JP4898521B2

JP4898521B2 - ハイブリッド建設機械

Info

Publication number: JP4898521B2
Application number: JP2007090268A
Authority: JP
Inventors: 宏昭井上
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008248545A

Description

本発明は、油圧シリンダ等の油圧系アクチュエータとともに、上部旋回体を旋回作動させる旋回モータを備えるショベル等のハイブリッド建設機械に関するものである。

近年、ショベル等の建設機械にあっては、排ガス・騒音対策等の観点から、エンジンと電動モータを併用するハイブリッド化が進んでいる。ハイブリッド建設機械は、エンジンに加えて、発電電動機および蓄電器を備え、油圧ポンプの駆動をエンジン駆動、蓄電器駆動、エンジン駆動と蓄電器によるアシスト駆動を選択切換えして行うことを基本とする。そして、従来のハイブリッド建設機械にあっては、全てのアクチュエータを油圧ポンプの駆動で行うことを基本としていたが、最近では、作業環境や機能的な面を考慮し、電力で駆動した方が都合のよいアクチュエータには蓄電器の電力で駆動する電動モータ等の電動系アクチュエータを、油圧で駆動する油圧系アクチュエータに混在させる形式のものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような油圧系アクチュエータと電動系アクチュエータを混在させるハイブリッド建設機械では、油圧系アクチュエータを制御するための操作手段と電動系アクチュエータを制御するための操作手段とが必要となる。この場合、油圧系アクチュエータに対してはパイロット油圧で遠隔操作する操作レバーを用いるが、電動系アクチュエータに対しては単純な電気的スイッチを用いるのが一般的といえる。しかしながら、このような操作手段の構成によると、たとえば電気スイッチでは反力感がない等、電動系アクチュエータに対する操作手段の操作感覚が油圧系アクチュエータに対する操作手段の操作感覚と違い過ぎて、一連の作業を行う上で、オペレータに違和感を与えてしまう。

そこで、特許文献１では、電動系アクチュエータに対する操作手段も、油圧系アクチュエータに対する操作手段と同様に、パイロット油圧で遠隔操作する油圧パイロット操作弁で構成し、この油圧パイロット操作弁に生ずるパイロット２次圧を圧力センサで電気信号に変換して制御部に出力し、制御部で電動系アクチュエータを制御するようにしている。

特開２００５−２９０６７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものでは、電動系アクチュエータの操作に際して油圧系アクチュエータの操作の場合と同じ操作感覚が得られるものの、例えば油圧パイロット操作弁と圧力センサとの間の経路における油圧抜け等の不慮の事態が生じた場合には、電動系アクチュエータを適正に制御できなくなってしまい、操作レバーの操作に伴う信号に関する冗長性に欠けるものである。

一方、電動系アクチュエータの操作に電気的スイッチを用いる場合には、油圧系アクチュエータの操作の場合と同様の操作感覚が得られない上に、例えは電気的スイッチに断線等の不慮の事態が生じた場合には、電動系アクチュエータを適正に制御できなくなってしまい、電気的スイッチの操作に伴う信号に関する冗長性に欠けるものである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、旋回モータを駆動させるための操作用にパイロット油圧で遠隔操作する旋回操作レバーを用いる場合に、旋回操作レバーの操作に伴う信号に関する冗長性を向上させ、旋回モータを適正に制御することができるハイブリッド建設機械を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるハイブリッド建設機械は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの油圧で駆動される油圧系アクチュエータと、蓄電器の電力で駆動される旋回モータとを備えるハイブリッド建設機械において、前記旋回モータを遠隔操作する旋回操作レバーと、該旋回操作レバーの操作方向、操作量を電気的に検出するポジションセンサと、前記旋回操作レバーの操作方向、操作量に応じて生ずるパイロット２次圧を電気信号に変換する圧力センサと、前記旋回モータの回転数を検出する回転数検出計と、前記ポジションセンサ、前記圧力センサおよび前記回転数検出計の出力信号を取り込んで前記旋回モータの動作を制御するとともに、これらの出力信号が所定の条件を満たさないときには警報を発する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるハイブリッド建設機械は、上記発明において、前記旋回操作レバーに対するパイロット油圧の供給を遮断させるためのロックレバーを備え、前記制御部は、前記ロックレバーがロック位置に操作された状態では警報を発しないように制御することを特徴とする。

また、本発明にかかるハイブリッド建設機械は、上記発明において、前記制御部は、前記ポジションセンサの出力信号と前記圧力センサの出力信号とが不整合で、前記回転数検出計により検出された前記旋回モータの回転数が０でない場合には、前記旋回モータに対してゼロ速度指令により停止制御を行うことを特徴とする。

本発明にかかるハイブリッド建設機械は、回転数検出計によって検出される旋回モータの回転数とともに、旋回モータを遠隔操作する旋回操作レバーの操作情報として、旋回操作レバーの操作方向、操作量を電気的に検出するポジションセンサの出力信号と、旋回操作レバーの操作方向、操作量に応じて生ずるパイロット２次圧を電気信号に変換する圧力センサの出力信号との２系統の出力信号を制御部に取り込んで、旋回モータの動作を制御するとともに、これらの出力信号が所定の条件を満たさないときには警報を発するようにしたので、旋回操作レバーの操作情報として２系統の出力信号間に不一致、不整合等があった場合には、何らかの不慮の事態が生じたものとして警報を発してオペレータに知らせる等、適正に対処することができ、よって、旋回操作レバーの操作に伴う信号に関する冗長性を向上させ、旋回モータを適正に制御することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態は、ハイブリッド建設機械としてハイブリッドショベルへの適用例を示す。

図１は、本実施の形態のハイブリッドショベル１の全体構成を示すブロック図である。ハイブリッドショベル１は、図示しない上部旋回体と下部走行体を備え、下部走行体は左右の履帯からなる。車体にはブーム、アーム、バケットからなる作業機が取り付けられている。ブーム用油圧シリンダ３１が駆動することによりブームが作動し、アーム用油圧シリンダ３２が駆動することによりアームが作動し、バケット用油圧シリンダ３３が駆動することによりバケットが作動する。また、右走行用油圧モータ３５、左走行用油圧モータ３６、がそれぞれ駆動することにより右履帯、左履帯が回転する。

また、旋回マシナリ１０４の駆動軸に電動モータからなる旋回モータ１０３が連結されており、この旋回モータ１０３が駆動することにより旋回マシナリ１０４が駆動し、スイングピニオン、スイングサークル等を介して上部旋回体が旋回作動する。すなわち、本実施の形態のハイブリッドショベル１は、上部旋回体を旋回モータ１０３なる電動系アクチュエータで旋回作動させる電動旋回システムとしてハイブリッド構成されている。

エンジン２は、ディーゼルエンジンであり、その出力（馬力；ｋｗ）の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整はエンジン２の燃料噴射ポンプに付設したガバナ４を制御することで行われる。

コントローラ（制御部）６は、ガバナ４に対して、エンジン回転数を目標回転数ｎcomにするための回転指令値を出力し、ガバナ４は、所望の目標トルク線で目標回転数ｎcomが得られるように燃料噴射量を増減する。

エンジン２の出力軸は、ＰＴＯ軸１０を介して発電電動機１１の駆動軸に連結されている。発電電動機１１は発電作用と電動作用を行う。つまり、発電電動機１１は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。

発電電動機１１には、発電電動機コントローラ１００が電気的に接続され、この発電電動機コントローラ１００に接続されたインバータ１３によってトルク制御される。インバータ１３は、コントローラ６から出力される発電電動機指令値ＧＥＮcomに応じて発電電動機コントローラ１００を介して発電電動機１１をトルク制御する。インバータ１３は、発電電動機コントローラ１００、直流電源線を介して蓄電器１２に電気的に接続されている。

蓄電器１２は、キャパシタや蓄電池などによって構成され、発電電動機１１が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する（充電する）。また、蓄電器１２はこの蓄電器１２に蓄積された電力をインバータ１３に供給する。なお、本明細書ではキャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池も含めて「蓄電器」と称するものとする。

エンジン２の出力軸にはＰＴＯ軸１０を介して油圧ポンプ３の駆動軸が連結されており、エンジン出力軸が回転することにより油圧ポンプ３が駆動する。油圧ポンプ３は、可変容量型の油圧ポンプであり、斜板３ａの傾転角が変化することで容量ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）が変化する。

油圧ポンプ３から吐出圧ＰＲp、流量Ｑ（ｃｃ／ｍｉｎ）で吐出された圧油は、ブーム用操作弁２１、アーム用操作弁２２、バケット用操作弁２３、右走行用操作弁２５、左走行用操作弁２６にそれぞれ供給される。ポンプ吐出圧ＰＲpは、油圧センサ７で電気信号に変換されて検出され、油圧検出信号がコントローラ６に入力される。

ブーム用操作弁２１、アーム用操作弁２２、バケット用操作弁２３、右走行用操作弁２５、左走行用操作弁２６から出力された圧油はそれぞれ、油圧系アクチュエータであるブーム用油圧シリンダ３１、アーム用油圧シリンダ３２、バケット用油圧シリンダ３３、右走行用油圧モータ３５、左走行用油圧モータ３６に供給される。これによりブーム用油圧シリンダ３１、アーム用油圧シリンダ３２、バケット用油圧シリンダ３３、右走行用油圧モータ３５、左走行用油圧モータ３６がそれぞれ駆動され、ブーム、アーム、バケット、下走行体の右履帯、左履帯が作動する。

一方、旋回モータ１０３は、発電作用と電動作用を行う。つまり、旋回モータ１０３は、電動機として作動もし、また発電機としても作動する。旋回モータ１０３が電動機として作動したときには上部旋回体が旋回作動し、上部旋回体が旋回を減速したときには上部旋回体の運動エネルギーが吸収されて旋回モータ１０３が発電機として作動する。

旋回モータ１０３は、旋回コントローラ１０２によって駆動制御される。旋回コントローラ１０２は、直流電源線を介して蓄電器１２に電気的に接続されているとともに、発電電動機コントローラ１００に電気的に接続されている。旋回コントローラ１０２、発電電動機コントローラ１００は、コントローラ６から出力される指令に応じて制御される。

旋回モータ１０３に供給されている電流、つまり上部旋回体の負荷を示す旋回負荷電流ＳＷＧcurrは、電流センサ１０１で検出される。電流センサ１０１で検出された旋回負荷電流ＳＷＧcurrは、コントローラ６に入力される。また、旋回モータ１０３の回転数を検出する旋回速度センサ（回転数検出計）１０５を備え、この旋回速度センサ１０５により検出された旋回モータ１０３の回転速度（回転数）ＳＷＧspdは、コントローラ６に入力される。

なお、旋回マシナリ１０４は、駐車ブレーキ１０４ａを内蔵しており、この駐車ブレーキ１０４ａを作動させて旋回モータ１０３にブレーキをかけることにより上部旋回体を停止状態に維持する。

また、ハイブリッドショベル１の運転席の前方の右側、左側にはそれぞれ、作業・旋回用右操作レバー４１、作業・旋回用左操作レバー４２が設けられているとともに、走行用右操作レバー４３、走行用左操作レバー４４が設けられている。

作業・旋回用右操作レバー４１は、ブーム、バケットをパイロット油圧で遠隔操作するための操作レバーであり、操作方向に応じてブーム、バケットを作動させるとともに、操作量に応じた速度でブーム、バケットを作動させる。作業・旋回用右操作レバー４１に対するパイロット油圧は、油圧ポンプ３に内蔵の自己圧減圧弁によって油圧ポンプ３をＰＰＣ元圧として供給される。

操作レバー４１がブームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４１の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰＲboが、ブーム用操作弁２１の各パイロットポートのうちレバー傾動方向（ブーム上げ方向、ブーム下げ方向）に対応するパイロットポート２１ａに加えられる。

同様に、操作レバー４１がバケットを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４１の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰＲbkが、バケット用操作弁２３の各パイロットポートのうちレバー傾動方向（バケット掘削方向、バケットダンプ方向）に対応するパイロットポート２３ａに加えられる。

作業・旋回用左操作レバー（旋回操作レバー）４２は、アーム、上部旋回体をパイロット油圧で遠隔操作するための操作レバーであり、操作方向に応じてアーム、上部旋回体を作動させるとともに、操作量に応じた速度でアーム、上部旋回体を作動させる。作業・旋回用左操作レバー４２に対するパイロット油圧は、油圧ポンプ３に内蔵の自己圧減圧弁によって油圧ポンプ３をＰＰＣ元圧として供給される。

操作レバー４２が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４２の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、ポジションセンサ４６によって検出された右旋回操作量、左旋回操作量を示す旋回レバー信号Ｌswがコントローラ６に入力される。なお、ポジションセンサ４６としては、ポテンショメータ、磁気抵抗素子、ホールＩＣ等を用いることができる。

また、操作レバー４２がアームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４２の傾動量に応じたパイロット２次圧（ＰＰＣ圧）ＰＲarが、アーム用操作弁２２の各パイロットポートのうちレバー傾動方向（アーム掘削方向、アームダンプ方向）に対応するパイロットポート２２ａに加えられる。

また、操作レバー４２が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４２の傾動量に応じたパイロット２次圧（ＰＰＣ圧）ＰＲswが生ずるが、このＰＰＣ圧ＰＲswは、油圧センサ（圧力センサ）４８によって電気信号に変換されてコントローラ６に入力される。ここで、操作レバー４２は、レバー傾動方向に応じた左右の切換弁を有し、左右それぞれの切換弁の出力ポート内にパイロット２次圧を生ずるものであり、油圧センサ４８も左右の出力ポートに対応して２個設けられるが、図１等では１個の油圧センサにまとめて示している。

なお、操作レバー４２近傍には、油圧ポンプ３の自己圧減圧弁からのパイロット油圧の供給を断続させるために図示しないロック弁を開閉させるＰＰＣロックレバー（ロックレバー）４７が付設されている。このＰＰＣロックレバー４７は、たとえば当該ハイブリッドショベル１に対するオペレータの昇降等に際してオペレータが倒すことによりＰＰＣロック状態となり、ロック弁が閉じられて操作レバー４１〜４４等に対するパイロット油圧の供給が遮断され、上部旋回体等の作業機が不用意に動作しないように制御される。ＰＰＣロックレバー４７の状態信号はコントローラ６に入力される。

走行用右操作レバー４３、走行用左操作レバー４４はそれぞれ右履帯、左履帯を作動させるための操作レバーであり、操作方向に応じて履帯を作動させるとともに、操作量に応じた速度で履帯を作動させる。

操作レバー４３の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰＲcrが、右走行用操作弁２５のパイロットポート２５ａに加えられる。パイロット圧ＰＲcrは、油圧センサ９で検出されて電気信号に変換され、右走行量を示す右走行パイロット圧ＰＲcrがコントローラ６に入力される。

同様に、操作レバー４４の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰＲclが、左走行用操作弁２６のパイロットポート２６ａに加えられる。パイロット圧ＰＲclは、油圧センサ８で検出されて電気信号に変換され、左走行量を示す左走行パイロット圧ＰＲclがコントローラ６に入力される。

各操作弁２１〜２６は流量方向制御弁であり、対応する操作レバー４１〜４４の操作方向に応じた方向にスプールを移動させるとともに、操作レバー４１〜４４の操作量に応じた開口面積だけ油路が開口するようにスプールを移動させる。

ポンプ制御弁５は、コントローラ６から出力される制御電流ｐｃ−ｅｐｃによって動作し、サーボピストンを介してポンプ制御弁５を変化させる。ポンプ制御弁５は、油圧ポンプ３の吐出圧ＰＲp（ｋｇ／ｃｍ²）と油圧ポンプ３の容量ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）の積が制御電流ｐｃ−ｅｐｃに対応するポンプ吸収トルクＴp comを超えないように、油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転角を制御する。この制御は、ＰＣ制御と呼ばれている。

また、発電電動機１１には発電電動機１１の現在の実回転数ＧＥＮspd（ｒｐｍ）、つまりエンジン２の実回転数を検出する回転センサ１４が付設されている。回転センサ１４で検出される実回転数ＧＥＮspdを示す信号はコントローラ６に入力される。

また、畜電器１２には、この畜電器１２の電圧ＢＡＴＴvoltを検出する電圧センサ１５が設けられている。電圧センサ１５で検出される電圧ＢＡＴＴvoltを示す信号はコントローラ６に入力される。

コントローラ６は、ガバナ４に対して、回転指令値を出力して、現在の油圧ポンプ３の負荷に応じた目標回転数が得られるように燃料噴射量を増減して、エンジン２の回転数ｎとトルクＴを調整する。

また、コントローラ６は、インバータ１３に発電電動機指令値ＧＥＮcomを出力し発電電動機１１を発電作用または電動作用させる。コントローラ６からインバータ１３に対して、発電電動機１１を発電機として作動させるための指令値ＧＥＮcomが出力されると、エンジン２で発生した出力トルクの一部は、エンジン出力軸を介して発電電動機１１の駆動軸に伝達されてエンジン２のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機１１で発生した交流電力はインバータ１３で直流電力に変換されて直流電源線を介して蓄電器１２に電力が蓄積される（充電される）。

また、コントローラ６からインバータ１３に対して、発電電動機１１を電動機として作動させるための指令値ＧＥＮcomが出力されると、インバータ１３は発電電動機１１が電動機として作動するように制御する。すなわち、蓄電器１２から電力が出力され（放電され）蓄電器１２に蓄積された直流電力がインバータ１３で交流電力に変換されて発電電動機１１に供給され、発電電動機１１の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動機１１でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機１１の駆動軸を介してエンジン出力軸に伝達されて、エンジン２の出力トルクに加算される（エンジン２の出力がアシストされる）。この加算した出力トルクは、油圧ポンプ３で吸収される。発電電動機１１の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記発電電動機指令値ＧＥＮcomの内容に応じて変化する。

また、旋回コントローラ１０２は、コントローラ６から出力される指令に応じて制御される。旋回モータ１０３は、コントローラ６による制御の下、旋回コントローラ１０２からの速度指令信号ＳＷＧcomによって制御される。また、旋回マシナリ１０４に内蔵の駐車ブレーキ１０４ａは、コントローラ６からのブレーキ作動／解除指令信号によって制御される。ここで、電動系アクチュエータである旋回モータ１０３の駆動に際しては、油圧系アクチュエータに対する他の操作レバー４１，４３，４４と同様に、パイロット油圧が供給される操作レバー４２を操作するものであり、油圧系アクチュエータの操作の場合と同じ操作感覚で操作することができる。

図２は、図１中から本実施の形態の要部を抽出して示す概略ブロック図である。コントローラ６（旋回コントローラ１０２を含む）には、前述したように、作業・旋回用操作レバー４２が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合にポジションセンサ４６ｂによって検出される旋回レバー信号Ｌswと、作業旋回用操作レバー４２が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合に生ずるパイロット２次圧（ＰＰＣ圧）ＰＲswを油圧センサ４８で電気信号に変換した信号ＰＲswと、旋回速度センサ１０５により検出される旋回モータ１０３の回転速度（回転数）信号ＳＷＧspdとが入力されている。コントローラ６は、これらの入力信号を取り込んで、旋回モータ１０３に対して速度指令信号を出力して旋回モータ１０３の動作を制御するとともに、旋回マシナリ１０４に内蔵された駐車ブレーキ１０４ａに対してブレーキ作動／解除指令信号を出力して駐車ブレーキ１０４ａの動作を制御する。コントローラ６は、後述のエラー発生時にはブザー１０６を駆動させて警報を発する制御も行う。

ここで、コントローラ６が有する図示しないメモリ中には、旋回レバー信号Ｌsw、信号ＰＲsw、回転速度信号ＳＷＧspdに応じた図３に示すような制御内容が制御テーブルとして予め格納されている。また、本実施の形態では、旋回モータ１０３を減速制御する上で、減速指令信号に基づき制御する場合とゼロ速度指令信号に基づき制御する場合とがある。図４（ａ）に示すように操作レバー４２の操作に応じて緩やかに立ち上がる図４（ｂ）の点線で示す速度指令信号に基づき旋回モータ１０３を起動させて所望の回転速度ＳＷＧspdに制御した後、操作レバー４２が中立位置に戻されると、通常は、減速指令信号を出力して、図４中に示すように、回転速度ＳＷＧspdが緩やかに減速するように制御する（減速指令時）。

一方、ゼロ速度指令信号は、後述する旋回モータ起動中のエラー発生時に生成される指令信号であり、エラーが発生すると、操作レバー４２の位置とは無関係に、その時点で回転速度ＳＷＧspd＝０となるゼロ速度指令信号を出力し、旋回モータ１０３の回転速度ＳＷＧspdが極力早く０となるように制御する。この状態を示したのが図４（ｃ）である。図４（ｃ）では、操作レバー４２が所定量操作されたときにエラーが発生し、ゼロ速度指令が発せられた状態を示している。図４（ｄ）では、操作レバー４２を操作した直後にエラーが発生し、ゼロ速度指令が発せられた状態を示している。

図３に示す制御テーブルを参照して、コントローラ６による制御内容について説明する。まず、旋回レバー信号Ｌsw＝０、信号ＰＲsw＝０、回転速度信号ＳＷＧspd＝０なるケースＡの場合は、状態としては中立状態にあり、駐車ブレーキ１０４ａはブレーキのかかった作動状態から作動状態のままに維持し、旋回モータ１０３を停止したレディ状態に制御する。

次に、旋回レバー信号Ｌsw≠０、信号ＰＲsw≠０、回転速度信号ＳＷＧspd＝０なるケースＢの場合は（旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswとのアナログ値は整合している）、状態としては起動状態にあり、駐車ブレーキ１０４ａはブレーキのかかった作動状態からブレーキを解除する解除指令信号を出力し、旋回モータ１０３に対しては旋回レバー信号Ｌsw（または、信号ＰＲsw）の傾動方向、傾動量に応じた速度指令信号を出力し起動制御する。

また、旋回レバー信号Ｌsw≠０、信号ＰＲsw≠０、回転速度信号ＳＷＧspd≠０なるケースＣの場合は（旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswとのアナログ値は整合している）、状態としては旋回中であり、駐車ブレーキ１０４ａをブレーキが解除された解除状態から解除状態のままに維持し、旋回モータ１０３に対しては旋回レバー信号Ｌsw（または、信号ＰＲsw）の傾動方向、傾動量に応じた速度指令信号を出力して旋回動作を制御する。

さらに、旋回レバー信号Ｌsw＝０、信号ＰＲsw＝０、回転速度信号ＳＷＧspd≠０なるケースＤの場合は、状態としては減速状態にあり、駐車ブレーキ１０４ａをブレーキが解除された解除状態から解除状態のままに維持し、旋回モータ１０３に対しては減速指令信号を出力して停止制御する。この制御においては、操作レバー４２が中立位置に操作されてから（旋回レバー信号Ｌswおよび信号ＰＲswが０になってから）、所定時間後に駐車ブレーキ１０４ａに対してブレーキ作動指令信号を出力し、駐車ブレーキ１０４ａを作動させることで旋回モータ１０３を停止状態に維持する。

一方、旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswのどちらか一方のみが０であり、回転速度信号ＳＷＧspd≠０なるケースＥの場合は、状態としては旋回中のエラー状態にあり、駐車ブレーキ１０４ａをブレーキが解除された解除状態から解除状態のままに維持し、旋回モータ１０３に対してはゼロ速度指令信号を出力して強制的かつ早期に停止するように制御する。この際、ブザー１０６を駆動させることでオペレータにエラー発生を発報する。また、この制御においては、ゼロ速度指令によって旋回モータ１０３の旋回が停止した後（回転速度信号ＳＷＧspd＝０になった後）、駐車ブレーキ１０４ａに対してブレーキ作動指令信号を出力し、駐車ブレーキ１０４ａを作動させることで旋回モータ１０３を停止状態に維持する。

また、旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswのどちらか一方のみが０であり、回転速度信号ＳＷＧspd＝０なるケースＦの場合は、状態としては停止時のエラー状態にあり、駐車ブレーキ１０４ａをブレーキ作動状態から作動状態のままに維持し、旋回モータ１０３に対しては停止したレディ状態に維持されるように制御する。この際、ブザー１０６を駆動させることでオペレータにエラー発生を発報する。なお、このケースＦの場合においては、ＰＰＣロックレバー４７がロック位置に操作された状態であれば、例外として、ブザー１０６によるエラー発報を行わないように制御する。

さらに、旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswとがどちらも０でなくそのアナログ値が一致しない不整合で、回転速度信号ＳＷＧspd≠０なるケースＧの場合は、状態としては旋回中のエラー状態にあり、駐車ブレーキ１０４ａをブレーキが解除された解除状態から解除状態のままに維持し、旋回モータ１０３に対してはゼロ速度指令信号を出力して強制的に停止制御する。また、この制御においては、即座に駐車ブレーキ１０４ａを作動状態にすると急停止となってしまうので、ゼロ速度指令によって旋回モータ１０３の旋回が停止した後（回転速度信号ＳＷＧspd＝０になった後）、駐車ブレーキ１０４ａに対してブレーキ作動指令信号を出力し、駐車ブレーキ１０４ａを作動させることで旋回モータ１０３を停止状態に維持する。

また、旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswとがどちらも０でなくそのアナログ値が一致しない不整合で、回転速度信号ＳＷＧspd＝０なるケースＨの場合は、状態としては停止時のエラー状態にあり、駐車ブレーキ１０４ａをブレーキ作動状態から作動状態のままに維持し、旋回モータ１０３に対しては停止したレディ状態に維持されるように制御する。

ここで、操作レバー４２の状態等について考える。操作レバー４２等が正常な場合には、ケースＡ〜Ｄに示すように、同一の操作レバー４２から得られる旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswとの２系統の信号は同じ状態で整合しており、ポジションセンサ４６から得られる旋回レバー信号Ｌswと、油圧センサ４７から得られる信号ＰＲswとのいずれか一方の信号を用いて駐車ブレーキ１０４ａの制御を含む旋回モータ１０３の制御を行えば十分である。ところが、一方の信号のみを用いた場合には、ケースＥ〜Ｈに示すような場合に適正に対処することができず、冗長性のないものとなる。

ケースＥのような場合は、たとえば操作レバー４２のポジションセンサ４６に断線を生じたり、操作レバー４２と油圧センサ４７との間のパイロット油圧経路に油圧抜けが生じたりする不慮の事態が生じたときに起こり得る。また、ケースＦのような場合は、たとえば操作レバー４２を何も操作していないのに何らかの原因で旋回レバー信号Ｌswまたは信号ＰＲswの一方が出力されたり、逆に、操作レバー４２を操作したにも関わらず何らかの原因で旋回レバー信号Ｌswまたは信号ＰＲswの一方が出力されないときに起こり得る。本実施の形態では、同一の操作レバー４２から２系統の旋回レバー信号Ｌsw，信号ＰＲswを取得することで、レバー操作状態の判断に冗長性を持たせているので、所定の条件を満たすケースＡ〜Ｄの場合に対して、ケースＥ，Ｆのような場合には所定の条件を満たさない場合としてブザー１０６によってオペレータにエラーを発報するように制御することが可能となり、何らかの不慮の事態が生じたことをオペレータに知らせることで適正に対処することができる。

この際、旋回モータ１０３が回転中であれば、ゼロ速度指令信号に基づき旋回モータ１０３を強制的かつ早期に停止するように制御し、上部旋回体の旋回動作を停止させるので、不慮の事態が生じたまま旋回モータ１０３が旋回動作を継続することがなく、安全性を確保することができる。また、旋回モータ１０３が停止時であれば、そのまま停止状態に維持するので、一方のみの信号に基づいて旋回モータ１０３を駆動させてしまうことがなく、安全性を確保することができる。

なお、旋回モータ１０３が停止中（回転速度信号ＳＷＧspd＝０）であっても、ＰＰＣロックレバー４７がロック位置に操作された状態では、パイロット油圧がかからないため信号ＰＲsw＝０であるのに対して旋回レバー信号Ｌsw≠０となる状態、すなわち、ケースＦに該当する状態が生じ得る。しかしながら、このような状況は、ハイブリッドショベル１に対する昇降等に際してオペレータによって必然的かつ意図的に操作されるＰＰＣロックレバー４７のロック操作によるものであり、旋回モータ１０３も停止状態に維持されて安全性が確保されているので、このような場合にはブザー１０６によるエラー発報を行わないことにより、オペレータに無用な心配をかけることがない。

また、旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswとがどちらも０でなくそのアナログ値が一致しない不整合で、回転速度信号ＳＷＧspd≠０なるケースＧの場合は、旋回モータ１０３に対してゼロ速度指令により停止制御を行い、停止後に駐車ブレーキ１０４ａを作動させることで、何らかの不慮の事態で旋回レバー信号Ｌswと信号ＰＲswとのアナログ値が一致しない不整合の場合であっても、ゼロ速度指令信号に基づき旋回モータ１０３を強制的かつ早期に停止するように制御し、上部旋回体の旋回動作を停止させるので、不慮の事態が生じたまま旋回モータ１０３が旋回動作を継続することがなく、安全性を確保することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。たとえば、本実施の形態では、ケースＥ，Ｆのように所定の条件を満たさないエラー発生時にはブザー１０６を通じてエラー発報するようにしたが、ブザー１０６に限らず、音声出力等によるエラー発報であってもよい。また、本実施の形態では、操作レバー４２等に対するパイロット油圧の供給を、油圧ポンプ３に内蔵の自己圧減圧弁を利用して行うようにしたが、油圧ポンプと別個にパイロットポンプを備える構成であってもよい。

本発明の実施の形態のハイブリッドショベルの全体構成を示すブロック図である。図１中から本実施の形態の要部を抽出して示す概略ブロック図である。メモリに格納された制御テーブルの内容を示す図である。操作レバーの操作に伴う旋回モータの回転速度およびトルクの変化の様子を示す概略タイムチャートである。

符号の説明

１ハイブリッドショベル
２エンジン
３油圧ポンプ
６コントローラ
１２蓄電器
３１〜３６油圧系アクチュエータ
４２作業・旋回用左操作レバー
４６ポジションセンサ
４７ＰＰＣロックレバー
４８油圧センサ
１０３旋回モータ
１０５旋回速度センサ

Claims

エンジンによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの油圧で駆動される油圧系アクチュエータと、蓄電器の電力で駆動される旋回モータとを備えるハイブリッド建設機械において、
前記旋回モータを遠隔操作する旋回操作レバーと、
該旋回操作レバーの操作方向、操作量を電気的に検出するポジジョンセンサと、
前記旋回操作レバーの操作方向、操作量に応じて生ずるパイロット２次圧を電気信号に変換する圧力センサと、
前記旋回モータの回転数を検出する回転数検出計と、
前記ポジションセンサの出力信号と前記圧力センサの出力信号とが不整合で、前記回転数検出計により検出された前記旋回モータの回転数が０でない場合には、前記旋回モータに対してゼロ速度指令により停止制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械。
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの油圧で駆動される油圧系アクチュエータと、蓄電器の電力で駆動される旋回モータとを備えるハイブリッド建設機械において、
前記旋回モータを遠隔操作する旋回操作レバーと、
該旋回操作レバーの操作方向、操作量を電気的に検出するポジジョンセンサと、
前記旋回操作レバーの操作方向、操作量に応じて生ずるパイロット２次圧を電気信号に変換する圧力センサと、
前記ポジションセンサの出力信号と前記圧力センサの出力信号とが不整合である場合に警報を発する警報制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械。
前記旋回操作レバーに対するパイロット油圧の供給を遮断させるためのロックレバーを備え、
前記制御部は、前記ポジションセンサの出力信号と前記圧力センサの出力信号とのいずれか一方の出力信号が出力された場合あるいは出力されない場合の不整合であり、前記旋回モータが停止中であり、前記ロックレバーがロック位置に操作された状態である場合、警報を発しない警報制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド建設機械。
前記旋回モータの回転数を検出する回転数検出計と、
前記旋回操作レバーに対するパイロット油圧の供給を遮断させるためのロックレバーと、
を備え、
前記制御部は、前記ポジションセンサの出力信号と前記圧力センサの出力信号とのいずれか一方の出力信号が出力された場合あるいは出力されない場合の不整合であり、前記回転数検出計の回転数が０あり、前記ロックレバーがロック位置に操作された状態である場合、警報を発しない警報制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド建設機械。