JP6999326B2 - Excavator, diagnostic method - Google Patents
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Description
本発明は、ショベル等に関する。 The present invention relates to excavators and the like .
例えば、ショベルの油圧アクチュエータを駆動するためのエンジン、電動機、油圧ポンプ等を含む駆動系における異常を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。 For example, there is known a technique for detecting an abnormality in a drive system including an engine for driving a hydraulic actuator of a shovel, an electric motor, a hydraulic pump, and the like (for example, Patent Document 1).
しかしながら、油圧アクチュエータを駆動するためのエンジン、電動機、油圧ポンプ等を含む駆動系は、全体として一体に回転する。そのため、例えば、回転動作等に異常があったとしても、その原因がエンジン、電動機、油圧ポンプを含む動力を伝達する伝達機構部等のどの部分に異常があるのかを特定することができない可能性がある。 However, the drive system including the engine for driving the hydraulic actuator, the electric motor, the hydraulic pump, and the like rotates integrally as a whole. Therefore, for example, even if there is an abnormality in the rotational operation, it may not be possible to identify which part of the transmission mechanism, including the engine, the motor, and the hydraulic pump, is abnormal. There is.
そこで、上記課題に鑑み、駆動系における異常箇所を特定することが可能なショベル等を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an excavator or the like capable of identifying an abnormal portion in a drive system.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、
前記エンジンをアシストして前記油圧ポンプを駆動する電動機と、
前記エンジン及び前記電動機の動力を前記油圧ポンプに伝達する伝達機構部と、
前記油圧ポンプが所定の負荷状態で所定の動作をするように、前記エンジンを単体駆動させたときの前記エンジンの動作状態又は制御状態に関する情報と、前記油圧ポンプが前記所定の負荷状態で前記所定の動作をするように、前記電動機を単体駆動させたときの前記電動機の前記動作状態又は制御状態に関する情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得される、前記エンジン及び前記電動機のそれぞれの前記動作状態又は制御状態に関する情報に基づき、前記エンジン、前記電動機、及び前記伝達機構部のうちの何れに異常があるかを特定する異常特定部と、を備える、
ショベルが提供される。
また、本発明の他の実施形態では、
油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、前記エンジンをアシストして前記油圧ポンプを駆動する電動機と、前記エンジン及び前記電動機の動力を前記油圧ポンプに伝達する伝達機構部と、を備えるショベルに関する異常を診断する診断装置が実行する診断方法であって、
前記油圧ポンプが所定の負荷状態で所定の動作をするように、前記エンジンを単体駆動させたときの前記エンジンの動作状態又は制御状態に関する情報と、前記油圧ポンプが前記所定の負荷状態で前記所定の動作をするように、前記電動機を単体駆動させたときの前記電動機の前記動作状態又は制御状態に関する情報とを取得する情報取得ステップと、
前記情報取得ステップで取得される、前記エンジン及び前記電動機のそれぞれの前記動作状態又は制御状態に関する情報に基づき、前記エンジン、前記電動機、及び前記伝達機構部のうちの何れに異常があるかを特定する異常特定ステップと、を含む、
診断方法が提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment of the present invention,
Hydraulic actuator and
A hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator,
The engine that drives the hydraulic pump and
An electric motor that assists the engine to drive the hydraulic pump,
A transmission mechanism unit that transmits the power of the engine and the electric motor to the hydraulic pump, and
Information on the operating state or control state of the engine when the engine is independently driven so that the hydraulic pump performs a predetermined operation under a predetermined load state, and the hydraulic pump under the predetermined load state. An information acquisition unit that acquires information on the operating state or control state of the electric motor when the electric motor is driven as a single unit so as to perform the predetermined operation .
Which of the engine, the motor, and the transmission mechanism has an abnormality based on the information regarding the operating state or the control state of each of the engine and the electric motor acquired by the information acquisition unit. Equipped with an abnormality identification part that identifies
Excavator is provided.
Further, in another embodiment of the present invention,
The hydraulic actuator, the hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator, the engine that drives the hydraulic pump, the electric motor that assists the engine to drive the hydraulic pump, and the power of the engine and the electric motor are said to be the same. It is a diagnostic method executed by a diagnostic device that diagnoses an abnormality related to an excavator equipped with a transmission mechanism unit that transmits to a hydraulic pump.
Information on the operating state or control state of the engine when the engine is independently driven so that the hydraulic pump performs a predetermined operation under a predetermined load state, and the predetermined state of the hydraulic pump under the predetermined load state. An information acquisition step for acquiring information on the operating state or control state of the electric motor when the electric motor is driven as a single unit so as to perform the operation of
Based on the information regarding the operating state or the control state of each of the engine and the electric motor acquired in the information acquisition step, it is specified which of the engine, the electric motor, and the transmission mechanism portion has an abnormality. Anomalous identification steps, including,
A diagnostic method is provided.
上述の実施形態によれば、駆動系における異常箇所を特定することが可能なショベル等を提供することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to provide an excavator or the like capable of identifying an abnormal portion in the drive system.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
［ショベルの概要］ [Overview of excavator]
まず、図１を参照して、本実施形態に係るショベル５００の概要について説明をする。
First, the outline of the
図１は、本実施形態に係るショベル５００の側面図である。
FIG. 1 is a side view of the
本実施形態に係るショベル５００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業装置）としてのブーム４、アーム５、及びバケット６と、オペレータが搭乗するキャビン１０を備える。
The
下部走行体１は、例えば、左右１対のクローラを含み、それぞれのクローラが走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ（図２参照）で油圧駆動されることにより、ショベル５００を走行させる。
The lower traveling
上部旋回体３は、後述する旋回用電動機２１（図２参照）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。
The upper swivel body 3 is driven by a swivel motor 21 (see FIG. 2), which will be described later, to swivel with respect to the lower traveling
ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、バケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。
The boom 4 is pivotally attached to the center of the front portion of the upper swing body 3 so as to be upright, an arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so as to be vertically rotatable, and a bucket 6 is vertically attached to the tip of the arm 5. Rotatably pivoted. The boom 4, arm 5, and bucket 6 are each hydraulically driven by a boom cylinder 7, an
キャビン１０は、オペレータが搭乗する操縦室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。
The
［ショベルの構成］
次に、図２を参照して、ショベル５００の構成について説明する。
[Excavator configuration]
Next, the configuration of the
図２は、本実施形態に係るショベル５００の構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the
尚、図中、機械的動力ラインは二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御ラインは細い実線でそれぞれ示される。 In the figure, the mechanical power line is shown by a double line, the high-pressure hydraulic line is shown by a thick solid line, the pilot line is shown by a broken line, and the electric drive / control line is shown by a thin solid line.
本実施形態に係るショベル５００の油圧アクチュエータを油圧駆動する油圧駆動系は、エンジン１１と、電動発電機１２と、減速機１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７を含む。また、本実施形態に係るショベル５００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の油圧アクチュエータを含む。
The hydraulic drive system for hydraulically driving the hydraulic actuator of the
エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ：Engine Control Module）７５による制御の下、予め設定される目標回転数で一定回転し、減速機１３を介してメインポンプ１４、パイロットポンプ１５を駆動する。また、エンジン１１は、減速機１３を介して電動発電機１２を駆動し、電動発電機１２に発電させる。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、その出力軸には、トルク変動を吸収するフライホイール１１Ｆが設けられる。
The
電動発電機１２（電動機の一例）は、エンジン１１をアシストしてメインポンプ１４を駆動する、油圧駆動系におけるアシスト動力源であり、例えば、エンジン１１及び減速機１３と共に一体として上部旋回体３の後部に搭載される。電動発電機１２は、インバータ１８Ａを介してキャパシタ１９を含む蓄電系１２０と接続され、インバータ１８Ａを介してキャパシタ１９や旋回用電動機２１から供給される三相交流電力で力行運転し、減速機１３を介してメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。また、電動発電機１２は、エンジン１１により駆動されることにより発電運転を行い、発電電力をキャパシタ１９や旋回用電動機２１に供給することができる。電動発電機１２の力行運転と発電運転との切替制御は、後述するコントローラ３０によってインバータ１８Ａが駆動制御されることにより実現される。
The motor generator 12 (an example of a motor) is an assist power source in a hydraulic drive system that assists the
減速機１３は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、エンジン１１及び後述する電動発電機１２が接続される２つの入力軸と、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が直列に同軸接続される１つの出力軸を有する。減速機１３は、エンジン１１及び電動発電機１２の動力を所定の減速比でメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に伝達することができる。また、減速機１３は、エンジン１１の動力を所定の減速比で、電動発電機１２とメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５とに分配して伝達することができる。以下、本実施形態では、減速機１３におけるエンジン１１の出力軸からメインポンプ１４の入力軸への減速比と、電動発電機１２の出力軸からメインポンプ１４の入力軸への減速比は、同じである前提で説明を進める。
Like the
メインポンプ１４（油圧ポンプの一例）は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ライン１６を通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、エンジン１１、或いは、エンジン１１及び電動発電機１２により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、後述するコントローラ３０による制御の下、レギュレータ（不図示）が斜板の角度（傾転角）を制御することでピストンのストローク長を調整し、吐出流量（吐出圧）を制御することができる。
The main pump 14 (an example of a hydraulic pump) is mounted on the rear part of the upper swing body 3 like the
コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ライン１６を介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６の操作状態に応じて、油圧アクチュエータである走行油圧モータ１Ａ（右用），１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の油圧制御弁（方向切換弁）を含むバルブユニットである。
The control valve 17 is, for example, a hydraulic control device mounted in the central portion of the upper swing body 3 and controls the hydraulic drive system in response to an operation on the
本実施形態に係るショベル５００の電動アクチュエータを駆動する電気駆動系は、旋回用電動機２１と、メカニカルブレーキ２３と、旋回減速機２４を含む。
The electric drive system for driving the electric actuator of the
旋回用電動機２１は、下部走行体１に対して上部旋回体３を旋回自在に接続する旋回機構２を駆動する、即ち、上部旋回体３を下部走行体１に対して旋回自在に駆動する電動アクチュエータである。旋回用電動機２１は、コントローラ３０による制御の下、上部旋回体３を旋回駆動する力行運転、及び回生電力を発生させて上部旋回体３を旋回制動する回生運転を行う。旋回用電動機２１は、インバータ１８Ｂを介して蓄電系１２０に接続され、インバータ１８Ｂを介してキャパシタ１９や電動発電機１２から供給される三相交流電力により駆動される。また、旋回用電動機２１は、インバータ１８Ｂを介して、回生電力をキャパシタ１９や電動発電機１２に供給する。これにより、回生電力で、キャパシタ１９を充電したり、電動発電機１２を駆動したりすることができる。旋回用電動機２１の力行運転と回生運転との切替制御は、コントローラ３０によってインバータ１８Ｂが駆動制御されることにより実現される。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。
The turning
メカニカルブレーキ２３は、コントローラ３０による制御の下、上部旋回体３（具体的には、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａ）に対して、機械的に制動力を発生させ、上部旋回体３を旋回制動すると共に、上部旋回体３の停止状態を維持させる。
Under the control of the
尚、図２中において、旋回減速機２４とメカニカルブレーキ２３とは、簡単のため、別のブロック要素として記載されるが、メカニカルブレーキ２３は、例えば、旋回減速機２４に含まれる複数の減速機の間に組み込まれる態様の油圧式ブレーキであってもよいし、旋回減速機２４と別体に設けられる態様の電磁式ブレーキであってもよい。
In FIG. 2, the
旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａと接続され、旋回用電動機２１の出力（トルク）を所定の減速比で減速させることにより、トルクを増大させて、上部旋回体３を旋回駆動する。即ち、力行運転の際、旋回用電動機２１は、旋回減速機２４を介して、上部旋回体３を旋回駆動する。また、旋回減速機２４は、上部旋回体３の慣性回転力を増速させて旋回用電動機２１に伝達し、回生電力を発生させる。即ち、回生運転の際、旋回用電動機２１は、旋回減速機２４を介して伝達される上部旋回体３の慣性回転力により回生発電を行い、上部旋回体３を旋回制動する。
The
本実施形態に係るショベル５００の電動発電機１２及び旋回用電動機２１を駆動する電源である蓄電系１２０は、キャパシタ１９と、ＤＣバス１００と、昇降圧コンバータ１１０を含む。蓄電系１２０は、例えば、インバータ１８Ａ，１８Ｂと共に、上部旋回体３の右側前部に搭載される。
The
キャパシタ１９は、電動発電機１２、旋回用電動機２１に電力を供給すると共に、ＤＣバス１００及び昇降圧コンバータ１１０を介して供給される電動発電機１２、旋回用電動機２１の発電電力を充電する。
The
ＤＣバス１００は、インバータ１８Ａ，１８Ｂと昇降圧コンバータ１１０との間に配設され、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を制御する。
The
昇降圧コンバータ１１０は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態等に応じて、ＤＣバス１００の電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える。これにより、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受が実現される。昇降圧コンバータ１１０の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス１００の電圧検出値、キャパシタ１９の電圧検出値、及びキャパシタ１９の電流検出値に基づき、コントローラ３０により実現される。
The buck-
本実施形態に係るショベル５００の操作系は、パイロットポンプ１５、操作装置２６、圧力センサ２９等を含む。
The operation system of the
パイロットポンプ１５は、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットライン２５を介して操作装置２６にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、エンジン１１、或いはエンジン１１及び電動発電機１２により駆動される。
The
操作装置２６は、レバー２６Ａ，２６Ｂと、ペダル２６Ｃを含む。操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、それぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等）や電動アクチュエータ（旋回用電動機２１等）の操作を行うための操作入力手段である。操作装置２６（レバー２６Ａ，２６Ｂ、及びペダル２６Ｃ）は、油圧ライン２７を介して、コントロールバルブ１７にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット信号（パイロット圧）が入力される。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。
The operating
圧力センサ２９は、上述の如く、油圧ライン２８を介して操作装置２６と接続され、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素（油圧アクチュエータ）の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。圧力センサ２９は、コントローラ３０に接続され、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じた圧力信号（圧力検出値）がコントローラ３０に入力される。
As described above, the
本実施形態に係るショベル５００の制御系は、コントローラ３０と、ＥＣＭ７５と、エンジン回転数センサ１１ａと、インバータ１８Ａと、回転位置センサ１２ａと、電流センサ１２ｂと、インバータ１８Ｂと、電流センサ２１ｓと、レゾルバ２２を含む。
The control system of the
コントローラ３０は、ショベル５００の駆動制御を行う制御装置である。例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、ＥＣＭ７５を介して、エンジン１１の駆動制御を行う。また、コントローラ３０は、圧力センサ２９から入力される、操作装置２６における各種動作要素（即ち、各種油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータ）の操作状態に対応する検出値等に基づき、インバータ１８Ａ，１８Ｂを介して、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の駆動制御を行う。また、コントローラ３０は、上述の如く、ＤＣバス１００の電圧検出値、キャパシタ１９の電圧検出値、及びキャパシタ１９の電流検出値等に基づき、昇降圧コンバータ１１０の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行う。また、コントローラ３０は、油圧駆動系におけるエンジン１１、電動発電機１２、並びにフライホイール１１Ｆ及びメインポンプ１４等を含む、エンジン１１及び電動発電機１２の動力をメインポンプ１４に伝達する伝達機構部の異常診断を行う。
The
コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いはその組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｉ／Ｏ（Input-Output interface）等を含むマイクロコンピュータで構成され、ＲＯＭに格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能が実現される。コントローラ３０は、上述の異常診断に関する機能部として、診断用制御部３０１と、診断用情報取得部３０２と、異常診断部３０３を含む。
The function of the
尚、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラにより実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。
It should be noted that some of the functions of the
診断用制御部３０１は、異常診断用のデータを取得するために、エンジン１１及び電動発電機１２の駆動制御を行う。診断用制御部３０１は、エンジン１１及び電動発電機１２を、それぞれ、メインポンプ１４が所定の負荷条件（以下、「診断用負荷条件」と称する）及び所定の駆動条件（以下、「診断用駆動条件」）を満足するように、単体駆動させる。換言すれば、診断用制御部３０１は、メインポンプが診断用負荷条件に対応する負荷状態で診断用駆動条件に対応する所定の動作をするように、エンジン１１及び電動発電機１２を、それぞれ、単体駆動させる。
The
以下、本実施形態では、診断用負荷条件は、油圧アクチュエータが駆動されないメインポンプ１４の無負荷状態である前提で説明を進める。メインポンプ１４の無負荷状態は、例えば、パイロットライン２５に設けられる電磁切換弁（不図示）を連通状態から非連通状態（遮断状態）に切り換えることにより実現されてよい。この場合、操作装置２６には、パイロットポンプ１５からのパイロット圧が入力されないため、操作装置２６から操作状態に応じたパイロット圧がコントロールバルブ１７に出力されず、操作装置２６が操作されても、油圧アクチュエータは駆動されない。
Hereinafter, in the present embodiment, the diagnostic load condition will be described on the premise that the main pump 14 in which the hydraulic actuator is not driven is in a no-load state. The no-load state of the main pump 14 may be realized, for example, by switching the electromagnetic switching valve (not shown) provided in the
また、本実施形態では、上述の如く、減速機１３におけるエンジン１１とメインポンプ１４との間の減速機と、電動発電機１２とメインポンプ１４との間の減速比が同じである。そのため、メインポンプ１４が所定の駆動条件で駆動される場合、エンジン１１及び電動発電機１２は同じ動作条件で動作する。つまり、メインポンプ１４が診断用駆動条件を満足するようにエンジン１１及び電動発電機１２を単体駆動させることは、エンジン１１及び電動発電機１２をそれぞれ同じ駆動条件を満足するように単体駆動させることに等しい。以下、本実施形態では、診断用駆動条件は、エンジン１１及び電動発電機１２の駆動条件（以下、「単体駆動条件」と称する）と同義的な意味で用い、当該単体駆動条件は、エンジン１１及び電動発電機１２を所定回転数（以下、「診断用目標回転数」と称する）で一定回転させることである前提で説明を進める。
Further, in the present embodiment, as described above, the reduction ratio between the
具体的には、診断用制御部３０１は、メインポンプ１４の無負荷状態において、ＥＣＭ７５に制御指令を出力し、ＥＣＭ７５を介して、所定時間だけ、エンジン１１を診断用目標回転数で一定回転させる。また、診断用制御部３０１は、メインポンプ１４の無負荷状態において、インバータ１８Ａの駆動部１８２Ａに制御指令を出力し、駆動部１８２Ａを介して、所定時間だけ、電動発電機１２を診断用目標回転数で一定回転させる。
Specifically, the
診断用情報取得部３０２（情報取得部の一例）は、診断用制御部３０１によりエンジン１１及び電動発電機１２が、それぞれ、単体駆動されているときに、それぞれの動作状態に関する情報及び制御状態に関する情報（以下、単に「動作情報」及び「制御情報」と称する）を取得する。本実施形態では、診断用情報取得部３０２は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの動作情報として、ＥＣＭ７５及びインバータ１８Ａ（具体的には、駆動部１８２Ａ）から入力される回転速度の測定値の時系列データを取得する。また、診断用情報取得部３０２は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの制御情報として、ＥＣＭ７５及びインバータ１８Ａから入力されるトルク指令値の時系列データを取得する。
The diagnostic information acquisition unit 302 (an example of the information acquisition unit) relates to information and control states regarding the respective operating states when the
異常診断部３０３（異常特定部の一例）は、診断用情報取得部３０２により取得される、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれを、同じ診断用負荷条件において、同じ診断用駆動条件を満足するように単体駆動させたときの動作情報又は制御情報（以下、「エンジン１１の診断時の動作情報又は制御情報」及び「電動発電機１２の診断時の動作情報又は制御情報」と称する）に基づき、エンジン１１、電動発電機１２、及びメインポンプ１４を含む伝達機構部の異常診断を行う。具体的には、異常診断部３０３は、エンジン１１の診断時の動作情報と電動発電機１２の診断時の動作情報との差異、又は、エンジン１１の診断時の制御情報と電動発電機１２の診断時の制御情報との間の差異に基づき、エンジン、電動機、及び伝達機構部の何れに異常があるかを特定する。
The abnormality diagnosis unit 303 (an example of the abnormality identification unit) satisfies the same diagnostic drive conditions for each of the
より具体的には、異常診断部３０３は、エンジン１１の診断時の動作情報と電動発電機１２の診断時の動作情報、又は、エンジン１１の診断時の制御情報と電動発電機１２の診断時の制御情報との間に、予め想定される所定基準（以下、単に「所定基準」と称する）を超える差異があるか否かについて分析を行う。本実施形態では、上述の如く、エンジン１１及び電動発電機１２が同じ診断用目標回転数で一定回転するため、エンジン１１及び電動発電機１２が正常である場合、それぞれの診断時の動作情報又は制御情報の間には、それぞれの特性上の差異（例えば、制御指令に対する応答特性等の差異）、それぞれの動作情報を取得するセンサの精度の差異（例えば、エンジン回転数センサ１１ａと回転位置センサ１２ａとの間の精度上の差異）等しか現れないと考えられるからである。
More specifically, the
例えば、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報の間の時系列上における所定基準を超える差異の有無（例えば、回転速度の測定値或いはトルク指令値の差異が所定閾値を超えているか否か等）について分析を行う。また、例えば、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報（時系列データ）に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を施し、周波数特性において、所定基準を超える差異の有無の分析を行う。この場合、異常診断部３０３は、ある周波数成分におけるゲインの差異が所定閾値を超えているか否かや何れか一方だけに現れる特異な周波数成分の有無等を分析することにより、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報の間に、所定基準を超える差異があるか否かを判定してよい。
For example, the
異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報の間に、所定基準を超える差異がないと判定した場合、エンジン１１の診断時の動作情報又は制御情報及び電動発電機１２の同情報のうちの何れか一方或いは両方について、所定の正常範囲内にあるか正常範囲外にあるかを判定する。そして、異常診断部３０３は、更に、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報に関する情報が正常範囲外であると判定した場合、エンジン１１及び電動発電機１２以外の駆動部分、即ち、メインポンプ１４を含む伝達機構部に異常があると特定することができる。
When the
例えば、異常診断部３０３は、周波数特性において、正常範囲で想定される周波数成分以外の特異な周波数成分の有無に基づき、エンジン１１又は電動発電機１２の診断時の動作情報又は制御情報が、正常範囲内であるか正常範囲外であるかを判定する。また、例えば、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２の制御情報が、診断用負荷条件及び診断用動作条件から想定される範囲内にあるか否かに基づき、エンジン１１又は電動発電機１２の診断時の動作情報又は制御情報が、正常範囲内であるか正常範囲外であるかを判定する。具体的には、異常診断部３０３は、例えば、トルク指令値が、メインポンプ１４の無負荷状態における診断用目標回転数での一定回転動作から想定されるエンジン１１或いは電動発電機１２のトルクの上限値（閾値）を超えているか否かに基づき、トルク指令値が正常範囲内であるか正常範囲外であるかを判定してよい。以下、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報の間に、所定基準を超える差異があると判定された場合についても、同様の方法で、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報が、正常範囲内にあるか正常範囲外にあるかの判定を行うことができる。
For example, in the
一方、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報の間に、所定基準を超える差異があると判定した場合、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報について、所定の正常範囲内にあるか正常範囲外にあるかを判定する。そして、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のうち、正常範囲外にあると判定された、診断時の動作情報又は制御情報に対応する一方に異常があると特定することができる。
On the other hand, when the
コントローラ３０による異常診断に関する処理（以下、「異常診断処理」と称する）の詳細については、後述する（図３、図４参照）。 Details of the process related to the abnormality diagnosis by the controller 30 (hereinafter referred to as “abnormality diagnosis process”) will be described later (see FIGS. 3 and 4).
ＥＣＭ７５は、コントローラ３０から制御指令に基づき、エンジン１１を駆動制御する。例えば、ＥＣＭ７５は、エンジン回転数センサ１１ａから入力される検出信号に対応するエンジン１１の回転数（回転速度）の測定値に基づき、コントローラ３０からの制御指令に対応する目標回転数でエンジン１１が一定回転するように、エンジン１１のトルク指令を生成する。そして、ＥＣＭ７５は、生成したトルク指令に応じたトルクがエンジン１１に発生するような駆動指令を、エンジン１１の燃料噴射装置等の各種アクチュエータに出力する。
The
エンジン回転数センサ１１ａは、エンジン１１の回転数を検出する既知の検出手段である。エンジン回転数センサ１１ａは、一対一の通信線やＣＡＮ等の車載ネットワークを通じてＥＣＭ７５と通信可能に接続され、エンジン１１の回転数に対応する検出信号は、ＥＣＭ７５に入力される。
The engine
インバータ１８Ａは、インバータ回路１８１Ａと、駆動部１８２Ａを含む。また、インバータ１８Ａに関連する構成要素として、回転位置センサ１２ａと、電流センサ１２ｂがある。
The
インバータ回路１８１Ａは、駆動部１８２Ａから入力される駆動指令、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）指令に基づき、作動する。具体的には、インバータ回路１８１Ａは、当該駆動信号に基づき、蓄電系１２０から供給される電力を、電動発電機１２を駆動する三相交流電力に変換したり、電動発電機１２からの発電電力を直流電力に変換し蓄電系１２０に供給したりする。例えば、インバータ回路１８１Ａは、６組のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子及び還流ダイオードの並列接続体を含むフルブリッジ回路により構成される。
The inverter circuit 181A operates based on a drive command input from the
駆動部１８２Ａは、一対一の通信線やＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを通じてインバータ１８Ａと通信可能に接続されるコントローラ３０から入力される制御指令（具体的には、速度指令）に基づき、駆動指令を生成する。例えば、駆動部１８２Ａは、上述のフルブリッジ回路におけるそれぞれのスイッチング素子をゲート駆動するドライバＩＣ（Integrated Circuit）である。具体的には、駆動部１８２Ａは、回転位置センサ１２ａの検出信号に対応する電動発電機１２の回転速度の計測値、及び電流センサ１２ｂの検出信号に対応する電動発電機１２のトルクの計測値に基づき、速度・トルクフィードバック制御を行ってよい。そして、駆動部１８２Ａは、電動発電機１２に対するトルク指令値を生成し、トルク指令値に対応する電流を電動発電機１２に流すための駆動指令をインバータ回路１８１Ａに出力する。
The
また、駆動部１８２Ａは、コントローラ３０からの制御指令に基づき、回転速度の計測値、及びトルク指令値をコントローラ３０に送信する。
Further, the
尚、駆動部１８２Ａは、インバータ１８Ａの外部、例えば、コントローラ３０に内蔵されてもよい。また、コントローラ３０は、電動発電機１２の回転速度の計測値に対応する回転位置センサ１２ａから検出値を直接的に取得することにより、電動発電機１２の回転速度の計測値を取得（算出）してもよい。
The
回転位置センサ１２ａは、電動発電機１２の回転位置を検出する。回転位置センサ１２ａは、例えば、ロータリエンコーダやレゾルバであってよい。回転位置センサ１２ａは、一対一の通信線やＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを通じてインバータ１８Ａと通信可能に接続され、電動発電機１２の回転位置に対応する検出信号は、インバータ１８Ａに取り込まれる。
The rotation position sensor 12a detects the rotation position of the
電流センサ１２ｂは、電動発電機１２の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれの電流を検出する。電流センサ１２ｂは、例えば、電動発電機１２とインバータ１８Ａとの間の電力経路に設けられ、電動発電機１２の電流を検出可能であれば、磁気抵抗効果を用いる磁気センサであってもよいし、シャント抵抗等を用いる直接計測式のセンサであってもよい。以下、電流センサ２１ｓについても同様である。具体的には、電流センサ１２ｂは、三相のうちの少なくとも二相の電流を検出可能な態様、即ち、複数の電流センサを含む態様で設けられる。二相の電流から残り一相の電流値を算出可能だからである。以下、旋回用電動機２１に関する電流センサ２１ｓについても同様である。電流センサ１２ｂは、例えば、一対一の通信線やＣＡＮ等の車載ネットワークを通じてインバータ１８Ａと通信可能に接続され、電流センサ１２ｂによる電動発電機１２の三相それぞれの電流に対応する検出信号は、インバータ１８Ａに取り込まれる。
The
尚、電流センサ１２ｂは、インバータ１８Ａに内蔵され、インバータ１８Ａから出力される電流を検出する態様であってもよい。
The
インバータ１８Ｂは、蓄電系１２０を電源として、旋回用電動機２１を駆動する三相交流電力を出力したり、旋回用電動機２１の発電電力を蓄電系１２０に供給したりする。具体的には、インバータ１８Ｂは、内蔵される駆動回路（不図示）が、コントローラ３０から入力される制御指令に基づき、駆動指令、例えば、ＰＷＭ指令を生成する。より具体的には、当該駆動回路は、レゾルバ２２及び電流センサ２１ｓの検出信号に対応する旋回用電動機２１の回転速度及び出力トルクの測定値に基づき、速度・トルクフィードバック制御を行うことにより、駆動指令を生成してよい。そして、インバータ１８Ｂは、該駆動指令に基づき、内蔵されるインバータ回路（不図示）が、蓄電系１２０から供給される電力を、旋回用電動機２１を駆動する三相交流電力に変換したり、旋回用電動機２１からの回生電力を直流電力に変換し蓄電系１２０に供給したりする。
The
尚、インバータ１８Ｂのインバータ回路を駆動する駆動回路は、インバータ１８Ｂの外部、例えば、コントローラ３０に内蔵される態様であってもよい。
The drive circuit for driving the inverter circuit of the
電流センサ２１ｓは、旋回用電動機２１の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれの電流を検出する。電流センサ２１ｓは、例えば、旋回用電動機２１とインバータ１８Ｂとの間の電力経路に設けられる。電流センサ２１ｓは、例えば、一対一の通信線やＣＡＮ等の車載ネットワークを通じてインバータ１８Ｂと通信可能に接続され、旋回用電動機２１の三相それぞれの電流に対応する検出信号は、インバータ１８Ｂに取り込まれる。
The current sensor 21s detects the current of each of the three phases (U phase, V phase, W phase) of the
尚、電流センサ２１ｓは、インバータ１８Ｂに内蔵され、インバータ１８Ｂから出力される電流を検出する態様であってもよい。
The current sensor 21s may be built in the
レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転位置（回転角）等を検出する。レゾルバ２２は、一対一の通信線やＣＡＮ等の車載ネットワークを通じてインバータ１８Ｂと通信可能に接続され、旋回用電動機２１の回転角に対応する検出信号は、インバータ１８Ｂに取り込まれる。
The
［異常診断処理の詳細］
次に、図３及び図４を参照して、コントローラ３０による異常診断処理について具体的に説明する。
[Details of abnormality diagnosis processing]
Next, the abnormality diagnosis process by the
まず、図３は、コントローラ３０による異常診断処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば、オペレータやサービスマン等による所定操作に基づき、ショベル５００が通常作業モードから異常診断モードに移行した場合に、実行される。以下、図４についても同様である。
First, FIG. 3 is a flowchart schematically showing an example of abnormality diagnosis processing by the
ステップＳ３０２にて、診断用制御部３０１は、ＥＣＭ７５を介して、診断用負荷条件において、診断用駆動条件を満足するように、エンジン１１を単体駆動させる。本例では、診断用制御部３０１は、メインポンプ１４の無負荷状態において、エンジン１１を診断用目標回転数で所定時間だけ一定回転させる。
In step S302, the
ステップＳ３０４にて、診断用情報取得部３０２は、診断用制御部３０１によりエンジン１１が単体駆動されている所定時間におけるエンジン１１の動作情報及び制御情報を取得する。本例では、診断用情報取得部３０２は、診断用制御部３０１によりエンジン１１が単体駆動されている所定時間において、ＥＣＭ７５から入力されるエンジン１１の回転速度の測定値及びトルク指令値を取得する。
In step S304, the diagnostic
ステップＳ３０６にて、診断用制御部３０１は、インバータ１８Ａを介して、診断用負荷条件において、診断用駆動条件を満足するように、電動発電機１２を単体駆動させる。本例では、診断用制御部３０１は、エンジン１１の単体駆動時の場合と同様、メインポンプ１４の無負荷状態において、エンジン１１を診断用目標回転数で所定時間だけ一定回転させる。
In step S306, the
ステップＳ３０８にて、診断用情報取得部３０２は、診断用制御部３０１により電動発電機１２が単体駆動されている所定時間における電動発電機１２の動作情報及び制御情報を取得する。本例では、診断用情報取得部３０２は、診断用制御部３０１によりエンジン１１が単体駆動されている所定時間において、インバータ１８Ａから入力される電動発電機１２の回転速度の測定値及びトルク指令値を取得する。
In step S308, the diagnostic
尚、ステップＳ３０４，Ｓ３０８のそれぞれにおいて、診断用情報取得部３０２は、動作情報及び制御情報のうちの同じ一方だけ（例えば、エンジン１１の動作情報と電動発電機１２の動作情報だけ）を取得してもよい。また、ステップＳ３０４において、診断用情報取得部３０２は、エンジン１１の回転速度の測定値として、インバータ１８Ａから入力される電動発電機１２の回転速度の測定値を取得してもよい。上述の如く、減速機１３におけるエンジン１１とメインポンプ１４との間の減速比と、電動発電機１２とメインポンプ１４との間の減速比が同じであり、エンジン１１が単体駆動される場合、電動発電機１２も無負荷状態（即ち、非発電状態）において同じ回転数で回転していると考えられるからである。また、代わりに、ステップＳ３０８にて、診断用情報取得部３０２は、電動発電機１２の回転速度の測定値として、ＥＣＭ７５から入力されるエンジン１１の回転速度の測定値を取得してもよい。同様に、減速機１３におけるエンジン１１とメインポンプ１４との間の減速比と、電動発電機１２とメインポンプ１４との間の減速比が同じであり、電動発電機１２が単体駆動される場合、エンジン１１も同じ回転数で回転していると考えられるからである。これにより、後述の如く、エンジン１１の回転速度の計測値と電動発電機１２の回転速度の計測値との間の差異が分析される場合に、それぞれの回転速度の計測値のベースとなるセンサ間の精度上の差異を考慮する必要が無くなる。
In each of steps S304 and S308, the diagnostic
ステップＳ３１０にて、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報に所定基準を超える差異があるか否かを判定する。本例では、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の回転速度の測定値或いはトルク指令値に所定基準を超える差異があるか否かを判定する。異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報に所定基準を超える差異がない場合、ステップＳ３１２に進み、所定基準を超える差異がある場合、ステップＳ３１８に進む。
In step S310, the
ステップＳ３１２にて、異常診断部３０３は、更に、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報（回転速度の測定値）又は制御情報（トルク指令値）が正常範囲内であるか正常範囲外であるかを判定する。異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報（回転速度の測定値）又は制御情報（トルク指令値）が正常範囲内である場合、ステップＳ３１４に進み、正常範囲外である場合、ステップＳ３１６に進む。
In step S312, the
ステップＳ３１４にて、異常診断部３０３は、エンジン１１、電動発電機１２、並びに、エンジン１１及び電動発電機１２からメインポンプ１４に動力を伝達する伝達機構部を含む駆動系が正常であると判定し、今回の処理を終了する。
In step S314, the
一方、ステップＳ３１６にて、異常診断部３０３は、メインポンプ１４を含む伝達機構部に異常があると特定し、今回の処理を終了する。
On the other hand, in step S316, the
他方、ステップＳ３１８にて、異常診断部３０３は、エンジン１１の診断時の動作情報（回転速度の測定値）又は制御情報（トルク指令値）が正常範囲内であるか正常範囲外であるかを判定する。異常診断部３０３は、エンジン１１の診断時の動作情報（回転速度の測定値）又は制御情報（トルク指令値）が正常範囲外である場合、ステップＳ３２０に進み、正常範囲内である場合、ステップＳ３２２に進む。
On the other hand, in step S318, the
ステップＳ３２０にて、異常診断部３０３は、エンジン１１に異常があると特定し、今回の処理を終了する。
In step S320, the
一方、ステップＳ３２２にて、異常診断部３０３は、電動発電機１２の診断時の動作情報（回転速度の測定値）又は制御情報（トルク指令値）が正常範囲内であるか正常範囲外であるかを判定する。異常診断部３０３は、電動発電機１２の診断時の動作情報（回転速度の測定値）又は制御情報（トルク指令値）が正常範囲外である場合、ステップＳ３２４に進み、正常範囲内である場合、ステップＳ３１４に進む。
On the other hand, in step S322, the
ステップＳ３２４にて、異常診断部３０３は、電動発電機１２に異常があると特定し、今回の処理を終了する。
In step S324, the
続いて、図４は、コントローラ３０による異常診断処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。
Subsequently, FIG. 4 is a flowchart schematically showing another example of the abnormality diagnosis process by the
本フローチャートは、ステップＳ４０２～Ｓ４１４，Ｓ４１８～Ｓ４２４が、図３のステップＳ３０２～Ｓ３１４，Ｓ３１８～Ｓ３２４と同じであるため、異なる部分を中心に説明する。 In this flowchart, since steps S402 to S414 and S418 to S424 are the same as steps S302 to S314 and S318 to S324 in FIG. 3, different parts will be mainly described.
ステップＳ４１２にて、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報（回転速度の測定値）又は制御情報（トルク指令値）が正常範囲外である場合、ステップＳ４１６に進む。
In step S412, when the operation information (measured value of the rotation speed) or the control information (torque command value) at the time of each diagnosis of the
ステップＳ４１６にて、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報（回転速度の測定値）又は制御情報（トルク指令値）の周波数特性を分析する。
In step S416, the
ステップＳ４１７にて、異常診断部３０３は、ステップＳ４１６の分析結果に基づき、エンジン１１及び電動発電機１２からメインポンプ１４に動力を伝達する伝達機構部における異常がある詳細部位を特定し、今回の処理を終了する。例えば、伝達機構部に含まれるフライホイール１１Ｆ、減速機１３、メインポンプ１４、及び入出力軸を連結するカップリング（不図示）等は、それぞれに異なる固有振動数を有し、伝達機構部におけるそれぞれの部位に異常が発生した場合、それぞれに固有の振動成分が増幅される可能性が高い。そのため、異常診断部３０３は、伝達機構部に含まれるフライホイール１１Ｆ、減速機１３、メインポンプ１４、カップリング等の各部位の固有振動数に対応する周波数成分が正常時に相当する基準に対して増加しているか否か等を分析することにより、伝達機構部における異常がある詳細部位を特定することができる。
In step S417, the
［作用］
このように、本実施形態では、診断用情報取得部３０２は、メインポンプ１４が所定の負荷状態で所定の動作をする（つまり、メインポンプ１４が診断用負荷条件及び診断用駆動条件を満足する）ように、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれを単体駆動させたときのエンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの動作状態又は制御状態に関する情報を取得する。そして、異常診断部３０３は、診断用情報取得部３０２により取得される、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの動作状態又は制御状態に関する情報に基づき、エンジン１１、電動発電機１２、並びに、エンジン１１及び電動発電機１２からの動力をメインポンプ１４に伝達する伝達機構部の何れに異常があるかを特定する。
[Action]
As described above, in the present embodiment, the diagnostic
これにより、異常診断部３０３は、メインポンプ１４の同じ診断用負荷条件及び診断用駆動条件に対応するエンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの単体駆動時のデータを比較したり、それぞれが正常範囲にあるか否かを判定したり等の分析することができる。そのため、例えば、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの単体駆動時のデータの間に想定を超える差異が無く、且つ、データが正常範囲外である場合、エンジン１１及び電動発電機１２以外、つまり、伝達機構部に異常があると特定できる。また、例えば、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの単体駆動時のデータの間に想定を超える差異ある場合、エンジン１１及び電動発電機１２のうちの単体駆動時のデータが正常範囲外である何れか一方に異常があると特定できる。従って、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの単体駆動時のデータに対する分析結果により、エンジン１１、電動発電機１２、及び伝達機構部の何れに異常があるかを特定することができる。
As a result, the
また、本実施形態では、異常診断部３０３は、診断用情報取得部３０２により取得される、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの動作状態又は制御状態に関する情報の間の差異に基づき、エンジン１１、電動発電機１２、及び、伝達機構部の何れに異常があるかを特定する。
Further, in the present embodiment, the
これにより、異常診断部３０３は、メインポンプ１４の同じ診断用負荷条件及び診断用駆動条件に対応するエンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの単体駆動時のデータ間の差異に基づき、具体的に、エンジン１１、電動発電機１２、及び、伝達機構部の何れに異常があるかを特定することができる。
As a result, the
また、本実施形態では、異常診断部３０３は、診断用情報取得部３０２により取得される、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの動作状態又は制御状態に関する情報の間に所定基準を超える差異がある場合、エンジン１１及び電動発電機１２のうち、当該動作状態又は当該制御状態に関する情報が所定の正常範囲外にあることを示す一方に異常があると特定する。
Further, in the present embodiment, the
これにより、異常診断部３０３は、具体的に、エンジン１１或いは電動発電機１２の異常を特定できる。
Thereby, the
また、本実施形態では、異常診断部３０３は、診断用情報取得部３０２により取得される、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの動作状態又は制御状態に関する情報の間に所定基準を超える差異がない場合であって、当該動作状態又は当該制御状態に関する情報が所定の正常範囲外にあることを示す場合、伝達機構部に異常があると特定する。
Further, in the present embodiment, the
これにより、異常診断部３０３は、具体的に、伝達機構部の異常を特定できる。
Thereby, the
また、本実施形態では、異常診断部３０３は、診断用情報取得部３０２により取得される、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの動作状態又は制御状態の間に所定基準を超える差異がない場合であって、当該動作状態又は当該制御状態に関する情報が所定の正常範囲外にあることを示す場合、当該動作状態又は当該制御状態に関する情報の周波数特性に基づき、伝達機構部のうちの何れの部分に異常があるかを特定する。
Further, in the present embodiment, the
これにより、異常診断部３０３は、上述の如く、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの単体駆動時のデータの周波数特性において、伝達機構部に含まれる構成部位ごとの固有振動数に対応する周波数成分が増加しているか否か等を判断できる。従って、異常診断部３０３は、具体的に、伝達機構部のうちの異常がある詳細部位を特定することができる。
As a result, as described above, the
また、本実施形態では、異常診断部３０３は、動作状態又は制御状態に関する情報の周波数特性の中に、想定される周波数成分以外の特異な周波数成分が含まれるか否かに基づき、動作状態又は制御状態に関する情報が正常範囲内か正常範囲外かを判定する。
Further, in the present embodiment, the
これにより、異常診断部３０３は、具体的に、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの単体駆動時のデータが正常範囲内か正常範囲外かを判定することができる。
As a result, the
また、本実施形態では、異常診断部３０３は、制御状態に関する情報が、診断用負荷条件及び診断用駆動条件に対応するメインポンプ１４の負荷状態及び所定の動作から想定される範囲内にあるか否かに基づき、制御状態に関する情報が正常範囲内か正常範囲外かを判定する。
Further, in the present embodiment, whether the
これにより、異常診断部３０３は、具体的に、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの単体駆動時のデータ（制御情報）が正常範囲内か正常範囲外かを判定することができる。
Thereby, the
また、本実施形態では、診断用負荷条件に対応するメインポンプ１４の負荷状態は、油圧アクチュエータが駆動されない無負荷状態であり、診断用駆動条件に対応するメインポンプ１４の所定の動作は、所定回転数で一定回転させることである。 Further, in the present embodiment, the load state of the main pump 14 corresponding to the diagnostic load condition is a no-load state in which the hydraulic actuator is not driven, and the predetermined operation of the main pump 14 corresponding to the diagnostic drive condition is predetermined. It is to make a constant rotation at the number of rotations.
これにより、異常診断用のデータから油圧アクチュエータの駆動による影響を排除できる。また、診断用制御部３０１は、エンジン１１及び電動発電機１２を定回転制御すればよく、診断用情報取得部３０２は、比較的容易に、異常診断用のデータを取得することができる。
As a result, the influence of driving the hydraulic actuator can be excluded from the data for abnormality diagnosis. Further, the
また、本実施形態では、診断用情報取得部３０２により取得される動作状態に関する情報は、回転速度の測定値である。
Further, in the present embodiment, the information regarding the operating state acquired by the diagnostic
これにより、診断用情報取得部３０２は、具体的に、エンジン１１及び電動発電機１２のフィードバック制御用に利用される回転速度の測定値を取得することができる。
Thereby, the diagnostic
また、本実施形態では、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの動作状態に関する情報としての回転速度の測定値は、エンジン１１及び電動発電機１２の何れか一方の制御用のセンサ（具体的には、エンジン回転数センサ１１ａ或いは回転位置センサ１２ａ）の検出信号に基づき測定される。
Further, in the present embodiment, the measured value of the rotation speed as information on the operating states of the
これにより、上述の如く、エンジン１１の回転速度の計測値と電動発電機１２の回転速度の計測値との間の差異が分析される場合に、それぞれの回転速度の計測値のベースとなるセンサ間の精度上の差異を考慮する必要が無くなる。つまり、異常診断部３０３は、回転速度の計測値のベースとなるセンサ間の精度上の差異を考慮することなく、異常診断を行うことができる。
As a result, as described above, when the difference between the measured value of the rotation speed of the
また、本実施形態では、制御状態に関する情報は、トルク指令値である。 Further, in the present embodiment, the information regarding the control state is a torque command value.
これにより、診断用情報取得部３０２は、具体的に、エンジン１１及び電動発電機１２の制御用に生成されるトルク指令を取得することができる。
As a result, the diagnostic
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiment for carrying out the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to such a specific embodiment and varies within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be transformed / changed.
例えば、本実施形態において、減速機１３におけるエンジン１１とメインポンプ１４との間の減速比と、電動発電機１２とメインポンプ１４との間の減速比とは、異なっていてもよい。この場合、異常診断部３０３は、エンジン１１及び電動発電機１２のそれぞれの診断時の動作情報又は制御情報に所定基準を超える差異があるか否かを判定する際、所定基準として、減速比が異なることによる差異（例えば、減速比が異なることによるエンジン１１及び電動発電機１２の診断時の回転速度の絶対値の差異等）を予め考慮すればよい。これにより、異常診断部３０３は、上述した実施形態と同様の方法で、異常診断を行うことができる。
For example, in the present embodiment, the reduction ratio between the
１ 下部走行体
１Ａ 走行油圧モータ（油圧アクチュエータ）
１Ｂ 走行油圧モータ（油圧アクチュエータ）
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
８ アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
９ バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
１０ キャビン
１１ エンジン
１１ａ エンジン回転数センサ（センサ）
１１Ｆ フライホイール
１２ 電動発電機
１２ａ 回転位置センサ（センサ）
１２ｂ 電流センサ
１３ 減速機
１４ メインポンプ（油圧ポンプ）
１５ パイロットポンプ
１６ 高圧油圧ライン
１７ コントロールバルブ
１８Ａ インバータ
１８Ｂ インバータ
１９ キャパシタ
２１ 旋回用電動機
２１ｓ 電流センサ
２２ レゾルバ
２３ メカニカルブレーキ
２４ 旋回減速機
２５ パイロットライン
２６ 操作装置
２６Ａ レバー
２６Ｂ レバー
２６Ｃ ペダル
２７ 油圧ライン
２８ 油圧ライン
２９ 圧力センサ
３０ コントローラ
７５ エンジンコントロールモジュール
１００ ＤＣバス
１１０ 昇降圧コンバータ
１２０ 蓄電系
１８１Ａ インバータ回路
１８２Ａ 駆動部
３０１ 診断用制御部
３０２ 診断用情報取得部（情報取得部）
３０３ 異常診断部（異常特定部）
５００ ショベル
1 Lower traveling body 1A Traveling hydraulic motor (hydraulic actuator)
1B traveling hydraulic motor (hydraulic actuator)
2 Swing mechanism 3 Upper swivel body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder (hydraulic actuator)
8 Arm cylinder (hydraulic actuator)
9 Bucket cylinder (hydraulic actuator)
10
15
303 Abnormality diagnosis part (abnormality identification part)
500 excavator
Claims (11)
前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、
前記エンジンをアシストして前記油圧ポンプを駆動する電動機と、
前記エンジン及び前記電動機の動力を前記油圧ポンプに伝達する伝達機構部と、
前記油圧ポンプが所定の負荷状態で所定の動作をするように、前記エンジンを単体駆動させたときの前記エンジンの動作状態又は制御状態に関する情報と、前記油圧ポンプが前記所定の負荷状態で前記所定の動作をするように、前記電動機を単体駆動させたときの前記電動機の前記動作状態又は制御状態に関する情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得される、前記エンジン及び前記電動機のそれぞれの前記動作状態又は制御状態に関する情報に基づき、前記エンジン、前記電動機、及び前記伝達機構部のうちの何れに異常があるかを特定する異常特定部と、を備える、
ショベル。 Hydraulic actuator and
A hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator,
The engine that drives the hydraulic pump and
An electric motor that assists the engine to drive the hydraulic pump,
A transmission mechanism unit that transmits the power of the engine and the electric motor to the hydraulic pump, and
Information on the operating state or control state of the engine when the engine is independently driven so that the hydraulic pump performs a predetermined operation under a predetermined load state, and the hydraulic pump under the predetermined load state. An information acquisition unit that acquires information on the operating state or control state of the electric motor when the electric motor is driven as a single unit so as to perform the predetermined operation .
Which of the engine, the motor, and the transmission mechanism has an abnormality based on the information regarding the operating state or the control state of each of the engine and the electric motor acquired by the information acquisition unit. Equipped with an abnormality identification part that identifies
Excavator.
請求項１に記載のショベル。 The abnormality specifying unit is based on the difference between the information regarding the operating state or the control state of the engine and the information regarding the operating state or the control state of the motor, which are acquired by the information acquisition unit. , Identifying which of the motor and the transmission mechanism is abnormal.
The excavator according to claim 1.
請求項２に記載のショベル。 The abnormality specifying unit is a difference exceeding a predetermined standard between the information regarding the operating state or the control state of the engine and the information regarding the operating state or the control state of the motor, which are acquired by the information acquisition unit. If there is, it is specified that there is an abnormality in one of the engine and the electric motor, which indicates that the information regarding the operating state or the control state is out of the predetermined normal range.
The excavator according to claim 2.
請求項３に記載のショベル。 The abnormality specifying unit exceeds the predetermined reference between the information regarding the operating state or control state of the engine and the information regarding the operating state or control state of the motor, which are acquired by the information acquisition unit. If there is no difference and both of these information regarding the operating state or the control state indicate that they are out of the predetermined normal range, it is specified that the transmission mechanism unit has an abnormality.
The excavator according to claim 3.
請求項４に記載のショベル。 The abnormality specifying unit exceeds the predetermined reference between the information regarding the operating state or control state of the engine and the information regarding the operating state or control state of the motor, which are acquired by the information acquisition unit. If there is no difference and it indicates that both of these information regarding the operating state or control state are outside the predetermined normal range , time-series data of the information regarding these operating states or control states. Identify which part of the transmission mechanism part has an abnormality based on the frequency characteristic of the above.
The excavator according to claim 4.
請求項３乃至５の何れか一項に記載のショベル。 The abnormality specifying unit is based on whether or not a peculiar frequency component other than the assumed frequency component is included in the frequency characteristic of the time series data of the information regarding the operating state or the control state. Or, determine whether the information about the control status is within the normal range or out of the normal range.
The excavator according to any one of claims 3 to 5.
前記異常特定部は、前記制御状態に関する情報が、前記油圧ポンプの前記負荷状態及び前記所定の動作から想定される範囲内にあるか否かに基づき、前記制御状態に関する情報が正常範囲内か正常範囲外かを判定する、
請求項３乃至６の何れか一項に記載のショベル。 The information regarding the operating state or the control state is information regarding the control state.
In the abnormality specifying unit, the information on the control state is within the normal range or normal based on whether the information on the control state is within the range expected from the load state and the predetermined operation of the hydraulic pump. Determine if it is out of range,
The excavator according to any one of claims 3 to 6.
前記所定の動作は、所定回転数で一定回転させることである、
請求項１乃至７の何れか一項に記載のショベル。 The load state is a no-load state in which the hydraulic actuator is not driven.
The predetermined operation is to make a constant rotation at a predetermined rotation speed.
The excavator according to any one of claims 1 to 7.
前記動作状態に関する情報は、回転速度の測定値である、
請求項１乃至８の何れか一項に記載のショベル。 The information regarding the operating state or the control state is information regarding the operating state, and is
The information regarding the operating state is a measured value of the rotation speed.
The excavator according to any one of claims 1 to 8.
前記制御状態に関する情報は、トルク指令値である、
請求項１乃至９の何れか一項に記載のショベル。 The information regarding the operating state or the control state is information regarding the control state.
The information regarding the control state is a torque command value.
The excavator according to any one of claims 1 to 9 .
前記油圧ポンプが所定の負荷状態で所定の動作をするように、前記エンジンを単体駆動させたときの前記エンジンの動作状態又は制御状態に関する情報と、前記油圧ポンプが前記所定の負荷状態で前記所定の動作をするように、前記電動機を単体駆動させたときの前記電動機の前記動作状態又は制御状態に関する情報とを取得する情報取得ステップと、Information on the operating state or control state of the engine when the engine is independently driven so that the hydraulic pump performs a predetermined operation under a predetermined load state, and the predetermined state of the hydraulic pump under the predetermined load state. An information acquisition step for acquiring information on the operating state or control state of the electric motor when the electric motor is driven as a single unit so as to perform the operation of
前記情報取得ステップで取得される、前記エンジン及び前記電動機のそれぞれの前記動作状態又は制御状態に関する情報に基づき、前記エンジン、前記電動機、及び前記伝達機構部のうちの何れに異常があるかを特定する異常特定ステップと、を含む、Based on the information regarding the operating state or the control state of each of the engine and the electric motor acquired in the information acquisition step, it is specified which of the engine, the electric motor, and the transmission mechanism portion has an abnormality. Anomalous identification steps, including,
診断方法。Diagnostic method.
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