JP2015061380A - Hydraulic device - Google Patents

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坂本　隆幸
Takayuki Sakamoto
隆幸 坂本
正人 尾中
Masato Onaka
正人 尾中
健二 綾戸
Kenji Ayato
健二 綾戸
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic device which inhibits increase in a main circuit voltage with a simple structure when abnormality, such as abnormal increase in the main circuit voltage of a power conversion part, occurs.SOLUTION: A hydraulic device includes: a hydraulic motor 5 to which a hydraulic oil that should be returned to an oil tank 7 is supplied; an electric generator 6 driven by the hydraulic motor 5; a power conversion part 20 which converts electric power generated by the electric generator 6; an assist motor 8 which is driven by the electric power converted by the power conversion part 20; and a controller 30 which controls the electric generator 6 and the assist motor 8. The controller 30 includes: a main circuit voltage determination part 31a which determines whether or not a main circuit voltage of the power conversion part 20 exceeds a determination value; and a field current control part 31b which controls a field current of the electric generator 6 so that a weak field current flows into the electric generator 6 when the main circuit voltage determination part 31a determines that the main circuit voltage of the power conversion part 20 exceeds the determination value.

Description

この発明は、油タンクへ戻す作動油のエネルギーを油圧モータで回収して発電する油圧装置に関する。   The present invention relates to a hydraulic apparatus that recovers the energy of hydraulic oil returned to an oil tank by a hydraulic motor and generates electric power.

従来、油圧装置としては、油圧モータとその油圧モータで駆動される発電機とを備え、作動油のエネルギーを油圧モータに回収して発電機により発電するものがある(例えば、特開２０１２−８２９５３号公報(特許文献１)参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a hydraulic device includes a hydraulic motor and a generator driven by the hydraulic motor, and recovers energy of hydraulic oil in the hydraulic motor and generates power by the generator (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-82953). No. Publication (Patent Document 1)).

しかしながら、上記従来の油圧装置では、発電機が何等かの理由でトルクの調整ができなくなった場合、油圧モータへの供給油量を抑制することができなくなって、発電機に重大な故障を生じさせたり、発電電力の使用先の機器を故障させたりする場合があり、これにより装置全体の機能停止(動作不能)を発生させる場合がある。   However, in the above-described conventional hydraulic device, if the generator cannot adjust the torque for any reason, the amount of oil supplied to the hydraulic motor cannot be suppressed, causing a serious failure in the generator. Or the device where the generated power is used may be damaged, which may cause the entire device to stop functioning (inoperable).

そこで、本発明者は、発電機の故障や、発電電力の使用先の機器の故障を防止するため、異常が生じたときに油圧モータへの作動油の供給を遮断弁により遮断することによって、発電機の発電を停止する油圧装置を考えた。なお、この油圧装置は、この発明を理解しやすくするために説明するものであって、公知技術ではなく、従来技術ではない。   Therefore, the present inventor, in order to prevent the failure of the generator and the equipment where the generated power is used, by shutting off the supply of hydraulic oil to the hydraulic motor when an abnormality occurs, We considered a hydraulic system that stops the power generation of the generator. This hydraulic device is described for easy understanding of the present invention, and is not a known technique and is not a conventional technique.

特開２０１２−８２９５３号公報JP 2012-82953 A

上記油圧装置において、発電電力を利用するアシストモータに異常が発生した場合、遮断弁の電気的,機械的な動作遅れにより、異常発生から油圧モータへの作動油の供給を遮断するまでの期間に油圧モータに過剰な作動油が流れるために電力変換部の主回路電圧が異常上昇して、主回路が破損する恐れがあった。   In the above hydraulic system, when an abnormality occurs in the assist motor that uses the generated power, due to the electrical and mechanical operation delay of the shut-off valve, during the period from the occurrence of the abnormality until the supply of hydraulic oil to the hydraulic motor is interrupted Since excessive hydraulic fluid flows through the hydraulic motor, the main circuit voltage of the power conversion unit rises abnormally, which may damage the main circuit.

そこで、この発明の課題は、電力変換部の主回路電圧が異常上昇するような異常発生時に、簡単な構成で主回路電圧の上昇を抑制できる油圧装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hydraulic apparatus that can suppress an increase in main circuit voltage with a simple configuration when an abnormality occurs such that the main circuit voltage of a power conversion unit abnormally increases.

上記課題を解決するため、この発明の油圧装置は、
油タンクへ戻すべき作動油が供給される油圧モータと、
上記油圧モータで駆動される発電機と、
上記発電機により発電された電力を変換する電力変換部と、
上記電力変換部により変換された電力により駆動されるアシストモータと、
上記発電機と上記アシストモータを制御するコントローラと
を備え、
上記コントローラは、
上記電力変換部の主回路電圧が判定値を越えたか否かを判定する主回路電圧判定部と、
上記主回路電圧判定部が上記電力変換部の主回路電圧が判定値を越えたと判定したとき、上記発電機に弱め界磁電流を流すように上記発電機の界磁電流を制御する界磁電流制御部と
を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the hydraulic device of the present invention is:
A hydraulic motor supplied with hydraulic oil to be returned to the oil tank;
A generator driven by the hydraulic motor;
A power converter that converts the power generated by the generator;
An assist motor driven by the electric power converted by the power conversion unit;
A controller for controlling the generator and the assist motor;
The above controller
A main circuit voltage determination unit that determines whether or not the main circuit voltage of the power conversion unit exceeds a determination value;
When the main circuit voltage determination unit determines that the main circuit voltage of the power conversion unit has exceeded a determination value, the field current controls the field current of the generator so as to flow a field weakening current to the generator. And a control unit.

上記構成によれば、コントローラの主回路電圧判定部が、電力変換部の主回路電圧が判定値を越えたか否かを判定すると、コントローラの界磁電流制御部は、発電機に弱め界磁電流を流すように発電機の界磁電流を制御するので、異常が生じて油圧モータへの流量が急激に増えても発電機の逆起電圧の上昇が抑制され、電力変換部の主回路電圧の上昇を抑制できる。このように、電力変換部の主回路電圧が異常上昇するような異常発生時に、簡単な構成で主回路電圧の上昇を抑制できる。   According to the above configuration, when the main circuit voltage determination unit of the controller determines whether or not the main circuit voltage of the power conversion unit has exceeded the determination value, the field current control unit of the controller Since the field current of the generator is controlled so as to flow, the rise in the counter electromotive voltage of the generator is suppressed even if an abnormality occurs and the flow rate to the hydraulic motor suddenly increases. The rise can be suppressed. In this way, when an abnormality occurs such that the main circuit voltage of the power conversion unit abnormally increases, an increase in the main circuit voltage can be suppressed with a simple configuration.

また、一実施形態の油圧装置では、
上記コントローラは、上記アシストモータの異常を検知する異常検知部を有し、
上記界磁電流制御部は、上記主回路電圧判定部が上記電力変換部の主回路電圧が判定値を越えたと判定し、かつ、上記異常検知部が上記アシストモータの異常を検知したとき、上記発電機に弱め界磁電流を流すように上記発電機の界磁電流を制御する。 Moreover, in the hydraulic device of one embodiment,
The controller has an abnormality detection unit that detects an abnormality of the assist motor,
The field current control unit determines that the main circuit voltage determination unit determines that the main circuit voltage of the power conversion unit has exceeded a determination value, and the abnormality detection unit detects an abnormality of the assist motor. The field current of the generator is controlled so that a field weakening current flows through the generator.

上記実施形態によれば、主回路電圧判定部が電力変換部の主回路電圧が判定値を越えたと判定し、かつ、異常検知部がアシストモータの異常を検知したとき、発電機に弱め界磁電流を流すように界磁電流制御部が発電機の界磁電流を制御するので、正常時の電力変換部の主回路電圧の単なる急変により、誤って弱め界磁電流制御を行うことを防止できる。   According to the above embodiment, when the main circuit voltage determination unit determines that the main circuit voltage of the power conversion unit exceeds the determination value, and the abnormality detection unit detects an abnormality of the assist motor, the field weakening is applied to the generator. Since the field current controller controls the field current of the generator so that current flows, it is possible to prevent the field current control from being mistakenly performed by mere sudden change of the main circuit voltage of the power converter during normal operation. .

また、一実施形態の油圧装置では、
上記油圧モータに作動油を供給する第１リリーフ弁と、
上記第１リリーフ弁の上記油圧モータ側と上記油タンクとの間に接続された第２リリーフ弁と、
上記第１リリーフ弁と上記油圧モータとの間かつ上記第１リリーフ弁と上記第２リリーフ弁との接続点よりも下流側に接続された遮断弁と
を備え、
上記コントローラは、上記界磁電流制御部により上記発電機に弱め界磁電流を流すときに上記遮断弁を閉鎖する遮断弁制御部を有する。 Moreover, in the hydraulic device of one embodiment,
A first relief valve for supplying hydraulic oil to the hydraulic motor;
A second relief valve connected between the hydraulic motor side of the first relief valve and the oil tank;
A shutoff valve connected between the first relief valve and the hydraulic motor and downstream of a connection point between the first relief valve and the second relief valve;
The controller includes a shut-off valve control unit that closes the shut-off valve when a field-weakening current is supplied to the generator by the field current control unit.

上記実施形態によれば、界磁電流制御部により発電機に弱め界磁電流を流すときにコントローラの遮断弁制御部により遮断弁を閉鎖することによって、油圧モータに作動油が供給されずに第２リリーフ弁から油タンクに作動油が戻るので、発電機の発電を確実に停止することができる。   According to the above embodiment, when the field current control unit causes the field weakening current to flow to the generator, the shutoff valve is closed by the shutoff valve control unit of the controller, so that the hydraulic oil is not supplied to the hydraulic motor. Since the hydraulic oil returns from the 2 relief valve to the oil tank, the power generation of the generator can be stopped reliably.

また、一実施形態の油圧装置では、
上記コントローラは、上記発電機の回転数が予め設定された回転数以下であるか否かを判定する発電機回転数判定部を有し、
上記遮断弁制御部によって上記遮断弁を閉鎖した後、上記発電機回転数判定部が上記発電機の回転数が予め設定された回転数以下になったと判定すると、上記界磁電流制御部は、上記発電機に上記弱め界磁電流を流す前の界磁電流を流すように上記発電機の界磁電流を制御する。 Moreover, in the hydraulic device of one embodiment,
The controller includes a generator rotation speed determination unit that determines whether the rotation speed of the generator is equal to or lower than a preset rotation speed,
After the shut-off valve is closed by the shut-off valve control unit, when the generator rotation speed determination unit determines that the rotation speed of the generator is equal to or lower than a preset rotation speed, the field current control unit is The field current of the generator is controlled so that the field current before flowing the field weakening current flows through the generator.

上記実施形態によれば、遮断弁制御部によって遮断弁を閉鎖した後、発電機回転数判定部が発電機の回転数が予め設定された回転数以下になったと判定すると、界磁電流制御部により発電機の界磁電流を制御して、発電機に弱め界磁電流を流す前の界磁電流を流すようにするので、異常が一時的なものですぐに正常な状態に復帰するような場合、復帰後に遮断弁を開くことで、発電機による発電を速やかに行ってアシストモータを動作させることが可能になる。   According to the above embodiment, after the shutoff valve is closed by the shutoff valve control unit, the field current control unit is determined when the generator rotational speed determination unit determines that the rotational speed of the generator is equal to or lower than the preset rotational speed. Controls the field current of the generator so that the field current before flowing the weakening field current flows through the generator, so that the abnormality is temporary and immediately returns to the normal state. In this case, by opening the shut-off valve after returning, the assist motor can be operated by promptly generating power by the generator.

以上より明らかなように、この発明によれば、電力変換部の主回路電圧が異常上昇するような異常発生時に、簡単な構成で主回路電圧の上昇を抑制できる油圧装置を実現することができる。   As is apparent from the above, according to the present invention, it is possible to realize a hydraulic apparatus that can suppress an increase in the main circuit voltage with a simple configuration when an abnormality occurs such that the main circuit voltage of the power conversion unit abnormally increases. .

図１はこの発明の実施の一形態の油圧装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a hydraulic apparatus according to an embodiment of the present invention. 図２は上記油圧装置の油圧モータの圧力と流量の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the pressure and flow rate of the hydraulic motor of the hydraulic apparatus. 図３は上記油圧装置の具体的な動作の一例を説明するためのグラフである。FIG. 3 is a graph for explaining an example of a specific operation of the hydraulic apparatus. 図４は発電機流量と発電機逆起電圧の関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the generator flow rate and the generator back electromotive voltage.

以下、この発明の油圧装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the hydraulic apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

図１に示すように、この油圧装置は、第１リリーフ弁１,２と、第２リリーフ弁３と、遮断弁の一例としての電磁切換弁４と、油圧モータ５と、この油圧モータ５で駆動される発電機６と、油タンク７と、アシストモータ８と、このアシストモータ８でアシストされるエンジン９と、発電機６により発電された電力を変換する電力変換部２０と、発電機６とアシストモータ８を制御するコントローラ３０と、エンジン９により駆動されるメインポンプ４０とを有する。このメインポンプ４０から吐出された作動油が、図示しない旋回系およびメイン系に供給される。上記第１リリーフ弁１,２と第２リリーフ弁３と電磁切換弁４でマルチリリーフ弁１０を構成している。   As shown in FIG. 1, the hydraulic apparatus includes a first relief valve 1, 2, a second relief valve 3, an electromagnetic switching valve 4 as an example of a cutoff valve, a hydraulic motor 5, and the hydraulic motor 5. A generator 6 to be driven, an oil tank 7, an assist motor 8, an engine 9 assisted by the assist motor 8, a power conversion unit 20 that converts the power generated by the generator 6, and the generator 6 And a controller 30 for controlling the assist motor 8 and a main pump 40 driven by the engine 9. The hydraulic oil discharged from the main pump 40 is supplied to a turning system and a main system (not shown). The first relief valves 1, 2, the second relief valve 3 and the electromagnetic switching valve 4 constitute a multi-relief valve 10.

上記第１リリーフ弁１,２の油圧モータ５側と油タンク７との間に第２リリーフ弁３を接続している。また、上記第１リリーフ弁１,２と油圧モータ５との間かつ第１リリーフ弁１,２と第２リリーフ弁３との接続点よりも下流側に電磁切換弁４を接続している。     A second relief valve 3 is connected between the hydraulic valve 5 side of the first relief valves 1 and 2 and the oil tank 7. An electromagnetic switching valve 4 is connected between the first relief valves 1 and 2 and the hydraulic motor 5 and downstream of the connection point between the first relief valves 1 and 2 and the second relief valve 3.

上記第１リリーフ弁１は、旋回系からの戻り作動油を受ける。また、第１リリーフ弁２は、メイン系からの戻り作動油を受ける。上記第１リリーフ弁１,２から排出された作動油は、電磁切換弁４を介して油圧モータ５に供給されて、油圧モータ５から排出された作動油は、油タンク７に戻される。   The first relief valve 1 receives the return hydraulic oil from the turning system. The first relief valve 2 receives the return hydraulic oil from the main system. The hydraulic oil discharged from the first relief valves 1 and 2 is supplied to the hydraulic motor 5 through the electromagnetic switching valve 4, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic motor 5 is returned to the oil tank 7.

但し、第２リリーフ弁３の設定圧は、第１リリーフ弁１,２の設定圧よりも低くしている。この実施の形態では、第１リリーフ弁１の設定圧を２８Ｍｐａとし、第１リリーフ弁２の設定圧を３１．５ＭＰａとし、第２リリーフ弁３の設定圧を２５ＭＰａとしている。   However, the set pressure of the second relief valve 3 is set lower than the set pressure of the first relief valves 1 and 2. In this embodiment, the set pressure of the first relief valve 1 is 28 MPa, the set pressure of the first relief valve 2 is 31.5 MPa, and the set pressure of the second relief valve 3 is 25 MPa.

上記電力変換部２０は、発電機６からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ２１と、コンバータ２１からの直流電圧を所望の交流電圧に変換してアシストモータ８に出力するインバータ２２と、コンバータ２１とインバータ２２との間の直流リンク部に設けられた電圧安定用コンデンサＣ１とを有する。この電圧安定用コンデンサＣ１は、小容量であって、回生エネルギーを蓄えることができる蓄電器ではない。   The power conversion unit 20 includes a converter 21 that converts an AC voltage from the generator 6 into a DC voltage, an inverter 22 that converts the DC voltage from the converter 21 into a desired AC voltage, and outputs the voltage to the assist motor 8. 21 and a voltage stabilizing capacitor C1 provided in a DC link portion between the inverter 21 and the inverter 22. The voltage stabilizing capacitor C1 has a small capacity and is not a capacitor that can store regenerative energy.

上記コントローラ３０は、発電機６を制御する発電制御部３１と、アシストモータ８を制御するアシスト制御部３２とを有する。上記発電制御部３１とアシスト制御部３２は、互いに通信を行うことによって、発電機６で発電したエネルギーを蓄電することなくアシストモータ８ですぐに利用するように協調動作している。また、発電制御部３１は、発電機６のトルクと回転数を制御して発電量を制御する。   The controller 30 includes a power generation control unit 31 that controls the generator 6 and an assist control unit 32 that controls the assist motor 8. The power generation control unit 31 and the assist control unit 32 communicate with each other so that the energy generated by the power generator 6 can be immediately used by the assist motor 8 without accumulating energy. In addition, the power generation control unit 31 controls the power generation amount by controlling the torque and the rotational speed of the generator 6.

上記発電制御部３１は、電力変換部２０の主回路電圧を判定する主回路電圧判定部３１aと、発電機６の界磁電流を制御する界磁電流制御部３１bと、遮断弁制御部の一例としての電磁切換弁制御部３１cと、発電機６の回転数を判定する発電機回転数判定部３１dとを有する。また、アシスト制御部３２は、アシストモータ８の異常を検知する異常検知部３２aを有する。この異常検知部３２aは、温度センサ(図示せず)により検出されたアシストモータ８の温度が所定温度以上になったとき、アシストモータ８が異常であると判断する。なお、異常検知部は、アシストモータの動力線の短絡により、アシストモータの異常を検知してもよく、このアシストモータの動力線の短絡およびアシストモータの温度の両方を用いて異常を検知してもよく、他の手段によりアシストモータの異常を検知してもよい。   The power generation control unit 31 is an example of a main circuit voltage determination unit 31a that determines the main circuit voltage of the power conversion unit 20, a field current control unit 31b that controls the field current of the generator 6, and an example of a shut-off valve control unit. As an electromagnetic switching valve control section 31c and a generator rotation speed determination section 31d for determining the rotation speed of the generator 6. In addition, the assist control unit 32 includes an abnormality detection unit 32 a that detects an abnormality of the assist motor 8. The abnormality detection unit 32a determines that the assist motor 8 is abnormal when the temperature of the assist motor 8 detected by a temperature sensor (not shown) exceeds a predetermined temperature. The abnormality detection unit may detect the abnormality of the assist motor by a short circuit of the power line of the assist motor, and detect the abnormality using both the short circuit of the power line of the assist motor and the temperature of the assist motor. Alternatively, abnormality of the assist motor may be detected by other means.

また、図２は上記油圧装置の油圧モータ５の圧力と流量の関係を示している。図２において、横軸は油圧モータ流量[任意目盛]を表し、縦軸は油圧モータ圧力[任意目盛]を表している。ここで、油圧モータ流量は、油圧モータ５の回転数に相当し、油圧モータ圧力は発電機６のトルクに相当する。   FIG. 2 shows the relationship between the pressure and flow rate of the hydraulic motor 5 of the hydraulic apparatus. In FIG. 2, the horizontal axis represents the hydraulic motor flow rate [arbitrary scale], and the vertical axis represents the hydraulic motor pressure [arbitrary scale]. Here, the hydraulic motor flow rate corresponds to the rotational speed of the hydraulic motor 5, and the hydraulic motor pressure corresponds to the torque of the generator 6.

図２に示すように、油圧モータ流量の増加に伴って油圧モータ圧力も増加するが、最大流量(この実施の形態では１００L/min)に達すると、油圧モータ圧力が急激に増大する。このとき、設定圧が２５ＭＰａの第２リリーフ弁３から余剰流を油タンク７に排出して、油圧モータ流量を制限している。   As shown in FIG. 2, the hydraulic motor pressure increases as the hydraulic motor flow rate increases. However, when the maximum flow rate (100 L / min in this embodiment) is reached, the hydraulic motor pressure increases rapidly. At this time, the surplus flow is discharged from the second relief valve 3 having a set pressure of 25 MPa to the oil tank 7 to limit the flow rate of the hydraulic motor.

上記構成の油圧装置では、正常運転時、発電制御部３１とアシスト制御部３２との協調動作によって、発電制御部３１は、発電機６のトルクと回転数を制御して発電量を制御する。そして、何等かの理由で、発電機６やアシストモータ８などが故障すると、コントローラ３０は、電磁切換弁４を直ちに閉鎖することにより、第２リリーフ弁３から作動油を油タンク７へ排出して、油圧モータ５への作動油の供給を停止する。これにより、油圧モータ５を停止して、発電機６の駆動を停止する。   In the hydraulic device having the above-described configuration, during normal operation, the power generation control unit 31 controls the torque and the rotation speed of the generator 6 to control the power generation amount by the cooperative operation of the power generation control unit 31 and the assist control unit 32. If the generator 6 or the assist motor 8 or the like fails for any reason, the controller 30 immediately closes the electromagnetic switching valve 4 to discharge the hydraulic oil from the second relief valve 3 to the oil tank 7. Then, the supply of hydraulic oil to the hydraulic motor 5 is stopped. Thereby, the hydraulic motor 5 is stopped and the drive of the generator 6 is stopped.

このとき、電磁切換弁４の閉鎖と同時に、界磁電流制御部３１bによって、発電機６に弱め界磁電流を流すように発電機６の界磁電流を制御する。これにより、異常が生じて油圧モータ５への流量が急激に増えても発電機６の逆起電圧の上昇が抑制され、電力変換部２０の主回路電圧の上昇を抑制できる。ここで、電力変換部２０の主回路電圧とは、コンバータ２１とインバータ２２との間の直流リンク部の直流電圧である。   At this time, the field current of the generator 6 is controlled by the field current control unit 31b so that the field weakening current flows through the generator 6 simultaneously with the closing of the electromagnetic switching valve 4. Thereby, even if abnormality arises and the flow volume to the hydraulic motor 5 increases rapidly, the rise of the back electromotive voltage of the generator 6 is suppressed, and the rise of the main circuit voltage of the power converter 20 can be suppressed. Here, the main circuit voltage of the power conversion unit 20 is a DC voltage of a DC link unit between the converter 21 and the inverter 22.

したがって、上記油圧装置によれば、電力変換部２０の主回路電圧が異常上昇するような異常発生時に、簡単な構成で主回路電圧の上昇を抑制することができる。   Therefore, according to the hydraulic apparatus, when an abnormality occurs such that the main circuit voltage of the power converter 20 abnormally increases, the increase in the main circuit voltage can be suppressed with a simple configuration.

図３は上記油圧装置の具体的な動作の一例を説明するためのグラフを示し、図４は発電機流量と発電機逆起電圧の関係を示している。図３において、横軸は時間[任意目盛]を表し、縦軸は上から順に、戻り油流量[L/min]、発電機流量[L/min]、主回路電圧[V]を表している。図４において、横軸は発電機流量[L/min]を表し、縦軸は発電機逆起電圧[V]図３,図４は油圧装置の特性を示す一例である。   FIG. 3 shows a graph for explaining an example of a specific operation of the hydraulic apparatus, and FIG. 4 shows a relationship between the generator flow rate and the generator counter electromotive voltage. In FIG. 3, the horizontal axis represents time [arbitrary scale], and the vertical axis represents the return oil flow rate [L / min], the generator flow rate [L / min], and the main circuit voltage [V] in order from the top. . 4, the horizontal axis represents the generator flow rate [L / min], the vertical axis represents the generator counter electromotive voltage [V], and FIGS. 3 and 4 are examples showing the characteristics of the hydraulic device.

この実施の形態の油圧装置の発電機流量と発電機起電圧は、図４に示すように比例関係にあり、発電機流量が１３０[L/min]では、発電機起電圧は３２８[V]であり、発電機流量が２５０[L/min]では、発電機起電圧は６３０[V]である。しかしながら、電力変換部２０の主回路の限界電圧は６００[V]である。   The generator flow rate and the generator electromotive voltage of the hydraulic device of this embodiment are in a proportional relationship as shown in FIG. 4, and when the generator flow rate is 130 [L / min], the generator electromotive voltage is 328 [V]. When the generator flow rate is 250 [L / min], the generator electromotive voltage is 630 [V]. However, the limit voltage of the main circuit of the power converter 20 is 600 [V].

このような性能の発電機６を用いた油圧装置において、戻り油流量が２５０[L/min]であるとき、正常動作時は、図３に示すように、第２リリーフ弁３により余剰分が油タンク７に戻り、油圧モータ５には１３０[L/min]が流れて電力変換部２０の主回路電圧は３６０[V]となっている。なお、図１に示すアシスト制御部３２により制御されるアシストモータ８は、常に主回路電圧が一定(３６０Ｖ)になるように動作するので、戻り油流量と発電機流量がいずれもゼロの状態の場合は、アシストモータ８がエンジン９のエネルギーを利用して回生動作を行って、主回路電圧を３６０Ｖに維持している。そして、戻り油流量が発生して発電機６が発電を始めると、主回路電圧が３６０Ｖから上昇するので、アシストモータ８は主回路電圧を下げるために力行動作となる。このアシストモータ８の力行動作のエネルギーがエンジン９をアシストするエネルギーとなる。   In the hydraulic device using the generator 6 having such performance, when the return oil flow rate is 250 [L / min], during normal operation, as shown in FIG. Returning to the oil tank 7, 130 [L / min] flows through the hydraulic motor 5, and the main circuit voltage of the power conversion unit 20 is 360 [V]. The assist motor 8 controlled by the assist control unit 32 shown in FIG. 1 operates so that the main circuit voltage is always constant (360 V), so that the return oil flow rate and the generator flow rate are both zero. In this case, the assist motor 8 performs a regenerative operation using the energy of the engine 9 to maintain the main circuit voltage at 360V. When the return oil flow rate is generated and the generator 6 starts to generate power, the main circuit voltage rises from 360 V, so the assist motor 8 performs a power running operation to lower the main circuit voltage. The energy of the power running operation of the assist motor 8 is energy for assisting the engine 9.

ここで、旋回系とメイン系の複合動作や旋回系の急減速時に、発電機６やアシストモータ８などで異常が発生すると、コントローラ３０により電磁切換弁４を閉鎖するが、電磁切換弁４が閉鎖されるまでの間(この実施の形態では数百ms)に、発電機流量が２５０[L/min]に急増し始めて、アシストモータ８側が異常のときのみ電力変換部２０の主回路電圧は３６０Ｖから上昇し始める。   Here, if an abnormality occurs in the generator 6 or the assist motor 8 during the combined operation of the turning system and the main system or the sudden deceleration of the turning system, the controller 30 closes the electromagnetic switching valve 4. During the period until it is closed (in this embodiment, several hundred ms), the main circuit voltage of the power converter 20 starts only when the generator flow rate suddenly increases to 250 [L / min] and the assist motor 8 side is abnormal. It starts to rise from 360V.

このとき、上記主回路電圧判定部３１aが電力変換部２０の主回路電圧が判定値を越えたと判定し、かつ、異常検知部３２aがアシストモータ８の異常を検知することで、発電機６に弱め界磁電流を流すように界磁電流制御部３１bが発電機６の界磁電流を制御するようにしてもよい。これにより、正常時の電力変換部２０の主回路電圧の単なる急変により誤って弱め界磁電流制御を行うことを防止できる。   At this time, the main circuit voltage determination unit 31a determines that the main circuit voltage of the power conversion unit 20 has exceeded the determination value, and the abnormality detection unit 32a detects the abnormality of the assist motor 8, thereby causing the generator 6 to The field current control unit 31b may control the field current of the generator 6 so that the field weakening current flows. As a result, it is possible to prevent the field weakening current control from being erroneously performed due to a mere sudden change in the main circuit voltage of the power conversion unit 20 during normal operation.

また、上記界磁電流制御部３１bが発電機６に弱め界磁電流を流すときにコントローラ３０の電磁切換弁制御部３１cにより遮断弁である電磁切換弁４を閉鎖することによって、油圧モータ５に作動油が供給されずに第２リリーフ弁３から油タンク７に作動油が戻るので、発電機６の発電を確実に停止することができる。   Further, when the field current control unit 31b applies a field weakening current to the generator 6, the electromagnetic switching valve control unit 31c of the controller 30 closes the electromagnetic switching valve 4 which is a shut-off valve, thereby causing the hydraulic motor 5 to Since the hydraulic oil returns from the second relief valve 3 to the oil tank 7 without being supplied with the hydraulic oil, the power generation of the generator 6 can be stopped reliably.

また、上記電磁切換弁制御部３１cによって電磁切換弁４を閉鎖した後、発電機回転数判定部３１dが発電機６の回転数が予め設定された回転数以下になったと判定すると、界磁電流制御部３１bにより発電機６の界磁電流を制御して、発電機６に弱め界磁電流を流す前の界磁電流に戻すので、異常が一時的なものですぐに正常な状態に復帰した場合、電磁切換弁４を開くことにより、発電機６による発電を速やかに行ってアシストモータ８を動作させることが可能になる。   Further, after the electromagnetic switching valve 4 is closed by the electromagnetic switching valve control unit 31c, when the generator rotational speed determination unit 31d determines that the rotational speed of the generator 6 is equal to or lower than the preset rotational speed, the field current The control unit 31b controls the field current of the generator 6 to return to the field current before flowing the weakening field current to the generator 6, so that the abnormality is temporary and immediately returned to the normal state. In this case, by opening the electromagnetic switching valve 4, it is possible to quickly generate power by the generator 6 and operate the assist motor 8.

上記実施の形態では、発電機６のトルクと回転数を制御して発電量を制御したが、第２リリーフ弁の設定圧をコントローラで制御して、発電機の発電量を制御してもよいし、発電機を駆動する油圧モータの上流側に流量制御弁を設け、コントローラからの信号で流量制御弁を制御して、発電機の発電量を制御してもよい。   In the above embodiment, the power generation amount is controlled by controlling the torque and rotation speed of the generator 6, but the set pressure of the second relief valve may be controlled by the controller to control the power generation amount of the generator. Then, a flow control valve may be provided on the upstream side of the hydraulic motor that drives the generator, and the power generation amount of the generator may be controlled by controlling the flow control valve with a signal from the controller.

また、上記実施の形態では、旋回系のメイン系の２系統から戻り作動油を受ける２つの第１リリーフ弁１,２を備えた油圧装置について説明したが、１系統または３以上の系統から戻り作動油を受ける第１リリーフ弁を備えた油圧装置にこの発明を適用してもよい。   In the above-described embodiment, the hydraulic apparatus including the two first relief valves 1 and 2 that receive the return hydraulic oil from the two main systems of the swing system has been described. You may apply this invention to the hydraulic device provided with the 1st relief valve which receives hydraulic fluid.

また、上記実施の形態では、回生エネルギーを蓄える蓄電器を備えていない油圧装置について説明したが、回生エネルギーを蓄える蓄電器を備えた油圧装置にこの発明を適用してもよい。   In the above-described embodiment, the hydraulic apparatus that does not include a capacitor that stores regenerative energy has been described. However, the present invention may be applied to a hydraulic apparatus that includes a capacitor that stores regenerative energy.

また、上記実施の形態では、遮断弁としての電磁切換弁４を備えた油圧装置について説明したが、遮断弁はなくともよい。   Moreover, although the hydraulic apparatus provided with the electromagnetic switching valve 4 as a cutoff valve was demonstrated in the said embodiment, the cutoff valve does not need to be.

また、上記実施の形態では、遮断弁としての電磁切換弁４により油圧モータ５への作動油の供給を遮断したが、油圧モータの入口側と油タンクとの接続するバイパス流路を設けて、開閉弁によりバイパス流路に作動油を流すことで、油圧モータへの作動油の供給を遮断する構成としてもよい。   Further, in the above embodiment, the supply of hydraulic oil to the hydraulic motor 5 is shut off by the electromagnetic switching valve 4 as a shut-off valve, but a bypass flow path connecting the inlet side of the hydraulic motor and the oil tank is provided, It is good also as a structure which interrupts supply of the hydraulic oil to a hydraulic motor by flowing hydraulic oil to a bypass flow path with an on-off valve.

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。   Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

１,２…第１リリーフ弁
３…第２リリーフ弁
４…電磁切換弁、
５…油圧モータ
６…発電機
７…油タンク
８…アシストモータ
９…エンジン
１０…マルチリリーフ弁
２０…電力変換部
２１…コンバータ
２２…インバータ
３０…コントローラ
３１…発電制御部
３１a…主回路電圧判定部
３１b…界磁電流制御部
３１c…電磁切換弁制御部
３１d…発電機回転数判定部
３２…アシスト制御部
３２a…異常検知部
４０…メインポンプ 1, 2 ... 1st relief valve 3 ... 2nd relief valve 4 ... Electromagnetic switching valve,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Hydraulic motor 6 ... Generator 7 ... Oil tank 8 ... Assist motor 9 ... Engine 10 ... Multi relief valve 20 ... Electric power conversion part 21 ... Converter 22 ... Inverter 30 ... Controller 31 ... Electric power generation control part 31a ... Main circuit voltage determination part 31b ... Field current control unit 31c ... Electromagnetic switching valve control unit 31d ... Generator rotation speed determination unit 32 ... Assist control unit 32a ... Abnormality detection unit 40 ... Main pump

Claims (4)

油タンク(７)へ戻すべき作動油が供給される油圧モータ(５)と、
上記油圧モータ(５)で駆動される発電機(６)と、
上記発電機(６)により発電された電力を変換する電力変換部(２０)と、
上記電力変換部(２０)により変換された電力により駆動されるアシストモータ(８)と、
上記発電機(６)と上記アシストモータ(８)を制御するコントローラ(３０)と
を備え、
上記コントローラ(３０)は、
上記電力変換部(２０)の主回路電圧が判定値を越えたか否かを判定する主回路電圧判定部(３１a)と、
上記主回路電圧判定部(３１a)が上記電力変換部(２０)の主回路電圧が判定値を越えたと判定したとき、上記発電機(６)に弱め界磁電流を流すように上記発電機(６)の界磁電流を制御する界磁電流制御部(３１b)と
を有することを特徴とする油圧装置。 A hydraulic motor (5) to which hydraulic oil to be returned to the oil tank (7) is supplied;
A generator (6) driven by the hydraulic motor (5);
A power converter (20) for converting the power generated by the generator (6);
An assist motor (8) driven by the power converted by the power converter (20);
A controller (30) for controlling the generator (6) and the assist motor (8);
The controller (30)
A main circuit voltage determination unit (31a) for determining whether or not the main circuit voltage of the power conversion unit (20) exceeds a determination value;
When the main circuit voltage determination unit (31a) determines that the main circuit voltage of the power conversion unit (20) exceeds a determination value, the generator (6) is configured to flow a field weakening current to the generator (6). And a field current control unit (31b) for controlling the field current of 6). 請求項１に記載の油圧装置において、
上記コントローラ(３０)は、上記アシストモータの異常を検知する異常検知部(３２a)を有し、
上記界磁電流制御部(３１b)は、上記主回路電圧判定部(３１a)が上記電力変換部(２０)の主回路電圧が判定値を越えたと判定し、かつ、上記異常検知部(３２a)が上記アシストモータ(８)の異常を検知したとき、上記発電機(６)に弱め界磁電流を流すように上記発電機(６)の界磁電流を制御することを特徴とする油圧装置。 The hydraulic device according to claim 1,
The controller (30) has an abnormality detection unit (32a) for detecting abnormality of the assist motor,
In the field current control unit (31b), the main circuit voltage determination unit (31a) determines that the main circuit voltage of the power conversion unit (20) exceeds a determination value, and the abnormality detection unit (32a). When the abnormality of the assist motor (8) is detected, the hydraulic current device controls the field current of the generator (6) so that the weakening field current flows through the generator (6). 請求項１または２に記載の油圧装置において、
上記油圧モータ(５)に作動油を供給する第１リリーフ弁(１,２)と、
上記第１リリーフ弁(１,２)の上記油圧モータ(５)側と上記油タンク(７)との間に接続された第２リリーフ弁(３)と、
上記第１リリーフ弁(１,２)と上記油圧モータ(５)との間かつ上記第１リリーフ弁(１,２)と上記第２リリーフ弁(３)との接続点よりも下流側に接続された遮断弁(４)と
を備え、
上記コントローラ(３０)は、上記界磁電流制御部(３１b)により上記発電機(６)に弱め界磁電流を流すときに上記遮断弁(４)を閉鎖する遮断弁制御部(３１c)を有することを特徴とする油圧装置。 The hydraulic device according to claim 1 or 2,
A first relief valve (1, 2) for supplying hydraulic oil to the hydraulic motor (5);
A second relief valve (3) connected between the hydraulic motor (5) side of the first relief valve (1, 2) and the oil tank (7);
Connected between the first relief valve (1, 2) and the hydraulic motor (5) and downstream of the connection point between the first relief valve (1, 2) and the second relief valve (3). A shut-off valve (4),
The controller (30) has a shut-off valve control section (31c) that closes the shut-off valve (4) when a field current is passed through the generator (6) by the field current control section (31b). A hydraulic device characterized by that. 請求項３に記載の油圧装置において、
上記コントローラ(３０)は、上記発電機(６)の回転数が予め設定された回転数以下であるか否かを判定する発電機回転数判定部(３１d)を有し、
上記遮断弁制御部(３１c)によって上記遮断弁(４)を閉鎖した後、上記発電機回転数判定部(３１d)が上記発電機(６)の回転数が予め設定された回転数以下になったと判定すると、上記界磁電流制御部(３１b)は、上記発電機(６)に上記弱め界磁電流を流す前の界磁電流を流すように上記発電機(６)の界磁電流を制御することを特徴とする油圧装置。 The hydraulic device according to claim 3,
The controller (30) includes a generator rotation speed determination unit (31d) that determines whether or not the rotation speed of the generator (6) is equal to or less than a preset rotation speed,
After the shut-off valve (4) is closed by the shut-off valve control unit (31c), the generator rotational speed determination unit (31d) causes the rotational speed of the generator (6) to be less than or equal to a preset rotational speed. If it is determined that the field current control unit (31b) has passed, the field current control unit (31b) controls the field current of the generator (6) so that the field current before flowing the field weakening current flows to the generator (6). A hydraulic apparatus characterized by:
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