JP3833413B2

JP3833413B2 - Excavator

Info

Publication number: JP3833413B2
Application number: JP13174599A
Authority: JP
Inventors: 秀樹絹川; 昌之小見山; 裕和新谷; 昌之鹿児島
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: JP2000319932A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機により油圧ポンプを駆動し、その油圧ポンプから吐出される圧油で油圧アクチュエータを作動させる油圧ショベルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的な油圧ショベルは下部走行体（通常はクローラ）に上部旋回体を旋回自在に搭載し、この上部旋回体に、ブームとアームとバケットを備えた掘削アタッチメントを搭載し、上部旋回体に設置されたエンジンを動力源として主油圧ポンプを駆動させ、その主油圧ポンプから吐出される吐出油を各油圧アクチュエータ（下部走行体用の走行モータ、上部旋回体を旋回させるための旋回モータ、掘削アタッチメントを駆動させるための油圧シリンダ等）に供給して、走行、旋回、ブーム起伏、アーム作動、バケット作動等を行わせるように構成している。
【０００３】
この種の油圧式ショベルは、エンジン負荷が急増した際に黒煙を発生して排気ガス公害を生じ、加えて燃費が悪くなるという問題を抱えている。そこで、例えば特開平8−60705号公報に示されているように、エンジンの負荷が所定値を超えた場合に、バッテリからの蓄電力を電動モータに供給しその電動モータで補助油圧ポンプを駆動させ、その補助油圧ポンプから吐出される圧油を上記主油圧ポンプから吐出される圧油に合流させて油圧アクチュエータに供給し、それによってエンジンの出力を支援する、所謂、ハイブリッド式の油圧ショベルが知られている。
【０００４】
この種のハイブリッド式油圧ショベルによれば、エンジンに対し急激に負荷が増大しても排気ガス公害を発生することがなく、且つ燃費が改善されるようになっている。
【０００５】
また、上記ハイブリッド式油圧ショベルでは主油圧ポンプを駆動させる主体はエンジンであり、補助油圧ポンプは主油圧ポンプをアシストするものである。これに対し、油圧ポンプの駆動源をエンジンから電動モータに代えた電動式油圧ショベルも検討されている。油圧ポンプを駆動させる主体が電動モータで構成されているこの種の電動式油圧ショベルは、一般的に、６TON以下の小型油圧ショベルに好適であるとされており、電動モータに供給する電力はエンジンで駆動する発電機から供給されることになる。上記電動式油圧ショベルでは排気ガス公害の問題をさらに改善することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記電動式油圧ショベルでは、油圧アクチュエータ等を駆動させる駆動モータの電力をすべて発電機から得ている。この構成において、例えばラジエータの目詰まり等のトラブルによってエンジン冷却水温度が上昇すると、オーバーヒートを避けるために直ちにエンジン回転数を落として作業を休止させなければならない。そうすると、発電機から出力される電力に依存している電動式油圧ショベルでは、作業を中断しなければならず、その結果、工程の遅れを生じることになる。
【０００７】
本発明は上記した従来の油圧ショベルにおける課題を考慮してなされたものであり、エンジンの運転異常時にはエンジンによる発電を停止させ、バッテリからの電力供給に切り換えて作業の継続を可能にしたショベルを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明は、下部走行体上に上部旋回体が搭載され、この上部旋回体に作業アタッチメントが装備されたショベルにおいて、動力源としてのエンジンと、このエンジンによって駆動する発電機と、バッテリと、下部走行体、上部旋回体、作業アタッチメント等を駆動させる電動機と、エンジンの運転異常を検出する検出手段と、入力側に発電機とバッテリが接続され出力側に電動機が接続される切換制御手段とを備え、切換制御手段は、エンジンの運転状態が正常時にはエンジンで発電機を駆動させて電動機に電力を供給し、検出手段によってエンジン運転異常が検出された際に、発電機から電動機への電力供給を遮断してバッテリからの蓄電力供給に切り換えるように構成されているショベルである。
【０００９】
請求項２の本発明は、切換制御手段が、エンジンの運転異常が解消された際に、発電機から電動機への電力供給を再開させるように構成されているショベルである。
【００１０】
請求項３の本発明において、検出手段は、エンジン温度を検出するように構成することが好ましい。
【００１１】
請求項４の本発明は、エンジン冷却水温度またはエンジンオイルの温度を検出する温度センサを有し、その温度センサから出力されるエンジン冷却水温度またはエンジンオイルの温度に基づいてエンジン温度を検出し、エンジン温度が所定温度を超えたときにエンジンの運転異常を検出するように構成されているショベルである。
【００１２】
請求項５の本発明は、エンジンの運転異常が検出された際に、エンジン回転数を低アイドル回転数に設定し、エンジンの運転異常が解消された際に所定のアイドル回転数に復帰させるアイドル回転数調整手段を備えてなるショベルである。
【００１３】
請求項６の本発明は、バッテリ残量を検出するバッテリセンサを有し、バッテリのみからの蓄電力供給によりバッテリ残量が所定電圧以下に低下した際に、電動機の回転数を一定回転数低下させ、エンジンの運転異常が解消された際に、電動機の回転数を一定回転数増加させる回転数調整手段を備えてなるショベルである。
【００１４】
請求項７の本発明は、電動機によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される圧油によって下部走行体、上部旋回体、作業アタッチメント駆動用の油圧アクチュエータを駆動させるショベルである。
【００１５】
請求項１の本発明に従えば、検出手段によってエンジンの運転異常が検出されると、切換制御手段は、発電機から電動機への電力供給を遮断してバッテリの蓄電力を電動機に供給する。それにより、エンジンの負荷を略ゼロにして過負荷状態を回避することができる。この間、下部走行体、上部旋回体及び作業アタッチメント駆動用の電動機にはバッテリから蓄電力が供給されているため、作業を続行することができる。
【００１６】
請求項２の本発明に従えば、エンジンの運転異常が解消されると、発電機から電動機への電力供給が自動的に再開される。
【００１７】
請求項３及び４の本発明に従えば、エンジン冷却水またはエンジンオイルの油温を検出することによりエンジンの運転異常を検出することができる。
【００１８】
請求項５の本発明に従えば、エンジンの運転異常が検出された際にエンジン回転数が低アイドル回転数に設定され、燃料の消費を低減させることができる。
【００１９】
請求項６の本発明に従えば、バッテリの残量が低下すると電動機の回転数が低下し、それによって電力供給量が節約され作業時間を延長することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るショベルの一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明のショベルの外観を示したものであり、１は下部走行体、２は上部旋回体、３は上部旋回体２の前部に装備された作業アタッチメントとしての掘削アタッチメントである。
【００２２】
下部走行体１は左右のクローラフレーム４及びクローラ４ａ（いずれも片側のみ図示）を有し、両側クローラ４ａは、後述する左右の走行用電動モータ５，６により個別に独立して回転駆動される。
【００２３】
上部旋回体２は、旋回フレーム７ａとキャビン７ｂを有し、この旋回フレーム７ａに、動力源としてのエンジン８と、このエンジン８によって駆動される発電機９と、バッテリ１０等が配設されている。
【００２４】
掘削アタッチメント３は、ブーム１１と、そのブーム１１を起伏させるためのブームシリンダ１２と、アーム１３と、そのアーム１３を回動させるためのアームシリンダ１４と、バケット１５と、そのバケット１５を押し引きするためのバケットシリンダ１６とを備えている。
【００２５】
図２のブロック図は、上記ショベルにおける駆動系及び制御系の構成を示したものである。なお、同図において、実線矢印は電気駆動系、点線矢印は電動機の持つ運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、これをバッテリ１０に送る電気回生系、一点鎖線矢印は油圧駆動系をそれぞれ示している。
【００２６】
同図において、上記ブームシリンダ１２に対しては、ブーム用電動モータ１１ａによって駆動されるブーム用油圧ポンプ１１ｂから圧油が供給され、上記アームシリンダ１４に対しては、アーム用電動モータ１４ａによって駆動されるアーム用油圧ポンプ１４ｂから圧油が供給され、上記バケットシリンダ１６に対しては、バケット用電動モータ１６ａによって駆動されるバケット用油圧ポンプ１６ｂから圧油が供給される。なお、上記各電動モータ１１ａ，１４ａ，１６ａは電動機を構成する。
【００２７】
また、下部走行体１に備えられた左走行用電動モータ５は減速機５ａを介し、右走行用電動モータ６は減速機６ａを介し、それぞれクローラ４ａを周回移動させる。また、上部旋回体２に備えられた旋回用電動モータ１７は減速機１７ａを介して上部旋回体２を旋回させる。なお、左走行用電動モータ５，右走行用電動モータ６，旋回用電動モータ１７は電動機を構成する。
【００２８】
上記した各電動モータ１１ａ，１４ａ，１６ａ，５，６及び１７はコントロールユニット１８によって制御されるようになっている。コントロールユニット１８はエンジン運転状態監視部１８ａとアイドル回転数調整部１８ｂと供給電力切換部１８ｃと電動機回転数調整部１８ｄとを備えている。
【００２９】
エンジン運転状態監視部１８ａの入力側には、エンジン冷却水温度を検出する検出手段としての温度センサ１９とバッテリの残量を検出するバッテリセンサ２０とが接続されており、出力側から出力される指令は供給電力切換部１８ｃに与えられる。供給電力切換部１８ｃは発電機９から出力される電力とバッテリ１０から出力される蓄電力のいずれか一方を各電動モータに供給するようになっている。
【００３０】
アイドル回転数調整部１８ｂは、エンジン運転状態監視部１８ａから出力される指令を受けてエンジンアクセルモータ２１を制御する。
【００３１】
電動機回転数調整部１８ｄは、バッテリ残量に応じてエンジン運転状態監視部１８ａから出力される指令を受けて各電動モータの回転数を一定数低下させ、また、低下させた回転数を復帰させる。
【００３２】
上記エンジン運転状態監視部１８ａと供給電力切換部１８ｃとによって切換制御手段が、エンジン運転状態監視部１８ａとアイドル回転数調整部１８ｂとによってアイドル回転数調整手段が、エンジン運転状態監視部１８ａと電動機回転数調整部１８ｄとによって電動機回転数調整手段がそれぞれ構成される。
【００３３】
なお、軽負荷作業時において発電機９から発生した余剰交流電力は図示しないインバータにより直流に変換し、バッテリ１０に蓄えるようになっている。
【００３４】
次に、上記コントロールユニット１８の制御動作を図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３５】
まず、運転状態監視部１８ａは温度センサ１９から検出されるエンジン冷却水温度情報に基づきエンジン冷却水の温度が例えば１００℃を超えているかどうかを判断する（ステップＮ１）。ＹＥＳであれば次いでエンジン冷却水温度が９０℃以下でないことを確認して（ステップＮ２）、発電機９から電動モータ１１ａ，１４ａ，１６ａ，５，６，１７への通電をすべて遮断する（ステップＮ３）。
【００３６】
次いで、アイドル回転数調整部１８ｂは、エンジン回転数を高アイドル回転数（例えば2300rpm）から低アイドル回転数（例えば900rpm）に低下させる。ただし、エンジン８を停止させてしまうと、冷却ファンによる冷却効果が得られなくなるため、低アイドル回転数で冷却ファンを回転させエンジン８を冷却する。また、それにより燃料の節約を図る。
【００３７】
次いで、運転状態監視部１８ａは、供給電力切換部１８ｃに指令してバッテリ１０からの蓄電力を電動モータに供給するように電力供給を切り換える（ステップＮ５）。
【００３８】
ここで、運転状態監視部１８ａはバッテリセンサ２０から出力されるバッテリ残量情報に基づき、バッテリ残量がフル充電時の３０％を下回ったかどうかを判断し（ステップＮ６）、ＹＥＳであれば各電動モータの回転数を一定回転数低下させる。具体的には定格回転数の６０％に低下させる（ステップＮ７）。すなわち、バッテリ残量が低下してくると、バッテリ１０から各電動モータへの電力供給を抑制し、それにより作業可能時間を延長させる。このとき、油圧アクチュエータの動作は遅くなるが、作業を停止させるような事態は避けることができる。
【００３９】
なお、ステップＮ６においてＮＯ、すなわちバッテリ残量が十分確保されている場合にはステップＮ５に戻り、バッテリ１０からの蓄電力供給を継続させることになる。
【００４０】
バッテリ１０のみから電力供給が行われているとき、エンジン８の負荷は略ゼロであるため、特別な故障でない限りはエンジン冷却水温度は時間の経過とともに下降する。その結果、エンジン冷却水温度が９０℃以下になると、ステップＮ２においてＹＥＳと判断され、運転状態監視部１８ａは供給電力切換部１８ｃに指令して発電機９から各電動モータへの電力供給を再開させる（ステップＮ８）。同時にバッテリ１０からの蓄電力供給を停止する（ステップＮ９）。
【００４１】
次いで、運転状態監視部１８ａはアイドル回転数調整部１８ｂに指令して低アイドル回転に設定していたエンジン回転数を高アイドル回転に復帰させ（ステップＮ１０）、６０％に制限していた各電動モータの回転数を定格回転数に復帰させる（ステップＮ１１）。次いでステップＮ１に戻り、エンジン冷却水温度の監視を行う。
【００４２】
なお、本発明の作業アタッチメントは、上記実施形態では掘削アタッチメント３で構成したが、これに限らずバケット１５に代えて他の作業工具（例えば排土板や破砕機等のオプション装置）を取り付けることもできる。
【００４３】
また、上記実施形態ではエンジン冷却水温度に基づいてエンジン運転異常を検出したが、これに限らず、エンジン冷却水と温度が相関するエンジンオイルの油温を検出してエンジン運転異常を判断することもできる。
【００４４】
また、本発明においてエンジンの運転異常とは、上記したようにオーバーヒートに限らず、例えば、燃料不足等のようにエンジンを停止せざるを得ないような状態を含む。なお、燃料不足によるエンジン運転異常を検出するための検出手段は燃料計で構成することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１の本発明によれば、ラジエータの目詰まり等によってエンジン冷却水温度が上昇した場合、切換制御手段は発電機から電動機への電力供給を遮断してバッテリの蓄電力のみ電動機に供給する。それにより、オーバーヒート等のエンジン運転異常を防止しつつ作業を継続して行うことができる。
【００４６】
請求項２の本発明によれば、エンジン冷却水温度が下降しエンジンの運転が正常に戻ると、バッテリから電動機への電力供給が遮断され、発電機から電動機への電力供給が自動的に再開される。従って、オペレータはエンジン冷却水の温度変化を監視しながら電力供給の切り換えのタイミングを図るという負担を強いられることなく作業を行うことができる。
【００４７】
請求項３及び４の本発明によれば、エンジン冷却水温度またはエンジンオイル油温の温度上昇に基づいてエンジンの運転異常を判断するため、既存の構成に切換制御手段を追加するだけで電力供給の切換制御を実現することができる。
【００４８】
請求項５の本発明によれば、エンジンの運転異常が検出された際にエンジン回転数が低アイドル回転数に設定されるため、燃料の消費を低減させることができる。
【００４９】
請求項６の本発明によれば、バッテリからのみ蓄電力を供給することによってバッテリ残量が低下すると、電動機の回転数が一定回転数低下され、電力供給量を制限することができる。それにより、作業時間を延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るショベルの外観図である。
【図２】本発明のショベルに搭載される電気・油圧制御の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すコントロールユニットの制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１下部走行体
２上部旋回体
３掘削アタッチメント（作業アタッチメント）
８エンジン
９発電機
１０バッテリ
11a,14a,16a,5,6,17 電動モータ（電動機）
１８コントロールユニット
１９温度センサ
２０バッテリセンサ
２１エンジンアクセルモータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic excavator in which a hydraulic pump is driven by an electric motor and a hydraulic actuator is operated by pressure oil discharged from the hydraulic pump.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a general hydraulic excavator has an upper swing body mounted on a lower traveling body (usually a crawler) in a freely swingable manner, and an excavation attachment having a boom, an arm, and a bucket is mounted on the upper swing body, and the upper swing body is mounted. The main hydraulic pump is driven using the engine installed in the engine as a power source, and the discharge oil discharged from the main hydraulic pump is supplied to each hydraulic actuator (travel motor for the lower travel body, swing motor for rotating the upper swing body, Hydraulic cylinders for driving the excavation attachment, etc.) for running, turning, boom undulation, arm operation, bucket operation and the like.
[0003]
This type of hydraulic excavator has a problem that when the engine load increases rapidly, black smoke is generated to cause exhaust gas pollution, and in addition, fuel consumption is deteriorated. Therefore, for example, as disclosed in JP-A-8-60705, when the engine load exceeds a predetermined value, the stored electric power from the battery is supplied to the electric motor and the auxiliary hydraulic pump is driven by the electric motor. A so-called hybrid hydraulic excavator that joins the pressure oil discharged from the auxiliary hydraulic pump with the pressure oil discharged from the main hydraulic pump and supplies it to the hydraulic actuator, thereby supporting the output of the engine. Are known.
[0004]
According to this type of hybrid excavator, exhaust gas pollution does not occur even when the load on the engine increases suddenly, and fuel consumption is improved.
[0005]
In the hybrid hydraulic excavator, the main hydraulic pump is driven by the engine, and the auxiliary hydraulic pump assists the main hydraulic pump. On the other hand, an electric hydraulic excavator in which the drive source of the hydraulic pump is changed from an engine to an electric motor has been studied. This type of electric excavator whose main body driving the hydraulic pump is constituted by an electric motor is generally considered suitable for a small excavator of 6 TON or less, and the electric power supplied to the electric motor is the engine. It will be supplied from the generator driven by. The electric hydraulic excavator can further improve the problem of exhaust gas pollution.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the electric hydraulic excavator, all the electric power of the drive motor that drives the hydraulic actuator and the like is obtained from the generator. In this configuration, for example, when the engine coolant temperature rises due to trouble such as clogging of the radiator, the operation must be stopped immediately by reducing the engine speed in order to avoid overheating. If it does so, in the electric hydraulic excavator which depends on the electric power output from a generator, work must be interrupted and, as a result, a delay of a process will be produced.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the problems in the conventional hydraulic excavator described above. When the engine is abnormally operated, the power generation by the engine is stopped, and the excavator that allows the operation to be continued by switching to the power supply from the battery is provided. It is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention of claim 1 is an excavator in which an upper swing body is mounted on a lower traveling body, and the upper swing body is equipped with a work attachment, an engine as a power source, a generator driven by the engine, A battery, an electric motor for driving an undercarriage, an upper turning body, a work attachment, etc., a detecting means for detecting an abnormal operation of the engine, and a switching in which a generator and a battery are connected to the input side and an electric motor is connected to the output side The switching control means drives the generator with the engine to supply electric power to the motor when the engine operating state is normal, and when the engine operating abnormality is detected by the detecting means, The excavator is configured to cut off the power supply to the battery and switch to the power storage supply from the battery.
[0009]
The present invention of claim 2 is an excavator in which the switching control means is configured to restart the power supply from the generator to the electric motor when the abnormal operation of the engine is resolved.
[0010]
In the present invention of claim 3, it is preferable that the detection means is configured to detect the engine temperature.
[0011]
The present invention of claim 4 has a temperature sensor for detecting the engine coolant temperature or the engine oil temperature, and detects the engine temperature based on the engine coolant temperature or the engine oil temperature output from the temperature sensor. The excavator is configured to detect abnormal operation of the engine when the engine temperature exceeds a predetermined temperature.
[0012]
According to the fifth aspect of the present invention, when an engine abnormality is detected, the engine speed is set to a low idle speed, and when the engine abnormality is resolved, the idle speed is restored to a predetermined idle speed. An excavator provided with rotation speed adjusting means.
[0013]
The present invention of claim 6 has a battery sensor for detecting the remaining amount of the battery, and when the remaining amount of the battery is reduced to a predetermined voltage or less due to the supply of electric power from only the battery, the rotational speed of the motor is reduced by a constant rotational speed. Thus, the excavator is provided with a rotation speed adjusting means for increasing the rotation speed of the electric motor by a constant rotation speed when the abnormal operation of the engine is resolved.
[0014]
The present invention of claim 7 is an excavator in which a hydraulic pump is driven by an electric motor, and a lower traveling body, an upper swing body, and a hydraulic actuator for driving a work attachment are driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump.
[0015]
According to the first aspect of the present invention, when an abnormality in the engine operation is detected by the detection means, the switching control means cuts off the power supply from the generator to the motor and supplies the stored power of the battery to the motor. Thereby, the load of the engine can be made substantially zero and an overload state can be avoided. During this time, since the stored power is supplied from the battery to the lower traveling body, the upper swing body, and the electric motor for driving the work attachment, the work can be continued.
[0016]
According to the present invention of claim 2, when the abnormal operation of the engine is resolved, the power supply from the generator to the electric motor is automatically resumed.
[0017]
According to the third and fourth aspects of the present invention, engine abnormality can be detected by detecting the temperature of engine coolant or engine oil.
[0018]
According to the present invention of claim 5, the engine speed is set to a low idle speed when an engine abnormality is detected, and fuel consumption can be reduced.
[0019]
According to the sixth aspect of the present invention, when the remaining amount of the battery decreases, the rotational speed of the electric motor decreases, thereby saving the power supply amount and extending the working time.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an excavator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 shows the external appearance of an excavator according to the present invention, wherein 1 is a lower traveling body, 2 is an upper turning body, and 3 is an excavation attachment as a work attachment equipped at the front of the upper turning body 2.
[0022]
The lower traveling body 1 has left and right crawler frames 4 and crawlers 4a (both are shown only on one side), and both crawlers 4a are individually rotationally driven by left and right traveling electric motors 5 and 6, which will be described later. .
[0023]
The upper swing body 2 includes a swing frame 7a and a cabin 7b, and an engine 8 as a power source, a generator 9 driven by the engine 8, a battery 10 and the like are disposed on the swing frame 7a. Yes.
[0024]
The excavation attachment 3 includes a boom 11, a boom cylinder 12 for raising and lowering the boom 11, an arm 13, an arm cylinder 14 for rotating the arm 13, a bucket 15, and pushing and pulling the bucket 15. And a bucket cylinder 16 for
[0025]
The block diagram of FIG. 2 shows the configuration of the drive system and control system in the excavator. In the figure, a solid line arrow indicates an electric drive system, a dotted line arrow indicates an electric regeneration system that converts kinetic energy of the motor into electric energy, and this is sent to the battery 10, and a one-dot chain line arrow indicates a hydraulic drive system. .
[0026]
In the figure, the boom cylinder 12 is supplied with pressure oil from a boom hydraulic pump 11b driven by a boom electric motor 11a, and the arm cylinder 14 is driven by an arm electric motor 14a. Pressure oil is supplied from the arm hydraulic pump 14b, and the bucket cylinder 16 is supplied with pressure oil from the bucket hydraulic pump 16b driven by the bucket electric motor 16a. In addition, each said electric motor 11a, 14a, 16a comprises an electric motor.
[0027]
Further, the left traveling electric motor 5 provided in the lower traveling body 1 causes the crawler 4a to move around via the speed reducer 5a and the right traveling electric motor 6 via the speed reducer 6a. In addition, the turning electric motor 17 provided in the upper turning body 2 turns the upper turning body 2 via the speed reducer 17a. The left traveling electric motor 5, the right traveling electric motor 6, and the turning electric motor 17 constitute an electric motor.
[0028]
Each of the electric motors 11a, 14a, 16a, 5, 6 and 17 is controlled by a control unit 18. The control unit 18 includes an engine operation state monitoring unit 18a, an idle rotation speed adjustment unit 18b, a supply power switching unit 18c, and a motor rotation speed adjustment unit 18d.
[0029]
A temperature sensor 19 as a detecting means for detecting the engine coolant temperature and a battery sensor 20 for detecting the remaining amount of the battery are connected to the input side of the engine operating state monitoring unit 18a and output from the output side. The command is given to the supply power switching unit 18c. The supply power switching unit 18c supplies either electric power output from the generator 9 or stored electric power output from the battery 10 to each electric motor.
[0030]
The idle speed adjusting unit 18b controls the engine accelerator motor 21 in response to a command output from the engine operating state monitoring unit 18a.
[0031]
The motor rotation speed adjustment unit 18d receives a command output from the engine operation state monitoring unit 18a according to the remaining battery level, reduces the rotation speed of each electric motor by a certain number, and restores the reduced rotation speed. .
[0032]
The engine operation state monitoring unit 18a and the supplied power switching unit 18c are used for switching control, and the engine operation state monitoring unit 18a and the idle rotation number adjusting unit 18b are used for idle rotation speed adjusting unit, the engine operation state monitoring unit 18a and the motor. The motor speed adjusting means is constituted by the speed adjusting unit 18d.
[0033]
Note that surplus AC power generated from the generator 9 during light load work is converted into DC by an inverter (not shown) and stored in the battery 10.
[0034]
Next, the control operation of the control unit 18 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0035]
First, the operation state monitoring unit 18a determines whether or not the temperature of the engine coolant exceeds, for example, 100 ° C. based on the engine coolant temperature information detected from the temperature sensor 19 (step N1). If YES, then it is confirmed that the engine cooling water temperature is not 90 ° C. or less (step N2), and all energization from the generator 9 to the electric motors 11a, 14a, 16a, 5, 6, 17 is cut off (step N3).
[0036]
Next, the idle speed adjustment unit 18b reduces the engine speed from a high idle speed (for example, 2300 rpm) to a low idle speed (for example, 900 rpm). However, since the cooling effect by the cooling fan cannot be obtained if the engine 8 is stopped, the engine 8 is cooled by rotating the cooling fan at a low idle speed. It also saves fuel.
[0037]
Next, the operating state monitoring unit 18a instructs the supply power switching unit 18c to switch the power supply so as to supply the electric power stored in the battery 10 to the electric motor (step N5).
[0038]
Here, based on the remaining battery level information output from the battery sensor 20, the operating state monitoring unit 18a determines whether the remaining battery level has fallen below 30% during full charge (step N6). The rotational speed of the electric motor is reduced by a certain rotational speed. Specifically, it is reduced to 60% of the rated rotational speed (step N7). That is, when the remaining amount of the battery decreases, the power supply from the battery 10 to each electric motor is suppressed, thereby extending the workable time. At this time, the operation of the hydraulic actuator is delayed, but a situation where the work is stopped can be avoided.
[0039]
If NO in step N6, that is, if the remaining battery level is sufficiently secured, the process returns to step N5, and the supply of stored power from the battery 10 is continued.
[0040]
When power is supplied only from the battery 10, the load on the engine 8 is substantially zero. Therefore, the engine coolant temperature decreases as time passes unless a special failure occurs. As a result, when the engine cooling water temperature becomes 90 ° C. or lower, it is determined YES in Step N2, and the operation state monitoring unit 18a instructs the supply power switching unit 18c to resume power supply from the generator 9 to each electric motor. (Step N8). At the same time, power supply from the battery 10 is stopped (step N9).
[0041]
Next, the operating state monitoring unit 18a instructs the idle speed adjusting unit 18b to return the engine speed set to the low idle speed to the high idle speed (step N10), and each electric motor that has been limited to 60%. The rotational speed of the motor is returned to the rated rotational speed (step N11). Next, returning to step N1, the engine coolant temperature is monitored.
[0042]
In addition, although the work attachment of this invention was comprised by the excavation attachment 3 in the said embodiment, it replaces with this and it replaces with the bucket 15 and attaches other work tools (for example, optional devices, such as a soil-removal board and a crusher). You can also.
[0043]
Further, in the above embodiment, the engine operation abnormality is detected based on the engine coolant temperature. However, the present invention is not limited to this, and the engine oil oil temperature that correlates with the engine coolant temperature is detected to determine the engine operation abnormality. You can also.
[0044]
Further, in the present invention, abnormal engine operation is not limited to overheating as described above, and includes a state in which the engine must be stopped, for example, due to insufficient fuel. Note that the detection means for detecting an abnormal engine operation due to fuel shortage can be constituted by a fuel gauge.
[0045]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention of claim 1, when the engine coolant temperature rises due to clogging of the radiator or the like, the switching control means shuts off the power supply from the generator to the motor. Only the power stored in the battery is supplied to the motor. Thus, the operation can be continued while preventing abnormal engine operation such as overheating.
[0046]
According to the second aspect of the present invention, when the engine coolant temperature decreases and the engine operation returns to normal, the power supply from the battery to the motor is cut off, and the power supply from the generator to the motor is automatically resumed. Is done. Therefore, the operator can perform the work without being burdened with the timing of switching the power supply while monitoring the temperature change of the engine cooling water.
[0047]
According to the third and fourth aspects of the present invention, in order to determine an abnormal operation of the engine based on the temperature rise of the engine cooling water temperature or the engine oil oil temperature, the power supply can be performed only by adding the switching control means to the existing configuration. Switching control can be realized.
[0048]
According to the present invention of claim 5, since the engine speed is set to a low idle speed when an engine abnormality is detected, fuel consumption can be reduced.
[0049]
According to the present invention of claim 6, when the remaining amount of the battery is reduced by supplying the stored power only from the battery, the rotational speed of the electric motor is reduced by a constant rotational speed, and the power supply amount can be limited. Thereby, the working time can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a shovel according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of electric / hydraulic control mounted on the excavator of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a control operation of the control unit shown in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
1 Lower traveling body 2 Upper swing body 3 Excavation attachment (work attachment)
8 Engine 9 Generator 10 Battery
11a, 14a, 16a, 5,6,17 Electric motor (electric motor)
18 Control unit 19 Temperature sensor 20 Battery sensor 21 Engine accelerator motor

Claims

下部走行体上に上部旋回体が搭載され、この上部旋回体に作業アタッチメントが装備されたショベルにおいて、
動力源としてのエンジンと、このエンジンによって駆動する発電機と、バッテリと、前記下部走行体、上部旋回体、作業アタッチメント等を駆動させる電動機と、前記エンジンの運転異常を検出する検出手段と、入力側に前記発電機と前記バッテリが接続され出力側に前記電動機が接続される切換制御手段とを備え、
前記切換制御手段は、前記エンジンの運転状態が正常時には前記エンジンで前記発電機を駆動させて前記電動機に電力を供給し、前記検出手段によってエンジン運転異常が検出された際に、前記発電機から前記電動機への電力供給を遮断して前記バッテリからの蓄電力供給に切り換えるように構成されていることを特徴とするショベル。In the excavator in which the upper swing body is mounted on the lower traveling body and the upper swing body is equipped with a work attachment,
An engine as a power source, a generator driven by the engine, a battery, an electric motor that drives the lower traveling body, the upper swing body, a work attachment, and the like, a detection unit that detects an abnormal operation of the engine, and an input Switching control means for connecting the generator and the battery on the side and connecting the electric motor on the output side,
The switching control means drives the generator with the engine to supply electric power to the electric motor when the engine operating state is normal, and from the generator when an abnormality in engine operation is detected by the detecting means. An excavator configured to cut off power supply to the electric motor and switch to power storage supply from the battery.

前記切換制御手段は、前記エンジンの運転異常が解消された際に、前記発電機から前記電動機への電力供給を再開させるように構成されている請求項１記載のショベル。The excavator according to claim 1, wherein the switching control unit is configured to resume power supply from the generator to the electric motor when an abnormal operation of the engine is resolved.

前記検出手段は、エンジン温度を検出するように構成されている請求項１または２に記載のショベル。The shovel according to claim 1 or 2, wherein the detection means is configured to detect an engine temperature.

エンジン冷却水温度またはエンジンオイルの温度を検出する温度センサを有し、その温度センサから出力されるエンジン冷却水温度またはエンジンオイルの温度に基づいて前記エンジン温度を検出し、エンジン温度が所定温度を超えたときにエンジンの運転異常を検出するように構成されている請求項３記載のショベル。A temperature sensor for detecting engine coolant temperature or engine oil temperature; detecting the engine temperature based on the engine coolant temperature or engine oil temperature output from the temperature sensor; The excavator according to claim 3, wherein the excavator is configured to detect an abnormal operation of the engine when exceeded.

エンジンの運転異常が検出された際に、エンジン回転数を低アイドル回転数に設定し、エンジンの運転異常が解消された際に所定のアイドル回転数に復帰させるアイドル回転数調整手段を備えてなる請求項１〜４のいずれかに記載のショベル。The engine is provided with an idle speed adjusting means for setting the engine speed to a low idle speed when an engine operation abnormality is detected and returning the engine speed to a predetermined idle speed when the engine operation abnormality is resolved. The excavator in any one of Claims 1-4.

バッテリ残量を検出するバッテリセンサを有し、前記バッテリのみからの蓄電力供給によりバッテリ残量が所定電圧以下に低下した際に、前記電動機の回転数を一定回転数低下させ、エンジンの運転異常が解消された際に、前記電動機の回転数を一定回転数増加させる回転数調整手段を備えてなる請求項１〜５のいずれかに記載のショベル。A battery sensor for detecting a remaining battery capacity, and when the remaining battery capacity is reduced to a predetermined voltage or less due to the supply of electric power from only the battery, the rotation speed of the motor is decreased by a certain number of times, causing abnormal engine operation. The excavator according to any one of claims 1 to 5, further comprising a rotation speed adjusting means for increasing the rotation speed of the electric motor by a predetermined rotation speed when the motor is solved.

前記電動機によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される圧油によって前記下部走行体、上部旋回体、作業アタッチメント駆動用の油圧アクチュエータを駆動させる請求項１〜６のいずれかに記載のショベル。The excavator according to any one of claims 1 to 6, wherein a hydraulic pump is driven by the electric motor, and the lower traveling body, the upper swing body, and a hydraulic actuator for driving a work attachment are driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump. .