JP5639942B2

JP5639942B2 - Power storage device and hybrid construction machine

Info

Publication number: JP5639942B2
Application number: JP2011070254A
Authority: JP
Inventors: 杉原　克道; 克道杉原
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: JP2012205467A

Description

本発明は、複数の蓄電セルからなる蓄電装置及び蓄電装置を搭載したハイブリッド建設機械に関する。 The present invention relates to a power storage device including a plurality of power storage cells and a hybrid construction machine equipped with the power storage device.

バッテリ等の蓄電ユニットにエンジンや機械動力の回生電力を充電し、充電された電力を機械動力に用いることができるハイブリッド建設機械が知られている。 2. Description of the Related Art A hybrid construction machine is known in which an electric storage unit such as a battery is charged with regenerative electric power of an engine or mechanical power and the charged electric power can be used for mechanical power.

蓄電ユニットは、一般的に、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池セルが複数積層されて構成されている。 The power storage unit is generally configured by stacking a plurality of secondary battery cells such as lithium ion batteries and nickel metal hydride batteries.

引用文献１には、組バッテリと、セル電圧検出手段と、バッテリ制御装置とを有する電気自動車の充電制御システムが開示されている。 Cited Document 1 discloses a charging control system for an electric vehicle having an assembled battery, cell voltage detection means, and a battery control device.

特開平１０−１０８３７９号公報JP-A-10-108379

従来の蓄電ユニットは、バッテリセルの各々に電圧検出手段が備えられ、検出された電圧に基づいて、バッテリ制御装置が蓄電ユニット全体の電圧を制御していた。 In the conventional power storage unit, each battery cell is provided with voltage detection means, and the battery control device controls the voltage of the entire power storage unit based on the detected voltage.

電圧検出手段とバッテリ制御装置とは電気配線で接続されるが、この電気配線に異常が発生したり、電圧検出手段に異常が発生した場合は、バッテリセルの電圧を正しく検出することができなくなり、過充電、過放電が発生する可能性があった。 The voltage detection means and the battery control device are connected by electric wiring. However, if an abnormality occurs in the electric wiring or an abnormality occurs in the voltage detection means, the voltage of the battery cell cannot be detected correctly. Overcharge and overdischarge could occur.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリ制御装置の異常を確認できる蓄電装置及びハイブリッド建設機械を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the electrical storage apparatus and hybrid construction machine which can confirm abnormality of a battery control apparatus.

本発明の蓄電装置は、電力を蓄電する蓄電セルが複数接続された蓄電部と、蓄電セルの各々の電圧を検出する蓄電セル電圧検出部と、を備える蓄電モジュールと、蓄電セル電圧検出部によって検出された蓄電セルの各々の電圧値を取得して、蓄電モジュールの充放電を制御するシステム制御部と、蓄電セル電圧検出部とシステム制御部とを通信可能に接続する第１の通信回線と、蓄電部の電圧が第１の基準電圧よりも大きい、又は、蓄電部の電圧が第１の基準電圧よりも小さい第２の基準電圧よりも小さい場合は、信号を出力する比較部と、比較部とシステム制御部とを通信可能に接続する第２の通信回線と、を備え、システム制御部は、蓄電セル電圧検出部によって検出された蓄電セルの電圧が、当該蓄電セルの上限電圧を超えていない、かつ、当該蓄電セルの下限電圧を下回っていない場合に、比較部から信号を受信した場合は、異常信号を出力することを特徴とする。 A power storage device of the present invention includes a power storage module including a power storage unit to which a plurality of power storage cells that store power are connected, a power storage cell voltage detection unit that detects the voltage of each of the power storage cells, and a power storage cell voltage detection unit. A system control unit that acquires each voltage value of the detected storage cell and controls charging / discharging of the storage module, and a first communication line that connects the storage cell voltage detection unit and the system control unit in a communicable manner When the voltage of the power storage unit is larger than the first reference voltage, or when the voltage of the power storage unit is smaller than the second reference voltage smaller than the first reference voltage, the comparison unit outputs a signal And a second communication line that connects the control unit and the system control unit in a communicable manner, and the system control unit detects that the voltage of the storage cell detected by the storage cell voltage detection unit exceeds the upper limit voltage of the storage cell. Not, One, if not below the lower limit voltage of the storage cell, when receiving a signal from the comparator unit, and outputs an abnormality signal.

また、本発明のハイブリッド建設機械は、可変容量型ポンプと、可変容量型ポンプからアクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御する操作弁と、可変容量型ポンプの吐出油によって回転する回生用の油圧モータと、油圧モータの回転と関連して駆動する発電機と、発電機が駆動することによって発電した電力を蓄電する蓄電装置と、可変容量型ポンプ、操作弁、発電機及び蓄電装置の動作を制御するハイブリッド制御装置と、を備えるハイブリッド建設機械であって、蓄電装置は、電力を蓄電する蓄電セルが複数接続された蓄電部と、蓄電セルの各々の電圧を検出する蓄電セル電圧検出部と、を備える蓄電モジュールと、蓄電セル電圧検出部によって検出された蓄電セルの各々の電圧値を取得して、蓄電モジュールの充放電を制御するシステム制御部と、蓄電セル電圧検出部とシステム制御部とを通信可能に接続する第１の通信回線と、蓄電部の電圧を取得し、蓄電部の電圧が第１の基準電圧よりも大きい、又は、蓄電部の電圧が第１の基準電圧よりも小さい第２の基準電圧よりも小さい場合は、信号を出力する比較部と、比較部とシステム制御部とを通信可能に接続する第２の通信回線と、を備え、システム制御部は、蓄電セル電圧検出部によって検出された蓄電セルの電圧が、当該蓄電セルの上限電圧を超えていない、かつ、当該蓄電セルの下限電圧を下回っていない場合に、比較部から信号を受信した場合は、異常信号を出力することを特徴とする。

Further, the hybrid construction machine of the present invention includes a variable displacement pump, an operation valve that controls the flow rate of the discharge oil guided from the variable displacement pump to the actuator, and a regenerative hydraulic pressure that is rotated by the discharge oil of the variable displacement pump. A motor, a generator that is driven in association with the rotation of the hydraulic motor, a power storage device that stores power generated by driving the power generator, a variable capacity pump , an operation valve, a generator, and a power storage device. A power storage device, a power storage unit connected to a plurality of power storage cells that store power, a power storage cell voltage detection unit that detects a voltage of each of the power storage cells, , And a storage cell that detects a voltage value of each of the storage cells detected by the storage cell voltage detector, and controls charging / discharging of the storage module. A system control unit, a first communication line that connects the storage cell voltage detection unit and the system control unit in a communicable manner, obtains a voltage of the storage unit, and the voltage of the storage unit is greater than the first reference voltage, Alternatively, when the voltage of the power storage unit is smaller than the second reference voltage that is smaller than the first reference voltage, the second comparator unit that communicably connects the comparison unit that outputs a signal, and the comparison unit and the system control unit. And the system control unit has a voltage of the storage cell detected by the storage cell voltage detection unit not exceeding the upper limit voltage of the storage cell and not lowering the lower limit voltage of the storage cell. In this case, when a signal is received from the comparison unit, an abnormal signal is output .

本発明によれば、蓄電セル電圧検出部とシステム制御部とを接続する第１の通信回線で、蓄電装置の異常が検出されなかったとしても、蓄電セル全体の電圧が、第１の基準電圧よりも大きい又は第２の基準電圧よりも小さい場合に、比較部から所定の信号が第２の通信回路を回してシステム制御部に出力されることで、異常を検出することができる。従って、システム制御部が蓄電モジュールの充電、放電を正しく制御することができ、蓄電モジュールの過充電、放電が発生することを防止することができる。 According to the present invention, even if no abnormality of the power storage device is detected on the first communication line connecting the power storage cell voltage detection unit and the system control unit, the voltage of the entire power storage cell is the first reference voltage. When the voltage is larger than or smaller than the second reference voltage, an abnormality can be detected by outputting a predetermined signal from the comparison unit to the system control unit through the second communication circuit. Therefore, the system control unit can correctly control charging and discharging of the power storage module, and can prevent overcharging and discharging of the power storage module.

本発明の実施形態のハイブリッド建設機械の制御システムの説明図である。It is explanatory drawing of the control system of the hybrid construction machine of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の蓄電ユニットの構成回路図である。It is a structure circuit diagram of the electrical storage unit of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のシステム制御装置が実行する充電監視処理のフローチャートである。It is a flowchart of the charge monitoring process which the system control apparatus of embodiment of this invention performs.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御装置について説明する。なお、以下の実施形態では、ハイブリッド建設機械がパワーショベルである場合について説明する。 Hereinafter, a control device for a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a case where the hybrid construction machine is a power shovel will be described.

図１は、本発明の実施形態のハイブリッド建設機械の制御システムの説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a control system for a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention.

パワーショベルには、原動機としてのエンジン７３で駆動する可変容量型の第１、２メインポンプ７１、７２が設けられる。第１、２メインポンプ７１、７２は同軸回転する。エンジン７３には、エンジン７３の余力を利用して発電機能を発揮するジェネレータ１が設けられる。また、エンジン７３には、エンジン７３の回転数を検出する回転数センサ７４が設けられる。 The power shovel is provided with variable capacity first and second main pumps 71 and 72 driven by an engine 73 as a prime mover. The first and second main pumps 71 and 72 rotate coaxially. The engine 73 is provided with a generator 1 that exhibits the power generation function using the remaining power of the engine 73. The engine 73 is provided with a rotation speed sensor 74 that detects the rotation speed of the engine 73.

第１メインポンプ７１から吐出される作動油は第１回路系統７５に供給される。第１回路系統７５は、旋回モータ７６を制御する操作弁２と、アームシリンダ（図示せず）を制御する操作弁３と、後述する操作弁１６と連動してブームシリンダ７７を制御するブーム２速用の操作弁４と、予備用アタッチメント（図示せず）を制御する操作弁５と、左走行用の第１走行用モータ（図示せず）を制御する操作弁６とを有する。各操作弁２〜６は、第１メインポンプ７１から各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。 The hydraulic fluid discharged from the first main pump 71 is supplied to the first circuit system 75. The first circuit system 75 includes a control valve 2 that controls the swing motor 76, a control valve 3 that controls an arm cylinder (not shown), and a boom 2 that controls the boom cylinder 77 in conjunction with a control valve 16 described later. It has an operation valve 4 for speed, an operation valve 5 for controlling a preliminary attachment (not shown), and an operation valve 6 for controlling a first traveling motor (not shown) for left running. Each operation valve 2 to 6 controls the operation of each actuator by controlling the flow rate of the discharged oil guided from the first main pump 71 to each actuator.

各操作弁２〜６と第１メインポンプ７１とは、中立流路７及び中立流路７と並列なパラレル流路８を通じて接続されている。中立流路７における第１走行モータ用の操作弁６の下流側には、パイロット圧を生成するための絞り９が設けられる。絞り９は、通過する流量が多ければ高いパイロット圧を、通過する流量が少なければ低いパイロット圧を、上流側に生成する。 The operation valves 2 to 6 and the first main pump 71 are connected through the neutral flow path 7 and the parallel flow path 8 parallel to the neutral flow path 7. A throttle 9 for generating a pilot pressure is provided downstream of the operation valve 6 for the first travel motor in the neutral flow path 7. The throttle 9 generates a high pilot pressure on the upstream side when the flow rate passing therethrough is high and a low pilot pressure when the flow rate passing therethrough is low.

中立流路７は、操作弁２〜６の全てが中立位置又は中立位置近傍にあるときには、第１メインポンプ７１から吐出された作動油の全部又は一部を、絞り９を介してタンク９４に導く。このとき、絞り９を通過する流量はストローク時と比較して多くなるため、高いパイロット圧が生成される。 When all of the operation valves 2 to 6 are in the neutral position or in the vicinity of the neutral position, the neutral flow path 7 allows all or part of the hydraulic oil discharged from the first main pump 71 to be transferred to the tank 94 via the throttle 9. Lead. At this time, since the flow rate passing through the throttle 9 is larger than that during the stroke, a high pilot pressure is generated.

一方、操作弁２〜６がフルストロークの状態に切り換えられると、中立流路７が閉ざされて流体の流通がなくなる。この場合には、絞り９を通過する流量がほとんどなくなり、パイロット圧がゼロとなる。ただし、操作弁２〜６の操作量によっては、第１メインポンプ７１から吐出された作動油の一部がアクチュエータに導かれ、残りが中立流路７からタンク９４に導かれるので、絞り９は、中立流路７の作動油の流量に応じたパイロット圧を生成する。つまり、絞り９は、操作弁２〜６の操作量に応じたパイロット圧を生成する。 On the other hand, when the operation valves 2 to 6 are switched to the full stroke state, the neutral flow path 7 is closed and the fluid does not flow. In this case, there is almost no flow rate passing through the throttle 9, and the pilot pressure becomes zero. However, depending on the operation amount of the operation valves 2 to 6, a part of the hydraulic oil discharged from the first main pump 71 is guided to the actuator, and the rest is guided to the tank 94 from the neutral flow path 7. A pilot pressure corresponding to the flow rate of the hydraulic oil in the neutral flow path 7 is generated. That is, the throttle 9 generates a pilot pressure corresponding to the operation amount of the operation valves 2 to 6.

中立流路７における最下流の操作弁６と絞り９との間には、中立流路切換電磁弁１０が設けられる。中立流路切換電磁弁１０は、そのソレノイドがコントローラ９０に接続されている。中立流路切換電磁弁１０は、ソレノイドが非励磁のときにはスプリングのばね力の作用で図示の全開位置に設定され、ソレノイドが励磁のときにはスプリングのばね力に抗して絞り位置に設定される。中立流路切換電磁弁１０が絞り位置に切り換わったときの絞り開度は、絞り９の開度よりも小さく設定されている。 A neutral flow path switching electromagnetic valve 10 is provided between the most downstream operating valve 6 and the throttle 9 in the neutral flow path 7. The neutral flow path switching electromagnetic valve 10 has a solenoid connected to the controller 90. The neutral flow path switching electromagnetic valve 10 is set to the fully open position shown in the figure by the action of the spring force of the spring when the solenoid is not excited, and is set to the throttle position against the spring force of the spring when the solenoid is excited. The throttle opening when the neutral flow path switching electromagnetic valve 10 is switched to the throttle position is set smaller than the throttle 9 opening.

中立流路７における操作弁６と中立流路切換電磁弁１０との間にはパイロット流路１１が接続される。パイロット流路１１には、絞り９の上流側に発生する圧力がパイロット圧として導かれる。パイロット流路１１は、第１メインポンプ７１の傾転角を制御するレギュレータ１２に接続される。レギュレータ１２は、パイロット流路１１のパイロット圧と逆比例して第１メインポンプ７１の傾転角を制御して、第１メインポンプ７１の１回転当たりの押しのけ容積を制御する。すなわち、パイロット圧に応じて、ポンプ７１の吐出量が可変する。 A pilot flow path 11 is connected between the operation valve 6 and the neutral flow path switching electromagnetic valve 10 in the neutral flow path 7. A pressure generated on the upstream side of the throttle 9 is guided to the pilot flow path 11 as a pilot pressure. The pilot flow path 11 is connected to a regulator 12 that controls the tilt angle of the first main pump 71. The regulator 12 controls the displacement angle of the first main pump 71 per revolution by controlling the tilt angle of the first main pump 71 in inverse proportion to the pilot pressure in the pilot flow path 11. That is, the discharge amount of the pump 71 varies according to the pilot pressure.

パイロット流路１１には、減圧弁８０とパイロット流路切換電磁弁８１とが並列に設けられる。パイロット流路切換電磁弁８１は、減圧弁８０を迂回するバイパス流路８２に設けられる。パイロット流路切換電磁弁８１は、そのソレノイドがコントローラ９０に接続されている。ソレノイドが非励磁のときに図示の連通位置に設定され、中立流路７からパイロット流路１１に至る作動油は減圧弁８０を迂回する。一方、ソレノイドが励磁したときに遮断位置に設定され、中立流路７は減圧弁８０のみを通じてパイロット流路１１と連通する。 In the pilot flow path 11, a pressure reducing valve 80 and a pilot flow path switching electromagnetic valve 81 are provided in parallel. The pilot flow path switching electromagnetic valve 81 is provided in a bypass flow path 82 that bypasses the pressure reducing valve 80. The pilot flow switching electromagnetic valve 81 has a solenoid connected to the controller 90. When the solenoid is not energized, the communication position shown in the figure is set, and the hydraulic oil from the neutral flow path 7 to the pilot flow path 11 bypasses the pressure reducing valve 80. On the other hand, when the solenoid is energized, it is set to the cutoff position, and the neutral flow path 7 communicates with the pilot flow path 11 only through the pressure reducing valve 80.

パイロット流路１１には、パイロット流路１１の圧力を検出する第１圧力センサ１３が設けられる。第１圧力センサ１３にて検出された圧力信号はコントローラ９０に出力される。パイロット流路１１のパイロット圧は、操作弁２〜６の操作量に応じて変化するため、第１圧力センサ１３が検出する圧力信号は、第１回路系統７５の要求流量に応じて変化する。 The pilot flow path 11 is provided with a first pressure sensor 13 that detects the pressure of the pilot flow path 11. The pressure signal detected by the first pressure sensor 13 is output to the controller 90. Since the pilot pressure in the pilot flow path 11 changes according to the operation amount of the operation valves 2 to 6, the pressure signal detected by the first pressure sensor 13 changes according to the required flow rate of the first circuit system 75.

第２メインポンプ７２は第２回路系統７８に接続している。第２回路系統７８は、その上流側から順に、右走行用の第２走行用モータ（図示せず）を制御する操作弁１４と、バケットシリンダ（図示せず）を制御する操作弁１５と、ブームシリンダ７７を制御する操作弁１６と、アームシリンダ（図示せず）を制御するアーム２速用の操作弁１７とを有する。操作弁１６には、操作方向及び操作量を検出するセンサ（図示せず）が設けられ、このセンサの検出信号はコントローラ９０に出力される。各操作弁１４〜１７は、第２メインポンプ７２から各アクチュエータへ導かれる吐出油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。 The second main pump 72 is connected to the second circuit system 78. The second circuit system 78 includes, in order from the upstream side thereof, an operation valve 14 that controls a second traveling motor (not shown) for right traveling, an operation valve 15 that controls a bucket cylinder (not shown), An operation valve 16 for controlling the boom cylinder 77 and an operation valve 17 for second-arm arm for controlling an arm cylinder (not shown) are provided. The operation valve 16 is provided with a sensor (not shown) that detects an operation direction and an operation amount, and a detection signal of this sensor is output to the controller 90. The operation valves 14 to 17 control the operation of each actuator by controlling the flow rate of the discharged oil guided from the second main pump 72 to each actuator.

各操作弁１４〜１７と第２メインポンプ７２とは、中立流路１８及び中立流路１８と並列なパラレル流路１９を通じて接続されている。中立流路１８における操作弁１７の下流側には、パイロット圧を生成するための絞り２０が設けられる。絞り２０は、第１メインポンプ７１側の絞り９と同じ機能を有する。 The operation valves 14 to 17 and the second main pump 72 are connected through a neutral flow path 18 and a parallel flow path 19 parallel to the neutral flow path 18. A throttle 20 for generating a pilot pressure is provided on the downstream side of the operation valve 17 in the neutral flow path 18. The throttle 20 has the same function as the throttle 9 on the first main pump 71 side.

中立流路１８における最下流の操作弁１７と絞り２０との間には、中立流路切換電磁弁２１が設けられる。中立流路切換電磁弁２１は、第１メインポンプ７１側の中立流路切換電磁弁１０と同じ構成である。 A neutral flow path switching electromagnetic valve 21 is provided between the most downstream operating valve 17 and the throttle 20 in the neutral flow path 18. The neutral flow path switching solenoid valve 21 has the same configuration as the neutral flow path switching solenoid valve 10 on the first main pump 71 side.

中立流路１８における操作弁１７と中立流路切換電磁弁２１との間にはパイロット流路２２が接続される。パイロット流路２２には、絞り２０の上流側に発生する圧力がパイロット圧として導かれる。パイロット流路２２は、第２メインポンプ７２の傾転角を制御するレギュレータ２３に接続される。 A pilot flow path 22 is connected between the operation valve 17 and the neutral flow path switching electromagnetic valve 21 in the neutral flow path 18. A pressure generated on the upstream side of the throttle 20 is guided to the pilot flow path 22 as a pilot pressure. The pilot flow path 22 is connected to a regulator 23 that controls the tilt angle of the second main pump 72.

パイロット流路２２には、減圧弁８４とパイロット流路切換電磁弁８５とが並列に設けられる。パイロット流路切換電磁弁８５は、減圧弁８４を迂回するバイパス流路８６に設けられる。また、パイロット流路２２にはパイロット流路２２の圧力を検出する第２圧力センサ２４が設けられる。第２圧力センサ２４にて検出された圧力信号はコントローラ９０に出力される。 In the pilot flow path 22, a pressure reducing valve 84 and a pilot flow path switching electromagnetic valve 85 are provided in parallel. The pilot flow path switching electromagnetic valve 85 is provided in a bypass flow path 86 that bypasses the pressure reducing valve 84. The pilot flow path 22 is provided with a second pressure sensor 24 that detects the pressure of the pilot flow path 22. The pressure signal detected by the second pressure sensor 24 is output to the controller 90.

レギュレータ２３、減圧弁８４、及びパイロット流路切換電磁弁８５は、第１メインポンプ７１側のレギュレータ１２、減圧弁８０、及びパイロット流路切換電磁弁８１と同じ構成であり、それらの作動も同じであるため、説明を省略する。 The regulator 23, the pressure reducing valve 84, and the pilot flow path switching electromagnetic valve 85 have the same configuration as the regulator 12, the pressure reducing valve 80, and the pilot flow path switching electromagnetic valve 81 on the first main pump 71 side, and their operations are also the same. Therefore, the description is omitted.

第１、２メインポンプ７１、７２にはそれぞれ流路５５、５６が接続され、流路５５、５６にはそれぞれ電磁弁５８、５９が設けられる。流路５５、５６は、第１、２回路系統７５、７８の上流側で第１、２メインポンプ７１、７２に接続されている。電磁弁５８、５９は、ソレノイドがコントローラ９０に接続されている。電磁弁５８、５９は、ソレノイドが非励磁のときに図示の閉位置に設定され、ソレノイドが励磁したときに開位置に設定される。 Flow paths 55 and 56 are connected to the first and second main pumps 71 and 72, respectively, and electromagnetic valves 58 and 59 are provided in the flow paths 55 and 56, respectively. The flow paths 55 and 56 are connected to the first and second main pumps 71 and 72 on the upstream side of the first and second circuit systems 75 and 78. Solenoids of the solenoid valves 58 and 59 are connected to the controller 90. The solenoid valves 58 and 59 are set to the closed position shown when the solenoid is not excited, and are set to the open position when the solenoid is excited.

電磁弁５８、５９は、合流通路５７及びチェック弁６０を介して油圧モータ８８に接続される。油圧モータ８８は、モータジェネレータ（ＭＧ）９１と連係して回転する。ＭＧ９１が発電した電力はインバータ９２を介して蓄電ユニット２６に充電される。なお、油圧モータ８８とＭＧ９１とは、直接連結してもよいし、減速機を介して連結してもよい。 The electromagnetic valves 58 and 59 are connected to the hydraulic motor 88 via the junction passage 57 and the check valve 60. The hydraulic motor 88 rotates in conjunction with a motor generator (MG) 91. The electric power generated by the MG 91 is charged to the power storage unit 26 via the inverter 92. The hydraulic motor 88 and the MG 91 may be directly connected or may be connected via a speed reducer.

第１、２メインポンプ７１、７２から吐出された作動油は、電磁弁５８、５９を経由して油圧モータ８８に供給され、油圧モータ８８を駆動する。油圧モータ８８は、その駆動力によってＭＧ９１を回転して発電する。ＭＧ９１で発電された電力は、インバータ９２を介して蓄電ユニット２６に充電される。これにより、第１、２メインポンプ７１、７２が吐出するスタンバイ流量によって回生が行われる。 The hydraulic oil discharged from the first and second main pumps 71 and 72 is supplied to the hydraulic motor 88 via the electromagnetic valves 58 and 59 to drive the hydraulic motor 88. The hydraulic motor 88 generates electricity by rotating the MG 91 with the driving force. The electric power generated by MG 91 is charged to power storage unit 26 via inverter 92. Thereby, regeneration is performed by the standby flow rate discharged from the first and second main pumps 71 and 72.

油圧モータ８８を回転させて蓄電ユニット２６を充電するには、オペレータがコントローラ９０にスタンバイ回生指令信号を手動操作して入力することによって行われる。 Charging the power storage unit 26 by rotating the hydraulic motor 88 is performed by an operator manually operating and inputting a standby regeneration command signal to the controller 90.

なお、バッテリチャージャー２５は、通常の家庭用の電源２７に接続した場合にも、蓄電ユニット２６に電力を充電できるようにしている。このように、バッテリチャージャー２５は、独立電源にも接続可能である。 Note that the battery charger 25 can charge the power storage unit 26 even when connected to a normal household power supply 27. Thus, the battery charger 25 can be connected to an independent power source.

このように、第１、２メインポンプ７１、７２から吐出された作動油によって油圧モータ８８を駆動させてＭＧ９１により発電した電力を蓄電ユニット２６に充電することができる。また、蓄電ユニット２６に充電した電力は、後述するサブポンプ８９のアシスト力に利用することもできる。 As described above, the electric power generated by the MG 91 by driving the hydraulic motor 88 with the hydraulic oil discharged from the first and second main pumps 71 and 72 can be charged in the power storage unit 26. Further, the electric power charged in the power storage unit 26 can be used for assisting power of a sub pump 89 described later.

旋回モータ用の操作弁２のアクチュエータポートには、旋回モータ７６に連通する通路２８、２９が接続されると共に、通路２８、２９のそれぞれにはブレーキ弁３０、３１が接続される。操作弁２を中立位置に保っているときには、アクチュエータポートが閉じられて旋回モータ７６は停止状態を維持する。 The actuator port of the operation valve 2 for the swing motor is connected to passages 28 and 29 communicating with the swing motor 76, and brake valves 30 and 31 are connected to the passages 28 and 29, respectively. When the operation valve 2 is maintained at the neutral position, the actuator port is closed and the swing motor 76 maintains the stopped state.

旋回モータ７６の停止状態から操作弁２をいずれか一方の方向に切り換えると、一方の通路２８が第１メインポンプ７１に接続され、他方の通路２９がタンク９４に連通する。これにより、通路２８から作動油が供給されて旋回モータ７６が回転すると共に、旋回モータ７６からの戻り油が通路２９を通じてタンク９４に戻される。操作弁２を上記とは反対方向に切り換えると、通路２９が第１メインポンプ７１に接続され、通路２８がタンクに連通し、旋回モータ７６は逆転する。 When the operation valve 2 is switched in one direction from the stop state of the swing motor 76, one passage 28 is connected to the first main pump 71 and the other passage 29 is communicated with the tank 94. As a result, hydraulic oil is supplied from the passage 28 to rotate the turning motor 76, and return oil from the turning motor 76 is returned to the tank 94 through the passage 29. When the operation valve 2 is switched in the opposite direction, the passage 29 is connected to the first main pump 71, the passage 28 communicates with the tank, and the turning motor 76 rotates in the reverse direction.

また、操作弁１６を中立位置から一方の方向に切り換えると、第２メインポンプ７２から吐出された作動油は、通路３２を通じてブームシリンダ７７のピストン側室３３に供給されると共に、ロッド側室３４からの戻り油は通路３５から、操作弁１７、中立流路切換電磁弁２１を通じてタンク９４に戻され、ブームシリンダ７７は伸長する。 When the operation valve 16 is switched from the neutral position to one direction, the hydraulic oil discharged from the second main pump 72 is supplied to the piston side chamber 33 of the boom cylinder 77 through the passage 32 and from the rod side chamber 34. The return oil is returned from the passage 35 to the tank 94 through the operation valve 17 and the neutral flow path switching electromagnetic valve 21, and the boom cylinder 77 extends.

操作弁１６を上記とは反対方向に切り換えると、第２メインポンプ７２から吐出された作動油は、通路３５を通じてブームシリンダ７７のロッド側室３４に供給されると共に、ピストン側室３３からの戻り油は通路３２から、操作弁１７、中立流路切換電磁弁２１を通じてしてタンク９４に戻され、ブームシリンダ７７は収縮する。ブーム２速用の操作弁４は、操作弁１６と連動して切り換える。ブームシリンダ７７のピストン側室３３と操作弁１６とを接続する通路３２には、コントローラ９０によって開度が制御される比例電磁弁３６が設けられる。比例電磁弁３６はノーマル状態で全開位置を保つ。 When the operation valve 16 is switched in the opposite direction, the hydraulic oil discharged from the second main pump 72 is supplied to the rod side chamber 34 of the boom cylinder 77 through the passage 35 and the return oil from the piston side chamber 33 is From the passage 32, it returns to the tank 94 through the operation valve 17 and the neutral flow path switching electromagnetic valve 21, and the boom cylinder 77 contracts. The boom second speed operation valve 4 is switched in conjunction with the operation valve 16. A proportional solenoid valve 36 whose opening degree is controlled by a controller 90 is provided in the passage 32 connecting the piston side chamber 33 of the boom cylinder 77 and the operation valve 16. The proportional solenoid valve 36 maintains the fully open position in the normal state.

次に、第１、２メインポンプ７１、７２の出力をアシストする可変容量型のサブポンプ８９について説明する。 Next, the variable displacement sub-pump 89 that assists the outputs of the first and second main pumps 71 and 72 will be described.

サブポンプ８９は、ＭＧ９１を電動モータとして使用したときの駆動力で回転し、ＭＧ９１の駆動力によって、油圧モータ８８も同軸回転する。ＭＧ９１にはインバータ９２を介して蓄電ユニット２６が接続され、インバータ９２に接続されたコントローラ９０にてＭＧ９１の回転数等が制御される。また、サブポンプ８９及び油圧モータ８８の傾転角は傾角制御器３７、３８にて制御され、傾角制御器３７、３８はコントローラ９０の出力信号にて制御される。 The sub pump 89 rotates with a driving force when the MG 91 is used as an electric motor, and the hydraulic motor 88 also rotates coaxially with the driving force of the MG 91. The power storage unit 26 is connected to the MG 91 via the inverter 92, and the controller 90 connected to the inverter 92 controls the rotational speed of the MG 91. The tilt angles of the sub pump 89 and the hydraulic motor 88 are controlled by tilt controllers 37 and 38, and the tilt controllers 37 and 38 are controlled by an output signal from the controller 90.

サブポンプ８９には吐出通路３９が接続される。吐出通路３９は、第１メインポンプ７１の吐出側に合流する第１アシスト流路４０と、第２メインポンプ７２の吐出側に合流する第２アシスト流路４１とに分岐して形成される。第１、２アシスト流路４０、４１のそれぞれには、コントローラ９０の出力信号にて開度が制御される第１、２電磁比例絞り弁４２、４３が設けられる。また、第１、２アシスト流路４０、４１のそれぞれには、第１、２電磁比例絞り弁４２、４３の下流に、サブポンプ８９から第１、２メインポンプ７１、７２への作動油の流れのみを許容するチェック弁４４、４５が設けられる。 A discharge passage 39 is connected to the sub pump 89. The discharge passage 39 is formed by branching into a first assist channel 40 that joins the discharge side of the first main pump 71 and a second assist channel 41 that joins the discharge side of the second main pump 72. Each of the first and second assist flow paths 40 and 41 is provided with first and second electromagnetic proportional throttle valves 42 and 43 whose opening degree is controlled by an output signal of the controller 90. Further, in each of the first and second assist flow paths 40 and 41, the hydraulic oil flows from the sub pump 89 to the first and second main pumps 71 and 72 downstream of the first and second electromagnetic proportional throttle valves 42 and 43. Check valves 44 and 45 that allow only these are provided.

油圧モータ８８には接続用通路４６が接続される。接続用通路４６は、導入通路４７及びチェック弁４８、４９を介して、旋回モータ７６に接続された通路２８、２９に接続されている。導入通路４７には、コントローラ９０にて開閉制御される電磁切換弁５０が設けられる。また、電磁切換弁５０とチェック弁４８、４９との間には、旋回モータ７６の旋回時の圧力あるいはブレーキ時の圧力を検出する圧力センサ５１が設けられ、圧力センサ５１の圧力信号はコントローラ９０に出力される。 The connection passage 46 is connected to the hydraulic motor 88. The connection passage 46 is connected to the passages 28 and 29 connected to the turning motor 76 via the introduction passage 47 and the check valves 48 and 49. The introduction passage 47 is provided with an electromagnetic switching valve 50 that is controlled to be opened and closed by the controller 90. A pressure sensor 51 is provided between the electromagnetic switching valve 50 and the check valves 48 and 49 to detect the pressure at the time of turning of the turning motor 76 or the pressure at the time of braking. Is output.

導入通路４７における電磁切換弁５０の下流には、導入通路４７の圧力が所定圧力に達した場合に接続用通路４６へと作動油を導く安全弁５２が設けられる。安全弁５２は、例えば電磁切換弁５０など、導入通路４７系統に故障が生じたときに、通路２８、２９の圧力を維持して旋回モータ７６がいわゆる逸走するのを防止するためのものである。また、接続用通路４６は、チェック弁６１を介してタンク９４に接続する。 A safety valve 52 that guides hydraulic oil to the connection passage 46 when the pressure in the introduction passage 47 reaches a predetermined pressure is provided downstream of the electromagnetic switching valve 50 in the introduction passage 47. The safety valve 52 is, for example, for maintaining the pressure in the passages 28 and 29 to prevent the turning motor 76 from running away when a failure occurs in the introduction passage 47 system such as the electromagnetic switching valve 50. The connection passage 46 is connected to the tank 94 via the check valve 61.

ブームシリンダ７７と比例電磁弁３６との間には、接続用通路４６に連通する導入通路５３が設けられる。導入通路５３にはコントローラ９０にて開閉が制御される電磁開閉弁５４が設けられる。 Between the boom cylinder 77 and the proportional solenoid valve 36, an introduction passage 53 communicating with the connection passage 46 is provided. The introduction passage 53 is provided with an electromagnetic opening / closing valve 54 whose opening / closing is controlled by the controller 90.

次に、サブポンプ８９のアシスト力を利用する場合について説明する。サブポンプ８９のアシスト流量は予め設定され、コントローラ９０は、サブポンプ８９の傾転角、油圧モータ８８の傾転角、及びＭＧ９１の回転数等をどのように制御したら最も効率的かを判断してそれぞれの制御を実行する。 Next, a case where the assist force of the sub pump 89 is used will be described. The assist flow rate of the sub-pump 89 is set in advance, and the controller 90 determines how to control the tilt angle of the sub-pump 89, the tilt angle of the hydraulic motor 88, the rotational speed of the MG 91, etc. Execute the control.

第１回路系統７５あるいは第２回路系統７８のいずれかの操作弁２〜６、１４〜１７が切り換えられたとき、中立流路切換電磁弁１０、２１は絞り位置から開位置に切り換えられる。これにより、パイロット流路１１、２２のパイロット圧が低くなり、その低くなったパイロット圧を信号が第１、２圧力センサ１３、２４が検出して、パイロット圧信号をコントローラ９０に出力する。 When the operation valves 2 to 6 and 14 to 17 of either the first circuit system 75 or the second circuit system 78 are switched, the neutral flow path switching electromagnetic valves 10 and 21 are switched from the throttle position to the open position. As a result, the pilot pressure in the pilot flow paths 11 and 22 is lowered, the first and second pressure sensors 13 and 24 detect the lowered pilot pressure, and output the pilot pressure signal to the controller 90.

コントローラ９０は、第１、２圧力センサ１３、２４から出力されたパイロット圧信号に基づいて、電磁弁５８、５９を閉位置に切り換える。第１、２メインポンプ７１、７２は低くなったパイロット圧に伴って、レギュレータ１２、２３によって１回転当たりの押しのけ容積が増大し、電磁弁５８、５９が閉位置に切り替わったことで第１、２メインポンプ７１、７２の全吐出量が第１、２回路系統７５、７８に接続されたアクチュエータに供給される。 The controller 90 switches the electromagnetic valves 58 and 59 to the closed position based on the pilot pressure signals output from the first and second pressure sensors 13 and 24. The first and second main pumps 71 and 72 are displaced by the pilot pressures that are lowered, the displacement volume per revolution is increased by the regulators 12 and 23, and the solenoid valves 58 and 59 are switched to the closed position. 2 The total discharge amount of the main pumps 71 and 72 is supplied to the actuators connected to the first and second circuit systems 75 and 78.

第１、２メインポンプ７１、７２の１回転当たりの押しのけ容積を増大するときには、コントローラ９０は、ＭＧ９１を回転した状態に保つ。ＭＧ９１の駆動源は蓄電ユニット２６に蓄電された電力であり、この電力の一部は、第１、２メインポンプ７１、７２から吐出された作動油を利用して蓄電したものである。 When the displacement volume per rotation of the first and second main pumps 71 and 72 is increased, the controller 90 keeps the MG 91 rotated. The drive source of the MG 91 is power stored in the power storage unit 26, and part of this power is stored using the hydraulic oil discharged from the first and second main pumps 71 and 72.

ＭＧ９１の駆動力でサブポンプ８９が回転すれば、サブポンプ８９からアシスト流量が吐出される。コントローラ９０は、第１、２圧力センサ１３、２４からの圧力信号に応じて、第１、２電磁比例絞り弁４２、４３の開度を制御し、サブポンプ８９の吐出量を案分して第１、２回路系統７５、７８に供給する。 When the sub pump 89 is rotated by the driving force of the MG 91, the assist flow rate is discharged from the sub pump 89. The controller 90 controls the opening degree of the first and second electromagnetic proportional throttle valves 42 and 43 in accordance with the pressure signals from the first and second pressure sensors 13 and 24, and apportions the discharge amount of the sub pump 89. 1 and 2 are supplied to the circuit systems 75 and 78.

まず、第１回路系統７５に接続された旋回モータ７６を駆動する場合を説明する。 First, the case where the turning motor 76 connected to the first circuit system 75 is driven will be described.

コントローラ９０が、操作弁２を一方の方向に切り換えると、一方の通路２８が第１メインポンプ７１に連通し、他方の通路２９がタンクに連通して、旋回モータ７６が回転する。 When the controller 90 switches the operation valve 2 in one direction, one passage 28 communicates with the first main pump 71, the other passage 29 communicates with the tank, and the turning motor 76 rotates.

通路２８、２９の圧力は、旋回動作あるいはブレーキ動作に必要な圧力に保たれていなければ、旋回モータ７６を旋回させたり、ブレーキをかけたりできなくなる。そこで、通路２８、２９の圧力を旋回圧あるいはブレーキ圧に保つために、コントローラ９０は油圧モータ８８の傾転角を制御しながら、旋回モータ７６の負荷を制御する。 If the pressure in the passages 28 and 29 is not maintained at a pressure required for the turning operation or the braking operation, the turning motor 76 cannot be turned or braked. Therefore, in order to keep the pressure in the passages 28 and 29 at the turning pressure or the brake pressure, the controller 90 controls the load of the turning motor 76 while controlling the tilt angle of the hydraulic motor 88.

導入通路４７及び接続用通路４６を通じて油圧モータ８８に作動油が供給され、油圧モータ８８が回転力を得れば、その回転力は同軸回転するＭＧ９１に作用する。油圧モータ８８の回転力は、ＭＧ９１に対するアシスト力として作用する。したがって、油圧モータ８８の回転力の分だけ、ＭＧ９１の消費電力を少なくすることができる。また、油圧モータ８８の回転力でサブポンプ８９の回転力をアシストすることもできる。 When hydraulic oil is supplied to the hydraulic motor 88 through the introduction passage 47 and the connection passage 46 and the hydraulic motor 88 obtains a rotational force, the rotational force acts on the MG 91 that rotates coaxially. The rotational force of the hydraulic motor 88 acts as an assist force for the MG 91. Therefore, the power consumption of the MG 91 can be reduced by the amount of the rotational force of the hydraulic motor 88. Further, the rotational force of the sub pump 89 can be assisted by the rotational force of the hydraulic motor 88.

なお、接続用通路４６系統の圧力が何らかの原因で、旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなったときには、コントローラ９０は、圧力センサ５１の圧力信号に基づいて電磁切換弁５０を閉じて旋回モータ７６に影響を及ぼさないようにする。また、接続用通路４６に圧油の漏れが生じたときには、安全弁５２が機能して通路２８、２９の圧力が必要以上に低くならないようにして、旋回モータ７６の逸走を防止する。 When the pressure in the connection passage 46 system becomes lower than the turning pressure or the brake pressure for some reason, the controller 90 closes the electromagnetic switching valve 50 based on the pressure signal from the pressure sensor 51 and turns the turning motor 76 on. Try not to affect it. When pressure oil leaks in the connecting passage 46, the safety valve 52 functions to prevent the pressure in the passages 28 and 29 from becoming unnecessarily low, thereby preventing the turning motor 76 from running away.

次に、ブームシリンダ７７を作動する場合を説明する。 Next, the case where the boom cylinder 77 is operated will be described.

ブームシリンダ７７を作動させるために操作弁１６を切り換えると、操作弁１６に設けられたセンサ（図示せず）によって、操作弁１６の操作方向と操作量が検出され、その操作信号がコントローラ９０に出力される。 When the operation valve 16 is switched to operate the boom cylinder 77, the operation direction and the operation amount of the operation valve 16 are detected by a sensor (not shown) provided in the operation valve 16, and the operation signal is sent to the controller 90. Is output.

上記センサの操作信号に応じて、コントローラ９０は、オペレータがブームシリンダ７７を上昇させようとしているのか、あるいは下降させようとしているのかを判定する。コントローラ９０は、ブームシリンダ７７の上昇を判定すれば、比例電磁弁３６をノーマル状態である全開位置に保つ。このとき、コントローラ９０は、電磁開閉弁５４を閉位置に保つと共に、ＭＧ９１の回転数やサブポンプ８９の傾転角を制御する。 In response to the operation signal from the sensor, the controller 90 determines whether the operator is going to raise or lower the boom cylinder 77. If the controller 90 determines that the boom cylinder 77 is raised, the controller 90 keeps the proportional solenoid valve 36 in the fully open position, which is the normal state. At this time, the controller 90 controls the rotational speed of the MG 91 and the tilt angle of the sub pump 89 while keeping the electromagnetic on-off valve 54 in the closed position.

一方、コントローラ９０は、ブームシリンダ７７の下降を判定すれば、操作弁１６の操作量に応じてオペレータが求めているブームシリンダ７７の下降速度を演算すると共に、比例電磁弁３６を閉じて電磁開閉弁５４を開位置に切り換える。これにより、ブームシリンダ７７の戻り油の全量が油圧モータ８８に供給される。 On the other hand, if the controller 90 determines that the boom cylinder 77 is lowered, the controller 90 calculates the lowering speed of the boom cylinder 77 requested by the operator according to the operation amount of the operation valve 16, and closes the proportional solenoid valve 36 to open and close the electromagnetic valve. The valve 54 is switched to the open position. As a result, the entire amount of return oil from the boom cylinder 77 is supplied to the hydraulic motor 88.

しかし、油圧モータ８８で消費する流量が、オペレータが求めた下降速度を維持するために必要な流量よりも少なければ、ブームシリンダ７７はオペレータが求めた下降速度を維持できない。このようなときには、コントローラ９０は、操作弁１６の操作量、油圧モータ８８の傾転角、及びＭＧ９１の回転数等を基にして、油圧モータ８８が消費する流量以上の流量をタンク９４に戻すように比例電磁弁３６の開度を制御し、オペレータが求めるブームシリンダ７７の下降速度を維持する。 However, if the flow rate consumed by the hydraulic motor 88 is less than the flow rate required to maintain the descending speed obtained by the operator, the boom cylinder 77 cannot maintain the descending speed obtained by the operator. In such a case, the controller 90 returns the flow rate higher than the flow rate consumed by the hydraulic motor 88 to the tank 94 based on the operation amount of the operation valve 16, the tilt angle of the hydraulic motor 88, the rotational speed of the MG 91, and the like. Thus, the opening degree of the proportional solenoid valve 36 is controlled to maintain the lowering speed of the boom cylinder 77 required by the operator.

油圧モータ８８に圧油が供給されると、油圧モータ８８が回転し、その回転力は同軸回転するＭＧ９１に作用する。油圧モータ８８の回転力は、ＭＧ９１に対するアシスト力として作用する。したがって、油圧モータ８８の回転力の分だけ、ＭＧ９１の消費電力を少なくすることができる。一方、ＭＧ９１に対して電力を供給せず、油圧モータ８８の回転力だけでサブポンプ８９を回転させることもできる。 When pressure oil is supplied to the hydraulic motor 88, the hydraulic motor 88 rotates, and the rotational force acts on the MG 91 that rotates coaxially. The rotational force of the hydraulic motor 88 acts as an assist force for the MG 91. Therefore, the power consumption of the MG 91 can be reduced by the amount of the rotational force of the hydraulic motor 88. On the other hand, the sub pump 89 can be rotated only by the rotational force of the hydraulic motor 88 without supplying power to the MG 91.

次に、旋回モータ７６の旋回作動とブームシリンダ７７の下降作動とを同時に行う場合を説明する。 Next, a case where the turning operation of the turning motor 76 and the lowering operation of the boom cylinder 77 are performed simultaneously will be described.

旋回モータ７６を旋回させながらブームシリンダ７７を下降させるときには、旋回モータ７６からの圧油と、ブームシリンダ７７からの戻り油とが、接続用通路４６で合流して油圧モータ８８に供給される。 When lowering the boom cylinder 77 while turning the turning motor 76, the pressure oil from the turning motor 76 and the return oil from the boom cylinder 77 merge in the connection passage 46 and are supplied to the hydraulic motor 88.

このとき、導入通路４７の圧力が上昇し、旋回モータ７６の旋回圧あるいはブレーキ圧よりも高くなったとしても、チェック弁４８、４９があるため、旋回モータ７６には影響を及ぼさない。また、接続用通路４６側の圧力が旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなれば、コントローラ９０は、圧力センサ５１の圧力信号に基づいて電磁切換弁５０を閉じる。 At this time, even if the pressure in the introduction passage 47 rises and becomes higher than the turning pressure or the braking pressure of the turning motor 76, the check valves 48 and 49 are not affected, so the turning motor 76 is not affected. When the pressure on the connection passage 46 side becomes lower than the turning pressure or the brake pressure, the controller 90 closes the electromagnetic switching valve 50 based on the pressure signal from the pressure sensor 51.

したがって、旋回モータ７６の旋回動作とブームシリンダ７７の下降動作とを同時に行うときには、旋回圧あるいはブレーキ圧にかかわりなく、ブームシリンダ７７の必要下降速度を基準にして油圧モータ８８の傾転角を決めればよい。いずれにしても、油圧モータ８８の出力によってサブポンプ８９の出力をアシストできると共に、サブポンプ８９から吐出された作動油を第１、２電磁比例絞り弁４２、４３にて案分して、第１、２回路系統７５、７８に供給することができる。 Therefore, when the turning operation of the turning motor 76 and the lowering operation of the boom cylinder 77 are performed simultaneously, the tilt angle of the hydraulic motor 88 can be determined based on the required lowering speed of the boom cylinder 77 regardless of the turning pressure or the brake pressure. That's fine. In any case, the output of the sub-pump 89 can be assisted by the output of the hydraulic motor 88, and the hydraulic oil discharged from the sub-pump 89 is divided by the first and second electromagnetic proportional throttle valves 42, 43, and the first, Two circuit systems 75 and 78 can be supplied.

油圧モータ８８を駆動源としてＭＧ９１を発電機として使用するときには、サブポンプ８９は傾転角がゼロに設定されほぼ無負荷状態となる。油圧モータ８８には、ＭＧ９１を回転させるために必要な出力を維持しておけば、油圧モータ８８の出力を利用して、ＭＧ９１を発電機として機能させることができる。また、エンジン７３の出力を利用してジェネレータ１にて発電させることができる。 When the hydraulic motor 88 is used as a drive source and the MG 91 is used as a generator, the sub-pump 89 is set to a zero tilt angle and is in an almost no load state. If the hydraulic motor 88 maintains an output necessary for rotating the MG 91, the output of the hydraulic motor 88 can be used to cause the MG 91 to function as a generator. Further, the generator 1 can generate power using the output of the engine 73.

本システムには、チェック弁４４、４５が設けられると共に、電磁切換弁５０、電磁開閉弁５４、及び電磁弁５８、５９が設けられるため、例えば、油圧モータ８８及びサブポンプ８９系統が故障した場合でも、第１、２メインポンプ７１、７２系統と、油圧モータ８８及びサブポンプ８９系統とを油圧的に切り離すことができる。 Since this system is provided with check valves 44 and 45, and also with an electromagnetic switching valve 50, an electromagnetic on-off valve 54, and electromagnetic valves 58 and 59, for example, even when the hydraulic motor 88 and the sub pump 89 system break down. The first and second main pumps 71 and 72 can be hydraulically disconnected from the hydraulic motor 88 and the sub pump 89.

特に、電磁切換弁５０、電磁開閉弁５４、及び電磁弁５８、５９は、ノーマル状態にあるときにスプリングのバネ力で閉位置を保つと共に、上記比例電磁弁３６もノーマル状態にあるときに全開位置を保つため、電気系統が故障したとしても、第１、２メインポンプ７１、７２系統と、油圧モータ８８及びサブポンプ８９系統とを油圧的に切り離すことができる。 In particular, the electromagnetic switching valve 50, the electromagnetic open / close valve 54, and the electromagnetic valves 58 and 59 maintain the closed position by the spring force of the spring when in the normal state, and fully open when the proportional electromagnetic valve 36 is also in the normal state. In order to maintain the position, even if the electric system fails, the first and second main pumps 71 and 72, and the hydraulic motor 88 and the sub pump 89 can be hydraulically disconnected.

次に、以上のように構成されたハイブリッド建設機械の制御装置において、蓄電装置の一例である蓄電ユニット２６について説明する。 Next, the power storage unit 26 as an example of the power storage device in the control device for a hybrid construction machine configured as described above will be described.

図２は、本発明の実施形態の蓄電ユニット２６の構成回路図である。 FIG. 2 is a configuration circuit diagram of the power storage unit 26 according to the embodiment of the present invention.

蓄電ユニット２６は、複数の蓄電モジュール１０１と、複数の蓄電モジュール１０１の充電を制御するシステム制御装置２００とを備える。複数の蓄電モジュール１０１は、直列に接続されている。 The power storage unit 26 includes a plurality of power storage modules 101 and a system control device 200 that controls charging of the plurality of power storage modules 101. The plurality of power storage modules 101 are connected in series.

各々の蓄電モジュール１０１は複数の蓄電セル１１１が直列に接続されて積層されている。複数の蓄電セル１１１の集合を、本実施形態では蓄電部１１０と呼ぶ。蓄電部１１０は、蓄電セル１１１を多数積層することによって、大きな電力を蓄積、出力することができる。 Each power storage module 101 is formed by stacking a plurality of power storage cells 111 connected in series. A set of the plurality of power storage cells 111 is referred to as a power storage unit 110 in the present embodiment. The power storage unit 110 can store and output a large amount of power by stacking a large number of power storage cells 111.

本実施形態では、図２に示すように８個の蓄電セル１１１が直列に積層された例を示す。蓄電セル１１１は、リチウムイオン電池等の二次電池によって構成される。なお、蓄電セル１１１は、ニッケル水素電池等の他の二次電池によって構成されていてもよい。二次電池ではなく、電気二重層キャパシタによって構成されていてもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, an example in which eight power storage cells 111 are stacked in series is shown. The storage cell 111 is configured by a secondary battery such as a lithium ion battery. In addition, the electrical storage cell 111 may be comprised by other secondary batteries, such as a nickel hydride battery. Instead of the secondary battery, it may be constituted by an electric double layer capacitor.

蓄電モジュール１０１は、蓄電セル１１１の状態を検出するユニット制御装置１１２を備える。ユニット制御装置１１２は、それぞれの蓄電セル１１１の電圧値や温度等の情報を取得し、通信回線１２０を経由してシステム制御装置２００に出力する。すなわち、ユニット制御装置１１２がセル電圧検出手段として機能する。 The power storage module 101 includes a unit control device 112 that detects the state of the power storage cell 111. The unit control device 112 acquires information such as the voltage value and temperature of each storage cell 111 and outputs the information to the system control device 200 via the communication line 120. That is, the unit controller 112 functions as cell voltage detection means.

システム制御装置２００は、蓄電ユニット２６に備わる蓄電モジュール１０１を制御する。システム制御装置２００は、各蓄電モジュール１０１のユニット制御装置１１２と通信して、取得した電圧値から蓄電モジュール１０１の各蓄電セル１１１の充電状態を把握し、取得した温度の情報によって蓄電セル１１１の充電状態の補正を行う。 The system control device 200 controls the power storage module 101 provided in the power storage unit 26. The system control device 200 communicates with the unit control device 112 of each power storage module 101, grasps the charge state of each power storage cell 111 of the power storage module 101 from the acquired voltage value, and determines the power storage cell 111 by using the acquired temperature information. Correct the state of charge.

システム制御装置２００は、コントローラ９０と通信を行い、蓄電ユニット２６の電力の入出力や遮断を制御する。また、システム制御装置２００は、蓄電モジュール１０１に問題が発生した場合には、コントローラ９０にアラームを出力して、電気系統の停止を要求する。 The system control device 200 communicates with the controller 90 to control power input / output and interruption of the power storage unit 26. In addition, when a problem occurs in the power storage module 101, the system control device 200 outputs an alarm to the controller 90 and requests to stop the electric system.

次に蓄電ユニット２６の動作を説明する。 Next, the operation of the power storage unit 26 will be described.

蓄電セル１１１はリチウムイオン二次電池であり、概ね３．７Ｖの電圧で運用される。一般的に、リチウムイオン二次電池は、上限電圧が４．２Ｖ、下限電圧が３．０Ｖに設定されている。上限電圧又は下限電圧を超えた場合は、リチウムイオン二次電池の充電性能が著しく低下するため、上限電圧及び下限電圧の範囲で充電／放電を制御する必要がある。 The storage cell 111 is a lithium ion secondary battery and is operated at a voltage of approximately 3.7V. Generally, a lithium ion secondary battery has an upper limit voltage set to 4.2V and a lower limit voltage set to 3.0V. When the upper limit voltage or the lower limit voltage is exceeded, the charging performance of the lithium ion secondary battery is remarkably deteriorated. Therefore, it is necessary to control charging / discharging within the range of the upper limit voltage and the lower limit voltage.

本実施形態のシステム制御装置２００は、上限電圧と下限電圧に対して、所定の安全範囲（上下に１０％程度）を取った上限制限電圧３．９Ｖと下限制限電圧３．３Ｖとの範囲に蓄電セル１１１の電圧が収まるように、蓄電セル１１１の充電／放電を制御する。 The system control apparatus 200 according to the present embodiment falls within a range between an upper limit voltage limit of 3.9 V and a lower limit limit voltage of 3.3 V that takes a predetermined safe range (up and down about 10%) with respect to the upper limit voltage and the lower limit voltage. The charging / discharging of the storage cell 111 is controlled so that the voltage of the storage cell 111 is settled.

具体的には、システム制御装置２００は、ユニット制御装置１１２から各蓄電セル１１１の電圧値を取得する。システム制御装置２００は、蓄電セル１１１の電圧が上限制限電圧３．９Ｖを超えた場合は、その蓄電セル１１１が備えられる蓄電モジュール１０１の充電を制限する制御を行う。また、システム制御装置２００は、蓄電セル１１１の電圧が下限制限電圧３．３Ｖを下回った場合は、その蓄電セル１１１が備えられる蓄電モジュール１０１の充電量を増やすように制御を行う。 Specifically, the system control device 200 acquires the voltage value of each storage cell 111 from the unit control device 112. When the voltage of the power storage cell 111 exceeds the upper limit limit voltage 3.9 V, the system control device 200 performs control to limit charging of the power storage module 101 provided with the power storage cell 111. In addition, when the voltage of the power storage cell 111 falls below the lower limit limit voltage 3.3 V, the system control device 200 performs control so as to increase the charge amount of the power storage module 101 provided with the power storage cell 111.

このように、システム制御装置２００は、蓄電モジュール１０１から蓄電セル１１１の電圧値を取得して、蓄電セル１１１の充電状態を制御して過充電、過放電を防止している。 As described above, the system control device 200 acquires the voltage value of the storage cell 111 from the storage module 101 and controls the charge state of the storage cell 111 to prevent overcharge and overdischarge.

ところで、蓄電モジュール１０１のユニット制御装置１１２とシステム制御装置２００とは、通信回線１２０によって接続されている。 By the way, the unit control device 112 of the power storage module 101 and the system control device 200 are connected by a communication line 120.

ここで、通信回線１２０に断線等の、何らかの問題が発生した場合は、蓄電セル１１１の電圧値が正しくシステム制御装置２００に送信されなくなる。また、ユニット制御装置１１２に問題が発生した場合も、蓄電セル１１１の電圧が正しくシステム制御装置２００に送信されなくなる。このような問題が発生した場合は、システム制御装置２００が蓄電セル１１１の電圧値を正確に取得することができなくなり、蓄電モジュール１０１の充電状態を正しく制御することができなくなる。 Here, when a problem such as disconnection occurs in the communication line 120, the voltage value of the storage cell 111 is not correctly transmitted to the system control device 200. Further, when a problem occurs in the unit control device 112, the voltage of the storage cell 111 is not correctly transmitted to the system control device 200. When such a problem occurs, the system control device 200 cannot accurately acquire the voltage value of the power storage cell 111, and the charge state of the power storage module 101 cannot be correctly controlled.

このような問題に対して、ユニット制御装置１１２や通信回線１２０を二重化することで対策することも考えられるが、部品点数の増加によりコストが上昇してしまう。 It is conceivable to take measures against such a problem by duplicating the unit control device 112 and the communication line 120, but the cost increases due to an increase in the number of parts.

そこで本発明の実施形態では、次のように構成することによって、ユニット制御装置１１２とシステム制御装置２００との間の通信の健全性を確認することができるように構成した。 Therefore, in the embodiment of the present invention, the soundness of communication between the unit control device 112 and the system control device 200 can be confirmed by the following configuration.

図２に示すように、蓄電モジュール１０１は、ユニット制御装置１１２の他に、電圧比較回路２１０を備える。 As shown in FIG. 2, the power storage module 101 includes a voltage comparison circuit 210 in addition to the unit control device 112.

電圧比較回路２１０は、第１の比較器２１１と、第２の比較器２１２と、これら第１及び第２の比較器２１１、２１２の出力の論理和を出力する論理和ゲート２１３とから構成された論理回路である。 The voltage comparison circuit 210 includes a first comparator 211, a second comparator 212, and an OR gate 213 that outputs a logical sum of the outputs of the first and second comparators 211 and 212. Logic circuit.

第１の比較器２１１は、一方の入力が蓄電部１１０に接続され、他方の入力が第１の基準電圧に接続される。第２の比較器２１２も同様に、一方の入力が蓄電部１１０に接続され、他方の入力が第２の基準電圧に接続される。 The first comparator 211 has one input connected to the power storage unit 110 and the other input connected to the first reference voltage. Similarly, the second comparator 212 has one input connected to the power storage unit 110 and the other input connected to the second reference voltage.

第１の基準電圧は、蓄電セル１１１の上限電圧である４．２Ｖに対して所定の値（５％程度の安全範囲を取った値）だけ小さい電圧である４．０Ｖを蓄電セル１１１の上限平均電圧と設定し、この上限平均電圧に蓄電部１１０の蓄電セル１１１の個数を乗じた値である３２．０Ｖに設定される。 The first reference voltage is 4.0 V, which is a voltage that is smaller than the 4.2 V that is the upper limit voltage of the storage cell 111 by a predetermined value (a value that takes a safety range of about 5%). The average voltage is set, and the upper limit average voltage is set to 32.0 V, which is a value obtained by multiplying the upper limit average voltage by the number of storage cells 111 of the storage unit 110.

第２の基準電圧は、蓄電セル１１１の下限電圧である３．０Ｖに対して所定の値（５％程度の安全範囲を取った値）だけ大きい電圧である３．２Ｖを蓄電セル１１１の下限平均電圧として、この下限平均電圧に蓄電部１１０の蓄電セルの個数を乗じた値である２５．６Ｖに設定される。 The second reference voltage is set to 3.2 V, which is a voltage that is larger by a predetermined value (a value that takes a safety range of about 5%) than 3.0 V that is the lower limit voltage of the storage cell 111. The average voltage is set to 25.6 V, which is a value obtained by multiplying the lower limit average voltage by the number of power storage cells of power storage unit 110.

なおこれら第１の基準電圧及び第２の基準電圧は、蓄電モジュール１０１内に定電圧源を備えて得てもよいし、蓄電セル１１１の出力電圧にツエナーダイオード等の定電圧回路を接続することによって得るようにしてもよい。 The first reference voltage and the second reference voltage may be obtained by providing a constant voltage source in the power storage module 101, or a constant voltage circuit such as a Zener diode is connected to the output voltage of the power storage cell 111. You may make it obtain by.

第１の比較器２１１は、蓄電部１１０の電圧が第１の基準電圧を超えたときに論理和ゲート２１３に信号を出力する。また、第２の比較器２１２は、蓄電部１１０の電圧が第２の基準電圧を下回ったときに論理和ゲート２１３に信号を出力する。 The first comparator 211 outputs a signal to the OR gate 213 when the voltage of the power storage unit 110 exceeds the first reference voltage. In addition, the second comparator 212 outputs a signal to the OR gate 213 when the voltage of the power storage unit 110 falls below the second reference voltage.

論理和ゲート２１３は、第１の比較器２１１及び第２の比較器２１２の少なくとも一方からの信号が入力されたときに、第１の基準電圧を超えたことを示す信号、又は、第２の基準電圧を下回ったことを示す信号、を出力する。論理和ゲート２１３の出力信号は、比較回路通信回線２２０を経由してシステム制御装置２００に送られる。 The OR gate 213 receives a signal indicating that the first reference voltage has been exceeded when a signal from at least one of the first comparator 211 and the second comparator 212 is input, or a second A signal indicating that the voltage has fallen below the reference voltage is output. The output signal of the OR gate 213 is sent to the system control device 200 via the comparison circuit communication line 220.

なお、比較回路通信回線２２０は蓄電モジュール１０１ごとに設けられる。それぞれの蓄電モジール１０１に備えられた比較回路２１０とシステム制御装置２００とが、それぞれ異なる比較回路通信回線２２０によって通信可能に接続されている。 Note that the comparison circuit communication line 220 is provided for each power storage module 101. The comparison circuit 210 and the system control device 200 provided in each power storage module 101 are communicably connected via different comparison circuit communication lines 220.

システム制御装置２００は、ユニット制御装置１１２から、各蓄電セル１１１の電圧値の情報を取得すると共に、電圧比較回路２１０からの出力を監視する。 The system control device 200 acquires information on the voltage value of each storage cell 111 from the unit control device 112 and monitors the output from the voltage comparison circuit 210.

このとき、ユニット制御装置１１２から取得した蓄電セル１１１の電圧値が上限電圧及び下限電圧の範囲内にあるにもかかわらず、電圧比較回路２１０からの信号が入力された場合は、システム制御装置２００は、ユニット制御装置１１２及び通信回線１２０の少なくとも一方が正常に動作していないと判断する。そして、システム制御装置２００は、コントローラ９０に対して、その旨の信号を送信する。 At this time, if the voltage value of the storage cell 111 acquired from the unit control device 112 is within the range of the upper limit voltage and the lower limit voltage, but the signal from the voltage comparison circuit 210 is input, the system control device 200 Determines that at least one of the unit control device 112 and the communication line 120 is not operating normally. Then, the system control apparatus 200 transmits a signal to that effect to the controller 90.

図３は、本発明の実施形態のシステム制御装置２００が実行する充電監視処理のフローチャートである。このフローチャートは、システム制御装置２００において所定の周期（例えば１０ｍｓ間隔）で実行される。 FIG. 3 is a flowchart of the charge monitoring process executed by the system control device 200 according to the embodiment of this invention. This flowchart is executed in the system control device 200 at a predetermined cycle (for example, at an interval of 10 ms).

まず、システム制御装置２００は、蓄電ユニット２６のいずれか一つの蓄電モジュール１０１を選択し、当該蓄電モジュール１０１のユニット制御装置１１２から、全ての蓄電セル１１１の電圧値を取得する（ステップＳ１０）。 First, the system control device 200 selects any one of the power storage modules 101 of the power storage unit 26, and acquires the voltage values of all the power storage cells 111 from the unit control device 112 of the power storage module 101 (step S10).

次に、システム制御装置２００は、取得した蓄電セル１１１の電圧値のうち、少なくとも一つの蓄電セル１１１の電圧値が上限制限電圧である３．９Ｖよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０）。蓄電セル１１１の電圧値が上限制限電圧よりも大きいと判定した場合は、ステップＳ３０に移行して、システム制御装置２００は、コントローラ９０に対して、過充電注意信号を出力する（ステップＳ３０）。その後、ステップＳ１０の処理に戻る。 Next, the system control device 200 determines whether or not the voltage value of at least one power storage cell 111 among the acquired voltage values of the power storage cell 111 is larger than 3.9 V that is the upper limit voltage (step S20). ). When it determines with the voltage value of the electrical storage cell 111 being larger than an upper limit limiting voltage, it transfers to step S30 and the system control apparatus 200 outputs an overcharge warning signal with respect to the controller 90 (step S30). Thereafter, the process returns to step S10.

コントローラ９０は、過充電注意信号を受信すると、蓄電ユニット２６に対する充電を抑制するように制御する。具体的には、コントローラ９０は、システム制御回路２００と通信を行い、システム制御回路２００及びユニット制御回路１１２を介して、蓄電モジュール１１１の充電を抑制する。 When the controller 90 receives the overcharge caution signal, the controller 90 performs control so as to suppress charging of the power storage unit 26. Specifically, the controller 90 communicates with the system control circuit 200 and suppresses charging of the power storage module 111 via the system control circuit 200 and the unit control circuit 112.

次に、システム制御装置２００は、取得した蓄電セル１１１の電圧値のうち、少なくとも一つの蓄電セル１１１の電圧値が、上限電圧である４．２Ｖよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。蓄電セル１１１の電圧値が上限電圧よりも大きいと判定した場合は、ステップＳ５０に移行して、システム制御装置２００は、コントローラ９０に対して、システム停止信号を出力する（ステップＳ５０）。その後、ステップＳ１０の処理に戻る。 Next, the system control device 200 determines whether or not the voltage value of at least one power storage cell 111 among the acquired voltage values of the power storage cell 111 is greater than the upper limit voltage of 4.2 V (step S40). ). When it determines with the voltage value of the electrical storage cell 111 being larger than an upper limit voltage, it transfers to step S50 and the system control apparatus 200 outputs a system stop signal with respect to the controller 90 (step S50). Thereafter, the process returns to step S10.

コントローラ９０は、システム停止信号を受信すると、蓄電ユニット２６が正常に稼動できる範囲を超えていると判断し、緊急停止動作を行う。緊急停止動作では、コントローラ９０は、油圧系統を安全に停止させる処理を行い、蓄電ユニット２６から出力される電力を遮断する。 When the controller 90 receives the system stop signal, the controller 90 determines that the power storage unit 26 is out of a normal operating range, and performs an emergency stop operation. In the emergency stop operation, the controller 90 performs a process of safely stopping the hydraulic system, and cuts off the electric power output from the power storage unit 26.

次に、システム制御装置２００は、取得した蓄電セル１１１の電圧値のうち、少なくとも一つの蓄電セル１１１の電圧値が、下限制限電圧である３．２Ｖよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ６０）。蓄電セル１１１の電圧値が下限制限電圧よりも小さいと判定した場合は、ステップＳ７０に移行して、システム制御装置２００は、コントローラ９０に対して、過放電注意信号を出力する（ステップＳ７０）。その後、ステップＳ１０の処理に戻る。 Next, the system control device 200 determines whether or not the voltage value of at least one power storage cell 111 among the acquired voltage values of the power storage cell 111 is smaller than the lower limit voltage of 3.2 V (step). S60). When it determines with the voltage value of the electrical storage cell 111 being smaller than a lower limit voltage, it transfers to step S70 and the system control apparatus 200 outputs an overdischarge warning signal with respect to the controller 90 (step S70). Thereafter, the process returns to step S10.

コントローラ９０は、過放電注意信号を受信すると、蓄電ユニット２６からの放電を抑制して、充電量を増加するように制御する。具体的には、コントローラ９０は、システム制御回路２００と通信を行い、システム制御回路２００及びユニット制御回路１１２を介して、蓄電モジュール１１１の充電量を増加させる。 When the controller 90 receives the overdischarge caution signal, the controller 90 controls to suppress the discharge from the power storage unit 26 and increase the amount of charge. Specifically, the controller 90 communicates with the system control circuit 200 and increases the charge amount of the power storage module 111 via the system control circuit 200 and the unit control circuit 112.

次に、システム制御装置２００は、取得した蓄電セル１１１の電圧値のうち、少なくとも一つの蓄電セル１１１の電圧値が、下限電圧である３．０Ｖよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ８０）。蓄電セル１１１の電圧値が下限電圧よりも小さいと判定した場合は、ステップＳ７０に移行して、システム制御装置２００は、コントローラ９０に対して、システム停止信号を出力する（ステップＳ９０）。その後、ステップＳ１０の処理に戻る。 Next, the system control device 200 determines whether or not the voltage value of at least one power storage cell 111 out of the acquired voltage values of the power storage cell 111 is lower than 3.0 V that is the lower limit voltage (step S80). ). When it determines with the voltage value of the electrical storage cell 111 being smaller than a lower limit voltage, it transfers to step S70 and the system control apparatus 200 outputs a system stop signal with respect to the controller 90 (step S90). Thereafter, the process returns to step S10.

コントローラ９０は、システム停止信号を受信すると、蓄電ユニット２６が正常に稼動できる範囲を超えていると判断し、緊急停止動作を行う。 When the controller 90 receives the system stop signal, the controller 90 determines that the power storage unit 26 is out of a normal operating range, and performs an emergency stop operation.

次に、システム制御装置２００は、蓄電モジュール１０１の電圧比較回路２１０から比較回路通信回線２２０を経由して、第１の基準電圧を超えたことを示す信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１００）。電圧比較回路２１０から第１の基準電圧を超えたことを示す信号を受信した場合は、ステップＳ１１０に移行する。 Next, the system control device 200 determines whether or not a signal indicating that the first reference voltage has been exceeded is received from the voltage comparison circuit 210 of the power storage module 101 via the comparison circuit communication line 220 ( Step S100). When a signal indicating that the first reference voltage has been exceeded is received from the voltage comparison circuit 210, the process proceeds to step S110.

ステップＳ１００において、システム制御装置２００は、電圧比較回路２１０から第１の基準電圧を超えたことを示す信号を受信した場合は、ステップＳ２０及びＳ４０の処理において、いずれの蓄電セル１１１も過充電状態ではないと判定したにもかかわらず、蓄電モジュール１０１に備えられる蓄電セル１１１の少なくとも一つの電圧値が、過充電状態に近づいていると判断する。この場合は、通信回線１２０に断線等、何らかの異常が発生した、又は、ユニット制御装置１１２自体に異常が発生した場合が想定される。 In step S100, when the system control device 200 receives a signal indicating that the first reference voltage has been exceeded from the voltage comparison circuit 210, the power storage cell 111 is in an overcharged state in the processing of steps S20 and S40. However, it is determined that at least one voltage value of the power storage cell 111 provided in the power storage module 101 is approaching an overcharged state. In this case, it is assumed that some abnormality such as disconnection of the communication line 120 has occurred, or an abnormality has occurred in the unit control device 112 itself.

そこで、システム制御装置２００は、コントローラ９０に対して、検出異常信号を出力する（ステップＳ１１０）。 Therefore, the system control device 200 outputs a detection abnormality signal to the controller 90 (step S110).

次に、システム制御装置２００は、蓄電モジュール１０１の電圧比較回路２１０から比較回路通信回線２２０を経由して、第２の基準電圧を下回ったことを示す信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。電圧比較回路２１０から第２の基準電圧を下回ったことを示す信号を受信した場合は、ステップＳ１３０に移行する。 Next, the system control device 200 determines whether or not a signal indicating that the voltage has fallen below the second reference voltage is received from the voltage comparison circuit 210 of the power storage module 101 via the comparison circuit communication line 220 ( Step S120). When a signal indicating that the voltage has fallen below the second reference voltage is received from the voltage comparison circuit 210, the process proceeds to step S130.

ステップＳ１２０において、システム制御装置２００は、電圧比較回路２１０から第２の基準電圧を下回ったことを示す信号を受信した場合は、ステップＳ６０及びＳ８０の処理において、いずれの蓄電セル１１１も過放電状態ではないと判定したにもかかわらず、蓄電モジュール１０１に備えられる蓄電セル１１１の少なくとも一つの電圧値が、過放電状態に近づいていると判断する。この場合は、通信回線１２０に断線等、何らかの異常が発生した、又は、ユニット制御装置１１２自体に異常が発生した場合が想定される。 In step S120, when the system control device 200 receives a signal indicating that the voltage has fallen below the second reference voltage from the voltage comparison circuit 210, the power storage cell 111 is in an overdischarged state in the processing of steps S60 and S80. However, it is determined that at least one voltage value of the power storage cell 111 provided in the power storage module 101 is approaching an overdischarged state. In this case, it is assumed that some abnormality such as disconnection of the communication line 120 has occurred, or an abnormality has occurred in the unit control device 112 itself.

そこで、システム制御装置２００は、コントローラ９０に対して、検出異常信号を出力する（ステップＳ１３０）。 Therefore, the system control device 200 outputs a detection abnormality signal to the controller 90 (step S130).

コントローラ９０は、検出異常信号を受信すると、蓄電ユニット２６に何らかの異常が発生していると判断し、検出異常に対応する処理を実行する。例えば、コントローラ９０は、オペレータにその異常をアラームで通報したり、前述のような緊急停止動作を行うことができる。 When the controller 90 receives the detection abnormality signal, the controller 90 determines that some abnormality has occurred in the power storage unit 26 and executes processing corresponding to the detection abnormality. For example, the controller 90 can notify the operator of the abnormality by an alarm, or can perform the emergency stop operation as described above.

以上のように構成した本発明の実施形態では、ハイブリッド建設機械に備えられる蓄電ユニット２６において、ユニット制御装置１１２によって検出された蓄電セル１１１の各々の電圧値を取得して、蓄電モジュール１０１の充放電を制御するシステム制御装置２００と、システム制御装置２００とユニット制御装置１１２とを通信可能に接続する通信回線１２０とを備えている。そしてさらに、蓄電部１１０の電圧値が第１の基準電圧よりも大きい、又は、蓄電部１１０の電圧値が第１の基準電圧よりも小さい第２の基準電圧よりも小さい場合は、信号を出力する電圧比較回路２１０と、電圧比較回路２１０とシステム制御装置２００とを通信可能に接続する比較回路通信回線２２０と、を備えた。 In the embodiment of the present invention configured as described above, in the power storage unit 26 provided in the hybrid construction machine, the voltage value of each of the power storage cells 111 detected by the unit control device 112 is acquired to charge the power storage module 101. A system control device 200 that controls discharge, and a communication line 120 that connects the system control device 200 and the unit control device 112 so as to communicate with each other are provided. Further, when the voltage value of the power storage unit 110 is larger than the first reference voltage or the voltage value of the power storage unit 110 is smaller than the second reference voltage smaller than the first reference voltage, a signal is output. And a comparison circuit communication line 220 that connects the voltage comparison circuit 210 and the system control device 200 so that they can communicate with each other.

このように構成することによって、通信回線１２０に断線等、何らかの異常が発生した場合やユニット制御装置１１２自体に異常が発生した場合にも、比較回路２１０が、蓄電モジュール１０１に備わる蓄電セル１１１全体の合計の電圧値を第１の基準電圧又は第２の基準電圧と比較し、通信回線１２０とは異なる比較回路通信回線２２０によって比較結果をシステム制御装置２００に送信することによって、蓄電ユニット２６の異常の有無を検出することができる。従って、蓄電セル１１１の電圧値が正しくシステム制御装置２００に送信されなくなりシステム制御装置２００が蓄電モジュール１０１の充電、放電を正しく制御することができなくなることを防止することができる。 With this configuration, even when some abnormality such as disconnection occurs in the communication line 120 or when an abnormality occurs in the unit control device 112 itself, the comparison circuit 210 includes the entire storage cell 111 included in the storage module 101. Is compared with the first reference voltage or the second reference voltage, and the comparison result is transmitted to the system controller 200 via the comparison circuit communication line 220 different from the communication line 120. The presence or absence of abnormality can be detected. Therefore, it is possible to prevent the voltage value of the power storage cell 111 from being correctly transmitted to the system control device 200 and the system control device 200 from being able to correctly control the charging and discharging of the power storage module 101.

また、システム制御装置２００は、各蓄電セル１１１の寿命や効率を低下させないために、上限電圧を超えない、かつ、下限電圧を超えない範囲でユニット制御装置１１２を制御する。そして、ユニット制御装置１１２によって検出された蓄電セル１１１の電圧値が、上限電圧を超えていない、又は、下限電圧を下回っていない場合に、電圧比較回路２１０から信号を受信した場合は、検出異常信号をコントローラ９０に対して出力する。 In addition, the system control device 200 controls the unit control device 112 within a range that does not exceed the upper limit voltage and does not exceed the lower limit voltage in order not to decrease the life and efficiency of each power storage cell 111. If the voltage value of the storage cell 111 detected by the unit control device 112 does not exceed the upper limit voltage or does not fall below the lower limit voltage, a detection error occurs when a signal is received from the voltage comparison circuit 210. A signal is output to the controller 90.

このように構成することによって、ユニット制御装置１１２とシステム制御装置２００とを接続する通信回線１２０で、蓄電ユニット２６に異常が検出されなかったとしても、蓄電モジュール１０１に備わる蓄電セル１１１全体の合計の電圧値を第１の基準電圧又は第２の基準電圧と比較することによって蓄電ユニット２６の異常を検出することができる。 With this configuration, even if no abnormality is detected in the power storage unit 26 in the communication line 120 that connects the unit control device 112 and the system control device 200, the total of the power storage cells 111 provided in the power storage module 101 is the total. Is compared with the first reference voltage or the second reference voltage, the abnormality of the power storage unit 26 can be detected.

また、システム制御装置２００は、上限電圧及び下限電圧に対して、上下１０％ほどの安全範囲を取った上限制限電圧と下限制限電圧との範囲に蓄電セル１１１の電圧が収まるように、蓄電セル１１１の充電／放電を制御する。そして、電圧比較回路２１０は、第１の基準電圧を、蓄電部１１０が有する全ての蓄電セル１１１の上限制限電圧の合計に設定し、第２の基準電圧は、蓄電部１１０が有する全ての蓄電セル１１１の下限制限電圧の合計に設定する。 In addition, the system control device 200 allows the storage cell 111 so that the voltage of the storage cell 111 is within a range between an upper limit voltage and a lower limit voltage that take a safe range of about 10% above and below the upper limit voltage and the lower limit voltage. 111 charging / discharging is controlled. Then, the voltage comparison circuit 210 sets the first reference voltage to the sum of the upper limit limiting voltages of all the power storage cells 111 included in the power storage unit 110, and the second reference voltage is the total power storage included in the power storage unit 110. It is set to the sum of the lower limit voltage of the cell 111.

このように構成することによって、ユニット制御装置１１２とシステム制御装置２００とに異常が検出されなかったとしても、蓄電モジュール１０１に備わる蓄電セル１１１全体の合計の電圧値を第１の基準電圧又は第２の基準電圧と比較することによって蓄電ユニット２６の異常を検出することができる。また、電圧比較回路２１０は、蓄電部１１０の全体の電圧値を計測するので、蓄電セル１１１の各々にまで蓄電セル１１１の回路を接続する必要がなく、コストを増加させない。 With this configuration, even if no abnormality is detected in the unit control device 112 and the system control device 200, the total voltage value of the entire power storage cell 111 included in the power storage module 101 is set to the first reference voltage or the first voltage. The abnormality of the power storage unit 26 can be detected by comparing with the reference voltage of 2. Moreover, since the voltage comparison circuit 210 measures the voltage value of the whole electrical storage part 110, it is not necessary to connect the circuit of the electrical storage cell 111 to each of the electrical storage cells 111, and cost does not increase.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and improvements that can be made within the scope of the technical idea.

１ジェネレータ
２５バッテリチャージャー
２６蓄電ユニット
７１第１メインポンプ
７２第２メインポンプ
７３エンジン
８８油圧モータ
８９サブポンプ
９０コントローラ
９１モータジェネレータ（ＭＧ）
９２インバータ
１０１蓄電モジュール
１１０蓄電部
１１１蓄電セル
１１２ユニット制御装置（蓄電セル電圧検出部）
１２０通信回線（第１の通信回線）
２００システム制御装置
２１０電圧比較回路
２１１第１の比較器
２１２第２の比較器
２１３論理和ゲート
２２０比較回路通信回線（第２の通信回線） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Generator 25 Battery charger 26 Electric power storage unit 71 1st main pump 72 2nd main pump 73 Engine 88 Hydraulic motor 89 Sub pump 90 Controller 91 Motor generator (MG)
92 inverter 101 power storage module 110 power storage unit 111 power storage cell 112 unit control device (power storage cell voltage detection unit)
120 communication line (first communication line)
200 System Controller 210 Voltage Comparison Circuit 211 First Comparator 212 Second Comparator 213 OR Gate 220 Comparison Circuit Communication Line (Second Communication Line)

Claims

A power storage module comprising: a power storage unit to which a plurality of power storage cells that store power are connected; and a power storage cell voltage detection unit that detects a voltage of each of the power storage cells;
A system control unit for acquiring a voltage value of each of the power storage cells detected by the power storage cell voltage detection unit and controlling charging / discharging of the power storage module;
A first communication line that connects the storage cell voltage detection unit and the system control unit in a communicable manner;
When the voltage of the power storage unit is acquired and the voltage of the power storage unit is larger than the first reference voltage, or the voltage of the power storage unit is smaller than the second reference voltage smaller than the first reference voltage Is a comparator that outputs a signal;
A second communication line that connects the comparison unit and the system control unit in a communicable manner;
Equipped with a,
The system controller is
When the voltage of the storage cell detected by the storage cell voltage detection unit does not exceed the upper limit voltage of the storage cell and does not fall below the lower limit voltage of the storage cell, the signal is output from the comparison unit. An electricity storage device that outputs an abnormal signal when received .

The system control unit limits charging of the storage cell when the voltage of the storage cell detected by the storage cell voltage detection unit exceeds an upper limit voltage that is smaller than the upper limit voltage by a predetermined value, When the voltage of the storage cell detected by the storage cell voltage detection unit falls below a lower limit voltage that is larger than the lower limit voltage by a predetermined value, control to increase the charge amount of the storage cell,
The first reference voltage is set to the sum of the upper limit voltage limits of all the storage cells included in the storage unit,
The power storage device according to claim 1, wherein the second reference voltage is set to a sum of lower limit limiting voltages of all power storage cells included in the power storage unit.

The comparison unit includes:
A first comparator that outputs a first signal when the voltage of the power storage unit is greater than the first reference voltage;
A second comparator that outputs a second signal when the voltage of the power storage unit is smaller than the second reference voltage;
An OR gate for transmitting a signal to the system control unit via the second communication line when at least one of the first signal and the second signal is output;
The power storage device according to claim 1, further comprising:

The first communication line is branched from one signal line connected to the system control unit and connected to the plurality of storage cell voltage detection units,
4. The power storage device according to claim 1, wherein the second communication line connects the system control unit and the plurality of comparison units on a one-to-one basis. 5.

  A variable displacement pump;
  An operation valve for controlling the flow rate of the discharged oil guided from the variable displacement pump to the actuator;
  A regenerative hydraulic motor that is rotated by the discharge oil of the variable displacement pump;
  A generator for driving in association with rotation of the hydraulic motor;
  A power storage device that stores electric power generated by driving the generator;
  A hybrid control device that controls operations of the variable displacement pump, the operation valve, the generator, and the power storage device;
  A hybrid construction machine comprising:
  The power storage device
  A power storage module comprising: a power storage unit to which a plurality of power storage cells that store power are connected; and a power storage cell voltage detection unit that detects a voltage of each of the power storage cells;
  A system control unit for acquiring a voltage value of each of the power storage cells detected by the power storage cell voltage detection unit and controlling charging / discharging of the power storage module;
  A first communication line that connects the storage cell voltage detection unit and the system control unit in a communicable manner;
  When the voltage of the power storage unit is acquired and the voltage of the power storage unit is larger than the first reference voltage, or the voltage of the power storage unit is smaller than the second reference voltage smaller than the first reference voltage Is a comparator that outputs a signal;
  A second communication line that connects the comparison unit and the system control unit in a communicable manner;
  With
  The system controller is
  When the voltage of the storage cell detected by the storage cell voltage detection unit does not exceed the upper limit voltage of the storage cell and does not fall below the lower limit voltage of the storage cell, the signal is output from the comparison unit. If received, output an abnormal signal
A hybrid construction machine characterized by that.