る蓄電装置における蓄電コントローラの制御手順を示すフローチャートである。

【図4】本発明の実施形態に係る蓄電装置におけるメインコントローラの制御手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0011】

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド建設機械１００について説明する。

【0012】

ハイブリッド建設機械１００の動作は、流体圧制御システム１０１によって制御される。例えば、流体圧制御システム１０１は、油圧ショベルの掘削アタッチメントを駆動する各アクチュエータの作動を制御する装置である。以下では、流体圧制御システム１０１が油圧ショベルのブーム１（負荷）を駆動するブームシリンダ１０の伸縮作動を制御する場合について説明する。

【0013】

流体圧制御システム１０１は、アクチュエータとしてのブームシリンダ１０と、ブームシリンダ１０へ作動油（作動流体）を供給する流体圧ポンプとしてのメインポンプ２１と、を備える。流体圧制御システム１０１はさらに、パイロットポンプ２２と、メイン制御弁３０と、メイン通路２３と、第１通路４１と、第２通路４２と、メインコントローラ５０と、を備える。

【0014】

ブームシリンダ１０の内部は、ブームシリンダ１０内を摺動自在に移動するピストン１３ａによって、ロッド側圧力室１１とボトム側圧力室１２とに区画されている。一端がピストン１３ａに結合されるピストンロッド１３ｂの他端には、ブーム１が連結されている。

【0015】

メインポンプ２１及びパイロットポンプ２２は、作動油を吐出する油圧供給源であって、斜板の傾斜角が調整可能な可変容量型ポンプである。メインポンプ２１及びパイロットポンプ２２は、ハイブリッド建設機械に搭載された原動機としてのエンジン８によって駆動される。エンジン８には、エンジン８の回転数を検出する回転数検出器としての回転数センサ９が設けられる。

【0016】

メインポンプ２１の斜板の傾斜角は、傾斜角制御器２０によって制御される。傾斜角制御器２０は、メインコントローラ５０により制御される。メインポンプ２１の斜板の傾斜角を制御することでメインポンプ２１の容量が変化し、メインポンプ２１が吐出可能な作動油の流量の最大値が変化する。

【0017】

メインポンプ２１から吐出された作動油は、メイン通路２３を通じてメイン制御弁３０に供給される。このようにメインポンプ２１とメイン制御弁３０とは、メイン通路２３によって接続されている。メイン通路２３には、メインポンプ２１から吐出された作動油の他に、アシスト回生システム１０２のアシストポンプ６１から吐出された作動油がアシスト通路６２を通じて導かれる。また、メイン通路２３には第１回生通路７５が接続され、メインポンプ２１から吐出された作動油は、第１回生通路７５を通じてアシスト回生システム１０２の回生モータ７１に供給される。

【0018】

メイン制御弁３０とブームシリンダ１０のロッド側圧力室１１とは第１通路４１によって接続され、メイン制御弁３０とブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２とは第２通路４２によって接続される。第２通路４２には、ボトム側圧力室１２から排出された作動油の一部が流れ込む第２回生通路７２が接続される。第２回生通路７２に流入した作動油は、アシスト回生システム１０２の回生モータ７１に供給される。

【0019】

メイン制御弁３０は、ブームシリンダ１０に対する作動油の給排を切り換えるものである。メイン制御弁３０は、油圧ショベルの乗務員が操作レバーを手動操作することに伴ってパイロットポンプ２２からパイロット弁２４を通じてパイロット室３１，３２に供給される作動油のパイロット圧によって操作される。

【0020】

パイロット室３１にパイロット圧が供給された場合には、メイン制御弁３０は位置ａに切り換わる。これにより、メインポンプ２１から吐出される作動油が第１通路４１を通じてロッド側圧力室１１に供給され、ボトム側圧力室１２の作動油が第２通路４２を通じてタンクＴへと排出される。その結果、ブームシリンダ１０内のピストンロッド１３が図１中下側に移動し、ブームシリンダ１０が収縮して、ブーム１が下降する。

【0021】

パイロット室３２にパイロット圧が供給された場合には、メイン制御弁３０は位置ｂに切り換わる。これにより、メインポンプ２１から吐出される作動油が第２通路４２を通じてボトム側圧力室１２に供給され、ロッド側圧力室１１の作動油が第１通路４１を通じてタンクＴへと排出される。その結果、ブームシリンダ１０内のピストンロッド１３が図１中上側に移動し、ブームシリンダ１０が伸長して、ブーム１が上昇する。

【0022】

一方、パイロット室３１，３２にパイロット圧が供給されない場合には、メイン制御弁３０は位置ｃに切り換わる。これにより、ブームシリンダ１０に対する作動油の給排が遮断される。その結果、ブームシリンダ１０の伸縮が停止し、ブーム１は所定位置に保持される。

【0023】

このように、メイン制御弁３０は、ブームシリンダ１０を収縮させる収縮位置ａ、ブームシリンダ１０を伸長させる伸長位置ｂ、及びブームシリンダ１０の負荷を保持する遮断位置ｃの３つの切り換え位置を有している。

【0024】

流体圧制御システム１０１は、アシスト回生システム１０２をさらに備える。アシスト回生システム１０２は、メインポンプ２１から吐出される作動油又はブームシリンダ１０収縮作動時にボトム側圧力室１２から排出される作動油の油圧エネルギを電気エネルギとして回収する回生制御と、ブームシリンダ１０伸長作動時に補助力を付与するアシスト制御と、を実行する。

【0025】

アシスト回生システム１０２は、回生モータ７１と、モータジェネレータ８１と、蓄電装置９１と、インバータ８２と、アシストポンプ６１と、第１回生通路７５と、第２回生通路７２と、アシスト通路６２と、を備える。

【0026】

モータジェネレータ８１は、蓄電装置９１の電力を駆動源として回転してアシストポンプ６１を駆動する電動機としての機能と、回生モータ７１の回転によって発電する発電機としての機能と、を有する回転電機である。

【0027】

モータジェネレータ８１、回生モータ７１、及びアシストポンプ６１は、同軸回転する。モータジェネレータ８１の回転軸が回転すると、回生モータ７１及びアシストポンプ６１の回転軸が連係して回転する。同様に、回生モータ７１の回転軸が回転すると、モータジェネレータ８１及びアシストポンプ６１の回転軸が連係して回転する。

【0028】

回生モータ７１は、斜板の傾斜角を制御することで、出力トルクの制御が可能な可変容量型モータである。回生モータ７１は、メインポンプ２１から吐出され第１回生通路７５を通じて供給される作動油、又は、ブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２から排出され第２回生通路７２を通じて供給される作動油によって駆動される。回生モータ７１の斜板の傾斜角は、傾斜角制御器７３によって制御される。傾斜角制御器７３は、メインコントローラ５０により制御される。回生モータ７１の斜板の傾斜角を制御することで回生モータ７１の容量が変化し、回生モータ７１が発生可能なトルクの最大値が変化する。

【0029】

第１回生通路７５には、回生モータ７１に対する作動油の供給と停止を切り換える第１切換弁７６が設けられる。第１切換弁７６は、メインポンプ２１から回生モータ７１に作動油を供給する連通位置ｆと、回生モータ７１への作動油の供給を停止する遮断位置ｇと、を有する電磁弁であり、メインコントローラ５０によって位置が切り換えられる。

【0030】

第２回生通路７２には、回生モータ７１に対する作動油の供給と停止を切り換える第２切換弁７４が設けられる。第２切換弁７４は、ブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２から回生モータ７１に作動油を供給する連通位置ｄと、回生モータ７１への作動油の供給を停止する遮断位置ｅと、を有する電磁弁であり、メインコントローラ５０によって位置が切り換えられる。

【0031】

アシストポンプ６１は、斜板の傾斜角が調整可能な可変容量型ポンプである。アシストポンプ６１は、モータジェネレータ８１によって駆動され、アシスト通路６２を通じてメイン通路２３に作動油を供給する。アシストポンプ６１の斜板の傾斜角は、傾斜角制御器６３によって制御される。傾斜角制御器６３は、メインコントローラ５０により制御される。アシストポンプ６１の斜板の傾斜角を制御することでアシストポンプ６１の容量が変化し、アシストポンプ６１が吐出可能な作動油の流量の最大値が変化する。

【0032】

アシスト通路６２には、メイン通路２３への作動油の供給と停止を切り換える第３切換弁６４が設けられる。第３切換弁６４は、アシストポンプ６１からメイン通路２３に作動油を供給する連通位置ｈと、メイン通路２３への作動油の供給を停止する遮断位置ｉと、を有する電磁弁であり、メインコントローラ５０によって位置が切り換えられる。本実施形態では、アシスト通路６２に第３切換弁６４を設けているが、これに代えて、メインコントローラ５０によって開度が制御される電磁比例絞り弁と、その下流に設けられ、アシストポンプ６１からメインポンプ２１への作動油の流れのみを許容するチェック弁と、を設けてもよい。

【0033】

モータジェネレータ８１は、インバータ８２を介して蓄電装置９１に接続されている。

【0034】

インバータ８２は、インバータコントローラ５１によって制御され、直流を交流に又は交流を直流に変換する。モータジェネレータ８１を電動機として機能させる場合は、インバータ８２において、蓄電装置９１から出力される直流電力が任意の周波数の三相交流電力に変換され、モータジェネレータ８１に供給される。一方、モータジェネレータ８１を発電機として機能させる場合には、インバータ８２において、モータジェネレータ８１から出力される三相交流電力が直流電力に変換され、蓄電装置９１に供給される。

【0035】

インバータコントローラ５１は、メインコントローラ５０に接続されており、メインコントローラ５０とＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を行う。インバータコントローラ５１は、メインコントローラ５０から送信される指示に従いインバータ８２を制御するとともに、インバータ８２の状態情報をメインコントローラ５０に送信する。

【0036】

次に、図２を参照して、蓄電装置９１について説明する。図２は、蓄電装置９１の概略構成を示した図である。

【0037】

蓄電装置９１は、充電と放電が可能な蓄電器９２と、蓄電器９２の陽極９２ａとインバータ８２とを接続する高電圧配線９３と、蓄電器９２の陰極９２ｂとインバータ８２とを接続するアース配線９４と、蓄電器９２を収容するケース９６と、を備える。また、蓄電装置９１には、蓄電器９２の充電状態の監視等を行う蓄電コントローラ５２が接続されている。

【0038】

蓄電器９２は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池といった二次電池である。蓄電器９２は、単体でもよいし、多数のセルを直列に接続したものでもよい。なお、蓄電器９２としては、二次電池に限らず、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなど、静電容量により電気エネルギを充放電するものを用いてもよい。

【0039】

高電圧配線９３は、遮断器９５の一端と蓄電器９２の陽極９２ａとを接続する第１高電圧配線９３ａと、遮断器９５の他端とインバータ８２とを接続する第２高電圧配線９３ｂと、を有する。遮断器９５は、蓄電コントローラ５２によって制御され、第１高電圧配線９３ａと第２高電圧配線９３ｂとの導通を遮断することが可能である。ここで、第２高電圧配線９３ｂが請求項の「高電圧配線」に該当し、第１高電圧配線９３ａが請求項の「別の高電圧配線」に該当する。

【0040】

第２高電圧配線９３ｂの周囲には、第２高電圧配線９３ｂが外部に露出することを防止するために、メインカバー部材９７が設けられる。本実施形態におけるメインカバー部材９７は、ケース９６の開放部を閉塞する蓋状部材である。このため、メインカバー部材９７は、ケース９６内に配置される第１高電圧配線９３ａ、第２高電圧配線９３ｂ、遮断器９５及び蓄電器９２を含むすべての部品が外部に露出することを防止している。メインカバー部材９７は、上記形態に限定されず、少なくとも第２高電圧配線９３ｂを覆うことが可能であればどのような形状でもよく、ケース９６内に配置されていてもよい。また、メインカバー部材９７は、複数の部材から構成されていてもよい。

【0041】

第１高電圧配線９３ａの周囲には、第１高電圧配線９３ａが外部に露出することを防止するために、サブカバー部材９８が設けられる。第１高電圧配線９３ａは、サブカバー部材９８により覆われているため、メインカバー部材９７が取り外された場合であっても外部に露出しない。サブカバー部材９８は遮断器９５と一体的に形成されていてもよい。

【0042】

蓄電装置９１は、メインカバー部材９７の脱着を検知する脱着検知器としての脱着検知センサ９９をさらに備える。脱着検知センサ９９は、蓄電コントローラ５２と電気的に接続され、メインカバー部材９７がケース９６等に取り付けられているときと、取り外されたときとで出力が変化するものである。脱着検知センサ９９としては、例えば、プッシュスイッチが用いられる。本実施形態におけるプッシュスイッチは、スイッチが押されている間は端子間の導通を遮断し、スイッチが押されていない状態では端子間を導通させるノーマルクローズ式のものである。このため、メインカバー部材９７がケース９６に取り付けられている場合には、スイッチが押された状態となるため端子間の導通は遮断された状態となる。一方、メインカバー部材９７がケース９６から取り外された場合には、スイッチが押されていない状態となるため端子間は導通した状態となる。このような特性を有する脱着検知センサ９９を用いることによって、蓄電コントローラ５２は、脱着検知センサ９９が非導通状態であればメインカバー部材９７が取りつけられており、脱着検知センサ９９が導通状態であればメインカバー部材９７が取り外されていると判定することができる。脱着検知センサ９９は、プッシュスイッチに限らず、メインカバー部材９７が取り外された場合に蓄電コントローラ５２へ何らかの信号を送信するものなど、その出力の変化に基づいて蓄電コントローラ５２がメインカバー部材９７の脱着を判定可能なものであれば、どのような形式の検知器であってもよい。メインカバー部材９７が複数の部材から構成されている場合は、脱着検知センサ９９もメインカバー部材９７を構成する部材に対応して複数設けられる。また、脱着検知センサ９９は、メインカバー部材９７を固定するボルト等の固定具が取り外されたことを検知するものであってもよい。

【0043】

蓄電コントローラ５２は、インバータコントローラ５１と同様に、メインコントローラ５０とＣＡＮ通信を行う。蓄電コントローラ５２は、メインコントローラ５０から送信される指示に従いケース９６内に配置された図示しない電子機器を制御するとともに、蓄電装置９１の状態情報、例えば、蓄電器９２の充電状態や脱着検知センサ９９の検知情報をメインコントローラ５０に送信する。

【0044】

次に、図１を参照して、ハイブリッド建設機械の流体圧制御システム１０１の作用について説明する。

【0045】

まず、ブーム１の下降時に、必要に応じて実施されるアシスト回生システム１０２による回生制御について説明する。

【0046】

油圧ショベルの乗務員によってブームシリンダ１０を収縮させるレバー操作が行われると、メイン制御弁３０は収縮位置ａに切り換わる。これにより、ブームシリンダ１０のロッド側圧力室１１に作動油が供給されるとともに、ボトム側圧力室１２から作動油が排出される。

【0047】

この時、蓄電装置９１が充電可能な状態にある場合、第２切換弁７４が連通位置ｄに切り換えられ、ボトム側圧力室１２から排出される作動油の一部が、第２回生通路７２を通じて回生モータ７１に供給される。同時に、アシストポンプ６１の容量が最小となるように、アシストポンプ６１の斜板の傾斜角が制御される。

【0048】

これにより、回生モータ７１に同期してモータジェネレータ８１が回転するため、モータジェネレータ８１にて発電が行われ、蓄電装置９１が充電される。つまり、ブームシリンダ１０から排出される作動油の油圧エネルギが電気エネルギに変換される。

【0049】

一方、蓄電装置９１が例えば満充電状態であり充電可能な状態にない場合には、第２切換弁７４が遮断位置ｅに切り換えられ、ブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２から排出される作動油は全て第２通路４２を通じてタンクＴへと排出される。

【0050】

次に、メインポンプ２１から供給される作動油によって実施されるアシスト回生システム１０２による回生制御について説明する。

【0051】

油圧ショベルの乗務員によるレバー操作がない状態では、メイン制御弁３０は遮断位置ｃとなり、油圧ショベルに搭載されるブームシリンダ１０を含む各アクチュエータは停止した状態となる。この状態でも、メインポンプ２１は、エンジン８の回転によって駆動を維持し、スタンバイ状態となる。

【0052】

油圧ショベルの乗務員によるレバー操作がない状態、つまり油圧ショベルに搭載されるブームシリンダ１０を含む各アクチュエータが停止した状態が所定時間継続した場合には、第２切換弁７４が遮断位置ｅに切り換えられると共に、第１切換弁７６が連通位置ｆに切り換えられ、スタンバイ状態のメインポンプ２１から吐出された作動油は、第１回生通路７５を通じて回生モータ７１に供給される。同時に、アシストポンプ６１の容量が最小となるように、アシストポンプ６１の斜板の傾斜角が制御される。

【0053】

これにより、回生モータ７１に同期してモータジェネレータ８１が回転するため、モータジェネレータ８１にて発電が行われ、蓄電装置９１が充電される。このように、スタンバイ状態のメインポンプ２１から吐出される作動油は、タンクＴに直接戻されるのではなく、回生モータ７１に導かれて有効利用されてからタンクＴに戻される。つまり、メインポンプ２１から吐出される作動油の油圧エネルギが電気エネルギに変換される。

【0054】

以上のように、油圧ショベルの乗務員によるレバー操作がない状態が所定時間継続した場合には、メインポンプ２１から吐出される作動油にて回生モータ７１が回転することによってモータジェネレータ８１が発電機として機能して蓄電装置９１が充電されるスタンバイ充電が行なわれる。スタンバイ充電の際には、メインポンプ２１の容量がスタンバイ充電に最適となるように制御されると共に、エンジン８の回転数もスタンバイ充電に最適となるように制御されるため、メインポンプ２１から吐出される作動油の流量は変動の少ない安定したものとなる。このように、スタンバイ充電では、メインポンプ２１から安定して吐出される作動油によって回生が行なわれるため、ブーム１の下降時に行われる回生と比較して、充電電流の変動が小さく、安定した連続充電が行なわれる。

【0055】

次に、ブーム１の上昇時に、必要に応じて実施されるアシスト回生システム１０２によるアシスト制御について説明する。

【0056】

油圧ショベルの乗務員によってブームシリンダ１０を伸長させるレバー操作が行われると、メイン制御弁３０は伸長位置ｂに切り換わる。これにより、ブームシリンダ１０のボトム側圧力室１２に作動油が供給されるとともに、ロッド側圧力室１１の作動油が第１通路４１を介してタンクＴへと排出される。

【0057】

メインポンプ２１等を駆動するエンジンは運転効率の良い所定の回転速度及び負荷で運転しているため、ブームシリンダ１０を素早く伸長させたい場合に、メインポンプ２１による吐出流量のみでは、ボトム側圧力室１２に供給する作動油の流量が不足することがある。そのような場合に、アシスト回生システム１０２によるアシスト制御が実行される。

【0058】

アシスト制御時には、第３切換弁６４を連通位置ｈに切り換えると共に、モータジェネレータ８１を電動機として駆動して、アシストポンプ６１を駆動する。同時に、回生モータ７１のトルクが最小となるように、回生モータ７１の斜板の傾斜角が制御される。これにより、アシストポンプ６１から吐出された作動油はアシスト通路６２を通じてメイン通路２３に合流するため、ブームシリンダ１０伸長作動時にアシストポンプ６１による補助力を付与することができる。したがって、ブームシリンダ１０を素早く伸長させることが可能となる。このように、モータジェネレータ８１が電動機として機能する場合には、蓄電装置９１がブームシリンダ１０（駆動体）の駆動源として機能する。

【0059】

次に、図２〜４を参照して、蓄電器９２と高電圧配線９３との通電を遮断する制御について説明する。図３は、蓄電コントローラ５２にて実行される制御手順を示すフローチャートである。図４は、メインコントローラ５０にて実行される制御手順を示すフローチャートである。

【0060】

まず、図３に示されるステップ１１において、蓄電コントローラ５２は、メインカバー部材９７がケース９６等から取り外されたか否かを判定する。具体的には、脱着検知センサ９９の出力に基づいて判定を行う。蓄電コントローラ５２は、脱着検知センサ９９が非導通状態であればメインカバー部材９７がケース９６に取り付けられていると判定し、導通状態であればメインカバー部材９７がケース９６から取り外されていると判定する。メインカバー部材９７が取り外されていると判定した場合はステップ１２へ進み、ＣＡＮ通信によりメインコントローラ５０へ取り外し検知信号Ａ１を送信する。

【0061】

一方、メインコントローラ５０は、図４に示されるステップ２１において、取り外し検知信号Ａ１の入力を検出するとステップ２２に進み、ハイブリッド機能を停止させるための制御を行う。具体的には、第１切換弁７６と第２切換弁７４とを遮断位置ｇ，ｅに切り換えることにより、回生モータ７１に作動油が流入しない状態とする。第１回生通路７５を通じて回生モータ７１に作動油が供給されるスタンバイ充電中に第１切換弁７６を遮断位置ｇに切り換える場合は、メインポンプ２１の吐出量を低下させる制御を併せて実行する。また、アシストポンプ６１を用いたアシスト制御中である場合は、アシスト制御が停止することによる各アクチュエータの作動速度の変動を防止するために、アシストポンプ６１の斜板の傾斜角を制御し、アシストポンプ６１の吐出量を徐々に低下させた後、第３切換弁６４を遮断位置ｉに切り換えてアシスト制御を終了する。その後、ステップ２３へ進み、遮断器９５の遮断制御を許可する遮断許可信号Ａ２を蓄電コントローラ５２へ送信する。

【0062】

ステップ１３において、蓄電コントローラ５２は、遮断許可信号Ａ２の入力を検出すると、ステップ１４に進み、遮断器９５を遮断制御する。このように、メインカバー部材９７が取り外され第２高電圧配線９３ｂが露出した状態となると、メインコントローラ５０及び蓄電コントローラ５２によって、ハイブリッド機能を停止させた上で第２高電圧配線９３ｂへの通電が即座に遮断される。

【0063】

なお、ステップ２２において、ステップ２３へ進む前に、ハイブリッド機能が停止していること、特にモータジェネレータ８１による発電が完全に停止していることをモータジェネレータ８１の回転数やインバータ８２の制御状態から判定してもよい。この判定により、モータジェネレータ８１で発電された電流が高電圧配線９３に流れていない状態とすることができる。また、回生制御中に第２切換弁７４を遮断位置ｅに切り換えると油圧変動が生じ、各アクチュエータの作動速度が変動するおそれがあるため、回生モータ７１の斜板の傾斜角を制御し、回生制御を徐々に停止させてもよい。また、ステップ２２において、ハイブリッド機能を停止する際、ハイブリッド機能を停止したことをモニタ表示や警告音により乗務員に報知してもよい。加えて、ハイブリッド機能を停止するだけではなく、メイン制御弁３０を遮断位置ｃに切り換えることによって、油圧ショベルに搭載されるブームシリンダ１０を含む全てのアクチュエータまたは一部のアクチュエータの作動を停止してもよい。また、遮断器９５を遮断制御した後に、メインカバー部材９７がケース９６に取り付けられていると判定された場合は、遮断器９５の遮断制御を解除し、第２高電圧配線９３ｂへの通電が可能な状態にしてもよい。

【0064】

本実施形態では、メインコントローラ５０及び蓄電コントローラ５２が請求項の制御装置に該当する。メインコントローラ５０と蓄電コントローラ５２とは別々のコントローラで構成されているが、これらを一つのコントローラとしてもよい。この場合、コントローラ間のやり取りが不要となる。

【0065】

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

【0066】

メインコントローラ５０及び蓄電コントローラ５２は、第２高電圧配線９３ｂを覆うメインカバー部材９７の脱着を検知し、メインカバー部材９７が取り外されたことを検知すると、蓄電器９２と第２高電圧配線９３ｂとの通電を遮断する。このため、作業者がメインカバー部材９７を取り外して第２高電圧配線９３ｂ付近で作業を行う際に、露出する第２高電圧配線９３ｂに作業者が誤って接触して感電したり、工具が第２高電圧配線９３ｂに接触してショートし、周辺の電子機器が破損したりすることがなくなる。この結果、作業者は安全に作業を行うことができる。

【0067】

また、遮断器９５を遮断制御する前に、第１切換弁７６と第２切換弁７４とを閉じることにより、回生モータ７１に作動油が流入しない状態としている。このため、回生制御が行われないので、第２高電圧配線９３ｂが露出した状態で第２高電圧配線９３ｂに回生による電流が流れることはない。この結果、作業者は安全に作業を行うことができる。さらに、油圧ショベルに搭載されるブームシリンダ１０を含む各アクチュエータの作動を停止することにより、作業者の安全を確保することができる。

【0068】

また、メインカバー部材９７が取り外されたため、ハイブリッド機能を停止したことをモニタ表示や警告音により乗務員に報知することにより、乗務員は作業者が作業中であることを把握することができ、作業者の安全を確保することができる。

【0069】

また、蓄電器９２の陽極９２ａに接続される第１高電圧配線９３ａは、サブカバー部材９８により覆われているため、メインカバー部材９７が取り外された場合であっても外部に露出しない。このため、作業者はメインカバー部材９７を取り外した状態で安全に作業を行うことができる。

【0070】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0071】

例えば、メインカバー部材９７がケース９６等から取り外された状態とは、メインカバー部材９７を固定する手段が解除された状態を意味し、メインカバー部材９７がケース９６等から完全に分離された状態だけではなく、メインカバー部材９７を固定するボルト等を取り外した後もヒンジ等によってメインカバー部材９７がケース９６等に連結される状態も含まれる。

【符号の説明】

【0072】

１００ ハイブリッド建設機械
１０１ 流体圧制御システム
１０２ アシスト回生システム
１０ ブームシリンダ（アクチュエータ）
２１ メインポンプ
３０ メイン制御弁
５０ メインコントローラ（制御装置）
５２ 蓄電コントローラ（制御装置）
６１ アシストポンプ（サブポンプ）
７１ 回生モータ
７４ 第２切換弁（電磁弁）
７６ 第１切換弁（電磁弁）
８１ モータジェネレータ（回転電機）
８２ インバータ
９１ 蓄電装置
９２ 蓄電器
９２ａ 陽極
９３ 高電圧配線
９３ａ 第１高電圧配線（別の高電圧配線）
９３ｂ 第２高電圧配線（高電圧配線）
９５ 遮断器
９６ ケース
９７ メインカバー部材
９８ サブカバー部材
９９ 脱着検知センサ（脱着検知器）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】