JP6149068B2 - Hybrid work machine control system - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド作業機の制御システムに関するものである。   The present invention relates to a control system for a hybrid work machine.

従来から、アクチュエータから導かれる作動油を利用して油圧モータを回転させてエネルギ回生を行うハイブリッド作業機が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a hybrid work machine that regenerates energy by rotating a hydraulic motor using hydraulic oil guided from an actuator.

特許文献１には、ブームを上下に回動させるブームシリンダを備えるハイブリッド作業機が開示されている。このハイブリッド作業機では、ブームを下降させる際にブームシリンダから戻される作動油を利用して油圧モータを回転させ、油圧モータの回転トルクで発電機を駆動している。   Patent Document 1 discloses a hybrid work machine including a boom cylinder that rotates a boom up and down. In this hybrid work machine, the hydraulic motor is rotated using hydraulic oil returned from the boom cylinder when the boom is lowered, and the generator is driven by the rotational torque of the hydraulic motor.

特開２０１３−６１０４４号公報JP 2013-61044 A

しかしながら、特許文献１に記載されるハイブリッド作業機では、蓄電池の充電量が所定値以上となると回生制御が停止され、作動油はエネルギを回収されることなく排出される。ブームシリンダから排出される作動油の最大流量に応じて、発電機の発電能力や蓄電池の充電容量が設計されれば、より多くの作動油のエネルギを効率よく回生することができる。しかし、ブームシリンダの大きさに合わせて、異なる仕様の回生ユニットが種々設計されるとハイブリッド作業機の製造コストが上昇するおそれがある。   However, in the hybrid working machine described in Patent Document 1, the regenerative control is stopped when the charge amount of the storage battery exceeds a predetermined value, and the hydraulic oil is discharged without recovering energy. If the power generation capacity of the generator and the charging capacity of the storage battery are designed according to the maximum flow rate of the hydraulic oil discharged from the boom cylinder, more hydraulic oil energy can be efficiently regenerated. However, if various types of regenerative units with different specifications are designed according to the size of the boom cylinder, the manufacturing cost of the hybrid working machine may increase.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド作業機において、製造コストの上昇を抑制しつつ、作動流体が有するエネルギの回生効率を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the energy regeneration efficiency of a working fluid while suppressing an increase in manufacturing cost in a hybrid work machine.

第１の発明は、流体圧アクチュエータに作動流体を供給するメイン流体圧ポンプと、メイン流体圧ポンプから流体圧アクチュエータへ供給される作動流体の流量を制御する操作弁と、流体圧アクチュエータの負荷側圧力室から排出される作動流体によって回転する回生モータ、回生モータに連結される回転電機、及び、回転電機によって発電された電力を貯める蓄電池を有する回生ユニットと、操作弁を介することなく回生モータに連結されるサブ流体圧ポンプと、サブ流体圧ポンプの吐出側と流体圧アクチュエータの反負荷側圧力室とを連通するアクチュエータアシスト通路と、を備えることを特徴とする。 A first invention includes a main fluid pressure pump that supplies a working fluid to a fluid pressure actuator, an operation valve that controls a flow rate of the working fluid supplied from the main fluid pressure pump to the fluid pressure actuator, and a load side of the fluid pressure actuator A regenerative motor that is rotated by a working fluid discharged from a pressure chamber, a rotating electric machine that is connected to the regenerative motor, a regenerative unit that has a storage battery that stores electric power generated by the rotating electric machine, and a regenerative motor that does not go through an operation valve. And a sub-fluid pressure pump to be connected, and an actuator assist passage that communicates the discharge side of the sub-fluid pressure pump and the anti-load side pressure chamber of the fluid pressure actuator.

第１の発明では、流体圧アクチュエータが負荷側圧力室を圧縮する方向へ作動する際、負荷側圧力室から排出される作動流体によって回生モータが回転し、回生モータによって回転電機とサブ流体圧ポンプとが回転される。回転電機によって発電された電力は蓄電池に充電される一方、サブ流体圧ポンプから吐出される作動流体は、アクチュエータアシスト通路を通じて流体圧アクチュエータの反負荷側圧力室へ供給され、流体圧アクチュエータの作動速度を向上させる。このように回生モータによって回収された作動流体のエネルギは、電気エネルギに回生されるとともに、その一部は流体圧アクチュエータの作動速度を向上させる作動流体エネルギとして回生される。   In the first invention, when the fluid pressure actuator operates in the direction of compressing the load side pressure chamber, the regenerative motor is rotated by the working fluid discharged from the load side pressure chamber. And are rotated. While the electric power generated by the rotating electrical machine is charged in the storage battery, the working fluid discharged from the sub-fluid pressure pump is supplied to the non-load side pressure chamber of the fluid pressure actuator through the actuator assist passage, and the operating speed of the fluid pressure actuator To improve. Thus, the energy of the working fluid recovered by the regenerative motor is regenerated as electric energy, and a part of the energy is regenerated as working fluid energy that improves the operating speed of the fluid pressure actuator.

第２の発明は、回生ユニットによる回生制御を行うコントローラが、回生制御を行っている間に流体圧アクチュエータの作動速度を上昇する指令を受けた場合には、サブ流体圧ポンプからの作動流体の供給を開始させることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, when a controller that performs regenerative control by the regenerative unit receives a command to increase the operating speed of the fluid pressure actuator during the regenerative control, the working fluid from the sub fluid pressure pump The supply is started.

第２の発明では、回生制御を行っている間にサブ流体圧ポンプからの作動流体の供給が開始される。このため、回生モータによって回収された作動流体のエネルギの一部は、流体圧アクチュエータの作動速度を向上させる作動流体エネルギとして回生される。この結果、作動流体が有するエネルギの回生効率を向上させることができる。   In 2nd invention, supply of the working fluid from a sub fluid pressure pump is started during regenerative control. For this reason, part of the energy of the working fluid recovered by the regenerative motor is regenerated as working fluid energy that improves the operating speed of the fluid pressure actuator. As a result, the energy regeneration efficiency of the working fluid can be improved.

第３の発明は、負荷側圧力室と反負荷側圧力室とを連通する再生通路と、再生通路に設けられ、負荷側圧力室から排出される作動流体の一部を反負荷側圧力室へと導く再生弁と、を備え、再生弁は、回生弁の開弁に連動して開弁し、アクチュエータアシスト通路を通じてサブ流体圧ポンプから供給される作動流体は、負荷側圧力室から再生弁を通じて導かれる作動流体とともに反負荷側圧力室に供給されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a regeneration passage communicating the load side pressure chamber and the anti-load side pressure chamber, and a part of the working fluid discharged from the load side pressure chamber is provided in the regeneration passage. And the regenerative valve opens in conjunction with the opening of the regenerative valve, and the working fluid supplied from the sub fluid pressure pump through the actuator assist passage passes through the regenerative valve from the load side pressure chamber. The non-load-side pressure chamber is supplied together with the guided working fluid.

第３の発明では、再生弁を通じて導かれる作動流体とともに、アクチュエータアシスト通路を通じてサブ流体圧ポンプから供給される作動流体が、反負荷側圧力室に供給される。このため、流体圧アクチュエータの作動速度をオペレータが意図する速度まで向上させることができる。   In the third aspect of the invention, the working fluid supplied from the sub fluid pressure pump through the actuator assist passage is supplied to the anti-load side pressure chamber together with the working fluid guided through the regeneration valve. For this reason, the operating speed of the fluid pressure actuator can be improved to a speed intended by the operator.

第４の発明は、アクチュエータアシスト通路に設けられ、サブ流体圧ポンプから反負荷側圧力室に供給される作動流体の流量を制御するアクチュエータアシスト制御弁を備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the invention, there is provided an actuator assist control valve that is provided in the actuator assist passage and controls the flow rate of the working fluid supplied from the sub fluid pressure pump to the counter load side pressure chamber.

第４の発明では、サブ流体圧ポンプから反負荷側圧力室に供給される作動流体の流量は、アクチュエータアシスト制御弁によって制御される。このため、アクチュエータアシスト制御弁を制御することによって、流体圧アクチュエータの作動速度をオペレータが意図する速度に制御することができる。   In the fourth invention, the flow rate of the working fluid supplied from the sub fluid pressure pump to the anti-load side pressure chamber is controlled by the actuator assist control valve. Therefore, by controlling the actuator assist control valve, the operating speed of the fluid pressure actuator can be controlled to a speed intended by the operator.

第５の発明は、流体圧アクチュエータとは異なる第２流体圧アクチュエータと、サブ流体圧ポンプの吐出側と第２流体圧アクチュエータとを連通する第２アクチュエータアシスト通路と、第２アクチュエータアシスト通路に設けられ、サブ流体圧ポンプから第２流体圧アクチュエータに供給される作動流体の流量を制御する第２アクチュエータアシスト制御弁と、を備えることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, a second fluid pressure actuator different from the fluid pressure actuator, a second actuator assist passage communicating the discharge side of the sub fluid pressure pump and the second fluid pressure actuator, and the second actuator assist passage are provided. And a second actuator assist control valve that controls the flow rate of the working fluid supplied from the sub fluid pressure pump to the second fluid pressure actuator.

第５の発明では、流体圧アクチュエータとは異なる第２流体圧アクチュエータにもサブ流体圧ポンプの吐出側が連通される。このため、流体圧アクチュエータ以外の流体圧アクチュエータの作動速度も向上させることができる。   In the fifth invention, the discharge side of the sub fluid pressure pump is also communicated with a second fluid pressure actuator different from the fluid pressure actuator. For this reason, the operating speed of fluid pressure actuators other than the fluid pressure actuator can also be improved.

本発明では、ハイブリッド作業機において、製造コストの上昇を抑制しつつ、作動流体が有するエネルギの回生効率を向上させることができる。   According to the present invention, in the hybrid working machine, the energy regeneration efficiency of the working fluid can be improved while suppressing an increase in manufacturing cost.

本発明の実施形態に係るハイブリッド作業機の制御システムを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the control system of the hybrid working machine which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド作業機の制御システム１００について説明する。以下の実施形態では、ハイブリッド作業機が油圧ショベルである場合について説明する。油圧ショベルでは、作動流体として作動油が用いられる。   Hereinafter, with reference to FIG. 1, the control system 100 of the hybrid working machine which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. In the following embodiment, a case where the hybrid working machine is a hydraulic excavator will be described. In hydraulic excavators, hydraulic oil is used as the working fluid.

図１に示すように、油圧ショベルは、メイン流体圧ポンプとしての第１，第２メインポンプ２６，２７を備える。第１，第２メインポンプ２６，２７は、斜板の傾転角を調整可能な可変容量型ポンプである。第１，第２メインポンプ２６，２７は、エンジン２８によって駆動されて同軸回転する。   As shown in FIG. 1, the hydraulic excavator includes first and second main pumps 26 and 27 as main fluid pressure pumps. The first and second main pumps 26 and 27 are variable displacement pumps capable of adjusting the tilt angle of the swash plate. The first and second main pumps 26 and 27 are driven by the engine 28 and rotate coaxially.

第１メインポンプ２６から吐出される作動油は、上流側から順に、旋回モータ（図示省略）を制御する操作弁１と、アームシリンダ８０を制御するアーム１速用の操作弁２と、ブームシリンダ３０を制御するブーム２速用の操作弁３と、予備用アタッチメント（図示省略）を制御する操作弁４と、左走行用の第１走行用モータ（図示省略）を制御する操作弁５と、に供給される。これらの旋回モータ，アームシリンダ８０，ブームシリンダ３０，予備用アタッチメントに接続される油圧機器，及び第１走行用モータが、流体圧アクチュエータ（以下、単に「アクチュエータ」と称する。）に該当する。   The hydraulic oil discharged from the first main pump 26 is, in order from the upstream side, the operation valve 1 that controls the swing motor (not shown), the operation valve 2 for the first speed arm that controls the arm cylinder 80, and the boom cylinder. An operation valve 3 for controlling the second speed of the boom for controlling 30, an operation valve 4 for controlling a preliminary attachment (not shown), an operation valve 5 for controlling a first traveling motor (not shown) for left traveling, To be supplied. These swing motor, arm cylinder 80, boom cylinder 30, hydraulic equipment connected to the spare attachment, and the first traveling motor correspond to fluid pressure actuators (hereinafter simply referred to as “actuators”).

各操作弁１〜５は、第１メインポンプ２６から各アクチュエータへ導かれる作動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。各操作弁１〜５は、油圧ショベルのオペレータが操作レバーを手動操作することに伴って供給されるパイロット圧によって操作される。   Each of the operation valves 1 to 5 controls the operation of each actuator by controlling the flow rate of the hydraulic oil guided from the first main pump 26 to each actuator. Each of the operation valves 1 to 5 is operated by a pilot pressure supplied when the operator of the hydraulic excavator manually operates the operation lever.

各操作弁１〜５は、互いに並列な中立通路６とパラレル通路７とを通じて第１メインポンプ２６に接続されている。中立通路６における操作弁５の下流側には、第１メインポンプ２６を制御するために用いられるパイロット圧を生成するパイロット圧生成機構８が設けられる。パイロット圧生成機構８は、通過する作動油の流量が多ければ高いパイロット圧を生成し、通過する作動油の流量が少なければ低いパイロット圧を生成する。   Each operation valve 1 to 5 is connected to the first main pump 26 through a neutral passage 6 and a parallel passage 7 which are parallel to each other. A pilot pressure generation mechanism 8 that generates a pilot pressure used to control the first main pump 26 is provided on the downstream side of the operation valve 5 in the neutral passage 6. The pilot pressure generation mechanism 8 generates a high pilot pressure if the flow rate of the passing hydraulic oil is large, and generates a low pilot pressure if the flow rate of the passing hydraulic fluid is small.

中立通路６は、操作弁１〜５の全てが中立位置又は中立位置近傍にある場合には、第１メインポンプ２６から吐出された作動油の全部又は大部分をタンクに導く。この場合、パイロット圧生成機構８を通過する流量が多くなるため、高いパイロット圧が生成される。   The neutral passage 6 guides all or most of the hydraulic oil discharged from the first main pump 26 to the tank when all the operation valves 1 to 5 are in the neutral position or in the vicinity of the neutral position. In this case, since the flow rate passing through the pilot pressure generating mechanism 8 increases, a high pilot pressure is generated.

一方、操作弁１〜５がフルストロークに切り換えられると、中立通路６が閉ざされて作動油の流通がなくなる。この場合、パイロット圧生成機構８を通過する流量がほとんどなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。ただし、操作弁１〜５の操作量によっては、第１メインポンプ２６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、残りが中立通路６からタンクに導かれることになる。そのため、パイロット圧生成機構８は、中立通路６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、パイロット圧生成機構８は、操作弁１〜５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 1 to 5 are switched to the full stroke, the neutral passage 6 is closed and the circulation of the hydraulic oil is lost. In this case, the flow rate passing through the pilot pressure generating mechanism 8 is almost eliminated, and the pilot pressure is kept at zero. However, depending on the operation amount of the operation valves 1 to 5, a part of the hydraulic oil discharged from the first main pump 26 is guided to the actuator, and the rest is guided from the neutral passage 6 to the tank. Therefore, the pilot pressure generation mechanism 8 generates a pilot pressure corresponding to the flow rate of the hydraulic oil in the neutral passage 6. That is, the pilot pressure generation mechanism 8 generates a pilot pressure corresponding to the operation amount of the operation valves 1 to 5.

パイロット圧生成機構８にはパイロット通路９が接続される。パイロット通路９には、パイロット圧生成機構８にて生成されたパイロット圧が導かれる。パイロット通路９は、第１メインポンプ２６の吐出容量（斜板の傾転角）を制御するレギュレータ１０に接続される。   A pilot passage 9 is connected to the pilot pressure generating mechanism 8. The pilot pressure generated by the pilot pressure generating mechanism 8 is guided to the pilot passage 9. The pilot passage 9 is connected to a regulator 10 that controls the discharge capacity (tilt angle of the swash plate) of the first main pump 26.

レギュレータ１０は、パイロット通路９のパイロット圧と比例（比例定数は負の数）して第１メインポンプ２６の斜板の傾転角を制御する。これにより、レギュレータ１０は、第１メインポンプ２６の１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁１〜５がフルストロークに切り換えられて中立通路６の流れがなくなり、パイロット通路９のパイロット圧がゼロになれば、第１メインポンプ２６の傾転角が最大になる。このとき、第１メインポンプ２６の１回転当たりの押し除け量が最大になる。   The regulator 10 controls the tilt angle of the swash plate of the first main pump 26 in proportion to the pilot pressure in the pilot passage 9 (proportional constant is a negative number). Thereby, the regulator 10 controls the amount of push-off per rotation of the first main pump 26. Therefore, when the operation valves 1 to 5 are switched to the full stroke and the flow of the neutral passage 6 is eliminated and the pilot pressure in the pilot passage 9 becomes zero, the tilt angle of the first main pump 26 is maximized. At this time, the push-out amount per rotation of the first main pump 26 is maximized.

パイロット通路９には、パイロット通路９の圧力を検出する第１圧力センサ１１が設けられる。第１圧力センサ１１によって検出された圧力は、後述するコントローラ５０に出力される。   The pilot passage 9 is provided with a first pressure sensor 11 that detects the pressure of the pilot passage 9. The pressure detected by the first pressure sensor 11 is output to the controller 50 described later.

第２メインポンプ２７から吐出される作動油は、上流側から順に、右走行用の第２走行用モータ（図示省略）を制御する操作弁１２と、バケットシリンダ（図示省略）を制御する操作弁１３と、ブームシリンダ３０を制御するブーム１速用の操作弁１４と、アームシリンダ８０を制御するアーム２速用の操作弁１５と、に供給される。これらの第２走行用モータ，バケットシリンダ，ブームシリンダ３０，及びアームシリンダ８０が、流体圧アクチュエータ（以下、単に「アクチュエータ」と称する。）に該当する。   The hydraulic oil discharged from the second main pump 27 is, in order from the upstream side, an operation valve 12 that controls a second traveling motor (not shown) for right traveling and an operation valve that controls a bucket cylinder (not shown). 13, the boom first speed operation valve 14 for controlling the boom cylinder 30, and the arm second speed operation valve 15 for controlling the arm cylinder 80. These second traveling motor, bucket cylinder, boom cylinder 30 and arm cylinder 80 correspond to fluid pressure actuators (hereinafter simply referred to as “actuators”).

各操作弁１２〜１５は、第２メインポンプ２７から各アクチュエータへ導かれる作動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。各操作弁１２〜１５は、油圧ショベルのオペレータが操作レバーを手動操作することに伴って供給されるパイロット圧によって操作される。   Each of the operation valves 12 to 15 controls the operation of each actuator by controlling the flow rate of the hydraulic oil guided from the second main pump 27 to each actuator. Each of the operation valves 12 to 15 is operated by a pilot pressure supplied when the operator of the hydraulic excavator manually operates the operation lever.

各操作弁１２〜１５は、中立通路１６を通じて第２メインポンプ２７に接続されている。また、操作弁１３及び操作弁１４は、中立通路１６と並列なパラレル通路１７を通じて第２メインポンプ２７に接続されている。中立通路１６における操作弁１５の下流側には、パイロット圧を生成するためのパイロット圧生成機構１８が設けられる。パイロット圧生成機構１８は、第１メインポンプ２６側のパイロット圧生成機構８と同じ機能を有するものである。   The operation valves 12 to 15 are connected to the second main pump 27 through the neutral passage 16. The operation valve 13 and the operation valve 14 are connected to the second main pump 27 through a parallel passage 17 parallel to the neutral passage 16. A pilot pressure generation mechanism 18 for generating a pilot pressure is provided on the downstream side of the operation valve 15 in the neutral passage 16. The pilot pressure generating mechanism 18 has the same function as the pilot pressure generating mechanism 8 on the first main pump 26 side.

パイロット圧生成機構１８にはパイロット通路１９が接続される。パイロット通路１９には、パイロット圧生成機構１８にて生成されたパイロット圧が導かれる。パイロット通路１９は、第２メインポンプ２７の吐出容量（斜板の傾転角）を制御するレギュレータ２０に接続される。   A pilot passage 19 is connected to the pilot pressure generating mechanism 18. The pilot pressure generated by the pilot pressure generating mechanism 18 is guided to the pilot passage 19. The pilot passage 19 is connected to a regulator 20 that controls the discharge capacity (tilt angle of the swash plate) of the second main pump 27.

レギュレータ２０は、パイロット通路１９のパイロット圧と比例（比例定数は負の数）して第２メインポンプ２７の斜板の傾転角を制御する。これにより、レギュレータ２０は、第２メインポンプ２７の１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁１２〜１５がフルストロークに切り換えられて中立通路１６の流れがなくなり、パイロット通路１９のパイロット圧がゼロになれば、第２メインポンプ２７の傾転角が最大になる。このとき、第２メインポンプ２７の１回転当たりの押し除け量が最大になる。   The regulator 20 controls the tilt angle of the swash plate of the second main pump 27 in proportion to the pilot pressure in the pilot passage 19 (proportional constant is a negative number). Thereby, the regulator 20 controls the amount of push-off per one rotation of the second main pump 27. Therefore, when the operation valves 12 to 15 are switched to the full stroke, the flow of the neutral passage 16 is eliminated, and the pilot pressure in the pilot passage 19 becomes zero, the tilt angle of the second main pump 27 is maximized. At this time, the push-out amount per rotation of the second main pump 27 is maximized.

パイロット通路１９には、パイロット通路１９の圧力を検出する第２圧力センサ２１が設けられる。第２圧力センサ２１によって検出された圧力は、後述するコントローラ５０に出力される。   The pilot passage 19 is provided with a second pressure sensor 21 that detects the pressure of the pilot passage 19. The pressure detected by the second pressure sensor 21 is output to the controller 50 described later.

中立通路６，１６における第１，第２メインポンプ２６，２７の下流には、予め設定された所定のメインリリーフ圧を超えたときに作動油をリリーフする第１メインリリーフ弁６２と、第１メインリリーフ弁６２と比較してリリーフ圧が低く設定される第２メインリリーフ弁６３と、中立通路６，１６を第２メインリリーフ弁６３に接続可能な切換弁６４と、が設けられる。所定のメインリリーフ圧は、各アクチュエータの最低作動圧を充分に確保できる程度に高く設定される。   Downstream of the first and second main pumps 26, 27 in the neutral passages 6, 16 are a first main relief valve 62 that relieves the hydraulic oil when a predetermined main relief pressure set in advance is exceeded, and a first A second main relief valve 63 whose relief pressure is set lower than that of the main relief valve 62 and a switching valve 64 capable of connecting the neutral passages 6 and 16 to the second main relief valve 63 are provided. The predetermined main relief pressure is set high enough to ensure a minimum operating pressure for each actuator.

第１メインリリーフ弁６２は、常に中立通路６，１６と連通する。第２メインリリーフ弁６３は、切換弁６４が開状態に切り換えられた場合に中立通路６，１６と連通する。これにより、切換弁６４が開状態に切り換えられると、閉状態の場合と比較して、中立通路６，１６のリリーフ圧が低くなる。   The first main relief valve 62 always communicates with the neutral passages 6 and 16. The second main relief valve 63 communicates with the neutral passages 6 and 16 when the switching valve 64 is switched to the open state. Thereby, when the switching valve 64 is switched to the open state, the relief pressure of the neutral passages 6 and 16 becomes lower than that in the closed state.

中立通路１６から分岐した分配通路６０には、直進走行を行うときに切り換えられる切換弁６１が設けられる。直進走行を行うために、第１走行用モータと第２走行用モータとが同じ方向に回転するように操作弁５及び操作弁１２が切り換えられると、パイロットポンプ２９からパイロット圧が供給されるパイロット通路６５の圧力が上昇する。それと同時に、操作弁１〜４，１３〜１５の少なくとも一つがアクチュエータを動作させるように切り換えられると、パイロットポンプ２９からパイロット圧が供給されるパイロット通路６６の圧力が上昇する。これにより、切換弁６１は、パイロット圧によって開状態に切り換えられ、切換弁６４は、パイロット圧によって閉状態に切り換えられる。   The distribution passage 60 branched from the neutral passage 16 is provided with a switching valve 61 that is switched when performing straight traveling. When the operation valve 5 and the operation valve 12 are switched so that the first traveling motor and the second traveling motor rotate in the same direction to perform straight traveling, the pilot pressure is supplied from the pilot pump 29. The pressure in the passage 65 increases. At the same time, when at least one of the operation valves 1 to 4 and 13 to 15 is switched to operate the actuator, the pressure of the pilot passage 66 to which the pilot pressure is supplied from the pilot pump 29 increases. Thereby, the switching valve 61 is switched to the open state by the pilot pressure, and the switching valve 64 is switched to the closed state by the pilot pressure.

切換弁６１が開状態に切り換えられると、第２メインポンプ２７から吐出された作動油が、操作弁５及び操作弁１２を介して第１走行用モータ及び第２走行用モータに同じ流量ずつ供給される。これにより、油圧ショベルでは、オペレータが直進走行させようとしたときに他のアクチュエータが作動しても、その影響を受けず、第１走行用モータと第２走行用モータとが同じ速度で回転する。よって、油圧ショベルは直進走行が可能である。   When the switching valve 61 is switched to the open state, the hydraulic oil discharged from the second main pump 27 is supplied to the first traveling motor and the second traveling motor at the same flow rate via the operation valve 5 and the operation valve 12. Is done. Thus, in the hydraulic excavator, even if another actuator is operated when the operator tries to travel straight ahead, the first traveling motor and the second traveling motor rotate at the same speed without being affected by the operation. . Therefore, the hydraulic excavator can travel straight.

エンジン２８には、エンジン２８の余力を利用して発電する発電機２２が設けられる。発電機２２で発電された電力は、バッテリチャージャー２３を介してバッテリ２４に充電される。バッテリチャージャー２３は、通常の家庭用の電源２５に接続した場合にも、バッテリ２４に電力を充電できる。   The engine 28 is provided with a generator 22 that generates electric power using the remaining power of the engine 28. The electric power generated by the generator 22 is charged to the battery 24 via the battery charger 23. The battery charger 23 can charge the battery 24 even when connected to a normal household power source 25.

次に、エネルギを有する作動油が収縮時に排出されるブームシリンダ３０について説明する。   Next, the boom cylinder 30 in which hydraulic oil having energy is discharged when contracted will be described.

ブームシリンダ３０は、ピストン側室（負荷側圧力室）３０ａとロッド側室（反負荷側圧力室）３０ｂとを内部に画成するピストンと、ピストンとブームとを連結するピストンロッドと、を有する。ブームシリンダ３０は、ピストン側室３０ａへの作動油の供給によって伸長してブームを上昇させ、ピストン側室３０ａからの作動油の排出によって収縮してブームを下降させる。   The boom cylinder 30 includes a piston that internally defines a piston-side chamber (load-side pressure chamber) 30a and a rod-side chamber (anti-load-side pressure chamber) 30b, and a piston rod that connects the piston and the boom. The boom cylinder 30 extends by supplying hydraulic oil to the piston side chamber 30a to raise the boom, and contracts by discharging hydraulic oil from the piston side chamber 30a to lower the boom.

ブームシリンダ３０の動作を制御する操作弁１４は、３位置の切換弁である。操作弁１４は、第１給排通路３１を通じてブームシリンダ３０のピストン側室３０ａに接続され、第２給排通路３２を通じてブームシリンダ３０のロッド側室３０ｂに接続される。   The operation valve 14 that controls the operation of the boom cylinder 30 is a three-position switching valve. The operation valve 14 is connected to the piston side chamber 30a of the boom cylinder 30 through the first supply / discharge passage 31, and is connected to the rod side chamber 30b of the boom cylinder 30 through the second supply / discharge passage 32.

操作弁１４は、油圧ショベルのオペレータが操作レバー５７を手動操作することに伴ってパイロットポンプ２９からパイロット弁５８を通じてパイロット室１４ｂ，１４ｃに供給されるパイロット圧によって操作される。ブーム２速用の操作弁３は、オペレータによる操作レバー５７の操作量が所定量より大きい場合に、操作弁１４に連動して切り換わる。   The operation valve 14 is operated by a pilot pressure supplied from the pilot pump 29 to the pilot chambers 14 b and 14 c through the pilot valve 58 when the operator of the hydraulic excavator manually operates the operation lever 57. The operation valve 3 for the second speed boom is switched in conjunction with the operation valve 14 when the operation amount of the operation lever 57 by the operator is larger than a predetermined amount.

パイロット室１４ｂにパイロット圧が供給された場合には、操作弁１４は伸長位置１４ｄに切り換わる。操作弁１４が伸長位置１４ｄに切り換わると、第２メインポンプ２７から吐出された作動油が第１給排通路３１を通じてブームシリンダ３０のピストン側室３０ａに供給されると共に、ロッド側室３０ｂからの戻り作動油が第２給排通路３２を通じてタンクに排出される。よって、ブームシリンダ３０は伸長し、ブームは上昇する。   When the pilot pressure is supplied to the pilot chamber 14b, the operation valve 14 is switched to the extended position 14d. When the operation valve 14 is switched to the extended position 14d, the hydraulic oil discharged from the second main pump 27 is supplied to the piston side chamber 30a of the boom cylinder 30 through the first supply / discharge passage 31, and returned from the rod side chamber 30b. The hydraulic oil is discharged to the tank through the second supply / discharge passage 32. Therefore, the boom cylinder 30 extends and the boom rises.

一方、パイロット室１４ｃにパイロット圧が供給された場合には、操作弁１４は収縮位置１４ｅに切り換わる。操作弁１４が収縮位置１４ｅに切り換わると、第２メインポンプ２７から吐出された作動油が第２給排通路３２を通じてブームシリンダ３０のロッド側室３０ｂに供給されると共に、ピストン側室３０ａからの戻り作動油が第１給排通路３１を通じてタンクに排出される。よって、ブームシリンダ３０は収縮し、ブームは下降する。   On the other hand, when the pilot pressure is supplied to the pilot chamber 14c, the operation valve 14 is switched to the contracted position 14e. When the operation valve 14 is switched to the contracted position 14e, the hydraulic oil discharged from the second main pump 27 is supplied to the rod side chamber 30b of the boom cylinder 30 through the second supply / discharge passage 32 and returned from the piston side chamber 30a. The hydraulic oil is discharged to the tank through the first supply / discharge passage 31. Therefore, the boom cylinder 30 contracts and the boom descends.

また、各パイロット室１４ｂ，１４ｃに共にパイロット圧が供給されない場合には、操作弁１４は中立位置１４ｆに切り換わる。操作弁１４が中立位置１４ｆに切り換わると、ブームシリンダ３０に対する作動油の給排が遮断され、ブームは停止した状態に維持される。   When the pilot pressure is not supplied to the pilot chambers 14b and 14c, the operation valve 14 is switched to the neutral position 14f. When the operation valve 14 is switched to the neutral position 14f, the supply and discharge of hydraulic oil to and from the boom cylinder 30 is shut off, and the boom is maintained in a stopped state.

操作弁１４を中立位置１４ｆに切り換えてブームの動きを止めた場合、バケット，アーム，及びブーム等の自重によって、ブームシリンダ３０には収縮する方向の力が作用する。このように、ブームシリンダ３０では、操作弁１４が中立位置１４ｆの場合にはピストン側室３０ａによって負荷が保持される。よって、ブームシリンダ３０のピストン側室３０ａは負荷側圧力室に該当する。   When the operation valve 14 is switched to the neutral position 14f to stop the movement of the boom, a force in a contracting direction acts on the boom cylinder 30 due to its own weight such as the bucket, arm, and boom. Thus, in the boom cylinder 30, when the operation valve 14 is in the neutral position 14f, the load is held by the piston side chamber 30a. Therefore, the piston side chamber 30a of the boom cylinder 30 corresponds to the load side pressure chamber.

ハイブリッド作業機の制御システム１００は、ブームシリンダ３０から排出される作動油のエネルギを回収してエネルギ回生を行う回生ユニット４５をさらに備える。以下では、その回生ユニット４５について説明する。   The control system 100 for the hybrid working machine further includes a regeneration unit 45 that recovers energy of the hydraulic oil discharged from the boom cylinder 30 and performs energy regeneration. Below, the regeneration unit 45 will be described.

回生ユニット４５は、ブームシリンダ３０のピストン側室３０ａから排出され回生弁としての回生制御弁５３を通じて導かれる作動油によって回転して作動油のエネルギを回収する回生モータ４６と、回生モータ４６に連結される発電機兼用の回転電機としての電動モータ４８と、電動モータ４８が発電した電力を直流に変換するインバータ４９と、電動モータ４８によって発電された電力を貯める蓄電池としてのバッテリ２４と、を有する。   The regenerative unit 45 is connected to the regenerative motor 46 and a regenerative motor 46 which is rotated by the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30a of the boom cylinder 30 and guided through the regenerative control valve 53 as a regenerative valve. And an electric motor 48 as a rotating electric machine that also serves as a generator, an inverter 49 that converts electric power generated by the electric motor 48 into direct current, and a battery 24 as a storage battery that stores electric power generated by the electric motor 48.

回生ユニット４５による回生制御は、コントローラ５０によって実行される。コントローラ５０は、回生制御を実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）と、各種センサによって検出された情報を一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）と、を備える。   The regeneration control by the regeneration unit 45 is executed by the controller 50. The controller 50 includes a CPU (central processing unit) that executes regenerative control, a ROM (read only memory) that stores control programs and setting values necessary for the processing operation of the CPU, and information detected by various sensors. RAM (random access memory) for temporarily storing the memory.

回生モータ４６は、傾転角が調整可能な可変容量型モータであり、電動モータ４８と同軸回転するように連結されている。回生モータ４６は、電動モータ４８を駆動可能である。電動モータ４８が発電機として機能した場合には、電動モータ４８で発電された電力はインバータ４９を介してバッテリ２４に充電される。回生モータ４６と電動モータ４８とは、直接連結されてもよいし、減速機を介して連結されてもよい。   The regenerative motor 46 is a variable capacity motor whose tilt angle can be adjusted, and is connected to the electric motor 48 so as to rotate coaxially. The regenerative motor 46 can drive the electric motor 48. When the electric motor 48 functions as a generator, the electric power generated by the electric motor 48 is charged to the battery 24 via the inverter 49. The regenerative motor 46 and the electric motor 48 may be directly connected or may be connected via a speed reducer.

回生モータ４６の斜板の傾転角は、レギュレータ３６を介してコントローラ５０により制御される。また、電動モータ４８の回転数は、インバータ４９を通じてコントローラ５０により制御される。コントローラ５０は、各種センサの出力に基づいてバッテリ２４の充電量を監視し、バッテリ２４に充電可能な電力量が電動モータ４８によって効率よく発電されるように、回生モータ４６の斜板の傾転角及び電動モータ４８の回転数を制御する。   The tilt angle of the swash plate of the regenerative motor 46 is controlled by the controller 50 via the regulator 36. Further, the rotation speed of the electric motor 48 is controlled by the controller 50 through the inverter 49. The controller 50 monitors the charge amount of the battery 24 based on the outputs of the various sensors, and tilts the swash plate of the regenerative motor 46 so that the electric power that can be charged in the battery 24 is efficiently generated by the electric motor 48. The angle and the rotation speed of the electric motor 48 are controlled.

回生モータ４６には、第１給排通路３１に接続される回生通路５２を通じて、ピストン側室３０ａから排出される作動油が導かれる。第１給排通路３１と回生通路５２との合流部には、ピストン側室３０ａから排出される作動油の排出先を切り換える回生制御弁５３が設けられる。   The hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30 a is guided to the regenerative motor 46 through the regenerative passage 52 connected to the first supply / discharge passage 31. A regenerative control valve 53 for switching the discharge destination of the hydraulic oil discharged from the piston-side chamber 30a is provided at the junction between the first supply / discharge passage 31 and the regeneration passage 52.

回生制御弁５３は、パイロット圧油の圧力によってスプールの位置が制御されるスプール弁であり、スプールの一方に臨むパイロット室５３ａと、スプールの他方に付勢力を付与するスプリング５３ｂと、を有する。   The regenerative control valve 53 is a spool valve in which the position of the spool is controlled by the pressure of the pilot pressure oil, and includes a pilot chamber 53a that faces one side of the spool and a spring 53b that applies a biasing force to the other side of the spool.

回生制御弁５３は、パイロット室５３ａにパイロット圧が供給されない状態では、スプリング５３ｂのばね力によって無回生位置５３ｃに維持される（図１に示す状態）。パイロット室５３ａにパイロット圧が供給されると、回生制御弁５３は、半回生位置５３ｄに切り換えられ、さらにパイロット圧が上昇すると全回生位置５３ｅに切り換えられる。   The regenerative control valve 53 is maintained at the non-regenerative position 53c by the spring force of the spring 53b when the pilot pressure is not supplied to the pilot chamber 53a (the state shown in FIG. 1). When pilot pressure is supplied to the pilot chamber 53a, the regeneration control valve 53 is switched to the half regeneration position 53d, and when the pilot pressure further increases, it is switched to the full regeneration position 53e.

無回生位置５３ｃでは、第１給排通路３１は全開状態になる一方、第１給排通路３１と回生通路５２との連通は遮断されるため、回生モータ４６に作動油が流入することはない。このため、ブームシリンダ３０を伸張させるときのように、第１給排通路３１を通じてピストン側室３０ａに作動油を供給する場合には、無回生位置５３ｃとされる。また、回生ユニット４５が故障したときやバッテリ２４が満充電となったときのように、回生モータ４６でのエネルギの回収が停止される場合などにも、無回生位置５３ｃとされる。   At the non-regenerative position 53c, the first supply / exhaust passage 31 is fully opened, but the communication between the first supply / exhaust passage 31 and the regenerative passage 52 is blocked, so that hydraulic oil does not flow into the regenerative motor 46. . For this reason, when hydraulic fluid is supplied to the piston side chamber 30a through the first supply / discharge passage 31 as when the boom cylinder 30 is extended, the non-regenerative position 53c is set. The non-regenerative position 53c is also set when energy recovery by the regenerative motor 46 is stopped, such as when the regenerative unit 45 fails or when the battery 24 is fully charged.

半回生位置５３ｄでは、第１給排通路３１は絞りによって流路が絞られた状態になるとともに、第１給排通路３１と回生通路５２とは絞りを通じて連通した状態となる。このため、ピストン側室３０ａから排出される作動油の一部は、回生通路５２を通じて回生モータ４６に導かれ、残りの作動油は操作弁１４を通じてタンクへ排出される。オペレータによる操作レバー５７の操作量が小さく、ピストン側室３０ａから排出される作動油の流量が少ない場合やバッテリ２４の充電状態により回生モータ４６でのエネルギの回収が制限される場合などには、半回生位置５３ｄとされる。   At the semi-regenerative position 53d, the first supply / discharge passage 31 is in a state in which the flow path is restricted by the restriction, and the first supply / discharge passage 31 and the regeneration passage 52 are in communication with each other through the restriction. For this reason, part of the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30 a is guided to the regenerative motor 46 through the regenerative passage 52, and the remaining hydraulic oil is discharged to the tank through the operation valve 14. When the operation amount of the operation lever 57 by the operator is small and the flow rate of the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30a is small, or when the recovery of energy in the regenerative motor 46 is limited by the charged state of the battery 24, etc. The regeneration position is 53d.

全回生位置５３ｅでは、第１給排通路３１は遮断され、回生通路５２はピストン側室３０ａと連通した状態となる。このため、ピストン側室３０ａから排出される作動油は、操作弁１４を通じてタンクへ排出されることなく、全量が回生モータ４６へと導かれる。バッテリ２４の充電量が少ないときなど、回生モータ４６において多くのエネルギを回収することが可能な場合には、全回生位置５３ｅとされる。   At the full regeneration position 53e, the first supply / exhaust passage 31 is blocked, and the regeneration passage 52 communicates with the piston-side chamber 30a. For this reason, the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30 a is guided to the regenerative motor 46 without being discharged to the tank through the operation valve 14. When a large amount of energy can be recovered by the regenerative motor 46, such as when the charge amount of the battery 24 is small, the regenerative position 53e is set.

なお、回生制御弁５３は、上記の３つのポジションを択一的に選択する構成に限定されず、パイロット室５３ａのパイロット圧に応じてポジションが連続的に変化し、回生モータ４６に導かれる作動油と操作弁１４を通じてタンクへ排出される作動油との比率を徐々に変更することが可能な構成であってもよい。   The regenerative control valve 53 is not limited to the configuration in which the above three positions are alternatively selected, but the position is continuously changed according to the pilot pressure in the pilot chamber 53a, and the regenerative motor 46 is guided to the regenerative motor 46. The structure which can change gradually the ratio of oil and the hydraulic fluid discharged | emitted to a tank through the operation valve 14 may be sufficient.

回生通路５２には、ピストン側室３０ａから回生モータ４６に排出される作動油の流れを許容し、逆方向の流れを阻止するチェック弁５５が設けられる。   The regenerative passage 52 is provided with a check valve 55 that allows the flow of hydraulic oil discharged from the piston-side chamber 30a to the regenerative motor 46 and prevents the reverse flow.

また、回生通路５２には、一端がタンク内に配置される吸上通路５１が接続される。回生通路５２を通じて回生モータ４６へ供給される作動油の流量が少なくなった場合には、吸上通路５１を通じてタンク内の作動油が回生通路５２に吸い上げられ、回生モータ４６へ供給される。吸上通路５１には、タンクから回生通路５２への作動油の流れのみを許容するチェック弁５１ａが設けられる。   In addition, a suction passage 51 having one end disposed in the tank is connected to the regeneration passage 52. When the flow rate of the hydraulic oil supplied to the regenerative motor 46 through the regenerative passage 52 decreases, the hydraulic oil in the tank is sucked up into the regenerative passage 52 through the suction passage 51 and supplied to the regenerative motor 46. The suction passage 51 is provided with a check valve 51 a that allows only the flow of hydraulic oil from the tank to the regeneration passage 52.

ピストン側室３０ａと回生制御弁５３との間の第１給排通路３１は、再生弁としての再生流量制御弁３３が設けられる再生通路３１ａを介して第２給排通路３２に接続される。   The first supply / discharge passage 31 between the piston side chamber 30a and the regeneration control valve 53 is connected to the second supply / discharge passage 32 via a regeneration passage 31a provided with a regeneration flow rate control valve 33 as a regeneration valve.

再生流量制御弁３３は、回生制御弁５３を切り換えるパイロット圧油と同じパイロット圧油によって切り換えられるスプール弁であり、スプールの一端に臨むパイロット室３３ａと、スプールの他端に付勢力を付与するスプリング３３ｂと、を有する。   The regeneration flow rate control valve 33 is a spool valve that is switched by the same pilot pressure oil as the pilot pressure oil that switches the regenerative control valve 53, and is a pilot chamber 33a that faces one end of the spool, and a spring that applies a biasing force to the other end of the spool. 33b.

再生流量制御弁３３は、パイロット室３３ａにパイロット圧が供給されていないときには、ノーマル位置３３ｃに切り換わり、再生通路３１ａを遮断する。一方、パイロット室３３ａにパイロット圧が供給されると、再生流量制御弁３３は切換位置３３ｄに切り換わり、パイロット圧に応じて絞りの開度が変化する状態となる。この状態では、絞りによって再生通路３１ａを流れる作動油の流量が制御される。   When the pilot pressure is not supplied to the pilot chamber 33a, the regeneration flow control valve 33 switches to the normal position 33c and blocks the regeneration passage 31a. On the other hand, when the pilot pressure is supplied to the pilot chamber 33a, the regeneration flow rate control valve 33 switches to the switching position 33d, and the throttle opening changes according to the pilot pressure. In this state, the flow rate of the hydraulic oil flowing through the regeneration passage 31a is controlled by the throttle.

再生流量制御弁３３は、ブームを下降させる際、すなわち、ピストン側室３０ａが圧縮される際に、パイロット室３３ａにパイロット圧が供給されると、切換位置３３ｄとなる。切換位置３３ｄでは、ピストン側室３０ａからタンクに排出される作動油の一部が再生流量としてロッド側室３０ｂに導かれる。このように、圧縮され高圧となった作動油の一部がピストン側室３０ａからロッド側室３０ｂに導かれると、ロッド側室３０ｂに導かれた作動油の圧力は、ブームシリンダ３０を収縮させる方向に作用するため、ブームシリンダ３０の収縮速度を向上させることができる。   When the boom is lowered, that is, when the piston side chamber 30a is compressed, the regenerative flow control valve 33 becomes the switching position 33d when the pilot pressure is supplied to the pilot chamber 33a. At the switching position 33d, part of the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30a to the tank is guided to the rod side chamber 30b as a regeneration flow rate. As described above, when a part of the compressed hydraulic oil is introduced from the piston side chamber 30a to the rod side chamber 30b, the pressure of the hydraulic oil led to the rod side chamber 30b acts in a direction to contract the boom cylinder 30. Therefore, the contraction speed of the boom cylinder 30 can be improved.

再生流量制御弁３３のスプリング３３ｂのばね力は、回生制御弁５３のスプリング５３ｂのばね力より大きく設定されているため、再生流量制御弁３３が再生通路３１ａを連通させるタイミングは、回生制御弁５３が半回生位置５３ｄに切り換えられるタイミングよりも遅くなる。   Since the spring force of the spring 33 b of the regeneration flow control valve 33 is set to be larger than the spring force of the spring 53 b of the regeneration control valve 53, the timing at which the regeneration flow control valve 33 communicates with the regeneration passage 31 a is the regeneration control valve 53. Is later than the timing at which the switch is switched to the semi-regenerative position 53d.

再生通路３１ａには、ピストン側室３０ａから第２給排通路３２への作動油の流れを許容し、逆方向の流れを阻止するチェック弁３４が設けられる。   The regeneration passage 31a is provided with a check valve 34 that permits the flow of hydraulic oil from the piston side chamber 30a to the second supply / discharge passage 32 and prevents the reverse flow.

回生制御弁５３のパイロット室５３ａと再生流量制御弁３３のパイロット室３３ａとは、比例電磁弁５４を通じて、パイロットポンプ２９と接続される。比例電磁弁５４は、供給される励磁電流に応じて開度が変化するため、各パイロット室５３ａ，３３ａに供給されるパイロット圧は、コントローラ５０から比例電磁弁５４に供給される励磁電流に応じて変化する。つまり、回生制御弁５３と再生流量制御弁３３との状態は、コントローラ５０から比例電磁弁５４に供給される励磁電流の大きさを変更することによって制御することができる。コントローラ５０から比例電磁弁５４に供給される励磁電流の大きさは、操作弁１４の変位方向とその変位量に応じて決定される。具体的には、ブームシリンダ３０を収縮させる方向に操作弁１４が変位し、その変位量が大きいほど各パイロット室５３ａ，３３ａに供給されるパイロット圧が大きくなるように励磁電流の大きさは設定される。このように、回生制御弁５３と再生流量制御弁３３とは、共通の比例電磁弁５４によって開度が制御される。この構成に代えて、それぞれ別々の比例電磁弁を通じて導かれるパイロット圧によって開度が制御されてもよい。また、回生制御弁５３と再生流量制御弁３３とをそれぞれ電磁駆動弁とし、コントローラ５０によって直接開度が制御される構成としてもよい。   The pilot chamber 53 a of the regenerative control valve 53 and the pilot chamber 33 a of the regeneration flow control valve 33 are connected to the pilot pump 29 through a proportional solenoid valve 54. Since the opening degree of the proportional solenoid valve 54 changes according to the supplied excitation current, the pilot pressure supplied to each pilot chamber 53a, 33a corresponds to the excitation current supplied from the controller 50 to the proportional solenoid valve 54. Change. That is, the states of the regenerative control valve 53 and the regeneration flow control valve 33 can be controlled by changing the magnitude of the excitation current supplied from the controller 50 to the proportional electromagnetic valve 54. The magnitude of the excitation current supplied from the controller 50 to the proportional solenoid valve 54 is determined according to the displacement direction and the displacement amount of the operation valve 14. Specifically, the magnitude of the excitation current is set so that the operation valve 14 is displaced in the direction in which the boom cylinder 30 is contracted, and the pilot pressure supplied to each pilot chamber 53a, 33a increases as the displacement amount increases. Is done. Thus, the opening degree of the regeneration control valve 53 and the regeneration flow control valve 33 is controlled by the common proportional solenoid valve 54. Instead of this configuration, the opening degree may be controlled by a pilot pressure guided through separate proportional solenoid valves. Alternatively, the regeneration control valve 53 and the regeneration flow control valve 33 may be electromagnetically driven valves, and the opening degree may be directly controlled by the controller 50.

操作弁１４の変位方向とその変位量は、操作弁１４に設けられる変位センサ１４ａによって検出される。変位センサ１４ａにて検出された変位量はコントローラ５０に出力される。操作弁１４の変位方向とその変位量を検出することは、ブームシリンダ３０の伸縮方向とその伸縮速度を検出することと等価である。したがって、変位センサ１４ａは、ブームシリンダ３０の動作状態を検出する動作状態検出器として機能する。変位センサ１４ａは、パイロット室１４ｂ，１４ｃの圧力を検出する圧力センサであってもよい。なお、変位センサ１４ａに代えて、ピストンロッドの移動方向とその移動量を検出するセンサを動作状態検出器としてブームシリンダ３０に設けてもよい。   The displacement direction and the displacement amount of the operation valve 14 are detected by a displacement sensor 14 a provided in the operation valve 14. The displacement amount detected by the displacement sensor 14a is output to the controller 50. Detecting the displacement direction and the displacement amount of the operation valve 14 is equivalent to detecting the expansion / contraction direction and the expansion / contraction speed of the boom cylinder 30. Therefore, the displacement sensor 14 a functions as an operation state detector that detects the operation state of the boom cylinder 30. The displacement sensor 14a may be a pressure sensor that detects the pressure in the pilot chambers 14b and 14c. Instead of the displacement sensor 14a, a sensor that detects the moving direction and the moving amount of the piston rod may be provided in the boom cylinder 30 as an operation state detector.

また、操作レバー５７に、オペレータによる操作レバー５７の操作方向とその操作量を検出する操作センサ５７ａが設けられてもよい。操作センサ５７ａにて検出された操作レバー５７の変位量はコントローラ５０に出力される。コントローラ５０は、操作センサ５７ａの検出値からオペレータがどのようにブームシリンダ３０を操作しようとしているのかを判定する。   Further, the operation lever 57 may be provided with an operation sensor 57a for detecting the operation direction and the operation amount of the operation lever 57 by the operator. The displacement amount of the operation lever 57 detected by the operation sensor 57 a is output to the controller 50. The controller 50 determines how the operator intends to operate the boom cylinder 30 from the detection value of the operation sensor 57a.

コントローラ５０は、変位センサ１４ａまたは操作センサ５７ａの検出結果に基づいて、オペレータがブームシリンダ３０を伸長させようとしているのか、又は収縮させようとしているのかを判定する。コントローラ５０は、ブームシリンダ３０が伸長動作状態にあると判定すると、比例電磁弁５４への励磁電流の供給を停止し、比例電磁弁５４を通じて各パイロット室５３ａ，３３ａ内のパイロット圧油をタンクへ排出する。このため、回生制御弁５３は、スプリング５３ｂのばね力によって無回生位置５３ｃとなって、ピストン側室３０ａと回生通路５２との連通を遮断し、再生流量制御弁３３は、スプリング３３ｂのばね力によってノーマル位置３３ｃとなり、第１給排通路３１と第２給排通路３２との連通を遮断する。   The controller 50 determines whether the operator is about to extend or contract the boom cylinder 30 based on the detection result of the displacement sensor 14a or the operation sensor 57a. When the controller 50 determines that the boom cylinder 30 is in the extended operation state, the controller 50 stops supplying the exciting current to the proportional solenoid valve 54, and the pilot pressure oil in each pilot chamber 53a, 33a is sent to the tank through the proportional solenoid valve 54. Discharge. For this reason, the regenerative control valve 53 becomes the non-regenerative position 53c by the spring force of the spring 53b, shuts off the communication between the piston side chamber 30a and the regenerative passage 52, and the regeneration flow rate control valve 33 is driven by the spring force of the spring 33b. The normal position 33c is established, and the communication between the first supply / discharge passage 31 and the second supply / discharge passage 32 is blocked.

一方、コントローラ５０は、ブームシリンダ３０が収縮動作状態にあると判定すると、比例電磁弁５４へ励磁電流を供給し、比例電磁弁５４を通じて各パイロット室５３ａ，３３ａへパイロット圧油を供給する。供給されるパイロット圧油の圧力に応じて、回生制御弁５３は、半回生位置５３ｄまたは全回生位置５３ｅとなって、ピストン側室３０ａと回生通路５２とを連通させる。これにより、ブームシリンダ３０のピストン側室３０ａから排出される作動油の一部又は全部が回生モータ４６に導かれ、ブーム回生が行われる。また、再生流量制御弁３３は、切換位置３３ｄとなり、絞りを通じて第１給排通路３１と第２給排通路３２とを連通させる。   On the other hand, when the controller 50 determines that the boom cylinder 30 is in the contracting operation state, the controller 50 supplies an excitation current to the proportional solenoid valve 54 and supplies pilot pressure oil to the pilot chambers 53 a and 33 a through the proportional solenoid valve 54. Depending on the pressure of the supplied pilot pressure oil, the regenerative control valve 53 becomes the half regenerative position 53d or the full regenerative position 53e, and connects the piston side chamber 30a and the regenerative passage 52. Thereby, part or all of the hydraulic fluid discharged from the piston side chamber 30a of the boom cylinder 30 is guided to the regenerative motor 46, and boom regeneration is performed. Further, the regeneration flow control valve 33 is switched to the switching position 33d, and connects the first supply / discharge passage 31 and the second supply / discharge passage 32 through the throttle.

ハイブリッド作業機の制御システム１００は、回生モータ４６に連結されるサブ流体圧ポンプとしてのアシストポンプ４７をさらに備える。以下では、アシストポンプ４７について説明する。   The hybrid work machine control system 100 further includes an assist pump 47 as a sub fluid pressure pump coupled to the regenerative motor 46. Hereinafter, the assist pump 47 will be described.

アシストポンプ４７は、傾転角が調整可能な可変容量型ポンプであり、回生モータ４６と同軸回転するように連結されている。アシストポンプ４７は、回生モータ４６と電動モータ４８との何れか一方または両方の駆動力によって回転可能であり、傾転角に応じた作動油を吐出する。   The assist pump 47 is a variable displacement pump whose tilt angle can be adjusted, and is connected to the regenerative motor 46 so as to rotate coaxially. The assist pump 47 can be rotated by the driving force of either one or both of the regenerative motor 46 and the electric motor 48, and discharges hydraulic oil corresponding to the tilt angle.

アシストポンプ４７の吐出側には、アシストポンプ４７から吐出される作動油を各アクチュエータに導くアクチュエータアシスト通路７１が接続される。アクチュエータアシスト通路７１は、ブームシリンダ３０のロッド側室３０ｂに接続されるブームアシスト通路７１ａと、アームシリンダ８０のピストン側室８０ａに接続されるアームアシスト通路７１ｂと、に分岐して形成される。なお、アームシリンダ８０は、ブームシリンダ３０と同様の構成を有しており、ピストン側室８０ａとロッド側室８０ｂとを内部に画成するピストンと、ピストンとアームとを連結するピストンロッドと、を有する。   An actuator assist passage 71 that guides hydraulic oil discharged from the assist pump 47 to each actuator is connected to the discharge side of the assist pump 47. The actuator assist passage 71 is formed by branching into a boom assist passage 71a connected to the rod side chamber 30b of the boom cylinder 30 and an arm assist passage 71b connected to the piston side chamber 80a of the arm cylinder 80. The arm cylinder 80 has the same configuration as the boom cylinder 30 and includes a piston that internally defines a piston side chamber 80a and a rod side chamber 80b, and a piston rod that connects the piston and the arm. .

ブームアシスト通路７１ａには、アクチュエータアシスト制御弁としてのブームアシスト制御弁７４が設けられ、アームアシスト通路７１ｂには、アクチュエータアシスト制御弁としてのアームアシスト制御弁７５が設けられる。ブームアシスト制御弁７４及びアームアシスト制御弁７５は、コントローラ５０からの出力信号によって開度が制御される電磁比例絞り弁である。また、ブームアシスト通路７１ａとアームアシスト通路７１ｂとのそれぞれには、アシストポンプ４７から各アクチュエータへの作動油の流れのみを許容するチェック弁７６，７７が設けられる。   The boom assist passage 71a is provided with a boom assist control valve 74 as an actuator assist control valve, and the arm assist passage 71b is provided with an arm assist control valve 75 as an actuator assist control valve. The boom assist control valve 74 and the arm assist control valve 75 are electromagnetic proportional throttle valves whose opening degrees are controlled by output signals from the controller 50. In addition, check valves 76 and 77 that allow only the flow of hydraulic oil from the assist pump 47 to each actuator are provided in each of the boom assist passage 71a and the arm assist passage 71b.

ブームアシスト制御弁７４及びアームアシスト制御弁７５は、コントローラ５０によってその開度が直接制御される形式の制御弁に限定されず、前述の回生制御弁５３や再生流量制御弁３３のようにパイロット圧によってその開度が制御される形式の制御弁であってもよい。この場合、供給されるパイロット圧を制御する電磁弁が別途設けられる。パイロット圧によって開度が制御される制御弁を用いた場合には、制御弁の弁体の作動速度が緩やかになるため、作動油の供給を開始する際のショックや作動油の供給量を変更する際のショックが低減される。   The boom assist control valve 74 and the arm assist control valve 75 are not limited to control valves whose opening degree is directly controlled by the controller 50, and pilot pressures such as the regenerative control valve 53 and the regeneration flow rate control valve 33 described above. It may be a control valve of the type whose opening is controlled by. In this case, a solenoid valve for controlling the supplied pilot pressure is separately provided. When a control valve whose opening is controlled by pilot pressure is used, the operating speed of the valve body of the control valve becomes slow, so the shock when starting the supply of hydraulic oil and the supply amount of hydraulic oil are changed. The shock when doing is reduced.

アシストポンプ４７から各アクチュエータに供給される作動油の圧力及び流量は、コントローラ５０によって制御される。コントローラ５０は、レギュレータ３５を介してアシストポンプ４７の斜板の傾転角を制御することによって、アシストポンプ４７から吐出される作動油の圧力及び流量を制御する。また、コントローラ５０は、ブームアシスト制御弁７４及びアームアシスト制御弁７５の開度を制御することによって、各アクチュエータに供給される作動油の流量を制御する。   The controller 50 controls the pressure and flow rate of hydraulic fluid supplied from the assist pump 47 to each actuator. The controller 50 controls the pressure and flow rate of the hydraulic oil discharged from the assist pump 47 by controlling the tilt angle of the swash plate of the assist pump 47 via the regulator 35. Further, the controller 50 controls the flow rate of hydraulic oil supplied to each actuator by controlling the opening degree of the boom assist control valve 74 and the arm assist control valve 75.

アシストポンプ４７から吐出された作動油がブームアシスト制御弁７４を通じてロッド側室３０ｂに供給されると、ロッド側室３０ｂに供給された作動油の圧力は、ブームシリンダ３０を収縮させる方向に作用するため、ブームシリンダ３０を収縮させる際の作動速度を向上させることができる。   When the hydraulic oil discharged from the assist pump 47 is supplied to the rod side chamber 30b through the boom assist control valve 74, the pressure of the hydraulic oil supplied to the rod side chamber 30b acts in a direction to contract the boom cylinder 30. The operating speed at the time of contracting the boom cylinder 30 can be improved.

同様に、アシストポンプ４７から吐出された作動油がアームアシスト制御弁７５を通じてピストン側室８０ａに供給されると、ピストン側室８０ａに供給された作動油の圧力は、アームシリンダ８０を伸張させる方向に作用するため、アームシリンダ８０を伸張させる際の作動速度を向上させることができる。   Similarly, when the hydraulic oil discharged from the assist pump 47 is supplied to the piston side chamber 80a through the arm assist control valve 75, the pressure of the hydraulic oil supplied to the piston side chamber 80a acts in a direction to extend the arm cylinder 80. Therefore, the operating speed when the arm cylinder 80 is extended can be improved.

アームアシスト通路７１ｂは、ピストン側室８０ａに代えて、ロッド側室８０ｂに接続されてもよい。この場合、アシストポンプ４７からロッド側室８０ｂに供給された作動油の圧力は、アームシリンダ８０を収縮させる方向に作用するため、アームシリンダ８０を収縮させる際の作動速度を向上させることができる。また、アクチュエータアシスト通路７１が接続されるアクチュエータは、ブームシリンダ３０及びアームシリンダ８０に限定されず、バケットシリンダや旋回モータなどハイブリッド作業機に備えられる何れのアクチュエータであってもよい。   The arm assist passage 71b may be connected to the rod side chamber 80b instead of the piston side chamber 80a. In this case, since the pressure of the hydraulic oil supplied from the assist pump 47 to the rod side chamber 80b acts in the direction in which the arm cylinder 80 is contracted, the operating speed when the arm cylinder 80 is contracted can be improved. The actuator to which the actuator assist passage 71 is connected is not limited to the boom cylinder 30 and the arm cylinder 80, and may be any actuator provided in a hybrid work machine such as a bucket cylinder or a swing motor.

次に、ハイブリッド作業機の制御システム１００における回生制御について説明する。   Next, regenerative control in the control system 100 for the hybrid work machine will be described.

コントローラ５０は、変位センサ１４ａまたは操作センサ５７ａの検出結果に基づいて、ブームシリンダ３０が収縮動作中であると判定すると、比例電磁弁５４へ励磁電流を供給し、比例電磁弁５４を通じて各パイロット室５３ａ，３３ａへパイロット圧油を供給する。供給されるパイロット圧油の圧力に応じて、回生制御弁５３は、半回生位置５３ｄまたは全回生位置５３ｅとなって、ピストン側室３０ａと回生通路５２とを連通させる。これにより、ブームシリンダ３０が収縮する際に、ブームシリンダ３０のピストン側室３０ａから排出される作動油の一部又は全部が回生通路５２を通じて回生モータ４６に流入する。流入する作動油によって回生モータ４６は回転し、連結される電動モータ４８を回転させる。電動モータ４８で発電された電力は、インバータ４９を介してバッテリ２４に充電される。このようにして回生ユニット４５における回生制御は実行される。   If the controller 50 determines that the boom cylinder 30 is in a contracting operation based on the detection result of the displacement sensor 14 a or the operation sensor 57 a, the controller 50 supplies an excitation current to the proportional solenoid valve 54 and passes through each proportional chamber through the proportional solenoid valve 54. Pilot pressure oil is supplied to 53a and 33a. Depending on the pressure of the supplied pilot pressure oil, the regenerative control valve 53 becomes the half regenerative position 53d or the full regenerative position 53e, and connects the piston side chamber 30a and the regenerative passage 52. Thereby, when the boom cylinder 30 contracts, part or all of the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30 a of the boom cylinder 30 flows into the regenerative motor 46 through the regenerative passage 52. The regenerative motor 46 is rotated by the flowing hydraulic oil, and the electric motor 48 to be connected is rotated. The electric power generated by the electric motor 48 is charged to the battery 24 via the inverter 49. In this way, the regeneration control in the regeneration unit 45 is executed.

このとき、再生流量制御弁３３も供給されるパイロット圧油の圧力に応じて切換位置３３ｄとなり、絞りを通じて第１給排通路３１と第２給排通路３２とを連通させる。これにより、ブームシリンダ３０のピストン側室３０ａから排出される作動油の一部が再生流量としてロッド側室３０ｂに導かれる。ロッド側室３０ｂに導かれた作動油の圧力は、ブームシリンダ３０を収縮させる方向に作用するため、ブームシリンダ３０の収縮速度を向上させることができる。   At this time, the regeneration flow rate control valve 33 is also switched to the switching position 33d according to the pressure of the supplied pilot pressure oil, and the first supply / discharge passage 31 and the second supply / discharge passage 32 are communicated with each other through the throttle. As a result, part of the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30a of the boom cylinder 30 is guided to the rod side chamber 30b as a regeneration flow rate. Since the hydraulic oil pressure guided to the rod side chamber 30b acts in a direction in which the boom cylinder 30 is contracted, the contraction speed of the boom cylinder 30 can be improved.

ブームシリンダ３０が収縮動作中であって回生制御が行われているときに、操作レバー５７がブームを下げる方向、すなわちブームシリンダ３０が収縮する方向に所定の操作量を超えて操作されると、コントローラ５０は、ブームシリンダ３０の収縮速度を上昇する指令が入力されたと判定し、ブームシリンダ３０の収縮速度を上昇させるためにアクチュエータの作動速度制御を実行する。   When the boom cylinder 30 is in a contracting operation and regenerative control is being performed, if the operation lever 57 is operated in a direction that lowers the boom, that is, a direction in which the boom cylinder 30 contracts, exceeding a predetermined operation amount, The controller 50 determines that a command for increasing the contraction speed of the boom cylinder 30 has been input, and executes an operation speed control of the actuator in order to increase the contraction speed of the boom cylinder 30.

ここで、アクチュエータの作動速度制御について説明する。   Here, the operation speed control of the actuator will be described.

コントローラ５０は、操作センサ５７ａの検出値に基づいて、操作レバー５７が所定の操作量以上に操作されていることを検知した場合には、レギュレータ３５を制御し、回生モータ４６によって回転されるアシストポンプ４７から作動油が吐出されるようにアシストポンプ４７の斜板の傾転角を徐々に大きくする。同時に、コントローラ５０は、ブームアシスト制御弁７４を徐々に開弁させることによって、アシストポンプ４７から吐出された作動油をブームアシスト通路７１ａを通じてロッド側室３０ｂに供給する。ロッド側室３０ｂに供給された作動油の圧力は、ブームシリンダ３０を収縮させる方向に作用するため、ブームシリンダ３０の収縮速度を向上させることができる。   When the controller 50 detects that the operation lever 57 is operated more than a predetermined operation amount based on the detection value of the operation sensor 57a, the controller 50 controls the regulator 35 and assists it rotated by the regenerative motor 46. The tilt angle of the swash plate of the assist pump 47 is gradually increased so that hydraulic oil is discharged from the pump 47. At the same time, the controller 50 gradually opens the boom assist control valve 74 to supply hydraulic oil discharged from the assist pump 47 to the rod side chamber 30b through the boom assist passage 71a. Since the pressure of the hydraulic fluid supplied to the rod side chamber 30b acts in the direction in which the boom cylinder 30 is contracted, the contraction speed of the boom cylinder 30 can be improved.

さらに、コントローラ５０は、操作センサ５７ａの検出値に基づいて、ロッド側室３０ｂに供給される作動油の圧力及び流量を調整し、ブームシリンダ３０の収縮速度を制御する。具体的には、操作レバー５７の操作量が大きいほど、要求される収縮速度が高いと判定し、ロッド側室３０ｂに供給される作動油の圧力が高くなるように、または、流量が多くなるように、アシストポンプ４７及びブームアシスト制御弁７４を制御する。ロッド側室３０ｂに供給される作動油の圧力や流量は、アシストポンプ４７の傾転角及びブームアシスト制御弁７４の開度を変更することによって変化する。このため、アシストポンプ４７の傾転角またはブームアシスト制御弁７４の開度を調整することによって、ブームシリンダ３０の収縮速度をオペレータが意図する速度に制御することができる。なお、作動油の圧力及び流量をアシストポンプ４７の傾転角によって調整することができれば、ブームアシスト制御弁７４はブームアシスト通路７１ａの開放と遮断とを切り換える切換弁としてもよい。   Further, the controller 50 adjusts the pressure and flow rate of the hydraulic oil supplied to the rod side chamber 30b based on the detection value of the operation sensor 57a, and controls the contraction speed of the boom cylinder 30. Specifically, it is determined that the required contraction speed is higher as the operation amount of the operation lever 57 is larger, and the pressure of the hydraulic oil supplied to the rod side chamber 30b is increased, or the flow rate is increased. In addition, the assist pump 47 and the boom assist control valve 74 are controlled. The pressure and flow rate of the hydraulic oil supplied to the rod side chamber 30b change by changing the tilt angle of the assist pump 47 and the opening degree of the boom assist control valve 74. For this reason, by adjusting the tilt angle of the assist pump 47 or the opening degree of the boom assist control valve 74, the contraction speed of the boom cylinder 30 can be controlled to a speed intended by the operator. If the pressure and flow rate of the hydraulic oil can be adjusted by the tilt angle of the assist pump 47, the boom assist control valve 74 may be a switching valve that switches between opening and closing the boom assist passage 71a.

上述の回生制御とアクチュエータの作動速度制御との二つの制御によって、回生モータ４６によって回収された作動油のエネルギは、電気エネルギに回生されるとともに、その一部はブームシリンダ３０の作動速度を向上させる作動流体エネルギとして回生される。このため、エネルギが回収されることなく排出される作動油の量が減少し、作動油が有するエネルギの回生効率を向上させることができる。   The energy of the hydraulic oil recovered by the regenerative motor 46 is regenerated into electric energy by the two controls of the regenerative control and the operation speed control of the actuator, and a part of the energy improves the operation speed of the boom cylinder 30. It is regenerated as working fluid energy. For this reason, the quantity of the hydraulic oil discharged | emitted without recovering energy can reduce, and the regeneration efficiency of the energy which hydraulic oil has can be improved.

つまり、ブームシリンダ３０が比較的大きく、エネルギを有する作動油の排出量が多い作業機であっても、作動油のエネルギの一部はブームシリンダ３０の作動速度を向上させる作動流体エネルギとして回生されることになるので、バッテリ２４の容量が小さい場合であってもエネルギが回収されることなく排出される作動油の量を減少させることができる。   That is, even if the boom cylinder 30 is relatively large and the working machine has a large amount of discharged hydraulic oil having energy, part of the hydraulic oil energy is regenerated as working fluid energy that improves the operating speed of the boom cylinder 30. Therefore, even when the capacity of the battery 24 is small, the amount of hydraulic oil discharged without recovering energy can be reduced.

このように、比較的大きいブームシリンダ３０を備える作業機のバッテリ２４の容量を小さくしても作動油が有するエネルギの回生効率を向上させることができるので、同じ容量のバッテリ２４を有する回生ユニット４５を、異なる大きさのブームシリンダ３０を備える作業機に対して適用することが可能となる。   Thus, even if the capacity of the battery 24 of the working machine having a relatively large boom cylinder 30 is reduced, the energy regeneration efficiency of the hydraulic oil can be improved. Therefore, the regenerative unit 45 having the battery 24 of the same capacity. Can be applied to a working machine including boom cylinders 30 of different sizes.

また、コントローラ５０は、回生制御中に、図示しないアームの操作レバーが所定の操作量よりも大きく操作されると、アームシリンダ８０の伸張速度を上昇させるためにアクチュエータの作動速度制御を実行する。制御の内容は、ブームシリンダ３０の収縮速度を上昇させる場合と同様であるため、その説明は省略する。   In addition, when the operation lever of an arm (not shown) is operated larger than a predetermined operation amount during the regeneration control, the controller 50 executes the operation speed control of the actuator in order to increase the extension speed of the arm cylinder 80. Since the contents of the control are the same as in the case where the contraction speed of the boom cylinder 30 is increased, the description thereof is omitted.

また、図示しない増速スイッチを設け、このスイッチがオペレータによって操作されているときのみ、アクチュエータの作動速度制御を実行するようにしてもよい。高速作業に慣れていないオペレータにとっては、アクチュエータの作動速度が速くなるとかえって作業がしにくくなる場合がある。このため、増速スイッチが操作されない限り、アクチュエータの作動速度制御は実行されず、ブームアシスト制御弁７４及びアームアシスト制御弁７５は全閉に維持される。   Further, an acceleration switch (not shown) may be provided, and the actuator operating speed control may be executed only when this switch is operated by an operator. For an operator who is not accustomed to high-speed work, if the operating speed of the actuator increases, the work may be difficult. Therefore, unless the speed increasing switch is operated, the actuator operating speed control is not executed, and the boom assist control valve 74 and the arm assist control valve 75 are kept fully closed.

また、アクチュエータの作動速度制御は、上述の回生制御が行われているときに実行されることが好ましいが、例えばバッテリ２４が満充電となり回生制御が行われないときであっても、アシストポンプ４７を電動モータ４８によって回転させることにより実行することが可能である。また、ブームシリンダ３０以外のアクチュエータの作動速度制御を実行する場合は、ブームシリンダ３０が収縮動作中でなくとも、アシストポンプ４７を電動モータ４８によって回転させることによりアクチュエータの作動速度制御を実行することが可能である。   The actuator operating speed control is preferably executed when the above-described regenerative control is being performed. For example, even when the battery 24 is fully charged and the regenerative control is not performed, the assist pump 47 is operated. Can be executed by rotating the motor by the electric motor 48. In addition, when the operation speed control of the actuators other than the boom cylinder 30 is executed, the operation speed control of the actuator is executed by rotating the assist pump 47 by the electric motor 48 even if the boom cylinder 30 is not in the contracting operation. Is possible.

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。   According to the above embodiment, there exist the effects shown below.

ハイブリッド作業機の制御システム１００では、回生モータ４６によって回収された作動油のエネルギは、電気エネルギに回生されるとともに、その一部はアクチュエータの作動速度を向上させる作動流体エネルギとして回生される。このため、例えば、バッテリ２４の容量が小さくとも、電気エネルギに回生されない作動油のエネルギは、作動流体エネルギとして回生されることになるので、エネルギが回収されることなく排出される作動油の量を減少させることができる。このように、作動油が有するエネルギの回生効率を向上させることができるため、エネルギを有する作動油の排出量が異なる作業機に対して、同じ容量のバッテリ２４を有する回生ユニット４５を適用することが可能となる。   In the hybrid work machine control system 100, the energy of the hydraulic oil recovered by the regenerative motor 46 is regenerated as electric energy, and a part of the energy is regenerated as working fluid energy that improves the operating speed of the actuator. For this reason, for example, even if the capacity of the battery 24 is small, the energy of the hydraulic oil that is not regenerated by the electric energy is regenerated as the working fluid energy, so that the amount of the hydraulic oil that is discharged without recovering the energy Can be reduced. Thus, since the regeneration efficiency of the energy which hydraulic oil has can be improved, the regeneration unit 45 which has the battery 24 of the same capacity | capacitance is applied with respect to the working machine from which discharge | emission amount of the hydraulic oil which has energy differs. Is possible.

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。   Hereinafter, the configuration, operation, and effect of the embodiment of the present invention will be described together.

ハイブリッド作業機の制御システム１００は、ブームシリンダ３０に作動油を供給する第１，第２メインポンプ２６，２７と、ブームシリンダ３０のピストン側室３０ａから排出され回生制御弁５３を通じて導かれる作動油によって回転する回生モータ４６、回生モータ４６に連結される電動モータ４８、及び、電動モータ４８によって発電された電力を貯めるバッテリ２４を有する回生ユニット４５と、回生ユニット４５による回生制御を行うコントローラ５０と、回生モータ４６に連結されるアシストポンプ４７と、アシストポンプ４７の吐出側とブームシリンダ３０のロッド側室３０ｂとを連通するアクチュエータアシスト通路７１，７１ａと、を備えることを特徴とする。   The control system 100 for the hybrid working machine includes first and second main pumps 26 and 27 that supply hydraulic oil to the boom cylinder 30 and hydraulic oil that is discharged from the piston side chamber 30 a of the boom cylinder 30 and guided through the regenerative control valve 53. A regenerative motor 46 that rotates, an electric motor 48 coupled to the regenerative motor 46, a regenerative unit 45 having a battery 24 that stores the electric power generated by the electric motor 48, and a controller 50 that performs regenerative control by the regenerative unit 45; An assist pump 47 connected to the regenerative motor 46, and actuator assist passages 71 and 71a communicating the discharge side of the assist pump 47 and the rod side chamber 30b of the boom cylinder 30 are provided.

この構成では、ブームシリンダ３０がピストン側室３０ａを圧縮する方向へ作動する際、ピストン側室３０ａから排出される作動油によって回生モータ４６が回転し、回生モータ４６によって電動モータ４８とアシストポンプ４７とが回転される。電動モータ４８によって発電された電力はバッテリ２４に充電される一方、アシストポンプ４７から吐出される作動油は、アクチュエータアシスト通路７１，７１ａを通じてブームシリンダ３０のロッド側室３０ｂへ供給され、ブームシリンダ３０の作動速度を向上させる。このように回生モータ４６によって回収された作動油のエネルギは、電気エネルギに回生されるとともに、その一部はブームシリンダ３０の作動速度を向上させる作動流体エネルギとして回生される。このため、例えば、バッテリ２４の容量が小さくとも、電気エネルギに回生されない作動油のエネルギは、作動流体エネルギとして回生されることになるので、エネルギが回収されることなく排出される作動油の量を減少させることができる。このように、作動油が有するエネルギの回生効率を向上させることができるため、エネルギを有する作動油の排出量が異なる作業機に対して、同じ容量のバッテリ２４を有する回生ユニット４５を適用することが可能となる。この結果、ハイブリッド作業機の製造コストを低減することができる。   In this configuration, when the boom cylinder 30 operates in the direction in which the piston side chamber 30a is compressed, the regenerative motor 46 is rotated by the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30a, and the regenerative motor 46 causes the electric motor 48 and the assist pump 47 to move. It is rotated. While the electric power generated by the electric motor 48 is charged in the battery 24, the hydraulic oil discharged from the assist pump 47 is supplied to the rod side chamber 30b of the boom cylinder 30 through the actuator assist passages 71 and 71a. Increase operating speed. The energy of the hydraulic oil recovered by the regenerative motor 46 is regenerated as electric energy, and a part of the energy is regenerated as working fluid energy that improves the operating speed of the boom cylinder 30. For this reason, for example, even if the capacity of the battery 24 is small, the energy of the hydraulic oil that is not regenerated by the electric energy is regenerated as the working fluid energy, so that the amount of the hydraulic oil that is discharged without recovering the energy Can be reduced. Thus, since the regeneration efficiency of the energy which hydraulic oil has can be improved, the regeneration unit 45 which has the battery 24 of the same capacity | capacitance is applied with respect to the working machine from which discharge | emission amount of the hydraulic oil which has energy differs. Is possible. As a result, the manufacturing cost of the hybrid work machine can be reduced.

また、回生ユニット４５による回生制御を行うコントローラ５０は、回生制御を行っている間にブームシリンダ３０の作動速度を上昇する指令を受けた場合には、アシストポンプ４７からの作動油の供給を開始させることを特徴とする。   In addition, when the controller 50 that performs regenerative control by the regenerative unit 45 receives a command to increase the operating speed of the boom cylinder 30 during the regenerative control, it starts supplying hydraulic oil from the assist pump 47. It is characterized by making it.

この構成では、回生制御を行っている間にアシストポンプ４７からの作動油の供給が開始される。このため、回生モータ４６によって回収された作動油のエネルギの一部は、ブームシリンダ３０の作動速度を向上させる作動流体エネルギとして回生される。この結果、作動油が有するエネルギの回生効率を向上させることができる。   In this configuration, the supply of hydraulic oil from the assist pump 47 is started during the regeneration control. For this reason, part of the energy of the hydraulic oil recovered by the regenerative motor 46 is regenerated as working fluid energy that improves the operating speed of the boom cylinder 30. As a result, the energy regeneration efficiency of the hydraulic oil can be improved.

また、ピストン側室３０ａとロッド側室３０ｂとを連通する再生通路３１ａと、再生通路３１ａに設けられ、ピストン側室３０ａから排出される作動油の一部をロッド側室３０ｂへと導く再生流量制御弁３３と、をさらに備え、再生流量制御弁３３は、回生制御弁５３の開弁に連動して開弁し、アクチュエータアシスト通路７１，７１ａを通じてアシストポンプ４７から供給される作動油は、ピストン側室３０ａから再生流量制御弁３３を通じて導かれる作動油とともにロッド側室３０ｂに供給されることを特徴とする。   Also, a regeneration passage 31a that connects the piston side chamber 30a and the rod side chamber 30b, and a regeneration flow rate control valve 33 that is provided in the regeneration passage 31a and guides part of the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30a to the rod side chamber 30b. The regeneration flow rate control valve 33 is opened in conjunction with the opening of the regeneration control valve 53, and the hydraulic oil supplied from the assist pump 47 through the actuator assist passages 71 and 71a is regenerated from the piston side chamber 30a. The hydraulic oil is supplied to the rod side chamber 30b together with the hydraulic oil guided through the flow rate control valve 33.

この構成では、ピストン側室３０ａとロッド側室３０ｂとを連通する再生通路３１ａに再生流量制御弁３３が設けられる。回生制御が行われるときに再生流量制御弁３３が開弁しピストン側室３０ａからロッド側室３０ｂに作動油が導かれるため、再生流量制御弁３３が設けられない場合と比較し、ブームシリンダ３０の収縮速度は速くなる。しかし、再生流量制御弁３３を通じてロッド側室３０ｂに導かれる作動油は、ピストン側室３０ａから排出される作動油の一部であり、流量に限界があるため、再生流量制御弁３３を用いてもオペレータが意図するブームの下降速度を実現できないおそれがある。そのため、この構成では、アクチュエータアシスト通路７１，７１ａを通じてアシストポンプ４７から供給される作動油が、再生流量制御弁３３を通じて導かれる作動油とともにロッド側室３０ｂに供給される。このように、ロッド側室３０ｂには、再生流量制御弁３３からだけではなく、アシストポンプ４７からも作動油が供給されるため、ブームシリンダ３０の収縮速度をオペレータが意図する速度まで向上させることができる。   In this configuration, the regeneration flow rate control valve 33 is provided in the regeneration passage 31a that communicates the piston side chamber 30a and the rod side chamber 30b. When the regeneration control is performed, the regeneration flow rate control valve 33 is opened and the hydraulic oil is guided from the piston side chamber 30a to the rod side chamber 30b. Therefore, the boom cylinder 30 is contracted as compared with the case where the regeneration flow rate control valve 33 is not provided. Speed increases. However, since the hydraulic oil guided to the rod side chamber 30b through the regeneration flow control valve 33 is a part of the hydraulic oil discharged from the piston side chamber 30a and has a limited flow rate, the operator can use the regeneration flow control valve 33 even if the regeneration flow control valve 33 is used. May not achieve the intended boom lowering speed. Therefore, in this configuration, the hydraulic oil supplied from the assist pump 47 through the actuator assist passages 71 and 71a is supplied to the rod side chamber 30b together with the hydraulic oil guided through the regeneration flow rate control valve 33. In this way, since the hydraulic oil is supplied not only from the regeneration flow control valve 33 but also from the assist pump 47 to the rod side chamber 30b, the contraction speed of the boom cylinder 30 can be improved to a speed intended by the operator. it can.

また、ブームアシスト通路７１ａに設けられ、アシストポンプ４７からロッド側室３０ｂに供給される作動油の流量を制御するブームアシスト制御弁７４をさらに備えることを特徴とする。   The boom assist passage 71a is further provided with a boom assist control valve 74 that controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the assist pump 47 to the rod side chamber 30b.

この構成では、アシストポンプ４７からロッド側室３０ｂに供給される作動油の流量は、ブームアシスト制御弁７４によって制御される。このため、ブームアシスト制御弁７４の開度を制御することによって、ブームシリンダ３０の収縮速度をオペレータが意図する速度に制御することができる。   In this configuration, the flow rate of the hydraulic oil supplied from the assist pump 47 to the rod side chamber 30 b is controlled by the boom assist control valve 74. For this reason, by controlling the opening degree of the boom assist control valve 74, the contraction speed of the boom cylinder 30 can be controlled to a speed intended by the operator.

また、アシストポンプ４７の吐出側とアームシリンダ８０とを連通するアームアシスト通路７１ｂと、アームアシスト通路７１ｂに設けられ、アシストポンプ４７からアームシリンダ８０に供給される作動油の流量を制御するアームアシスト制御弁７５と、をさらに備えることを特徴とする。   Also, an arm assist passage 71b that connects the discharge side of the assist pump 47 and the arm cylinder 80, and an arm assist that is provided in the arm assist passage 71b and controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the assist pump 47 to the arm cylinder 80. And a control valve 75.

この構成では、ブームシリンダ３０だけではなくアームシリンダ８０にもアシストポンプ４７の吐出側が連通される。このため、アームシリンダ８０のように、ブームシリンダ３０以外のアクチュエータの作動速度も向上させることができる。また、アームアシスト制御弁７５の開度を制御することによって、アームシリンダ８０の伸張速度をオペレータが意図する速度に制御することができる。   In this configuration, not only the boom cylinder 30 but also the arm cylinder 80 is connected to the discharge side of the assist pump 47. For this reason, like the arm cylinder 80, the operating speed of actuators other than the boom cylinder 30 can also be improved. Further, by controlling the opening degree of the arm assist control valve 75, the extension speed of the arm cylinder 80 can be controlled to a speed intended by the operator.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

例えば、作業機としては、油圧ショベルに限定されず、流体圧シリンダによって駆動するブームを有する油圧クレーンや高所作業機等であってもよい。   For example, the working machine is not limited to a hydraulic excavator, and may be a hydraulic crane having a boom driven by a fluid pressure cylinder, an aerial working machine, or the like.

１００・・・ハイブリッド作業機の制御システム、２４・・・バッテリ（蓄電池）、２６・・・第１メインポンプ（メイン流体圧ポンプ）、２７・・・第２メインポンプ（メイン流体圧ポンプ）、３０・・・ブームシリンダ（流体圧アクチュエータ）、３０ａ・・・ピストン側室（負荷側圧力室）、３０ｂ・・・ロッド側室（反負荷側圧力室）、４５・・・回生ユニット、４６・・・回生モータ、４７・・・アシストポンプ（サブ流体圧ポンプ）、４８・・・電動モータ（回転電機）、５０・・・コントローラ、５２・・・回生通路、５３・・・回生制御弁（回生弁）、５７・・・操作レバー、７１・・・アクチュエータアシスト通路、７１ａ・・・ブームアシスト通路、７１ｂ・・・アームアシスト通路、７４・・・ブームアシスト制御弁（アクチュエータアシスト制御弁）、７５・・・アームアシスト制御弁（アクチュエータアシスト制御弁）、８０・・・アームシリンダ、８０ａ・・・ピストン側室、８０ｂ・・・ロッド側室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Control system of a hybrid working machine, 24 ... Battery (storage battery), 26 ... 1st main pump (main fluid pressure pump), 27 ... 2nd main pump (main fluid pressure pump), 30 ... Boom cylinder (fluid pressure actuator), 30a ... Piston side chamber (load side pressure chamber), 30b ... Rod side chamber (anti-load side pressure chamber), 45 ... Regenerative unit, 46 ... Regenerative motor, 47 ... assist pump (sub fluid pressure pump), 48 ... electric motor (rotary electric machine), 50 ... controller, 52 ... regenerative passage, 53 ... regenerative control valve (regenerative valve) , 57... Control lever, 71... Actuator assist passage, 71 a... Boom assist passage, 71 b. Actuator assist control valve), 75 ... arm assist control valve (actuator assist control valve), 80 ... arm cylinder, 80a ... piston side chamber, 80b ... rod-side chamber

Claims (5)

ハイブリッド作業機の制御システムであって、
流体圧アクチュエータに作動流体を供給するメイン流体圧ポンプと、
前記メイン流体圧ポンプから前記流体圧アクチュエータへ供給される作動流体の流量を制御する操作弁と、
前記流体圧アクチュエータの負荷側圧力室から排出され回生弁を通じて導かれる作動流体によって回転する回生モータ、前記回生モータに連結される回転電機、及び、前記回転電機によって発電された電力を貯める蓄電池を有する回生ユニットと、
前記回生モータに連結されるサブ流体圧ポンプと、
前記操作弁を介することなく前記サブ流体圧ポンプの吐出側と前記流体圧アクチュエータの反負荷側圧力室とを連通するアクチュエータアシスト通路と、を備えることを特徴とするハイブリッド作業機の制御システム。 A control system for a hybrid work machine,
A main fluid pressure pump for supplying a working fluid to the fluid pressure actuator;
An operation valve for controlling the flow rate of the working fluid supplied from the main fluid pressure pump to the fluid pressure actuator;
A regenerative motor that is rotated by a working fluid that is discharged from a load-side pressure chamber of the fluid pressure actuator and guided through a regenerative valve; a rotary electric machine that is coupled to the regenerative motor; and a storage battery that stores electric power generated by the rotary electric machine. Regenerative unit,
A sub-fluid pressure pump coupled to the regenerative motor;
A control system for a hybrid working machine, comprising: an actuator assist passage that communicates the discharge side of the sub fluid pressure pump and the anti-load side pressure chamber of the fluid pressure actuator without passing through the operation valve . 前記回生ユニットによる回生制御を行うコントローラをさらに備え、
前記コントローラは、前記回生制御を行っている間に前記流体圧アクチュエータの作動速度を上昇する指令を受けた場合には、前記サブ流体圧ポンプからの作動流体の供給を開始させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド作業機の制御システム。 A controller for performing regeneration control by the regeneration unit;
The controller starts supply of the working fluid from the sub-fluid pressure pump when receiving a command to increase the operating speed of the fluid pressure actuator during the regeneration control. The hybrid work machine control system according to claim 1. 前記負荷側圧力室と前記反負荷側圧力室とを連通する再生通路と、
前記再生通路に設けられ、前記負荷側圧力室から排出される作動流体の一部を前記反負荷側圧力室へと導く再生弁と、をさらに備え、
前記再生弁は、前記回生弁の開弁に連動して開弁し、
前記アクチュエータアシスト通路を通じて前記サブ流体圧ポンプから供給される作動流体は、前記負荷側圧力室から前記再生弁を通じて導かれる作動流体とともに前記反負荷側圧力室に供給されることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド作業機の制御システム。 A regeneration passage communicating the load side pressure chamber and the anti-load side pressure chamber;
A regeneration valve that is provided in the regeneration passage and guides a part of the working fluid discharged from the load-side pressure chamber to the counter-load-side pressure chamber;
The regeneration valve is opened in conjunction with the opening of the regenerative valve,
The working fluid supplied from the sub fluid pressure pump through the actuator assist passage is supplied to the anti-load side pressure chamber together with the working fluid guided from the load side pressure chamber through the regeneration valve. The control system of the hybrid work machine as described in 1 or 2. 前記アクチュエータアシスト通路に設けられ、前記サブ流体圧ポンプから前記反負荷側圧力室に供給される作動流体の流量を制御するアクチュエータアシスト制御弁をさらに備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載のハイブリッド作業機の制御システム。   4. The actuator assist control valve according to claim 1, further comprising an actuator assist control valve provided in the actuator assist passage and configured to control a flow rate of the working fluid supplied from the sub fluid pressure pump to the counter load side pressure chamber. The control system of the hybrid work machine as described in any one. 前記流体圧アクチュエータとは異なる第２流体圧アクチュエータと、
前記サブ流体圧ポンプの吐出側と前記第２流体圧アクチュエータとを連通する第２アクチュエータアシスト通路と、
前記第２アクチュエータアシスト通路に設けられ、前記サブ流体圧ポンプから前記第２流体圧アクチュエータに供給される作動流体の流量を制御する第２アクチュエータアシスト制御弁と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載のハイブリッド作業機の制御システム。 A second fluid pressure actuator different from the fluid pressure actuator;
A second actuator assist passage communicating the discharge side of the sub fluid pressure pump and the second fluid pressure actuator;
And a second actuator assist control valve provided in the second actuator assist passage and configured to control a flow rate of a working fluid supplied from the sub fluid pressure pump to the second fluid pressure actuator. Item 5. The control system for a hybrid work machine according to any one of Items 1 to 4.
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