JP5364080B2 - 電動機の制御装置、電動機の制御方法、及び電動機の制御装置を備えた建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、電動機の制御装置、電動機の制御方法、及び電動機の制御装置を備えた建設機械に関する。

油圧ショベルには、作業効率を重視したパワーモードと、燃料消費率を重視したエコノミーモードが設定されたものが知られている。
パワーモードは、作業効率を上げるためエンジンの出力を上げて作業機を動作させるモードである。
一方、エコノミーモードは、エンジンの出力を抑えて、作業機の動作によるエンジンの燃料消費量を少なく抑えるモードである。
ここで、従来の油圧ショベルは、エンジンの動力源で油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出された作動油で旋回モータ、作業機シリンダ、走行モータを駆動している。
従って、従来の油圧ショベルはバケットで土砂を掘削し、ブーム又はアームを上昇させながら旋回する動作（ホイスト動作）の際、旋回モータへの作動油の流れと、ブームシリンダ又はアームシリンダへの作動油の流れとがバランスしながら動作する。
つまり、ホイスト旋回では、土砂を掘削して旋回しながら作業機を上昇させ、作業機の上昇停止地点と旋回停止地点が一致するようなタイミングで動作する。ホイスト旋回による作業の典型は、油圧ショベルによってダンプトラックの荷台に土砂を積み込む作業が挙げられる。

ところで、近年、旋回体を電動機で駆動し、作業機や走行体を油圧アクチュエータで駆動するハイブリッドタイプのハイブリッド油圧ショベルが開発されており、ハイブリッド油圧ショベルにもパワーモード、エコノミーモードを設定することがある。
しかし、ハイブリッド油圧ショベルの電動機の動力源は、エンジンからの直接の動力ではなく、発電機又はキャパシタからの電力を動力源としている。
このため、パワーモード、エコノミーモードのいずれかが選択された状態でホイスト旋回が行われると、作業機の動作速度に対して、旋回体の旋回速度が遅すぎたり、逆に速すぎたりといった操作性を悪くすることになり、旋回体の旋回速度、すなわち電動機の回転数に対するトルクリミットのマップを、パワーモード、エコノミーモードそれぞれについて用意し、選択された作業モードの設定に応じていずれかのマップを使用することで、従来の油圧ショベルと同等の操作感を実現している。

しかし、ハイブリッド油圧ショベルは、作業機や走行体と、旋回体とが独立した駆動源によって駆動されるため、パワーモード、エコノミーモードの切り替えに応じて、油圧アクチュエータ及び電動機双方の制御を行う必要がある。
このため、従来、操作レバーの操作によって生成される電動機のトルク指令値を、電動機の回転速度に応じて補正して電動機の駆動制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１３３１６１号公報

しかしながら、前記特許文献１では、単に旋回体の回転速度に応じてトルク指令を補正するものでしかなく、パワーモードやエコノミーモードの設定に応じてトルク指令を補正するものではない。

本発明の目的は、エコノミーモードであっても、オペレータに違和感を感じさせることのない、電動機の制御装置、電動機の制御方法、及び電動機の制御装置を備えた建設機械を提供することにある。

第１発明に係る電動機の制御装置は、
旋回体を旋回させる電動機の駆動を制御する電動機の制御装置であって、
前記旋回体の操作手段の操作量に基づいて、前記旋回体の旋回速度指令を生成する速度指令生成手段と、
前記速度指令生成手段で生成された速度指令に基づいて、前記電動機のトルク指令を生成するトルク指令生成手段と、
前記旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出手段と、
前記電動機を所定のトルクリミットで駆動するパワーモード、及び前記パワーモードよりも低いトルクリミットで前記電動機を駆動するエコノミーモードのいずれかに切り換える作業モード切換手段と、
前記作業モード切換手段で設定された作業モードを判定する作業モード判定手段と、
前記パワーモードと対応し、前記旋回体の旋回速度に応じたトルクリミットの第１マップを記憶する第１マップ記憶手段と、
前記エコノミーモードと対応し、前記旋回体の旋回速度に応じたトルクリミットの第２マップを記憶する第２マップ記憶手段と、
前記作業モード判定手段で判定された作業モードに基づいて、前記第１マップ記憶手段に記憶された第１マップ、及び前記第２マップ記憶手段に記憶された第２マップのいずれかを使用して、前記速度指令生成手段で生成された旋回速度指令に応じた前記電動機のトルクリミットを生成するトルクリミット生成手段と、
前記トルク指令生成手段で生成されたトルク指令と、前記トルクリミット生成手段で生成されたトルクリミットを比較するトルク指令比較手段と、
前記トルク指令比較手段で比較されたトルク指令及びトルクリミットのうち、いずれか低い方の値で前記電動機の駆動制御を行う駆動制御手段とを備え、
前記作業モード判定手段で判定された作業モードがエコノミーモードである場合、
前記トルクリミット生成手段は、前記旋回速度検出手段で検出される前記旋回体の旋回速度が所定速度以下では、前記第１マップ記憶手段に記憶された第１マップのトルクリミットと同じか、又は、前記所定速度を超えた時のトルクリミットよりも大きなトルクリミットを生成することを特徴とする。

第２発明に係る電動機の制御方法は、
旋回体を旋回させる電動機の駆動を制御する電動機の制御方法であって、
前記旋回体の操作手段の操作量に基づいて、前記旋回体の旋回速度指令を生成する手順と、
生成された旋回速度に基づいて、前記電動機のトルク指令を生成する手順と、
前記電動機を所定のトルクリミットで駆動するパワーモード、及び前記パワーモードよりも低いトルクリミットで前記電動機を駆動するエコノミーモードのいずれかに作業モードを設定する手順と、
設定された作業モードがパワーモード及びエコノミーモードのいずれであるかを判定する手順と、
判定結果に基づいて、前記パワーモードと対応し、前記旋回体の旋回速度に応じたトルクリミットの第１マップ、及び、前記エコノミーモードと対応し、前記旋回体の旋回速度に応じたトルクリミットの第２マップのいずれかを使用して、生成された旋回速度指令に応じた前記電動機のトルクリミットを生成する手順と、
生成された前記電動機のトルク指令と、生成されたトルクリミットのうち、いずれか低い方の値で前記電動機の駆動制御を行う手順とを実施し、
作業モードがエコノミーモードであると判定された場合、
検出される前記旋回体の旋回速度が所定速度以下では、前記第１マップのトルクリミットと同じか、又は、前記所定速度を超えた時のトルクリミットよりも大きなトルクリミットを生成することを特徴とする。

第３発明に係る建設機械は、電動機で旋回する旋回体と、第１発明の電動機の制御装置とを備えていることを特徴とする。

本発明の電動機の制御装置、制御方法、及び建設機械によれば、作業モードがエコノミーモードと判定された場合、エコノミーモードと対応する第２マップを使用するが、旋回体の旋回速度が所定速度以下では、第１マップのトルクリミットと同じトルクリミットを生成しているので、作業機のバケットを地面等に接した状態で旋回体を旋回させても、バケットと地面の摩擦抵抗が作用しても、旋回体の旋回中にオペレータに違和感を感じさせることがない。

本発明の一実施形態にかかるハイブリッド油圧ショベルを示す斜視図。 前記実施形態に係るハイブリッド油圧ショベルの全体構成を示す模式図。 前記実施形態に係るハイブリッド油圧ショベルに搭載された電動機の制御装置を示すブロック図。 前記実施形態に係る電動機の制御装置の記憶手段に記憶される第１マップ及び第２マップを表すグラフ。 前記実施形態に係る電動機の制御装置の作用を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[１]全体構成
図１には、本発明の実施形態に係るハイブリッド油圧ショベル１が示されている。このハイブリッド油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。
車両本体２は、走行体４と旋回体５とを有している。走行体４は、一対の走行装置４ａを有している。各走行装置４ａは、履帯４ｂを有している。
各走行装置４ａは、後述する右走行モータ及び左走行モータによって履帯４ｂを駆動することによってハイブリッド油圧ショベル１を走行させる。

旋回体５は、走行体４上に旋回可能に設けられており、後述する電動機が駆動されることによって旋回する。
また、旋回体５には、運転室６が設けられている。旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８とエンジン室９とカウンタウェイト１０とを有している。燃料タンク７は後述するエンジン１７（図２参照）を駆動するための燃料を貯留する。作動油タンク８は、後述する油圧ポンプ１８（図２参照）から吐出される作動油を貯留する。エンジン室９は、後述するエンジン１７や油圧ポンプ１８などの機器を収納する。カウンタウェイト１０は、エンジン室９の後方に配置されている。

作業機３は、旋回体５の前部中央位置に取り付けられており、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、及びバケットシリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、旋回体５に回転可能に連結されている。また、ブーム１１の先端部はアーム１２の基端部に回転可能に連結されている。アーム１２の先端部は、バケット１３に回転可能に連結されている。
ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、およびバケットシリンダ１６は、後述する油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１４はブーム１１を動作させる。アームシリンダ１５はアーム１２を動作させる。バケットシリンダ１６は、バケット１３を動作させる。
これらのシリンダ１４、１５、１６が動作することによって作業機３が駆動される。

図２には、ハイブリッド油圧ショベル１の駆動系の全体構成が示されている。
ハイブリッド油圧ショベル１は、駆動源としてのエンジン１７、油圧ポンプ１８、発電機１９を備えている。
エンジン１７の出力軸には、油圧ポンプ１８及び発電機１９が機械的に結合されており、エンジン１７を駆動することで油圧ポンプ１８及び発電機１９は駆動する。
油圧駆動系は、コントロールバルブ２０、前述したブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、バケットシリンダ１６、及び走行モータ２１を備え、油圧ポンプ１８が油圧源となってこれらを駆動する。
電動駆動系は、キャパシタ２２、インバータ２３、及び旋回電動機２４を備え、発電機１９及びキャパシタ２２が電動機２４の電力源となって旋回体５を旋回させる。尚、キャパシタ２２は、例えば、電気二重層キャパシタが用いられる。また、キャパシタ２２は、蓄電器として機能するリチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリであってもよい。
発電機１９には、レゾルバ（回転センサ）２５が設けられ、旋回電動機２４の回転速度を検出し電気信号に変換して、インバータ２３内に設けられたコントローラに出力する。
また、図２では図示を略したが、インバータ２３内に設けられるコントローラには、温度センサが設けられていて、コントローラでは、キャパシタ２２及びインバータ２３の温度を検出している。

これらの油圧駆動系及び電動駆動系は、車両本体２に設けられた運転室６に設けられる操作レバー（作業機レバー、走行レバー、旋回レバー）２６によって操作される。
操作レバー２６の操作量は、レバー操作量検出手段２７によって電気信号に変換される。
レバー操作量検出手段２７は、旋回レバーの操作量を検出する圧力センサが相当する。
旋回用レバーの操作に応じて発生するパイロット油圧を圧力センサが検知し、旋回レバー２６の操作量を検出する。尚、旋回レバーが電気式のレバーであれば、ポテンショメータがレバー操作量検出手段２７となる。
また、運転室６内には燃料調整ダイヤル２８及びモード切換手段２９が設けられている。
燃料調整ダイヤル２８は、エンジン１７への燃料供給（噴射）量を設定するためのスイッチであり、燃料調整ダイヤル２８による設定は、電気信号に変換されてエンジンコントローラ３０、及びインバータ２３内に設けられたコントローラに出力される。
エンジンコントローラ３０は、燃料調整ダイヤル２８の設定値に基づいて、制御指令を生成し、電気信号として電子ガバナ３１に出力し、燃料噴射ポンプ３２の燃料噴射量の制御を行う。コモンレールによって燃料噴射量の制御を行ってもよい。

モード切換手段２９は、ハイブリッド油圧ショベル１の作業モードをパワーモード又はエコノミーモードに設定する部分であり、例えば、運転室６中に設けられる操作ボタンやスイッチ、又はタッチパネルとして構成されている。
このモード切換手段２９での設定は、電気信号に変換されて、エンジンコントローラ３０、ポンプコントローラ３３、及びインバータ２３内に設けられたコントローラに出力される。
ポンプコントローラ３３は、ポンプコントローラ３３は、モード切換手段２９の設定値に基づいて、油圧ポンプ１８の斜板角度を制御して油圧ポンプ１８からの作動油の吐出量を制御するための制御指令を生成する。
このような制御が行われることで、各油圧シリンダ１４〜１６、走行モータ２１への作動油供給量を調整する。また、同時に、エンジン１７は、モード切換手段２９の設定値に基づいて、エンジンコントローラ３０からの制御指令を受け出力制御される。
すなわち、エンジン１７の回転及び出力トルクが比較的高い領域でエンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとがマッチングされるパワーモードと、パワーモードの場合と比較してより低いエンジン出力トルク特性が設定されるエコノミーモードの何れかのモードでハイブリッド油圧ショベル１は駆動する。

[２]電動機の制御装置４０の構成
図３には、電動機の制御装置４０の構成を表すブロック図が示されており、この制御装置４０は、前述したインバータ２３に内蔵されている。
制御装置４０は、入力される旋回レバーの操作レバー信号、温度センサ信号、燃料ダイヤル設定値信号、レゾルバ信号、及び作業モード信号に基づいて、速度指令、トルクリミット指令を生成し、インバータ２３に出力して、電動機２４の制御を行うものである。
この制御装置４０は、速度指令生成手段４１、速度偏差演算手段４２、トルク指令生成手段４３、操作量トルクリミット生成手段４４、温度トルクリミット生成手段４５、燃料設定値トルクリミット生成手段４６、旋回速度トルクリミット生成手段４７、作業モードトルクリミット生成手段４８、第１マップ４９、第２マップ５０、トルクリミット最大値選択手段５１、第１トルクリミット最小値選択手段５２、第２トルクリミット最小値選択手段５３、及びトルク指令比較手段５４を備えている。

以下、特に断りがない限り、操作レバー２６は、旋回操作を行うための操作レバーとして説明する。
速度指令生成手段４１は、レバー操作量検出手段２７から出力された操作レバー２６の操作信号に基づいて、旋回体５を旋回させる速度指令を生成する部分である。
速度偏差演算手段４２は、レゾルバ２５から出力されたレゾルバ信号に基づいて、速度指令生成手段４１で生成された速度指令と、検出されたレゾルバ信号とを比較して、操作レバー２６の操作量と、実際の旋回体５の旋回速度の偏差を演算する部分である。
トルク指令生成手段４３は、速度偏差演算手段４２で演算された偏差に基づいて、トルク指令を生成する部分である。

操作量トルクリミット生成手段４４は、レバー操作量検出手段２７から出力された操作レバー２６の操作信号に基づいて、操作レバー２６の操作量に基づくトルクリミットを生成する部分であり、操作レバー２６の操作量に応じたトルクリミットのマップを、図示を略したが、制御装置４０内に設けられるメモリ上に記憶しておき、このマップを参照することにより、トルクリミットを生成する。生成された操作量に応じたトルクリミットは、第１トルクリミット最小値選択手段５２に出力される。尚、ここでは操作レバー２６の操作量が多くなるほどトルクリミットは増加する。また、トルクリミットのマップは、予め記憶されたマップでもよいし、基準となるトルクリミットのデータを記憶させておき、そのデータに係数を掛けて求めたり、オフセット量を加減算して求めてもよい。
温度トルクリミット生成手段４５は、制御装置４０に設けられた温度センサ（図示略）からのインバータ２３、キャパシタ２２の温度センサ信号に基づいて、トルクリミットを生成する部分であり、インバータ２３及びキャパシタ２２の温度に応じたトルクリミットが記憶されたマップ参照して、トルクリミットを生成する。生成された温度に応じたトルクリミットは、第１トルクリミット最小値選択手段５２に出力される。尚、ここでは温度の高さが大きくなるほどトルクリミットは減少する。また、トルクリミットのマップは、予め記憶されたマップでもよいし、基準となるトルクリミットのデータを記憶させておき、そのデータに係数を掛けて求めたり、オフセット量を加減算して求めてもよい。

燃料設定値トルクリミット生成手段４６は、燃料調整ダイヤル２８から出力される燃料設定値信号（電気信号）に基づいて、トルクリミットを生成する部分であり、燃料調整ダイヤル２８の設定状態に応じたトルクリミットが記憶されたマップを参照してトルクリミットを生成する。生成された燃料設定値に関するトルクリミットは、トルクリミット最大値選択手段５１に出力される。尚、ここでは燃料ダイヤルの設定値信号が小さい、すなわち少ない燃料噴射量を指示する信号であるほどトルクリミットは減少する。また、トルクリミットのマップは、予め記憶されたマップでもよいし、基準となるトルクリミットのデータを記憶させておき、そのデータに係数を掛けて求めたり、オフセット量を加減算して求めてもよい。
旋回速度トルクリミット生成手段４７は、レゾルバ２５から出力されたレゾルバ信号に基づいて、トルクリミットを生成する部分であり、旋回体５の旋回速度に応じたトルクリミットが記憶されたマップを参照して、トルクリミットを生成する。生成された旋回速度に関するトルクリミットは、トルクリミット最大値選択手段５１に出力される。尚、レゾルバ信号が示す旋回速度が速いほど、トルクリミットは減少する。また、トルクリミットのマップは、予め記憶されたマップでもよいし、基準となるトルクリミットのデータを記憶させておき、そのデータに係数を掛けて求めたり、オフセット量を加減算して求めてもよい。

作業モードトルクリミット生成手段４８は、モード切換手段２９から出力された作業モード信号（電気信号）に基づいて、トルクリミットを生成する部分であり、制御装置４０内に設けられたメモリ上に記憶された第１マップ４９又は第２マップ５０を参照することにより、トルクリミットを生成する。
ハイブリッド油圧ショベル１は、作業機の動作形態として二つのモード（パワーモードとエコノミーモード）を備えている。パワーモードは、作業効率を上げるためエンジンの出力を上げて作業機を動作させるモードである。一方、エコノミーモードは、エンジンの出力を抑えて、作業機の動作によるエンジンの燃料消費量を少なく抑えるモードである。
具体的には、第１マップ４９は、図４に示すように、モード切換手段２９がパワーモード（Ｐモード）の場合における旋回電動機回転数（旋回速度（横軸））に応じたトルクリミット（旋回トルクの上限値／縦軸）、例えば、ｆ（Ｎｍ）である。
一方、第２マップ５０は、モード切換手段２９がエコノミーモード（Ｅモード）の場合における旋回速度（横軸）に応じたトルクリミット（旋回トルクの上限値／縦軸）である。第２マップ５０は、第１マップ４９のトルクリミットよりも小さいトルクリミット（例えば、ｅ（Ｎｍ）として設定されているが、所定の旋回速度、例えば、Ｘｒｐｍまでは、第１マップ４９と同じトルクリミットに設定されており、例えば、Ｘ（ｒｐｍ）からＡ（ｒｐｍ）の間で直線的に減少していく。尚、この直線的にトルクリミットを減少させることで、急激なトルクリミットの変動を回避し、オペレータに違和感を生じさせないようにすることができる。Ａ（ｒｐｍ）以上でエコノミーモードのトルクリミット、例えば、ｅ（Ｎｍ）となる。尚、Ｘｒｐｍまでは、第２マップ５０と第１マップ４９では同じトルクリミットに設定されてもよいし、Ｘｒｐｍまでは、第２マップ５０のトルクリミットが第１マップ４９のトルクリミットよりも小さな設定であってもよい。

トルクリミット最大値選択手段５１は、燃料設定値トルクリミット生成手段４６で生成されたトルクリミットと、旋回速度トルクリミット生成手段４７で生成されたトルクリミットとを比較して、大きい方のトルクリミットを第１トルクリミット最小値選択手段５２に出力する。
第１トルクリミット最小値選択手段５２は、操作量トルクリミット生成手段４４で生成されたトルクリミット、温度トルクリミット生成手段４５で生成されたトルクリミット、及びトルクリミット最大値選択手段５１で選択されたトルクリミットを比較して、最も小さなトルクリミットを、第２トルクリミット最小値選択手段５３に出力する。

第２トルクリミット最小値選択手段５３は、第１トルクリミット最小値選択手段５２で選択されたトルクリミットと、作業モードトルクリミット生成手段４８で生成されたトルクリミットとを比較して、小さな方のトルクリミットをトルクリミット指令比較手段５４に出力する。
トルク指令比較手段５４は、トルク指令生成手段４３で生成されたトルク指令と、第２トルクリミット最小値選択手段５３で選択されたトルクリミットとを比較して、トルク指令がトルクリミットを越えないならば、そのトルク指令（電流信号）をインバータ２３に出力する。トルク指令がトルクリミットを超えるならばトルクリミットをトルク指令（電流信号）としてインバータ２３に出力し、電動機２４の駆動制御を行う。

[３]実施形態の作用及び効果
次に、前述した電動機２４の制御装置４０の作用について、図５に示されるフローチャートに基づいて説明する。
(1)速度指令生成手段４１及び操作量トルクリミット生成手段４４は、操作レバー２６の操作レバー信号を読み込み（手順Ｓ１）、速度指令生成手段４１は速度指令を生成するとともに、操作量トルクリミット生成手段４４は、読み込まれた操作レバー信号に応じたトルクリミットを生成する（手順Ｓ２）。
(2)温度トルクリミット生成手段４５、温度センサ信号の読み込みを行い（手順Ｓ３）、センサ温度に応じたトルクリミットを生成する（手順Ｓ４）。

(3)燃料設定値トルクリミット生成手段４６は、燃料調整ダイヤル２８の設定値信号の読み込みを行い（手順Ｓ５）、燃料調整ダイヤル２８の設定値に応じたトルクリミットを生成する（手順Ｓ６）。
(4)旋回速度トルクリミット生成手段４７は、レゾルバ２５のレゾルバ信号（旋回速度信号）の読み込みを行い（手順Ｓ７）、旋回速度に応じたトルクリミットを生成する（手順Ｓ８）。
(5)トルクリミット最大値選択手段５１は、燃料設定値トルクリミット生成手段４６で生成されたトルクリミットと、旋回速度トルクリミット生成手段４７で生成されたトルクリミットとを比較して、大きい方のトルクリミットを選択する（手順Ｓ９）。
(6)第１トルクリミット最小値選択手段５２は、操作量トルクリミット生成手段４４で生成されたトルクリミット、温度トルクリミット生成手段４５で生成されたトルクリミット、及びトルクリミット最大値選択手段５１で選択されたトルクリミットのうち、最も小さなトルクリミットを選択する（手順Ｓ１０）。

(7)作業モードトルクリミット生成手段４８は、モード切換手段２９から出力された作業モード信号の読み込みを行い（手順Ｓ１１）、作業モードがエコノミーモードであるか否かの判定を行う（手順Ｓ１２）。
(7)作業モードがエコノミーモードであると判定されたら、作業モードトルクリミット生成手段４８は、レゾルバ２５から出力される旋回速度信号の読み込みを行い（手順Ｓ１３）、第２マップ５０を用いてトルクリミットを生成する（手順Ｓ１４）。
(8)一方、作業モードがパワーモードであると判定されたら、作業モードトルクリミット生成手段４８は、第１マップを用いてトルクリミットを生成する（手順Ｓ１５）。

(9)第２トルクリミット最小値選択手段５３は、第１トルクリミット最小値選択手段５２で選択されたトルクリミットと、作業モードトルクリミット生成手段４８で生成されたトルクリミットを比較して、小さな方のトルクリミットを選択する（手順Ｓ１６）。
(10)最後に、トルク指令比較手段５４は、トルク指令生成手段４３で生成されたトルク指令と、第２トルクリミット最小値選択手段５３で選択されたトルクリミットとを比較して、トルク指令がトルクリミットを越えないならば、そのトルク指令（電流信号）をインバータ２３に出力する。トルク指令がトルクリミットを越えるならばトルクリミットをトルク指令（電流信号）としてインバータ２３に出力し、電動機２４の駆動制御を行う。

このような本実施形態によれば、作業モードがエコノミーモードと判定された場合、エコノミーモードと対応する第２マップ５０を使用するが、旋回体５の旋回速度が所定速度Ａ（ｒｐｍ）以下では、第１マップ４９のトルクリミットと同じトルクリミットを生成しているので、作業機のバケットを地面等に接した状態で旋回体を旋回させても、バケットと地面の摩擦抵抗が作用しても、旋回体５の旋回速度をパワーモードと同等に上昇させることができ、旋回体５の旋回中にオペレータに違和感を感じさせることがない。

また、操作レバーの操作量に関するトルクリミット、キャパシタ２２、インバータ２３の温度に関するトルクリミット、燃料設定値に関するトルクリミット、旋回速度に関するトルクリミットが設定されており、これら複数のトルクリミットを考慮して、トルクリミットを選択しているので、確実にオペレータが操作中に違和感を感じることを防止することができる。

本発明は、旋回体を電動機で旋回させるハイブリッドタイプのハイブリッド油圧ショベルに利用することができる。

１…ハイブリッド油圧ショベル、２…車両本体、３…作業機、４…走行体、４ａ…走行装置、４ｂ…履帯、５…旋回体、６…運転室、７…燃料タンク、８…作動油タンク、９…エンジン室、１０…カウンタウェイト、１１…ブーム、１２…アーム、１３…バケット、１４…ブームシリンダ、１５…アームシリンダ、１６…バケットシリンダ、１７…エンジン、１８…油圧ポンプ、１９…発電機、２０…コントロールバルブ、２１…走行モータ、２２…キャパシタ、２３…インバータ、２４…電動機、２５…レゾルバ、２６…操作レバー、２７…レバー操作量検出手段、２８…燃料調整ダイヤル、２９…モード切換手段、３０…エンジンコントローラ、３１…電子ガバナ、３２…燃料噴射ポンプ、３３…ポンプコントローラ、４０…制御装置、４１…速度指令生成手段、４２…速度偏差演算手段、４３…トルク指令生成手段、４４…操作量トルクリミット生成手段、４５…温度トルクリミット生成手段、４６…燃料設定値トルクリミット生成手段、４７…旋回速度トルクリミット生成手段、４８…作業モードトルクリミット生成手段、４９…第１マップ、５０…第２マップ、５１…トルクリミット最大値選択手段、５２…第１トルクリミット最小値選択手段、５３…第２トルクリミット最小値選択手段、５４…トルク指令比較手段

Claims (3)

1. 旋回体を旋回させる電動機の駆動を制御する電動機の制御装置であって、
   前記旋回体の操作手段の操作量に基づいて、前記旋回体の旋回速度指令を生成する速度指令生成手段と、
   前記速度指令生成手段で生成された速度指令に基づいて、前記電動機のトルク指令を生成するトルク指令生成手段と、
   前記旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出手段と、
   前記電動機を所定のトルクリミットで駆動するパワーモード、及び前記パワーモードよりも低いトルクリミットで前記電動機を駆動するエコノミーモードのいずれかに切り換える作業モード切換手段と、
   前記作業モード切換手段で設定された作業モードを判定する作業モード判定手段と、
   前記パワーモードと対応し、前記旋回体の旋回速度に応じたトルクリミットの第１マップを記憶する第１マップ記憶手段と、
   前記エコノミーモードと対応し、前記旋回体の旋回速度に応じたトルクリミットの第２マップを記憶する第２マップ記憶手段と、
   前記作業モード判定手段で判定された作業モードに基づいて、前記第１マップ記憶手段に記憶された第１マップ、及び前記第２マップ記憶手段に記憶された第２マップのいずれかを使用して、前記速度指令生成手段で生成された旋回速度指令に応じた前記電動機のトルクリミットを生成するトルクリミット生成手段と、
   前記トルク指令生成手段で生成されたトルク指令と、前記トルクリミット生成手段で生成されたトルクリミットを比較するトルク指令比較手段と、
   前記トルク指令比較手段で比較されたトルク指令及びトルクリミットのうち、いずれか低い方の値で前記電動機の駆動制御を行う駆動制御手段とを備え、
   前記作業モード判定手段で判定された作業モードがエコノミーモードである場合、
   前記トルクリミット生成手段は、前記旋回速度検出手段で検出される前記旋回体の旋回速度が所定速度以下では、前記第１マップ記憶手段に記憶された第１マップのトルクリミットと同じか、又は、前記所定速度を超えた時のトルクリミットよりも大きなトルクリミットを生成することを特徴とする電動機の制御装置。
2. 旋回体を旋回させる電動機の駆動を制御する電動機の制御方法であって、
   前記旋回体の操作手段の操作量に基づいて、前記旋回体の旋回速度指令を生成する手順と、
   生成された旋回速度に基づいて、前記電動機のトルク指令を生成する手順と、
   前記電動機を所定のトルクリミットで駆動するパワーモード、及び前記パワーモードよりも低いトルクリミットで前記電動機を駆動するエコノミーモードのいずれかに作業モードを設定する手順と、
   設定された作業モードがパワーモード及びエコノミーモードのいずれであるかを判定する手順と、
   判定結果に基づいて、前記パワーモードと対応し、前記旋回体の旋回速度に応じたトルクリミットの第１マップ、及び、前記エコノミーモードと対応し、前記旋回体の旋回速度に応じたトルクリミットの第２マップのいずれかを使用して、生成された旋回速度指令に応じた前記電動機のトルクリミットを生成する手順と、
   生成された前記電動機のトルク指令と、生成されたトルクリミットのうち、いずれか低い方の値で前記電動機の駆動制御を行う手順とを実施し、
   作業モードがエコノミーモードであると判定された場合、
   検出される前記旋回体の旋回速度が所定速度以下では、前記第１マップのトルクリミットと同じか、又は、前記所定速度を超えた時のトルクリミットよりも大きなトルクリミットを生成することを特徴とする電動機の制御方法。
3. 電動機で旋回する旋回体と、
   請求項１に記載の電動機の制御装置とを備えていることを特徴とする建設機械。

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