ハイブリッド型建設機械における制御システム
【課題】エンジンと油圧ポンプと発電電動機とがパラレルに接続されたハイブリッド型建設機械において、エンジン効率を向上させる。
【解決手段】エンジンコントローラ１７及び発電電動機制御器２０に制御指令を出力する制御装置１８と、オペレータがエンジン回転数を切替えるための回転数切替ダイヤル４２と、油圧ポンプ１４の出力を測定するためのポンプ出力測定手段とを設けると共に、制御装置は、回転数切替ダイヤルのダイヤル値に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとを設定し、エンジン目標回転数ωｓにするべくエンジンコントローラに制御指令を出力する一方、油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算し、該発電電動機目標出力Ｐｇｓにするべく発電電動機制御器に制御指令を出力する構成にした。
【解決手段】エンジンコントローラ１７及び発電電動機制御器２０に制御指令を出力する制御装置１８と、オペレータがエンジン回転数を切替えるための回転数切替ダイヤル４２と、油圧ポンプ１４の出力を測定するためのポンプ出力測定手段とを設けると共に、制御装置は、回転数切替ダイヤルのダイヤル値に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとを設定し、エンジン目標回転数ωｓにするべくエンジンコントローラに制御指令を出力する一方、油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算し、該発電電動機目標出力Ｐｇｓにするべく発電電動機制御器に制御指令を出力する構成にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源としてエンジンと蓄電装置と併用するハイブリッド型建設機械における制御システムの技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル等の建設機械においても、省エネルギー化、燃費の向上、排ガス低減等を達成するべく、動力源としてエンジンと蓄電装置とを併用するハイブリッド型建設機械が実用化されつつある。この様なハイブリッド型建設機械の制御システムとして、エンジンと、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、発電機及び電動機として機能する発電電動機とを機械的にパラレル接続した所謂パラレル方式の制御システムが従来から知られている。さらに、この様なパラレル方式のものにおいて、油圧ポンプの入力がエンジン出力よりも小さい時には、エンジンを所定の設定回転数とハイアイドル回転数との間で運転し、油圧ポンプの入力がエンジン出力よりも大きい時には、油圧ポンプの入力を低下させると共に、発電電動機を電動機動作させてエンジン出力を補いエンジンを設定回転数の近傍で運転するように構成した技術が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。また、エンジンの動力によって蓄電装置の動力の不足分を自動的に補うように、エンジンの出力を自動的に増減させるように構成した技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２２７４号公報
【特許文献２】特開２００８−４９７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、前記特許文献１のものにおいて、油圧ポンプの入力がエンジン出力よりも小さい時には、エンジンは所定の設定回転数とハイアイドル回転数（無負荷回転数）との間で運転されることになるが、この場合、エンジン効率は、エンジン回転数が設定回転数のときに最も良く、設定回転数よりもエンジン回転数が高くなる、つまりエンジンにかかる負荷が小さくなってエンジン回転数が高くなると、エンジン効率は低下する。また、特許文献２のものでは、エンジンの出力が自動的に増減するが、このものにおいても前記特許文献１のものと同様に、エンジンは所定の設定回転数と無負荷回転数との間で運転されると共に、設定回転数よりもエンジン回転数が高くなるとエンジン効率は低下する。而して、前記特許文献１、特許文献２のものは、エンジンが効率の良くない状態で運転される場合があって、燃費向上の妨げになるという問題がある。さらに、ハイブリッド型建設機械全体の効率を考えると、エンジン効率だけでなく、蓄電装置の効率も大きな要因になり、これらに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、エンジンと、油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油供給により駆動される負荷と、発電機及び電動機として機能する発電電動機と、前記エンジンと油圧ポンプと発電電動機とを機械的にパラレル接続する動力伝達機構と、電動機と、該電動機により駆動される負荷と、蓄放電機能を有する蓄電装置とを備えると共に、前記発電電動機と電動機と蓄電装置とを相互間で電力の授受を行なえるように接続してなるハイブリッド型建設機械において、前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、前記発電電動機の出力を制御する発電電動機制御手段と、前記電動機の出力或いは回転数或いはトルクを制御する電動機制御手段と、前記動力伝達機構による動力伝達を断続する動力伝達断続手段と、これらエンジン制御手段、発電電動機制御手段、電動機制御手段、動力伝達断続手段に制御指令を出力する制御装置と、前記油圧ポンプの出力を測定するためのポンプ出力測定手段とを設けると共に、前記制御装置は、エンジン目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、該設定されたエンジン目標回転数に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力を設定するエンジン目標出力設定手段とを備え、エンジンの駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数にするべくエンジン制御手段に制御指令を出力する一方、前記ポンプ出力測定手段により測定された油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力を前記エンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算し、発電電動機の出力を該発電電動機目標出力にするべく発電電動機制御手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項２の発明は、請求項１において、制御装置は、油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力をエンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算するにあたり、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差を求め、該偏差がなくなるように発電電動機目標出力を増減させることを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるためのエンジン回転数切替え手段を設けると共に、エンジン目標回転数設定手段は、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じてエンジン目標回転数を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項４の発明は、請求項１または２において、油圧ポンプからの供給圧油により駆動される負荷及び電動機により駆動される負荷の消費動力を測定する負荷測定手段を設けると共に、エンジン目標回転数設定手段は、負荷測定手段により測定される負荷の消費動力に応じてエンジン目標回転数を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項５の発明は、請求項４において、エンジン目標回転数設定手段は、負荷の消費動力の変化率に応じてエンジン目標回転数を補正すると共に、エンジン目標出力設定手段は、前記補正されたエンジン目標回転数に基づいてエンジン目標出力を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか一項において、蓄電装置の充電量を検出する充電量検出手段を設けると共に、制御装置は、蓄電装置の充電量に応じてエンジンの駆動、停止の切替え制御を行なう駆動／停止切替え手段を備える一方、エンジンの停止状態では、エンジンと油圧ポンプ及び発電電動機との動力伝達を断つべく動力伝達断続手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項７の発明は、請求項６において、駆動／停止切替え手段は、蓄電装置の充電量が、蓄電装置の単位時間当たりの充電／放電の容量が大きい範囲として予め設定される高効率範囲になるように、エンジンの駆動、停止の切替え制御を行なうことを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、エンジンは、エンジン目標回転数に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力が設定されると共に、該エンジン目標回転数及びエンジン目標出力で運転されることになり、而して、エンジンを常に効率良く運転させることができることになって、燃費向上に大きく貢献できる。しかもこのものは、油圧ポンプの出力に基づいてエンジンの出力をエンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算し、発電電動機の出力を該発電電動機目標出力にすることでエンジンの出力をエンジン目標出力にする構成であるから、油圧ポンプの出力変動にかかわらず、エンジン出力をエンジン目標出力になるように制御することができる。
請求項２の発明とすることにより、油圧ポンプの出力測定に誤差が生じても、該誤差分を発電電動機の出力で補償できることになって、エンジンの出力を確実にエンジン目標出力にすることができる。
請求項３の発明とすることにより、エンジン目標回転数は、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるためのエンジン回転数切替え手段の操作値に応じて設定されることになり、而して、ハイブリッド型建設機械の行なう作業内容や作業環境等に応じて、オペレータが任意にエンジンの回転数を切替えることができると共に、エンジン回転数が切替えられても、エンジンは常に効率良く運転されることになる。
請求項４の発明とすることにより、エンジン目標回転数は、負荷の消費動力に応じて設定されることになり、而して、負荷の消費動力が大きい場合には、該大きな負荷に対応するエンジン目標回転数及びエンジン目標出力が設定されて作業を効率良く行うことができる一方、負荷の消費動力が小さい場合には、該小さな負荷に対応するエンジン目標回転数及びエンジン目標出力が設定されて燃料消費を削減することができ、更なる燃費向上に貢献することができる。
請求項５の発明とすることにより、負荷の増減変化を予測したエンジン目標回転数及びエンジン目標出力が設定されることになり、而して、負荷の増減変化に素早く対応できるエンジン回転数制御、出力制御を行うことができる。
請求項６の発明とすることにより、蓄電装置の充電が不要の場合には、エンジンを停止させることで無駄な燃料消費を削減できる一方、エンジンの駆動時には、常にエンジン効率の良い状態で運転されることになる。
請求項７の発明とすることにより、蓄電装置を高効率範囲で運転させることができて、蓄電装置についても高効率化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ハイブリッド型油圧ショベルの側面図である。
【図２】第一の実施の形態における制御システムの全体構成を示す図である。
【図３】第一の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】第一の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【図５】エンジン目標回転数とエンジン目標出力との対応を示すグラフ図である。
【図６】エンジン出力と燃料消費率との関係を示す図である。
【図７】第二の実施の形態における制御システムの全体構成を示す図である。
【図８】第二の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】第二の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【図１０】（Ａ）は第二の実施の形態における負荷の消費動力とエンジン目標回転数との対応を示すグラフ、（Ｂ）は負荷の消費動力の変化率に応じてエンジン目標回転数を補正する場合を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、第一の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明すると、図１において、１は本発明のハイブリッド型建設機械の一例であるハイブリッド型油圧ショベルであって、該ハイブリッド型油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に装着されるフロント作業機４等から構成され、さらに該フロント作業機４は、ブーム５、アーム６、バケット７等を用いて構成されている。さらに、ハイブリッド型油圧ショベル１は、前記ブーム５、アーム６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、下部走行体２を走行せしめる左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ等の各種油圧アクチュエータを備えると共に、上部旋回体３には、動力源としてのエンジン１２や蓄電装置１３、油圧ポンプ１４、発電電動機１５等が搭載されている。
【０００９】
次に、図２に基づいて、前記ハイブリッド型油圧ショベル１を運転せしめる制御システムの全体構成を説明すると、エンジン１２は、動力伝達機構１６を介して油圧ポンプ１４及び発電電動機１５に機械的にパラレル接続されている。
【００１０】
前記エンジン１２は、エンジンコントローラ１７による燃料噴射量調整により回転数（回転速度）が制御されると共に、該エンジンコントローラ１７は、後述する制御装置１８から出力される制御指令に基づいて、エンジン回転数を制御する。尚、上記エンジンコントローラ１７は、本発明のエンジン制御手段に相当する。
【００１１】
また、前記油圧ポンプ１４は、ハイブリッド型油圧ショベル１に設けられる油圧アクチュエータＡ（本実施の形態では、前記ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）の油圧供給源になる容量可変型ポンプであって、該油圧ポンプ１４と各油圧アクチュエータＡとの間には、各油圧アクチュエータＡ用操作具（図示せず）の操作に基づいて油圧アクチュエータＡへの油給排制御をそれぞれ行なうコントロールバルブ１９が配されている。また、１４ａは油圧ポンプ１４の容量可変手段であって、該容量可変手段１４ａは、油圧アクチュエータＡ用操作具の操作量や油圧ポンプ１４の吐出圧に基づいて、油圧ポンプ１４の吐出流量を制御するように構成されている。尚、上記油圧アクチュエータＡは、本発明の油圧ポンプからの圧油供給により駆動される負荷を構成する。
【００１２】
また、前記発電電動機１５は、エンジン１２の動力により駆動して発電する発電機としての機能と、前記油圧ポンプ１４を駆動せしめる電動機としての機能とを有している。そして、該発電電動機１５の発電機動作、電動機動作の切替えは、発電電動機制御器２０によって行なわれると共に、該発電電動機制御器２０は、後述する制御装置１８からの制御指令に基づいて、前記発電機動作、電動機動作の切替え制御、発電機動作時における発電出力の制御、電動機動作時における出力或いは回転数或いはトルクの制御を行なう。尚、上記発電電動機制御器２０は、本発明の発電電動機制御手段に相当する。
【００１３】
一方、前記動力伝達機構１６は、前述したようにエンジン１２と油圧ポンプ１４と発電電動機１５とを機械的にパラレル接続するものであるが、該動力伝達機構１６は、エンジン１２、油圧ポンプ１４、発電電動機１５を動力伝達機構１６に対してそれぞれ断続するクラッチ機構１６ａを備えている。そして、該クラッチ機構１６ａは、後述する制御装置１８からの制御指令に基づいて、動力伝達機構１６とエンジン１２、油圧ポンプ１４、発電電動機１５とを断続する。尚、上記クラッチ機構１６ａは、本発明の動力伝達断続手段に相当する。
【００１４】
さらに、前記発電電動機１５は、前記発電電動機制御器２０、母線２１、電動機制御器２２〜２５を介して、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２６〜２９に接続されている。
【００１５】
前記電動機制御器２２〜２５は、後述する制御装置１８から出力される制御指令に基づいて、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２６〜２９の出力或いは回転数或いはトルクをそれぞれ制御する。尚、上記電動機制御器２２〜２５は、本発明の電動機制御手段に相当する。
【００１６】
前記旋回用電動機２６は、旋回減速機３０を介して上部旋回体３の旋回機構３１を駆動せしめる専用の電動機である。パイロットポンプ用電動機２７は、パイロット圧の油圧供給源であるパイロットポンプ３２を駆動せしめる専用の電動機である。冷却ファン用電動機２８は、ラジエータやオイルクーラ等の熱交換器（図示せず）やエンジン１２に冷却風を供給する冷却ファン３３を駆動せしめる専用の電動機である。サブポンプ用電動機２９は、油圧アクチュエータＢ（図示しないが、前記油圧ポンプ１４を油圧供給源にする油圧アクチュエータＡ以外にハイブリッド型建設機械に設けられる油圧アクチュエータ）の油圧供給源であるサブポンプ３４を駆動せしめる専用の電動機である。そして、これら電動機２６〜２９の出力或いは回転数或いはトルクの制御は、前述したように、制御装置１８から電動機制御器２２〜２５に出力される制御指令に基づいて行なわれるように構成されている。ここで、本実施の形態では、前記サブポンプ３４は、容量可変手段３４ａを備えた可変容量型ポンプが用いられていると共に、該容量可変手段３４ａは、制御装置１８から出力される制御指令に基づいてサブポンプ３４の容量を制御するように構成されている。また、パイロットポンプ３２には定容量型ポンプが用いられている。尚、前記旋回機構３１、パイロットポンプ３２、冷却ファン３３、サブポンプ３４は、本発明の電動機により駆動される負荷を構成する。
【００１７】
さらに、図２において、１３はバッテリやキャパシタ等の蓄放電機能を有する蓄電装置であって、該蓄電装置１３は、発電電動機制御器２０と電動機制御器２２〜２５との間の母線２１に接続されており、これにより、蓄電装置１３と発電電動機１５と電動機２６〜２９の相互間で電力の授受を行うことができるようになっている。そして、該蓄電装置１３は、発電電動機１５が電動機として動作している場合には、該発電電動機１５および電動機２６〜２９に電力を供給する一方、発電電動機１５が発電機として動作している場合には、該発電電動機１５の出力と電動機２６〜２９の出力との過不足に応じて、電力を蓄放電するようになっている。該蓄電装置１３の蓄放電は、本実施の形態では、母線２１の電圧と蓄電装置１３の電圧との差により自動的に行われるようになっている。つまり、発電電動機１５の出力が電動機２６〜２９の出力に対して余剰がある場合には母線２１の電圧が蓄電装置１３の電圧よりも高くなり、これにより発電電動機１５の余剰電力が蓄電装置１３に蓄電される一方、発電電動機１５の出力が電動機２６〜２９の出力に対して不足する場合には母線２１の電圧が蓄電装置１３の電圧よりも低くなり、これにより蓄電装置１３から放電されて電動機２６〜２９に不足電力が供給されるようになっている。
【００１８】
一方、前記制御装置１８には、エンジン１２の特性（エンジン効率、エンジン出力、エンジン回転数、エンジン無負荷回転数等に関する特性）、発電電動機１５の特性（発電電動機効率、発電電動機出力、発電電動機回転数、励磁電流等に関する特性）、蓄電装置１３の特性（容量、効率等に関する特性）、油圧ポンプ１４の特性（ポンプ効率、ポンプ容積、ポンプ回転数等に関する特性）、電動機２６〜２９の特性（電動機効率、電動機出力、電動機回転数、電動機トルク等に関する特性）、サブポンプ３４の特性（ポンプ効率、ポンプ容積、ポンプ回転数等に関する特性）、パイロット設定圧（パイロットポンプ３２の吐出ラインの圧力として予め設定される圧力）等の種々のデータや、後述する制御に用いるデータ等が保存されたメモリ３５が設けられている。そして制御装置１８は、蓄電装置１３の充電量を検出する充電量センサ（本発明の充電量検出手段に相当する）３６、母線２１の電圧を計測する電圧センサ３７、油圧ポンプ１４の回転数を検出するポンプ回転数検出センサ３８、油圧ポンプ１４の容量を検出するポンプ容量検出センサ３９、油圧ポンプ１４の吐出圧を検出するポンプ吐出圧検出センサ４０、油圧アクチュエータＡ（ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）用、旋回用、油圧アクチュエータＢ用の各操作具（図示しないが、操作レバーや操作ペダル、操作スイッチ等）の操作をそれぞれ検出する操作検出手段（例えば、操作具の操作量を電気的に検出するポテンショメータや、操作具操作に基づいて出力されるパイロット圧の圧力を検出する圧力センサ等）４１、回転数切替ダイヤル４２等からの信号を入力し、これら入力信号と前記メモリ３５に収納されたデータとに基づいて、前記クラッチ機構１６ａ、エンジンコントローラ１７、発電電動機制御器２０、電動機制御器２２〜２５、サブポンプ３４の容量可変手段３４ａ等に制御指令を出力するように構成されている。
【００１９】
ここで、前記回転数切替ダイヤル４２は、エンジン１２の回転数をオペレータが任意に切替えるため操作具であって、本発明のエンジン回転数切替え手段に相当する。尚、本実施の形態では、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値ＤはＤ１〜Ｄ１０の１０段階設けられており、Ｄ１０のときに最も高いエンジン回転数で、Ｄ１のときに最も低いエンジン回転数になるように設定されているが、該回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄは、本発明のエンジン回転数切替え手段の操作値に相当する。
【００２０】
扨、前記制御装置１８には、エンジン１２及び発電電動機１５を制御するエンジン・発電電動機制御部４３が設けられているが、該エンジン・発電電動機制御部４３の構成について、図３のブロック図に基づいて説明すると、エンジン・発電電動機制御部４３は、入力側に前記メモリ３５、充電量センサ３６、回転数切替ダイヤル４２、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０が接続され、出力側に前記クラッチ機構１６ａ、エンジンコントローラ１７、発電電動機制御器２０が接続されると共に、駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、エンジン目標回転数設定部４６、エンジン目標出力設定部４７、ポンプ出力演算部４８、指令値演算部４９、駆動／停止切替部５０を具備して構成されている。さらに、前記指令値演算部４９は、エンジン回転数指令値演算部５１と発電電動機出力指令値演算部５２とエンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３を具備している。尚、前記エンジン目標回転数設定部４６は、本発明のエンジン目標回転数設定手段を構成し、エンジン目標出力設定部４７は、本発明のエンジン目標出力設定手段を構成する。また、前記駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、駆動／停止切替部５０は、本発明の駆動／停止切替え手段を構成する。
【００２１】
次いで、前記エンジン・発電電動機制御部４３の行なうエンジン１２及び発電電動機１５の制御について、前記図３のブロック図、及び図４のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド型油圧ショベル１が運転開始すると、エンジン・発電電動機制御部４３は、メモリ３５に収納されているデータを読込む（ステップＳ１）。
【００２２】
次いで、充電量センサ３６により検出される蓄電装置１３の充電量ＳＯＣと、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０によりそれぞれ検出される油圧ポンプ１４の回転数、容量、吐出圧と、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄとを読込む（ステップＳ２）。
【００２３】
次いで、エンジン目標回転数設定部４６において、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄ（Ｄ１〜Ｄ１０）に応じてエンジン目標回転数ωｓ（ωｓ１〜ωｓ１０）を設定する（ステップＳ３）。
【００２４】
さらに、エンジン目標出力設定部４７において、エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフ（図５に示す）を用いて、前記エンジン目標回転数設定部４６で設定されたエンジン目標回転数ωｓ（ωｓ１〜ωｓ１０）に対応するエンジン目標出力Ｐｅｓ（Ｐｅｓ１〜Ｐｅｓ１０）を設定する（ステップＳ４）。該エンジン目標出力Ｐｅｓは、エンジン１２の回転数がエンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン出力であって、図５に示す如く、エンジン目標回転数ωｓが高くなるにつれてエンジン目標出力Ｐｅｓも大きくなる。前記エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフは、メモリ３５にデータとして収納されている。
【００２５】
ここで、ハイブリッド式建設機械に搭載されるエンジン１２の特性の一例について、図６に基づいて説明する。図６に示す実線は、最大出力を出力可能な無負荷回転数に設定したときのエンジン出力と燃料消費率との関係を示すグラフであって、エンジン出力が極めて低い範囲（無負荷状態に近い状態）を除くと、最大出力となるポイントＡが燃料消費率が最小になる（エンジン効率が最大になる）。また、図６に示す点線Ｌ上のポイントＢ１〜Ｂ９は、前記最大出力を出力可能な無負荷回転数よりも無負荷回転数を低く設定した場合に、燃料消費率が最小になる（エンジン効率が最大になる）ポイントであって、これらポイントＢ１〜Ｂ９は、前記ポイントＡよりもエンジン出力は低いが、エンジン効率は高い。このようなエンジン特性の場合、上記ポイントＡになるエンジン回転数、エンジン出力が、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄ１０のときのエンジン目標回転数ωｓ１０、エンジン目標出力Ｐｅｓ１０として設定される。また、上記ポイントＢ１〜Ｂ９になるエンジン回転数、エンジン出力が、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄ１〜Ｄ９のときのエンジン目標回転数ωｓ１〜ωｓ９、エンジン目標出力Ｐｅｓ１〜Ｐｅｓ９としてそれぞれ設定される。或いは、エンスト防止のために、前記ポイントＢ１〜Ｂ９、ポイントＡよりも出力を少し下げたポイントを、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄ１〜Ｄ１０のときのエンジン目標出力Ｐｅｓ１〜Ｐｅｓ１０として設定する。この様にエンスト防止のために出力を少し下げたポイントでエンジン目標出力Ｐｅｓを設定した場合は、厳密にはエンジン効率は少し低くなるが、この場合は、エンストを防止できる範囲内でのエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓであって、本発明のエンジン効率が最大になるエンジン目標出力に含まれる。
【００２６】
さらに、前記ステップＳ３、Ｓ４におけるエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓの設定後、駆動／停止基準値設定部４４において、エンジン１２の駆動／停止を切替える基準値を設定する（ステップＳ５）。つまり、エンジン１２は、後述するように蓄電装置１３の充電量に応じて駆動／停止の切替え制御が行なわれるが、該エンジン１２を駆動させるときに用いる蓄電装置１３の充電量を駆動基準値ＳＯＣ１として設定し、また、エンジン１２を停止させるときに用いる蓄電装置１３の充電量を停止基準値ＳＯＣ２として設定する。尚、停止基準値ＳＯＣ２は、駆動基準値ＳＯＣ１よりも大きな値（ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２）に設定される。
【００２７】
ここで、前記基準値を設定するにあたり、本実施の形態では、蓄電装置１３の充電量ＳＯＣが、蓄電装置１３の単位時間当たりの充電／放電の容量が大きい範囲として予め設定される高効率範囲になるように、駆動基準値ＳＯＣ１と停止基準値ＳＯＣ２とを設定する。この場合、駆動／停止基準値設定部４４は、蓄電装置１３の効率が最大（単位時間当たりの充電／放電の容量が最大）のときの充電量をＳＯＣｘとしたとき、該ＳＯＣｘを中央値としてマイナスα（−α）からプラスα（＋α）の範囲（（ＳＯＣｘ−α）〜（ＳＯＣｘ＋α））を高効率範囲として設定すると共に、該高効率範囲の最小値（ＳＯＣｘ−α）を駆動基準値ＳＯＣ１として設定し、また、高効率範囲の最大値（ＳＯＣｘ＋α）を停止基準値ＳＯＣ２として設定する。例えば、蓄電装置１３の効率が最大のときの充電量を５０％（蓄電装置１３の充電量の上限値を１００％、下限値を０％としたときの百分率。以下同様）、αを１０％とした場合、充電量４０％〜６０％の範囲が高効率範囲として設定されると共に、充電量４０％が駆動基準値ＳＯＣ１として設定され、充電量６０％が停止基準値ＳＯＣ２として設定される。
【００２８】
さらに、前記ステップＳ５における駆動基準値ＳＯＣ１及び停止基準値ＳＯＣ２の設定後、駆動／停止判定部４５において、充電量センサ３６により検出される蓄電装置１３の充電量ＳＯＣと、上記駆動基準値ＳＯＣ１、停止基準値ＳＯＣ２とを比較して、エンジン１２の駆動／停止を判定する（ステップＳ６）。この場合、駆動／停止判定部４５は、充電量センサ３６により検出される蓄電装置１３の充電量ＳＯＣが駆動基準値ＳＯＣ１よりも小さく（ＳＯＣ＜ＳＯＣ１）なると、エンジン１２を駆動させると判定し、また、充電量ＳＯＣが停止基準値ＳＯＣ２よりも大きく（ＳＯＣ＞ＳＯＣ２）なると、エンジン１２を停止させると判定する。さらに、充電量ＳＯＣが駆動基準値ＳＯＣ１以上で且つ停止基準値ＳＯＣ２以下（ＳＯＣ１≦ＳＯＣ≦ＳＯＣ２）の場合には、エンジン１２が駆動中であれば駆動を継続させると判定し、エンジン１２が停止中であれば停止を継続させると判定する。そして、後述するように上記判定に基づいてエンジン１２の駆動／停止を切替えることによって、蓄電装置１３の蓄電量は、駆動基準値ＳＯＣ１と停止基準値ＳＯＣ２との間、つまり、高効率範囲になるように制御される。
【００２９】
さらに、ポンプ出力演算部４８において、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐを演算する（ステップＳ７）。該油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの演算は、下記の式（１）を用いて行なう。
Ｐｐ＝ωｐ×ｖ×ｐｒ ・・・（１）
上記式（１）において、ωｐはポンプ回転数検出センサ３８により検出される油圧ポンプ１４の回転数、ｖはポンプ容量検出センサ３９により検出される油圧ポンプ１４の容量、ｐｒはポンプ吐出圧検出センサ４０により検出される油圧ポンプ１４の吐出圧である。尚、本実施の形態において、上記ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９ 、ポンプ吐出圧検出センサ４０は本発明のポンプ出力測定手段を構成する。
【００３０】
さらに、エンジン回転数指令値演算部５１、発電電動機出力指令値演算部５２、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３において、エンジン回転数指令値ωｃ、発電電動機出力指令値Ｐｇｃ、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔをそれぞれ演算する（ステップＳ８）。上記エンジン回転数指令値ωｃは、エンジン１２の回転数をエンジン目標回転数ωｓにするためにエンジンコントローラ１７に出力される指令値である。また、発電電動機出力指令値Ｐｇｃは、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするために、油圧ポンプ１４の出力に基づいて発電電動機１５の出力を制御するべく発電電動機制御器２０に出力される指令値である。つまり、油圧ポンプ１４の出力に基づいて発電電動機１５の出力を制御することによって、発電電動機１５及び油圧ポンプ１４からエンジン１２にかかる負荷が一定になるように制御し、これによりエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御する構成になっている。また、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔは、エンジン１２の停止時に発電電動機１５のみの動力で油圧ポンプ１４を駆動するときに発電電動機制御器２０に出力される指令値である。
【００３１】
前記エンジン回転数指令値演算部５１では、メモリ３５にデータとして保存されているエンジン目標回転数ωｓとエンジン回転数指令値ωｃとの関係を示す関数（ωｃ＝Ｆ（ωｓ））を用いて、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン回転数をエンジン目標回転数ωｓにするためのエンジン回転数指令値ωｃを演算する。
ここで、本実施の形態において、エンジンコントローラ１７は、エンジン１２の無負荷回転数の設定値を指令値としてエンジン１２の回転数制御を行なう構成になっており、而して、無負荷回転数の設定値がエンジン回転数指令値ωｃになるが、この場合には、下記の式（２）を用いてエンジン回転数指令値ωｃ（無負荷回転数の設定値）を演算することにより、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン回転数がエンジン目標回転数ωｓになるエンジン回転数指令値ωｃを求めることができる。
ωｃ＝Ａ×ωｓ＋Ｂ ・・・（２）
上記式（２）において、Ａ、Ｂはエンジン１２の特性により定まる定数である。
【００３２】
一方、発電電動機出力指令値演算部５２では、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを、下記の式（３）を用いて演算する。尚、本実施の形態において、発電電動機制御器２０は、発電電動機目標出力Ｐｇｓを指令値として発電電動機１５の出力を制御する機能を有しており、而して、発電電動機目標出力Ｐｇｓがそのまま発電電動機出力指令値Ｐｇｃになる。
Ｐｇｃ＝Ｐｇｓ＝（Ｐｅｓ−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ ・・・（３）
上記式（３）において、Ｐｐは前記ポンプ出力演算部４８において演算された油圧ポンプ１４の出力、ηｐは油圧ポンプ１４の効率、ηｇは発電電動機１５の効率であって、これらの値はメモリ３５にデータとして保存されているが、これら油圧ポンプ効率ηｐ、発電電動機効率ηｇは、油圧ポンプ１４、発電電動機１５の出力や回転数により変化する。また、発電電動機出力指令値Ｐｇｃは、プラス（Ｐｇｃ≧０）の場合には発電電動機１５を発電機として動作させる指令になり、マイナス（Ｐｇｃ＜０）の場合には電動機として動作させる指令になる。
【００３３】
また、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３では、エンジン１２の停止時における発電電動機１５の目標出力Ｐｇｓｔ（以下、エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔと称するが、該エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔは、本発明の発電電動機目標出力に含まれない）を、下記の式（４）を用いて演算する。尚、エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔは、そのままエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔとして用いられる。
Ｐｇｃｔ＝Ｐｇｓｔ＝（−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ ・・・（４）
上記式（４）において、Ｐｐは前記ポンプ出力演算部４８において演算された油圧ポンプ１４の出力、ηｐは油圧ポンプ１４の効率、ηｇは発電電動機１５の効率である。また、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔはマイナス（Ｐｇｃｔ＜０）であり、発電電動機１５を電動機として動作させる指令になる。
【００３４】
さらに、前記ステップＳ８におけるエンジン回転数指令値ωｃ、発電電動機出力指令値Ｐｇｃ、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔの演算後、駆動／停止切替部５０において、前記駆動／停止判定部４５の判定が、エンジン１２の駆動（駆動継続を含む）か停止（停止継続を含む）かを判断する（ステップＳ９）。
【００３５】
前記ステップＳ９の判断で、エンジン１２の駆動と判断された場合、駆動／停止切替部５０は、動力伝達機構１６のクラック機構１６ａに対してエンジン１２と油圧ポンプ１４と発電電動機１５とを接続するように制御指令を出力し、さらに、エンジンコントローラ１７に対してエンジン回転数指令値ωｃを出力すると共に、発電電動機制御器２０に対して発電電動機出力指令値Ｐｇｃを出力する（ステップＳ１０）。これにより、発電電動機１５の出力は発電電動機目標出力Ｐｇｓになるように制御されるが、この場合、前述したように、発電電動機出力指令値Ｐｇｃがプラス（Ｐｇｃ≧０）のときには、発電電動機１５を発電機として動作させる制御指令が出力され、発電電動機出力指令値Ｐｇｃがマイナス（Ｐｇｃ＜０）の場合には、電動機として動作させる制御指令が出力される。そして、発電電動機１５が発電機として動作している場合には、該発電電動機１５及び油圧ポンプ１４の出力をエンジン１２が負担し、また、発電電動機１５が電動機として動作している場合には、油圧ポンプ１４の出力をエンジン１２と発電電動機１５とで負担することになるが、何れの場合でも、発電電動機１５の出力を油圧ポンプ１４の出力に基づいて発電電動機目標出力Ｐｇｓになるように制御することによって、エンジン１２の出力はエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御されると共に、エンジン１２の回転数は、エンジン目標回転数ωｓになるように制御される。ステップＳ１０の処理後は、前記ステップＳ２に戻る。
【００３６】
一方、ステップＳ９の判断で、エンジン１２の停止と判断された場合、駆動／停止切替部５０は、動力伝達機構１６のクラッチ機構１６ａに対してエンジン１２を油圧ポンプ１４及び発電電動機１５から断ち、且つ、油圧ポンプ１４と発電電動機１５とを接続するように制御指令を出力し、さらに、エンジンコントローラ１７に対してエンジン１２の停止指令（エンジン回転数指令値ωｃ＝０）を出力すると共に、発電電動機制御器２０に対してエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔを出力する（ステップＳ１１）。これによりエンジン１２が停止すると共に、発電電動機１５の出力はエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔとなるように制御されるが、該エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔは前述したように発電電動機１５を電動機として動作させる指令であり、該電動機として動作する発電電動機１５により油圧ポンプ１４が駆動される。ステップＳ１１の処理後は、前記ステップＳ２に戻る。
【００３７】
而して、前記エンジン・発電電動機制御部４３の行なう制御によって、エンジン１２は、蓄電装置１３の充電量ＳＯＣが高効率範囲になるように駆動／停止の切替え制御が行なわれると共に、エンジン１２の駆動時において、エンジン１２の回転数は、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄに応じて設定されたエンジン目標回転数ωｓになるように制御され、さらにエンジン１２の出力は、エンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御される構成になっている。
【００３８】
また、前記制御装置１８は、前述したように、電動機制御器２２〜２５やサブポンプ３４の容量可変手段３４ａに対しても制御指令を出力するが、この場合、旋回用電動機２６を制御する電動機制御器２２に対しては、旋回用操作具の操作量に応じた速度で旋回機構３１を駆動させるべく制御指令を出力する。また、パイロットポンプ用電動機２７を制御する電動機制御器２３に対しては、パイロットポンプ３２の吐出圧を予め設定されたパイロット設定圧にするべく制御指令を出力する。また、冷却ファン用電動機２８を制御する電動機制御器２４に対しては、冷却ファン３３が必要な冷却風を供給できる回転数にするべく制御指令を出力する。また、サブポンプ用電動機２９を制御する電動機制御器２５及びサブポンプ３４の容量可変手段３４ａに対しては、サブポンプ３４の吐出流量を、該サブポンプ３４を油圧源とする油圧アクチュエータＢ用操作具の操作量に応じて要求される流量にするべく制御指令を出力する。
【００３９】
ここで、制御装置１８は、前述したように、サブポンプ用電動機２９を制御する電動機制御器２５及びサブポンプ３４の容量可変手段３４ａに対して、サブポンプ３４の吐出流量を油圧アクチュエータＢ用操作具の操作量に応じた流量にするべく制御指令を出力するが、この場合に、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４のトータルでの効率（電動機効率ηｍ×ポンプ効率ηｐ）が最大になるように、サブポンプ用電動機２９の回転数とサブポンプ３４の容量とを制御する。つまり、サブポンプ３４の流量は、サブポンプ３４の回転数と容量との積により決まるが、サブポンプ３４の回転数はサブポンプ用電動機２９の回転数により決まると共に、該サブポンプ用電動機２９の回転数は電動機制御器２５に出力される回転数指令値により制御することができ、また、サブポンプ３４の容量は容量可変手段３４ａに出力される容量指令値により制御することができるため、サブポンプ用電動機２９の回転数とサブポンプ３４の容量とを、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４のトータルでの効率（電動機効率ηｍ×ポンプ効率ηｐ）が最大になるように制御することができる。これにより、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４を、トータルでの効率が最大になる状態で運転させることができるようになっている。尚、サブポンプ用電動機２９の回転数と電動機効率ηｍとの関係、サブポンプ３４の容量とポンプ効率ηｐとの関係については、前記メモリ３５にデータとして保存されている。
【００４０】
叙述の如く構成された第一の実施の形態において、ハイブリッド型油圧ショベル１は、エンジン１２と、油圧ポンプ１４と、該油圧ポンプ１４からの圧油供給により駆動される油圧アクチュエータＡと、発電機及び電動機として機能する発電電動機１５と、前記エンジン１２と油圧ポンプ１４と発電電動機１５とを機械的にパラレル接続する動力伝達機構１６と、旋回機構３１、パイロットポンプ３２、冷却ファン３３、サブポンプ３４をそれぞれ駆動せしめる電動機２６〜２９と、蓄放電機能を有する蓄電装置１３とを備えると共に、前記発電電動機１５と電動機２６〜２９と蓄電装置１３とは相互間で電力の授受を行なえるように母線２１を介して接続されているが、さらにハイブリッド型油圧ショベル１には、前記エンジン１２の回転数を制御するエンジンコントローラ１７と、前記発電電動機１５の出力を制御する発電電動機制御器２０と、前記電動機２６〜２９の出力或いは回転数或いはトルクをそれぞれ制御する電動機制御器２２〜２５と、前記動力伝達機構１６による動力伝達を断続するクラッチ機構１６ａと、これらエンジンコントローラ１７、発電電動機制御器２０、電動機制御器２２〜２５、クラッチ機構１６ａに制御指令を出力する制御装置１８と、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるための回転数切替ダイヤル４２と、油圧ポンプ１４の出力を測定するためのポンプ出力測定手段（ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０）とが設けられている。そして、前記制御装置１８は、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄに応じてエンジン目標回転数ωｓを設定し、さらに、エンジン回転数が上記エンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン出力をエンジン目標出力Ｐｅｓとして設定すると共に、エンジン１２の駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数ωｓにするべくエンジンコントローラ１７に制御指令を出力する一方、前記ポンプ出力測定手段により測定される油圧ポンプ１４の出力に基づいてエンジン出力を前記エンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電電動機１５の出力を該発電電動機目標出力Ｐｇｓにするべく発電電動機制御器２０に制御指令を出力することになる。
【００４１】
この結果、エンジン１２は、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄに応じてエンジン目標回転数ωｓが設定され、さらに該エンジン目標回転数ωｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓが設定されると共に、該エンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓで運転されることになり、而して、エンジン１２を常に効率良く運転させることができることになって、燃費向上に大きく貢献できる。しかもこのものは、油圧ポンプ１４の出力に基づいてエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電電動機１５の出力を該発電電動機目標出力Ｐｇｓとなるように制御することで、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにする構成であるから、油圧ポンプ１４の出力変動にかかわらず、エンジン出力を確実にエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御することができる。
【００４２】
しかも、前記エンジン目標回転数ωｓは、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるための回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄに応じて設定されるから、ハイブリッド型油圧ショベル１の行なう作業内容や作業環境等に応じて、オペレータが任意にエンジン１２の回転数を切替えることができると共に、エンジン回転数が切替えられても、エンジン１２は常に効率の良い状態で運転されることになる。
【００４３】
さらにこのものでは、蓄電装置１３の充電量を検出する充電量センサ３６が設けられていると共に、制御装置１８は、蓄電装置１３の充電量に応じてエンジン１２の駆動、停止の切替え制御を行なう駆動／停止切替え手段（駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、駆動／停止切替部５０）を備え、さらにエンジン１２の停止状態では、該エンジン１２と油圧ポンプ１４及び発電電動機１５との動力伝達を断つべく動力伝達機構１６のクラッチ機構１６ａに制御指令が出力されることになる。而して、蓄電装置１３の充電が不要の場合には、エンジン１２を停止させることで無駄な燃料消費を削減できる一方、エンジン１２の駆動時には、常にエンジン効率の良い状態で運転されることになる。
【００４４】
しかも、前記駆動／停止切替え手段は、蓄電装置１３の充電量が、蓄電装置１３の単位時間当たりの充電／放電の容量が大きい範囲として予め設定される高効率範囲になるように、エンジン１２の駆動、停止を切替えることになる。この結果、蓄電装置１３を高効率範囲で運転させることができて、蓄電装置１３についても高効率化を達成できる。
【００４５】
また、ハイブリッド型油圧ショベル１には、エンジン１２に機械的に接続されていないサブポンプ３４と、該サブポンプ３４を駆動せしめるサブポンプ用電動機２９とが設けられており、そして制御装置１８は、サブポンプ３４の容量可変手段３４ａに制御指令を出力してサブポンプ３４の容量を制御すると共に、電動機制御器２５に制御指令を出力してサブポンプ用電動機２９の回転数を制御することによって、サブポンプ３４の吐出流量を制御するが、この場合に、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４のトータルでの効率（電動機効率ηｍ×ポンプ効率ηｐ）が最大になるように、サブポンプ用電動機２９の回転数とサブポンプ３４の容量とを制御することになる。而して、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４をトータルでの効率が最大になる状態で運転させることができることになって、ハイブリッド型建設機械全体の高効率化に大きく貢献できる。
【００４６】
次に、本発明の第二の実施の形態を図７〜図１０に基づいて説明する。尚、図１、図５、図６については第一の実施の形態のものを共用する。また、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）については同一の符号を附すと共に、その詳細については省略する。
まず、図７に第二の実施の形態の制御システムの全体構成を示すが、該図７において、５６は蓄電装置１３の蓄放電電流を検出する蓄電装置電流センサ、５７は第二の実施の形態の制御装置１８に設けられるエンジン・発電電動機制御部である。さらに、５８は第二の実施の形態の制御装置１８に設けられるメモリであって、該メモリ５８には、第一の実施の形態と同様に、エンジン１２の特性、発電電動機１５の特性、蓄電装置１３の特性、油圧ポンプ１４の特性、電動機２６〜２９の特性、サブポンプ３４の特性、パイロット設定圧等の種々のデータや、後述する制御に用いられるデータ等が保存されている。また、図７において、エンジン１２、エンジンコントローラ１７、油圧ポンプ１４、油圧ポンプ１４の容量可変手段１４ａ、コントロールバルブ１９、油圧アクチュエータＡ、発電電動機１５、発電電動機制御器２０、動力伝達機構１６、クラッチ機構１６ａ、蓄電装置１３、母線２１、電動機制御器２２〜２５、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２６〜２９、旋回減速機３０、旋回機構３１、パイロットポンプ３２、冷却ファン３３、サブポンプ３４、サブポンプ３４の容量可変手段３４ａ、充電量センサ３６、電圧センサ３７、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０、操作検出手段４１については、前記第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）であるため、説明は省略する。尚、第二の実施の形態には、前記第一の実施の形態の回転数切替ダイヤル４２のようにオペレータが任意に操作するエンジン回転数切替え手段は設けられていない。
【００４７】
次いで、前記第二の実施の形態の制御装置１８に設けられるエンジン・発電電動機制御部５７の構成について、図８のブロック図に基づいて説明すると、該エンジン・発電電動機制御部５７は、入力側にメモリ５８、充電量センサ３６、電圧センサ３７、蓄電装置電流センサ５６、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０が接続され、出力側に前記クラッチ機構１６ａ、エンジンコントローラ１７、発電電動機制御器２０が接続されると共に、駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、負荷演算部５９、エンジン目標回転数設定部６０、エンジン目標出力設定部６１、ポンプ出力演算部４８、指令値演算部４９、駆動／停止切替部５０を具備して構成されている。さらに、前記指令値演算部４９は、エンジン回転数指令値演算部５１と発電電動機出力指令値演算部５２とエンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３を具備している。尚、前記駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、ポンプ出力演算部４８、指令値演算部４９（エンジン回転数指令値演算部５１、発電電動機出力指令値演算部５２、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３）、駆動／停止切替部５０は、前記第一の実施の形態と同様の制御を行なう。また、前記負荷演算部５９、エンジン目標回転数設定部６０、エンジン目標出力設定部６１の制御については後述するが、エンジン目標回転数設定部６０は本発明のエンジン目標回転数設定手段を構成し、エンジン目標出力設定部６１は本発明のエンジン目標出力設定手段を構成する。
【００４８】
さらに、前記エンジン・発電電動機制御部５７の行なうエンジン１２及び発電電動機１５の制御について、前記図８のブロック図、及び図９のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド型油圧ショベル１が運転開始すると、エンジン・発電電動機制御部５７は、メモリ５８に収納されているデータを読込む（ステップＳ２１）。
【００４９】
次いで、充電量センサ３６により検出される蓄電装置１３の充電量ＳＯＣと、電圧センサ３７により検出される母線２１の電圧と、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０によりそれぞれ検出される油圧ポンプ１４の回転数、容量、吐出圧と、蓄電装置電流センサ５６により検出される蓄電装置１３の蓄放電電流とを読込む（ステップＳ２２）。
【００５０】
次いで、ポンプ出力演算部４８において、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐを演算する（ステップＳ２３）。該油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの演算は、前記第一の実施の形態のポンプ出力演算部４８における油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの演算と同様にであるため、説明を省略するが、前記式（１）を用いて行なうと共に、該式（１）の演算に用いる油圧ポンプ１４の回転数、容量、吐出圧をそれぞれ検出するポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０は本発明のポンプ出力測定手段を構成する。
【００５１】
次いで、負荷演算部５９において、油圧ポンプ１４からの圧油供給により駆動される負荷（油圧アクチュエータＡ）、及び旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２６〜２９により駆動される負荷（旋回機構３１、パイロットポンプ３２、冷却ファン３３、サブポンプ３４）が消費する動力Ｐｆ（負荷の消費動力Ｐｆ）を演算する（ステップＳ２４）。この場合、本実施の形態では、以下の式（５）に示すように、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐと発電電動機１５の出力Ｐｇと蓄電装置１３の蓄放電電力Ｐｂとの合計を、負荷の消費動力Ｐｆとして演算する。この場合には、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐが、油圧ポンプ１４からの圧油供給により駆動される負荷の消費動力に相当し、また、発電電動機１５の出力Ｐｇと蓄電装置１３の蓄放電電力Ｐｂとの合計が、電動機２６〜２９により駆動される負荷の消費動力に相当する。
Ｐｆ＝Ｐｐ＋Ｐｇ＋Ｐｂ ・・・（５）
ここで、上記式（５）における油圧ポンプ１４の出力Ｐｐは、前記ポンプ出力演算部４８で演算された油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの値を用いる。また、発電電動機１５の出力Ｐｇは、制御装置１８から発電電動機制御器２０に出力される発電電動機出力指令値Ｐｇｃを用いる。該発電電動機出力指令値Ｐｇｃについては後述するが、発電電動機１５が発電機として動作する場合にはプラス（Ｐｇｃ≧０）になり、電動機として動作する場合にはマイナス（Ｐｇｃ＜０）になる。尚、初動時等に発電電動機出力指令値Ｐｇｃが出力されていない場合には、発電電動機１５の出力Ｐｇをゼロとして演算する（Ｐｇ＝０）。さらに、蓄電装置１３の蓄放電電力Ｐｂは、以下の式（６）を用いて演算する。
Ｐｂ＝Ｉｂ×Ｖ ・・・（６）
上記式（６）において、Ｖは電圧センサ３７により検出される母線２１の電圧、Ｉｂは蓄電装置電流センサ５６により検出される蓄電装置１３の蓄放電電流であって、該蓄電装置１３の蓄放電電流は、蓄電装置１３の放電時にはプラス符号にし、蓄電装置１３の蓄電時にはマイナス符号にする。尚、前記電圧センサ３７、蓄電装置電流センサ５６は、本発明の負荷測定手段を構成する。また、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの演算には、前述したように、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０により検出される油圧ポンプ１４の回転数、容量、吐出圧を用いるが、上記ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０も、本発明の負荷測定手段を構成する。
【００５２】
次いで、エンジン目標回転数設定部６０において、負荷の消費動力Ｐｆに対応するエンジン目標回転数ωｓが示されたグラフ（図１０（Ａ）に示す）を用いて、前記負荷演算部５９で演算された負荷の消費動力Ｐｆに応じてエンジン目標回転数ωｓを設定する（ステップＳ２５）。この場合、図１０（Ａ）に示す如く、負荷の消費動力Ｐｆが大きくなるほどエンジン目標回転数ωｓが高くなるように設定される。尚、前記負荷の消費動力Ｐｆとエンジン目標回転数ωｓとの対応を示すグラフは、エンジン１２の特性に基づいて作成されると共に、メモリ５８にデータとして収納されているが、設定されるエンジン目標回転数ωｓとしては、図１０（Ａ）に実線で示す如く無段階にすることもでき、また、図１０（Ａ）に点線で示す如く複数段階にすることもできる。
【００５３】
さらに、エンジン目標出力設定部６１において、エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフを用いて、前記エンジン目標回転数設定部６０で設定されたエンジン目標回転数ωｓに対応するエンジン目標出力Ｐｅｓを設定する（ステップＳ２６）。該エンジン目標出力Ｐｅｓは、エンジン１２の回転数がエンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン出力であって、エンジン目標回転数ωｓが高くなるにつれてエンジン目標出力Ｐｅｓも大きくなる。前記エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフは、メモリ５８にデータとして収納されている。
尚、前記エンジン目標回転数ωｓ及びエンジン目標出力Ｐｅｓは、エンジン１２の特性に応じて設定されることになるが、前記図６に示すようなエンジン特性の場合、エンジン目標回転数ωｓ及びエンジン目標出力Ｐｅｓは、図６におけるポイントＡ、及び点線Ｌ上に位置するように設定される。この場合、エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフは、前述した第一の実施の形態で用いたグラフ（図５）と同様のものになる。
【００５４】
さらに、前記ステップＳ２５、Ｓ２６におけるエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓの設定後は、ステップＳ２７、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１、Ｓ３２の制御を行なう。該ステップＳ２７、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１、Ｓ３２の制御は、前述した第一の実施の形態におけるステップＳ５、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１の制御と同じであるため、説明を省略するが、エンジン・発電電動機制御部４７の行なう制御によって、エンジン１２は、蓄電装置１３の充電量ＳＯＣが高効率範囲になるように駆動／停止の切替え制御が行なわれると共に、エンジン１２の駆動時において、エンジン１２の回転数は、負荷が消費する動力Ｐｆに応じて設定されたエンジン目標回転数ωｓになるように制御され、さらにエンジン１２の出力は、エンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御される構成になっている。
【００５５】
叙述の如く構成された第二の実施の形態のものにおいて、エンジン１２は、負荷が消費する動力Ｐｆに応じてエンジン目標回転数ωｓが設定され、さらに該エンジン目標回転数ωｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓが設定されると共に、該エンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓで運転されることになり、而して、前述した第一の実施の形態と同様に、エンジン１２を常に効率良く運転させることができることになって、燃費向上に大きく貢献できる。
【００５６】
しかも第二の実施の形態のものでは、負荷が消費する動力Ｐｆに応じてエンジン目標回転数ωｓが設定されることになるから、負荷の消費動力Ｐｆが大きい場合には、該大きな負荷に対応するエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓが設定されて、作業を効率良く行うことができる一方、負荷の消費動力Ｐｆが小さい場合には、該小さな負荷に対応するエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓが設定されて、燃料消費を削減することができ、更なる燃費向上に貢献することができる。
【００５７】
尚、本発明は上記第一、第二の実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、油圧ポンプ１４の出力に基づいてエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算するにあたり、エンジン目標回転数ωｓとエンジン実回転数ωａとの偏差（ωｓ−ωａ）を求め、該偏差がなくなるように（「０」になるように）発電電動機目標出力Ｐｇｓを増減させる構成にすることもできる。この場合の制御方法はＰＩ制御とし、下記の式（７）を用いて発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算する。
Ｐｇｓ＝（Ｐｅｓ−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ＋（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）（ωｓ−ωａ） ・・・（７）
上記式（７）において、Ｐｐはポンプ出力演算部４８において演算された油圧ポンプ１４の出力、ηｐは油圧ポンプ１４の効率、ηｇは発電電動機１５の効率、Ｋｐは比例定数、Ｋｉは積分定数、ｓはラプラス演算子である。
そして、この様にエンジン目標回転数ωｓとエンジン実回転数ωａとの偏差（ωｓ−ωａ）がなくなるように発電電動機目標出力Ｐｇｓを増減させることにより、油圧ポンプ１４の出力の測定や効率の算定に誤差が生じても（一般に、建設機械の作業中における負荷変動は大きく、このため、油圧ポンプ１４の出力の測定誤差や効率の算定誤差が大きくなってしまう惧れがある）、該誤差分を発電電動機１５の出力で補償できることになって、エンジン１２の出力を確実にエンジン目標出力Ｐｅｓにすることができる。尚、上記エンジン実回転数ωａは、エンジン回転数検出センサにより検出されるエンジン１２の実際の回転数である。
【００５８】
また、上記第一の実施の形態では、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるためのエンジン回転数切替え手段として回転数切替ダイヤル４２が設けられていると共に、該回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値としてＤ１〜Ｄ１０の１０段階設けられているが、ダイヤル値は複数段階設けられていれば段階数は限定されず、さらに、無段階であっても良い。また、エンジン回転数切替え手段としては、ダイヤル式のものに限定されることなく、レバー式のものや、モニタ装置の操作画面と操作キーとを用いたもの等、適宜手段を採用できる。
【００５９】
さらに、第一の実施の形態では、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じてエンジン目標回転数ωｓを設定し、該エンジン目標回転数ωｓに応じてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定するように構成されているが、このものにおいて、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じて、さらに油圧ポンプ１４の最大出力を制限する構成にすることもできる。この場合には、エンジン目標出力と油圧ポンプ１４の最大出力とが共にエンジン回転数切替え手段の操作値に応じて設定されるため、エンジンの出力に対して油圧ポンプ１４の出力が過大になってしまうことを回避できる。尚、この場合には、制御装置１８から油圧ポンプ１４の容量可変手段１４ａに対し、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じて油圧ポンプ１４の最大出力を制限するための制御指令が出力されることになる。
【００６０】
また、第一、第二の実施の形態では、油圧ポンプの出力を測定するためのポンプ出力測定手段として、油圧ポンプの回転数、容量、吐出圧をそれぞれ検出するポンプ回転数検出センサ、ポンプ容量検出センサ、ポンプ吐出圧検出センサを設けたが、これに限定されることなく、例えば、ポンプ回転数検出センサ及びポンプ容量検出センサに替えて、油圧ポンプの流量を検出するポンプ流量検出センサを設けても良い。また、油圧ポンプの容量を、制御装置からの制御指令に基づいて可変できるように構成することもできるが、この場合には、ポンプ容量検出センサを設けることなく、制御装置から出力されるポンプ容量指令値に基づいて油圧ポンプの容量を求めるように構成することができる。
【００６１】
さらに、第二の実施の形態においては、負荷の消費動力Ｐｆに対応してエンジン目標回転数ωｓが設定されるが、この場合に、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲ（＝ΔＰｆ／ｓｅｃ（単位時間当たりの負荷の消費電力Ｐｆの変化量））に応じて、エンジン目標回転数ωｓの値を補正するように構成することもできる。この場合に、負荷演算部５９は、負荷の消費動力Ｐｆを演算すると共に、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲを演算する。さらに、エンジン目標回転数設定部６０は、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲの絶対値が予め設定される設定値Ｓより小さい（｜ＰｆＲ｜＜Ｓ）場合には、前述した第二の実施の形態の場合と同様に、図１０（Ｂ）に実線で示すグラフ（図１０（Ａ）に実線で示すグラフと同じもの）を用いて負荷の消費動力Ｐｆに対応するエンジン目標回転数ωｓを設定する一方、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲの絶対値が設定値Ｓ以上（｜ＰｆＲ｜≧Ｓ）の場合には、消費動力Ｐｆの増加時（変化率ＰｆＲ＞０）には、図１０（Ｂ）に一点鎖線で示すごとく、エンジン目標回転数ωｓを高くするように補正し、また、消費動力Ｐｆの減少時（変化率ＰｆＲ＜０）には、図１０（Ｂ）に二点鎖線で示す如く、エンジン目標回転数ωｓを低くするように補正する。この場合の補正値は、予め設定された一定の値でも良いが、変化率に応じて増減変化させることもできる。さらに、エンジン目標出力設定部６１は、前記補正されたエンジン目標回転数ωｓに基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定する。この様に、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲ（＝ΔＰｆ／ｓｅｃ）に応じてエンジン目標回転数ωｓの値を補正すると共に、該補正されたエンジン目標回転数ωｓに基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定することにより、負荷の増減変化を予測したエンジン目標回転数ωｓ及びエンジン目標出力Ｐｅｓが設定されることになって、負荷の増減変化に素早く対応できるエンジン回転数制御、出力制御を行うことができる。尚、図１０（Ｂ）では、負荷の消費電力Ｐｆに対してエンジン目標回転数ωｓを無段階に設定した場合を図示したが、エンジン目標回転数ωｓを段階的に設定した場合においても同様に補正できることは勿論である。
【００６２】
また、第二の実施の形態では、発電電動機１５の出力Ｐｇと蓄電装置１３の蓄放電電力Ｐｂとを合計することで、電動機により駆動される負荷の消費動力を求める構成になっていると共に、蓄放電電力Ｐｂは、電圧センサ３７及び蓄電装置電流センサ５６からの検出信号に基づいて演算する構成になっているが、これに限らず、他の適宜手段を用いて負荷の消費動力を求めることもできる。例えば、蓄電装置１３の蓄放電電力は、蓄電装置１３の充電量の変化率に基づいて求めることもできる（蓄放電電力＝係数×充電量変化率、係数は蓄電装置１３の特性により定まる）。また、個々の電動機への供給電力Ｐｍｉを求め、これらの合計（ΣＰｍｉ）を電動機により駆動される負荷の消費動力とすることもできる。この場合、制御装置１８から電動機に出力指令値が出力される場合には、該出力指令値から該電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。また、制御装置１８から電動機に回転数指令値或いはトルク指令値が出力される場合には、以下の式（８）を用いて電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。
Ｐｍｉ＝ωｍ×Ｔｍ／ηｍ ・・・（８）
上記式（８）において、ωｍは回転数指令値或いは回転数検出センサにより検出される電動機の回転数、Ｔｍはトルク指令値或いはトルク検出手段により検出される電動機のトルク、ηｍは電動機の効率である。この場合、前記回転数検出センサ、トルク検出手段は本発明の負荷測定手段を構成する。
さらにまた、電動機により駆動される負荷がパイロットポンプ３２、サブポンプ３４等の油圧ポンプの場合には、以下の式（９）或いは式（１０）を用いて、油圧ポンプを駆動する電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。
Ｐｍｉ＝（ωｐ×ｖ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（９）
Ｐｍｉ＝（Ｌｐ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（１０）
上記式（９）、（１０）において、ωｐは油圧ポンプの回転数、ｖは油圧ポンプの容積、ｐｒは油圧ポンプの吐出圧、ηｐは油圧ポンプのポンプ効率、ηｍは油圧ポンプを駆動せしめる電動機の電動機効率、Ｌｐは油圧ポンプの流量である。尚、上記式（９）、（１０）を用いる場合、油圧ポンプの回転数は、制御装置１８から油圧ポンプを駆動せしめる電動機に回転数指令が出力される場合には、該電動機への回転数指令値から求めることができ、また、回転数指令が出力されない場合には、回転数検出センサを設けることにより検出できる。また、油圧ポンプの容積は、定容量型ポンプならば定まった値であり、可変容量型ポンプならば、制御装置１８から油圧ポンプの容量可変手段に容量指令が出力される場合には、該容量可変手段への容量指令値から求めることができ、また、容量指令が出力されない場合には、容量検出センサを設けることにより検出できる。また、油圧ポンプの吐出圧は、圧力センサを設けることにより検出できる。さらに、油圧ポンプの流量は、流量検出センサを設けることにより検出できる。この場合、回転数検出センサ、容量検出センサ、圧力センサ、流量検出センサは、本発明の負荷測定手段を構成する。
【００６３】
さらに、第二の実施の形態において、エンジン目標回転数ωｃを設定する場合に用いる負荷の消費動力Ｐｆとして、設定時間内における平均値を用いることもできる。或いは、負荷の消費動力Ｐｆは瞬時値を用いるが、エンジン目標回転数指令値ωｃや発電電動機目標指令値Ｐｇｃを設定時間内において平均化処理して出力することもできる。この様に平均値を用いたり平均化処理した場合には、負荷の過渡的変動等によりエンジン目標回転数ωｃ及びエンジン目標出力Ｐｅｓが過度に変動してしまうことを回避することができる。
【００６４】
さらに、本発明は、発電電動機及び蓄電装置から電力供給される電動機として、電動機としての機能に加えて発電機の機能も有した発電電動機を用いることもできる。例えば、旋回機構を駆動せしめる電動機を発電電動機を用いて構成することができ、この場合、発電電動機は旋回機構の制動時に発電機として動作することになる。尚、この様な発電電動機を用いた場合、該発電電動機の消費動力の演算は、電動機として動作している場合と発電機として動作している場合とでプラス、マイナスの符号を異ならしめることにより対応できる。
【００６５】
さらに、本発明は、エンジン目標回転数を設定し、該設定されたエンジン目標回転数に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力を設定する構成であるが、これらエンジン目標回転数とエンジン目標出力とは、前記図５に示す如く１対１で対応するものであるから、まずエンジン目標出力を設定し、該設定されたエンジン目標出力に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数を設定する構成にしても、同等の制御システムを提供することができる。この場合には、エンジン回転数設定手段に替えてエンジン出力切替え手段を設け、該エンジン出力切替え手段の操作値に応じてエンジン目標出力を設定する、或いは負荷の消費動力に応じてエンジン目標出力を設定し、該設定されたエンジン目標出力に応じてエンジン目標回転数が設定されることになる。
【００６６】
また、充電装置の充電量に応じてエンジンの駆動、停止の切替え制御を行なうにあたり、上記第一、第二の実施の形態では、蓄電装置の充電量が予め設定される高効率範囲になるようにエンジンの駆動／停止を切替える構成であるが、これに限定されることなく、例えば、蓄電装置の充電量が予め設定される満充電範囲になるようにエンジンの駆動／停止を切替える構成（例えば、充電量９０％以上の範囲を満充電範囲として設定すると共に、駆動基準値を充電量９０％、停止基準値を充電量１００％に設定する）にしたり、或いは、蓄電装置の充電量が上限値になるまではエンジンの駆動を継続する一方、上限値になった以降は予め設定される空充電範囲になるまでエンジンを停止させる構成（例えば、充電量１０％以下の範囲を空充電範囲として設定すると共に、駆動基準値を充電量１０％、停止基準値を充電量１００％に設定する）にすることもできる。さらに、前記エンジンの駆動、停止を切替えるための蓄電装置の充電量の基準値（駆動基準値及び停止基準値）の設定を、サービスマンやオペレータが任意に行なうことができる基準値設定手段を設けることもできる。
【００６７】
また、蓄電装置は、発電電動機が発電機として動作している場合に、電動機の出力に対して発電電動機の出力に余剰がある場合には該余剰電力を蓄電し不足する場合には該不足電力を電動機に供給すると共に、該蓄電装置の蓄放電は、上記第一、第二実施の形態では、母線の電圧と蓄電装置の電圧との差により自動的に行なわれる構成になっているが、これに限定されることなく、制御装置からの制御指令に基づいて蓄電装置の蓄放電を行なう構成にすることもできる。この場合には、制御装置からの制御指令に基づいて蓄電装置の蓄放電を制御する蓄放電制御手段が必要になると共に、制御装置は、発電電動機の出力と電動機の出力との差を演算し、該差に基づいて蓄放電制御手段に制御指令を出力する。
【００６８】
さらに、本発明は、ハイブリッド型油圧ショベルに限らず、種々のハイブリッド型建設機械に実施できることは勿論であると共に、エンジンに動力伝動機構を介して接続される油圧ポンプは一つとは限らず、複数でも良い。また、電動機により駆動される負荷も、ハイブリッド型建設機械の種類やサイズ、或いはハイブリッド型建設機械の行なう作業内容等に応じて適宜設けられることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、エンジンと油圧ポンプと発電電動機とが機械的にパラレル接続されたパラレル方式のハイブリッド型建設機械において、エンジン効率の向上を図る場合に利用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１ ハイブリッド型油圧ショベル
１２ エンジン
１３ 蓄電装置
１４ 油圧ポンプ
１５ 発電電動機
１６ 動力伝達機構
１６ａ クラッチ機構
１７ エンジンコントローラ
１８ 制御装置
２０ 発電電動機制御器
２２〜２５ 電動機制御器
２６ 旋回用電動機
２７ パイロットポンプ用電動機
２８ 冷却ファン用電動機
２９ サブポンプ用電動機
３６ 充電量センサ
３７ 電圧センサ
３８ ポンプ回転数検出センサ
３９ ポンプ容量検出センサ
４０ ポンプ吐出圧検出センサ
４２ 回転数切替ダイヤル
４３、５７ エンジン・発電電動機制御部
４４ 駆動／停止基準値設定部
４５ 駆動／停止判定部
４６、６０ エンジン目標回転数設定部
４７、６１ エンジン目標出力設定部
４８ ポンプ出力演算部
５０ 駆動／停止切替部
５２ 発電電動機出力指令値演算部
５６ 蓄電装置電流センサ
５９ 負荷演算部
Ａ 油圧アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源としてエンジンと蓄電装置と併用するハイブリッド型建設機械における制御システムの技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル等の建設機械においても、省エネルギー化、燃費の向上、排ガス低減等を達成するべく、動力源としてエンジンと蓄電装置とを併用するハイブリッド型建設機械が実用化されつつある。この様なハイブリッド型建設機械の制御システムとして、エンジンと、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、発電機及び電動機として機能する発電電動機とを機械的にパラレル接続した所謂パラレル方式の制御システムが従来から知られている。さらに、この様なパラレル方式のものにおいて、油圧ポンプの入力がエンジン出力よりも小さい時には、エンジンを所定の設定回転数とハイアイドル回転数との間で運転し、油圧ポンプの入力がエンジン出力よりも大きい時には、油圧ポンプの入力を低下させると共に、発電電動機を電動機動作させてエンジン出力を補いエンジンを設定回転数の近傍で運転するように構成した技術が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。また、エンジンの動力によって蓄電装置の動力の不足分を自動的に補うように、エンジンの出力を自動的に増減させるように構成した技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２２７４号公報
【特許文献２】特開２００８−４９７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、前記特許文献１のものにおいて、油圧ポンプの入力がエンジン出力よりも小さい時には、エンジンは所定の設定回転数とハイアイドル回転数（無負荷回転数）との間で運転されることになるが、この場合、エンジン効率は、エンジン回転数が設定回転数のときに最も良く、設定回転数よりもエンジン回転数が高くなる、つまりエンジンにかかる負荷が小さくなってエンジン回転数が高くなると、エンジン効率は低下する。また、特許文献２のものでは、エンジンの出力が自動的に増減するが、このものにおいても前記特許文献１のものと同様に、エンジンは所定の設定回転数と無負荷回転数との間で運転されると共に、設定回転数よりもエンジン回転数が高くなるとエンジン効率は低下する。而して、前記特許文献１、特許文献２のものは、エンジンが効率の良くない状態で運転される場合があって、燃費向上の妨げになるという問題がある。さらに、ハイブリッド型建設機械全体の効率を考えると、エンジン効率だけでなく、蓄電装置の効率も大きな要因になり、これらに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、エンジンと、油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油供給により駆動される負荷と、発電機及び電動機として機能する発電電動機と、前記エンジンと油圧ポンプと発電電動機とを機械的にパラレル接続する動力伝達機構と、電動機と、該電動機により駆動される負荷と、蓄放電機能を有する蓄電装置とを備えると共に、前記発電電動機と電動機と蓄電装置とを相互間で電力の授受を行なえるように接続してなるハイブリッド型建設機械において、前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、前記発電電動機の出力を制御する発電電動機制御手段と、前記電動機の出力或いは回転数或いはトルクを制御する電動機制御手段と、前記動力伝達機構による動力伝達を断続する動力伝達断続手段と、これらエンジン制御手段、発電電動機制御手段、電動機制御手段、動力伝達断続手段に制御指令を出力する制御装置と、前記油圧ポンプの出力を測定するためのポンプ出力測定手段とを設けると共に、前記制御装置は、エンジン目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、該設定されたエンジン目標回転数に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力を設定するエンジン目標出力設定手段とを備え、エンジンの駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数にするべくエンジン制御手段に制御指令を出力する一方、前記ポンプ出力測定手段により測定された油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力を前記エンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算し、発電電動機の出力を該発電電動機目標出力にするべく発電電動機制御手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項２の発明は、請求項１において、制御装置は、油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力をエンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算するにあたり、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差を求め、該偏差がなくなるように発電電動機目標出力を増減させることを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるためのエンジン回転数切替え手段を設けると共に、エンジン目標回転数設定手段は、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じてエンジン目標回転数を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項４の発明は、請求項１または２において、油圧ポンプからの供給圧油により駆動される負荷及び電動機により駆動される負荷の消費動力を測定する負荷測定手段を設けると共に、エンジン目標回転数設定手段は、負荷測定手段により測定される負荷の消費動力に応じてエンジン目標回転数を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項５の発明は、請求項４において、エンジン目標回転数設定手段は、負荷の消費動力の変化率に応じてエンジン目標回転数を補正すると共に、エンジン目標出力設定手段は、前記補正されたエンジン目標回転数に基づいてエンジン目標出力を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか一項において、蓄電装置の充電量を検出する充電量検出手段を設けると共に、制御装置は、蓄電装置の充電量に応じてエンジンの駆動、停止の切替え制御を行なう駆動／停止切替え手段を備える一方、エンジンの停止状態では、エンジンと油圧ポンプ及び発電電動機との動力伝達を断つべく動力伝達断続手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
請求項７の発明は、請求項６において、駆動／停止切替え手段は、蓄電装置の充電量が、蓄電装置の単位時間当たりの充電／放電の容量が大きい範囲として予め設定される高効率範囲になるように、エンジンの駆動、停止の切替え制御を行なうことを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システムである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、エンジンは、エンジン目標回転数に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力が設定されると共に、該エンジン目標回転数及びエンジン目標出力で運転されることになり、而して、エンジンを常に効率良く運転させることができることになって、燃費向上に大きく貢献できる。しかもこのものは、油圧ポンプの出力に基づいてエンジンの出力をエンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算し、発電電動機の出力を該発電電動機目標出力にすることでエンジンの出力をエンジン目標出力にする構成であるから、油圧ポンプの出力変動にかかわらず、エンジン出力をエンジン目標出力になるように制御することができる。
請求項２の発明とすることにより、油圧ポンプの出力測定に誤差が生じても、該誤差分を発電電動機の出力で補償できることになって、エンジンの出力を確実にエンジン目標出力にすることができる。
請求項３の発明とすることにより、エンジン目標回転数は、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるためのエンジン回転数切替え手段の操作値に応じて設定されることになり、而して、ハイブリッド型建設機械の行なう作業内容や作業環境等に応じて、オペレータが任意にエンジンの回転数を切替えることができると共に、エンジン回転数が切替えられても、エンジンは常に効率良く運転されることになる。
請求項４の発明とすることにより、エンジン目標回転数は、負荷の消費動力に応じて設定されることになり、而して、負荷の消費動力が大きい場合には、該大きな負荷に対応するエンジン目標回転数及びエンジン目標出力が設定されて作業を効率良く行うことができる一方、負荷の消費動力が小さい場合には、該小さな負荷に対応するエンジン目標回転数及びエンジン目標出力が設定されて燃料消費を削減することができ、更なる燃費向上に貢献することができる。
請求項５の発明とすることにより、負荷の増減変化を予測したエンジン目標回転数及びエンジン目標出力が設定されることになり、而して、負荷の増減変化に素早く対応できるエンジン回転数制御、出力制御を行うことができる。
請求項６の発明とすることにより、蓄電装置の充電が不要の場合には、エンジンを停止させることで無駄な燃料消費を削減できる一方、エンジンの駆動時には、常にエンジン効率の良い状態で運転されることになる。
請求項７の発明とすることにより、蓄電装置を高効率範囲で運転させることができて、蓄電装置についても高効率化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ハイブリッド型油圧ショベルの側面図である。
【図２】第一の実施の形態における制御システムの全体構成を示す図である。
【図３】第一の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】第一の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【図５】エンジン目標回転数とエンジン目標出力との対応を示すグラフ図である。
【図６】エンジン出力と燃料消費率との関係を示す図である。
【図７】第二の実施の形態における制御システムの全体構成を示す図である。
【図８】第二の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】第二の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【図１０】（Ａ）は第二の実施の形態における負荷の消費動力とエンジン目標回転数との対応を示すグラフ、（Ｂ）は負荷の消費動力の変化率に応じてエンジン目標回転数を補正する場合を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、第一の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明すると、図１において、１は本発明のハイブリッド型建設機械の一例であるハイブリッド型油圧ショベルであって、該ハイブリッド型油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に装着されるフロント作業機４等から構成され、さらに該フロント作業機４は、ブーム５、アーム６、バケット７等を用いて構成されている。さらに、ハイブリッド型油圧ショベル１は、前記ブーム５、アーム６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、下部走行体２を走行せしめる左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ等の各種油圧アクチュエータを備えると共に、上部旋回体３には、動力源としてのエンジン１２や蓄電装置１３、油圧ポンプ１４、発電電動機１５等が搭載されている。
【０００９】
次に、図２に基づいて、前記ハイブリッド型油圧ショベル１を運転せしめる制御システムの全体構成を説明すると、エンジン１２は、動力伝達機構１６を介して油圧ポンプ１４及び発電電動機１５に機械的にパラレル接続されている。
【００１０】
前記エンジン１２は、エンジンコントローラ１７による燃料噴射量調整により回転数（回転速度）が制御されると共に、該エンジンコントローラ１７は、後述する制御装置１８から出力される制御指令に基づいて、エンジン回転数を制御する。尚、上記エンジンコントローラ１７は、本発明のエンジン制御手段に相当する。
【００１１】
また、前記油圧ポンプ１４は、ハイブリッド型油圧ショベル１に設けられる油圧アクチュエータＡ（本実施の形態では、前記ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）の油圧供給源になる容量可変型ポンプであって、該油圧ポンプ１４と各油圧アクチュエータＡとの間には、各油圧アクチュエータＡ用操作具（図示せず）の操作に基づいて油圧アクチュエータＡへの油給排制御をそれぞれ行なうコントロールバルブ１９が配されている。また、１４ａは油圧ポンプ１４の容量可変手段であって、該容量可変手段１４ａは、油圧アクチュエータＡ用操作具の操作量や油圧ポンプ１４の吐出圧に基づいて、油圧ポンプ１４の吐出流量を制御するように構成されている。尚、上記油圧アクチュエータＡは、本発明の油圧ポンプからの圧油供給により駆動される負荷を構成する。
【００１２】
また、前記発電電動機１５は、エンジン１２の動力により駆動して発電する発電機としての機能と、前記油圧ポンプ１４を駆動せしめる電動機としての機能とを有している。そして、該発電電動機１５の発電機動作、電動機動作の切替えは、発電電動機制御器２０によって行なわれると共に、該発電電動機制御器２０は、後述する制御装置１８からの制御指令に基づいて、前記発電機動作、電動機動作の切替え制御、発電機動作時における発電出力の制御、電動機動作時における出力或いは回転数或いはトルクの制御を行なう。尚、上記発電電動機制御器２０は、本発明の発電電動機制御手段に相当する。
【００１３】
一方、前記動力伝達機構１６は、前述したようにエンジン１２と油圧ポンプ１４と発電電動機１５とを機械的にパラレル接続するものであるが、該動力伝達機構１６は、エンジン１２、油圧ポンプ１４、発電電動機１５を動力伝達機構１６に対してそれぞれ断続するクラッチ機構１６ａを備えている。そして、該クラッチ機構１６ａは、後述する制御装置１８からの制御指令に基づいて、動力伝達機構１６とエンジン１２、油圧ポンプ１４、発電電動機１５とを断続する。尚、上記クラッチ機構１６ａは、本発明の動力伝達断続手段に相当する。
【００１４】
さらに、前記発電電動機１５は、前記発電電動機制御器２０、母線２１、電動機制御器２２〜２５を介して、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２６〜２９に接続されている。
【００１５】
前記電動機制御器２２〜２５は、後述する制御装置１８から出力される制御指令に基づいて、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２６〜２９の出力或いは回転数或いはトルクをそれぞれ制御する。尚、上記電動機制御器２２〜２５は、本発明の電動機制御手段に相当する。
【００１６】
前記旋回用電動機２６は、旋回減速機３０を介して上部旋回体３の旋回機構３１を駆動せしめる専用の電動機である。パイロットポンプ用電動機２７は、パイロット圧の油圧供給源であるパイロットポンプ３２を駆動せしめる専用の電動機である。冷却ファン用電動機２８は、ラジエータやオイルクーラ等の熱交換器（図示せず）やエンジン１２に冷却風を供給する冷却ファン３３を駆動せしめる専用の電動機である。サブポンプ用電動機２９は、油圧アクチュエータＢ（図示しないが、前記油圧ポンプ１４を油圧供給源にする油圧アクチュエータＡ以外にハイブリッド型建設機械に設けられる油圧アクチュエータ）の油圧供給源であるサブポンプ３４を駆動せしめる専用の電動機である。そして、これら電動機２６〜２９の出力或いは回転数或いはトルクの制御は、前述したように、制御装置１８から電動機制御器２２〜２５に出力される制御指令に基づいて行なわれるように構成されている。ここで、本実施の形態では、前記サブポンプ３４は、容量可変手段３４ａを備えた可変容量型ポンプが用いられていると共に、該容量可変手段３４ａは、制御装置１８から出力される制御指令に基づいてサブポンプ３４の容量を制御するように構成されている。また、パイロットポンプ３２には定容量型ポンプが用いられている。尚、前記旋回機構３１、パイロットポンプ３２、冷却ファン３３、サブポンプ３４は、本発明の電動機により駆動される負荷を構成する。
【００１７】
さらに、図２において、１３はバッテリやキャパシタ等の蓄放電機能を有する蓄電装置であって、該蓄電装置１３は、発電電動機制御器２０と電動機制御器２２〜２５との間の母線２１に接続されており、これにより、蓄電装置１３と発電電動機１５と電動機２６〜２９の相互間で電力の授受を行うことができるようになっている。そして、該蓄電装置１３は、発電電動機１５が電動機として動作している場合には、該発電電動機１５および電動機２６〜２９に電力を供給する一方、発電電動機１５が発電機として動作している場合には、該発電電動機１５の出力と電動機２６〜２９の出力との過不足に応じて、電力を蓄放電するようになっている。該蓄電装置１３の蓄放電は、本実施の形態では、母線２１の電圧と蓄電装置１３の電圧との差により自動的に行われるようになっている。つまり、発電電動機１５の出力が電動機２６〜２９の出力に対して余剰がある場合には母線２１の電圧が蓄電装置１３の電圧よりも高くなり、これにより発電電動機１５の余剰電力が蓄電装置１３に蓄電される一方、発電電動機１５の出力が電動機２６〜２９の出力に対して不足する場合には母線２１の電圧が蓄電装置１３の電圧よりも低くなり、これにより蓄電装置１３から放電されて電動機２６〜２９に不足電力が供給されるようになっている。
【００１８】
一方、前記制御装置１８には、エンジン１２の特性（エンジン効率、エンジン出力、エンジン回転数、エンジン無負荷回転数等に関する特性）、発電電動機１５の特性（発電電動機効率、発電電動機出力、発電電動機回転数、励磁電流等に関する特性）、蓄電装置１３の特性（容量、効率等に関する特性）、油圧ポンプ１４の特性（ポンプ効率、ポンプ容積、ポンプ回転数等に関する特性）、電動機２６〜２９の特性（電動機効率、電動機出力、電動機回転数、電動機トルク等に関する特性）、サブポンプ３４の特性（ポンプ効率、ポンプ容積、ポンプ回転数等に関する特性）、パイロット設定圧（パイロットポンプ３２の吐出ラインの圧力として予め設定される圧力）等の種々のデータや、後述する制御に用いるデータ等が保存されたメモリ３５が設けられている。そして制御装置１８は、蓄電装置１３の充電量を検出する充電量センサ（本発明の充電量検出手段に相当する）３６、母線２１の電圧を計測する電圧センサ３７、油圧ポンプ１４の回転数を検出するポンプ回転数検出センサ３８、油圧ポンプ１４の容量を検出するポンプ容量検出センサ３９、油圧ポンプ１４の吐出圧を検出するポンプ吐出圧検出センサ４０、油圧アクチュエータＡ（ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）用、旋回用、油圧アクチュエータＢ用の各操作具（図示しないが、操作レバーや操作ペダル、操作スイッチ等）の操作をそれぞれ検出する操作検出手段（例えば、操作具の操作量を電気的に検出するポテンショメータや、操作具操作に基づいて出力されるパイロット圧の圧力を検出する圧力センサ等）４１、回転数切替ダイヤル４２等からの信号を入力し、これら入力信号と前記メモリ３５に収納されたデータとに基づいて、前記クラッチ機構１６ａ、エンジンコントローラ１７、発電電動機制御器２０、電動機制御器２２〜２５、サブポンプ３４の容量可変手段３４ａ等に制御指令を出力するように構成されている。
【００１９】
ここで、前記回転数切替ダイヤル４２は、エンジン１２の回転数をオペレータが任意に切替えるため操作具であって、本発明のエンジン回転数切替え手段に相当する。尚、本実施の形態では、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値ＤはＤ１〜Ｄ１０の１０段階設けられており、Ｄ１０のときに最も高いエンジン回転数で、Ｄ１のときに最も低いエンジン回転数になるように設定されているが、該回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄは、本発明のエンジン回転数切替え手段の操作値に相当する。
【００２０】
扨、前記制御装置１８には、エンジン１２及び発電電動機１５を制御するエンジン・発電電動機制御部４３が設けられているが、該エンジン・発電電動機制御部４３の構成について、図３のブロック図に基づいて説明すると、エンジン・発電電動機制御部４３は、入力側に前記メモリ３５、充電量センサ３６、回転数切替ダイヤル４２、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０が接続され、出力側に前記クラッチ機構１６ａ、エンジンコントローラ１７、発電電動機制御器２０が接続されると共に、駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、エンジン目標回転数設定部４６、エンジン目標出力設定部４７、ポンプ出力演算部４８、指令値演算部４９、駆動／停止切替部５０を具備して構成されている。さらに、前記指令値演算部４９は、エンジン回転数指令値演算部５１と発電電動機出力指令値演算部５２とエンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３を具備している。尚、前記エンジン目標回転数設定部４６は、本発明のエンジン目標回転数設定手段を構成し、エンジン目標出力設定部４７は、本発明のエンジン目標出力設定手段を構成する。また、前記駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、駆動／停止切替部５０は、本発明の駆動／停止切替え手段を構成する。
【００２１】
次いで、前記エンジン・発電電動機制御部４３の行なうエンジン１２及び発電電動機１５の制御について、前記図３のブロック図、及び図４のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド型油圧ショベル１が運転開始すると、エンジン・発電電動機制御部４３は、メモリ３５に収納されているデータを読込む（ステップＳ１）。
【００２２】
次いで、充電量センサ３６により検出される蓄電装置１３の充電量ＳＯＣと、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０によりそれぞれ検出される油圧ポンプ１４の回転数、容量、吐出圧と、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄとを読込む（ステップＳ２）。
【００２３】
次いで、エンジン目標回転数設定部４６において、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄ（Ｄ１〜Ｄ１０）に応じてエンジン目標回転数ωｓ（ωｓ１〜ωｓ１０）を設定する（ステップＳ３）。
【００２４】
さらに、エンジン目標出力設定部４７において、エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフ（図５に示す）を用いて、前記エンジン目標回転数設定部４６で設定されたエンジン目標回転数ωｓ（ωｓ１〜ωｓ１０）に対応するエンジン目標出力Ｐｅｓ（Ｐｅｓ１〜Ｐｅｓ１０）を設定する（ステップＳ４）。該エンジン目標出力Ｐｅｓは、エンジン１２の回転数がエンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン出力であって、図５に示す如く、エンジン目標回転数ωｓが高くなるにつれてエンジン目標出力Ｐｅｓも大きくなる。前記エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフは、メモリ３５にデータとして収納されている。
【００２５】
ここで、ハイブリッド式建設機械に搭載されるエンジン１２の特性の一例について、図６に基づいて説明する。図６に示す実線は、最大出力を出力可能な無負荷回転数に設定したときのエンジン出力と燃料消費率との関係を示すグラフであって、エンジン出力が極めて低い範囲（無負荷状態に近い状態）を除くと、最大出力となるポイントＡが燃料消費率が最小になる（エンジン効率が最大になる）。また、図６に示す点線Ｌ上のポイントＢ１〜Ｂ９は、前記最大出力を出力可能な無負荷回転数よりも無負荷回転数を低く設定した場合に、燃料消費率が最小になる（エンジン効率が最大になる）ポイントであって、これらポイントＢ１〜Ｂ９は、前記ポイントＡよりもエンジン出力は低いが、エンジン効率は高い。このようなエンジン特性の場合、上記ポイントＡになるエンジン回転数、エンジン出力が、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄ１０のときのエンジン目標回転数ωｓ１０、エンジン目標出力Ｐｅｓ１０として設定される。また、上記ポイントＢ１〜Ｂ９になるエンジン回転数、エンジン出力が、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄ１〜Ｄ９のときのエンジン目標回転数ωｓ１〜ωｓ９、エンジン目標出力Ｐｅｓ１〜Ｐｅｓ９としてそれぞれ設定される。或いは、エンスト防止のために、前記ポイントＢ１〜Ｂ９、ポイントＡよりも出力を少し下げたポイントを、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄ１〜Ｄ１０のときのエンジン目標出力Ｐｅｓ１〜Ｐｅｓ１０として設定する。この様にエンスト防止のために出力を少し下げたポイントでエンジン目標出力Ｐｅｓを設定した場合は、厳密にはエンジン効率は少し低くなるが、この場合は、エンストを防止できる範囲内でのエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓであって、本発明のエンジン効率が最大になるエンジン目標出力に含まれる。
【００２６】
さらに、前記ステップＳ３、Ｓ４におけるエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓの設定後、駆動／停止基準値設定部４４において、エンジン１２の駆動／停止を切替える基準値を設定する（ステップＳ５）。つまり、エンジン１２は、後述するように蓄電装置１３の充電量に応じて駆動／停止の切替え制御が行なわれるが、該エンジン１２を駆動させるときに用いる蓄電装置１３の充電量を駆動基準値ＳＯＣ１として設定し、また、エンジン１２を停止させるときに用いる蓄電装置１３の充電量を停止基準値ＳＯＣ２として設定する。尚、停止基準値ＳＯＣ２は、駆動基準値ＳＯＣ１よりも大きな値（ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２）に設定される。
【００２７】
ここで、前記基準値を設定するにあたり、本実施の形態では、蓄電装置１３の充電量ＳＯＣが、蓄電装置１３の単位時間当たりの充電／放電の容量が大きい範囲として予め設定される高効率範囲になるように、駆動基準値ＳＯＣ１と停止基準値ＳＯＣ２とを設定する。この場合、駆動／停止基準値設定部４４は、蓄電装置１３の効率が最大（単位時間当たりの充電／放電の容量が最大）のときの充電量をＳＯＣｘとしたとき、該ＳＯＣｘを中央値としてマイナスα（−α）からプラスα（＋α）の範囲（（ＳＯＣｘ−α）〜（ＳＯＣｘ＋α））を高効率範囲として設定すると共に、該高効率範囲の最小値（ＳＯＣｘ−α）を駆動基準値ＳＯＣ１として設定し、また、高効率範囲の最大値（ＳＯＣｘ＋α）を停止基準値ＳＯＣ２として設定する。例えば、蓄電装置１３の効率が最大のときの充電量を５０％（蓄電装置１３の充電量の上限値を１００％、下限値を０％としたときの百分率。以下同様）、αを１０％とした場合、充電量４０％〜６０％の範囲が高効率範囲として設定されると共に、充電量４０％が駆動基準値ＳＯＣ１として設定され、充電量６０％が停止基準値ＳＯＣ２として設定される。
【００２８】
さらに、前記ステップＳ５における駆動基準値ＳＯＣ１及び停止基準値ＳＯＣ２の設定後、駆動／停止判定部４５において、充電量センサ３６により検出される蓄電装置１３の充電量ＳＯＣと、上記駆動基準値ＳＯＣ１、停止基準値ＳＯＣ２とを比較して、エンジン１２の駆動／停止を判定する（ステップＳ６）。この場合、駆動／停止判定部４５は、充電量センサ３６により検出される蓄電装置１３の充電量ＳＯＣが駆動基準値ＳＯＣ１よりも小さく（ＳＯＣ＜ＳＯＣ１）なると、エンジン１２を駆動させると判定し、また、充電量ＳＯＣが停止基準値ＳＯＣ２よりも大きく（ＳＯＣ＞ＳＯＣ２）なると、エンジン１２を停止させると判定する。さらに、充電量ＳＯＣが駆動基準値ＳＯＣ１以上で且つ停止基準値ＳＯＣ２以下（ＳＯＣ１≦ＳＯＣ≦ＳＯＣ２）の場合には、エンジン１２が駆動中であれば駆動を継続させると判定し、エンジン１２が停止中であれば停止を継続させると判定する。そして、後述するように上記判定に基づいてエンジン１２の駆動／停止を切替えることによって、蓄電装置１３の蓄電量は、駆動基準値ＳＯＣ１と停止基準値ＳＯＣ２との間、つまり、高効率範囲になるように制御される。
【００２９】
さらに、ポンプ出力演算部４８において、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐを演算する（ステップＳ７）。該油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの演算は、下記の式（１）を用いて行なう。
Ｐｐ＝ωｐ×ｖ×ｐｒ ・・・（１）
上記式（１）において、ωｐはポンプ回転数検出センサ３８により検出される油圧ポンプ１４の回転数、ｖはポンプ容量検出センサ３９により検出される油圧ポンプ１４の容量、ｐｒはポンプ吐出圧検出センサ４０により検出される油圧ポンプ１４の吐出圧である。尚、本実施の形態において、上記ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９ 、ポンプ吐出圧検出センサ４０は本発明のポンプ出力測定手段を構成する。
【００３０】
さらに、エンジン回転数指令値演算部５１、発電電動機出力指令値演算部５２、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３において、エンジン回転数指令値ωｃ、発電電動機出力指令値Ｐｇｃ、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔをそれぞれ演算する（ステップＳ８）。上記エンジン回転数指令値ωｃは、エンジン１２の回転数をエンジン目標回転数ωｓにするためにエンジンコントローラ１７に出力される指令値である。また、発電電動機出力指令値Ｐｇｃは、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするために、油圧ポンプ１４の出力に基づいて発電電動機１５の出力を制御するべく発電電動機制御器２０に出力される指令値である。つまり、油圧ポンプ１４の出力に基づいて発電電動機１５の出力を制御することによって、発電電動機１５及び油圧ポンプ１４からエンジン１２にかかる負荷が一定になるように制御し、これによりエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御する構成になっている。また、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔは、エンジン１２の停止時に発電電動機１５のみの動力で油圧ポンプ１４を駆動するときに発電電動機制御器２０に出力される指令値である。
【００３１】
前記エンジン回転数指令値演算部５１では、メモリ３５にデータとして保存されているエンジン目標回転数ωｓとエンジン回転数指令値ωｃとの関係を示す関数（ωｃ＝Ｆ（ωｓ））を用いて、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン回転数をエンジン目標回転数ωｓにするためのエンジン回転数指令値ωｃを演算する。
ここで、本実施の形態において、エンジンコントローラ１７は、エンジン１２の無負荷回転数の設定値を指令値としてエンジン１２の回転数制御を行なう構成になっており、而して、無負荷回転数の設定値がエンジン回転数指令値ωｃになるが、この場合には、下記の式（２）を用いてエンジン回転数指令値ωｃ（無負荷回転数の設定値）を演算することにより、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン回転数がエンジン目標回転数ωｓになるエンジン回転数指令値ωｃを求めることができる。
ωｃ＝Ａ×ωｓ＋Ｂ ・・・（２）
上記式（２）において、Ａ、Ｂはエンジン１２の特性により定まる定数である。
【００３２】
一方、発電電動機出力指令値演算部５２では、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを、下記の式（３）を用いて演算する。尚、本実施の形態において、発電電動機制御器２０は、発電電動機目標出力Ｐｇｓを指令値として発電電動機１５の出力を制御する機能を有しており、而して、発電電動機目標出力Ｐｇｓがそのまま発電電動機出力指令値Ｐｇｃになる。
Ｐｇｃ＝Ｐｇｓ＝（Ｐｅｓ−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ ・・・（３）
上記式（３）において、Ｐｐは前記ポンプ出力演算部４８において演算された油圧ポンプ１４の出力、ηｐは油圧ポンプ１４の効率、ηｇは発電電動機１５の効率であって、これらの値はメモリ３５にデータとして保存されているが、これら油圧ポンプ効率ηｐ、発電電動機効率ηｇは、油圧ポンプ１４、発電電動機１５の出力や回転数により変化する。また、発電電動機出力指令値Ｐｇｃは、プラス（Ｐｇｃ≧０）の場合には発電電動機１５を発電機として動作させる指令になり、マイナス（Ｐｇｃ＜０）の場合には電動機として動作させる指令になる。
【００３３】
また、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３では、エンジン１２の停止時における発電電動機１５の目標出力Ｐｇｓｔ（以下、エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔと称するが、該エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔは、本発明の発電電動機目標出力に含まれない）を、下記の式（４）を用いて演算する。尚、エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔは、そのままエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔとして用いられる。
Ｐｇｃｔ＝Ｐｇｓｔ＝（−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ ・・・（４）
上記式（４）において、Ｐｐは前記ポンプ出力演算部４８において演算された油圧ポンプ１４の出力、ηｐは油圧ポンプ１４の効率、ηｇは発電電動機１５の効率である。また、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔはマイナス（Ｐｇｃｔ＜０）であり、発電電動機１５を電動機として動作させる指令になる。
【００３４】
さらに、前記ステップＳ８におけるエンジン回転数指令値ωｃ、発電電動機出力指令値Ｐｇｃ、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔの演算後、駆動／停止切替部５０において、前記駆動／停止判定部４５の判定が、エンジン１２の駆動（駆動継続を含む）か停止（停止継続を含む）かを判断する（ステップＳ９）。
【００３５】
前記ステップＳ９の判断で、エンジン１２の駆動と判断された場合、駆動／停止切替部５０は、動力伝達機構１６のクラック機構１６ａに対してエンジン１２と油圧ポンプ１４と発電電動機１５とを接続するように制御指令を出力し、さらに、エンジンコントローラ１７に対してエンジン回転数指令値ωｃを出力すると共に、発電電動機制御器２０に対して発電電動機出力指令値Ｐｇｃを出力する（ステップＳ１０）。これにより、発電電動機１５の出力は発電電動機目標出力Ｐｇｓになるように制御されるが、この場合、前述したように、発電電動機出力指令値Ｐｇｃがプラス（Ｐｇｃ≧０）のときには、発電電動機１５を発電機として動作させる制御指令が出力され、発電電動機出力指令値Ｐｇｃがマイナス（Ｐｇｃ＜０）の場合には、電動機として動作させる制御指令が出力される。そして、発電電動機１５が発電機として動作している場合には、該発電電動機１５及び油圧ポンプ１４の出力をエンジン１２が負担し、また、発電電動機１５が電動機として動作している場合には、油圧ポンプ１４の出力をエンジン１２と発電電動機１５とで負担することになるが、何れの場合でも、発電電動機１５の出力を油圧ポンプ１４の出力に基づいて発電電動機目標出力Ｐｇｓになるように制御することによって、エンジン１２の出力はエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御されると共に、エンジン１２の回転数は、エンジン目標回転数ωｓになるように制御される。ステップＳ１０の処理後は、前記ステップＳ２に戻る。
【００３６】
一方、ステップＳ９の判断で、エンジン１２の停止と判断された場合、駆動／停止切替部５０は、動力伝達機構１６のクラッチ機構１６ａに対してエンジン１２を油圧ポンプ１４及び発電電動機１５から断ち、且つ、油圧ポンプ１４と発電電動機１５とを接続するように制御指令を出力し、さらに、エンジンコントローラ１７に対してエンジン１２の停止指令（エンジン回転数指令値ωｃ＝０）を出力すると共に、発電電動機制御器２０に対してエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔを出力する（ステップＳ１１）。これによりエンジン１２が停止すると共に、発電電動機１５の出力はエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔとなるように制御されるが、該エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔは前述したように発電電動機１５を電動機として動作させる指令であり、該電動機として動作する発電電動機１５により油圧ポンプ１４が駆動される。ステップＳ１１の処理後は、前記ステップＳ２に戻る。
【００３７】
而して、前記エンジン・発電電動機制御部４３の行なう制御によって、エンジン１２は、蓄電装置１３の充電量ＳＯＣが高効率範囲になるように駆動／停止の切替え制御が行なわれると共に、エンジン１２の駆動時において、エンジン１２の回転数は、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄに応じて設定されたエンジン目標回転数ωｓになるように制御され、さらにエンジン１２の出力は、エンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御される構成になっている。
【００３８】
また、前記制御装置１８は、前述したように、電動機制御器２２〜２５やサブポンプ３４の容量可変手段３４ａに対しても制御指令を出力するが、この場合、旋回用電動機２６を制御する電動機制御器２２に対しては、旋回用操作具の操作量に応じた速度で旋回機構３１を駆動させるべく制御指令を出力する。また、パイロットポンプ用電動機２７を制御する電動機制御器２３に対しては、パイロットポンプ３２の吐出圧を予め設定されたパイロット設定圧にするべく制御指令を出力する。また、冷却ファン用電動機２８を制御する電動機制御器２４に対しては、冷却ファン３３が必要な冷却風を供給できる回転数にするべく制御指令を出力する。また、サブポンプ用電動機２９を制御する電動機制御器２５及びサブポンプ３４の容量可変手段３４ａに対しては、サブポンプ３４の吐出流量を、該サブポンプ３４を油圧源とする油圧アクチュエータＢ用操作具の操作量に応じて要求される流量にするべく制御指令を出力する。
【００３９】
ここで、制御装置１８は、前述したように、サブポンプ用電動機２９を制御する電動機制御器２５及びサブポンプ３４の容量可変手段３４ａに対して、サブポンプ３４の吐出流量を油圧アクチュエータＢ用操作具の操作量に応じた流量にするべく制御指令を出力するが、この場合に、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４のトータルでの効率（電動機効率ηｍ×ポンプ効率ηｐ）が最大になるように、サブポンプ用電動機２９の回転数とサブポンプ３４の容量とを制御する。つまり、サブポンプ３４の流量は、サブポンプ３４の回転数と容量との積により決まるが、サブポンプ３４の回転数はサブポンプ用電動機２９の回転数により決まると共に、該サブポンプ用電動機２９の回転数は電動機制御器２５に出力される回転数指令値により制御することができ、また、サブポンプ３４の容量は容量可変手段３４ａに出力される容量指令値により制御することができるため、サブポンプ用電動機２９の回転数とサブポンプ３４の容量とを、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４のトータルでの効率（電動機効率ηｍ×ポンプ効率ηｐ）が最大になるように制御することができる。これにより、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４を、トータルでの効率が最大になる状態で運転させることができるようになっている。尚、サブポンプ用電動機２９の回転数と電動機効率ηｍとの関係、サブポンプ３４の容量とポンプ効率ηｐとの関係については、前記メモリ３５にデータとして保存されている。
【００４０】
叙述の如く構成された第一の実施の形態において、ハイブリッド型油圧ショベル１は、エンジン１２と、油圧ポンプ１４と、該油圧ポンプ１４からの圧油供給により駆動される油圧アクチュエータＡと、発電機及び電動機として機能する発電電動機１５と、前記エンジン１２と油圧ポンプ１４と発電電動機１５とを機械的にパラレル接続する動力伝達機構１６と、旋回機構３１、パイロットポンプ３２、冷却ファン３３、サブポンプ３４をそれぞれ駆動せしめる電動機２６〜２９と、蓄放電機能を有する蓄電装置１３とを備えると共に、前記発電電動機１５と電動機２６〜２９と蓄電装置１３とは相互間で電力の授受を行なえるように母線２１を介して接続されているが、さらにハイブリッド型油圧ショベル１には、前記エンジン１２の回転数を制御するエンジンコントローラ１７と、前記発電電動機１５の出力を制御する発電電動機制御器２０と、前記電動機２６〜２９の出力或いは回転数或いはトルクをそれぞれ制御する電動機制御器２２〜２５と、前記動力伝達機構１６による動力伝達を断続するクラッチ機構１６ａと、これらエンジンコントローラ１７、発電電動機制御器２０、電動機制御器２２〜２５、クラッチ機構１６ａに制御指令を出力する制御装置１８と、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるための回転数切替ダイヤル４２と、油圧ポンプ１４の出力を測定するためのポンプ出力測定手段（ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０）とが設けられている。そして、前記制御装置１８は、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄに応じてエンジン目標回転数ωｓを設定し、さらに、エンジン回転数が上記エンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン出力をエンジン目標出力Ｐｅｓとして設定すると共に、エンジン１２の駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数ωｓにするべくエンジンコントローラ１７に制御指令を出力する一方、前記ポンプ出力測定手段により測定される油圧ポンプ１４の出力に基づいてエンジン出力を前記エンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電電動機１５の出力を該発電電動機目標出力Ｐｇｓにするべく発電電動機制御器２０に制御指令を出力することになる。
【００４１】
この結果、エンジン１２は、回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄに応じてエンジン目標回転数ωｓが設定され、さらに該エンジン目標回転数ωｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓが設定されると共に、該エンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓで運転されることになり、而して、エンジン１２を常に効率良く運転させることができることになって、燃費向上に大きく貢献できる。しかもこのものは、油圧ポンプ１４の出力に基づいてエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電電動機１５の出力を該発電電動機目標出力Ｐｇｓとなるように制御することで、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにする構成であるから、油圧ポンプ１４の出力変動にかかわらず、エンジン出力を確実にエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御することができる。
【００４２】
しかも、前記エンジン目標回転数ωｓは、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるための回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値Ｄに応じて設定されるから、ハイブリッド型油圧ショベル１の行なう作業内容や作業環境等に応じて、オペレータが任意にエンジン１２の回転数を切替えることができると共に、エンジン回転数が切替えられても、エンジン１２は常に効率の良い状態で運転されることになる。
【００４３】
さらにこのものでは、蓄電装置１３の充電量を検出する充電量センサ３６が設けられていると共に、制御装置１８は、蓄電装置１３の充電量に応じてエンジン１２の駆動、停止の切替え制御を行なう駆動／停止切替え手段（駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、駆動／停止切替部５０）を備え、さらにエンジン１２の停止状態では、該エンジン１２と油圧ポンプ１４及び発電電動機１５との動力伝達を断つべく動力伝達機構１６のクラッチ機構１６ａに制御指令が出力されることになる。而して、蓄電装置１３の充電が不要の場合には、エンジン１２を停止させることで無駄な燃料消費を削減できる一方、エンジン１２の駆動時には、常にエンジン効率の良い状態で運転されることになる。
【００４４】
しかも、前記駆動／停止切替え手段は、蓄電装置１３の充電量が、蓄電装置１３の単位時間当たりの充電／放電の容量が大きい範囲として予め設定される高効率範囲になるように、エンジン１２の駆動、停止を切替えることになる。この結果、蓄電装置１３を高効率範囲で運転させることができて、蓄電装置１３についても高効率化を達成できる。
【００４５】
また、ハイブリッド型油圧ショベル１には、エンジン１２に機械的に接続されていないサブポンプ３４と、該サブポンプ３４を駆動せしめるサブポンプ用電動機２９とが設けられており、そして制御装置１８は、サブポンプ３４の容量可変手段３４ａに制御指令を出力してサブポンプ３４の容量を制御すると共に、電動機制御器２５に制御指令を出力してサブポンプ用電動機２９の回転数を制御することによって、サブポンプ３４の吐出流量を制御するが、この場合に、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４のトータルでの効率（電動機効率ηｍ×ポンプ効率ηｐ）が最大になるように、サブポンプ用電動機２９の回転数とサブポンプ３４の容量とを制御することになる。而して、サブポンプ用電動機２９及びサブポンプ３４をトータルでの効率が最大になる状態で運転させることができることになって、ハイブリッド型建設機械全体の高効率化に大きく貢献できる。
【００４６】
次に、本発明の第二の実施の形態を図７〜図１０に基づいて説明する。尚、図１、図５、図６については第一の実施の形態のものを共用する。また、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）については同一の符号を附すと共に、その詳細については省略する。
まず、図７に第二の実施の形態の制御システムの全体構成を示すが、該図７において、５６は蓄電装置１３の蓄放電電流を検出する蓄電装置電流センサ、５７は第二の実施の形態の制御装置１８に設けられるエンジン・発電電動機制御部である。さらに、５８は第二の実施の形態の制御装置１８に設けられるメモリであって、該メモリ５８には、第一の実施の形態と同様に、エンジン１２の特性、発電電動機１５の特性、蓄電装置１３の特性、油圧ポンプ１４の特性、電動機２６〜２９の特性、サブポンプ３４の特性、パイロット設定圧等の種々のデータや、後述する制御に用いられるデータ等が保存されている。また、図７において、エンジン１２、エンジンコントローラ１７、油圧ポンプ１４、油圧ポンプ１４の容量可変手段１４ａ、コントロールバルブ１９、油圧アクチュエータＡ、発電電動機１５、発電電動機制御器２０、動力伝達機構１６、クラッチ機構１６ａ、蓄電装置１３、母線２１、電動機制御器２２〜２５、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２６〜２９、旋回減速機３０、旋回機構３１、パイロットポンプ３２、冷却ファン３３、サブポンプ３４、サブポンプ３４の容量可変手段３４ａ、充電量センサ３６、電圧センサ３７、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０、操作検出手段４１については、前記第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）であるため、説明は省略する。尚、第二の実施の形態には、前記第一の実施の形態の回転数切替ダイヤル４２のようにオペレータが任意に操作するエンジン回転数切替え手段は設けられていない。
【００４７】
次いで、前記第二の実施の形態の制御装置１８に設けられるエンジン・発電電動機制御部５７の構成について、図８のブロック図に基づいて説明すると、該エンジン・発電電動機制御部５７は、入力側にメモリ５８、充電量センサ３６、電圧センサ３７、蓄電装置電流センサ５６、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０が接続され、出力側に前記クラッチ機構１６ａ、エンジンコントローラ１７、発電電動機制御器２０が接続されると共に、駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、負荷演算部５９、エンジン目標回転数設定部６０、エンジン目標出力設定部６１、ポンプ出力演算部４８、指令値演算部４９、駆動／停止切替部５０を具備して構成されている。さらに、前記指令値演算部４９は、エンジン回転数指令値演算部５１と発電電動機出力指令値演算部５２とエンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３を具備している。尚、前記駆動／停止基準値設定部４４、駆動／停止判定部４５、ポンプ出力演算部４８、指令値演算部４９（エンジン回転数指令値演算部５１、発電電動機出力指令値演算部５２、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部５３）、駆動／停止切替部５０は、前記第一の実施の形態と同様の制御を行なう。また、前記負荷演算部５９、エンジン目標回転数設定部６０、エンジン目標出力設定部６１の制御については後述するが、エンジン目標回転数設定部６０は本発明のエンジン目標回転数設定手段を構成し、エンジン目標出力設定部６１は本発明のエンジン目標出力設定手段を構成する。
【００４８】
さらに、前記エンジン・発電電動機制御部５７の行なうエンジン１２及び発電電動機１５の制御について、前記図８のブロック図、及び図９のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド型油圧ショベル１が運転開始すると、エンジン・発電電動機制御部５７は、メモリ５８に収納されているデータを読込む（ステップＳ２１）。
【００４９】
次いで、充電量センサ３６により検出される蓄電装置１３の充電量ＳＯＣと、電圧センサ３７により検出される母線２１の電圧と、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０によりそれぞれ検出される油圧ポンプ１４の回転数、容量、吐出圧と、蓄電装置電流センサ５６により検出される蓄電装置１３の蓄放電電流とを読込む（ステップＳ２２）。
【００５０】
次いで、ポンプ出力演算部４８において、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐを演算する（ステップＳ２３）。該油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの演算は、前記第一の実施の形態のポンプ出力演算部４８における油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの演算と同様にであるため、説明を省略するが、前記式（１）を用いて行なうと共に、該式（１）の演算に用いる油圧ポンプ１４の回転数、容量、吐出圧をそれぞれ検出するポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０は本発明のポンプ出力測定手段を構成する。
【００５１】
次いで、負荷演算部５９において、油圧ポンプ１４からの圧油供給により駆動される負荷（油圧アクチュエータＡ）、及び旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２６〜２９により駆動される負荷（旋回機構３１、パイロットポンプ３２、冷却ファン３３、サブポンプ３４）が消費する動力Ｐｆ（負荷の消費動力Ｐｆ）を演算する（ステップＳ２４）。この場合、本実施の形態では、以下の式（５）に示すように、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐと発電電動機１５の出力Ｐｇと蓄電装置１３の蓄放電電力Ｐｂとの合計を、負荷の消費動力Ｐｆとして演算する。この場合には、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐが、油圧ポンプ１４からの圧油供給により駆動される負荷の消費動力に相当し、また、発電電動機１５の出力Ｐｇと蓄電装置１３の蓄放電電力Ｐｂとの合計が、電動機２６〜２９により駆動される負荷の消費動力に相当する。
Ｐｆ＝Ｐｐ＋Ｐｇ＋Ｐｂ ・・・（５）
ここで、上記式（５）における油圧ポンプ１４の出力Ｐｐは、前記ポンプ出力演算部４８で演算された油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの値を用いる。また、発電電動機１５の出力Ｐｇは、制御装置１８から発電電動機制御器２０に出力される発電電動機出力指令値Ｐｇｃを用いる。該発電電動機出力指令値Ｐｇｃについては後述するが、発電電動機１５が発電機として動作する場合にはプラス（Ｐｇｃ≧０）になり、電動機として動作する場合にはマイナス（Ｐｇｃ＜０）になる。尚、初動時等に発電電動機出力指令値Ｐｇｃが出力されていない場合には、発電電動機１５の出力Ｐｇをゼロとして演算する（Ｐｇ＝０）。さらに、蓄電装置１３の蓄放電電力Ｐｂは、以下の式（６）を用いて演算する。
Ｐｂ＝Ｉｂ×Ｖ ・・・（６）
上記式（６）において、Ｖは電圧センサ３７により検出される母線２１の電圧、Ｉｂは蓄電装置電流センサ５６により検出される蓄電装置１３の蓄放電電流であって、該蓄電装置１３の蓄放電電流は、蓄電装置１３の放電時にはプラス符号にし、蓄電装置１３の蓄電時にはマイナス符号にする。尚、前記電圧センサ３７、蓄電装置電流センサ５６は、本発明の負荷測定手段を構成する。また、油圧ポンプ１４の出力Ｐｐの演算には、前述したように、ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０により検出される油圧ポンプ１４の回転数、容量、吐出圧を用いるが、上記ポンプ回転数検出センサ３８、ポンプ容量検出センサ３９、ポンプ吐出圧検出センサ４０も、本発明の負荷測定手段を構成する。
【００５２】
次いで、エンジン目標回転数設定部６０において、負荷の消費動力Ｐｆに対応するエンジン目標回転数ωｓが示されたグラフ（図１０（Ａ）に示す）を用いて、前記負荷演算部５９で演算された負荷の消費動力Ｐｆに応じてエンジン目標回転数ωｓを設定する（ステップＳ２５）。この場合、図１０（Ａ）に示す如く、負荷の消費動力Ｐｆが大きくなるほどエンジン目標回転数ωｓが高くなるように設定される。尚、前記負荷の消費動力Ｐｆとエンジン目標回転数ωｓとの対応を示すグラフは、エンジン１２の特性に基づいて作成されると共に、メモリ５８にデータとして収納されているが、設定されるエンジン目標回転数ωｓとしては、図１０（Ａ）に実線で示す如く無段階にすることもでき、また、図１０（Ａ）に点線で示す如く複数段階にすることもできる。
【００５３】
さらに、エンジン目標出力設定部６１において、エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフを用いて、前記エンジン目標回転数設定部６０で設定されたエンジン目標回転数ωｓに対応するエンジン目標出力Ｐｅｓを設定する（ステップＳ２６）。該エンジン目標出力Ｐｅｓは、エンジン１２の回転数がエンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン出力であって、エンジン目標回転数ωｓが高くなるにつれてエンジン目標出力Ｐｅｓも大きくなる。前記エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフは、メモリ５８にデータとして収納されている。
尚、前記エンジン目標回転数ωｓ及びエンジン目標出力Ｐｅｓは、エンジン１２の特性に応じて設定されることになるが、前記図６に示すようなエンジン特性の場合、エンジン目標回転数ωｓ及びエンジン目標出力Ｐｅｓは、図６におけるポイントＡ、及び点線Ｌ上に位置するように設定される。この場合、エンジン目標回転数ωｓとエンジン目標出力Ｐｅｓとの対応を示すグラフは、前述した第一の実施の形態で用いたグラフ（図５）と同様のものになる。
【００５４】
さらに、前記ステップＳ２５、Ｓ２６におけるエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓの設定後は、ステップＳ２７、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１、Ｓ３２の制御を行なう。該ステップＳ２７、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１、Ｓ３２の制御は、前述した第一の実施の形態におけるステップＳ５、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１の制御と同じであるため、説明を省略するが、エンジン・発電電動機制御部４７の行なう制御によって、エンジン１２は、蓄電装置１３の充電量ＳＯＣが高効率範囲になるように駆動／停止の切替え制御が行なわれると共に、エンジン１２の駆動時において、エンジン１２の回転数は、負荷が消費する動力Ｐｆに応じて設定されたエンジン目標回転数ωｓになるように制御され、さらにエンジン１２の出力は、エンジン目標回転数ωｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御される構成になっている。
【００５５】
叙述の如く構成された第二の実施の形態のものにおいて、エンジン１２は、負荷が消費する動力Ｐｆに応じてエンジン目標回転数ωｓが設定され、さらに該エンジン目標回転数ωｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力Ｐｅｓが設定されると共に、該エンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓで運転されることになり、而して、前述した第一の実施の形態と同様に、エンジン１２を常に効率良く運転させることができることになって、燃費向上に大きく貢献できる。
【００５６】
しかも第二の実施の形態のものでは、負荷が消費する動力Ｐｆに応じてエンジン目標回転数ωｓが設定されることになるから、負荷の消費動力Ｐｆが大きい場合には、該大きな負荷に対応するエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓが設定されて、作業を効率良く行うことができる一方、負荷の消費動力Ｐｆが小さい場合には、該小さな負荷に対応するエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓが設定されて、燃料消費を削減することができ、更なる燃費向上に貢献することができる。
【００５７】
尚、本発明は上記第一、第二の実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、油圧ポンプ１４の出力に基づいてエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算するにあたり、エンジン目標回転数ωｓとエンジン実回転数ωａとの偏差（ωｓ−ωａ）を求め、該偏差がなくなるように（「０」になるように）発電電動機目標出力Ｐｇｓを増減させる構成にすることもできる。この場合の制御方法はＰＩ制御とし、下記の式（７）を用いて発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算する。
Ｐｇｓ＝（Ｐｅｓ−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ＋（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）（ωｓ−ωａ） ・・・（７）
上記式（７）において、Ｐｐはポンプ出力演算部４８において演算された油圧ポンプ１４の出力、ηｐは油圧ポンプ１４の効率、ηｇは発電電動機１５の効率、Ｋｐは比例定数、Ｋｉは積分定数、ｓはラプラス演算子である。
そして、この様にエンジン目標回転数ωｓとエンジン実回転数ωａとの偏差（ωｓ−ωａ）がなくなるように発電電動機目標出力Ｐｇｓを増減させることにより、油圧ポンプ１４の出力の測定や効率の算定に誤差が生じても（一般に、建設機械の作業中における負荷変動は大きく、このため、油圧ポンプ１４の出力の測定誤差や効率の算定誤差が大きくなってしまう惧れがある）、該誤差分を発電電動機１５の出力で補償できることになって、エンジン１２の出力を確実にエンジン目標出力Ｐｅｓにすることができる。尚、上記エンジン実回転数ωａは、エンジン回転数検出センサにより検出されるエンジン１２の実際の回転数である。
【００５８】
また、上記第一の実施の形態では、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるためのエンジン回転数切替え手段として回転数切替ダイヤル４２が設けられていると共に、該回転数切替ダイヤル４２のダイヤル値としてＤ１〜Ｄ１０の１０段階設けられているが、ダイヤル値は複数段階設けられていれば段階数は限定されず、さらに、無段階であっても良い。また、エンジン回転数切替え手段としては、ダイヤル式のものに限定されることなく、レバー式のものや、モニタ装置の操作画面と操作キーとを用いたもの等、適宜手段を採用できる。
【００５９】
さらに、第一の実施の形態では、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じてエンジン目標回転数ωｓを設定し、該エンジン目標回転数ωｓに応じてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定するように構成されているが、このものにおいて、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じて、さらに油圧ポンプ１４の最大出力を制限する構成にすることもできる。この場合には、エンジン目標出力と油圧ポンプ１４の最大出力とが共にエンジン回転数切替え手段の操作値に応じて設定されるため、エンジンの出力に対して油圧ポンプ１４の出力が過大になってしまうことを回避できる。尚、この場合には、制御装置１８から油圧ポンプ１４の容量可変手段１４ａに対し、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じて油圧ポンプ１４の最大出力を制限するための制御指令が出力されることになる。
【００６０】
また、第一、第二の実施の形態では、油圧ポンプの出力を測定するためのポンプ出力測定手段として、油圧ポンプの回転数、容量、吐出圧をそれぞれ検出するポンプ回転数検出センサ、ポンプ容量検出センサ、ポンプ吐出圧検出センサを設けたが、これに限定されることなく、例えば、ポンプ回転数検出センサ及びポンプ容量検出センサに替えて、油圧ポンプの流量を検出するポンプ流量検出センサを設けても良い。また、油圧ポンプの容量を、制御装置からの制御指令に基づいて可変できるように構成することもできるが、この場合には、ポンプ容量検出センサを設けることなく、制御装置から出力されるポンプ容量指令値に基づいて油圧ポンプの容量を求めるように構成することができる。
【００６１】
さらに、第二の実施の形態においては、負荷の消費動力Ｐｆに対応してエンジン目標回転数ωｓが設定されるが、この場合に、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲ（＝ΔＰｆ／ｓｅｃ（単位時間当たりの負荷の消費電力Ｐｆの変化量））に応じて、エンジン目標回転数ωｓの値を補正するように構成することもできる。この場合に、負荷演算部５９は、負荷の消費動力Ｐｆを演算すると共に、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲを演算する。さらに、エンジン目標回転数設定部６０は、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲの絶対値が予め設定される設定値Ｓより小さい（｜ＰｆＲ｜＜Ｓ）場合には、前述した第二の実施の形態の場合と同様に、図１０（Ｂ）に実線で示すグラフ（図１０（Ａ）に実線で示すグラフと同じもの）を用いて負荷の消費動力Ｐｆに対応するエンジン目標回転数ωｓを設定する一方、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲの絶対値が設定値Ｓ以上（｜ＰｆＲ｜≧Ｓ）の場合には、消費動力Ｐｆの増加時（変化率ＰｆＲ＞０）には、図１０（Ｂ）に一点鎖線で示すごとく、エンジン目標回転数ωｓを高くするように補正し、また、消費動力Ｐｆの減少時（変化率ＰｆＲ＜０）には、図１０（Ｂ）に二点鎖線で示す如く、エンジン目標回転数ωｓを低くするように補正する。この場合の補正値は、予め設定された一定の値でも良いが、変化率に応じて増減変化させることもできる。さらに、エンジン目標出力設定部６１は、前記補正されたエンジン目標回転数ωｓに基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定する。この様に、負荷の消費動力Ｐｆの変化率ＰｆＲ（＝ΔＰｆ／ｓｅｃ）に応じてエンジン目標回転数ωｓの値を補正すると共に、該補正されたエンジン目標回転数ωｓに基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定することにより、負荷の増減変化を予測したエンジン目標回転数ωｓ及びエンジン目標出力Ｐｅｓが設定されることになって、負荷の増減変化に素早く対応できるエンジン回転数制御、出力制御を行うことができる。尚、図１０（Ｂ）では、負荷の消費電力Ｐｆに対してエンジン目標回転数ωｓを無段階に設定した場合を図示したが、エンジン目標回転数ωｓを段階的に設定した場合においても同様に補正できることは勿論である。
【００６２】
また、第二の実施の形態では、発電電動機１５の出力Ｐｇと蓄電装置１３の蓄放電電力Ｐｂとを合計することで、電動機により駆動される負荷の消費動力を求める構成になっていると共に、蓄放電電力Ｐｂは、電圧センサ３７及び蓄電装置電流センサ５６からの検出信号に基づいて演算する構成になっているが、これに限らず、他の適宜手段を用いて負荷の消費動力を求めることもできる。例えば、蓄電装置１３の蓄放電電力は、蓄電装置１３の充電量の変化率に基づいて求めることもできる（蓄放電電力＝係数×充電量変化率、係数は蓄電装置１３の特性により定まる）。また、個々の電動機への供給電力Ｐｍｉを求め、これらの合計（ΣＰｍｉ）を電動機により駆動される負荷の消費動力とすることもできる。この場合、制御装置１８から電動機に出力指令値が出力される場合には、該出力指令値から該電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。また、制御装置１８から電動機に回転数指令値或いはトルク指令値が出力される場合には、以下の式（８）を用いて電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。
Ｐｍｉ＝ωｍ×Ｔｍ／ηｍ ・・・（８）
上記式（８）において、ωｍは回転数指令値或いは回転数検出センサにより検出される電動機の回転数、Ｔｍはトルク指令値或いはトルク検出手段により検出される電動機のトルク、ηｍは電動機の効率である。この場合、前記回転数検出センサ、トルク検出手段は本発明の負荷測定手段を構成する。
さらにまた、電動機により駆動される負荷がパイロットポンプ３２、サブポンプ３４等の油圧ポンプの場合には、以下の式（９）或いは式（１０）を用いて、油圧ポンプを駆動する電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。
Ｐｍｉ＝（ωｐ×ｖ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（９）
Ｐｍｉ＝（Ｌｐ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（１０）
上記式（９）、（１０）において、ωｐは油圧ポンプの回転数、ｖは油圧ポンプの容積、ｐｒは油圧ポンプの吐出圧、ηｐは油圧ポンプのポンプ効率、ηｍは油圧ポンプを駆動せしめる電動機の電動機効率、Ｌｐは油圧ポンプの流量である。尚、上記式（９）、（１０）を用いる場合、油圧ポンプの回転数は、制御装置１８から油圧ポンプを駆動せしめる電動機に回転数指令が出力される場合には、該電動機への回転数指令値から求めることができ、また、回転数指令が出力されない場合には、回転数検出センサを設けることにより検出できる。また、油圧ポンプの容積は、定容量型ポンプならば定まった値であり、可変容量型ポンプならば、制御装置１８から油圧ポンプの容量可変手段に容量指令が出力される場合には、該容量可変手段への容量指令値から求めることができ、また、容量指令が出力されない場合には、容量検出センサを設けることにより検出できる。また、油圧ポンプの吐出圧は、圧力センサを設けることにより検出できる。さらに、油圧ポンプの流量は、流量検出センサを設けることにより検出できる。この場合、回転数検出センサ、容量検出センサ、圧力センサ、流量検出センサは、本発明の負荷測定手段を構成する。
【００６３】
さらに、第二の実施の形態において、エンジン目標回転数ωｃを設定する場合に用いる負荷の消費動力Ｐｆとして、設定時間内における平均値を用いることもできる。或いは、負荷の消費動力Ｐｆは瞬時値を用いるが、エンジン目標回転数指令値ωｃや発電電動機目標指令値Ｐｇｃを設定時間内において平均化処理して出力することもできる。この様に平均値を用いたり平均化処理した場合には、負荷の過渡的変動等によりエンジン目標回転数ωｃ及びエンジン目標出力Ｐｅｓが過度に変動してしまうことを回避することができる。
【００６４】
さらに、本発明は、発電電動機及び蓄電装置から電力供給される電動機として、電動機としての機能に加えて発電機の機能も有した発電電動機を用いることもできる。例えば、旋回機構を駆動せしめる電動機を発電電動機を用いて構成することができ、この場合、発電電動機は旋回機構の制動時に発電機として動作することになる。尚、この様な発電電動機を用いた場合、該発電電動機の消費動力の演算は、電動機として動作している場合と発電機として動作している場合とでプラス、マイナスの符号を異ならしめることにより対応できる。
【００６５】
さらに、本発明は、エンジン目標回転数を設定し、該設定されたエンジン目標回転数に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力を設定する構成であるが、これらエンジン目標回転数とエンジン目標出力とは、前記図５に示す如く１対１で対応するものであるから、まずエンジン目標出力を設定し、該設定されたエンジン目標出力に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数を設定する構成にしても、同等の制御システムを提供することができる。この場合には、エンジン回転数設定手段に替えてエンジン出力切替え手段を設け、該エンジン出力切替え手段の操作値に応じてエンジン目標出力を設定する、或いは負荷の消費動力に応じてエンジン目標出力を設定し、該設定されたエンジン目標出力に応じてエンジン目標回転数が設定されることになる。
【００６６】
また、充電装置の充電量に応じてエンジンの駆動、停止の切替え制御を行なうにあたり、上記第一、第二の実施の形態では、蓄電装置の充電量が予め設定される高効率範囲になるようにエンジンの駆動／停止を切替える構成であるが、これに限定されることなく、例えば、蓄電装置の充電量が予め設定される満充電範囲になるようにエンジンの駆動／停止を切替える構成（例えば、充電量９０％以上の範囲を満充電範囲として設定すると共に、駆動基準値を充電量９０％、停止基準値を充電量１００％に設定する）にしたり、或いは、蓄電装置の充電量が上限値になるまではエンジンの駆動を継続する一方、上限値になった以降は予め設定される空充電範囲になるまでエンジンを停止させる構成（例えば、充電量１０％以下の範囲を空充電範囲として設定すると共に、駆動基準値を充電量１０％、停止基準値を充電量１００％に設定する）にすることもできる。さらに、前記エンジンの駆動、停止を切替えるための蓄電装置の充電量の基準値（駆動基準値及び停止基準値）の設定を、サービスマンやオペレータが任意に行なうことができる基準値設定手段を設けることもできる。
【００６７】
また、蓄電装置は、発電電動機が発電機として動作している場合に、電動機の出力に対して発電電動機の出力に余剰がある場合には該余剰電力を蓄電し不足する場合には該不足電力を電動機に供給すると共に、該蓄電装置の蓄放電は、上記第一、第二実施の形態では、母線の電圧と蓄電装置の電圧との差により自動的に行なわれる構成になっているが、これに限定されることなく、制御装置からの制御指令に基づいて蓄電装置の蓄放電を行なう構成にすることもできる。この場合には、制御装置からの制御指令に基づいて蓄電装置の蓄放電を制御する蓄放電制御手段が必要になると共に、制御装置は、発電電動機の出力と電動機の出力との差を演算し、該差に基づいて蓄放電制御手段に制御指令を出力する。
【００６８】
さらに、本発明は、ハイブリッド型油圧ショベルに限らず、種々のハイブリッド型建設機械に実施できることは勿論であると共に、エンジンに動力伝動機構を介して接続される油圧ポンプは一つとは限らず、複数でも良い。また、電動機により駆動される負荷も、ハイブリッド型建設機械の種類やサイズ、或いはハイブリッド型建設機械の行なう作業内容等に応じて適宜設けられることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、エンジンと油圧ポンプと発電電動機とが機械的にパラレル接続されたパラレル方式のハイブリッド型建設機械において、エンジン効率の向上を図る場合に利用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１ ハイブリッド型油圧ショベル
１２ エンジン
１３ 蓄電装置
１４ 油圧ポンプ
１５ 発電電動機
１６ 動力伝達機構
１６ａ クラッチ機構
１７ エンジンコントローラ
１８ 制御装置
２０ 発電電動機制御器
２２〜２５ 電動機制御器
２６ 旋回用電動機
２７ パイロットポンプ用電動機
２８ 冷却ファン用電動機
２９ サブポンプ用電動機
３６ 充電量センサ
３７ 電圧センサ
３８ ポンプ回転数検出センサ
３９ ポンプ容量検出センサ
４０ ポンプ吐出圧検出センサ
４２ 回転数切替ダイヤル
４３、５７ エンジン・発電電動機制御部
４４ 駆動／停止基準値設定部
４５ 駆動／停止判定部
４６、６０ エンジン目標回転数設定部
４７、６１ エンジン目標出力設定部
４８ ポンプ出力演算部
５０ 駆動／停止切替部
５２ 発電電動機出力指令値演算部
５６ 蓄電装置電流センサ
５９ 負荷演算部
Ａ 油圧アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油供給により駆動される負荷と、発電機及び電動機として機能する発電電動機と、前記エンジンと油圧ポンプと発電電動機とを機械的にパラレル接続する動力伝達機構と、電動機と、該電動機により駆動される負荷と、蓄放電機能を有する蓄電装置とを備えると共に、前記発電電動機と電動機と蓄電装置とを相互間で電力の授受を行なえるように接続してなるハイブリッド型建設機械において、前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、前記発電電動機の出力を制御する発電電動機制御手段と、前記電動機の出力或いは回転数或いはトルクを制御する電動機制御手段と、前記動力伝達機構による動力伝達を断続する動力伝達断続手段と、これらエンジン制御手段、発電電動機制御手段、電動機制御手段、動力伝達断続手段に制御指令を出力する制御装置と、前記油圧ポンプの出力を測定するためのポンプ出力測定手段とを設けると共に、前記制御装置は、エンジン目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、該設定されたエンジン目標回転数に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力を設定するエンジン目標出力設定手段とを備え、エンジンの駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数にするべくエンジン制御手段に制御指令を出力する一方、前記ポンプ出力測定手段により測定された油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力を前記エンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算し、発電電動機の出力を該発電電動機目標出力にするべく発電電動機制御手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項２】
請求項１において、制御装置は、油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力をエンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算するにあたり、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差を求め、該偏差がなくなるように発電電動機目標出力を増減させることを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項３】
請求項１または２において、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるためのエンジン回転数切替え手段を設けると共に、エンジン目標回転数設定手段は、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じてエンジン目標回転数を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項４】
請求項１または２において、油圧ポンプからの供給圧油により駆動される負荷及び電動機により駆動される負荷の消費動力を測定する負荷測定手段を設けると共に、エンジン目標回転数設定手段は、負荷測定手段により測定される負荷の消費動力に応じてエンジン目標回転数を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項５】
請求項４において、エンジン目標回転数設定手段は、負荷の消費動力の変化率に応じてエンジン目標回転数を補正すると共に、エンジン目標出力設定手段は、前記補正されたエンジン目標回転数に基づいてエンジン目標出力を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項において、蓄電装置の充電量を検出する充電量検出手段を設けると共に、制御装置は、蓄電装置の充電量に応じてエンジンの駆動、停止の切替え制御を行なう駆動／停止切替え手段を備える一方、エンジンの停止状態では、エンジンと油圧ポンプ及び発電電動機との動力伝達を断つべく動力伝達断続手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項７】
請求項６において、駆動／停止切替え手段は、蓄電装置の充電量が、蓄電装置の単位時間当たりの充電／放電の容量が大きい範囲として予め設定される高効率範囲になるように、エンジンの駆動、停止の切替え制御を行なうことを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項１】
エンジンと、油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油供給により駆動される負荷と、発電機及び電動機として機能する発電電動機と、前記エンジンと油圧ポンプと発電電動機とを機械的にパラレル接続する動力伝達機構と、電動機と、該電動機により駆動される負荷と、蓄放電機能を有する蓄電装置とを備えると共に、前記発電電動機と電動機と蓄電装置とを相互間で電力の授受を行なえるように接続してなるハイブリッド型建設機械において、前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、前記発電電動機の出力を制御する発電電動機制御手段と、前記電動機の出力或いは回転数或いはトルクを制御する電動機制御手段と、前記動力伝達機構による動力伝達を断続する動力伝達断続手段と、これらエンジン制御手段、発電電動機制御手段、電動機制御手段、動力伝達断続手段に制御指令を出力する制御装置と、前記油圧ポンプの出力を測定するためのポンプ出力測定手段とを設けると共に、前記制御装置は、エンジン目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、該設定されたエンジン目標回転数に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標出力を設定するエンジン目標出力設定手段とを備え、エンジンの駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数にするべくエンジン制御手段に制御指令を出力する一方、前記ポンプ出力測定手段により測定された油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力を前記エンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算し、発電電動機の出力を該発電電動機目標出力にするべく発電電動機制御手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項２】
請求項１において、制御装置は、油圧ポンプの出力に基づいてエンジン出力をエンジン目標出力にするための発電電動機目標出力を演算するにあたり、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差を求め、該偏差がなくなるように発電電動機目標出力を増減させることを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項３】
請求項１または２において、オペレータがエンジン回転数を任意に切替えるためのエンジン回転数切替え手段を設けると共に、エンジン目標回転数設定手段は、エンジン回転数切替え手段の操作値に応じてエンジン目標回転数を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項４】
請求項１または２において、油圧ポンプからの供給圧油により駆動される負荷及び電動機により駆動される負荷の消費動力を測定する負荷測定手段を設けると共に、エンジン目標回転数設定手段は、負荷測定手段により測定される負荷の消費動力に応じてエンジン目標回転数を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項５】
請求項４において、エンジン目標回転数設定手段は、負荷の消費動力の変化率に応じてエンジン目標回転数を補正すると共に、エンジン目標出力設定手段は、前記補正されたエンジン目標回転数に基づいてエンジン目標出力を設定することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項において、蓄電装置の充電量を検出する充電量検出手段を設けると共に、制御装置は、蓄電装置の充電量に応じてエンジンの駆動、停止の切替え制御を行なう駆動／停止切替え手段を備える一方、エンジンの停止状態では、エンジンと油圧ポンプ及び発電電動機との動力伝達を断つべく動力伝達断続手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【請求項７】
請求項６において、駆動／停止切替え手段は、蓄電装置の充電量が、蓄電装置の単位時間当たりの充電／放電の容量が大きい範囲として予め設定される高効率範囲になるように、エンジンの駆動、停止の切替え制御を行なうことを特徴とするハイブリッド型建設機械における制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６９９３（Ｐ２０１２−１６９９３Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５４８３７（Ｐ２０１０−１５４８３７）
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（５０５２３６４６９）キャタピラー エス エー アール エル (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（５０５２３６４６９）キャタピラー エス エー アール エル (144)
【Ｆターム（参考）】
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