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JP4399838B2 - Operation control device for power supply device - Google Patents
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JP4399838B2 - Operation control device for power supply device - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの駆動をアシストする電動機を備えるハイブリッド式建設機械用の動力供給装置の運転制御装置に関する。   The present invention relates to an operation control device for a power supply device for a hybrid construction machine including an electric motor that assists driving of an engine.

従来より、エンジンの駆動をアシストするアシスト用電動機と、旋回用又は走行用等の電動機(以下、旋回用等電動機と称す)と蓄電手段とを備え、アシスト用電動機と蓄電手段から電力を供給して旋回用等の電動機を駆動するハイブリッド式の建設機械が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この建設機械では、旋回用等の電動機を駆動するための電力は、主にアシスト用電動機で発電し、必要に応じて蓄電手段から供給される電力を併用する。   2. Description of the Related Art Conventionally, an assist motor for assisting driving of an engine, a motor for turning or traveling (hereinafter referred to as a motor for turning) and a power storage means are provided, and electric power is supplied from the assist motor and the power storage means. A hybrid construction machine that drives an electric motor for turning is proposed (for example, see Patent Document 1). In this construction machine, the electric power for driving the electric motor for turning and the like is mainly generated by the assist electric motor, and the electric power supplied from the power storage means is used in combination as necessary.

また、特許文献1とは別に、旋回用等の電動機を駆動する電力を蓄電手段から供給する建設機械が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−016704号公報 特開平10−103112号公報
In addition to Patent Document 1, there has been proposed a construction machine that supplies electric power for driving a motor for turning or the like from an electric storage means (see, for example, Patent Document 2).
JP 2001-016704 A JP-A-10-103112

しかしながら、特許文献1記載の建設機械では、コンデンサ等で構成される蓄電手段の充電量が定格容量に近い状態で旋回用等の電動機を駆動すると、旋回用等の電動機が力行運転をするための電力をアシスト用電動機で発電する場合もある。このときは蓄電手段の充電量が定格容量に近いため、旋回用等の電動機が回生運転に入ったときに、蓄電手段には充電可能な容量が十分に確保されていない場合が生じる。   However, in the construction machine described in Patent Document 1, when the electric motor for turning or the like is driven in a state where the charge amount of the power storage means configured by a capacitor or the like is close to the rated capacity, the electric motor for turning or the like is used for power running operation In some cases, electric power is generated by an assisting motor. At this time, since the charge amount of the power storage means is close to the rated capacity, there is a case where the chargeable capacity is not sufficiently secured in the power storage means when the electric motor for turning or the like enters the regenerative operation.

これを回避するためには、旋回用等の電動機の回生電力でアシスト用電動機を力行運転させて電力を消費する手法が考えられる。   In order to avoid this, a method of consuming electric power by causing the assisting motor to be powered by the regenerative electric power of the electric motor for turning or the like can be considered.

しかし、この手法では回生電力を有効的に回収できておらず、その上、アシストを受けたエンジンは機関トルクを下げるように運転制御されるため、燃料消費率の高い領域で運転されることになり、エンジンの運転効率の悪化を招くことになる。   However, this method does not effectively recover the regenerative power, and furthermore, the engine that receives the assist is controlled to reduce the engine torque, so that it is operated in a region where the fuel consumption rate is high. As a result, the operating efficiency of the engine is deteriorated.

また、特許文献2記載の建設機械では、旋回用等の電動機への電力供給を蓄電手段から行っているが、アシスト用電動機で発電した電力も蓄電手段を介して旋回用等の電動機に供給される場合があるため、特許文献1と同様の問題が生じうる。   In the construction machine described in Patent Document 2, power is supplied to the electric motor for turning from the power storage means, but the electric power generated by the assist motor is also supplied to the electric motor for turning through the electric storage means. Therefore, the same problem as in Patent Document 1 may occur.

そこで、本発明は、回生電力を有効的に回収可能で、かつ、エンジンの運転効率を改善したハイブリッド式建設機械用の動力供給装置の運転制御装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an operation control device for a power supply device for a hybrid construction machine that can effectively recover regenerative power and has improved engine operation efficiency.

本発明の一局面の動力供給装置の運転制御装置は、所定の負荷に動力を供給するエンジンに接続され、当該エンジンの駆動をアシストするための力行運転、及び、当該エンジンの駆動による回生運転が可能なアシスト用電動機と、所定の作業要素に接続され、力行運転及び回生運転を行う電動機と、前記アシスト用電動機及び前記電動機の力行運転に必要な電力を供給するとともに、回生運転により得られる電力を充電する蓄電手段とを備える動力供給装置の運転制御装置であって、前記電動機の力行運転時に、前記アシスト用電動機に回生運転による発電をさせないように運転制御を行う運転制御手段を含む。   An operation control device for a power supply apparatus according to one aspect of the present invention is connected to an engine that supplies power to a predetermined load, and performs a power running operation for assisting driving of the engine and a regenerative operation by driving the engine. Possible assisting motor, electric motor connected to a predetermined work element and performing power running operation and regenerative operation, and supplying electric power necessary for the power running operation of the assist motor and the motor, and electric power obtained by the regenerative operation An operation control unit for controlling operation so that the assisting motor does not generate power by regenerative operation during powering operation of the motor.

また、前記運転制御手段は、前記アシスト用電動機の出力を零にするための零指令を用いて、前記アシスト用電動機に回生運転による発電をさせないように運転制御を行ってもよい。   Further, the operation control means may perform operation control so that the assist motor is not caused to generate power by regenerative operation by using a zero command for setting the output of the assist motor to zero.

また、前記アシスト用電動機の出力トルクを検出するトルク検出手段をさらに備え、前記運転制御手段は、前記トルク検出手段の検出結果に基づき、前記出力トルクを制御するためのトルク指令により前記アシスト用電動機の運転制御を行うように構成されており、前記電動機の力行運転時に、前記アシスト用電動機に回生運転による発電をさせないために、前記出力トルクを零にするためのトルク指令により前記アシスト用電動機の運転制御を行ってもよい。   The assist motor further includes torque detection means for detecting the output torque of the assist motor, and the operation control means is configured to output the assist motor according to a torque command for controlling the output torque based on a detection result of the torque detection means. In order to prevent the assist motor from generating power by regenerative operation during the power running operation of the motor, the assist motor is controlled by a torque command for setting the output torque to zero. Operation control may be performed.

また、前記アシスト用電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記アシスト用電動機の電流値を検出する電流検出手段とをさらに備え、前記運転制御手段は、前記電流検出手段及び前記回転数検出手段の検出結果を用いてトルク電流値を算出し、当該算出したトルク電流値を制御するためのトルク電流指令により前記アシスト用電動機の運転制御を行うように構成されており、前記電動機の力行運転時に、前記アシスト用電動機に回生運転による発電をさせないために、前記トルク電流値を零にするためのトルク電流指令により前記アシスト用電動機の運転制御を行ってもよい。   Further, the apparatus further comprises a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the assisting motor and a current detection means for detecting a current value of the assist motor, wherein the operation control means includes the current detection means and the rotation speed. A torque current value is calculated using the detection result of the detection means, and the operation of the assist motor is controlled by a torque current command for controlling the calculated torque current value. In order to prevent the assist motor from generating power during regenerative operation during operation, the assist motor may be controlled by a torque current command for setting the torque current value to zero.

また、前記電動機の力行運転の後に当該電動機の回生運転を行うときに、当該電動機の回生運転によって得られる電力を前記蓄電手段に充電させる充電制御手段をさらに備えてもよい。   Moreover, when performing the regenerative operation of the said motor after the power running operation of the said motor, you may further provide the charge control means which makes the said electrical storage means charge the electric power obtained by the regenerative operation of the said motor.

前記運転制御手段は、前記アシスト用電動機の制御指令として、エンジンの出力を目標値に追従させる第1指令と、前記蓄電手段の蓄電量を所定量にするための第2指令とを演算し、当該第1指令及び第2指令のうち値が大きい方を前記アシスト用電動機の駆動指令として選択してもよい。   The operation control means calculates, as a control command for the assisting motor, a first command for causing the engine output to follow a target value, and a second command for setting the power storage amount of the power storage means to a predetermined amount, The larger one of the first command and the second command may be selected as the driving command for the assisting motor.

本発明によれば、回生電力を有効的に回収可能で、かつ、エンジンの運転効率を改善したハイブリッド式建設機械用の動力供給装置の運転制御装置を提供できるという特有の効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to provide a specific effect that it is possible to provide an operation control device for a power supply device for a hybrid construction machine that can effectively recover regenerative power and improve engine operation efficiency.

以下、本発明の動力供給装置の運転制御装置を適用した実施の形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment to which an operation control device of a power supply device of the present invention is applied will be described.

図1は、本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置を含むハイブリッド式建設機械の構成を概略的に示す図である。この建設機械は、エンジン1、アシスト用電動機2、バッテリ3、電動機4、旋回部5、油圧ポンプ6、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を含む。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a hybrid construction machine including an operation control device for a power supply device according to the present embodiment. The construction machine includes an engine 1, an assisting electric motor 2, a battery 3, an electric motor 4, a turning unit 5, a hydraulic pump 6, a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9.

なお、エンジン1、アシスト用電動機2、及び油圧ポンプ6の間は、所定の構成を有する減速機10によって機械的に接続されている。また、アシスト用電動機2、バッテリ3、及び電動機4の間は、DCバス11で接続され、このDCバス11には、昇降圧コンバータ12とインバータ13A及び13Bが配設される。また、油圧ポンプ6の下流側には、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に供給する油圧を制御するためのコントロールバルブ14が配設される。   The engine 1, the assisting electric motor 2, and the hydraulic pump 6 are mechanically connected by a reduction gear 10 having a predetermined configuration. Further, the assist motor 2, the battery 3, and the motor 4 are connected by a DC bus 11, and the DC bus 11 is provided with a step-up / down converter 12 and inverters 13A and 13B. A control valve 14 for controlling the hydraulic pressure supplied to the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 is disposed downstream of the hydraulic pump 6.

エンジン1は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される。このエンジン1は、建設機械の運転中は常に運転される。   The engine 1 is composed of, for example, a diesel engine. The engine 1 is always operated during the operation of the construction machine.

アシスト用電動機2は、エンジン1の駆動をアシストするとともに、エンジン1によって駆動されることにより発電する。すなわち、力行運転及び回生運転が可能である。このアシスト用電動機2は、例えば、IPM(Interior Permanent Magnet)モータで構成される。   The assisting electric motor 2 assists driving of the engine 1 and generates electric power when driven by the engine 1. That is, power running operation and regenerative operation are possible. The assisting electric motor 2 is constituted by, for example, an IPM (Interior Permanent Magnet) motor.

バッテリ3は、蓄電手段として用いられるものであり、二次電池又はキャパシタであればよい。   The battery 3 is used as a power storage unit and may be a secondary battery or a capacitor.

電動機4は、旋回部5の旋回軸(図示せず)を回転駆動するために配設される。この電動機4は、回転駆動時に力行運転及び回生運転が可能であればよく、例えば、IPMモータで構成される。この旋回部5は、建設機械の運転者が電動機4を操作することにより旋回する。   The electric motor 4 is arranged to rotationally drive a turning shaft (not shown) of the turning unit 5. The electric motor 4 only needs to be able to perform a power running operation and a regenerative operation at the time of rotational driving, and is configured by an IPM motor, for example. The turning unit 5 turns when the operator of the construction machine operates the electric motor 4.

旋回部5は、図示しない水平回転軸によって軸支され、電動機4によって図示しないシャシーに対して回転自在に取り付けられる。この旋回部5には、図示しない運転席、アーム、ブーム、及びバケット等が搭載される。   The swivel unit 5 is supported by a horizontal rotation shaft (not shown) and is rotatably attached to a chassis (not shown) by the electric motor 4. A driver's seat, an arm, a boom, a bucket, and the like (not shown) are mounted on the turning unit 5.

油圧ポンプ6は、エンジン1の出力を油圧に変換する。この油圧をコントロールバルブ14で制御することにより、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が制御され、図示しないアーム、ブーム、及びバケットが駆動される。   The hydraulic pump 6 converts the output of the engine 1 into hydraulic pressure. By controlling this hydraulic pressure with the control valve 14, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 are controlled, and the arm, boom and bucket (not shown) are driven.

昇降圧コンバータ12は、リアクトル、昇圧用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、及び降圧用IGBT等の素子を含み、バッテリ3の充放電を制御するためのコンバータである。本実施形態では、ハイブリッド式の建設用機械に用いるため、例えば、中型の建設機械では、定格出力が約20kW、瞬時最大出力電力が±80kW、定格電流が±100A、瞬時最大電流が±400A程度となる。このため、昇降圧コンバータ12に含まれる各素子は、このような用途に耐えうるものであることが要求される。   The step-up / down converter 12 includes elements such as a reactor, a step-up IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and a step-down IGBT, and is a converter for controlling charging / discharging of the battery 3. In this embodiment, since it is used for a hybrid construction machine, for example, a medium-sized construction machine has a rated output of about 20 kW, an instantaneous maximum output power of ± 80 kW, a rated current of ± 100 A, and an instantaneous maximum current of about ± 400 A. It becomes. For this reason, each element included in the buck-boost converter 12 is required to be able to withstand such an application.

インバータ13Aは、DCバス11とアシスト用電動機2との間で直流/交流の変換を行う。同様に、インバータ13Bは、DCバス11と電動機4との間で直流/交流の変換を行う。   The inverter 13 </ b> A performs DC / AC conversion between the DC bus 11 and the assisting motor 2. Similarly, the inverter 13 </ b> B performs DC / AC conversion between the DC bus 11 and the electric motor 4.

この図1では、エンジン1及びアシスト用電動機2の運転制御部を省略する。同様に、昇降圧コンバータ12の昇圧用IGBT及び降圧用IGBTをPWM(Pulse Width Modulation)駆動する制御部も省略する。これらの制御部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。昇降圧コンバータ12の制御部は、DCバス11の電圧値や昇降圧コンバータ12に流れる電流値に応じて電圧制御及び電流制御を切り替えることにより、DCバス11の電圧値を所望の値に制御すべく充放電制御を行う。   In FIG. 1, the operation control units of the engine 1 and the assisting motor 2 are omitted. Similarly, a control unit for driving the boosting IGBT and the step-down IGBT of the step-up / down converter 12 by PWM (Pulse Width Modulation) is also omitted. These control units can be realized by either an electronic circuit or an arithmetic processing unit. The control unit of the buck-boost converter 12 controls the voltage value of the DC bus 11 to a desired value by switching between voltage control and current control according to the voltage value of the DC bus 11 and the current value flowing through the buck-boost converter 12. Charge / discharge control is performed accordingly.

なお、上述のように、電動機4は、建設機械の運転者の操作によって駆動される。   As described above, the electric motor 4 is driven by the operation of the driver of the construction machine.

図2は、本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置におけるアシスト用電動機の制御部を示すブロック図である。この制御部により、アシスト用電動機2を駆動するための出力指令が演算される。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a control unit of the assisting motor in the operation control apparatus of the power supply apparatus according to the present embodiment. An output command for driving the assisting electric motor 2 is calculated by this control unit.

図2に示すように、アシスト用電動機2の制御部は、目標エンジン出力演算部21、油圧負荷出力演算部22、バッテリ要求出力演算部23、電気負荷出力演算部24、電力/動力効率換算部25、最大値選択出力部(max)26、出力指令制御部27、制御/電力効率換算部28、及びトルク指令演算部29を含む。   As shown in FIG. 2, the control unit of the assisting electric motor 2 includes a target engine output calculation unit 21, a hydraulic load output calculation unit 22, a battery request output calculation unit 23, an electric load output calculation unit 24, and a power / power efficiency conversion unit. 25, a maximum value selection output unit (max) 26, an output command control unit 27, a control / power efficiency conversion unit 28, and a torque command calculation unit 29.

アシスト用電動機2の制御部では、目標エンジン出力演算部21で演算される目標エンジン出力Eref(k)と、油圧負荷出力演算部22で演算される油庄負荷出力Href(k)とに基づき、電力/動力効率換算部25において次式(1)により第1出力指令Aref1(k)を演算する。   Based on the target engine output Eref (k) calculated by the target engine output calculation unit 21 and the oil load output Href (k) calculated by the hydraulic load output calculation unit 22, the control unit of the assisting electric motor 2 The power / power efficiency conversion unit 25 calculates the first output command Aref1 (k) by the following equation (1).

Aref1(k) = (Href(k) − Eref(k))×ηme ・・・・・(1)
ここで、効率係数ηmeは、アシスト用電動機2の動力を電力へ換算する際の効率係数である。
Aref1 (k) = (Href (k)-Eref (k)) x ηme (1)
Here, the efficiency coefficient ηme is an efficiency coefficient when the power of the assisting motor 2 is converted into electric power.

第1出力指令Aref1(k)は、目標とするエンジン出力に対して油圧負荷出力が大きい場合には、アシスト用電動機2がエンジン1の駆動をアシスト(補助)するための指令として演算され、目標とするエンジン出力に対して油圧負荷出力が小さい場合には、エンジン出力の余剰分によりアシスト用電動機2に発電(回生)させるための指令として演算される。なお、本実施の形態では、アシスト(力行)用の第1出力指令を正の値とし、発電(回生)用の第1出力指令を負の値とする。   The first output command Aref1 (k) is calculated as a command for assisting the assist motor 2 to drive the engine 1 when the hydraulic load output is larger than the target engine output. When the hydraulic load output is smaller than the engine output to be calculated, it is calculated as a command for causing the assisting electric motor 2 to generate power (regeneration) based on the surplus engine output. In the present embodiment, the first output command for assist (power running) is a positive value, and the first output command for power generation (regeneration) is a negative value.

なお、(1)式において効率係数ηmeを乗じるのは、後述する第2出力指令Aref2(k)と同一次元での比較を行うためである。   The reason why the efficiency coefficient ηme is multiplied in the equation (1) is to perform comparison in the same dimension as a second output command Aref2 (k) described later.

また、アシスト用電動機2の制御部は、第1出力指令Aref1(k)の演算と平行して、バッテリ要求出力演算部23で演算されるバッテリ要求出力Bref(k)と、電気負荷出力演算部24で演算される電気負荷出力Dref(k)とに基づき、次式(2)により第2出力指令Aref2(k)を演算する。   In addition, the control unit of the assisting electric motor 2 includes a battery request output Bref (k) calculated by the battery request output calculation unit 23 and an electric load output calculation unit in parallel with the calculation of the first output command Aref1 (k). Based on the electrical load output Dref (k) calculated in 24, the second output command Aref2 (k) is calculated by the following equation (2).

Aref2(k)=Bref(k)-Dref(k)・・・・・・・・・・・・・(2)
ここで、バッテリ要求出力Bref(k)は、バッテリ充電率(SOC: State Of Charge)の現在値を所望の充電率まで充電するために必要な出力である。ここで、バッテリ充電率(SOC)は次式(3)で表される比率である。
Aref2 (k) = Bref (k) -Dref (k) (2)
Here, the battery required output Bref (k) is an output necessary for charging the current value of the battery charge rate (SOC: State Of Charge) to a desired charge rate. Here, the battery charge rate (SOC) is a ratio represented by the following equation (3).

バッテリ充電率=現在のバッテリの充電量/バッテリ容量の定格容量・・・(3)
第2出力指令Aref2(k)は、アシスト用電動機2に電気負荷出力分と充電率復帰分の出力を発電させるための指令を表す。ここで、電気負荷出力分とは、電気負荷(電動機4)に必要な出力を発生させるためにアシスト用電動機2が出力する必要のある出力分をいい、充電率復帰分とは、バッテリ充電率(SOC)を所望の充電率に復帰させるためにアシスト用電動機2が出力する必要のある出力分をいう。なお、本実施の形態では、放電用の第2出力指令を正の値とし、充電用の第2出力指令を負の値とする。
Battery charge rate = current battery charge / battery capacity rating (3)
The second output command Aref2 (k) represents a command for causing the assisting motor 2 to generate the output for the electrical load output and the charge rate return. Here, the electric load output means the output that the assisting motor 2 needs to output in order to generate the output necessary for the electric load (the electric motor 4), and the charge rate recovery amount means the battery charge rate. This is the output that the assisting motor 2 needs to output in order to return (SOC) to a desired charging rate. In the present embodiment, the second output command for discharging is a positive value, and the second output command for charging is a negative value.

最大値選択出力部(max)26は、第1出力指令Aref1(k)と、第2出力指令Aref2(k)のうち値の大きい方を出力し、出力指令制御部27に送出する。   The maximum value selection output unit (max) 26 outputs the larger one of the first output command Aref1 (k) and the second output command Aref2 (k) and sends it to the output command control unit 27.

ここで、最大値選択出力部(max)26において、値が大きい方の出力指令を選択する理由は、次の通りである。   Here, the reason for selecting the output command having the larger value in the maximum value selection output unit (max) 26 is as follows.

電動機4が回生運転を行わないときは、アシスト用電動機2の第2出力指令Aref2(k)は、略マイナスの値を取る。これは、詳細は後述するが、本実施の形態の動力供給装置では、バッテリ3の充電率が目標充電率を超えることは殆ど生じないため、バッテリ要求出力は殆どの場合に発電指令(マイナスの出力)となるためである。また、目標エンジン出力及び油圧負荷出力は常にプラスの出力であるので、アシスト用電動機2の第1出力指令Aref1(k)は、油圧負荷出力が目標エンジン出力より大きい場合にアシスト指令(プラスの出力)となり、油圧負荷出力が目標エンジン出力より小さい場合に発電指令(マイナスの出力)となる。従って、油圧負荷出力が目標エンジン出力よりも大きい場合は、アシスト用電動機2の最終的な出力指令Aref(k)としては、Aref1(k)が選択することが好ましい。   When the electric motor 4 does not perform the regenerative operation, the second output command Aref2 (k) of the assisting electric motor 2 takes a substantially negative value. Although this will be described in detail later, in the power supply device of the present embodiment, since the charging rate of the battery 3 rarely exceeds the target charging rate, the battery request output is almost always the power generation command (negative Output). Further, since the target engine output and the hydraulic load output are always positive outputs, the first output command Aref1 (k) of the assisting motor 2 is an assist command (positive output when the hydraulic load output is larger than the target engine output. When the hydraulic load output is smaller than the target engine output, the power generation command (negative output) is obtained. Therefore, when the hydraulic load output is larger than the target engine output, it is preferable to select Aref1 (k) as the final output command Aref (k) of the assisting motor 2.

また、油圧負荷出力が目標エンジン出力よりも小さい場合は、アシスト用電動機2の最終的な出力指令Aref(k)は、発電量の小さい方が選択することが好ましい。これは、発電量を増やすためにエンジン1の出力を増大(すなわち、燃費を悪化)させることを防ぐためである。なお、発電のための出力指令はマイナスであるため、発電量の小さい方とは、実数として値の大きい方を選択することを意味する。   Further, when the hydraulic load output is smaller than the target engine output, it is preferable to select the final output command Aref (k) of the assisting electric motor 2 with the smaller power generation amount. This is to prevent the output of the engine 1 from being increased (that is, the fuel efficiency is deteriorated) in order to increase the power generation amount. Since the output command for power generation is negative, the smaller power generation amount means selecting the larger value as a real number.

また、電動機4が回生運転を行うときは、バッテリ要求出力と電気負荷出力との関係で第2出力指令Aref2(k)の極性が変わる。第2出力指令Aref2(k)が発電指令(マイナスの出力)のときは、上述の場合と同様で発電量の小さい方が選択することが好ましい。一方、第2出力指令Aref2(k)がアシスト指令(プラスの出力)の場合において、油圧負荷出力が目標エンジン出力よりも大きい場合は、第1出力指令Aref1(k)又は第2出力指令Aref2(k)のうちの値の大きい方を選択する。これに対して、油圧負荷出力が目標エンジン出力よりも小さい場合は、第2出力指令Aref2(k)を選択する。   When the electric motor 4 performs a regenerative operation, the polarity of the second output command Aref2 (k) changes depending on the relationship between the battery request output and the electric load output. When the second output command Aref2 (k) is a power generation command (negative output), it is preferable to select the smaller power generation amount as in the case described above. On the other hand, when the second output command Aref2 (k) is an assist command (positive output) and the hydraulic load output is larger than the target engine output, the first output command Aref1 (k) or the second output command Aref2 ( Select the larger of k). On the other hand, when the hydraulic load output is smaller than the target engine output, the second output command Aref2 (k) is selected.

以上より、最大値選択出力部(max)26において、第1出力指令Aref1(k)又は第2出力指令Aref2(k)のうちの値が大きい方の出力指令を選択することとする。   From the above, the maximum value selection output unit (max) 26 selects the output command having the larger value of the first output command Aref1 (k) or the second output command Aref2 (k).

これにより、油圧負荷(油圧ポンプ6)を駆動させる場合に第1出力指令Aref1(k)を選択して所望のエンジン出力に制御し、一方、油圧負荷を殆ど駆動しない場合には、第2出力指令Aref2(k)を優先してバッテリ充電率を制御することとなる。   Thus, when the hydraulic load (hydraulic pump 6) is driven, the first output command Aref1 (k) is selected and controlled to a desired engine output. On the other hand, when the hydraulic load is hardly driven, the second output is output. The battery charge rate is controlled with priority given to the command Aref2 (k).

出力指令制御部27は、電動機4の運転状態に応じてアシスト用電動機2への出力指令を制限する。具体的な演算手法については図3を用いて後述する。   The output command control unit 27 limits the output command to the assisting motor 2 according to the operating state of the motor 4. A specific calculation method will be described later with reference to FIG.

制御/電力効率換算部28は、出力指令制御部27から出力されたアシスト用電動機2の出力指令に、制御用の効率ηecを乗じることにより、アシスト用電動機2の最終的な出力指令Aref(k)を演算する。ここで、効率ηecはインバータ13Aへの制御指令を電力に換算する際の損失を考慮した係数である。   The control / power efficiency conversion unit 28 multiplies the output command of the assist motor 2 output from the output command control unit 27 by the control efficiency ηec, thereby obtaining a final output command Aref (k ) Is calculated. Here, the efficiency ηec is a coefficient in consideration of a loss when converting a control command to the inverter 13A into electric power.

トルク指令演算部29は、制御/電力効率換算部28から伝送される出力指令Aref(k)と、アシスト用電動機2の回転数とに基づいてトルク指令を演算する。このトルク指令は、出力指令Aref(k)を回転数で除算することにより演算され、トルク指令がアシスト用電動機2に伝送され、運転制御が行われる。なお、アシスト用電動機2の回転数は、図示しない所定のセンサによって検出される。   The torque command calculation unit 29 calculates a torque command based on the output command Aref (k) transmitted from the control / power efficiency conversion unit 28 and the rotation speed of the assisting motor 2. This torque command is calculated by dividing the output command Aref (k) by the number of revolutions, and the torque command is transmitted to the assisting motor 2 for operation control. The rotational speed of the assisting motor 2 is detected by a predetermined sensor (not shown).

図3は、本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置の出力指令制御部27において、電動機4の駆動状態に応じてアシスト用電動機2への出力指令を制限する手順を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a procedure for limiting the output command to the assisting motor 2 in accordance with the drive state of the motor 4 in the output command control unit 27 of the operation control device of the power supply device of the present embodiment.

出力指令制御部27は、電動機4の運転状態が力行運転又は回生運転のいずれの運転状態にあるかを判定する(ステップS1)。電動機4が回生運転の状態にあるときは、特に処理を行わずに処理を終了する。この処理の終了により、最大値選択出力部(max)26から伝送される第1出力指令Aref1(k)又は第2出力指令Aref2(k)をそのまま制御/電力効率換算部28に伝送する。   The output command control unit 27 determines whether the operation state of the electric motor 4 is a power running operation or a regenerative operation (step S1). When the electric motor 4 is in a regenerative operation state, the process is terminated without performing any particular process. Upon completion of this process, the first output command Aref1 (k) or the second output command Aref2 (k) transmitted from the maximum value selection output unit (max) 26 is transmitted to the control / power efficiency conversion unit 28 as it is.

出力指令制御部27は、電動機4が力行運転であると判定した場合は、アシスト用電動機2がアシスト状態(力行運転)又は発電状態(回生運転)のいずれの運転状態にあるかを判定する(ステップS2)。なお、本実施の形態の動力供給装置では、電動機4が力行運転しているときには、アシスト用電動機2に発電させないように運転制御を行うため、このステップS2における判定処理では、アシスト用電動機2が発電状態(回生運転)に移行しようとしているか否かを判定することになる。   When the output command control unit 27 determines that the motor 4 is in a power running operation, the output command control unit 27 determines whether the assist motor 2 is in an assist state (power running operation) or a power generation state (regenerative operation) ( Step S2). In the power supply device of the present embodiment, when the motor 4 is in a power running operation, operation control is performed so that the assist motor 2 does not generate power. Therefore, in the determination process in step S2, the assist motor 2 is It is determined whether or not it is going to shift to the power generation state (regenerative operation).

出力指令制御部27は、アシスト用電動機2がアシスト状態であると判定した場合は、特に処理を行わずに処理を終了する。この処理の終了により、最大値選択出力部(max)26から伝送される第1出力指令Aref1(k)又は第2出力指令Aref2(k)をそのまま制御/電力効率換算部28に伝送する。   When the output command control unit 27 determines that the assisting electric motor 2 is in the assist state, the output command control unit 27 ends the process without performing any particular process. Upon completion of this process, the first output command Aref1 (k) or the second output command Aref2 (k) transmitted from the maximum value selection output unit (max) 26 is transmitted to the control / power efficiency conversion unit 28 as it is.

出力指令制御部27は、アシスト用電動機2が発電状態(回生運転)に移行しようとしていると判定した場合は、アシスト用電動機2に伝送する出力指令を零にする(ステップS3)。これにより、出力指令制御部27から制御/電力効率換算部28に伝送される出力指令が零となり、トルク指令演算部29で演算されるトルク指令も零となる。この結果、アシスト用電動機2は、発電しないように運転制御される。   If the output command control unit 27 determines that the assisting motor 2 is about to enter the power generation state (regenerative operation), the output command control unit 27 sets the output command transmitted to the assisting motor 2 to zero (step S3). As a result, the output command transmitted from the output command control unit 27 to the control / power efficiency conversion unit 28 becomes zero, and the torque command calculated by the torque command calculation unit 29 also becomes zero. As a result, the assisting motor 2 is controlled so as not to generate power.

以上のように、本実施の形態の動力供給装置は、目標エンジン出力と油圧負荷出力の比較で導出されるアシスト用電動機2出力指令Aref1(k)と、充電率を所望の値にするために必要なアシスト用電動機2出力指令Aref2(k)とのうち、値の大きい方の指令をアシスト用電動機2の出力指令とする制御アルゴリズムを用いつつ、電動機4が力行運転している場合には、電動機4への電力供給源をバッテリ3のみとする(アシスト用電動機2には発電を行わせなくする)運転制御を行うものある。   As described above, the power supply device according to the present embodiment is configured so that the assist motor 2 output command Aref1 (k) derived by comparing the target engine output and the hydraulic load output and the charging rate to a desired value. Of the necessary assist motor 2 output command Aref2 (k), when the motor 4 is in a power running operation using a control algorithm that uses the command with the larger value as the output command of the assist motor 2. Operation control is performed by using only the battery 3 as a power supply source to the motor 4 (the assisting motor 2 is not allowed to generate power).

図4は、本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置が適用されるハイブリッド式建設機械における電力の流れを概念的に示す図である。   FIG. 4 is a diagram conceptually showing a flow of electric power in the hybrid construction machine to which the operation control device of the power supply device of the present embodiment is applied.

電動機4が力行の状態にある場合に、アシスト用電動機2の発電を禁止する動作について説明する。図中の矢印は、電力の流れを示す。   An operation for prohibiting power generation by the assisting motor 2 when the motor 4 is in a power running state will be described. The arrows in the figure indicate the flow of power.

建設機械の運転者の操作により、電動機4が駆動される際には、まず電動機4は力行運転され、DCバス11を通じて供給される電力が電動機4において動力に変換される。   When the electric motor 4 is driven by the operation of the construction machine driver, the electric motor 4 is first powered-run, and the electric power supplied through the DC bus 11 is converted into power in the electric motor 4.

電動機4によって電力が消費されることにより、DCバス11の電圧が低下する。これに対して、バッテリ3は、DCバス11の電圧を監視し、これを一定の電圧に保持しようとする。このため、バッテリ3は電力をDCバス11に放出する。   As the electric power is consumed by the electric motor 4, the voltage of the DC bus 11 decreases. On the other hand, the battery 3 monitors the voltage of the DC bus 11 and tries to keep it at a constant voltage. For this reason, the battery 3 releases power to the DC bus 11.

このとき、アシスト用電動機2は、発電を行わないように運転制御されるため、電動機に供給される電力はすべてバッテリ3から供給されることになる(図4(a)参照)。   At this time, since the assisting motor 2 is controlled so as not to generate power, all the power supplied to the motor is supplied from the battery 3 (see FIG. 4A).

また、建設機械の運転者の操作により、電動機4の回転を制動する際には、電動機4は回生運転を行い、動力を電力に変換してDCバス11に戻す。このため、DCバス11の電圧が上昇する。このとき、バッテリ3は、DCバス11の電圧を監視し、これを一定電圧に保持しようとするため、バッテリ3は充電を行う。   Further, when braking the rotation of the electric motor 4 by the operation of the driver of the construction machine, the electric motor 4 performs a regenerative operation, converts the power into electric power, and returns it to the DC bus 11. For this reason, the voltage of the DC bus 11 rises. At this time, since the battery 3 monitors the voltage of the DC bus 11 and tries to keep it at a constant voltage, the battery 3 is charged.

このとき、図4(a)に示す電動機4の力行運転時の放電によってバッテリ3の充電率は低下しており、バッテリ3には回生電力を充電するのに十分な容量が確保されているため、電動機4から出力される回生電力はバッテリ3に充電される。   At this time, the charging rate of the battery 3 is reduced by the discharge during the power running operation of the electric motor 4 shown in FIG. 4A, and the battery 3 has a sufficient capacity to charge regenerative power. The regenerative power output from the electric motor 4 is charged in the battery 3.

ここで、電力/動力の変換効率により、電動機4が力行運転を行うためにバッテリ3が供給(放出)した電力よりも、電動機4の回生運転によってバッテリ3が充電する電力の方が小さくなるため、バッテリ3の充電率は、電動機4が力行運転を行う前の状態よりも低下する。この充電率の低下は、上述したアシスト用電動機2の発電を禁止する場合を除くときに、アシスト用電動機2が発電を行うことによって補えばよい。   Here, due to the power / power conversion efficiency, the electric power charged by the battery 3 by the regenerative operation of the electric motor 4 is smaller than the electric power supplied (released) by the electric motor 4 for the electric motor 4 to perform the power running operation. The charging rate of the battery 3 is lower than the state before the electric motor 4 performs the power running operation. This reduction in the charging rate may be compensated by the assisting motor 2 generating power, except when the above-described assisting motor 2 is not allowed to generate power.

図5は、本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置が適用されるハイブリッド式の建設機械における油圧ポンプ出力と、電気負荷出力とのシミュレーション結果を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of the hydraulic pump output and the electric load output in the hybrid construction machine to which the operation control device of the power supply device of the present embodiment is applied.

図6は、本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置が適用されるハイブリッド式の建設機械と、従来のハイブリッド式の建設機械とのエンジン出力、アシスト用電動機の出力、及び充電率を示す図である。この図6(a)乃至(c)に示す特性は、図5に示す油圧負荷出力特性及び電気負荷出力特性で動力供給装置を動作させた場合の特性である。ここで、従来のハイブリッド式の建設機械の特性を破線で表し本実施の形態の動力供給装置が適用されるハイブリッド式の建設機械の特性を実線で表す。   FIG. 6 shows the engine output, the output of the assisting motor, and the charging rate of the hybrid construction machine to which the operation control device of the power supply device of the present embodiment is applied and the conventional hybrid construction machine. FIG. The characteristics shown in FIGS. 6A to 6C are characteristics when the power supply apparatus is operated with the hydraulic load output characteristics and the electrical load output characteristics shown in FIG. Here, the characteristic of the conventional hybrid construction machine is represented by a broken line, and the characteristic of the hybrid construction machine to which the power supply device of the present embodiment is applied is represented by a solid line.

以下、電動機4が力行運転の状態にある場合に、アシスト用電動機2の発電を禁止することで、電動機4の回生電力を無駄なく回収し、エンジン1を効率良く運転できることを検証したシミュレーション結果について説明する。   Hereinafter, a simulation result that verifies that the regenerative electric power of the motor 4 can be recovered without waste and the engine 1 can be operated efficiently by prohibiting the power generation of the assisting motor 2 when the motor 4 is in a power running operation state. explain.

従来のハイブリッド式の建設機械(例えば、特許文献1記載のもの)のように、バッテリ(蓄電手段)及びアシスト用電動機から(旋回用等の)電動機に電力を供給する場合は、(旋回用等の)電動機の力行運転に必要な電力がアシスト用電動機で発電されるため、(旋回用等の)電動機が力行運転を行っている間は充電率は殆ど低下しない(図6(c)参照)。   When power is supplied from a battery (power storage means) and an assisting motor to a motor (for turning, etc.) as in a conventional hybrid construction machine (for example, one described in Patent Document 1) (for turning, etc.) Since the electric power necessary for the power running operation of the motor is generated by the assisting motor, the charging rate hardly decreases while the motor (for turning, etc.) is performing the power running operation (see FIG. 6C). .

この結果、電動機が力行運転に続いて回生運転をすると、回生電力をバッテリ(蓄電手段)に充電しきれないため、余剰分を消費すべくアシスト用電動機が力行運転(エンジンのアシスト)を行うことになる。このため、エンジン出力は略零まで下がる(図6(a)の12〜13秒の領域、及び、同図16〜18秒の領域参照)。   As a result, when the motor performs a regenerative operation following the power running operation, the regenerative power cannot be fully charged in the battery (power storage means), so the assisting motor performs the power running operation (engine assist) to consume the surplus. become. For this reason, the engine output decreases to substantially zero (see the region of 12 to 13 seconds in FIG. 6A and the region of 16 to 18 seconds in FIG. 6).

一般に、エンジンの出力が低い領域(機関トルクの低い領域)は燃料消費率が悪いため、図6(a)に示すエンジン出力特性では、燃費効率の良くない領域で運転していることになる。   In general, since the fuel consumption rate is low in a region where the engine output is low (region where the engine torque is low), the engine output characteristics shown in FIG. 6A indicate that the vehicle is operating in a region where fuel efficiency is not good.

これに対して、本実施の形態の動力供給装置のように、電動機4が力行運転の状態にある場合に、アシスト用電動機2の発電を禁止すれば、電動機4の力行運転時にはアシスト用電動機2では発電をせず、電動機4の力行運転に必要な電力はバッテリ3から供給されるため、電動機4の力行運転中におけるバッテリ3の充電率は低下する(図6(c)の8〜13秒、及び、15〜17秒の領域参照)。   On the other hand, when the electric motor 4 is in a powering operation state as in the power supply device of the present embodiment, if the power generation of the assisting motor 2 is prohibited, the assisting motor 2 is operated during the powering operation of the electric motor 4. Then, since no power is generated and the electric power necessary for the power running operation of the electric motor 4 is supplied from the battery 3, the charging rate of the battery 3 during the power running operation of the electric motor 4 decreases (8 to 13 seconds in FIG. 6C). And see the 15-17 second region).

そして、このようにアシスト用電動機2の発電を禁止した後における電動機4の回生運転時には、充電率が減少した分だけバッテリ3の充電量に余裕があるため、電動機4の回生電力はバッテリ3に充電され、不足分はアシスト用電動機2によって発電される。   Then, during the regenerative operation of the motor 4 after prohibiting the power generation of the assisting motor 2 in this way, the amount of charge of the battery 3 has a margin corresponding to the decrease in the charging rate, so the regenerative power of the motor 4 is transferred to the battery 3. The battery is charged and the shortage is generated by the assisting motor 2.

このように、電動機4の回生電力を効率よく回収できるように電動機4の力行運転時にアシスト用電動機2の回生運転を制限するため、電動機4の回生運転時にアシスト用電動機2がエンジン1をアシストすることを抑制でき、ひいては、エンジン1の出力特性が燃費効率の良くない領域まで低下することを抑制できる(図6(a)参照)。   Thus, the assisting motor 2 assists the engine 1 during the regenerative operation of the motor 4 in order to limit the regenerative operation of the assisting motor 2 during the power running operation of the motor 4 so that the regenerative power of the motor 4 can be efficiently collected. This can be suppressed, and as a result, the output characteristics of the engine 1 can be suppressed from decreasing to a region where the fuel efficiency is not good (see FIG. 6A).

電動機4は、特に旋回部5の駆動用に用いる場合は、力行運転の後に必ず回生運転を行うことになるため、上述のようにアシスト用電動機2の制御指令に簡易な修正手法を行うだけで、エンジン1の運転効率を向上させることができる。   In particular, when the electric motor 4 is used for driving the revolving unit 5, the regenerative operation is always performed after the power running operation. Therefore, as described above, only a simple correction method is applied to the control command of the assisting motor 2. The operating efficiency of the engine 1 can be improved.

図6(b)において、アシスト用電動機2の出力特性結果を従来の建設機械のものと比較すると、従来の建設機械よりも本実施の形態の動力供給装置の方が、アシスト用電動機2におけるエネルギ収支が小さい。この結果、実効電流を低く抑えることができ、発熱しやすいアシスト用電動機2の発熱量を低減することができる。   In FIG. 6B, when the output characteristic result of the assisting motor 2 is compared with that of the conventional construction machine, the power supply device of the present embodiment is more energy efficient than the conventional construction machine. The balance is small. As a result, the effective current can be kept low, and the heat generation amount of the assisting motor 2 that easily generates heat can be reduced.

また、図6(c)に示す従来機と本実施の形態の建設機械との充電率同士を比較すると、従来の建設機械では電動機が回生運転に入る前に高い充電率を維持してしまうため、回生運転時に目標充電量を超え得るが、本実施の形態の動力供給装置では、まず超えることはない。   Further, when the charging rates of the conventional machine shown in FIG. 6C and the construction machine of the present embodiment are compared with each other, the conventional construction machine maintains a high charging rate before the motor enters the regenerative operation. The target charge amount may be exceeded during regenerative operation, but the power supply device according to the present embodiment does not exceed the target charge amount.

従って、充電率の目標値を従来の建設機械よりも高く設定することが可能である。   Therefore, it is possible to set the target value of the charging rate higher than that of the conventional construction machine.

以上、本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置によれば、下記の効果が得られる。   As described above, according to the operation control device of the power supply device of the present embodiment, the following effects can be obtained.

電動機4が力行運転後に回生運転を行うことを効率的に利用することにより、電動機4の回生運転の前の力行運転時にバッテリ3の充電可能量を大きくとることができ、電動機4の回生電力を無駄なく回収することができる。   By efficiently using the regenerative operation after the motor 4 is in the power running operation, it is possible to increase the chargeable amount of the battery 3 during the power running operation before the regenerative operation of the motor 4, and the regenerative power of the motor 4 can be reduced. It can be collected without waste.

また、これにより、バッテリ3の過充電を抑制でき、電動機4の回生運転を有効に活用して制動を安全・確実に行えるハイブリッド式の建設機械用の動力供給装置を提供することができる。   Thereby, overcharge of the battery 3 can be suppressed, and a power supply device for a hybrid construction machine that can effectively and effectively use the regenerative operation of the electric motor 4 to perform braking safely and reliably can be provided.

電動機4の回生電力を充電するための容量をバッテリ3に確保できるので、旋回用の電動機4の回生電力でアシスト用電動機2がエンジン1をアシストすることを抑制でき、エンジン1の出力が低くなりすぎて燃料消費率の悪い領域でエンジン1を運転させることを抑制することができる。   Since the capacity for charging the regenerative electric power of the electric motor 4 can be secured in the battery 3, the assist electric motor 2 can be prevented from assisting the engine 1 by the regenerative electric power of the turning electric motor 4, and the output of the engine 1 is reduced. Therefore, it is possible to suppress the operation of the engine 1 in a region where the fuel consumption rate is bad.

また、このようにエンジン1への不必要なアシストを抑制できることにより、電動機4の回生運転を有効に活用して制動を安全・確実に行えるハイブリッド式の建設機械用の動力供給装置を提供することができる。   Also, by providing unnecessary assist to the engine 1 in this way, it is possible to provide a power supply device for a hybrid construction machine that can effectively and safely use the regenerative operation of the electric motor 4 to perform braking safely and reliably. Can do.

バッテリ3のエネルギ収支を従来よりも大きくすることにより、アシスト用電動機2のエネルギ収支を小さくすることができるため、アシスト用電動機2の発熱量を低減することができる。   By making the energy balance of the battery 3 larger than before, the energy balance of the assisting motor 2 can be reduced, so that the amount of heat generated by the assisting motor 2 can be reduced.

通常時(電動機4の力行運転時にアシスト用電動機2の発電を禁止しているとき以外のとき)におけるバッテリ3の充電率を従来よりも高く保持できるので、バッテリ3から電力を放出した後におけるバッテリ3の残存する電力が多くなる。これにより、バッテリ3における電力の余裕代を大きく保つことができ、充放電する際の電流量を低く抑えることができ、バッテリ3の発熱量を抑えることができる。   Since the charging rate of the battery 3 during normal operation (when power generation by the assisting motor 2 is prohibited during powering operation of the motor 4) can be maintained higher than before, the battery after discharging power from the battery 3 The remaining power of 3 increases. Thereby, the margin of the electric power in the battery 3 can be kept large, the amount of current when charging / discharging can be suppressed low, and the amount of heat generated by the battery 3 can be suppressed.

また、以上では、アシスト(力行)用の第1出力指令を正の値、発電(回生)用の第1出力指令を負の値とするとともに、放電用の第2出力指令を正の値、充電用の第2出力指令を負の値とし、最大値選択出力部(max)26において、第1出力指令Aref1(k)と、第2出力指令Aref2(k)のうち値の大きい方を出力する形態について説明したが、指令値の極性は正負が逆であってもよい。この場合、最大値選択出力部(max)26では、小さい方の指令を出力するようにすればよい。   In the above, the first output command for assist (power running) is a positive value, the first output command for power generation (regeneration) is a negative value, and the second output command for discharge is a positive value, The second output command for charging is set to a negative value, and the maximum value selection output unit (max) 26 outputs the larger one of the first output command Aref1 (k) and the second output command Aref2 (k). However, the polarity of the command value may be reversed between positive and negative. In this case, the maximum value selection output unit (max) 26 may output the smaller command.

また、以上では、トルク指令に基づいてアシスト用電動機2の運転制御を行う形態について説明したが、アシスト用電動機2の運転制御装置が電流制御される場合は、電流制御のトルク電流指令を零とするように構成してもよい。この場合、アシスト用電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、アシスト用電動機の電流値を検出する電流検出手段とを備え、運転制御装置は、トルク検出手段及び回転数検出手段の検出結果を用いてトルク電流値を算出し、算出したトルク電流値を制御するためのトルク電流指令によりアシスト用電動機2の運転制御を行うように構成されており、電動機4の力行運転時に、アシスト用電動機2に回生運転による発電をさせないために、トルク電流値を零にするためのトルク電流指令によりアシスト用電動機2の運転制御を行うように構成すればよい。   In the above description, the operation control of the assisting motor 2 is performed based on the torque command. However, when the operation control device of the assisting motor 2 is current-controlled, the torque current command for current control is set to zero. You may comprise. In this case, a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the assist motor and a current detection means for detecting the current value of the assist motor are provided, and the operation control device detects the detection results of the torque detection means and the rotation speed detection means. Is used to control the operation of the assisting motor 2 in accordance with a torque current command for controlling the calculated torque current value. During the power running operation of the motor 4, the assisting motor In order to prevent the power generation due to the regenerative operation in FIG. 2, the operation of the assisting motor 2 may be controlled by a torque current command for setting the torque current value to zero.

また、以上では、ハイブリッド式の建設機械において電動化される作業要素として旋回部5を回動させる電動機4を備える動力供給装置について説明したが、電動化される作業要素は、これに限られず、作業要素の駆動に伴って電動機が力行運転及び回生運転を行うことができるのであれば、永久軌道やアームその他の作業要素を電動機で駆動するようにしてもよい。   In the above description, the power supply device including the electric motor 4 that rotates the turning unit 5 as a work element to be electrified in the hybrid construction machine has been described. However, the work element to be electrified is not limited thereto. If the electric motor can perform a power running operation and a regenerative operation as the work element is driven, the permanent track, the arm, and other work elements may be driven by the electric motor.

以上、本実施の形態の例示的な実施の形態の動力供給装置の運転制御装置について説明したが、本実施の形態は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。   As described above, the operation control device of the power supply device according to the exemplary embodiment of the present embodiment has been described. However, the present embodiment is not limited to the specifically disclosed embodiment, and is a patent. Various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.

本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the operation control apparatus of the power supply device of this Embodiment. 本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置におけるアシスト用電動機の制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control part of the electric motor for assistance in the operation control apparatus of the power supply device of this Embodiment. 本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置の出力指令制御部において、電動機の駆動状態に応じてアシスト用電動機への出力指令を制限する手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which restrict | limits the output command to the motor for assistance according to the drive state of an electric motor in the output command control part of the operation control apparatus of the power supply device of this Embodiment. 本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置が適用されるハイブリッド式建設機械における電力の流れを概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the flow of the electric power in the hybrid type construction machine with which the operation control apparatus of the power supply device of this Embodiment is applied. 本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置が適用されるハイブリッド式の建設機械における油圧ポンプ出力と、電気負荷出力とのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the hydraulic pump output in the hybrid-type construction machine to which the operation control apparatus of the power supply device of this Embodiment is applied, and an electrical load output. 本実施の形態の動力供給装置の運転制御装置が適用されるハイブリッド式の建設機械と、従来のハイブリッド式の建設機械とのエンジン出力、アシスト用電動機の出力、及び充電率を示す図である。It is a figure which shows the engine output of the hybrid type construction machine to which the operation control apparatus of the power supply device of this Embodiment is applied, and the conventional hybrid type construction machine, the output of the assist motor, and the charging rate.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 アシスト用電動機
3 バッテリ
4 電動機
5 旋回部
6 油圧ポンプ
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
10 減速機
11 DCバス
12 昇降圧コンバータ
13A、13B インバータ
14 コントロールバルブ
21 目標エンジン出力演算部
22 油圧負荷出力演算部
23 バッテリ要求出力演算部
24 電気負荷出力演算部
25 電力/動力効率換算部
26 最大値選択出力部(max)
27 出力指令制御部
28 制御/電力効率換算部
29 トルク指令演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Motor for assist 3 Battery 4 Electric motor 5 Turning part 6 Hydraulic pump 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Reducer 11 DC bus 12 Buck-boost converter 13A, 13B Inverter 14 Control valve 21 Target engine output calculating part 22 Hydraulic pressure Load output calculation unit 23 Battery demand output calculation unit 24 Electric load output calculation unit 25 Power / power efficiency conversion unit 26 Maximum value selection output unit (max)
27 Output Command Control Unit 28 Control / Power Efficiency Conversion Unit 29 Torque Command Calculation Unit

Claims (6)

所定の負荷に動力を供給するエンジンに接続され、当該エンジンの駆動をアシストするための力行運転、及び、当該エンジンの駆動による回生運転が可能なアシスト用電動機と、所定の作業要素に接続され、力行運転及び回生運転を行う電動機と、前記アシスト用電動機及び前記電動機の力行運転に必要な電力を供給するとともに、回生運転により得られる電力を充電する蓄電手段とを備える動力供給装置の運転制御装置であって、
前記電動機の力行運転時に、前記アシスト用電動機に回生運転による発電をさせないように運転制御を行う運転制御手段を含む、動力供給装置の運転制御装置。
Connected to an engine that supplies power to a predetermined load, and connected to a powering operation for assisting driving of the engine, and an assisting motor capable of regenerative operation by driving the engine, and a predetermined work element; An operation control device for a power supply device, comprising: an electric motor that performs a power running operation and a regenerative operation; and an electric storage unit that supplies electric power necessary for the power running operation of the assist motor and the electric motor and charges electric power obtained by the regenerative operation Because
An operation control device for a power supply device, comprising operation control means for performing operation control so that the assisting motor does not generate power during regenerative operation during power running operation of the motor.
前記運転制御手段は、前記アシスト用電動機の出力を零にするための零指令を用いて、前記アシスト用電動機に回生運転による発電をさせないように運転制御を行う、請求項1に記載の動力供給装置の運転制御装置。   2. The power supply according to claim 1, wherein the operation control unit performs operation control so that the assist motor does not generate power by regenerative operation by using a zero command for setting the output of the assist motor to zero. 3. Operation control device of the device. 前記アシスト用電動機の出力トルクを検出するトルク検出手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記トルク検出手段の検出結果に基づき、前記出力トルクを制御するためのトルク指令により前記アシスト用電動機の運転制御を行うように構成されており、前記電動機の力行運転時に、前記アシスト用電動機に回生運転による発電をさせないために、前記出力トルクを零にするためのトルク指令により前記アシスト用電動機の運転制御を行う、請求項1に記載の動力供給装置の運転制御装置。
A torque detecting means for detecting an output torque of the assisting motor;
The operation control unit is configured to perform operation control of the assisting motor based on a torque command for controlling the output torque based on a detection result of the torque detection unit, and during powering operation of the motor, The operation control device of the power supply device according to claim 1, wherein operation control of the assist motor is performed by a torque command for setting the output torque to zero so that the assist motor is not generated by regenerative operation.
前記アシスト用電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記アシスト用電動機の電流値を検出する電流検出手段とをさらに備え、
前記運転制御手段は、前記電流検出手段及び前記回転数検出手段の検出結果を用いてトルク電流値を算出し、当該算出したトルク電流値を制御するためのトルク電流指令により前記アシスト用電動機の運転制御を行うように構成されており、前記電動機の力行運転時に、前記アシスト用電動機に回生運転による発電をさせないために、前記トルク電流値を零にするためのトルク電流指令により前記アシスト用電動機の運転制御を行う、請求項1に記載の動力供給装置の運転制御装置。
Rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the assisting motor; and current detection means for detecting the current value of the assisting motor;
The operation control means calculates a torque current value using the detection results of the current detection means and the rotation speed detection means, and operates the assist motor according to a torque current command for controlling the calculated torque current value. The assist motor is configured to perform a control according to a torque current command for setting the torque current value to zero in order to prevent the assist motor from generating power by regenerative operation during the power running operation of the motor. The operation control device for a power supply device according to claim 1, wherein operation control is performed.
前記電動機の力行運転の後に当該電動機の回生運転を行うときに、当該電動機の回生運転によって得られる電力を前記蓄電手段に充電させる充電制御手段をさらに備える、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の動力供給装置の運転制御装置。   5. The apparatus according to claim 2, further comprising a charge control unit configured to charge the power storage unit with electric power obtained by the regenerative operation of the electric motor when performing the regenerative operation of the electric motor after the power running operation of the electric motor. An operation control device for the power supply device according to 1. 前記運転制御手段は、前記アシスト用電動機の制御指令として、エンジンの出力を目標値に追従させる第1指令と、前記蓄電手段の蓄電量を所定量にするための第2指令とを演算し、当該第1指令及び第2指令のうち値が大きい方を前記アシスト用電動機の駆動指令として選択する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の動力供給装置の運転制御装置。   The operation control means calculates, as a control command for the assisting motor, a first command for causing the engine output to follow a target value, and a second command for setting the power storage amount of the power storage means to a predetermined amount, The operation control device for a power supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein a larger one of the first command and the second command is selected as a drive command for the assisting motor.
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