設計(制御)

究極の省エネ建設機械を、高い電動化技術で追求していく

設計(制御)

DESIGN

渡辺 明

渡辺 明

パワー・情報制御プラットフォーム事業部

開発設計センタ

コンポーネントグループ

2011年入社

新製品開発の重要な場面を任される。

機械工学科で機械制御の研究を専攻していた私は、大型の機械の開発・設計に興味を持ち、就職活動を進めました。そして志望した日立建機に入社し、配属後すぐに希望が通り、新型のホイールローダを開発する一員となったのです。その時にチーム内で私に与えられた役割は、電動モータを使って車体制御をどのようにアシストするのかを数カ月にわたって検討することでした。工事現場では、建設機械の低燃費化が求められています。そこに、私たちは動力をエンジンとモータでハイブリッド化させた新製品で応えようと考えました。
その後、2012年からはハイブリッド技術をいっそう進化させたハイブリッドショベルZH200-6用の、電動モータとPCU(インバータ)の仕様検討を担当しました。旋回時にどれくらいのトルクが必要で、モータにどの程度のアシストをさせるのが適切なのか、試作機から抽出したデータを解析して、最適値を求めていきました。他にも、ハイブリッド化によって新たに必要となった、暖気や冷却の方法についての検討も行なっています。
次に任されたのは、同じZH200-6用のリチウムイオンバッテリの開発業務で、高電圧かつ建設機械の動作や使用環境にマッチしたバッテリの開発が求められました。

困難を極めた資料の作成

未踏の技術領域を歩み業界最高水準を実現。

省エネ性能や環境性能の向上を目指した建設機械のハイブリッド化は、自動車のパワートレインで確立したハイブリッド技術をそのまま転用できません。走行のための加減速を、モータでアシストやエネルギー回生をする自動車と、油圧とモータを連動し、絶え間なく応答性の良い動作をさせなければならない建設機械では、モータ制御や充放電制御のロジックが全く異なるのです。工事現場という過酷になりがちな使用環境を考慮した設計も求められます。
リチウムイオンバッテリの開発は、そうした建設機械特有の条件を満たす必要から、とても難航しました。建設機械の複雑な操作で繰り返される高電流の充放電を効率良く制御する技術の獲得には特に苦心しました。開発チームは研究所と協力して理論から解決方法を考え、類似した事例の対応策を参考にトライ&エラーを繰り返すなど、本質に遡った検討を重ねました。その過程は、未踏と言える技術を開拓する連続だったと言えるでしょう。
このような開発チームの数々の苦労は実り、従来型の同等機種に比べ、ZH200-6では各種計測モードで12%〜40%の燃費低減を実現。各社から発表されたハイブリッドの建設機械の中で、高い水準の電動化率を達成しています。

渡辺 明

建設現場の真のニーズに応えていく。

現在のミッションは、次世代機となる新型の建設機械のコンセプト策定です。省エネ・環境性能をさらに高めた上に、建設現場が求めている顕在化したニーズにも、潜在的なニーズにも対応していける内容でなければなりません。単にスペック上で最高レベルを引き出せたとしても、現場の要望に合わない機械では開発する意味がないのです。
また、これまで携わってきたハイブリッド機のような発展途上の製品の開発には、技術の面で常に未知の部分が付きまといます。前例がなく、以前と同じ方法が通用しない場合が多いのです。そのため、特に開発の初期段階では、「何のために」「どういうものを」「どうやって」つくるのか、理屈や原理から考えていく必要があります。
そこで、私は常に建設機械を根本から見つめ直して、それを使用する現場が求める機能や性能は何だろうかと考え抜き、その先で浮かび上がったものを実現していくことを心がけています。
まだまだこの分野の電動化技術は進化の途中です。今後も建設機械のあらゆる動作・機能の電動化に向け、それを実現させる新しい技術の開発に挑んでいきます。そうして、自分たちが建設機械のリーディングカンパニーであり続けようと思います。

学びを深めてスキルアップに
渡辺 明

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