(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】
(24)【登録日】2023-01-12
(45)【発行日】2023-01-20
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20230113BHJP
E02F 9/00 20060101ALI20230113BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20230113BHJP
F02D 29/02 20060101ALI20230113BHJP
F02D 29/04 20060101ALI20230113BHJP
F02D 29/00 20060101ALI20230113BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 E
E02F9/00 C
E02F9/20 C
F02D29/02 321A
F02D29/04 G
F02D29/00 B
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019175691
(22)【出願日】2019-09-26
(65)【公開番号】P2021052561
(43)【公開日】2021-04-01
【審査請求日】2021-11-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 明
(72)【発明者】
【氏名】太田 泰典
(72)【発明者】
【氏名】今井 勇佑
(72)【発明者】
【氏名】矢野 学
【審査官】佐藤 匡
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０８８１４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１９８９６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１７２６８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０３３２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２４５３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０９３０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１８９２０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｈ０２Ｍ ３／００
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｂ６０Ｌ ３／００
Ｂ６０Ｌ ５０／００
Ｅ０２Ｆ ９／００
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｆ０２Ｄ ２９／０２
Ｆ０２Ｄ ２９／０４
Ｆ０２Ｄ ２９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業機械を制御する制御装置と、前記制御装置に電力を供給する低電圧電源と、前記低電圧電源が設けられる低電圧回路と、前記作業機械を動作させるのに必要な電動駆動源と、前記電動駆動源に電力を供給する高電圧電源と、前記高電圧電源が設けられる高電圧回路と、を備える作業機械において、前記高電圧回路に設けられるコンデンサと、
前記低電圧回路と前記高電圧回路との間に設けられる第１プリチャージ装置と、
前記高電圧回路に設けられ、前記高電圧電源からの電力によって前記コンデンサのプリチャージを行う第２プリチャージ装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージを実行し、
前記第２プリチャージ装置による前記コンデンサのプリチャージが行えなかった場合には、前記低電圧電源からの電力を前記第１プリチャージ装置により昇圧させて前記コンデンサのプリチャージを実行する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項2】
請求項１に記載の作業機械において、メインポンプと、
前記メインポンプから吐出される作動流体によって駆動するアクチュエータと、
前記メインポンプから前記アクチュエータに導かれる作動流体の流れを制御するコントロールバルブと、
前記電動駆動源によって駆動されるパイロットポンプと、
前記パイロットポンプの吐出圧を元圧として前記コントロールバルブを操作するための操作信号であるパイロット圧を生成する操作装置と、
前記電動駆動源を駆動するインバータ回路と、を備え、
前記コンデンサは、前記インバータ回路の直流側に設けられる平滑コンデンサである、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項3】
請求項１に記載の作業機械において、前記第１プリチャージ装置は、前記低電圧回路と前記高電圧回路との間に設けられるＤＣ－ＤＣコンバータであり、
前記第２プリチャージ装置は、前記高電圧回路に設けられるリレー回路であり、メインリレーに並列に接続されるプリチャージリレーおよびプリチャージ抵抗を有する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項4】
請求項１に記載の作業機械において、前記制御装置は、
前記高電圧電源が異常であるか否かを判定し、前記高電圧電源が異常である場合、前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージが可能でないと判定し、前記第１プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージを行う、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項5】
請求項１に記載の作業機械において、前記制御装置は、
前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージを開始してから所定時間を経過したときにプリチャージが完了していない場合、前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージが可能でないと判定し、前記第１プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージを行う、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項6】
作業機械を制御する制御装置と、前記制御装置に電力を供給する第１電源と、前記第１電源が設けられる第１電気回路と、前記作業機械を動作させるのに必要な電動駆動源と、前記電動駆動源に電力を供給する第２電源と、前記第２電源が設けられる第２電気回路と、を備える作業機械において、前記第２電気回路に設けられるコンデンサと、
前記第１電源からの電力によって前記コンデンサのプリチャージを行う第１プリチャージ装置と、
前記第２電源からの電力によって前記コンデンサのプリチャージを行う第２プリチャージ装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージが可能であるか否かを判定し、
前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージが可能でないと判定された場合には、前記第１プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージを行い、前記電動駆動源の出力を制限する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項7】
作業機械を制御する制御装置と、前記制御装置に電力を供給する第１電源と、前記第１電源が設けられる第１電気回路と、前記作業機械を動作させるのに必要な電動駆動源と、前記電動駆動源に電力を供給する第２電源と、前記第２電源が設けられる第２電気回路と、エンジンと、前記エンジンに接続され前記第２電源に電力を供給可能な発電機と、を備える作業機械において、前記第２電気回路に設けられるコンデンサと、
前記第１電源からの電力によって前記コンデンサのプリチャージを行う第１プリチャージ装置と、
前記第２電源からの電力によって前記コンデンサのプリチャージを行う第２プリチャージ装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージが可能であるか否かを判定し、
アイドリングストップ条件が成立したか否かを判定し、
前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージを完了することができた場合には、前記アイドリングストップ条件が成立したときに前記エンジンを停止させ、
前記第２プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージが可能でないと判定された場合には、前記第１プリチャージ装置により前記コンデンサのプリチャージを行い、前記アイドリングストップ条件が成立したとしても前記エンジンを停止させない、
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境への配慮、燃費の向上等を目的として、油圧ショベル等の作業機械の電動化が進められている。例えば、エンジンの動力により駆動するポンプ等の機器は、ユーザの使用状態によらず、エンジンが稼働している限り動作を続け、エネルギーを消費していた。これに対し、電動モータ等の電動駆動源によってポンプ等の機器を駆動することにより、必要な場合に必要なだけ電動駆動源を稼働させることが可能となり、燃料消費量の低減が可能となる。
【0003】
特許文献１には、パイロットポンプを電動モータで駆動し、操作レバーの操作量に応じて、電動モータの出力を変更する電動式の作業機械が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００８－２１４９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような作業機械では、イグニッションスイッチがオン操作されると、作業機械に設けられる電動駆動源のコントローラ等の機器をスタートアップしてからエンジンの始動を行う。このスタートアップでは、電気回路に設けられるコンデンサに突入電流が流れることに起因して電気回路が損傷することを防止するために、電気回路に設けられるコンデンサのプリチャージ（予備充電）が行われる。しかしながら、なんらかの原因でプリチャージを行うことができない場合、各機器をスタートアップさせることができなくなり、作業機械を動作させることができなくなってしまうおそれがある。
【0006】
本発明は、作業機械が動作できない状況を少なくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様による作業機械は、作業機械を制御する制御装置と、制御装置に電力を供給する低電圧電源と、低電圧電源が設けられる低電圧回路と、作業機械を動作させるのに必要な電動駆動源と、電動駆動源に電力を供給する高電圧電源と、高電圧電源が設けられる高電圧回路と、高電圧回路に設けられるコンデンサと、低電圧回路と高電圧回路との間に設けられる第１プリチャージ装置と、高電圧回路に設けられ、高電圧電源からの電力によってコンデンサのプリチャージを行う第２プリチャージ装置と、を備える。制御装置は、第２プリチャージ装置によりコンデンサのプリチャージを実行し、第２プリチャージ装置によるコンデンサのプリチャージが行えなかった場合には、低電圧電源からの電力を第１プリチャージ装置により昇圧させてコンデンサのプリチャージを実行する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、作業機械が動作できない状況を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態に係る作業機械の一例であるハイブリッド式油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図。
【図2】本実施形態に係る油圧ショベルの駆動システムを示す図。
【図3】車体コントローラの機能ブロック図。
【図4】本実施形態に係る車体コントローラにより実行されるスタートアップ処理の内容を示すフローチャート。
【図5】本実施形態の変形例２に係る油圧ショベルの駆動システムを示す図。
【図6】本実施形態の変形例３に係る車体コントローラにより実行されるスタートアップ処理の内容を示すフローチャート。
【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。なお、本実施形態では、作業機械がハイブリッド式油圧ショベルである場合を例に説明する。
【0011】
図１は、ハイブリッド式油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。図１に示すように、ハイブリッド式油圧ショベル（以下、油圧ショベルと記す）１は、多関節型のフロント作業装置（以下、単に作業装置と記す）１Ａと、車体１Ｂと、を備える。車体１Ｂは、左右一対のクローラを左右一対の走行油圧モータ６５によって駆動することにより走行する下部走行体５１と、下部走行体５１上に設けられ、旋回油圧モータ６４により下部走行体５１に対して旋回する上部旋回体５２と、を有する。
【0012】
作業装置１Ａは、複数のフロント部材（ブーム５、アーム６およびバケット７）が直列的に連結されている。ブーム５の基端部は上部旋回体５２の前部に回動可能に支持されている。ブーム５の先端部にはアーム６が回動可能に連結され、アーム６の先端部には作業具としてのバケット７が回動可能に連結されている。ブーム５は油圧シリンダ６１によって駆動され、アーム６は油圧シリンダ６２によって駆動され、バケット７は油圧シリンダ６３によって駆動される。以下、油圧シリンダ６１，６２，６３、旋回油圧モータ６４、および走行油圧モータ６５を総称して、油圧アクチュエータ６０とも記す。これらの油圧アクチュエータ６０は、後述するメインポンプ４から吐出される作動流体としての作動油によって駆動するアクチュエータである。
【0013】
上部旋回体５２を構成する旋回フレーム５２ａ上の前部の片側（例えば、前方を向いて左側）には、運転室８が設けられている。運転室８には、オペレータが着座する運転席と、オペレータによって操作される操作装置４５（図２参照）と、が設けられる。旋回フレーム５２ａ上の運転室８の後方には、原動機であるエンジン２、発電電動機３、メインポンプ４等を有する駆動システムが収容される原動機室９が設けられる。
【0014】
図２を参照して、本実施形態に係る油圧ショベル１の駆動システム１００について説明する。図２は、本実施形態に係る油圧ショベル１の駆動システム１００を示す図である。駆動システム１００は、油圧アクチュエータ６０の動作を制御する油圧システム１０１と、油圧システム１０１の油圧ポンプ（メインポンプ４およびパイロットポンプ１１）を駆動する電動システム１０２と、メインポンプ４および発電電動機３に機械的に接続されるエンジン２と、エンジン２に機械的に接続されるスタータモータ２１と、を備える。
【0015】
エンジン２には、エンジン２の状態の監視およびエンジン２の動作を制御するエンジンコントローラ２ａが設けられている。エンジンコントローラ２ａは、車体コントローラ１３からの指令に基づいて、エンジン２の出力トルク、回転速度（エンジン回転数）等を制御する。
【0016】
油圧システム１０１は、エンジン２および発電電動機３に機械的に接続されるメインポンプ４と、メインポンプ４から油圧アクチュエータ６０に供給される作動油の流れを制御するコントロールバルブ４１と、電動モータ１２に機械的に接続され電動モータ１２によって駆動されるパイロットポンプ１１と、パイロットポンプ１１に接続され、パイロットポンプ１１の吐出圧を元圧としてコントロールバルブ４１を操作するための操作信号であるパイロット圧を生成する操作装置４５と、を備える。なお、図２では、油圧アクチュエータ６０の一例として油圧シリンダ６１を代表して記載し、その他の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ６２，６３、旋回油圧モータ６４および走行油圧モータ６５）の図示は省略している。つまり、図示しないが、コントロールバルブ４１および操作装置４５は、複数の油圧アクチュエータ６０のそれぞれに対応して設けられる。
【0017】
本実施形態に係る操作装置４５は、傾動可能なレバー４５ａを有する油圧パイロット式の操作レバー装置である。操作装置４５は、レバー４５ａを操作することによりパイロットポンプ１１から出力されるパイロット圧（元圧）を減圧する機構を有する減圧弁４５ｂを備えている。パイロットポンプ１１は、タンクに貯留されている作動油を吸い込み、吐出する。なお、図示しないが、パイロットポンプ１１と操作装置４５の減圧弁４５ｂとを接続するパイロットラインには、パイロットリリーフ弁が設けられ、このパイロットリリーフ弁によりパイロット圧の最高圧力が規定される。
【0018】
減圧弁４５ｂは、パイロットポンプ１１の吐出圧を元圧として、オペレータにより操作されるレバー４５ａの操作量と操作方向に応じたパイロット圧（操作圧と称することもある）を発生する。減圧弁４５ｂで生成された操作圧はコントロールバルブ４１の受圧室４１ａ，４１ｂに導かれ、コントロールバルブ４１を駆動する制御信号として利用される。
【0019】
メインポンプ４から吐出された作動油は、コントロールバルブ４１を通じて油圧アクチュエータ６０に導かれることにより、油圧アクチュエータ６０が駆動する。例えば、ブーム５を操作する操作装置４５のレバー４５ａを第１方向に傾けるように操作すると、レバー４５ａの操作量に応じた操作圧が減圧弁４５ｂで生成され、コントロールバルブ４１の第１受圧室４１ａに作用する。これにより、メインポンプ４から吐出された作動油が油圧シリンダ６１のロッド室に供給されるとともに、ボトム室から作動油がタンクに排出され、油圧シリンダ６１が収縮する。油圧シリンダ６１が収縮することにより、ブーム５が倒伏するように回動する。また、ブーム５を操作する操作装置４５のレバー４５ａを第１方向とは反対の第２方向に傾けるように操作すると、レバー４５ａの操作量に応じた操作圧が減圧弁４５ｂで生成され、コントロールバルブ４１の第２受圧室４１ｂに作用する。これにより、メインポンプ４から吐出された作動油が油圧シリンダ６１のボトム室に供給されるとともに、ロッド室から作動油がタンクに排出され、油圧シリンダ６１が伸長する。油圧シリンダ６１が伸長することにより、ブーム５が起立するように回動する。
【0020】
電動システム１０２は、メインポンプ４およびエンジン２に機械的に接続される発電電動機３と、油圧ショベル１の各部の状態を監視し、油圧ショベル１の各部の動作を制御する制御装置としての車体コントローラ１３と、車体コントローラ１３に電力を供給する第１電源としての低電圧電源１４と、低電圧電源１４が設けられる第１電気回路としての低電圧回路４０と、油圧ショベル１を動作させるのに必要な電動駆動源である電動モータ１２と、電動モータ１２に電力を供給する第２電源としての高電圧電源１７と、高電圧電源１７が設けられる第２電気回路としての高電圧回路７０と、低電圧回路４０と高電圧回路７０との間に設けられるＤＣ－ＤＣコンバータ２０と、高電圧回路７０に接続される補機である電動コンプレッサ２９と、を備える。
【0021】
ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであり、高電圧回路７０に接続される高電圧側スイッチング回路と、高電圧側スイッチング回路のスイッチング素子を制御する駆動回路と、低電圧回路４０に接続される低電圧側スイッチング回路と、低電圧側スイッチング回路のスイッチング素子を制御する駆動回路と、高電圧側スイッチング回路と低電圧側スイッチング回路との間に設けられるトランスと、駆動回路によってスイッチング素子の開閉動作を制御するコンバータコントローラ２０ａと、を備えている。
【0022】
ＤＣ－ＤＣコンバータ２０のコンバータコントローラ２０ａは、車体コントローラ１３からの信号に基づいて、昇圧モード、降圧モード、停止モードおよびプリチャージモードのいずれかの制御モードを設定する。
【0023】
ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、昇圧モードが設定されている場合、コンバータコントローラ２０ａがスイッチング素子の開閉動作を制御することにより、低電圧回路４０の電力を昇圧して高電圧回路７０に供給する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、降圧モードが設定されている場合、コンバータコントローラ２０ａがスイッチング素子の開閉動作を制御することにより、高電圧回路７０の電力を降圧して低電圧回路４０に供給する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、停止モードが設定されている場合、昇圧および降圧のいずれも実行しない。
【0024】
ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、電流制御機能を有しており、この機能を用いて後述する高電圧回路７０に設けられる平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う。つまり、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、低電圧電源１４からの電力によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージ（予備充電）を行う第１プリチャージ装置として機能する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、プリチャージモードが設定されている場合、コンバータコントローラ２０ａがスイッチング素子の開閉動作を制御することにより、低電圧回路４０の電力を昇圧して高電圧回路７０に供給する。なお、プリチャージモードでは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の高電圧回路７０への出力電流は、昇圧モードのときの出力電流に比べて小さい電流となるように制御される。例えば、プリチャージモードが設定されると、コンバータコントローラ２０ａは、高電圧回路７０への出力電流を数Ａ（アンペア）に設定し（例えば５～１０Ａ（アンペア）以下に設定し）、高電圧回路７０の電圧を０Ｖ（ボルト）から徐々に定格電圧まで上昇させる。
【0025】
発電電動機３は、エンジン２とメインポンプ４との間に機械的に接続されている。発電電動機３は、例えば、永久磁石式の同期電動機であり、エンジン２によって回転駆動されることにより発電を行い、発電電力を高電圧回路７０に供給する。また、発電電動機３は、高電圧回路７０から電力が供給されることによりエンジン２の駆動を補助（アシスト）する。すなわち、発電電動機３は、エンジン２によって回転駆動されることにより発電を行う機能（発電機機能）と、供給される電力によりエンジン２の駆動を補助する機能（電動機機能）とを有している。
【0026】
発電電動機３は、アシスト条件が成立している場合に電動機として機能し、アシスト条件が成立していない場合に発電機として機能する。アシスト条件は、例えば、高電圧電源１７の電池残量が所定値よりも大きく、かつ、操作装置４５のレバー４５ａの操作量が所定値よりも大きいときに成立する。また、アシスト条件は、高電圧電源１７の電池残量が所定値よりも小さい場合、あるいは、操作装置４５のレバー４５ａの操作量が所定値よりも小さいときには成立しない。なお、アシスト条件は、これに限定されるものではない。
【0027】
操作装置４５の操作量は、操作センサ４５ｓ（図３参照）によって検出され、検出結果を表す信号が車体コントローラ１３に出力される。操作センサ４５ｓには、操作圧を検出する圧力センサ、あるいは、レバー４５ａの傾き角度を検出する角度センサ等を採用することができる。
【0028】
電動モータ１２は、例えば永久磁石式の同期電動機であり、パイロットポンプ１１に機械的に接続され、電力が供給されることによりパイロットポンプ１１を駆動する。電動モータ１２は、操作装置４５のレバー４５ａの操作量に基づいて、回転数が制御される。電動モータ１２は、全ての操作装置４５のレバー４５ａの操作量が０（ゼロ）である場合には、停止状態になる。また、電動モータ１２は、操作装置４５のレバー４５ａの操作量の増加に応じて、回転数が増加するように制御される。複数の操作装置４５のレバー４５ａが操作される複合操作のときには、双方の操作量を加味して回転数が制御される。このように、操作装置４５のレバー４５ａの操作量に応じて電動モータ１２の回転数が制御されるため、燃費を向上することができる。なお、電動モータ１２を駆動させることができない場合、パイロットポンプ１１によってパイロット圧を生成することができないため、操作装置４５を操作したとしても油圧ショベル１を動作させることができなくなる。このため、電動モータ１２は、油圧ショベル１を動作させるのに必要な電動駆動源であるといえる。
【0029】
高電圧電源１７が接続される高電圧回路７０は、発電電動機３用の第１のインバータ１５と、電動モータ１２用の第２のインバータ１６と、第１のインバータ１５、第２のインバータ１６、および高電圧電源１７に接続される高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂと、を有する。
【0030】
高電圧電源１７は、第１のインバータ１５を介して発電電動機３に電気的に接続されるとともに、第２のインバータ１６を介して電動モータ１２に電気的に接続されている。高電圧電源１７は、電力を蓄えることのできる蓄電装置１７ａと、蓄電装置１７ａの状態を監視して制御するためのバッテリコントローラ１７ｂと、を備える。蓄電装置１７ａは、例えば、蓄電素子としてのリチウムイオン二次電池を複数備えた蓄電装置であり、定格電圧は４８Ｖ（ボルト）である。高電圧電源１７の蓄電装置１７ａは、発電電動機３によって発生した発電電力が供給されることによって充電（蓄電）される。また、高電圧電源１７の蓄電装置１７ａは、充電された電力を発電電動機３および電動モータ１２に放電（給電）する。
【0031】
バッテリコントローラ１７ｂは、車体コントローラ１３からの指令に基づいて高電圧電源１７の充電動作や放電動作を制御する。また、バッテリコントローラ１７ｂは、高電圧電源１７の電流値Ｉ、電圧値Ｖ、温度Ｔ等の状態情報をセンサにより監視し、車体コントローラ１３に出力している。
【0032】
第１のインバータ１５は、発電電動機３に電気的に接続され、発電電動機３の駆動を制御する。第１のインバータ１５は、例えば、トランジスタや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などからなる複数（例えば６個）のスイッチング素子を有する第１のインバータ回路１５ａと、スイッチング素子の開閉動作を制御する発電電動機コントローラ１５ｂと、インバータ回路１５ａの直流側の高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂ間に設けられた第１の平滑コンデンサ１５ｃと、を有する。第１の平滑コンデンサ１５ｃは、一対の高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂ間の電圧を平滑化する。
【0033】
第１のインバータ１５は、発電電動機コントローラ１５ｂが第１のインバータ回路１５ａのスイッチング素子の開閉動作を制御することにより、発電電動機３の発電時において、発電電動機３による発電電力を直流電力に変換して高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂに供給する。一方、第１のインバータ１５は、発電電動機コントローラ１５ｂが第１のインバータ回路１５ａのスイッチング素子の開閉動作を制御することにより、発電電動機３のモータ駆動時において、高電圧電源１７から高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂに供給される直流電力を三相の交流電力に変換して発電電動機３に供給し、発電電動機３を回転駆動する。
【0034】
第２のインバータ１６は、電動モータ１２に電気的に接続され、電動モータ１２の駆動を制御する。第２のインバータ１６は、例えば、トランジスタや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などからなる複数（例えば６個）のスイッチング素子を有する第２のインバータ回路１６ａと、スイッチング素子の開閉動作を制御するモータコントローラ１６ｂと、インバータ回路１６ａの直流側の高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂ間に設けられた第２の平滑コンデンサ１６ｃと、を有する。高電圧回路７０に設けられる第２の平滑コンデンサ１６ｃは、一対の高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂ間の電圧を平滑化する。
【0035】
第２のインバータ１６は、モータコントローラ１６ｂが第２のインバータ回路１６ａのスイッチング素子の開閉動作を制御することにより、高電圧電源１７から高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂに供給される直流電力を三相の交流電力に変換して電動モータ１２に供給し、電動モータ１２を回転駆動する。
【0036】
第１および第２の平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃは、例えば、電解コンデンサあるいはフィルムコンデンサであって、スイッチング素子の高速スイッチング（オン・オフ）動作により生じる電圧・電流の脈動（リップル）を抑制する。
【0037】
また、高電圧回路７０には、リレー回路１８が設けられる。リレー回路１８は、図示するように、高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂにおける平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃよりも高電圧電源１７側に設けられている。
【0038】
リレー回路１８は、高電圧電力ライン２６Ｂに設けられたメインリレー１８ｂと、メインリレー１８ｂに並列に接続されるプリチャージリレー１８ｃおよびプリチャージ抵抗１８ｄと、を有する。メインリレー１８ｂは、高電圧電源１７を高電圧回路７０から切り離すことのできるリレーである。なお、本実施形態では、メインリレー１８ｂを高電圧電力ライン２６Ｂに設ける例について説明するが、一対の高電圧電力ライン２６Ａ，２６Ｂの双方にメインリレーを設けてもよい。プリチャージリレー１８ｃおよびプリチャージ抵抗１８ｄは、直列に接続される。リレー回路１８は、高電圧電源１７からの電力によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージ（予備充電）を行う第２プリチャージ装置として機能する。プリチャージ抵抗は１８ｄ、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃへの突入電流を緩和するための抵抗器である。
【0039】
プリチャージリレー１８ｃを導通状態として平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行ってからメインリレー１８ｂを導通状態とすることにより、メインリレー１８ｂおよび高電圧回路７０に接続される機器に突入電流が流れることを防止することができる。その結果、メインリレー１８ｂの溶着および高電圧回路７０に接続される機器の損傷を防止することができる。
【0040】
電動コンプレッサ２９は、油圧ショベル１の運転室８内の空気を冷やすエア・コンディショナーのコンプレッサであり、高電圧回路７０を介して供給される電力によって駆動される補機である。
【0041】
低電圧電源１４が接続される低電圧回路４０は、低電圧電源１４と各コントローラ１３，２ａ，１７ｂ，２０ａ，１５ｂ，１６ｂを接続する低電圧電力ライン２５と、バッテリリレー２７と、スタータリレー２８と、を有する。なお、低電圧電力ライン２５には、スタータモータ２１も接続されている。
【0042】
低電圧電源１４は、電力を蓄えることのできる蓄電装置であり、例えば、定格電圧が２４Ｖ（ボルト）の鉛蓄電池である。低電圧電源１４は、充電された電力を車体コントローラ１３、エンジンコントローラ２ａ、バッテリコントローラ１７ｂ、スタータモータ２１、コンバータコントローラ２０ａ、発電電動機コントローラ１５ｂ、およびモータコントローラ１６ｂに放電（給電）する。
【0043】
バッテリリレー２７は、低電圧電源１４を低電圧回路４０から切り離すことができるリレーであり、スタータリレー２８は、スタータモータ２１を低電圧回路４０から切り離すことができるリレーである。バッテリリレー２７は、後述するイグニッションスイッチ２２がオン位置に操作されると導通状態となり、イグニッションスイッチ２２がオフ位置に操作されると遮断状態となる。スタータリレー２８は、車体コントローラ１３からオン（導通）信号が入力されることによりオン（導通）状態となり、車体コントローラ１３からオフ（遮断）信号が入力されることによりオフ（遮断）状態となる。なお、スタータリレー２８は、通常時は遮断状態となっているノーマルオープンタイプのリレーであり、車体コントローラ１３から制御電流（オン信号）が供給されると導通状態となる。
【0044】
車体コントローラ１３にはイグニッションスイッチ２２が接続され、イグニッションスイッチ２２の操作位置は車体コントローラ１３で検出される。イグニッションスイッチ２２は、オペレータによって操作されるスイッチであり、例えば、オフ位置、オン位置およびスタート位置に操作可能なキースイッチである。なお、イグニッションスイッチ２２は、キースイッチに限定されることなく、オフ信号、オン信号およびスタート信号を車体コントローラ１３に出力可能なプッシュ式のスイッチとしてもよい。
【0045】
イグニッションスイッチ２２がオフ位置からオン位置に操作されると、バッテリリレー２７が導通状態となり、低電圧電源１４から車体コントローラ１３、エンジンコントローラ２ａおよびバッテリコントローラ１７ｂ等の機器に電力が供給され、それらの機器が起動する。
【0046】
スタータモータ２１は、例えば、永久磁石式の電動機である。イグニッションスイッチ２２がオン位置に操作された状態から、さらに、スタート位置に操作されると、車体コントローラ１３は、スタータリレー２８にオン（導通）信号を出力する。これにより、スタータリレー２８が導通状態となり、低電圧電源１４からスタータモータ２１に電力が供給され、スタータモータ２１が駆動する。したがって、イグニッションスイッチ２２がスタート位置に操作されると、エンジン２の出力軸がスタータモータ２１によって駆動されて始動する。イグニッションスイッチ２２は、スタート位置についてはモーメンタリ動作を行うように構成されており、オペレータがスタート位置への操作を止めると自動的にオン位置まで戻る。
【0047】
車体コントローラ１３、エンジンコントローラ２ａ、バッテリコントローラ１７ｂ、コンバータコントローラ２０ａ、発電電動機コントローラ１５ｂ、およびモータコントローラ１６ｂは、ＣＡＮ等の車体通信網２３によって接続され、相互に情報の授受が可能である。
【0048】
各コントローラ１３，２ａ，１７ｂ，２０ａ，１５ｂ，１６ｂは、動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）、ならびに入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。各コントローラ１３，２ａ，１７ｂ，２０ａ，１５ｂ，１６ｂは、それぞれ複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【0049】
図３は、車体コントローラ１３の機能ブロック図である。車体コントローラ１３は、記憶装置に記憶されているプログラムを実行することにより、電源異常判定部１３１、リレー制御部１３２、プリチャージ完了判定部１３３、コンバータモード設定部１３４、および表示制御部１３５として機能する。
【0050】
車体コントローラ１３は、第１プリチャージ装置としてのＤＣ－ＤＣコンバータ２０および第２プリチャージ装置としてのリレー回路１８の一方（本実施形態では、リレー回路１８）により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うように設定されている。しかしながら、高電圧電源１７の異常、あるいはリレー回路１８に異常がある場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う。これを実現するために、車体コントローラ１３は、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能であるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０およびリレー回路１８のいずれかによって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う。以下、詳しく説明する。
【0051】
電源異常判定部１３１は、バッテリコントローラ１７ｂから出力される信号に基づいて、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定する。高電圧電源１７の異常とは、高電圧電源１７が十分に放電できない状態のことを指す。高電圧電源１７が異常であるか否かの判定は、バッテリコントローラ１７ｂから出力される信号に含まれる電流値Ｉ、電圧値Ｖ、温度Ｔ等の高電圧電源１７の状態を表す情報に基づいて判定することができる。
【0052】
電源異常判定部１３１は、例えば、高電圧電源１７の内部スイッチを閉じたときにバッテリコントローラ１７ｂの電流センサによって検出される高電圧電源１７の電流値Ｉが、閾値Ｉ０未満である場合には高電圧電源１７の電流状態は正常であると判定し、電流値Ｉが閾値Ｉ０以上である場合には高電圧電源１７の電流状態は異常であると判定する。閾値Ｉ０は、過電流の状態であるか否かを判定するための閾値であり、予め車体コントローラ１３の記憶装置に記憶されている。
【0053】
電源異常判定部１３１は、各状態情報に基づき、状態の異常判定（過電流判定、過電圧判定、過温度判定等）を行い、それらの判定結果が全て正常であると判定された場合、高電圧電源１７が正常である、すなわち高電圧電源１７は異常でないと判定し、電源異常フラグをオフに設定する。一方、それらの判定結果のうち、一つでも異常であると判定された場合、高電圧電源１７が異常であると判定し、電源異常フラグをオンに設定する。なお、電源異常判定部１３１は、バッテリコントローラ１７ｂからの信号が途絶えている場合にも、高電圧電源１７が異常であると判定し、電源異常フラグをオンにする。
【0054】
高電圧電源１７が異常である場合、リレー回路１８によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うことができない。一方、高電圧電源１７が異常でない場合、後述するように、リレー回路１８に異常がなければ、リレー回路１８によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うことができる。したがって、電源異常判定部１３１は、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能であるか否かを判定する第１の判定部として機能している。
【0055】
リレー制御部１３２は、電源異常判定部１３１により高電圧電源１７が異常であると判定されると、リレー回路１８のメインリレー１８ｂおよびプリチャージリレー１８ｃにオフ（遮断）信号を出力する。リレー制御部１３２は、電源異常判定部１３１により高電圧電源１７が異常でないと判定されると、リレー回路１８のメインリレー１８ｂにオフ（遮断）信号を出力するとともに、プリチャージリレー１８ｃにオン（導通）信号を出力する。なお、本実施形態では、メインリレー１８ｂおよびプリチャージリレー１８ｃは、通常時は遮断状態となっているノーマルオープンタイプのリレーであり、車体コントローラ１３から制御電流（オン信号）が供給されると導通状態となる。
【0056】
コンバータモード設定部１３４は、電源異常判定部１３１により高電圧電源１７が異常であると判定された場合、すなわちリレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定された場合、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０のコンバータコントローラ２０ａに、プリチャージモードに設定する信号を出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２０のコンバータコントローラ２０ａは、車体コントローラ１３からプリチャージモードに設定する信号が入力されたとき、制御モードをプリチャージモードに設定する。
【0057】
ここで、高電圧電源１７に異常がない場合であっても、車体コントローラ１３からプリチャージリレー１８ｃにオン（導通）信号を出力する信号線が断線していたり、プリチャージリレー１８ｃが故障している等、プリチャージリレー１８ｃに異常がある場合、正常に、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを完了することができない。そこで、本実施形態では、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かをプリチャージ完了判定部１３３によって判定する。
【0058】
具体的には、プリチャージ完了判定部１３３は、プリチャージリレー１８ｃにオン（導通）信号が出力されてからの時間、すなわちリレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを開始してからの時間を計測し、その計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過したときに、プリチャージが完了しているか否かを判定する。プリチャージの完了の判定は、高電圧回路７０の電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃ０以上である否かによって行う。所定時間ｔ０は、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃにプリチャージを開始してから完了するまでに要する時間に基づいて定められ、予め、記憶装置に記憶されている。平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃにプリチャージを開始してから完了するまでに要する時間は、実験等により得ることができる。所定電圧Ｖｃ０は、高電圧電源１７の定格電圧に基づいて定められ、予め記憶装置に記憶されている。
【0059】
プリチャージ完了判定部１３３は、計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過したときに、高電圧回路７０の電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃ０未満である場合には、プリチャージが正常に完了しなかった、すなわちリレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定する。プリチャージ完了判定部１３３は、計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過したときに、高電圧回路７０の電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃ０以上である場合には、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したと判定する。
【0060】
平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したということは、プリチャージリレー１８ｃに異常がないといえる。また、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しなかったということは、プリチャージリレー１８ｃに異常があるといえる。したがって、プリチャージ完了判定部１３３は、プリチャージリレー１８ｃに異常があるか否かを判定するリレー異常判定部として機能している。
【0061】
また、プリチャージリレー１８ｃが異常である場合、リレー回路１８によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うことができない。一方、プリチャージリレー１８ｃが異常でない場合、高電圧電源１７に異常がなければ、リレー回路１８によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うことができる。したがって、プリチャージ完了判定部１３３は、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能であるか否かを判定する第２の判定部として機能している。
【0062】
本実施形態では、車体コントローラ１３に、第１のインバータ１５の直流側の端子電圧Ｖｃ１を検出する第１電圧センサ１５ｓと、第２のインバータ１６の直流側の端子電圧Ｖｃ２を検出する第２電圧センサ１６ｓと、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の高電圧回路７０側の端子電圧Ｖｃ３を検出する第３電圧センサ２０ｓと、が接続され、各電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓの検出結果を表す信号が車体コントローラ１３に入力される。
【0063】
プリチャージ完了判定部１３３は、各電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓで検出された電圧に基づいて、プリチャージが正常に完了したか否かを判定する。プリチャージ完了判定部１３３は、各電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓからの信号に基づいて、計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過したときに、電圧値Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３のそれぞれが所定電圧Ｖｃ０以上である場合には、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したと判定し、リレー異常フラグをオフに設定する。一方、プリチャージ完了判定部１３３は、各電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓからの信号に基づいて、計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過したときに、電圧値Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３のうち少なくとも一つが所定電圧Ｖｃ０未満である場合には、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージは正常に完了しなかったと判定し、リレー異常フラグをオンに設定する。
【0064】
リレー制御部１３２は、プリチャージ完了判定部１３３により、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したと判定された場合、プリチャージリレー１８ｃにオフ（遮断）信号を出力し、メインリレー１８ｂにオン（導通）信号を出力する。プリチャージ完了判定部１３３により、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージは正常に完了していないと判定された場合、プリチャージリレー１８ｃおよびメインリレー１８ｂのそれぞれにオフ（遮断）信号を出力する。
【0065】
コンバータモード設定部１３４は、プリチャージ完了判定部１３３において、リレー回路１８による平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージは正常に完了しなかったと判定された場合、すなわちリレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定された場合、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０のコンバータコントローラ２０ａに、プリチャージモードに設定する信号を出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２０のコンバータコントローラ２０ａは、車体コントローラ１３からプリチャージモードに設定する信号が入力されたとき、制御モードをプリチャージモードに設定する。
【0066】
プリチャージ完了判定部１３３は、リレー回路１８による平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しているか否かを判定する処理と同様、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０による平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しているか否かを判定する処理を実行する。なお、処理の内容は、同じであるので、説明を省略する。なお、この場合の所定時間ｔの閾値は、上記閾値ｔ０と同じ値としてもよいし、異なる値としてもよい。
【0067】
表示制御部１３５は、プリチャージ完了判定部１３３において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０による平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージは正常に完了しなかったと判定された場合、すなわちＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定された場合、表示装置８１に表示制御信号を出力し、エンジン２の始動が不可の状態であることを表すエラー表示画像を表示装置８１の表示画面に表示させる。
【0068】
表示装置８１は、車体コントローラ１３に接続され車体コントローラ１３からの表示制御信号に基づいて、様々な表示画像を表示画面に表示する。表示装置８１は、例えば、タッチパネル式の液晶モニタであり、運転室８内に設置されている。
【0069】
図４は、車体コントローラ１３により実行されるスタートアップ処理の内容を示すフローチャートである。図４に示すスタートアップ処理は、イグニッションスイッチ２２がオフ位置からオン位置に操作され、各コントローラ１３，２ａ，１７ｂ，２０ａ，１５ｂ，１６ｂに低電圧電源１４の電力が供給され、各コントローラ１３，２ａ，１７ｂ，２０ａ，１５ｂ，１６ｂで自己診断が行われ、各コントローラ１３，２ａ，１７ｂ，２０ａ，１５ｂ，１６ｂが正常であることが判定された後、実行される。なお、複数のコントローラ１３，２ａ，１７ｂ，２０ａ，１５ｂ，１６ｂのいずれかにおいて、異常（故障）が検出された場合、車体コントローラ１３は、故障状態にあるコントローラを示す表示画像を表示装置８１の表示画面に表示させ、オペレータに知らせる。
【0070】
また、車体コントローラ１３は、スタートアップ処理において、所定の条件が満たされることによりエンジン始動待機状態（ステップＳ１７６，Ｓ１８６）となるまでは、エンジン始動禁止状態となっている。車体コントローラ１３は、エンジン始動禁止状態のときには、イグニッションスイッチ２２がスタート位置に操作されたとしても、スタータリレー２８にオン（導通）信号を出力しない。すなわち、車体コントローラ１３がエンジン始動待機状態でないときには、エンジン２の始動が禁止されている。一方、車体コントローラ１３は、エンジン始動待機状態のときに、イグニッションスイッチ２２がスタート位置に操作されると、スタータリレー２８にオン（導通）信号を出力し、スタータモータ２１を駆動し、エンジン２を始動する。
【0071】
図４に示すように、ステップＳ１１０において、車体コントローラ１３は、高電圧電源１７に異常があるか否かを判定する。ステップＳ１１０において、高電圧電源１７に異常がないと判定されるとステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１１０において、高電圧電源１７に異常があると判定されると、すなわちリレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定されると、ステップＳ１２５へ進む。
【0072】
ステップＳ１２０において、車体コントローラ１３は、電源異常フラグをオフに設定し、ステップＳ１３０へ進む。ステップＳ１２５において、車体コントローラ１３は、電源異常フラグをオンに設定し、ステップＳ１５５へ進む。
【0073】
ステップＳ１３０において、車体コントローラ１３は、プリチャージリレー１８ｃにオン（導通）信号を出力し、ステップＳ１３５へ進む。なお、メインリレー１８ｂは、遮断された状態が維持されている。これにより、プリチャージリレー１８ｃが導通状態となり、高電圧電源１７の電力によって、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが行われる。
【0074】
ステップＳ１３５において、車体コントローラ１３は、リレー回路１８のプリチャージリレー１８ｃにより平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かを判定する。ステップＳ１３５において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したと判定されると、ステップＳ１４０へ進む。ステップＳ１３５において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しなかったと判定されると、すなわちリレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定されると、ステップＳ１４５へ進む。
【0075】
ステップＳ１４０において、車体コントローラ１３は、リレー異常フラグをオフに設定し、ステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１４５において、車体コントローラ１３は、プリチャージリレー１８ｃにオフ（遮断）信号を出力し、リレー異常フラグをオンに設定し、ステップＳ１５５へ進む。
【0076】
ステップＳ１５０において、車体コントローラ１３は、プリチャージリレー１８ｃにオフ（遮断）信号を出力し、メインリレー１８ｂにオン（導通）信号を出力し、ステップＳ１７０へ進む。
【0077】
ステップＳ１７０において、車体コントローラ１３は、発電電動機コントローラ１５ｂにスタンバイ指示を出力し、ステップＳ１７３へ進む。発電電動機コントローラ１５ｂは、車体コントローラ１３からの指示が入力されると、初期処理を実行し、第１のインバータ１５によって発電電動機３を駆動できるスタンバイ状態となる。
【0078】
ステップＳ１７３において、車体コントローラ１３は、モータコントローラ１６ｂにスタンバイ指示を出力し、ステップＳ１７６へ進む。モータコントローラ１６ｂは、車体コントローラ１３からの指示が入力されると、初期処理を実行し、第２のインバータ１６によって電動モータ１２を駆動できるスタンバイ状態となる。
【0079】
ステップＳ１７６において、車体コントローラ１３は、エンジン始動禁止状態を解除してエンジン始動待機状態となり、図４に示すスタートアップ処理を終了する。
【0080】
ステップＳ１５５において、車体コントローラ１３は、コンバータコントローラ２０ａに、制御モードをプリチャージモードに設定する信号を出力し、ステップＳ１６０へ進む。ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の制御モードがプリチャージモードに設定されると、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが行われる。
【0081】
ステップＳ１６０において、車体コントローラ１３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かを判定する。ステップＳ１６０において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したと判定されるとステップＳ１６５へ進み、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しなかったと判定されるとステップＳ１９０へ進む。
【0082】
ステップＳ１６５において、車体コントローラ１３は、メインリレー１８ｂにオン（導通）信号を出力し、ステップＳ１８０へ進む。
【0083】
ステップＳ１８０において、車体コントローラ１３は、ステップＳ１７０と同様、発電電動機コントローラ１５ｂにスタンバイ指示を出力し、ステップＳ１８３へ進む。発電電動機コントローラ１５ｂは、車体コントローラ１３からの指示が入力されると、初期処理を実行し、第１のインバータ１５によって発電電動機３を駆動できるスタンバイ状態となる。
【0084】
ステップＳ１８３において、車体コントローラ１３は、ステップＳ１７３と同様、モータコントローラ１６ｂにスタンバイ指示を出力し、ステップＳ１８６へ進む。モータコントローラ１６ｂは、車体コントローラ１３からの指示が入力されると、初期処理を実行し、第２のインバータ１６によって電動モータ１２を駆動できるスタンバイ状態となる。
【0085】
ステップＳ１８６において、車体コントローラ１３は、ステップＳ１７６と同様、エンジン始動禁止状態を解除してエンジン始動待機状態となり、図４に示すスタートアップ処理を終了する。
【0086】
ステップＳ１９０において、車体コントローラ１３は、表示制御信号を表示装置８１に出力し、エンジン２の始動が不可の状態であることを表すエラー表示画像を表示装置８１の表示画面に表示させ、図４に示すスタートアップ処理を終了する。ここで、異常の原因が特定されている場合には、その情報をエラー表示画像とともに表示してもよい。例えば、異常の原因が高電圧電源１７の過電圧異常である場合には、その情報を表示装置８１の表示画面に表示させてもよい。なお、ステップＳ１６０において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しなかったと判定された場合、エンジン始動禁止状態は解除されず、エンジン２を始動することはできない。
【0087】
ステップＳ１７６，Ｓ１８６において、エンジン始動待機状態になると、エンジン２の始動が可能になる。エンジン２が始動された後、車体コントローラ１３は、電源異常フラグの設定状態に基づいて、駆動システム１００の各部を制御する。先ず、図２を参照して、電源異常フラグがオフに設定されている場合の制御内容について説明する。
【0088】
エンジン２が始動された後は、基本的には、発電電動機３がエンジン２によって駆動されることにより発電を行う。発電電動機３で発生した電力は、高電圧回路７０に供給され、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９が駆動し、高電圧電源１７の充電が行われる。また、発電電動機３が発電機として機能している状態において、車体コントローラ１３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の制御モードを降圧モードに設定し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０によって高電圧回路７０の電力を降圧して低電圧回路４０に供給する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２０から供給された電力は、低電圧回路４０の各機器に供給されるとともに、低電圧電源１４にも供給され、低電圧電源１４の充電が行われる。
【0089】
発電電動機３が、電動機として駆動し、エンジン２を補助してメインポンプ４を駆動する場合には、高電圧電源１７から高電圧回路７０に電力が供給され、発電電動機３、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９を駆動する。また、発電電動機３が電動機として機能している状態において、車体コントローラ１３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の制御モードを降圧モードに設定し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０によって高電圧回路７０の電力を降圧して低電圧回路４０に供給する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２０から供給された電力は、低電圧回路４０の各機器に供給されるとともに、低電圧電源１４にも供給され、低電圧電源１４の充電が行われる。
【0090】
電動モータ１２は、操作装置４５のレバー４５ａの操作量に応じて、回転数が制御される。なお、電源異常フラグがオフの状態では、電動モータ１２の回転数は、最大回転数Ｎｍａｘまで上昇させることができる。また、電動コンプレッサ２９は、運転室８内に設けられる温度センサで検出された実温度が、オペレータにより設定された目標温度に近づくように制御される。
【0091】
次に、電源異常フラグがオンに設定されている場合の制御内容について説明する。エンジン２が始動された後は、基本的には、発電電動機３がエンジン２によって駆動されることにより発電を行う。また、車体コントローラ１３は、エンジン２を発電電動機３で補助するアシスト条件が成立した場合であっても、発電電動機３を発電機として機能させる。つまり、電源異常フラグがオンに設定されている場合、発電電動機３は、電動機としての機能が制限され、発電機としてのみ機能する。
【0092】
発電電動機３で発生した電力は、高電圧回路７０に供給され、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９が駆動する。車体コントローラ１３は、モータコントローラ１６ｂに、電動モータ１２の出力を制限する指令を出力し、電動モータ１２の出力の一部または全部を制限するとともに、出力変動を抑制する。本実施形態では、電動モータ１２は、操作装置４５のレバー４５ａの操作量にかかわらず一定の回転数Ｎｃとなるように電動モータ１２を制御する。なお、一定の回転数Ｎｃは、最大回転数Ｎｍａｘよりも小さい値である。また、車体コントローラ１３は、電動コンプレッサ２９に、電動コンプレッサ２９の出力を制限する指令を出力し、電動コンプレッサ２９の出力の一部または全部を制限するとともに出力変動を抑制する。
【0093】
車体コントローラ１３は、車体通信網２３を介して集めた各モータの回転数やトルク、各部の電圧や電流値に基づいて、高電圧回路７０および低電圧回路４０に接続された機器の消費電力が発電電動機３の発電電力を超えないように、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９の出力を制限する。なお、電動モータ１２と電動コンプレッサ２９の出力制限は、電動モータ１２の出力を優先して確保し、余剰分で電動コンプレッサ２９を駆動することが好ましい。これにより、高電圧電源１７から電力供給が得られない状況にあっても、動作が制限された状態で油圧ショベル１の稼働が可能となる。
【0094】
このように、本実施形態では、車体コントローラ１３は、電源異常フラグがオンに設定されている場合、すなわち、リレー回路１８のプリチャージリレー１８ｃにより平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定された場合であって、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを完了することができたときには、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９の出力を制限する。これにより、エンジン２の負荷を軽減し、エンジンストールの発生を防止することができる。
【0095】
リレー異常フラグがオンに設定されている場合には、高電圧電源１７は正常な状態であるため、上述したような電動モータ１２および電動コンプレッサ２９の出力を制限する制限制御は実行しない。つまり、通常通りに油圧ショベル１を動作させることができる。
【0096】
車体コントローラ１３は、リレー異常フラグがオンに設定されている場合には、表示制御信号を表示装置８１に出力し、プリチャージリレー１８ｃに異常があることを表す表示画像を表示装置８１の表示画面に表示させ、オペレータに知らせる。これにより、オペレータは、プリチャージリレー１８ｃおよびプリチャージリレー１８ｃと車体コントローラ１３との間の信号線のメンテナンスを行い、プリチャージリレー１８ｃの異常を解消することができる。
【0097】
高電圧電源１７に異常がある場合の動作をまとめると次のようになる。オペレータがイグニッションスイッチ２２をオン位置に操作すると、高電圧電源１７に異常があると判定され、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが行われる（図４のＳ１１０でＹ→Ｓ１２５→Ｓ１５５）。プリチャージが正常に完了すれば、エンジン始動待機状態となる（図４のＳ１６０でＹ→Ｓ１６５→Ｓ１８０→Ｓ１８３→Ｓ１８６）。その後、エンジン２が始動されると、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９の出力が制限された状態で駆動される。すなわち、動作が制限された状態ではあるが、油圧ショベル１を稼働させることができる。
【0098】
高電圧電源１７に異常がない場合であって、プリチャージリレー１８ｃに異常があるときの動作をまとめると次のようになる。オペレータがイグニッションスイッチ２２をオン位置に操作すると、プリチャージリレー１８ｃに異常があると判定され、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが行われる（図４のＳ１１０でＮ→Ｓ１２０→Ｓ１３０→Ｓ１３５でＮ→Ｓ１４５→Ｓ１５５）。プリチャージが正常に完了すれば、エンジン始動待機状態となる（図４のＳ１６０でＹ→Ｓ１６５→Ｓ１８０→Ｓ１８３→Ｓ１８６）。その後、エンジン２が始動されると、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９の出力は制限されることなく駆動される。すなわち、動作が制限されることなく、油圧ショベル１を稼働させることができる。
【0099】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【0100】
油圧ショベル（作業機械）１は、油圧ショベル１を制御する車体コントローラ（制御装置）１３と、車体コントローラ１３に電力を供給する低電圧電源（第１電源）１４と、低電圧電源１４が設けられる低電圧回路（第１電気回路）４０と、油圧ショベル１を動作させるのに必要な電動モータ（電動駆動源）１２と、電動モータ１２に電力を供給する高電圧電源（第２電源）１７と、高電圧電源１７が設けられる高電圧回路（第２電気回路）７０と、を備える。
【0101】
油圧ショベル１は、高電圧回路７０に設けられる平滑コンデンサ（コンデンサ）１５ｃ，１６ｃと、低電圧電源１４からの電力によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うＤＣ－ＤＣコンバータ（第１プリチャージ装置）２０と、高電圧電源１７からの電力によって平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うリレー回路（第２プリチャージ装置）１８と、をさらに備える。
【0102】
車体コントローラ１３は、基本的には、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０およびリレー回路１８の一方（本実施形態では、リレー回路１８）により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うように設定されている。車体コントローラ１３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０およびリレー回路１８の一方（本実施形態では、リレー回路１８）により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能であるか否かを判定する。車体コントローラ１３はＤＣ－ＤＣコンバータ２０およびリレー回路１８の一方（本実施形態では、リレー回路１８）により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定されると、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０およびリレー回路１８の他方（本実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０）により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う。
【0103】
これにより、リレー回路１８によってプリチャージができなかった場合に、油圧ショベル１が動作できなくなるという事態を回避することができる。したがって、本実施形態によれば、油圧ショベル１が動作できない状況を少なくすることができる。
【0104】
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。
【0105】
＜変形例１＞
上記実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０が双方向ＤＣ－ＤＣコンバータである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１のプリチャージ装置としてのＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、低電圧電源１４から低電圧回路４０に供給される電力を昇圧して、高電圧回路７０に供給可能な昇圧コンバータであってもよい。この場合、エンジン２にはオルタネータが機械的に接続され、オルタネータの発電電力によって低電圧電源１４が充電（蓄電）される。なお、上記実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０によって、高電圧回路７０の電力を降圧して、低電圧回路４０に供給し、低電圧電源１４を充電することができるので、オルタネータを省略することができる。
上記実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０が双方向ＤＣ－ＤＣコンバータである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１のプリチャージ装置としてのＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、低電圧電源１４から低電圧回路４０に供給される電力を昇圧して、高電圧回路７０に供給可能な昇圧コンバータであってもよい。この場合、エンジン２にはオルタネータが機械的に接続され、オルタネータの発電電力によって低電圧電源１４が充電（蓄電）される。なお、上記実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０によって、高電圧回路７０の電力を降圧して、低電圧回路４０に供給し、低電圧電源１４を充電することができるので、オルタネータを省略することができる。
【0106】
＜変形例２＞
上記実施形態では、低電圧電源１４が設けられる低電圧回路４０と、高電圧電源１７が設けられる高電圧回路７０との間にＤＣ－ＤＣコンバータ２０を設ける例について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、第１電源３１４が設けられる第１電気回路３４０と第２電源３１７が設けられる第２電気回路３７０とが同電位である場合には、第１電気回路３４０および第２電気回路３７０のそれぞれにプリチャージ装置としてのリレー回路１８，３１８を設けるようにしてもよい。リレー回路３１８は、第２電気回路３７０に設けられるリレー回路１８と同様、メインリレー１８ｂ、プリチャージリレー１８ｃおよびプリチャージ抵抗１８ｄを有する。
上記実施形態では、低電圧電源１４が設けられる低電圧回路４０と、高電圧電源１７が設けられる高電圧回路７０との間にＤＣ－ＤＣコンバータ２０を設ける例について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、第１電源３１４が設けられる第１電気回路３４０と第２電源３１７が設けられる第２電気回路３７０とが同電位である場合には、第１電気回路３４０および第２電気回路３７０のそれぞれにプリチャージ装置としてのリレー回路１８，３１８を設けるようにしてもよい。リレー回路３１８は、第２電気回路３７０に設けられるリレー回路１８と同様、メインリレー１８ｂ、プリチャージリレー１８ｃおよびプリチャージ抵抗１８ｄを有する。
【0107】
本変形例では、上記実施形態で説明したＤＣ－ＤＣコンバータ２０に代えて、第１電気回路３４０と第２電気回路３７０との間に制御コンバータ３２０が設けられる。制御コンバータ３２０は、スタータモータ２１の駆動時、およびオルタネータが設けられている場合にはオルタネータの発電時に、第２電気回路３７０に電圧の揺らぎが生じることを抑制するために設けられる。
【0108】
＜変形例３＞
上記実施形態では、基本的には、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うように設定されている車体コントローラ１３において、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能であるか否かを判定し、プリチャージが可能でないと判定された場合にＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図６に示すように、車体コントローラ１３は、基本的には、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うように設定され、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能であるか否かを判定し、プリチャージが可能でないと判定された場合にリレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うようにしてもよい。
上記実施形態では、基本的には、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うように設定されている車体コントローラ１３において、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能であるか否かを判定し、プリチャージが可能でないと判定された場合にＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図６に示すように、車体コントローラ１３は、基本的には、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うように設定され、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能であるか否かを判定し、プリチャージが可能でないと判定された場合にリレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行うようにしてもよい。
【0109】
図６のフローチャートでは、図４のステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１２５の処理が削除され、ステップＳ１３０，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１４５，Ｓ１５０，Ｓ１５５，Ｓ１６０，Ｓ１６５の処理が、それぞれステップＳ４３０，Ｓ４３５，Ｓ４４０，Ｓ４４５，Ｓ４５０，Ｓ４５５，Ｓ４６０，Ｓ４６５の処理に置き換えられている。
【0110】
ステップＳ４３０において、車体コントローラ１３は、図４のステップＳ１５５と同様の処理として、コンバータコントローラ２０ａに、制御モードをプリチャージモードに設定する信号を出力する処理を実行し、ステップＳ４３５へ進む。
【0111】
ステップＳ４３５において、車体コントローラ１３は、図４のステップＳ１６０と同様の処理として、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かを判定する処理を実行する。ステップＳ４３５において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したと判定されるとステップＳ４４０へ進み、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しなかったと判定されるとステップＳ４４５へ進む。
【0112】
ステップＳ４４０において、車体コントローラ１３は、コンバータ異常フラグをオフに設定し、ステップＳ４５０へ進む。ステップＳ４５０において、車体コントローラ１３は、メインリレー１８ｂにオン（導通）信号を出力し、ステップＳ１７０へ進む。
【0113】
ステップＳ４４５において、車体コントローラ１３は、コンバータ異常フラグをオンに設定し、ステップＳ４５５へ進む。ステップＳ４５５において、車体コントローラ１３は、図４のステップＳ１３０と同様の処理として、プリチャージリレー１８ｃにオン（導通）信号を出力する処理を実行し、ステップＳ４６０へ進む。
【0114】
ステップＳ４６０において、車体コントローラ１３は、図４のステップＳ１３５と同様の処理として、リレー回路１８のプリチャージリレー１８ｃにより平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かを判定する処理を実行する。ステップＳ４６０において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したと判定されると、ステップＳ４６５へ進む。ステップＳ４６０において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しなかったと判定されると、ステップＳ１９０へ進む。
【0115】
ステップＳ４６５において、車体コントローラ１３は、図４のステップＳ１５０と同様の処理として、プリチャージリレー１８ｃにオフ（遮断）信号を出力し、メインリレー１８ｂにオン（導通）信号を出力し、ステップＳ１８０へ進む。
【0116】
本変形例では、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の異常を表すコンバータ異常フラグがオンに設定されている場合には、車体コントローラ１３は、コンバータコントローラ２０ａに、制御モードを停止モードに設定する信号を出力する。また、車体コントローラ１３は、表示制御信号を表示装置８１に出力し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０が異常であることを表す表示画像を表示装置８１の表示画面に表示させる。
【0117】
なお、本変形例では、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定する処理を省略する例について説明したが、ステップＳ４４５とステップＳ４５５との間で、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定する処理を実行してもよい。この場合、高電圧電源１７が異常であると判定されると、ステップＳ１９０へ進み、高電圧電源１７が異常でないと判定されると、ステップＳ４５５へ進む。
【0118】
＜変形例４＞
上記実施形態では、コントロールバルブ４１を駆動するバルブ駆動装置として、電動モータ１２とパイロットポンプ１１を有するものを採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、コントロールバルブ４１のスプールと、電動モータの可動片とをリンクワイヤーで接続し、電動モータの駆動によりスプールを直接動作させることのできる直動型のバルブ駆動装置を採用してもよい。この場合、パイロットポンプ１１は省略され、油圧パイロット式の操作装置４５に代えて電気式の操作レバーが採用され、電気式操作レバーの操作量に応じて、電動モータを駆動し、コントロールバルブ４１のスプールを電動モータで直接駆動させる。なお、コントロールバルブ４１は、スプールをソレノイドによって駆動させる電動駆動式のバルブとすることもできる。この場合、ソレノイドが電動駆動源となる。
上記実施形態では、コントロールバルブ４１を駆動するバルブ駆動装置として、電動モータ１２とパイロットポンプ１１を有するものを採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、コントロールバルブ４１のスプールと、電動モータの可動片とをリンクワイヤーで接続し、電動モータの駆動によりスプールを直接動作させることのできる直動型のバルブ駆動装置を採用してもよい。この場合、パイロットポンプ１１は省略され、油圧パイロット式の操作装置４５に代えて電気式の操作レバーが採用され、電気式操作レバーの操作量に応じて、電動モータを駆動し、コントロールバルブ４１のスプールを電動モータで直接駆動させる。なお、コントロールバルブ４１は、スプールをソレノイドによって駆動させる電動駆動式のバルブとすることもできる。この場合、ソレノイドが電動駆動源となる。
【0119】
＜変形例５＞
上記実施形態では、油圧ショベル１を動作させるのに必要な電動駆動源として、パイロットポンプ１１を駆動する電動モータ１２を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジン２を冷却させるための冷却ファンの電動モータも油圧ショベル１を動作させるのに必要な電動駆動源の一つといえる。冷却ファンを駆動させることができないと、エンジン２を冷却することができず、油圧ショベル１のエンジン２を始動させることができないためである。また、エンジン２の始動が可能な場合であってもエンジン２の温度上昇を抑制することができないため、油圧ショベル１の動作は著しく制限されることになる。なお、本変形例では、パイロットポンプ１１をエンジン２によって駆動する。本変形例では、高電圧電源１７の異常、あるいはプリチャージリレー１８ｃの異常がある場合であってもＤＣ－ＤＣコンバータ２０によって、高電圧回路７０に設けられるコンデンサのプリチャージが可能であるため、冷却ファンを駆動することができる。その結果、油圧ショベル１を動作させることができる。つまり、本変形例によれば、上記実施形態と同様、油圧ショベル１が動作できない状況を少なくすることができる。
上記実施形態では、油圧ショベル１を動作させるのに必要な電動駆動源として、パイロットポンプ１１を駆動する電動モータ１２を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジン２を冷却させるための冷却ファンの電動モータも油圧ショベル１を動作させるのに必要な電動駆動源の一つといえる。冷却ファンを駆動させることができないと、エンジン２を冷却することができず、油圧ショベル１のエンジン２を始動させることができないためである。また、エンジン２の始動が可能な場合であってもエンジン２の温度上昇を抑制することができないため、油圧ショベル１の動作は著しく制限されることになる。なお、本変形例では、パイロットポンプ１１をエンジン２によって駆動する。本変形例では、高電圧電源１７の異常、あるいはプリチャージリレー１８ｃの異常がある場合であってもＤＣ－ＤＣコンバータ２０によって、高電圧回路７０に設けられるコンデンサのプリチャージが可能であるため、冷却ファンを駆動することができる。その結果、油圧ショベル１を動作させることができる。つまり、本変形例によれば、上記実施形態と同様、油圧ショベル１が動作できない状況を少なくすることができる。
【0120】
＜変形例６＞
油圧ショベル１は、アイドリングストップ条件が成立した場合に、エンジン２を停止させるアイドリングストップ機能を備えている場合がある。上記実施形態では、電源異常フラグがオンに設定されている場合に、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９の出力を制限する例について説明したが、これに加えてアイドリングストップ機能を制限するようにしてもよい。
油圧ショベル１は、アイドリングストップ条件が成立した場合に、エンジン２を停止させるアイドリングストップ機能を備えている場合がある。上記実施形態では、電源異常フラグがオンに設定されている場合に、電動モータ１２および電動コンプレッサ２９の出力を制限する例について説明したが、これに加えてアイドリングストップ機能を制限するようにしてもよい。
【0121】
本変形例に係る車体コントローラ１３は、アイドリングストップ条件が成立したか否かを判定する。アイドリングストップ条件は、油圧ショベル１の操作装置４５のレバー４５ａの操作が所定時間ｔｃなされていない場合に成立する。また、アイドリングストップ条件は、油圧ショベル１の操作装置４５のレバー４５ａの操作がなされている場合、あるは、油圧ショベル１の操作装置４５のレバー４５ａの操作がなされていない場合であって所定時間ｔｃが経過していない場合には成立しない。
【0122】
車体コントローラ１３は、操作装置４５の操作量を検出する操作センサ４５ｓの検出結果およびコントローラ１３の記憶装置に記憶されている閾値ｔｃに基づいて、アイドリングストップ条件が成立しているか否かを判定する。なお、車体コントローラ１３は、操作装置４５の操作量Ｌが閾値Ｌ０未満である場合、操作がなされていないと判定し、操作量Ｌが閾値Ｌ０以上である場合、操作がなされていると判定する。閾値Ｌ０は、操作装置４５の操作がなされているか否かを判定するための閾値であり、予め、車体コントローラ１３の記憶装置に記憶されている。
【0123】
車体コントローラ１３は、リレー回路１８のプリチャージリレー１８ｃにより平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを正常に完了することができた場合には、アイドリングストップ条件が成立したときにエンジン２を停止させる。一方、車体コントローラ１３は、高電圧電源１７が異常な状態であり、リレー回路１８のプリチャージリレー１８ｃにより平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定された場合であって、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを完了することができたときには、アイドリングストップ条件が成立したとしてもエンジン２を停止させない。これにより、エンジン２を駆動させて、発電電動機３によって発電電力を発生し続けることができるため、電源（１４，１７）の電池残量が低下することに起因して、油圧ショベル１を動作させることができなくなるという事態を回避することができる。したがって、本変形例によれば、アイドリングストップ機能を有する油圧ショベル１において、油圧ショベル１が動作できない状況を少なくすることができる。
【0124】
なお、上記アイドリングストップ条件は、一例であり、種々のアイドリングストップ条件を採用することができる。例えば、油圧ショベル１の運転室８に設けられるゲートロックレバーが開かれ、オペレータが運転室８から降りることができる状態となったときに、アイドリングストップ条件が成立するようにしてもよい。
【0125】
＜変形例７＞
上記実施形態では、第１の平滑コンデンサ１５ｃと第２の平滑コンデンサ１６ｃとを設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１および第２の平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのいずれか一方を省略してもよい。
上記実施形態では、第１の平滑コンデンサ１５ｃと第２の平滑コンデンサ１６ｃとを設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１および第２の平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのいずれか一方を省略してもよい。
【0126】
＜変形例８＞
上記実施形態では、高電圧電源１７の電流値Ｉ、電圧値Ｖ、温度Ｔ等の状態情報を個別に閾値と比較して、それらの状態が異常な状態であるか否かを判定し、それらの判定結果から高電圧電源１７が異常であるか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。高電圧電源１７が異常であるか否かの判定方法は、種々採用することができる。
上記実施形態では、高電圧電源１７の電流値Ｉ、電圧値Ｖ、温度Ｔ等の状態情報を個別に閾値と比較して、それらの状態が異常な状態であるか否かを判定し、それらの判定結果から高電圧電源１７が異常であるか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。高電圧電源１７が異常であるか否かの判定方法は、種々採用することができる。
【0127】
＜変形例８－１＞
例えば、高電圧電源１７の電流値Ｉ、電圧値Ｖ、温度Ｔ等の状態情報のうち、複数の状態情報から高電圧電源１７の異常を判定するための判定指標を演算し、その判定指標と記憶装置に記憶されている閾値とを比較することによって、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定してもよい。
例えば、高電圧電源１７の電流値Ｉ、電圧値Ｖ、温度Ｔ等の状態情報のうち、複数の状態情報から高電圧電源１７の異常を判定するための判定指標を演算し、その判定指標と記憶装置に記憶されている閾値とを比較することによって、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定してもよい。
【0128】
＜変形例８－２＞
高電圧電源１７の電圧のばらつきを表す指標と記憶装置に記憶されている閾値とを比較することによって、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定してもよい。
高電圧電源１７の電圧のばらつきを表す指標と記憶装置に記憶されている閾値とを比較することによって、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定してもよい。
【0129】
＜変形例８－３＞
高電圧電源１７に漏電検出回路を設け、この検出回路によって漏電電流を検出するようにしてもよい。この場合、車体コントローラ１３は、漏電電流が検出されたことを表す信号が入力されたとき、高電圧電源１７が異常であると判定する。
高電圧電源１７に漏電検出回路を設け、この検出回路によって漏電電流を検出するようにしてもよい。この場合、車体コントローラ１３は、漏電電流が検出されたことを表す信号が入力されたとき、高電圧電源１７が異常であると判定する。
【0130】
＜変形例８－４＞
車体コントローラ１３は、バッテリコントローラ１７ｂに設けられるセンサが異常であることを表す信号が入力されたとき、高電圧電源１７が異常であると判定してもよい。
車体コントローラ１３は、バッテリコントローラ１７ｂに設けられるセンサが異常であることを表す信号が入力されたとき、高電圧電源１７が異常であると判定してもよい。
【0131】
＜変形例９＞
上記実施形態では、車体コントローラ１３が、バッテリコントローラ１７ｂから取得した高電圧電源１７の状態情報に基づいて、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。上記実施形態で説明した異常判定をバッテリコントローラ１７ｂが行ってもよい。この場合、バッテリコントローラ１７ｂから車体コントローラ１３に、異常判定結果を表す信号が出力される。車体コントローラ１３は、バッテリコントローラ１７ｂから異常であることを表す判定結果を取得した場合、高電圧電源１７が異常であると判定し、バッテリコントローラ１７ｂから異常でないこと（正常であること）を表す判定結果を取得した場合、高電圧電源１７は異常でないと判定する。
上記実施形態では、車体コントローラ１３が、バッテリコントローラ１７ｂから取得した高電圧電源１７の状態情報に基づいて、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。上記実施形態で説明した異常判定をバッテリコントローラ１７ｂが行ってもよい。この場合、バッテリコントローラ１７ｂから車体コントローラ１３に、異常判定結果を表す信号が出力される。車体コントローラ１３は、バッテリコントローラ１７ｂから異常であることを表す判定結果を取得した場合、高電圧電源１７が異常であると判定し、バッテリコントローラ１７ｂから異常でないこと（正常であること）を表す判定結果を取得した場合、高電圧電源１７は異常でないと判定する。
【0132】
＜変形例１０＞
上記実施形態では、高電圧回路７０に接続される補機として電動コンプレッサ２９が設けられている例について説明したが、補機はこれに限定されない。例えば、高電圧回路７０に接続される補機としては、油圧システムを制御するための電磁比例弁、エンジン２を冷却するファンの電動モータ等がある。
上記実施形態では、高電圧回路７０に接続される補機として電動コンプレッサ２９が設けられている例について説明したが、補機はこれに限定されない。例えば、高電圧回路７０に接続される補機としては、油圧システムを制御するための電磁比例弁、エンジン２を冷却するファンの電動モータ等がある。
【0133】
＜変形例１１＞
上記実施形態では、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定し、高電圧電源１７が異常である場合、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図４に示すステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１２５は省略してもよい。この場合、高電圧電源１７の内部配線が断線している等、高電圧電源１７が異常な状態である場合、ステップＳ１３５において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しなかったと判定される。したがって、ステップＳ１３５は、プリチャージリレー１８ｃおよび高電圧電源１７に異常があるか否かを判定する処理に相当する。このため、本変形例では、ステップＳ１４０において、車体コントローラ１３は、リレー異常フラグおよび電源異常フラグをオフにし、ステップＳ１５０へ進む。また、ステップＳ１４５において、車体コントローラ１３は、プリチャージリレー１８ｃにオフ（遮断）信号を出力し、リレー異常フラグおよび電源異常フラグをオンにし、ステップＳ１５５へ進む。
上記実施形態では、高電圧電源１７が異常であるか否かを判定し、高電圧電源１７が異常である場合、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図４に示すステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１２５は省略してもよい。この場合、高電圧電源１７の内部配線が断線している等、高電圧電源１７が異常な状態である場合、ステップＳ１３５において、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了しなかったと判定される。したがって、ステップＳ１３５は、プリチャージリレー１８ｃおよび高電圧電源１７に異常があるか否かを判定する処理に相当する。このため、本変形例では、ステップＳ１４０において、車体コントローラ１３は、リレー異常フラグおよび電源異常フラグをオフにし、ステップＳ１５０へ進む。また、ステップＳ１４５において、車体コントローラ１３は、プリチャージリレー１８ｃにオフ（遮断）信号を出力し、リレー異常フラグおよび電源異常フラグをオンにし、ステップＳ１５５へ進む。
【0134】
＜変形例１２＞
上記実施形態では、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを開始してから所定時間ｔ０を経過したときにプリチャージが完了していない場合、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４に示すステップＳ１４５の処理が完了した後、ステップＳ１９０へ進むようにしてもよい。本変形例では、ステップＳ１１０において、高電圧電源１７が異常であると判定されると、ステップＳ１２５へ進み、ステップＳ１２５の処理が完了するとステップＳ１５５へ進む。つまり、高電圧電源１７が異常であり、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定されると、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが行われる。
上記実施形態では、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを開始してから所定時間ｔ０を経過したときにプリチャージが完了していない場合、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージを行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４に示すステップＳ１４５の処理が完了した後、ステップＳ１９０へ進むようにしてもよい。本変形例では、ステップＳ１１０において、高電圧電源１７が異常であると判定されると、ステップＳ１２５へ進み、ステップＳ１２５の処理が完了するとステップＳ１５５へ進む。つまり、高電圧電源１７が異常であり、リレー回路１８により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが可能でないと判定されると、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０により平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが行われる。
【0135】
＜変形例１３＞
上記実施形態では、低電圧電源１４が鉛蓄電池である例について説明したが、低電圧電源１４はこれに限らず、種々の蓄電装置を採用することができる。同様に、上記実施形態では、高電圧電源１７がリチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備える蓄電装置１７ａを備える例について説明したが、高電圧電源１７はこれに限られない。高電圧電源１７としては、ニッケル水素二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置を備えるものとしてもよいし、電気二重層のキャパシタを備えるものとしてもよい。
上記実施形態では、低電圧電源１４が鉛蓄電池である例について説明したが、低電圧電源１４はこれに限らず、種々の蓄電装置を採用することができる。同様に、上記実施形態では、高電圧電源１７がリチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備える蓄電装置１７ａを備える例について説明したが、高電圧電源１７はこれに限られない。高電圧電源１７としては、ニッケル水素二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置を備えるものとしてもよいし、電気二重層のキャパシタを備えるものとしてもよい。
【0136】
＜変形例１４＞
上記実施形態では、プリチャージ完了判定部１３３は、各電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓからの信号に基づいて、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。高電圧回路７０の電圧（バス電圧）は、いずれの場所でも同様の検出結果が得られるため、各電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓのうち少なくとも一つの信号に基づいて、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かを判定してもよい。なお、複数の電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓからの信号に基づいて判定処理を実行することで、判定結果の信頼性を向上することができる。
上記実施形態では、プリチャージ完了判定部１３３は、各電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓからの信号に基づいて、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。高電圧回路７０の電圧（バス電圧）は、いずれの場所でも同様の検出結果が得られるため、各電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓのうち少なくとも一つの信号に基づいて、平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃのプリチャージが正常に完了したか否かを判定してもよい。なお、複数の電圧センサ１５ｓ，１６ｓ，２０ｓからの信号に基づいて判定処理を実行することで、判定結果の信頼性を向上することができる。
【0137】
＜変形例１５＞
上記実施形態では、インバータ１５，１６の平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃがプリチャージ対象である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、高電圧回路７０に昇圧コンバータを設ける場合には、昇圧コンバータのコンデンサもプリチャージ対象となる。
上記実施形態では、インバータ１５，１６の平滑コンデンサ１５ｃ，１６ｃがプリチャージ対象である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、高電圧回路７０に昇圧コンバータを設ける場合には、昇圧コンバータのコンデンサもプリチャージ対象となる。
【0138】
＜変形例１６＞
上記実施形態では、作業機械として、電動駆動源を有する油圧ショベル１を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。電動駆動源を有するホイールローダ、クレーン等、種々の作業機械に本発明を適用することができる。
上記実施形態では、作業機械として、電動駆動源を有する油圧ショベル１を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。電動駆動源を有するホイールローダ、クレーン等、種々の作業機械に本発明を適用することができる。
【0139】
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。
【符号の説明】
【0140】
１…油圧ショベル（作業機械）、２…エンジン、３…発電電動機（発電機）、４…メインポンプ、１１…パイロットポンプ、１２…電動モータ（電動駆動源）、１３…車体コントローラ（制御装置）、１４…低電圧電源（第１電源）、１５ｃ，１６ｃ…平滑コンデンサ（コンデンサ）、１６…インバータ、１６ａ…インバータ回路、１７…高電圧電源（第２電源）、１８…リレー回路（第２プリチャージ装置）、１８ｂ…メインリレー、１８ｃ…プリチャージリレー、１８ｄ…プリチャージ抵抗、２０…ＤＣ－ＤＣコンバータ（第１プリチャージ装置）、４０…低電圧回路（第１電気回路）、４１…コントロールバルブ、４５…操作装置、６０…油圧アクチュエータ、７０…高電圧回路（第２電気回路）、３１４…第１電源、３１７…第２電源、３１８…リレー回路（第１プリチャージ装置）、３４０…第１電気回路、３７０…第２電気回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】