JP7134857B2

JP7134857B2 - construction machinery

Info

Publication number: JP7134857B2
Application number: JP2018236553A
Authority: JP
Inventors: 政貴平田; 宏治川島; 博之水野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2022-09-12
Anticipated expiration: 2038-12-18
Also published as: JP2020097851A

Description

本発明は、ハイブリッド型の建設機械に関する。 The present invention relates to a hybrid construction machine.

油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプの駆動力源であるエンジンをアシストするアシストモータや、上部旋回体を旋回駆動する旋回モータ等を備えるハイブリッド型の建設機械が知られている。 A hybrid construction machine is known that includes an assist motor that assists an engine that is a driving force source of a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to a hydraulic actuator, a swing motor that drives an upper swing body to swing, and the like.

例えば、特許文献１には、エンジンと、エンジンをアシストするための動力を生成する電動機と、電動機の駆動を制御するための情報を検出する電動機情報検出部（磁極位置センサ）と、電動機情報検出部が検出する情報に基いて電動機の駆動を制御する電動機制御部と、を備える、動力生成装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 describes an engine, an electric motor that generates power for assisting the engine, an electric motor information detection unit (magnetic pole position sensor) that detects information for controlling the drive of the electric motor, and an electric motor information detection unit. a motor control unit that controls driving of the electric motor based on information detected by the unit.

特開２０１５－７５０７５号公報JP 2015-75075 A

ところで、アシストモータの回転角を検出するセンサを取り付ける代わりに、回転角を推定してアシストモータを制御するセンサレス制御技術がある。しかし、推定された回転角と実際の回転角との間に誤差が拡大すると、好適にアシストモータを制御できなくなるおそれがある。このため、センサレス制御技術においては、アシストモータの制御中に回転角推定値が好適に推定されているか否かを検出することが求められている。 By the way, there is a sensorless control technology for estimating the rotation angle and controlling the assist motor instead of installing a sensor for detecting the rotation angle of the assist motor. However, if the error between the estimated rotation angle and the actual rotation angle increases, there is a possibility that the assist motor cannot be controlled properly. Therefore, in the sensorless control technique, it is required to detect whether or not the rotation angle estimated value is appropriately estimated during the control of the assist motor.

そこで、本発明は、アシストモータの回転角推定値が好適に推定されているか否かを検出することができる建設機械を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a construction machine capable of detecting whether or not the estimated rotation angle of an assist motor is properly estimated.

実施形態の一態様の建設機械は、エンジンと、前記エンジンをアシストするアシストモータと、前記エンジンの回転軸と、前記アシストモータの回転軸とを所定の減速比で接続する減速機と、前記エンジンの燃料噴射を制御する燃料噴射制御部と、前記アシストモータの回転軸の回転角を推定する回転角推定部と、前記燃料噴射制御部から出力される前記エンジンの回転軸の回転に関する情報に基づいて、前記回転角推定部で推定された回転角推定値を検証する検証部と、を備え、前記検証部は、前記エンジンの回転軸の回転に関する情報として前記エンジンの１回転中に１以上の回転角度の通過を検出した通過検出信号を前記燃料噴射制御部から受信して、前記通過検出信号を検出したタイミングと、前記回転角推定部で推定された回転角推定値が所定の回転角となったタイミングとの時間差に基づいて、前記回転角推定値を検証する。
A construction machine according to one aspect of an embodiment includes an engine, an assist motor that assists the engine, a reduction gear that connects a rotating shaft of the engine and a rotating shaft of the assist motor at a predetermined reduction ratio, the engine A fuel injection control unit that controls fuel injection, a rotation angle estimating unit that estimates the rotation angle of the rotation shaft of the assist motor, and information on the rotation of the rotation shaft of the engine that is output from the fuel injection control unit . and a verification unit that verifies the rotation angle estimated value estimated by the rotation angle estimating unit , wherein the verification unit detects one or more rotations during one rotation of the engine as information on the rotation of the rotation shaft of the engine. A passage detection signal that detects the passage of the rotation angle is received from the fuel injection control unit, and the timing at which the passage detection signal is detected and the rotation angle estimated value estimated by the rotation angle estimation unit are set to a predetermined rotation angle. The rotation angle estimated value is verified based on the time difference from the timing when the rotation angle is reached .

本発明によれば、アシストモータの回転角推定値が好適に推定されているか否かを検出することができる建設機械を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a construction machine capable of detecting whether or not the estimated rotation angle of the assist motor is properly estimated.

本実施形態に係るショベルの一例を示す側面図。The side view which shows an example of the excavator which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るショベルの駆動系を中心とする構成の一例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration centering on the drive system of the excavator according to the present embodiment; 燃料噴射制御部の構成ブロック図。FIG. 2 is a configuration block diagram of a fuel injection control unit; 燃料噴射制御部から出力される信号の一例を示すグラフ。4 is a graph showing an example of a signal output from a fuel injection control section; インバータの制御を説明するブロック図。FIG. 3 is a block diagram for explaining control of an inverter; 検証部による処理を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining processing by a verification unit; FIG.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding configurations are denoted by the same or corresponding reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

本実施形態に係る建設機械としてのショベルの基本構成について、図１から図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るショベルの一例を示す側面図である。 A basic configuration of a shovel as a construction machine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a side view showing an example of a shovel according to this embodiment.

本実施形態に係るショベルは、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回可能に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、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 excavator according to the present embodiment includes a lower traveling body 1, an upper revolving body 3 mounted on the lower traveling body 1 so as to be able to turn via a revolving mechanism 2, and a boom 4, an arm 5, and a bucket 6 as working devices. and a cabin 10 in which an operator boards.

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、自走する。 The lower traveling body 1 includes, for example, a pair of left and right crawlers, and the respective crawlers are hydraulically driven by traveling hydraulic motors 1A and 1B (see FIG. 2) to self-propel.

上部旋回体３は、後述する旋回用電動機２１（図２参照）により電気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 rotating body 3 is electrically driven by a rotating electric motor 21 (see FIG. 2), which will be described later, to rotate relative to the lower traveling body 1 .

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 rotating body 3 so as to be able to be raised. An arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so as to be vertically rotatable. rotatably pivoted; The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by boom cylinders 7, arm cylinders 8, and bucket cylinders 9 as hydraulic actuators, respectively.

キャビン１０は、上部旋回体３の前部左側に搭載される。キャビン１０は、例えば、シリコンオイル等を充填する液封マウント等の制振構造を介して上部旋回体３の旋回フレーム（不図示）に搭載される。 The cabin 10 is mounted on the front left side of the upper revolving body 3 . The cabin 10 is mounted on a revolving frame (not shown) of the upper revolving body 3 via a vibration damping structure such as a liquid seal mount filled with silicone oil or the like.

図２は、本実施形態に係るショベルの駆動系を中心とする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 centering on the drive system of the excavator according to the present embodiment.

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 drawing, mechanical power lines are indicated by double lines, high-pressure hydraulic lines are indicated by thick solid lines, pilot lines are indicated by broken lines, and electric drive/control lines are indicated by thin solid lines.

まず、本実施形態に係るショベルの油圧駆動系は、エンジン１１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等を含む。 First, the hydraulic drive system of the excavator according to this embodiment includes an engine 11 , a speed reducer 13 , a main pump 14 and a control valve 17 . Further, the hydraulic drive system according to the present embodiment includes traveling hydraulic motors 1A and 1B, boom cylinder 7, and arm cylinder 8, which hydraulically drive the lower traveling body 1, boom 4, arm 5, and bucket 6, respectively, as described above. , and the bucket cylinder 9 and the like.

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、上部旋回体３の後部に搭載される。エンジン１１は、後述するエンジンコントローラ３０Ｃによる制御の下、予め設定される目標回転数で定回転する。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、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。 The engine 11 is the main power source in the hydraulic drive system, and is mounted on the rear portion of the upper revolving body 3 . The engine 11 rotates at a preset target rotation speed under the control of an engine controller 30C, which will be described later. The engine 11 is, for example, a diesel engine using light oil as fuel, and drives a main pump 14 and a pilot pump 15 via a reduction gear 13 . In addition, the engine 11 drives the motor generator 12 via the reduction gear 13 to cause the motor generator 12 to generate electricity.

エンジン１１には、燃料噴射制御部２００および燃料噴射部材２５０が設けられている。 The engine 11 is provided with a fuel injection control section 200 and a fuel injection member 250 .

図３は、燃料噴射制御部２００の構成ブロック図である。 FIG. 3 is a configuration block diagram of the fuel injection control section 200. As shown in FIG.

燃料噴射制御部２００は、エンジンコントローラ（ＥＣＵ）３０Ｃと、クランク角センサ２１０と、位相同期回路（ＰＬＬ；phase locked loop）２２０と、を有している。 The fuel injection control unit 200 has an engine controller (ECU) 30C, a crank angle sensor 210, and a phase locked loop (PLL) 220.

クランク角センサ２１０は、エンジン１１のクランク軸１１Ａの回転角を検出するためのセンサである。クランク角センサ２１０は、例えば、クランク軸１１Ａが所定の回転角（例えば、上死点）を通過すると、図４（ａ）に示すように回転角検出値（通過検出信号）を出力する。この通過検出信号により、クランク軸１１Ａが所定の回転角となったことを検出することができる。 Crank angle sensor 210 is a sensor for detecting the rotation angle of crankshaft 11A of engine 11 . For example, when the crankshaft 11A passes through a predetermined rotation angle (for example, top dead center), the crank angle sensor 210 outputs a rotation angle detection value (passage detection signal) as shown in FIG. 4(a). From this passage detection signal, it can be detected that the crankshaft 11A reaches a predetermined rotation angle.

なお、図４（ａ）に示す例では、クランク軸１１Ａが１回転する毎に通過検出信号が１回出力されるものとして図示しているが、これに限られるものではない。例えば、エンジン１１は４気筒エンジンであって、各シリンダ（図示せず）において所定の回転角（例えば、上死点）に到達すると、通過検出信号を出力するようにクランク角センサ２１０を設けてもよい。これにより、図４（ｂ）に示すように、クランク軸１１Ａが９０°回転する毎に通過検出信号が出力される構成としてもよい。 In the example shown in FIG. 4(a), the passage detection signal is output once each time the crankshaft 11A rotates once, but the present invention is not limited to this. For example, the engine 11 is a four-cylinder engine, and the crank angle sensor 210 is provided so as to output a passage detection signal when each cylinder (not shown) reaches a predetermined rotation angle (for example, top dead center). good too. As a result, as shown in FIG. 4B, the passage detection signal may be output each time the crankshaft 11A rotates 90 degrees.

位相同期回路２２０は、クランク角センサ２１０から入力される周期的な信号（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）に基づいて、位相が同期した信号を出力する。これにより、位相同期回路２２０は、図４（ｃ）に示すように、回転角検出値を出力することができる。また、燃料噴射制御部２００は、回転速度演算部（図示せず）を有していてもよい。回転速度演算部は、位相同期回路２２０から出力された回転角検出値に基づいて、図４（ｄ）に示すように、回転速度検出値を出力することができる。 The phase synchronization circuit 220 outputs a phase-synchronized signal based on the periodic signal input from the crank angle sensor 210 (see FIGS. 4A and 4B). Thereby, the phase synchronization circuit 220 can output the rotation angle detection value as shown in FIG. 4(c). Further, the fuel injection control section 200 may have a rotation speed calculation section (not shown). Based on the rotation angle detection value output from the phase synchronization circuit 220, the rotation speed calculation unit can output the rotation speed detection value as shown in FIG. 4(d).

エンジンコントローラ３０Ｃは、クランク角センサ２１０の検出値に基づいて、燃料噴射部材２５０を制御する。燃料噴射部材２５０は、エンジンコントローラ３０Ｃに制御され、エンジン１１のシリンダに燃料を噴射する。 Engine controller 30</b>C controls fuel injection member 250 based on the detected value of crank angle sensor 210 . The fuel injection member 250 is controlled by the engine controller 30C and injects fuel into the cylinders of the engine 11 .

図２に戻り、減速機１３は、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。このため、エンジン１１のクランク軸１１Ａと、電動発電機１２の回転軸１２Ａとは、所定の減速比で接続されている。 Returning to FIG. 2, the speed reducer 13 is mounted on the rear portion of the upper rotating body 3, and has two input shafts to which the engine 11 and a motor-generator 12 (to be described later) are connected. It has one output shaft connected. The reduction gear 13 can transmit the power of the engine 11 and the motor generator 12 to the main pump 14 and the pilot pump 15 at a predetermined reduction ratio. Further, the reduction gear 13 can distribute and transmit the power of the engine 11 to the motor generator 12, the main pump 14, and the pilot pump 15 at a predetermined reduction ratio. Therefore, the crankshaft 11A of the engine 11 and the rotating shaft 12A of the motor generator 12 are connected with a predetermined reduction ratio.

メインポンプ１４（油圧ポンプの一例）は、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、後述するショベルコントローラ３０Ａ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。 A main pump 14 (an example of a hydraulic pump) is mounted on the rear portion of the upper rotating body 3 and supplies hydraulic oil to control valves 17 through high-pressure hydraulic lines 16 . The main pump 14 is driven by the engine 11 or by the engine 11 and the motor generator 12 . The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and a regulator (not shown) controls the angle (tilt angle) of the swash plate under the control of an excavator controller 30A, which will be described later, to adjust the stroke length of the piston. can be adjusted to control the discharge flow rate (discharge pressure).

コントロールバルブ１７は、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、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に供給可能に構成される。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 a hydraulic control device that is mounted in the central portion of the upper revolving body 3 and that controls the hydraulic drive system according to the operation of the operating device 26 by the operator. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line 16, and supplies hydraulic fluid supplied from the main pump 14 to the traveling hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left), which are hydraulic actuators. ), boom cylinder 7 , arm cylinder 8 , and bucket cylinder 9 . Specifically, the control valve 17 is a valve unit that includes a plurality of hydraulic control valves (directional switching valves) that control the flow rate and flow direction of hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each hydraulic actuator.

また、本実施形態に係る電気駆動系は、電動発電機１２と、電流センサ１２ｓ１と、電圧センサ１２ｓ２と、旋回用電動機２１と、旋回減速機２４と、電流センサ２１ｓと、レゾルバ２２と、メカニカルブレーキ２３を含む。 The electric drive system according to the present embodiment includes a motor generator 12, a current sensor 12s1, a voltage sensor 12s2, a turning electric motor 21, a turning reduction gear 24, a current sensor 21s, a resolver 22, a mechanical Including brake 23 .

尚、本実施形態に係るショベルは、電気駆動系として、エンジン１１をアシストする電動発電機１２と、上部旋回体３を旋回駆動する旋回用電動機２１の双方を備えるが、何れか一方を備える態様であってもよい。 The excavator according to the present embodiment includes, as an electric drive system, both the motor generator 12 that assists the engine 11 and the turning electric motor 21 that drives the upper turning body 3 to turn. may be

電動発電機１２（アシストモータの一例）は、油圧駆動系に対するアシスト動力源であり、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（駆動装置の一例）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、後述するハイブリッドコントローラ（ＨＢコントローラ）３０Ｂによりインバータ１８Ａが駆動制御されることにより実現される。 A motor-generator 12 (an example of an assist motor) is an assist power source for the hydraulic drive system and is mounted on the rear part of the upper revolving body 3 . The motor-generator 12 is connected to a power storage system 120 including a capacitor 19 via an inverter 18A, and is powered by three-phase AC power supplied from the capacitor 19 and the turning electric motor 21 via an inverter 18A (an example of a driving device). drive the main pump 14 and the pilot pump 15 via the reduction gear 13 . Further, the motor generator 12 is driven by the engine 11 to perform power generation operation, and can supply the generated power to the capacitor 19 and the turning motor 21 . Switching control between the power running operation and the power generation operation of the motor generator 12 is realized by drive control of the inverter 18A by a hybrid controller (HB controller) 30B, which will be described later.

電流センサ１２ｓ１は、電動発電機１２の３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１２ｓ１は、例えば、電動発電機１２とインバータ１８Ｂの間の電力経路に設けられる。電流センサ１２ｓ１は、電動発電機１２の３相それぞれの電流に対応する検出信号をＨＢコントローラ３０Ｂに送信する。 The current sensor 12s1 detects the current of each of the three phases (U-phase, V-phase, W-phase) of the motor generator 12 . The current sensor 12s1 is provided, for example, in the power path between the motor generator 12 and the inverter 18B. The current sensor 12s1 transmits detection signals corresponding to currents of the three phases of the motor generator 12 to the HB controller 30B.

電圧センサ１２ｓ２は、電動発電機１２の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれの印加電圧を検出する。電圧センサ１２ｓ２は、例えば、電動発電機１２とインバータ１８Ｂの間の電力経路に設けられる。電圧センサ１２ｓ２は、電動発電機１２の３相それぞれの印加電圧に対応する検出信号をＨＢコントローラ３０Ｂに送信する。 The voltage sensor 12s2 detects the voltage applied to each of the three phases (U-phase, V-phase, W-phase) of the motor generator 12 . The voltage sensor 12s2 is provided, for example, in the power path between the motor generator 12 and the inverter 18B. The voltage sensor 12s2 transmits detection signals corresponding to the applied voltages of the three phases of the motor generator 12 to the HB controller 30B.

旋回用電動機２１は、下部走行体１と上部旋回体３とを接続する旋回機構２に設けられ、ＨＢコントローラ３０Ｂ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、ＨＢコントローラ３０Ｂによりインバータ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 electric motor 21 is provided in the turning mechanism 2 that connects the lower traveling body 1 and the upper turning body 3, and under the control of the HB controller 30B, performs power running to turn the upper turning body 3 and generates regenerative electric power. regenerative operation in which the upper rotating body 3 is turned and braked. The turning electric motor 21 is connected to the power storage system 120 via the inverter 18B, and is driven by three-phase AC power supplied from the capacitor 19 and the motor generator 12 via the inverter 18B. In addition, the turning electric motor 21 supplies regenerated electric power to the capacitor 19 and the motor generator 12 via the inverter 18B. As a result, the regenerated power can be used to charge the capacitor 19 and drive the motor generator 12 . Switching control between the power running operation and the regenerative operation of the turning electric motor 21 is realized by drive control of the inverter 18B by the HB controller 30B. A resolver 22 , a mechanical brake 23 , and a turning speed reducer 24 are connected to the rotating shaft 21</b>A of the turning electric motor 21 .

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 turning speed reducer 24 is connected to the rotating shaft 21A of the turning electric motor 21, and reduces the output (torque) of the turning electric motor 21 at a predetermined reduction ratio to increase the torque and turn the upper turning body 3. drive. That is, during the power running operation, the turning electric motor 21 drives the upper turning body 3 to turn through the turning speed reducer 24 . Further, the turning speed reducer 24 accelerates the inertia rotational force of the upper turning body 3 and transmits it to the turning electric motor 21 to generate regenerative electric power. That is, during regenerative operation, the turning electric motor 21 regeneratively generates power by the inertia rotational force of the upper turning body 3 transmitted through the turning speed reducer 24 , and brakes the turning of the upper turning body 3 .

電流センサ２１ｓは、旋回用電動機２１の３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の間の電力経路に設けられる。電流センサ２１ｓは、旋回用電動機２１の３相それぞれの電流に対応する検出信号をＨＢコントローラ３０Ｂに送信する。 The current sensor 21s detects the current of each of the three phases (U-phase, V-phase, and W-phase) of the electric motor 21 for turning. The current sensor 21s is provided, for example, in the electric power path between the turning electric motor 21 and the inverter 18B. The current sensor 21s transmits detection signals corresponding to currents of the three phases of the turning electric motor 21 to the HB controller 30B.

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、検出した回転角に対応する検出信号をコントローラ３０に送信する。 The resolver 22 detects the rotational position (rotational angle) and the like of the turning electric motor 21 . The resolver 22 transmits a detection signal corresponding to the detected rotation angle to the controller 30 .

メカニカルブレーキ２３は、ＨＢコントローラ３０Ｂ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 HB controller 30B, the mechanical brake 23 mechanically generates a braking force to the upper revolving body 3 (specifically, the rotating shaft 21A of the revolving electric motor 21), thereby rotating the upper revolving body 3. Rotation braking is applied and the stopped state of the upper rotating body 3 is maintained.

また、本実施形態に係るショベルの蓄電系１２０は、キャパシタ１９と、ＤＣバス１００と、昇降圧コンバータ１１０を含み、例えば、電気駆動系のインバータ１８Ａ，１８Ｂと共に、上部旋回体３の右側前部に搭載される。 Also, the power storage system 120 of the excavator according to this embodiment includes the capacitor 19, the DC bus 100, and the step-up/down converter 110. installed in 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、電動発電機１２、旋回用電動機２１の発電電力を充電する蓄電装置の一例である。 The capacitor 19 is an example of a power storage device that supplies electric power to the motor-generator 12 and the turning electric motor 21 and charges the power generated by the motor-generator 12 and the turning electric motor 21 .

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 DC bus 100 is arranged between the inverters 18A, 18B and the step-up/step-down converter 110, and controls the transfer of electric power among the capacitor 19, the motor generator 12, and the turning electric motor 21.

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。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、ＨＢコントローラ３０Ｂにより実現される。 The step-up/step-down converter 110 switches between step-up operation and step-down operation so that the voltage value of the DC bus 100 falls within a certain range according to the operating states of the motor generator 12 and the turning electric motor 21 . Switching control between the step-up operation and the step-down operation of the buck-boost converter 110 is realized by the HB controller 30B based on the voltage detection value of the DC bus 100, the voltage detection value of the capacitor 19, and the current detection value of the capacitor 19.

また、本実施形態に係るショベルの操作系は、パイロットポンプ１５、操作装置２６、圧力センサ２９等を含む。 Further, the operating system of the excavator according to this embodiment includes the pilot pump 15, the operating device 26, the pressure sensor 29, and the like.

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 pilot pump 15 is mounted on the rear part of the upper revolving body 3 and supplies pilot pressure to the operating device 26 via the pilot line 25 . The pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump, and is driven by the engine 11 or by the engine 11 and the motor generator 12 .

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、各動作要素を駆動する各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、各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 device 26 includes levers 26A, 26B and pedals 26C. The operation device 26 is provided near the cockpit of the cabin 10, and is an operation input means for the operator to operate each operation element (lower traveling body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc.). is. In other words, the operation device 26 controls the hydraulic actuators (traveling hydraulic motors 1A, 1B, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, etc.) and electric actuators (turning electric motor 21, etc.) that drive the operating elements. It is an operation input means for performing an operation. The operating devices 26 (levers 26A, 26B and pedals 26C) are connected to the control valves 17 via hydraulic lines 27, respectively. As a result, a pilot signal (pilot pressure) is input to the control valve 17 according to the operation state of the lower traveling body 1 , the boom 4 , the arm 5 , the bucket 6 and the like in the operation device 26 . Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operating state of the operating device 26 . The operating device 26 is also connected to a pressure sensor 29 via a hydraulic line 28 .

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における各動作要素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、ショベルコントローラ３０Ａ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）がショベルコントローラ３０Ａに入力される。 The pressure sensor 29 is connected to the operating device 26 via the hydraulic line 28 as described above, and detects the pilot pressure on the secondary side of the operating device 26, that is, the pilot pressure corresponding to the operating state of each operating element in the operating device 26. to detect The pressure sensor 29 is connected to the excavator controller 30A, and outputs a pressure signal (pressure detection value) corresponding to the operation state of the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc. in the operating device 26. It is input to the excavator controller 30A.

また、本実施形態に係るショベルの制御系は、ショベルコントローラ３０Ａ、ＨＢコントローラ３０Ｂ等を含む。 Also, the excavator control system according to the present embodiment includes an excavator controller 30A, an HB controller 30B, and the like.

ショベルコントローラ３０Ａは、ＨＢコントローラ３０Ｂを含む各種コントローラ（制御装置）と連携し、ショベルの駆動制御を行う。例えば、ショベルコントローラ３０Ａは、ＨＢコントローラ３０Ｂを中心とする各種コントローラとの双方向通信に基づき、ショベル全体（ショベルに搭載される各種機器）の動作を統合的に制御してよい（全体制御）。また、例えば、ショベルコントローラ３０Ａは、ＨＢコントローラ３０Ｂを中心とする各種コントローラとの双方向通信に基づき、全体制御に関する情報（各種センサの検出値、各種コントローラの制御信号等）を統合的に取得してもよい。また、例えば、ショベルコントローラ３０Ａは、統合的に取得した情報に基づき、エンジン１１の燃料タンク（不図示）内の燃料残量、選択還元型の排気ガス処理装置（不図示）に利用される処理剤（尿素水）の貯蔵タンク内の尿素水残量、エンジン１１の水温及び油温、作業装置の姿勢（ブーム４、アーム５、バケット６の上部旋回体３に対する位置、角度）等を演算する機能を有してよい。また、例えば、ショベルコントローラ３０Ａは、上述の各種演算結果に基づき、ショベルの走行状態、旋回状態、掘削状態等を判定する機能を有してもよい。また、例えば、ショベルコントローラ３０Ａは、ＨＢコントローラ３０Ｂを中心とする各種コントローラや直接接続される各種機器から故障や異常の発生に関する情報（異常発生を表す信号や異常の有無を判定するための検出値、制御信号等）を統合して、異常処理判定を行う機能を有してもよい。また、例えば、ショベルコントローラ３０Ａは、操作装置２６に対する操作状態（操作量、操作方向）に関する情報（圧力センサ２９の検出値）に基づき、作業装置（ブーム４、アーム５、バケット６）や上部旋回体３を駆動させる駆動指令を生成してよい。 The excavator controller 30A cooperates with various controllers (control devices) including the HB controller 30B to perform drive control of the excavator. For example, the excavator controller 30A may integrally control the operation of the entire excavator (various devices mounted on the excavator) based on two-way communication with various controllers centering on the HB controller 30B (overall control). Further, for example, the excavator controller 30A acquires information related to overall control (detection values of various sensors, control signals of various controllers, etc.) in an integrated manner based on two-way communication with various controllers centering on the HB controller 30B. may Further, for example, the excavator controller 30A, based on the information obtained in an integrated manner, determines the remaining amount of fuel in the fuel tank (not shown) of the engine 11, the process used by the selective reduction type exhaust gas treatment device (not shown), and the like. Amount of urea water remaining in the storage tank of the agent (urea water), water temperature and oil temperature of the engine 11, posture of the working device (positions and angles of the boom 4, arm 5, and bucket 6 with respect to the upper rotating body 3), etc. are calculated. may have a function. Further, for example, the shovel controller 30A may have a function of determining the running state, turning state, excavation state, etc. of the shovel based on the various calculation results described above. Further, for example, the excavator controller 30A receives information regarding the occurrence of a failure or anomaly (a signal representing the occurrence of an anomaly or a detection value for determining the presence or absence of an anomaly) from various controllers centering on the HB controller 30B and various directly connected devices. , control signals, etc.) to perform abnormality processing determination. Further, for example, the shovel controller 30A controls the working devices (boom 4, arm 5, bucket 6) and upper swing movement based on information (detected values of the pressure sensor 29) regarding the operating state (operating amount, operating direction) of the operating device 26. A drive command for driving the body 3 may be generated.

具体的には、ショベルコントローラ３０Ａは、上述の統合的に取得した各種情報、各種演算結果、各種判定結果、及び駆動指令等をＨＢコントローラ３０Ｂに送信してよい。より具体的には、ショベルコントローラ３０Ａは、圧力センサ２９から入力される検出値を含む駆動指令をＨＢコントローラ３０Ｂに送信することにより、操作装置２６に対するオペレータの操作状態に応じた電動発電機１２及び旋回用電動機２１の動作を実現してよい。また、ショベルコントローラ３０Ａは、ＨＢコントローラ３０Ｂから電気駆動系の各種情報（例えば、電動発電機１２、インバータ１８Ａ，１８Ｂ、キャパシタ１９、旋回用電動機２１の電流検出値、電圧検出値、異常に関する情報等）を受信してよい。 Specifically, the excavator controller 30A may transmit the above-described comprehensively acquired various information, various calculation results, various determination results, drive commands, and the like to the HB controller 30B. More specifically, the excavator controller 30A transmits a drive command including a detection value input from the pressure sensor 29 to the HB controller 30B, thereby controlling the motor generator 12 and The operation of the turning electric motor 21 may be realized. Also, the excavator controller 30A receives various information about the electric drive system from the HB controller 30B (for example, current detection values and voltage detection values of the motor generator 12, inverters 18A and 18B, capacitor 19, turning electric motor 21, information on abnormality, etc.). ) may be received.

ＨＢコントローラ３０Ｂは、ショベルコントローラ３０Ａから送信される各種情報（例えば、操作装置２６に対する操作状態に対応する圧力センサ２９の検出値を含む駆動指令等）に基づき、電気駆動系の駆動制御を行う。例えば、ＨＢコントローラ３０Ｂは、圧力センサ２９により検出される、操作装置２６の操作状態に対応する検出値に基づき、インバータ１８Ａを駆動し、電動発電機１２の運転状態（力行運転及び発電運転）の切替制御を行う。また、例えば、ＨＢコントローラ３０Ｂは、圧力センサ２９により検出される、操作装置２６の操作状態に対応する検出値に基づき、インバータ１８Ｂを駆動し、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転及び回生運転）の切替制御を行う。この際、ＨＢコントローラ３０Ｂは、例えば、電流センサ２１ｓ及びレゾルバ２２の検出値に基づき、旋回用電動機２１の速度制御及びトルク制御を行う。また、例えば、ＨＢコントローラ３０Ｂは、圧力センサ２９により検出される、操作装置２６の操作状態に対応する検出値に基づき、昇降圧コンバータ１１０を駆動し、キャパシタ１９の充電状態と放電状態との切替制御を行う。また、ＨＢコントローラ３０Ｂは、電気駆動系の各種情報を、ショベルの全体制御を司るショベルコントローラ３０Ａに送信してもよい。 The HB controller 30B performs drive control of the electric drive system based on various information transmitted from the excavator controller 30A (for example, a drive command including a detection value of the pressure sensor 29 corresponding to the operation state of the operation device 26). For example, the HB controller 30B drives the inverter 18A based on the detected value corresponding to the operating state of the operating device 26 detected by the pressure sensor 29, and determines the operating state (power running operation and power generation operation) of the motor generator 12. Perform switching control. Further, for example, the HB controller 30B drives the inverter 18B based on the detected value corresponding to the operation state of the operation device 26 detected by the pressure sensor 29, and controls the operation state (power running and regenerative operation) of the turning electric motor 21. ) switching control. At this time, the HB controller 30B performs speed control and torque control of the electric motor 21 for turning based on the detection values of the current sensor 21s and the resolver 22, for example. Further, for example, the HB controller 30B drives the buck-boost converter 110 based on the detected value corresponding to the operating state of the operating device 26 detected by the pressure sensor 29, and switches the capacitor 19 between the charged state and the discharged state. control. Also, the HB controller 30B may transmit various types of information about the electric drive system to the excavator controller 30A that controls the entire excavator.

ショベルコントローラ３０ＡとＨＢコントローラ３０Ｂとは、例えば、ハードウェアとして同じ、即ち、同一の形状および同一の体格を有し、内部のソフトウェア処理の相違によりそれぞれの機能が実現されてよい。これにより、部品の共通化を図り、コスト抑制を図ることができる。 The excavator controller 30A and the HB controller 30B may have, for example, the same hardware, that is, the same shape and the same physique, and their respective functions may be realized by differences in internal software processing. As a result, parts can be shared and costs can be reduced.

また、ショベルの制御系には、その他、エンジン１１（燃料噴射量等）を制御するエンジンコントローラ３０Ｃ、排気ガス処理装置を制御する排気ガスコントローラ（図示せず）３０Ｄ、エンジン１１のタービン（過給圧）を制御するタービンコントローラ（図示せず）が含まれる。以下、ショベルコントローラ３０Ａ、ＨＢコントローラ３０Ｂ、エンジンコントローラ３０Ｃ、排気ガスコントローラ、タービンコントローラを包括的に各種コントローラ３０と称する場合がある。 The excavator control system also includes an engine controller 30C that controls the engine 11 (fuel injection amount, etc.), an exhaust gas controller (not shown) 30D that controls the exhaust gas treatment device, a turbine (supercharging A turbine controller (not shown) is included to control the pressure). Hereinafter, the excavator controller 30A, the HB controller 30B, the engine controller 30C, the exhaust gas controller, and the turbine controller may be collectively referred to as various controllers 30 in some cases.

尚、各種コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ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。また、各種コントローラは、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）規格等に基づく通信ネットワークで相互に通信可能に接続される。即ち、各種コントローラ３０は、それぞれ、各種制御指令を生成（演算）する等の処理を行うＣＰＵと、生成した各種制御指令を出力する通信部（例えば、ＣＡＮトランシーバ、ＣＡＮコントローラ等）を備えてもよい。 The various controllers 30 are composed of, for example, a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, I/O, etc. Various functions are realized by executing various programs stored in the ROM on the CPU. Also, various controllers are connected to communicate with each other via a communication network based on, for example, the CAN (Controller Area Network) standard. That is, the various controllers 30 may each include a CPU that performs processing such as generating (calculating) various control commands, and a communication unit (eg, CAN transceiver, CAN controller, etc.) that outputs the generated various control commands. good.

次に、図５を用いて、電動発電機１２のインバータ１８Ａの制御についてさらに説明する。図５は、インバータ１８Ａの制御を説明するブロック図である。 Next, the control of the inverter 18A of the motor generator 12 will be further described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram illustrating control of the inverter 18A.

インバータ１８Ａは、回転角推定部３００と、インバータ制御部３１０と、検証部３５０と、を有している。電流センサ１２ｓ１で検出した検出電流、電圧センサ１２ｓ２で検出した印加電圧、燃料噴射制御部２００の出力信号は、ＨＢコントローラ３０Ｂを介してインバータ１８Ａに入力される。なお、電流センサ１２ｓ１で検出した検出電流、電圧センサ１２ｓ２で検出した印加電圧、燃料噴射制御部２００の出力信号は、インバータ１８Ａに直接入力される構成であってもよい。 The inverter 18A has a rotation angle estimation section 300, an inverter control section 310, and a verification section 350. The detected current detected by the current sensor 12s1, the applied voltage detected by the voltage sensor 12s2, and the output signal of the fuel injection control section 200 are input to the inverter 18A via the HB controller 30B. The current detected by the current sensor 12s1, the applied voltage detected by the voltage sensor 12s2, and the output signal of the fuel injection control section 200 may be directly input to the inverter 18A.

回転角推定部３００は、電流センサ１２ｓ１で検出した検出電流と、電圧センサ１２ｓ２で検出した印加電圧に基づいて、電動発電機１２の回転軸１２Ａの回転角を推定する。例えば、オブザーバにより、回転角、回転速度を推定する。なお、電圧センサ１２ｓ２は用いなくてもよい。電圧センサ１２ｓ２を用いない場合は、インバータ制御部３１０がインバータ１８Ａへ入力する電圧指令値を用いてもよい。 The rotation angle estimator 300 estimates the rotation angle of the rotating shaft 12A of the motor generator 12 based on the current detected by the current sensor 12s1 and the applied voltage detected by the voltage sensor 12s2. For example, an observer estimates the rotation angle and rotation speed. Note that the voltage sensor 12s2 may not be used. When voltage sensor 12s2 is not used, a voltage command value that inverter control unit 310 inputs to inverter 18A may be used.

インバータ制御部３１０は、回転角推定部３００で推定した回転軸１２Ａの回転角推定値と、電流センサ１２ｓ１で検出した検出電流とに基づいて、インバータ１８Ａを制御する制御信号を出力する。電動発電機１２は、例えば、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータを用いることができる。インバータ制御部３１０は、インバータ１８Ａを介して、電動発電機１２の電流位相を制御することにより、電動発電機１２の動作を制御する。 Inverter control unit 310 outputs a control signal for controlling inverter 18A based on the estimated rotation angle of rotating shaft 12A estimated by rotation angle estimating unit 300 and the current detected by current sensor 12s1. For example, an IPM (Interior Permanent Magnet) motor can be used as the motor generator 12 . The inverter control unit 310 controls the operation of the motor generator 12 by controlling the current phase of the motor generator 12 via the inverter 18A.

このように、本実施形態に係るショベルは、電動発電機１２の回転軸１２Ａの回転角を検出するレゾルバ等のセンサを不要とすることができる。これにより、メカニカルなセンサを削減することができるので、ショベルのコストを抑えるとともに、センサの汚れ等による検出不良を防止することができる。 Thus, the excavator according to the present embodiment can eliminate the need for a sensor such as a resolver for detecting the rotation angle of the rotation shaft 12A of the motor generator 12. As a result, the number of mechanical sensors can be reduced, so that the cost of the excavator can be reduced and detection errors due to contamination of the sensors can be prevented.

検証部３５０は、燃料噴射制御部２００の出力信号を参照して、回転角推定部３００で推定された回転角推定値を検証する。 Verification section 350 verifies the rotation angle estimated value estimated by rotation angle estimation section 300 by referring to the output signal of fuel injection control section 200 .

ここで、燃料噴射制御部２００は、図３及び図４に示すように、クランク軸１１Ａの回転に関する情報（検出値）を出力する。また、前述のように、クランク軸１１Ａと回転軸１２Ａとは、減速機１３により接続されており、所定の減速比となっている。このため、クランク軸１１Ａの回転角及び減速機１３の減速比に基づいて、回転軸１２Ａの回転角を求めることができる。以下、燃料噴射制御部２００の出力信号及び減速機１３の減速比に基づいて求められた回転軸１２Ａの回転角を回転軸１２Ａの回転角検出値と称するものとする。 Here, as shown in FIGS. 3 and 4, the fuel injection control unit 200 outputs information (detection value) regarding the rotation of the crankshaft 11A. Further, as described above, the crankshaft 11A and the rotating shaft 12A are connected by the speed reducer 13 and have a predetermined speed reduction ratio. Therefore, the rotation angle of the rotary shaft 12A can be obtained based on the rotation angle of the crankshaft 11A and the speed reduction ratio of the speed reducer 13. FIG. Hereinafter, the rotation angle of the rotating shaft 12A obtained based on the output signal of the fuel injection control section 200 and the speed reduction ratio of the speed reducer 13 will be referred to as the rotation angle detection value of the rotating shaft 12A.

次に、検証部３５０によって実行される回転軸１２Ａの回転角推定値の検証処理の一例について、図６を用いて説明する。図６は、検証部３５０による処理を説明する図である。 Next, an example of verification processing of the rotation angle estimated value of the rotation shaft 12A executed by the verification unit 350 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining processing by the verification unit 350. As shown in FIG.

例えば、燃料噴射制御部２００は、図４（ａ）に示す通過検出信号を出力する。図６（ａ）において、上段に燃料噴射制御部２００から出力された通過検出信号を示し、下段に回転角推定部３００で推定された回転軸１２Ａの回転角推定値を示す。また、横軸は、時間を示す。なお、図６（ａ）において、減速比は１とし、通過検出信号は回転軸１２Ａの実回転角が０[rad]のときに出力されるものとして説明する。 For example, the fuel injection control unit 200 outputs the passing detection signal shown in FIG. 4(a). In FIG. 6A, the passage detection signal output from the fuel injection control unit 200 is shown in the upper part, and the rotation angle estimated value of the rotation shaft 12A estimated by the rotation angle estimation part 300 is shown in the lower part. Also, the horizontal axis indicates time. In FIG. 6A, the speed reduction ratio is 1, and the passage detection signal is output when the actual rotation angle of the rotary shaft 12A is 0 [rad].

検証部３５０は、通過検出信号を検出したタイミングで回転軸１２Ａの回転角検出値と回転軸１２Ａの回転角推定値とを比較する。ここでは、回転軸１２Ａの回転角推定値が０[rad]となったタイミング（換言すれば、通過検出信号を検出したタイミング）と、回転軸１２Ａの実回転角が０[rad]となったタイミングとの時間差（誤差）を求める。検証部３５０は、誤差が所定の閾値未満である場合、回転軸１２Ａの回転角推定値は好適に推定されているものと判定する。一方、誤差が所定の閾値以上である場合、回転軸１２Ａの回転角推定値は好適に推定されていないものと判定する。 The verification unit 350 compares the rotation angle detection value of the rotation shaft 12A and the rotation angle estimated value of the rotation shaft 12A at the timing when the passage detection signal is detected. Here, the timing at which the estimated rotation angle of the rotation shaft 12A becomes 0 [rad] (in other words, the timing at which the passage detection signal is detected) and the actual rotation angle of the rotation shaft 12A becomes 0 [rad]. Find the time difference (error) from the timing. The verification unit 350 determines that the estimated rotation angle of the rotating shaft 12A is properly estimated when the error is less than the predetermined threshold. On the other hand, if the error is greater than or equal to the predetermined threshold, it is determined that the estimated rotation angle of the rotating shaft 12A is not properly estimated.

なお、燃料噴射制御部２００は、図４（ｂ）に示すように、所定の回転角度ごとに通過検出信号が出力さていてもよい。これにより、誤差を求めるタイミングが増えるので、回転角推定値の検証精度を向上させることができる。 It should be noted that the fuel injection control unit 200 may output a passage detection signal at each predetermined rotation angle, as shown in FIG. 4(b). As a result, the timing for obtaining the error increases, so the verification accuracy of the rotation angle estimated value can be improved.

例えば、燃料噴射制御部２００は、図４（ｃ）に示すクランク軸１１Ａの回転角検出値を出力する。図６（ｂ）において、上段にクランク軸１１Ａの回転角検出値と減速機１３の減速比から求めた回転軸１２Ａの回転角検出値と、回転軸１２Ａの回転角推定値と、を示す。下段に回転角検出値と回転角推定値との差（誤差）を示す。また、横軸は、時間を示す。 For example, the fuel injection control unit 200 outputs the rotation angle detection value of the crankshaft 11A shown in FIG. 4(c). In FIG. 6B, the rotation angle detection value of the crankshaft 11A and the rotation angle detection value of the rotation shaft 12A obtained from the speed reduction ratio of the speed reducer 13 and the rotation angle estimation value of the rotation shaft 12A are shown in the upper part. The lower part shows the difference (error) between the detected rotation angle value and the estimated rotation angle value. Also, the horizontal axis indicates time.

検証部３５０は、回転角検出値と回転角推定値との差（誤差）を常時検証する。検証部３５０は、誤差が所定の閾値未満である場合、回転軸１２Ａの回転角推定値は好適に推定されているものと判定する。一方、誤差が所定の閾値以上である場合、回転軸１２Ａの回転角推定値は好適に推定されていないものと判定する。 Verification unit 350 constantly verifies the difference (error) between the detected rotation angle value and the estimated rotation angle value. The verification unit 350 determines that the estimated rotation angle of the rotating shaft 12A is properly estimated when the error is less than the predetermined threshold. On the other hand, if the error is greater than or equal to the predetermined threshold, it is determined that the estimated rotation angle of the rotating shaft 12A is not properly estimated.

例えば、燃料噴射制御部２００は、図４（ｄ）に示すクランク軸１１Ａの回転速度検出値を出力する。図６（ｃ）において、クランク軸１１Ａの回転速度検出値と減速機１３の減速比から求めた回転軸１２Ａの回転速度検出値と、回転軸１２Ａの回転角推定値と、を示す。また、横軸は、時間を示す。 For example, the fuel injection control unit 200 outputs the rotation speed detection value of the crankshaft 11A shown in FIG. 4(d). FIG. 6(c) shows the rotation speed detection value of the rotation shaft 12A obtained from the rotation speed detection value of the crankshaft 11A and the reduction ratio of the speed reducer 13, and the rotation angle estimated value of the rotation shaft 12A. Also, the horizontal axis indicates time.

ここでは、検証部３５０は、回転速度演算部（図示せず）を有している。回転速度演算部は、回転軸１２Ａの回転角推定値に基づいて、回転軸１２Ａの回転速度推定値を演算する。 Here, the verification section 350 has a rotation speed calculation section (not shown). The rotational speed calculator calculates the rotational speed estimated value of the rotating shaft 12A based on the rotational angle estimated value of the rotating shaft 12A.

検証部３５０は、回転速度検出値と回転速度推定値との差（誤差）を常時検証する。検証部３５０は、誤差が所定の閾値未満である場合、回転軸１２Ａの回転角推定値は好適に推定されているものと判定する。一方、誤差が所定の閾値以上である場合、回転軸１２Ａの回転角推定値は好適に推定されていないものと判定する。 Verification unit 350 constantly verifies the difference (error) between the rotational speed detection value and the rotational speed estimated value. The verification unit 350 determines that the estimated rotation angle of the rotating shaft 12A is properly estimated when the error is less than the predetermined threshold. On the other hand, if the error is greater than or equal to the predetermined threshold, it is determined that the estimated rotation angle of the rotating shaft 12A is not properly estimated.

以上のように、本実施形態に係るショベルは、回転角推定部３００で推定された回転角推定値が好適に推定できているかを検証することができる。換言すれば、実際の回転角と回転角推定値との誤差が拡大しことを速やかに検知することができる。例えば、誤差が拡大した場合、ＨＢコントローラ３０Ｂは、誤差が小さくなるように回転角推定値を補正してもよい。また、その旨の警告を音や可視的に出力してもよい。これにより、ＨＢコントローラ３０Ｂは、電動発電機１２をより好ましく制御することができる。 As described above, the excavator according to the present embodiment can verify whether the rotation angle estimated value estimated by the rotation angle estimator 300 is properly estimated. In other words, it is possible to quickly detect an increase in the error between the actual rotation angle and the estimated rotation angle. For example, when the error increases, the HB controller 30B may correct the rotation angle estimate so that the error becomes smaller. Also, a warning to that effect may be output audibly or visually. Thereby, the HB controller 30B can control the motor generator 12 more preferably.

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 embodiments for carrying out the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various can be transformed or changed.

本実施形態に係る建設機械は、ショベルであるものとして説明したが、これに限られるものではなく、アシストモータと他の動力を制御するハイブリッド式システムを用いた産業用車両、装置、フォークリフト、クレーン等にも適用することができる。 Although the construction machine according to the present embodiment has been described as an excavator, it is not limited to this, and industrial vehicles, equipment, forklifts, cranes, etc. using a hybrid system that controls an assist motor and other power. etc. can also be applied.

１１エンジン
１１Ａクランク軸（エンジンの回転軸）
１２電動発電機（アシストモータ）
１２Ａ回転軸（アシストモータの回転軸）
１２ｓ１電流センサ
１２ｓ２電圧センサ
１３減速機
１４メインポンプ
１５パイロットポンプ
１８Ａ，１８Ｂインバータ
１９キャパシタ
２１旋回用電動機
３０Ａショベルコントローラ
３０ＢＨＢコントローラ
３０Ｃエンジンコントローラ
１００ＤＣバス
１１０昇降圧コンバータ
１２０蓄電系
２００燃料噴射制御部
２１０クランク角センサ
２２０位相同期回路
２５０燃料噴射部材
３００回転角推定部
３１０インバータ制御部
３５０検証部 11 engine 11A crankshaft (engine rotation shaft)
12 motor generator (assist motor)
12A Rotating shaft (rotating shaft of assist motor)
12s1 Current sensor 12s2 Voltage sensor 13 Reduction gear 14 Main pump 15 Pilot pumps 18A, 18B Inverter 19 Capacitor 21 Turning electric motor 30A Excavator controller 30B HB controller 30C Engine controller 100 DC bus 110 Buck-boost converter 120 Power storage system 200 Fuel injection controller 210 Crank angle sensor 220 Phase synchronization circuit 250 Fuel injection member 300 Rotation angle estimation unit 310 Inverter control unit 350 Verification unit

Claims

エンジンと、
前記エンジンをアシストするアシストモータと、
前記エンジンの回転軸と、前記アシストモータの回転軸とを所定の減速比で接続する減速機と、
前記エンジンの燃料噴射を制御する燃料噴射制御部と、
前記アシストモータの回転軸の回転角を推定する回転角推定部と、
前記燃料噴射制御部から出力される前記エンジンの回転軸の回転に関する情報に基づいて、前記回転角推定部で推定された回転角推定値を検証する検証部と、を備え、
前記検証部は、前記エンジンの回転軸の回転に関する情報として前記エンジンの１回転中に１以上の回転角度の通過を検出した通過検出信号を前記燃料噴射制御部から受信して、前記通過検出信号を検出したタイミングと、前記回転角推定部で推定された回転角推定値が所定の回転角となったタイミングとの時間差に基づいて、前記回転角推定値を検証する、建設機械。 engine and
an assist motor that assists the engine;
a reduction gear that connects the rotating shaft of the engine and the rotating shaft of the assist motor at a predetermined reduction ratio;
a fuel injection control unit that controls fuel injection of the engine;
a rotation angle estimator for estimating the rotation angle of the rotation shaft of the assist motor;
a verification unit that verifies the rotation angle estimated value estimated by the rotation angle estimation unit based on information about the rotation of the rotation shaft of the engine output from the fuel injection control unit ;
The verification unit receives, from the fuel injection control unit, a passage detection signal indicating passage of one or more rotation angles during one rotation of the engine as information about the rotation of the rotation shaft of the engine, and receives the passage detection signal. and the timing at which the rotation angle estimation value estimated by the rotation angle estimating unit becomes a predetermined rotation angle .

エンジンと、
前記エンジンをアシストするアシストモータと、
前記エンジンの回転軸と、前記アシストモータの回転軸とを所定の減速比で接続する減速機と、
前記エンジンの燃料噴射を制御する燃料噴射制御部と、
前記アシストモータの回転軸の回転角を推定する回転角推定部と、
前記燃料噴射制御部から出力される前記エンジンの回転軸の回転に関する情報に基づいて、前記回転角推定部で推定された回転角推定値を検証する検証部と、を備え、
前記検証部は、前記エンジンの回転軸の回転に関する情報として前記エンジンの１回転中に１以上の回転角度の通過を検出した通過検出信号を前記燃料噴射制御部から受信して、前記通過検出信号を受信したタイミングで前記回転角推定値を検証する、建設機械。 engine and
an assist motor that assists the engine;
a reduction gear that connects the rotating shaft of the engine and the rotating shaft of the assist motor at a predetermined reduction ratio;
a fuel injection control unit that controls fuel injection of the engine ;
a rotation angle estimator for estimating the rotation angle of the rotation shaft of the assist motor;
a verification unit that verifies the rotation angle estimated value estimated by the rotation angle estimation unit based on information about the rotation of the rotation shaft of the engine output from the fuel injection control unit ;
The verification unit receives, from the fuel injection control unit, a passage detection signal indicating passage of one or more rotation angles during one rotation of the engine as information about the rotation of the rotation shaft of the engine, and receives the passage detection signal. construction machine that verifies the estimated rotation angle at the timing of receiving the

エンジンと、engine and
前記エンジンをアシストするアシストモータと、an assist motor that assists the engine;
前記エンジンの回転軸と、前記アシストモータの回転軸とを所定の減速比で接続する減速機と、a reduction gear that connects the rotating shaft of the engine and the rotating shaft of the assist motor at a predetermined reduction ratio;
前記エンジンの燃料噴射を制御する燃料噴射制御部と、a fuel injection control unit that controls fuel injection of the engine;
前記アシストモータの回転軸の回転角を推定する回転角推定部と、a rotation angle estimator for estimating the rotation angle of the rotation shaft of the assist motor;
前記燃料噴射制御部から出力される前記エンジンの回転軸の回転に関する情報に基づいて、前記回転角推定部で推定された回転角推定値を検証する検証部と、を備え、a verification unit that verifies the rotation angle estimated value estimated by the rotation angle estimation unit based on information about the rotation of the rotation shaft of the engine output from the fuel injection control unit;
前記燃料噴射制御部は、前記エンジンの回転軸の回転に関する情報として、前記エンジンの１回転中に１以上の回転角度の通過を検出した通過検出信号、前記通過検出信号に基づき生成された前記エンジンの回転軸の回転角、および前記通過検出信号に基づき生成された前記エンジンの回転軸の回転速度、のうち複数を前記検証部に出力し、The fuel injection control unit uses, as information related to the rotation of the rotation shaft of the engine, a passage detection signal obtained by detecting passage of one or more rotation angles during one rotation of the engine, and the engine generated based on the passage detection signal. outputting to the verification unit a plurality of the rotation angle of the rotation shaft of and the rotation speed of the rotation shaft of the engine generated based on the passage detection signal,
前記検証部は、前記通過検出信号を検出したタイミングと、前記回転角推定値が所定の回転角となったタイミングとの時間差に基づく前記回転角推定値の検証と、The verification unit verifies the estimated rotation angle value based on a time difference between the timing at which the passage detection signal is detected and the timing at which the estimated rotation angle value becomes a predetermined rotation angle;
前記エンジンの回転軸の回転角から得られる前記アシストモータの回転軸の回転角検出値と、前記回転角推定値との差に基づく前記回転角推定値を検証と、verifying the estimated rotation angle based on the difference between the detected rotation angle of the rotation shaft of the assist motor obtained from the rotation angle of the rotation shaft of the engine and the estimated rotation angle;
前記エンジンの回転軸の回転速度から得られる前記アシストモータの回転軸の回転速度検出値と、前記回転角推定値から得られる回転速度推定値との差に基づいて、前記回転角推定値を検証と、のうち受信した複数の前記エンジンの回転軸の回転に関する情報に応じて複数種類の検証を行う、建設機械。The estimated rotation angle is verified based on the difference between the detected rotation speed of the rotation shaft of the assist motor obtained from the rotation speed of the rotation shaft of the engine and the estimated rotation speed obtained from the estimated rotation angle. and a construction machine that performs a plurality of types of verification according to the received information regarding the rotation of the rotation shafts of the plurality of engines.

前記回転角推定部は、
前記アシストモータへの電流及び印加電圧に基づいて、前記アシストモータの回転軸の回転角を推定する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の建設機械。 The rotation angle estimator,
estimating the rotation angle of the rotation shaft of the assist motor based on the current and applied voltage to the assist motor;
The construction machine according to any one of claims 1 to 3.