하이브리드 건설 기계 및 그 제어 장치

하이브리드 건설 기계 및 그 제어 장치 {HYBRID CONSTRUCTION MACHINERY AND CONTROL DEVICE OF THE CONSTRUCTION MACHINERY}

쇼벨 등의 건설 기계는 일반적으로 엔진에 의해 유압 펌프를 구동하고, 그 유압에 의해 액추에이터를 구동하도록 구성되어 있는데, 이 구성에서는, 작업시에 있어서의 큰 부하 변동에 대응하도록 엔진 출력을 대폭 변동시키면서 작업을 행할 필요가 있기 때문에, 연비 효율이 나쁨과 동시에 소음이나 배기 가스 등의 환경상의 점에서도 문제가 있다.

따라서, 최근에는 엔진에 전동기나 발전기를 연결하여 엔진 출력의 일부나 전부를 전력으로 변환하고, 경부하의 작업시에 남은 전력을 배터리에 충전해 두는 한편, 중부하의 작업시에 배터리에서 전력을 빼내서 중부하의 작업에 이용하는 하이브리드 건설 기계 및 그 제어 장치가 개발이나 제안되고 있다(일본 공개실용신안공보 평5-48501호나 공개특허공보 평10-42587호 등). 그리고, 이 구성이라면, 예컨대 도12에 도시한 바와 같이, 작업 부하(작업 에너지)의 변동분을 배터리의 충방전으로 평활화할 수 있기 때문에, 작업 부하(작업 에너지)가 대폭 변동된 경우에도, 엔진 출력의 변동을 최소한으로 억제할 수 있고, 결과적으로 양호한 연비 효율, 저소음화 및 배기 가스의 저감화를 실현할 수 있게 되었다.

그러나, 상기 종래의 구성에서는, 엔진이나 발전기, 배터리 등의 고장으로 인해 발전기나 배터리에서 전력을 얻을 수 없게 되면, 전동기를 작동시킬 수 없기 때문에 이후의 동작을 행할 수 없다. 따라서, 예컨대 쇼벨이 붐을 상승시켰을 때에 고장난 경우에는, 붐이 상측에서 정지한 상태로 되고, 이 상태가 수리를 완료할 때까지 방치되기 때문에 안전상의 문제가 발생한다.

또한, 건설 기계는, 예컨대 쇼벨의 작업시에는 굴삭이나 수평 고르기, 다지기, 흩어뿌리기 등의 작업이 존재하듯이, 작업 부하가 크게 다른 각종 작업을 수행할 필요가 있다. 따라서, 작업의 종류와 엔진 출력과 배터리의 충전 상태와의 관계를 고려하지 않으면, 에너지의 낭비나 배터리의 열화, 작업 효율의 저하 등의 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명은 고장 등으로 인해 발전기나 배터리에서 전력을 얻을 수 없게 되었을 때에, 전동기를 긴급하게 작동시켜 안전성을 확보할 수 있는 하이브리드 건설 기계를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 부하가 다른 각종 작업을 행할 경우에, 배터리의 과잉 충전 및 방전으로 인한 열화를 방지할 수 있는 하이브리드 건설 기계의 제어 장치를 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.

그리고 본 발명은, 배터리의 과잉 방전으로 인한 열화를 방지하면서 작업 효율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있는 하이브리드 건설 기계의 제어 장치를 제공하는 것을 제3 목적으로 한다.

본 발명은 엔진과 배터리를 조합하여 각종 작업을 행하는 하이브리드 쇼벨 등의 하이브리드 건설 기계 및 그 제어 장치에 관한 것이다.

도1은 하이브리드 쇼벨의 제어 장치의 블록도이다.

도2는 액추에이터 선택 루틴의 플로우차트이다.

도3은 하이브리드 쇼벨의 전체 개략 측면도이다.

도4는 하이브리드 쇼벨의 제어 장치의 블록도이다.

도5는 출력 변경 루틴의 플로우차트이다.

도6은 각 작업의 부하 특성을 나타낸 설명도이다.

도7은 작업 모드와 발전기 출력의 관계를 나타낸 설명도이다.

도8은 하이브리드 쇼벨의 구동 제어계의 블록도이다.

도9는 하이브리드 쇼벨의 제어 장치의 블록도이다.

도10은 조작 신호 보정 루틴의 플로우차트이다.

도11은 하이브리드 쇼벨의 구동 제어계의 블록도이다.

도12는 하이브리드 방식으로 작업한 경우에 있어서의 배터리의 충방전 상태를 나타낸 설명도이다.

본 발명은 엔진으로 구동되는 발전기의 전력과, 이 발전기의 전력을 충전할 수 있는 메인 배터리의 전력과, 보조 배터리의 전력으로 전동기를 작동할 수 있게 된 하이브리드 건설 기계로서, 통상 운전시에는 상기 발전기 및 메인 배터리 중 적어도 일측의 통상 전력에 의해 상기 전동기를 작동시키는 한편, 상기 통상 전력으로 전동기를 작동할 수 없는 긴급 운전시에는 상기 보조 배터리의 보조 전력으로 상기 전동기를 작동시키도록 전환할 수 있는 전환 스위치를 갖고 있다.

상기 구성에 의하면, 통상 운전시에 발전기나 메인 배터리 등의 고장으로 인해 전동기에 대해 통상 전력을 공급할 수 없게 되었을 때에 전환 스위치에 의해 보조 배터리로 전환함으로써, 보조 배터리로부터의 보조 전력으로 전동기를 작동시켜 긴급 운전할 수 있기 때문에, 건설 기계를 안전한 장소로 이동하거나 안전한 자세로 복귀시켜 안전성을 확보한 후에 고장 부분을 수리할 수 있다.

그리고, 본 발명의 하이브리드 건설 기계는, 상기 긴급 운전시에 상기 보조 전력으로 작동하는 전동기를 선택할 수 있는 액추에이터 선택 스위치를 갖고 있다. 이에 따라, 액추에이터 선택 스위치로 선택된 전동기만이 보조 전력으로 작동하기 때문에, 많은 전동기를 동시에 작동시킬 필요가 있는 메인 배터리보다도 작은 용량의 보조 배터리를 채택할 수 있다. 따라서, 보조 배터리를 소형화할 수 있기 때문에, 보조 배터리를 탑재함으로 인한 건설 기계의 대형화를 필요 최소한으로 억제할 수 있다. 그리고, 오조작으로 인한 의도하지 않은 동작을 방지함으로써, 더욱 안전성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 하이브리드 건설 기계는 하이브리드 쇼벨이다. 이에 따라, 하이브리드 쇼벨이 예컨대 붐이나 아암을 상승시키는 등의 각종 자세를 취하기 위해, 이와 같은 자세로 정지하였을 때에 바람직하게 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 엔진으로 구동되는 발전기의 전력에 의해 배터리를 충전할 수 있음과 동시에, 적어도 배터리로부터 방전되는 전력에 의해 전동기를 작동시킴으로써 작업할 수 있는 하이브리드 건설 기계의 제어 장치로서, 작업 내용에 맞게 상기 발전기에서 출력되는 전력을 변경하는 발전기 출력 제어부를 갖고 있다.

상기 구성에 의하면, 작업 내용에 맞게 발전기에서 출력되는 전력을 변경하면, 큰 작업 부하일 때에는 큰 전력이 발전기에서 출력되고, 작은 작업 부하일 때에는 작은 전력이 발전기에서 출력할 수 있게 된다. 또한, 작업 부하는 전동기의 소비 전력에 대해 비례 관계에 있기 때문에, 큰 작업 부하일 때에는 큰 전력이 배터리에서 방전되고, 작은 작업 부하일 때에는 작은 전력이 배터리에서 방전된다. 따라서, 소정의 작업 내용으로 작업이 실시되면, 부하에 맞게 배터리에서 방전되는 전력이 증감하게 되는데, 부하에 맞게 발전기에서 출력되는 전력도 증감되어, 결과적으로 배터리로의 충전량도 증감되기 때문에, 배터리가 과잉으로 방전이나 충전되어 열화되는 일은 없다.

그리고, 본 발명의 제어 장치는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버와, 상기 조작 레버로부터의 조작 신호에 기초해서 상기 작업 내용을 판별하여 상기 발전기 출력 제어부로 출력하는 작업 판별부를 갖고 있다. 이에 따라, 조작 레버의조작 신호를 기초로 해서 작업 내용을 판별하여 인식할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 작업 내용을 지정하는 수고를 덜 수 있다.

그리고, 본 발명의 제어 장치는, 오퍼레이터에 의해 작업 내용을 지정할 수 있는 작업 내용 전환 스위치와, 상기 작업 내용 전환 스위치로 지정된 작업 내용을 검출하여 상기 발전기 출력 제어부로 출력하는 전환 스위치 검출부를 갖고 있다. 이에 따라, 작업 내용 전환 스위치에 지정된 작업 내용을 높은 신뢰성으로 인식할 수 있기 때문에, 오인식으로 인한 배터리의 과잉 충전 및 방전을 확실히 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은, 엔진으로 구동되는 발전기의 전력에 의해 배터리를 충전할 수 있음과 동시에, 이들 발전기 및 배터리 중 적어도 일측 전력에 의해 전동기를 작동시킴으로써 작업할 수 있는 하이브리드 건설 기계의 제어 장치로서, 발전기의 전력이 소정치 이하일 때에 상기 배터리의 과방전을 발생시키지 않는 상기 전동기의 소비 전력이 되도록 작업 내용에 맞게 작업 속도를 제한하는 작업 속도 제한부를 갖고 있다.

상기 구성에 의하면, 엔진이 정지 상태이거나 아이들링 상태인 경우와 같이, 엔진으로 구동되는 발전기의 전력이 소정치 이하이면, 엔진이 충분히 회전하여 발전기에서 충분한 전력을 얻을 수 있을 때까지 소정의 지연 시간이 발생한다. 그리고, 이 지연 시간의 기간에 있어서는, 배터리가 방전한 전력을 주로 사용해서 각 작업 내용의 작업이 실시되게 된다. 따라서, 큰 작업 부하로 작업을 실시할 경우, 통상의 작업 속도로 작업을 실시하면, 배터리가 과잉으로 방전하여 열화되는 원인이 되지만, 본 발명의 구성에서는 작업 속도 제한부가 작업 내용에 맞게 작업 속도를 제한함으로써 배터리의 과방전을 방지하기 때문에, 배터리가 과방전으로 인해 열화되는 일은 없다.

그리고, 과방전을 발생시키지 않는 전동기의 소비전력이 되도록 작업 내용에 맞게 작업 속도를 제한하고 있기 때문에, 각 작업 내용의 작업 속도를 과방전을 발생시키지 않는 범위의 최대치로 설정할 수 있다. 따라서, 작은 작업 부하의 작업 내용인 경우에는, 통상의 작업 속도와 거의 동일한 작업 속도로 작업을 실시할 수 있기 때문에, 종래와 같이 모든 작업 내용에 대해 일률적으로 작업 속도를 제한하는 경우보다도 높은 작업 효율을 얻을 수 있어, 결과적으로 작업 속도를 제한함으로 인한 작업 효율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.

그리고, 본 발명의 제어 장치는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버와, 상기 조작 레버로부터의 조작 신호에 기초해서 상기 작업 내용을 판별하여 상기 작업 속도 제한부로 출력하는 작업 판별부를 갖고 있다. 이에 따라, 조작 레버의 조작 신호를 기초로 해서 작업 내용을 판별하여 인식할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 작업 내용을 지정하는 수고를 덜 수 있다.

그리고, 본 발명의 제어 장치는, 오퍼레이터에 의해 상기 작업 내용을 지정할 수 있는 작업 내용 전환 스위치와, 상기 작업 내용 전환 스위치로 지정된 작업 내용을 검출하여 상기 작업 속도 제한부로 출력하는 전환 스위치 검출부를 갖고 있다. 이에 따라, 작업 내용 전환 스위치에 지정된 작업 내용을 높은 신뢰성으로 인식할 수 있기 때문에, 오인식으로 인한 메인 배터리의 과잉 방전을 확실히 방지할수 있다.

그리고, 본 발명의 제어 장치를 구비한 하이브리드 건설 기계는, 하이브리드 쇼벨이다. 이에 따라, 큰 변동폭의 작업 부하를 갖는 각종 작업 내용을 실시하는 하이브리드 쇼벨에 대해 바람직하게 적용할 수 있다.

[실시형태 1]

이하, 본 발명의 제1 실시형태를 도1 내지 도3에 기초하여 설명한다. 그리고, 이하의 설명에서는 시리즈형 하이브리드 방식을 채택한 하이브리드 쇼벨에 대해 설명하지만, 패러렐형 하이브리드 방식을 채택한 하이브리드 쇼벨에 적용할 수도 있다.

제1 실시형태에 관한 하이브리드 건설 기계인 하이브리드 쇼벨은, 도3에 도시한 바와 같이, 하부 주행체(1)와, 하부 주행체(1)의 상면 중심부로 선회할 수 있게 설치된 상부 선회체(2)와, 상부 선회체(2)의 전부에 설치된 굴삭 어태치먼트(3)를 갖고 있다. 하부 주행체(1)는 양단부에 평행 배치된 1쌍의 크롤러 프레임(4)과, 각 크롤러 프레임(4)의 주위로 회전할 수 있게 설치되고, 지면에 대해 면형상으로 접지하는 크롤러(5)와, 크롤러(5)를 회전 운동하는 감속기(35, 36) 및 전동기(6, 7)를 갖고 있다. 그리고, 이와 같이 구성된 하부 주행체(1)는, 각 크롤러(5)를 감속기(35, 36)를 통해 전동기(6, 7)에 의해 개별적으로 정방향 및 역방향으로 회전 운동함으로써, 쇼벨 전체를 지면에 대해 전진이나 후퇴, 회전, 선회시킨다.

상기 하부 주행체(1)의 상면 중심부에는 선회축(8a)이 하부 주행체(1)에 대해 직교하도록 설치되어 있다. 선회축(8a)의 상부에는 상기 선회체(2)의 일부를 구성하는 선회 프레임(8)이 회전 운동이 자유롭게 설치되어 있다. 선회 프레임(8)의 상면에는 오퍼레이터의 조종실이 되는 캐빈(9)과, 보호 커버(40)로 덮인 기계 수용부(41)가 설치되어 있음과 동시에, 상술한 굴삭 어태치먼트(3)의 붐(17) 및 붐 실린더(18)의 일단부가 상하방향으로 회전 운동이 자유롭게 설치되어 있다.

기계 수용부(41)내에는 선회용 전동기(13) 및 감속기(14)가 설치되어 있음과 동시에, 붐용 전동기(15)와 붐 펌프(16)를 일체화하여 구비한 붐용 일체형 액추에이터(A1)가 설치되어 있다. 선회용 전동기(13)는 감속기(14)를 통해 선회 프레임(8)을 선회축(8a)을 선회 중심으로 하여 선회 구동시킨다. 또한, 붐용 일체형 액추에이터(A1)는 상술한 붐 실린더(18)에 도시하지 않은 유압 배관을 통해 접속되어 있고, 붐 실린더(18)의 실린더 로드를 유압에 의해 진퇴 이동시킴으로써 붐(17)의 선단측(타단측)을 상하 이동시킨다.

상기 붐(17)의 선단부에는 아암(19)이 회전 운동이 자유롭게 설치되어 있다. 아암(19)의 선단부에는 버켓(21)이 회전 운동이 자유롭게 설치되어 있다. 또한, 붐(17)과 아암(19)은 아암 실린더(20)를 통해 연결되어 있고, 아암(19)과 버켓(21)은 버켓 실린더(22)를 통해 연결되어 있다. 이들 실린더(20, 22)에는 아암용 일체형 액추에이터(A2)와 버켓용 일체형 액추에이터(A3)가 각각 설치되어 있고, 각 액추에이터(A2, A3)는 전동기(23, 25)와 펌프(24, 26)를 일체화하여 구성되어 있다. 그리고, 각 액추에이터(A2, A3)는 실린더(20, 22)의 실린더 로드를 유압에 의해 진퇴 이동시킴으로서, 아암(19) 및 버켓(21)을 각각 상하 방향으로 회전 운동시킨다.

또한, 상술한 기계 수용부(41)내에는 선회용 전동기(13)나 붐용 일체형 액추에이터(A1) 외에, 엔진(10)이나 엔진(10)의 선회 속도(엔진 출력)에 대응하는 교류 전력을 생성시키는 발전기(11), 통상 운전시에 사용되는 메인 배터리(12), 메인 배터리(12)를 사용할 수 없게 된 긴급 운전시에 사용되는 보조 배터리(42) 등이 설치되어 있다. 그리고, 상기 양측 배터리(12, 42)에는 납축전지나 니켈 수소 축전지와 같은 전력을 반복해서 충방전할 수 있는 2차전지가 사용된다.

상기 발전기(11)는 도1에 도시한 바와 같이, 제어 장치의 모터 컨트롤러(37)에 접속되어 있다. 모터 컨트롤러(37)는 상술한 각종 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)에 접속되어 있음과 동시에, 메인 배터리(12) 및 보조 배터리(42)에 전환 스위치(43)를 통해 접속되어 있다. 전환 스위치(43)는 2방향으로 연동하며 전환할 수 있는 스위치부(43a∼43c)를 3계통 구비하고 있으며, 2계통의 스위치부(43a, 43b)는 메인 배터리(12)에 대한 충전 및 그 정지의 전환에 사용되고, 나머지 1계통의 스위치부(43c)는 메인 배터리(12)로부터의 방전과 보조 배터리(42)로부터의 방전의 전환에 사용된다. 그리고 전환 스위치(43)는, 통상 운전시에 전체 스위치부(43a∼43c)가 메인 배터리(12)와 모터 컨트롤러(37)를 접속 상태로 하도록 설정되어 있고, 긴급 운전시에 스위치부(43a, 43b)가 메인 배터리(12)에서 분리되고, 스위치부(43c)가 보조 배터리(42)와 모터 컨트롤러(37)를 접속 상태로 하도록 전환된다. 또, 전환 스위치(43)의 전환 조작은 오퍼레이터에 의해 수동으로 실시해도 되고, 전력 저하 등의 이상을 검지하였을 때에 자동으로 실시해도 된다.

상기 모터 컨트롤러(37)는 발전기(11)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 배터리(12, 42)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환 기능(인버터 기능)이나, 조작 레버(45)로부터의 조작 신호에 기초하여 예컨대 메인 배터리(12)로부터 전력 변환하여 얻은 교류 전력을 각 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)로 출력하는 전동기 작동 기능, 발전기(11)에서 생성된 전력을 메인 배터리(12)에 충전하는 통상 충전 기능, 각 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)에서 발생한 회생 전력을 메인 배터리(12)에 충전하는 회생 충전 기능 등의 모든 제어 기능을 구비함과 동시에, 메인 배터리(12)의 충전량이나 발전기(11)의 발전량 등을 검출하는 기능을 포함하고 있으며, 이들 모든 제어 기능을 메인 배터리(12)의 충전량이나 발전기(11)의 발전량 등에 기초하여 임의로 실행한 다.

또한, 모터 컨트롤러(37)는 배터리 전환 검출부(52)와 액추에이터 전환부(53)을 갖고 있다. 배터리 전환 검출부(52)에는 전환 스위치(43)가 접속되어 있고, 전환 스위치(43)에 있어서의 각 스위치부(43a∼43c)의 전환 상태를 검출하여 전환 검출 신호로서 액추에이터 전환부(53)로 출력한다. 또한, 액추에이터 전환부(53)에는 상기 배터리 전환 검출부(52) 외에, 조작 레버(45) 및 액추에이터 선택 스위치(54)가 접속되어 있다. 이들 조작 레버(45) 및 액추에이터 선택 스위치(54)는 도3의 캐빈(9)내에 설치되어 있고, 조작 레버(45)는 오퍼레이터에 의한 조작량에 맞는 조작 신호를 출력한다. 또한, 액추에이터 선택 스위치(54)는 보조 배터리(42)의 전력에 의해 작동할 수 있게 하는 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)를 오퍼레이터가 지정할 때에 사용된다.

상기한 바와 같이 하여 각 부(45, 52, 54)로부터 각 신호가 입력되는 액추에이터 전환부(53)는, 도2의 액추에이터 선택 루틴을 실행하면서 배터리 전환 검출부(52)로부터의 전환 검출 신호를 감시하고 있으며, 이 신호를 기초로 하여 메인 배터리(12)로의 접속 상태라고 인식하였을 때에, 모든 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)를 작동할 수 있게 하는 한편, 보조 배터리(42)로의 접속 상태라고 인식하였을 때에, 액추에이터 선택 스위치(54)로 선택된 특정 전동기(6, 7, 13, 15, 23,25)만을 작동할 수 있게 한다.

상기 구성에 있어서, 하이브리드 쇼벨의 동작에 대해 설명한다.

도3의 캐빈(9)내의 오퍼레이터가 운전 키를 회전 운동시키는 등의 시동 조작을 행함으로써, 모터 컨트롤러(37)에 전원이 투입됨과 동시에 엔진(10)이 운전되면, 모터 컨트롤러(37)는 우선 메인 배터리(12)의 충전량을 확인하고, 충전량이 불충분하면, 엔진(10)에 의해 회전 구동되는 발전기(11)에서 생성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 메인 배터리(12)를 충전한다. 그리고, 메인 배터리(12)의 충전량이 극히 불충분한 경우에는, 엔진(10)의 출력(회전 속도)을 증대시켜 발전기(11)의 발전량을 증대시킴으로써 메인 배터리(12)에 대한 충전을 빠르게 실시한다. 한편, 메인 배터리(12)의 충전량이 충분하면, 엔진(10)의 출력(회전 속도)을 최저의 아이들링 상태로 하거나 엔진(10)을 정지시킴으로써, 메인 배터리(12)의 과잉 충전을 방지하면서 조작 레버(45)로부터 조작 신호가 입력될 때까지 대기한다.

이어서, 오퍼레이터가 소정 작업을 행하도록 조작 레버(45)를 조작하면, 조작 레버(45)로부터 조작량에 맞는 조작 신호가 출력된다. 조작 신호는 모터 컨트롤러(37)의 액추에이터 전환부(53)에 입력된다. 이 때, 액추에이터 전환부(53)에서는 도2의 액추에이터 선택 루틴을 실행하면서 배터리 전환 검출부(52)로부터의 전환 검출 신호를 기초로 하여 전환 스위치(43)의 접속 상태(선택 상황)를 감시하고 있다(S1). 그리고, 메인 배터리(12)로의 접속 상태라고 인식한 경우에는(S1, YES), 조작 레버(45)로부터의 조작 신호에 맞는 조작량으로 각 전동기(6, 7, 13,15, 23, 25)를 작동시키도록 메인 배터리(12)나 발전기(11)로부터의 통상 전력을 이용해서 작업을 실시한다(S2).

이어서, 작업을 수행하고 있을 때에, 엔진(10)이나 발전기(11), 메인 배터리(12) 등에 고장이 발생함으로써, 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)에 대해 통상 전력을 공급할 수 없게 되면, 작업 도중에 도3의 붐(17)이나 아암(19) 등이 정지된다. 그리고, 예컨대 붐(17)이 상측으로 회전 운동한 자세로 정지된 경우에는, 고장 부분의 수리중에 갑자기 붐(17)이 자중으로 강하할 우려가 있기 때문에, 작업원에게 있어서 매우 위험하다. 또한, 경사지에서 정지한 경우에는 쇼벨의 균형이 나쁨과 동시에, 경사진 상태에서 수리용 공구를 취급할 필요가 있기 때문에 작업원에게 큰 부담이 가해진다.

그래서, 작업 도중에 정지된 경우에는, 오퍼레이터가 전환 스위치(43)의 접속 상태를 메인 배터리(12)에서 보조 배터리(42)로 전환함으로써, 보조 배터리(42)의 보조 전력이 모터 컨트롤러(37)를 통해 각 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)로 공급할 수 있게 된다. 전환 스위치(43)의 접속 상태가 전환되면, 이 접속 상태를 검출한 배터리 전환 검출부(52)가 보조 배터리(42)로의 접속 상태임을 표시하는 전환 검출 신호를 액추에이터 전환부(53)로 출력한다. 그리고, 액추에이터 전환부(53)가 전환 검출 신호를 기초로 하여 보조 배터리(42)로의 접속 상태라고 인식하면(S1, NO), 액추에이터 선택 스위치(54)로부터의 선택 신호를 받아들이고, 이 선택 신호를 기초로 하여 붐(17)의 작동이 선택되어 있는지의 여부를 판정한다(S3). 예컨대, 붐(17)이 상측으로 회전 운동한 자세로 정지된 경우에 있어서, 오퍼레이터가 액추에이터 선택 스위치(54)에 있어서의 “붐 선택”을 지정하면, 붐(17)이 선택되어 있다고 판정하고(S3, YES), 붐용 전동기(15)만을 보조 배터리(42)로부터의 전력으로 작동할 수 있게 한다(S4). 이에 따라, 오퍼레이터가 조작 레버(45)를 조작함으로써, 붐(17)을 안전한 위치까지 강하시킬 수 있음과 동시에, 오조작한 경우에도 오퍼레이터가 의도하지 않은 동작으로 쇼벨이 작동하는 일은 없다.

또한, 붐(17)이 선택되어 있지 않으면(S3, NO), 아암(19)이 선택되어 있는지의 여부를 판정하고(S5), 선택되어 있으면(S5, YES), 아암용 전동기(23)만을 작동할 수 있게 한다(S6). 한편, 선택되어 있지 않으면(S5, NO), 버켓(21)이 선택되어 있는지의 여부를 판정한다(S7). 그리고, 버켓(21)이 선택되어 있으면(S7, YES), 버켓용 전동기(25)만을 작동할 수 있게 하는 한편(S8), 선택되어 있지 않으면(S7, NO), 선회 동작이 선택되어 있는지의 여부를 판정한다(S9). 선회 동작이 선택되어 있으면(S9, YES), 선회용 전동기(13)만을 작동할 수 있게 하는 한편(S10), 선택되어 있지 않으면(S9, NO), 주행 동작이 선택되어 있는지의 여부를 판정하고(S11), 주행 동작이 선택되어 있으면(S11, YES), 좌측 주행용 전동기(6) 및 우측 주행용 전동기(7)만을 작동할 수 있게 한다(S12).

그리고, 이와 같이 하여 선택한 특정 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)만을 작동할 수 있게 하여 쇼벨을 안전한 자세나 안전한 장소로 이동시킨 후, 고장 부분의 검출이나 수리를 행한다. 그 후, 수리가 완료되면, 전환 스위치(43)를 메인 배터리(12)로의 접속 상태로 전환함으로써, 전체 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)를 통상전력으로 작동할 수 있게 하여 통상의 동작으로 작업을 수행한다.

이상과 같이, 하이브리드 쇼벨은 엔진(10)으로 구동되는 발전기(11)의 전력과, 발전기(11)의 전력을 충전할 수 있는 메인 배터리(12)의 전력과, 보조 배터리(42)의 전력으로 전동기(15) 등을 작동할 수 있게 된 것으로서, 통상 운전시에는 발전기(11) 및 메인 배터리(12) 중 적어도 일측의 통상 전력에 의해 전동기(15) 등을 작동시키는 한편, 통상 전력으로 전동기(15) 등을 작동시킬 수 없는 긴급 운전시에는 보조 배터리(42)의 보조 전력으로 전동기(15) 등을 작동시키도록 전환하는 전환 스위치(43)를 갖는 구성으로 되어 있다.

상기 구성에 의하면, 통상 운전시에 발전기(11)나 메인 배터리(12) 등의 고장으로 인해 전동기(15) 등에 대해 통상 전력을 공급할 수 없게 되었을 때에, 전환 스위치(43)에 의해 보조 배터리(42)로 전환함으로써, 보조 배터리(42)로부터의 보조 전력으로 전동기(15) 등을 작동시켜 긴급 운전할 수 있기 때문에, 건설 기계를 안전한 장소로 이동하거나 안전한 자세로 복귀시켜 안전성을 확보한 후에 고장 부분의 수리를 행할 수 있다.

또한, 하이브리드 쇼벨은, 긴급 운전시에 보조 전력으로 작동하는 전동기(15) 등을 선택할 수 있는 액추에이터 선택 스위치(54)를 갖는 구성으로 되어 있다. 이에 따라, 액추에이터 선택 스위치(54)로 선택된 전동기(15) 등만이 보조 전력으로 작동되기 때문에, 많은 전동기(15) 등을 동시에 작동시킬 필요가 있는 메인 배터리(12)보다도 작은 용량의 보조 배터리(42)를 채택할 수 있다. 이에 따라, 보조 배터리(42)를 소형화할 수 있기 때문에, 보조 배터리(42)를 탑재함으로인한 쇼벨의 대형화를 필요 최소한으로 억제할 수 있다. 그리고, 오조작으로 인한 의도하지 않은 동작을 방지함으로써, 보다 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태의 구성 및 후술하는 제2, 제3 실시형태의 구성은, 붐(17)이나 아암(19)을 상승시키는 등의 각종 자세를 취하는 하이브리드 쇼벨에 대해 바람직하게 적용할 수 있는데, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 불도저나 크레인 등의 모든 하이브리드 건설 기계에 적용할 수 있다.

[실시형태 2]

이하, 본 발명의 제2 실시형태를 도3 내지 도8에 기초하여 설명한다. 그리고, 제1 실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부기하여 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에 관한 하이브리드 건설 기계인 하이브리드 쇼벨은 도4에 도시한 바와 같이 모터 컨트롤러(37)를 구비하고 있다. 모터 컨트롤러(37)에는 도3의 캐빈(9)내에 설치된 조작 레버(45)가 접속되어 있다. 조작 레버(45)는 상기 모터 컨트롤러(37)와 함께 작업 판별부(46)에 접속되어 있고, 작업 판별부(46)는 조작 레버(45)로부터의 조작 신호에 기초하여 작업 모드를 판별한다.

작업 판별부(46)는 제어 장치의 일부를 구성하는 발전기 출력 제어부(51)에 접속되어 있고, 발전기 출력 제어부(51)는 도5의 출력 변경 루틴을 실행함으로써, 작업 모드에 대응한 발전기(11)의 발전 출력이 되도록 엔진(10)의 회전 속도를 거버너 제어 등에 의해 제어한다. 그리고, 발전기 출력 제어부(51)는 엔진(10)을 제어하는 대신에, 계자 전류 제어 등에 의해 발전기(11)를 제어하도록 되어 있어도 된다. 그리고, 작업 판별부(46)에서 작업 모드에 맞는 전력을 출력하는발전기(11)는 모터 컨트롤러(37)에 접속되어 있다. 그 외의 구성은 제1 실시형태와 동일하다.

상기 구성에 있어서, 하이브리드 쇼벨의 동작에 대해 설명한다.

도3의 캐빈(9)내의 오퍼레이터가 운전 키를 회전 운동시키는 등의 시동 조작을 실시함으로써, 모터 컨트롤러(37)에 전원이 투입됨과 동시에 엔진(10)이 운전되면, 모터 컨트롤러(37)는 우선 메인 배터리(12)의 충전량을 확인하고, 충전량이 불충분하면, 엔진(10)에 의해 회전 구동되는 발전기(11)에서 생성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 메인 배터리(12)를 충전한다. 그리고, 메인 배터리(12)의 충전량이 극히 불충분한 경우에는, 엔진(10)의 출력(회전 속도)을 증대시켜 발전기(11)의 발전량을 증대시킴으로써, 메인 배터리(12)에 대한 충전을 급속하게 실시한다. 한편, 메인 배터리(12)의 충전량이 충분하면, 엔진(10)의 출력(회전 속도)을 최저의 아이들링 상태로 하거나 엔진(10)을 정지함으로써, 메인 배터리(12)의 과잉 충전을 방지하면서 조작 레버(45)에서 조작 신호가 입력될 때까지 대기한다.

이어서, 오퍼레이터가 소정의 작업을 수행하도록 조작 레버(45)를 조작하면, 조작 레버(45)로부터 조작량에 맞는 조작 신호가 출력된다. 조작 신호는 모터 컨트롤러(37)및 작업 판별부(46)에 각각 입력된다. 그리고, 모터 컨트롤러(37)에서는 조작 신호에 맞는 조작량으로서 각 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)를 작동시키도록 메인 배터리(12)로부터 방전된 전력을 이용해서 작업을 개시한다. 또한, 작업 판별부(46)에서는 조작 신호의 특징을 추출하여 작업을 판별한다. 작업 판별 방법으로서는, 예컨대 일본 공개특허공보 평9-217702호에 나타낸 것을 이용한다.

상기한 바와 같이 하여 작업 판별부(46)에서 인식된 작업 모드는, 발전기 출력 제어부(51)로 신호 출력된다. 이 때, 발전기 출력 제어부(51)는 도5에 나타낸 바와 같이 출력 변경 루틴을 실행하고 있으며, 작업 판별부(46)에서 작업 모드 신호(작업 내용)를 받아들임으로써, 신호중에 포함되는 작업 모드(작업 내용)를 인식한다(S21). 작업 모드를 인식하면, 도7에 나타낸 바와 같이, 기억부에 격납된 작업 모드와 발전기(11) 출력의 관계로부터, 인식한 작업 모드에 대응한 발전기(11)의 출력 데이터를 선택한다. 예컨대 “흩어뿌리기”의 작업 모드라고 인식한 경우에는, 이 작업 모드에 대응해서 설정된 4㎾의 출력 데이터를 선택하고, “강압 굴삭”의 작업 모드라고 인식한 경우에는, 이 작업 모드에 대응해서 설정된 20㎾의 출력 데이터를 선택한다(S22).

그 후, 선택한 출력 데이터에 대응한 엔진(10)의 회전 속도를 구하고, 이 회전 속도가 되도록 엔진(10)을 제어한다(S23). 이에 따라, 예컨대 “흩어뿌리기”의 작업 모드로 작업이 실시되는 경우에는, 발전기(11)로 발전되는 전력(4㎾)이 작은 것이 되는데, 도6에 나타낸 바와 같이 “흩어뿌리기”의 작업 모드가 작은 작업 부하로서 메인 배터리(12)의 방전량이 작은 것이기 때문에, 과잉 충전을 회피하면서 효율적으로 충전할 수 있다. 또한, 예컨대 “강압 굴삭”의 작업 모드로 작업이 실시되는 경우에는, 발전기(11)로 발전되는 전력(20㎾)이 크게 되는데, “강압 굴삭”의 작업 모드가 큰 작업 부하로서 메인 배터리(12)의 방전량이 큰 것이기 때문에, 과잉 방전을 회피하면서 효율적으로 충전할 수 있다.

그 후, 작업 모드 신호나 조작 신호 등의 상태를 감시함으로써, 작업이 종료되었는지의 여부를 판정하고(S24), 작업이 종료되어 있지 않으면(S24, NO), 상술한 작업 모드에 대응해서 선택한 발전기(11)의 출력을 유지하도록 엔진(10)을 제어한다. 그리고 작업이 종료되면(S24, YES), 다음 작업 모드에 대응한 제어를 실시하도록 S21부터 재실행한다.

이상과 같이, 하이브리드 쇼벨은 도4에 도시한 바와 같이, 엔진(10)으로 구동되는 발전기(11)의 전력에 의해 메인 배터리(12)를 충전할 수 있음과 동시에, 적어도 메인 배터리(12)로부터 방전되는 전력에 의해 전동기(6) 등을 작동시킴으로써 작업할 수 있는 제어 장치를 구비하고 있고, 이 제어 장치는 작업 모드(작업 내용)의 작업 부하에 맞게 발전기(11)로부터 출력되는 전력을 변경하는 발전기 출력 제어부(51)를 갖는 구성으로 되어 있다.

상기 구성에 의하면, 작업 모드의 작업 부하에 맞게 발전기(11)로부터 출력되는 전력을 변경하면, 큰 작업 부하일 때에는 큰 전력이 발전기(11)로부터 출력되고, 작은 작업 부하일 때에는 작은 전력이 발전기(11)로부터 출력된다. 또한, 작업 부하는 전동기(6) 등의 소비 전력에 대해 비례 관계에 있기 때문에, 큰 작업 부하일 때에는 큰 전력이 메인 배터리(12)에서 방전되고, 작은 작업 부하일 때에는 작은 전력이 메인 배터리(12)에서 방전된다. 따라서, 소정 작업 모드로 작업이 실시되면, 작업 부하에 맞게 메인 배터리(12)로부터 방전되는 전력이 증감되게 되는데, 작업 부하에 맞게 발전기(11)로부터 출력되는 전력도 증감되고, 결과적으로 메인 배터리(12)로의 충전량도 증감되기 때문에, 메인 배터리(12)가 과잉으로 방전이나 충전되어 열화되는 일은 없다.

또한, 상기 제어 장치는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(45)와, 조작 레버(45)로부터의 조작 신호에 기초해서 작업 모드(작업 내용)를 판별하여 발전기 출력 제어부(51)로 출력하는 작업 판별부(46)를 갖는 구성으로 되어 있다. 그리고, 이 구성에 의하면, 조작 레버(45)의 조작 신호를 기초로 해서 작업 모드를 판별하여 인식할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 작업 모드를 지정하는 수고를 덜 수 있다.

또, 본 실시형태의 제어 장치에 있어서는, 작업 판별부(46)에 의해 조작 레버(45)의 조작 신호에 기초하여 작업 모드를 인식하도록 되어 있는데, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 도8에 도시한 바와 같이, 제어 장치는 오퍼레이터에 의해 작업 모드를 지정할 수 있는 작업 모드 전환 스위치(49)와, 작업 모드 전환 스위치(49)로 지정된 작업 모드(작업 내용)를 검출하여 발전기 출력 제어부(51)로 출력하는 전환 스위치 검출부(50)를 갖는 구성으로 되어 있어도 된다. 그리고, 이 구성에 의하면, 작업 모드 전환 스위치(49)에 지정된 작업 모드를 높은 신뢰성으로 인식할 수 있기 때문에, 오인식으로 인한 메인 배터리(12)의 과잉 충전 및 방전을 확실히 방지할 수 있다.

[실시형태 3]

이하, 본 발명의 제3 실시형태를 도3, 도6, 도9 내지 도11에 기초하여 설명한다. 그리고, 제1 실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부기하고 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에 관한 하이브리드 건설 기계인 하이브리드 쇼벨은 도9에 도시한 바와 같이, 모터 컨트롤러(37)를 구비하고 있다. 모터 컨트롤러(37)에는 제어 장치의 일부를 구성하는 조작 신호계(44)가 접속되어 있다. 조작 신호계(44)는, 도 3의 캐빈(9)내에 설치된 조작 레버(45)와, 조작 레버(45)로부터의 조작 신호에 기초하여 작업 모드(작업 내용)를 판별하는 작업 판별부(46)와, 작업 속도 제한부(47)를 갖고 있다.

작업 속도 제한부(47)는 조작 레버(45) 및 작업 판별부(46)에 접속되어 있음과 동시에, 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)의 소비 전력을 검출하는 전력 검출부(48) 등에 접속되어 있다. 그리고, 작업 속도 제한부(47)는 도10의 조작 신호 보정 루틴을 실행하고 있으며, 각 부(46, 45, 48)에서 입력된 조작 신호나 작업 모드 신호, 소비 전력 신호 등에 기초하여 메인 배터리(12)의 과방전을 방지하도록 소정 조건하에서 작업 모드에 맞게 조작 신호를 제한하면서 모터 컨트롤러(37)로 출력한다. 또한, 작업 속도 제한부(47)는 발전기(11)의 발전량 검출 신호를 모터 컨트롤러(37)로부터 입력받는다. 그 외의 구성은 제1 실시형태와 동일하다.

상기 구성에 있어서, 하이브리드 쇼벨의 동작에 대해 설명한다.

도3의 캐빈(9)내의 오퍼레이터가 운전 키를 회전 운동시키는 등의 시동 조작을 실시함으로써, 모터 컨트롤러(37)에 전원이 투입됨과 동시에 엔진(10)이 운전되면, 모터 컨트롤러(37)는 우선 메인 배터리(12)의 충전량을 확인하고, 충전량이 불충분하면, 엔진(10)에 의해 회전 구동되는 발전기(11)에서 생성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 메인 배터리(12)를 충전한다. 그리고, 메인 배터리(12)의충전량이 극히 불충분한 경우에는, 엔진(10)의 출력(회전 속도)을 증대시켜 발전기(11)의 발전량을 증대시킴으로써, 메인 배터리(12)에 대한 충전을 빠르게 실시한다. 한편, 메인 배터리(12)의 충전량이 충분하면, 엔진(10)의 출력(회전 속도)을 최저의 아이들링 상태로 하거나 엔진(10)을 정지함으로써, 메인 배터리(12)의 과잉 충전을 방지하면서 조작 신호계(44)로부터 조작 신호가 입력될 때까지 대기한다.

이어서, 오퍼레이터가 소정 작업을 실시하도록 조작 레버(45)를 조작하면, 조작 레버(45)로부터 조작량에 맞는 조작 신호가 출력된다. 조작 신호는 작업 판별부(46) 및 작업 속도 제한부(47)에 각각 입력된다. 그리고, 작업 판별부(46)에서는 조작 신호의 특징을 추출하여 작업을 판별한다. 작업 판별 방법으로서는, 예컨대 일본 공개특허공보 평9-217702호에 나타낸 것을 이용한다.

상기한 바와 같이 하여 작업 판별부(46)에서 인식된 작업 모드는, 작업 속도 제한부(47)로 출력된다. 이 때, 작업 속도 제한부(47)는 도10에 도시한 바와 같이 조작 신호 보정 루틴을 실행하고 있으며, 조작 레버(45)로부터 조작 신호가 입력되었을 때에, 이 조작 신호를 그대로 모터 컨트롤러(37)로 출력한다. 그리고, 대기 상태에 있는 모터 컨트롤러(37)에 대해 조작 신호의 조작량으로써 조작 신호에 대응하는 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)를 작동시킴으로써, 예컨대 쇼벨의 주행이나 굴삭, 다지기 등의 각 작업을 실시한다(S31).

그 후, 엔진(10)이 정지 상태나 아이들링 상태에 있는지의 여부를 예컨대 발전기(11)의 발전량 등에 기초하여 판정한다(S32). 엔진(10)이 충분한 회전 속도로발전기(11)를 구동하고 있는 경우에는(S32, NO), 발전기(11)로부터의 큰 전력과 메인 배터리(12)로부터의 전력을 이용함으로써, 모든 작업 모드의 작업을 속도를 제한하지 않고 실시할 수 있기 때문에, S31을 재실행하여 조작 신호를 그대로 모터 컨트롤러(37)로 출력하여 작업을 계속한다. 한편, 엔진(10)이 정지 상태나 아이들링 상태에 있는 경우에는(S32, YES), 엔진(10)이 소정 회전 속도에 도달할 때까지의 기간 동안, 메인 배터리(12)로부터 방전되는 전력이 주로 사용되기 때문에, 메인 배터리(12)의 과잉 방전으로 인한 열화를 방지하도록 S33 이후의 동작이 실행된다.

즉, 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)의 소비 전력을 전력 검출기(48)를 통해 취득하고(S33), 소비 전력의 합계치를 산출한다(S34). 그리고, 메인 배터리(12)의 과잉 방전을 방지하도록 미리 설정된 설정치와 상기 합계치를 비교하여, 합계치가 설정치 이상인지의 여부를 판정한다(S35). 합계치가 설정치 이상이 아닌 경우에는(S35, NO), 현상의 조작 신호로 각 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)를 작동시켜 작업을 계속한 경우에도, 메인 배터리(12)의 과잉 방전으로 인한 손상은 없다고 판단할 수 있기 때문에, S31부터 재실행하여 조작 레버(45)의 조작 신호에 대응한 작업 속도로 작업을 계속한다.

한편, 소비 전력의 합계치가 설정치 이상인 경우에는(S35, YES), 상술한 작업 판별부(46)로부터 입력되어 있는 작업 모드(작업 내용)를 받아들이고(S36), 이 작업 모드에 대응한 제한치를 선택한다. 그리고, 작업 모드에 대응하는 제한치란, 도6에 나타낸 바와 같이, 작업 모드(작업 내용)에 따라 부하 변동이나 부하 레벨이크게 다르기 때문에, 메인 배터리(12)를 열화시키지 않는 기준 방전량을 기초로 하여 각 작업 모드에 맞게 각각 설정되는 값을 말한다. 예컨대, 주행이나 굴삭 등의 큰 부하 변동이나 부하 레벨의 작업 모드의 경우에는, 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)의 회전 속도(작업 속도)를 통상 운전시보다도 크게 저하시키도록 제한치가 설정되는 한편, 리프팅 작업 등의 작은 부하 변동이나 부하 레벨의 작업 모드의 경우에는, 전동기(6, 7, 13, 15, 23, 25)의 회전 속도(작업 속도)를 통상 운전시보다도 약간 저하시키도록 제한치가 설정된다(S37).

상기한 바와 같이 하여 작업 모드에 대응한 제한치가 선택되면, 도9에 도시한 바와 같이, 조작 레버(45)로부터의 조작 신호를 받아들이고(S38), 제한치를 상한으로 한 조작량이 되도록 보정한 후, 조작 신호를 모터 컨트롤러(37)로 출력한다(S39). 이에 따라, 오퍼레이터가 조작 레버(45)를 최대 속도가 되도록 조작하고 있어도, 제한치의 작업 속도(소비 전력)로 작업이 실시되기 때문에, 메인 배터리(12)가 과잉 방전으로 인한 열화를 발생시키는 일은 없다. 또한, 기준 방전량에 기초해서 각 작업 모드의 제한치가 설정되어 있기 때문에, 부하가 작은 작업 모드의 경우에는, 통상의 작업 속도와 거의 동일한 작업 속도로 작업을 실시할 수 있다. 따라서, 작업의 전체적인 효율 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.

그 후, 엔진(10)의 회전 속도나 발전기(11)의 발전량 등에 기초해서 조작 신호의 제한을 계속할 것인지의 여부를 판정한다(S40). 엔진(10)이 충분한 회전 속도로 회전하고, 발전기(11)의 발전량과 메인 배터리(12)의 방전량으로 작업 속도를 제한하지 않아도 메인 배터리(12)를 과방전시키는 일 없이 작업을 실시할 수 있는경우에는, 조작 신호의 제한을 종료하는 것으로 판단한다(S40, NO). 그리고 S31을 재실행하고, 조작 신호를 그대로 모터 컨트롤러(37)로 출력하여 통상의 작업 속도로 작업을 실시한다. 한편, 엔진(10)의 회전 속도나 메인 배터리(12)의 발전량이 불충분한 경우에는, 조작 신호의 제한을 계속하는 것으로 판단하고(S40, YES), 메인 배터리(12)의 과잉 방전으로 인한 열화를 방지하기 위해 S38부터 재실행한다. 그리고, 조작량을 제한하면서 모터 컨트롤러(37)로 출력함으로써 억제된 작업 속도로 작업을 계속한다.

이상과 같이, 하이브리드 쇼벨은 엔진(10)으로 구동되는 발전기(11)의 전력에 의해 메인 배터리(12)를 충전할 수 있음과 동시에, 이들 발전기(11) 및 메인 배터리(12) 중 적어도 일측의 전력에 의해 전동기(6) 등을 작동시킴으로써 작업할 수 있는 제어 장치를 구비하고 있고, 이 제어 장치는 발전기(11)의 전력이 메인 배터리(12)의 과방전을 일으킬 가능성이 있는 소정치 이하일 때에, 메인 배터리(12)의 과방전을 일으키지 않는 전동기(6) 등의 소비 전력이 되도록, 작업 모드(작업 내용)에 맞게 작업 속도를 제한하는 작업 속도 제한부(47)를 갖는 구성이다.

상기 구성에 의하면, 엔진(10)이 정지 상태이거나 아이들링 상태인 경우와 같이, 엔진(10)으로 구동되는 발전기(11)의 전력이 소정치 이하인 경우에는, 엔진(10)이 충분히 회전하여 발전기(11)로부터 충분한 전력을 얻을 수 있을 때까지 소정 지연 시간이 발생한다. 그리고, 이 지연 시간의 기간에 있어서는 메인 배터리(12)가 방전한 전력을 주로 이용하여 작업을 실시할 수 있게 된다. 따라서, 큰 작업 부하의 작업을 실시하는 경우, 통상의 작업 속도로 작업을 실시하면, 메인 배터리(12)가 과잉으로 방전하여 열화되는 원인이 되는데, 상기 구성에 있어서는 작업 속도 제한부(47)가 작업에 맞게 작업 속도를 제한함으로써 메인 배터리(12)의 과방전을 방지하기 때문에, 메인 배터리(12)가 과방전으로 인해 열화되는 일은 없다.

그리고, 과방전을 일으키지 않는 전동기(6) 등의 소비 전력이 되도록, 작업에 맞게 작업 속도를 제한하고 있기 때문에, 각 작업의 작업 속도를 과방전을 일으키지 않는 범위의 최대치로 설정할 수 있다. 따라서, 작은 작업 부하의 작업인 경우에는 통상의 작업 속도와 거의 동일한 작업 속도로 작업을 실시할 수 있기 때문에, 종래와 같이 모든 작업에 대해 일률적으로 작업 속도를 제한하는 경우보다도 높은 작업 효율을 얻을 수 있고, 결과적으로 작업 속도를 제한함으로 인한 작업 효율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 상기 제어 장치는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(45)와, 조작 레버(45)로부터의 조작 신호에 기초하여 작업 모드(작업 내용)를 판별하는 작업 판별부(46)를 갖는 구성으로 되어 있다. 그리고, 이 구성에 의하면, 조작 레버(45)의 조작 신호를 기초로 해서 작업 모드를 판별하여 인식할 수 있기 때문에 오퍼레이터가 작업 모드를 지정하는 수고를 덜 수 있다.

그리고, 본 실시형태의 제어장치에 있어서는, 작업 판별부(46)에 의해 조작 레버(45)의 조작 신호에 기초하여 작업 모드를 인식하도록 되어 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제어 장치는 도11에 도시한 바와 같이, 오퍼레이터에 의해 작업 모드를 지정할 수 있는 작업 모드 전환 스위치(49)와, 이 스위치(49)로 지정된 작업 모드를 검출함으로써, 작업 모드(작업 내용)를 인식하여 전동기 속도 보정부(47)로 출력하는 전환 스위치 검출부(50)를 갖는 구성으로 되어 있어도 된다. 그리고, 이 경우에는 작업 모드를 높은 신뢰성으로 인식할 수 있기 때문에, 오인식으로 인한 메인 배터리(12)의 과잉 방전을 확실히 방지할 수 있다.

그리고, 본 실시형태의 제어 장치에 있어서는, 도10의 플로우 중에서, S33, S34 및 S35를 생략할 수도 있다. 즉, 발전기(11)의 발전량이 소정치 이하로 된 경우에는, 항상 S36∼S40의 작업 내용에 맞게 속도 제한을 행하는 기능을 하도록 할 수도 있다. 이와 같이 구성하여도, 발전기(11)의 발전량이 소정치 이하로 된 경우에 작업 내용에 맞는 속도 제한에 의해 소비 전력이 억제되기 때문에, 속도 제한의 정도를 적절히 설정함으로써 배터리의 과방전을 방지할 수 있다. 또한, 이와 같은 구성에 의해 전력 검출부(48)가 불필요하게 됨으로써 제어계를 간략화할 수 있다.

본 발명은 고장 등으로 인해 발전기나 배터리에서 전력을 얻을 수 없게 되었을 때에, 전동기를 긴급하게 작동시켜 안전성을 확보할 필요가 있는 하이브리드 건설 기계에 사용하기에 적합하다. 또한, 부하가 다른 각종 작업을 실시하는 경우에, 배터리의 과잉 충전 및 방전으로 인한 열화를 방지하거나, 배터리의 과잉 방전으로 인한 열화를 방지하면서 작업 효율의 저하를 최소한으로 억제할 필요가 있는 하이브리드 건설 기계의 제어 장치에 사용하기에 적합하다.