ハイブリッド型建設機械における制御システム
【課題】エンジンにより発電機を駆動させ、該発電機と蓄電装置とから電力供給される電動機により負荷を駆動させる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２６及び発電機制御器１４に制御指令を出力する制御装置２７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４１とを設けると共に、制御装置２７は、回転数切替ダイヤル４１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２６に制御指令を出力する一方、エンジン出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電機１３の出力を該発電機目標出力Ｐｇｓにするべく発電機制御器１４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２６及び発電機制御器１４に制御指令を出力する制御装置２７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４１とを設けると共に、制御装置２７は、回転数切替ダイヤル４１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２６に制御指令を出力する一方、エンジン出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電機１３の出力を該発電機目標出力Ｐｇｓにするべく発電機制御器１４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を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、エンジンにより発電機を駆動させ、該発電機と蓄電装置とから電力供給される電動機により走行装置や旋回装置、作業装置等の負荷を駆動させる所謂シリーズ方式の制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、この様なシリーズ方式のものにおいて、蓄電装置の出力可能電力に応じて、エンジンの駆動、停止を切換え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２参照。）。また、エンジン効率を向上させるために、動力制限レバーのレバー位置に応じて発電機の出力電力の上限値を切替えると共に、該発電機の出力電力の上限値に応じてエンジン回転数の設定値を切替えるようにした技術も提唱されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８３１０７号公報
【特許文献２】特開２００２−３２２９２６号公報
【特許文献３】特開２００２−３２２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献２のものは、蓄電装置の出力可能充電力に応じてエンジンを駆動、停止させることで消費燃料を減少させることができるが、このものでは、エンジンの駆動時におけるエンジン効率については検討されていない。また、前記特許文献３のものでは、発電機の出力電力が前記上限値以下になるように制御されると共に、該発電機の出力電力の上限値に応じてエンジン回転数が設定されることになるが、この場合に、発電機の出力が作業負荷の変動を受けて前記上限値以下の範囲内で変動すると、これに伴いエンジンの出力が変動してエンジン効率が低下する場合がある。つまり、エンジン回転数は発電機の出力電力の上限値に対応して設定されるものであるから、発電機の出力電力の低下に伴いエンジン出力も低下すると、エンジン回転数に対してエンジン出力が低くなり、エンジン効率の悪い状態になる。而して、前記特許文献２、特許文献３のものでは、エンジンが効率の良くない状態で運転される惧れがあって、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、該エンジンにより駆動される発電機と、該発電機から電力供給される電動機と、該電動機により駆動される負荷と、電動機の出力に対して発電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蓄電装置とを備えた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、前記発電機の出力を制御する発電機制御手段と、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、これらエンジン制御手段、発電機制御手段、電動機制御手段に制御指令を出力する制御装置とを設けると共に、該制御装置は、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、エンジン及び発電機の駆動時に、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、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機目標出力を演算し、発電機の出力を該発電機目標出力にするべく発電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、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３の発明は、請求項１において、負荷が消費する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４の発明は、請求項３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５の発明は、請求項１乃至４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及び発電機の駆動、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５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、エンジン及び発電機の駆動、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、エンジン出力をエンジン目標出力にするための発電機目標出力を演算し、発電機の出力を該発電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、負荷の過渡的変動の影響をエンジンが受けることなく、エンジンの出力を確実に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、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３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４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５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、エンジン及び発電機を停止させることで無駄な燃料消費を削減できる一方、エンジン及び発電機の駆動時には、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６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、該エンジン１２により駆動される発電機１３、後述する蓄電装置３４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の動力により発電機１３が駆動されると共に、該発電機１３で発電された電力は、発電機制御器１４、母線１５、電動機制御器１６〜２０を介して、メインポンプ用、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２１〜２５に供給されるように構成されている。
【００１０】
前記エンジン１２は、エンジンコントローラ２６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２６は、後述する制御装置２７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２６は、本発明のエンジン制御手段に相当する。
【００１１】
また、前記発電機制御器１４は、発電機１３で発電された交流電力を直流に変換すると共に、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、発電機１３の出力を制御する。尚、上記発電機制御器１４は、本発明の発電機制御手段に相当する。
【００１２】
さらに、前記電動機制御器１６〜２０は、直流を交流に変換すると共に、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、メインポンプ用、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２１〜２５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１６〜２０は、本発明の電動機制御手段に相当する。
【００１３】
前記メインポンプ用電動機２１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の油圧供給源であるメインポンプ２８を駆動せしめる専用の電動機である。また、旋回用電動機２２は、旋回減速機２９を介して上部旋回体３の旋回機構３０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２３は、パイロット圧の油圧供給源であるパイロットポンプ３１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２４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３２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２５は、ハイブリッド型油圧ショベル１に設けられる他の油圧アクチュエータ（図示しないが、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以外の油圧アクチュエータ）の油圧供給源であるサブポンプ３３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２１〜２５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２７から電動機制御器１６〜２０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、前記メインポンプ２８及びサブポンプ３３は、容量可変手段２８ａ、３３ａ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２８ａ、３３ａは、制御装置２７から出力される制御指令に基づいてメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量をそれぞれ制御するように構成されている。また、パイロットポンプ３１には定容量型ポンプが用いられている。尚、前記メインポンプ２８、旋回機構３０、パイロットポンプ３１、冷却ファン３２、サブポンプ３３は、本発明の負荷を構成する。
【００１４】
さらに、図２において、３４はバッテリやキャパシタ等の蓄電装置であって、該蓄電装置３４は、発電機制御器１４と電動機制御器１６〜２０との間の母線１５に接続され、発電機１３の出力と電動機２１〜２５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３４の蓄放電は、本実施の形態では、母線１５の電圧と蓄電装置３４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、発電機１３の出力が電動機２１〜２５の出力に対して余剰がある場合には母線１５の電圧が蓄電装置３４の電圧よりも高くなり、これにより発電機１３の余剰電力が蓄電装置３４に蓄電される一方、発電機１３の出力が電動機２１〜２５の出力に対して不足する場合には母線１５の電圧が蓄電装置３４の電圧よりも低くなり、これにより蓄電装置３４から放電されて電動機２１〜２５に不足電力が供給されるようになっている。
【００１５】
一方、前記制御装置２７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）、発電機１３の特性（発電機効率、発電機出力、発電機回転数、励磁電流等に関する特性）、メインポンプ２８やサブポンプ３３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２１〜２５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）、パイロット設定圧（パイロットポンプ３１の吐出ラインの圧力として予め設定される圧力）、蓄電装置３４の特性（容量、効率等に関する特性）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が設けられていると共に、エンジン１２や発電機１３を制御するエンジン・発電機制御部３６や、電動機２１〜２５やメインポンプ２８、サブポンプ３３を制御する電動機・ポンプ制御部３７等が設けられている。そして制御装置２７は、上記エンジン・発電機制御部３６や電動機・ポンプ制御部３７において、蓄電装置３４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）３８、母線１５の電圧を計測する電圧センサ３９、走行用、旋回用、ブーム用、アーム用、バケット用、他の油圧アクチュエータ用の各操作具（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）４０、回転数切替ダイヤル４１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、前記エンジンコントローラ２６、発電機制御器１４、電動機制御器１６〜２０、メインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａ等に制御指令を出力するように構成されている。
【００１６】
ここで、前記回転数切替ダイヤル４１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４１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４１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。
【００１７】
次いで、前記エンジン・発電機制御部３６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・発電機制御部３６は、入力側に前記メモリ３５、充電量センサ３８、回転数切替ダイヤル４１が接続され、出力側にエンジンコントローラ２６、発電機制御器１４が接続されると共に、駆動／停止基準値設定部４２、駆動／停止判定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、エンジン目標出力設定部４５、指令値演算部４６、駆動／停止切替部４７を具備して構成されている。さらに、前記指令値演算部４６は、エンジン回転数指令値演算部４８と発電機出力指令値演算部４９とを具備している。尚、前記エンジン目標回転数設定部４４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４５は、本発明のエンジン目標出力設定手段を構成する。また、前記前記駆動／停止基準値設定部４２、駆動／停止判定部４３、駆動／停止切替部４７は、本発明の駆動／停止切替え手段を構成する。
【００１８】
さらに、前記エンジン・発電機制御部３６の行なうエンジン１２及び発電機１３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・発電機制御部３６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）。
【００１９】
次いで、充電量センサ３８により検出される蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと、回転数切替ダイヤル４１のダイヤル値Ｄとを読込む（ステップＳ２）。
【００２０】
次いで、エンジン目標回転数設定部４４において、回転数切替ダイヤル４１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）。
【００２１】
さらに、エンジン目標出力設定部４５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４４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。
【００２２】
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４１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４１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４１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。
【００２３】
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４２において、エンジン１２及び発電機１３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及び発電機１３は、後述するように蓄電装置３４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及び発電機１３を駆動させるときに用いる蓄電装置３４の充電量を駆動基準値ＳＯＣ１として設定し、また、エンジン１２及び発電機１３を停止させるときに用いる蓄電装置３４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。
【００２４】
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３４の充電量ＳＯＣが、蓄電装置３４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４２は、蓄電装置３４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３４の効率が最大のときの充電量を５０％（蓄電装置３４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。
【００２５】
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４３において、充電量センサ３８により検出される蓄電装置３４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及び発電機１３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４３は、充電量センサ３８により検出される蓄電装置３４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及び発電機１３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及び発電機１３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及び発電機１３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及び発電機１３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及び発電機１３の駆動／停止を切替えることによって、蓄電装置３４の蓄電量は、駆動停止基準値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。
【００２６】
さらに、前記ステップＳ３、Ｓ４で設定されたエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓに基づいて、エンジン回転数指令値演算部４８においてエンジンコントローラ２６に対するエンジン回転数指令値ωｃを演算し、また、発電機出力指令値演算部４９において発電機制御器１４に対する発電機出力指令値Ｐｇｃを演算する（ステップＳ７）。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２６に出力される指令値である。また、発電機出力指令値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、発電機１３の出力を制御するべく発電機制御器１４に出力される指令値である。つまり、発電機１３の出力制御によって発電機１３からエンジン１２にかかる負荷を制御し、これによってエンジン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。
【００２７】
前記エンジン回転数指令値演算部４８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２６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（１）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 ・・・（１）
上記式（１）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。
【００２８】
一方、発電機出力指令値演算部４９では、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを、下記の式（２）を用いて演算する。尚、本実施の形態において、発電機制御器１４は、発電機目標出力Ｐｇｓを指令値として発電機１３の出力を制御する機能を有しており、而して、発電機目標出力Ｐｇｓがそのまま発電機出力指令値Ｐｇｃになる。
Ｐｇｃ＝Ｐｇｓ＝Ｐｅｓ×ηｇ ・・・（２）
上記式（２）において、ηｇはメモリ３５にデータとして保存されている発電機１３の効率である。尚、発電機効率ηｇは、発電機１３の出力や回転数により変化する。
【００２９】
さらに、前記ステップＳ７におけるエンジン回転数指令値ωｃ及び発電機出力指令値Ｐｇｃの演算後、駆動／停止切替部４７において、前記駆動／停止判定部４３の判定が、エンジン１２及び発電機１３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Ｓ８）。
【００３０】
前記ステップＳ８の判断で、エンジン１２及び発電機１３の駆動と判断された場合、駆動／停止切替部４７は、エンジンコントローラ２６に対してエンジン回転数指令値ωｃを出力すると共に、発電機制御器１４に対して発電機出力指令値Ｐｇｃを出力する（ステップＳ９）。これにより、発電機１３の出力は発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御され、そして該発電機１３の出力が発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御されることによって、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Ｓ９の処理後は、前記ステップＳ２に戻る。
【００３１】
一方、ステップＳ８の判断で、エンジン１２及び発電機１３の停止と判断された場合、駆動／停止切替部４７は、エンジンコントローラ２６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、発電機制御器１４に対して発電機１３の停止指令（発電機出力指令値Ｐｇｃ＝０）を出力する（ステップＳ１０）。これによりエンジン１２及び発電機１３は停止する。ステップＳ１０の処理後は、前記ステップＳ２に戻る。
【００３２】
而して、前記エンジン・発電機制御部３６の行なう制御によって、エンジン１２及び発電機１３は、蓄電装置３４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及び発電機１３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４１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。
【００３３】
次いで、前記電動機・ポンプ制御部３７が行なう制御について説明すると、電動機・ポンプ制御部３７は、前記メモリ３５、操作検出手段４０からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前記電動機制御器１６〜２０、及びメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａに制御指令を出力する。この場合、メインポンプ用電動機２１を制御する電動機制御器１６及びメインポンプ２８の容量可変手段２８ａに対しては、メインポンプ２８の吐出流量を、該メインポンプ２８を油圧源とする油圧アクチュエータ（本実施の形態では、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。また、旋回用電動機２２を制御する電動機制御器１７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３０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２３を制御する電動機制御器１８に対しては、パイロットポンプ３１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２４を制御する電動機制御器１９に対しては、冷却ファン３２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２５を制御する電動機制御器２０及びサブポンプ３３の容量可変手段３３ａに対しては、サブポンプ３３の吐出流量を、該サブポンプ３３を油圧源とする他の油圧アクチュエータ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。
【００３４】
ここで、前述したように、電動機・ポンプ制御部３７は、メインポンプ用電動機２１を制御する電動機制御器１６及びメインポンプ２８の容量可変手段２８ａに対して、メインポンプ２８の吐出流量を油圧アクチュエータ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、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８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、メインポンプ用電動機２１の回転数とメインポンプ２８の容量とを制御する。つまり、メインポンプ２８の流量は、メインポンプ２８の回転数と容量との積により決まるが、メインポンプ２８の回転数はメインポンプ用電動機２１の回転数により決まると共に、該メインポンプ用電動機２１の回転数は電動機制御器１６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、メインポンプ２８の容量は容量可変手段２８ａ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、メインポンプ用電動機２１の回転数とメインポンプ２８の容量とを、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８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、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８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、メインポンプ用電動機２１の回転数と電動機効率ηｍとの関係、メインポンプ２８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。
【００３５】
また、電動機・ポンプ制御部３７は、サブポンプ３３の吐出流量制御を行なう場合にも、前述したメインポンプ２８の場合と同様に、サブポンプ用電動機２５及びサブポンプ３３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２５の回転数とサブポンプ３３の容量とを制御する。而して、サブポンプ用電動機２５及びサブポンプ３３についても、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。
【００３６】
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、該エンジン１２により駆動される発電機１３と、該発電機１３から電力供給されるメインポンプ用、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２１〜２５と、該電動機２１〜２５の出力に対して発電機１３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２１〜２５に供給する蓄電装置３４とを備えているが、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２６と、前記発電機１３の出力を制御する発電機制御器１４と、前記電動機２１〜２５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１６〜２０と、これらエンジンコントローラ２６、発電機制御器１４、電動機制御器１６〜２０に制御指令を出力する制御装置２７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４１とが設けられている。そして、前記制御装置２７は、回転数切替ダイヤル４１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、エンジン回転数が該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及び発電機１３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２６に制御指令を出力する一方、エンジン出力を前記エンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、該発電機目標出力Ｐｇｓにするべく発電機制御器１４に制御指令を出力することになる。
【００３７】
この結果、エンジン１２は、回転数切替ダイヤル４１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、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電機１３の出力を該発電機目標出力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、負荷の過渡的変動等によりエンジン１２の出力が変動してしまうことなく、エンジン１２の出力を確実にエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御できることになる。
【００３８】
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４１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。
【００３９】
さらにこのものでは、蓄電装置３４の充電量を検出する充電量センサ３８が設けられていると共に、制御装置２７は、蓄電装置３４の充電量に応じてエンジン１２及び発電機１３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４２、駆動／停止判定部４３、駆動／停止切替部４７）を備えている。而して、蓄電装置３４の充電が不要の場合には、エンジン１２及び発電機１３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及び発電機１３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。
【００４０】
しかも、前記駆動／停止切替え手段は、蓄電装置３４の充電量が、蓄電装置３４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及び発電機１３の駆動、停止を切替えることになる。この結果、蓄電装置３４を高効率範囲で運転させることができて、蓄電装置３４についても高効率化を達成できる。
【００４１】
さらに、ハイブリッド型油圧ショベル１には、負荷として可変容量型のメインポンプ２８、サブポンプ３３が設けられていると共に、該メインポンプ２８、サブポンプ３３を駆動せしめるメインポンプ用電動機２１、サブポンプ用電動機２５が設けられている。そして、制御装置２７は、前記メインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａに制御指令を出力して、メインポンプ２８、サブポンプ３３の容量を制御すると共に、メインポンプ用電動機２１、サブポンプ用電動機２５の回転数を制御することによって、メインポンプ２８、サブポンプ３３の吐出流量を制御するが、この場合に、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８のトータルでの効率（電動機効率ηｍ×ポンプ効率ηｐ）、サブポンプ用電動機２５及びサブポンプ３３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、メインポンプ用電動機２１、サブポンプ用電動機２５の回転数とメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量とを制御することになる。而して、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８、サブポンプ用電動機２５及びサブポンプ３３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。
【００４２】
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、５１は発電機１３の発電電流を検出する発電機電流センサ、５２は蓄電装置３４の蓄放電電流を検出する蓄電装置電流センサ、５３は第二の実施の形態の制御装置２７に設けられるエンジン・発電機制御部である。さらに、５４は第二の実施の形態の制御装置２７に設けられるメモリであって、該メモリ５４には、第一の実施の形態と同様に、エンジン１２の特性、発電機１３の特性、メインポンプ２８の特性、電動機２１〜２５の特性、パイロット設定圧、蓄電装置３４の特性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２６、発電機１３、発電機制御器１４、母線１５、電動機制御器１６〜２０、メインポンプ用、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２１〜２５、メインポンプ２８、メインポンプ２８の容量可変手段２８ａ、旋回減速機２９、旋回機構３０、パイロットポンプ３１、冷却ファン３２、サブポンプ３３、サブポンプ３３の容量可変手段３３ａ、蓄電装置３４、充電量センサ３８、電圧センサ３９、操作検出手段４０については、前記第一の実施の形態と共通するも（同一のもの）であるため、説明は省略する。さらに、制御装置２７に設けられる電動機・ポンプ制御部３７についても、前記第一の実施の形態と同様の制御を行なうため、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４１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。
【００４３】
次いで、前記第二の実施の形態の制御装置２７に設けられるエンジン・発電機制御部５３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・発電機制御部５３は、入力側にメモリ５４、充電量センサ３８、電圧センサ３９、発電機電流センサ５１、蓄電装置電流センサ５２が接続され、出力側にエンジンコントローラ２６、発電機制御器１４が接続されると共に、駆動／停止基準値設定部４２、駆動／停止判定部４３、負荷演算部５５、エンジン目標回転数設定部５６、エンジン目標出力設定部５７、指令値演算部４６、駆動／停止切替部４７を具備して構成されている。さらに、前記指令値演算部４６は、エンジン回転数指令値演算部４８と発電機出力指令値演算部４９とを具備している。尚、前記駆動／停止基準値設定部４２、駆動／停止判定部４３、指令値演算部４６（エンジン回転数指令値演算部４８及び発電機出力指令値演算部４９）、駆動／停止切替部４７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５５、エンジン目標回転数設定部５６、エンジン目標出力設定部５７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５６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５７は本発明のエンジン目標出力設定手段を構成する。
【００４４】
さらに、前記エンジン・発電機制御部５３の行なうエンジン１２及び発電機１３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・発電機制御部５３は、メモリ５４に収納されているデータを読込む（ステップＳ１１）。
【００４５】
次いで、充電量センサ３８により検出される蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと、電圧センサ３９により検出される母線１５の電圧と、発電機電流センサ５１により検出される発電機１３の発電電流と、蓄電装置電流センサ５２により検出される蓄電装置３４の蓄放電電流とを読込む（ステップＳ１２）。
【００４６】
次いで、負荷演算部５５において、メインポンプ用、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２１〜２５により駆動される負荷（メインポンプ２８、旋回機構３０、パイロットポンプ３１、冷却ファン３２、サブポンプ３３）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Ｓ１３）。この場合、本実施の形態では、発電機１３及び蓄電装置３４から電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを負荷の消費動力Ｐｆとして用いると共に、該電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍは、以下の式（３）を用いて演算する。
Ｐｆ＝Ｐｍ＝（Ｉｇ×Ｖ）＋（Ｉｂ×Ｖ） ・・・（３）
上記式（３）において、Ｉｇは発電機電流センサ５１により検出される発電機１３の発電電流、Ｖは電圧センサ３９により検出される母線１５の電圧、Ｉｂは蓄電装置電流センサ５２により検出される蓄電装置３４の蓄放電電流であって、該蓄電装置３４の蓄放電電流は、蓄電装置３４の放電時にはプラス符号にし、蓄電装置３４の蓄電時にはマイナス符号にする。これにより、蓄電装置３４の放電時には、発電機１３の発電電力と蓄電装置３４の放電電力との合計電力が電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍとして演算され、また、蓄電装置３４の蓄電時には、発電機１３の発電電力から蓄電装置３４の蓄電電力を減じた電力が電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍとして演算される。尚、前記電圧センサ３９、発電機電流センサ５１、蓄電装置電流センサ５２は本発明の負荷測定手段を構成する。
【００４７】
次いで、エンジン目標回転数設定部５６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５５で演算された負荷の消費動力Ｐｆ（電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍ）に応じてエンジン目標回転数ωｓを設定する（ステップＳ１４）。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５４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。
【００４８】
さらに、エンジン目標出力設定部５７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５６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Ｓ１５）。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３５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。
【００４９】
さらに、前記ステップＳ１４、Ｓ１５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Ｓ１６〜Ｓ２１の制御を行なう。該ステップＳ１６〜Ｓ２１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〜Ｓ１０の制御と同じであるため、説明を省略するが、エンジン・発電機制御部５３の行なう制御によって、エンジン１２及び発電機１３は、蓄電装置３４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及び発電機１３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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、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４１が設けられていると共に、該回転数切替ダイヤル４１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。
【００５３】
また、前記第二の実施の形態では、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５５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５６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５７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。
【００５４】
また、第二の実施の形態では、負荷の消費する動力Ｐｆを測定するにあたり、発電機１３及び蓄電装置３４から電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを負荷の消費動力Ｐｆとして用いると共に、該電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを求める場合には、電圧センサ３９、発電機電流センサ５１、蓄電装置電流センサ５２からの検出信号に基づいて発電機１３の発電電力と蓄電装置３４の蓄放電電力とを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Ｐｆを求めることもできる。例えば、発電機１３の発電電力は、制御装置２７から発電制御器１４に出力される指令値（発電機出力指令値）によって求めることができ、また、蓄電装置３４の蓄放電電力は、蓄電装置３４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３４の特性により定まる）。さらに、個々の電動機への供給電力Ｐｍｉを求め、これらの合計（ΣＰｍｉ）を負荷の消費動力Ｐｆとすることもできる。この場合、制御装置２７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２７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（４）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 ・・・（４）
上記式（４）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、負荷がメインポンプ２８、パイロットポンプ３１、サブポンプ３３等の油圧ポンプの場合には、以下の式（５）或いは式（６）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 ・・・（５）
Ｐｍｉ＝（Ｌｐ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（６）
上記式（５）、（６）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（５）、（６）を用いる場合、油圧ポンプの回転数は、制御装置２７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２７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。
【００５５】
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。
【００５６】
さらに、本発明は、発電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。
【００５７】
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。
【００５８】
また、充電装置の充電量に応じてエンジン及び発電機の駆動、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及び発電機の駆動／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及び発電機の駆動／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及び発電機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及び発電機を停止させる構成（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、前記エンジン及び発電機の駆動、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。
【００５９】
また、蓄電装置は、電動機の出力に対して発電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。
【００６０】
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、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】
【００６１】
本発明は、エンジンにより発電機を駆動させ、該発電機と蓄電装置とから電力供給される電動機により負荷を駆動させるシリーズ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】
【００６２】
１ ハイブリッド型油圧ショベル
１２ エンジン
１３ 発電機
１４ 発電機制御器
１６〜２０ 電動機制御器
２１ メインポンプ用電動機
２２ 旋回用電動機
２３ パイロットポンプ用電動機
２４ 冷却ファン用電動機
２５ サブポンプ用電動機
２６ エンジンコントローラ
２７ 制御装置
３４ 蓄電装置
３６、５３ エンジン・発電機制御部
３８ 充電量センサ
３９ 電圧センサ
４１ 回転数切替ダイヤル
４２ 駆動／停止基準値設定部
４３ 駆動／停止判定部
４４、５６ エンジン目標回転数設定部
４５、５７ エンジン目標出力設定部
４７ 駆動／停止切替部
４９ 発電機出力指令値演算部
５１ 発電機電流センサ
５２ 蓄電装置電流センサ
５５ 負荷演算部
【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を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、エンジンにより発電機を駆動させ、該発電機と蓄電装置とから電力供給される電動機により走行装置や旋回装置、作業装置等の負荷を駆動させる所謂シリーズ方式の制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、この様なシリーズ方式のものにおいて、蓄電装置の出力可能電力に応じて、エンジンの駆動、停止を切換え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２参照。）。また、エンジン効率を向上させるために、動力制限レバーのレバー位置に応じて発電機の出力電力の上限値を切替えると共に、該発電機の出力電力の上限値に応じてエンジン回転数の設定値を切替えるようにした技術も提唱されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８３１０７号公報
【特許文献２】特開２００２−３２２９２６号公報
【特許文献３】特開２００２−３２２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献２のものは、蓄電装置の出力可能充電力に応じてエンジンを駆動、停止させることで消費燃料を減少させることができるが、このものでは、エンジンの駆動時におけるエンジン効率については検討されていない。また、前記特許文献３のものでは、発電機の出力電力が前記上限値以下になるように制御されると共に、該発電機の出力電力の上限値に応じてエンジン回転数が設定されることになるが、この場合に、発電機の出力が作業負荷の変動を受けて前記上限値以下の範囲内で変動すると、これに伴いエンジンの出力が変動してエンジン効率が低下する場合がある。つまり、エンジン回転数は発電機の出力電力の上限値に対応して設定されるものであるから、発電機の出力電力の低下に伴いエンジン出力も低下すると、エンジン回転数に対してエンジン出力が低くなり、エンジン効率の悪い状態になる。而して、前記特許文献２、特許文献３のものでは、エンジンが効率の良くない状態で運転される惧れがあって、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、該エンジンにより駆動される発電機と、該発電機から電力供給される電動機と、該電動機により駆動される負荷と、電動機の出力に対して発電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蓄電装置とを備えた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、前記発電機の出力を制御する発電機制御手段と、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、これらエンジン制御手段、発電機制御手段、電動機制御手段に制御指令を出力する制御装置とを設けると共に、該制御装置は、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、エンジン及び発電機の駆動時に、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、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機目標出力を演算し、発電機の出力を該発電機目標出力にするべく発電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、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３の発明は、請求項１において、負荷が消費する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４の発明は、請求項３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５の発明は、請求項１乃至４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及び発電機の駆動、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５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、エンジン及び発電機の駆動、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、エンジン出力をエンジン目標出力にするための発電機目標出力を演算し、発電機の出力を該発電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、負荷の過渡的変動の影響をエンジンが受けることなく、エンジンの出力を確実に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、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３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４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５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、エンジン及び発電機を停止させることで無駄な燃料消費を削減できる一方、エンジン及び発電機の駆動時には、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６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、該エンジン１２により駆動される発電機１３、後述する蓄電装置３４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の動力により発電機１３が駆動されると共に、該発電機１３で発電された電力は、発電機制御器１４、母線１５、電動機制御器１６〜２０を介して、メインポンプ用、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２１〜２５に供給されるように構成されている。
【００１０】
前記エンジン１２は、エンジンコントローラ２６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２６は、後述する制御装置２７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２６は、本発明のエンジン制御手段に相当する。
【００１１】
また、前記発電機制御器１４は、発電機１３で発電された交流電力を直流に変換すると共に、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、発電機１３の出力を制御する。尚、上記発電機制御器１４は、本発明の発電機制御手段に相当する。
【００１２】
さらに、前記電動機制御器１６〜２０は、直流を交流に変換すると共に、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、メインポンプ用、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２１〜２５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１６〜２０は、本発明の電動機制御手段に相当する。
【００１３】
前記メインポンプ用電動機２１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の油圧供給源であるメインポンプ２８を駆動せしめる専用の電動機である。また、旋回用電動機２２は、旋回減速機２９を介して上部旋回体３の旋回機構３０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２３は、パイロット圧の油圧供給源であるパイロットポンプ３１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２４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３２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２５は、ハイブリッド型油圧ショベル１に設けられる他の油圧アクチュエータ（図示しないが、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以外の油圧アクチュエータ）の油圧供給源であるサブポンプ３３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２１〜２５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２７から電動機制御器１６〜２０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、前記メインポンプ２８及びサブポンプ３３は、容量可変手段２８ａ、３３ａ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２８ａ、３３ａは、制御装置２７から出力される制御指令に基づいてメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量をそれぞれ制御するように構成されている。また、パイロットポンプ３１には定容量型ポンプが用いられている。尚、前記メインポンプ２８、旋回機構３０、パイロットポンプ３１、冷却ファン３２、サブポンプ３３は、本発明の負荷を構成する。
【００１４】
さらに、図２において、３４はバッテリやキャパシタ等の蓄電装置であって、該蓄電装置３４は、発電機制御器１４と電動機制御器１６〜２０との間の母線１５に接続され、発電機１３の出力と電動機２１〜２５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３４の蓄放電は、本実施の形態では、母線１５の電圧と蓄電装置３４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、発電機１３の出力が電動機２１〜２５の出力に対して余剰がある場合には母線１５の電圧が蓄電装置３４の電圧よりも高くなり、これにより発電機１３の余剰電力が蓄電装置３４に蓄電される一方、発電機１３の出力が電動機２１〜２５の出力に対して不足する場合には母線１５の電圧が蓄電装置３４の電圧よりも低くなり、これにより蓄電装置３４から放電されて電動機２１〜２５に不足電力が供給されるようになっている。
【００１５】
一方、前記制御装置２７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）、発電機１３の特性（発電機効率、発電機出力、発電機回転数、励磁電流等に関する特性）、メインポンプ２８やサブポンプ３３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２１〜２５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）、パイロット設定圧（パイロットポンプ３１の吐出ラインの圧力として予め設定される圧力）、蓄電装置３４の特性（容量、効率等に関する特性）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が設けられていると共に、エンジン１２や発電機１３を制御するエンジン・発電機制御部３６や、電動機２１〜２５やメインポンプ２８、サブポンプ３３を制御する電動機・ポンプ制御部３７等が設けられている。そして制御装置２７は、上記エンジン・発電機制御部３６や電動機・ポンプ制御部３７において、蓄電装置３４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）３８、母線１５の電圧を計測する電圧センサ３９、走行用、旋回用、ブーム用、アーム用、バケット用、他の油圧アクチュエータ用の各操作具（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）４０、回転数切替ダイヤル４１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、前記エンジンコントローラ２６、発電機制御器１４、電動機制御器１６〜２０、メインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａ等に制御指令を出力するように構成されている。
【００１６】
ここで、前記回転数切替ダイヤル４１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４１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４１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。
【００１７】
次いで、前記エンジン・発電機制御部３６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・発電機制御部３６は、入力側に前記メモリ３５、充電量センサ３８、回転数切替ダイヤル４１が接続され、出力側にエンジンコントローラ２６、発電機制御器１４が接続されると共に、駆動／停止基準値設定部４２、駆動／停止判定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、エンジン目標出力設定部４５、指令値演算部４６、駆動／停止切替部４７を具備して構成されている。さらに、前記指令値演算部４６は、エンジン回転数指令値演算部４８と発電機出力指令値演算部４９とを具備している。尚、前記エンジン目標回転数設定部４４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４５は、本発明のエンジン目標出力設定手段を構成する。また、前記前記駆動／停止基準値設定部４２、駆動／停止判定部４３、駆動／停止切替部４７は、本発明の駆動／停止切替え手段を構成する。
【００１８】
さらに、前記エンジン・発電機制御部３６の行なうエンジン１２及び発電機１３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・発電機制御部３６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）。
【００１９】
次いで、充電量センサ３８により検出される蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと、回転数切替ダイヤル４１のダイヤル値Ｄとを読込む（ステップＳ２）。
【００２０】
次いで、エンジン目標回転数設定部４４において、回転数切替ダイヤル４１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）。
【００２１】
さらに、エンジン目標出力設定部４５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４４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。
【００２２】
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４１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４１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４１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。
【００２３】
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４２において、エンジン１２及び発電機１３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及び発電機１３は、後述するように蓄電装置３４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及び発電機１３を駆動させるときに用いる蓄電装置３４の充電量を駆動基準値ＳＯＣ１として設定し、また、エンジン１２及び発電機１３を停止させるときに用いる蓄電装置３４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。
【００２４】
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３４の充電量ＳＯＣが、蓄電装置３４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４２は、蓄電装置３４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３４の効率が最大のときの充電量を５０％（蓄電装置３４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。
【００２５】
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４３において、充電量センサ３８により検出される蓄電装置３４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及び発電機１３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４３は、充電量センサ３８により検出される蓄電装置３４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及び発電機１３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及び発電機１３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及び発電機１３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及び発電機１３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及び発電機１３の駆動／停止を切替えることによって、蓄電装置３４の蓄電量は、駆動停止基準値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。
【００２６】
さらに、前記ステップＳ３、Ｓ４で設定されたエンジン目標回転数ωｓ、エンジン目標出力Ｐｅｓに基づいて、エンジン回転数指令値演算部４８においてエンジンコントローラ２６に対するエンジン回転数指令値ωｃを演算し、また、発電機出力指令値演算部４９において発電機制御器１４に対する発電機出力指令値Ｐｇｃを演算する（ステップＳ７）。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２６に出力される指令値である。また、発電機出力指令値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、発電機１３の出力を制御するべく発電機制御器１４に出力される指令値である。つまり、発電機１３の出力制御によって発電機１３からエンジン１２にかかる負荷を制御し、これによってエンジン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。
【００２７】
前記エンジン回転数指令値演算部４８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２６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（１）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 ・・・（１）
上記式（１）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。
【００２８】
一方、発電機出力指令値演算部４９では、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを、下記の式（２）を用いて演算する。尚、本実施の形態において、発電機制御器１４は、発電機目標出力Ｐｇｓを指令値として発電機１３の出力を制御する機能を有しており、而して、発電機目標出力Ｐｇｓがそのまま発電機出力指令値Ｐｇｃになる。
Ｐｇｃ＝Ｐｇｓ＝Ｐｅｓ×ηｇ ・・・（２）
上記式（２）において、ηｇはメモリ３５にデータとして保存されている発電機１３の効率である。尚、発電機効率ηｇは、発電機１３の出力や回転数により変化する。
【００２９】
さらに、前記ステップＳ７におけるエンジン回転数指令値ωｃ及び発電機出力指令値Ｐｇｃの演算後、駆動／停止切替部４７において、前記駆動／停止判定部４３の判定が、エンジン１２及び発電機１３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Ｓ８）。
【００３０】
前記ステップＳ８の判断で、エンジン１２及び発電機１３の駆動と判断された場合、駆動／停止切替部４７は、エンジンコントローラ２６に対してエンジン回転数指令値ωｃを出力すると共に、発電機制御器１４に対して発電機出力指令値Ｐｇｃを出力する（ステップＳ９）。これにより、発電機１３の出力は発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御され、そして該発電機１３の出力が発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御されることによって、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Ｓ９の処理後は、前記ステップＳ２に戻る。
【００３１】
一方、ステップＳ８の判断で、エンジン１２及び発電機１３の停止と判断された場合、駆動／停止切替部４７は、エンジンコントローラ２６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、発電機制御器１４に対して発電機１３の停止指令（発電機出力指令値Ｐｇｃ＝０）を出力する（ステップＳ１０）。これによりエンジン１２及び発電機１３は停止する。ステップＳ１０の処理後は、前記ステップＳ２に戻る。
【００３２】
而して、前記エンジン・発電機制御部３６の行なう制御によって、エンジン１２及び発電機１３は、蓄電装置３４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及び発電機１３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４１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。
【００３３】
次いで、前記電動機・ポンプ制御部３７が行なう制御について説明すると、電動機・ポンプ制御部３７は、前記メモリ３５、操作検出手段４０からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前記電動機制御器１６〜２０、及びメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａに制御指令を出力する。この場合、メインポンプ用電動機２１を制御する電動機制御器１６及びメインポンプ２８の容量可変手段２８ａに対しては、メインポンプ２８の吐出流量を、該メインポンプ２８を油圧源とする油圧アクチュエータ（本実施の形態では、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。また、旋回用電動機２２を制御する電動機制御器１７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３０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２３を制御する電動機制御器１８に対しては、パイロットポンプ３１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２４を制御する電動機制御器１９に対しては、冷却ファン３２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２５を制御する電動機制御器２０及びサブポンプ３３の容量可変手段３３ａに対しては、サブポンプ３３の吐出流量を、該サブポンプ３３を油圧源とする他の油圧アクチュエータ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。
【００３４】
ここで、前述したように、電動機・ポンプ制御部３７は、メインポンプ用電動機２１を制御する電動機制御器１６及びメインポンプ２８の容量可変手段２８ａに対して、メインポンプ２８の吐出流量を油圧アクチュエータ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、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８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、メインポンプ用電動機２１の回転数とメインポンプ２８の容量とを制御する。つまり、メインポンプ２８の流量は、メインポンプ２８の回転数と容量との積により決まるが、メインポンプ２８の回転数はメインポンプ用電動機２１の回転数により決まると共に、該メインポンプ用電動機２１の回転数は電動機制御器１６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、メインポンプ２８の容量は容量可変手段２８ａ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、メインポンプ用電動機２１の回転数とメインポンプ２８の容量とを、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８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、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８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、メインポンプ用電動機２１の回転数と電動機効率ηｍとの関係、メインポンプ２８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。
【００３５】
また、電動機・ポンプ制御部３７は、サブポンプ３３の吐出流量制御を行なう場合にも、前述したメインポンプ２８の場合と同様に、サブポンプ用電動機２５及びサブポンプ３３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２５の回転数とサブポンプ３３の容量とを制御する。而して、サブポンプ用電動機２５及びサブポンプ３３についても、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。
【００３６】
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、該エンジン１２により駆動される発電機１３と、該発電機１３から電力供給されるメインポンプ用、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２１〜２５と、該電動機２１〜２５の出力に対して発電機１３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２１〜２５に供給する蓄電装置３４とを備えているが、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２６と、前記発電機１３の出力を制御する発電機制御器１４と、前記電動機２１〜２５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１６〜２０と、これらエンジンコントローラ２６、発電機制御器１４、電動機制御器１６〜２０に制御指令を出力する制御装置２７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４１とが設けられている。そして、前記制御装置２７は、回転数切替ダイヤル４１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、エンジン回転数が該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及び発電機１３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２６に制御指令を出力する一方、エンジン出力を前記エンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、該発電機目標出力Ｐｇｓにするべく発電機制御器１４に制御指令を出力することになる。
【００３７】
この結果、エンジン１２は、回転数切替ダイヤル４１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、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電機１３の出力を該発電機目標出力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、負荷の過渡的変動等によりエンジン１２の出力が変動してしまうことなく、エンジン１２の出力を確実にエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御できることになる。
【００３８】
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４１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。
【００３９】
さらにこのものでは、蓄電装置３４の充電量を検出する充電量センサ３８が設けられていると共に、制御装置２７は、蓄電装置３４の充電量に応じてエンジン１２及び発電機１３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４２、駆動／停止判定部４３、駆動／停止切替部４７）を備えている。而して、蓄電装置３４の充電が不要の場合には、エンジン１２及び発電機１３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及び発電機１３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。
【００４０】
しかも、前記駆動／停止切替え手段は、蓄電装置３４の充電量が、蓄電装置３４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及び発電機１３の駆動、停止を切替えることになる。この結果、蓄電装置３４を高効率範囲で運転させることができて、蓄電装置３４についても高効率化を達成できる。
【００４１】
さらに、ハイブリッド型油圧ショベル１には、負荷として可変容量型のメインポンプ２８、サブポンプ３３が設けられていると共に、該メインポンプ２８、サブポンプ３３を駆動せしめるメインポンプ用電動機２１、サブポンプ用電動機２５が設けられている。そして、制御装置２７は、前記メインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａに制御指令を出力して、メインポンプ２８、サブポンプ３３の容量を制御すると共に、メインポンプ用電動機２１、サブポンプ用電動機２５の回転数を制御することによって、メインポンプ２８、サブポンプ３３の吐出流量を制御するが、この場合に、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８のトータルでの効率（電動機効率ηｍ×ポンプ効率ηｐ）、サブポンプ用電動機２５及びサブポンプ３３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、メインポンプ用電動機２１、サブポンプ用電動機２５の回転数とメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量とを制御することになる。而して、メインポンプ用電動機２１及びメインポンプ２８、サブポンプ用電動機２５及びサブポンプ３３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。
【００４２】
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、５１は発電機１３の発電電流を検出する発電機電流センサ、５２は蓄電装置３４の蓄放電電流を検出する蓄電装置電流センサ、５３は第二の実施の形態の制御装置２７に設けられるエンジン・発電機制御部である。さらに、５４は第二の実施の形態の制御装置２７に設けられるメモリであって、該メモリ５４には、第一の実施の形態と同様に、エンジン１２の特性、発電機１３の特性、メインポンプ２８の特性、電動機２１〜２５の特性、パイロット設定圧、蓄電装置３４の特性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２６、発電機１３、発電機制御器１４、母線１５、電動機制御器１６〜２０、メインポンプ用、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２１〜２５、メインポンプ２８、メインポンプ２８の容量可変手段２８ａ、旋回減速機２９、旋回機構３０、パイロットポンプ３１、冷却ファン３２、サブポンプ３３、サブポンプ３３の容量可変手段３３ａ、蓄電装置３４、充電量センサ３８、電圧センサ３９、操作検出手段４０については、前記第一の実施の形態と共通するも（同一のもの）であるため、説明は省略する。さらに、制御装置２７に設けられる電動機・ポンプ制御部３７についても、前記第一の実施の形態と同様の制御を行なうため、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４１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。
【００４３】
次いで、前記第二の実施の形態の制御装置２７に設けられるエンジン・発電機制御部５３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・発電機制御部５３は、入力側にメモリ５４、充電量センサ３８、電圧センサ３９、発電機電流センサ５１、蓄電装置電流センサ５２が接続され、出力側にエンジンコントローラ２６、発電機制御器１４が接続されると共に、駆動／停止基準値設定部４２、駆動／停止判定部４３、負荷演算部５５、エンジン目標回転数設定部５６、エンジン目標出力設定部５７、指令値演算部４６、駆動／停止切替部４７を具備して構成されている。さらに、前記指令値演算部４６は、エンジン回転数指令値演算部４８と発電機出力指令値演算部４９とを具備している。尚、前記駆動／停止基準値設定部４２、駆動／停止判定部４３、指令値演算部４６（エンジン回転数指令値演算部４８及び発電機出力指令値演算部４９）、駆動／停止切替部４７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５５、エンジン目標回転数設定部５６、エンジン目標出力設定部５７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５６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５７は本発明のエンジン目標出力設定手段を構成する。
【００４４】
さらに、前記エンジン・発電機制御部５３の行なうエンジン１２及び発電機１３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・発電機制御部５３は、メモリ５４に収納されているデータを読込む（ステップＳ１１）。
【００４５】
次いで、充電量センサ３８により検出される蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと、電圧センサ３９により検出される母線１５の電圧と、発電機電流センサ５１により検出される発電機１３の発電電流と、蓄電装置電流センサ５２により検出される蓄電装置３４の蓄放電電流とを読込む（ステップＳ１２）。
【００４６】
次いで、負荷演算部５５において、メインポンプ用、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２１〜２５により駆動される負荷（メインポンプ２８、旋回機構３０、パイロットポンプ３１、冷却ファン３２、サブポンプ３３）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Ｓ１３）。この場合、本実施の形態では、発電機１３及び蓄電装置３４から電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを負荷の消費動力Ｐｆとして用いると共に、該電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍは、以下の式（３）を用いて演算する。
Ｐｆ＝Ｐｍ＝（Ｉｇ×Ｖ）＋（Ｉｂ×Ｖ） ・・・（３）
上記式（３）において、Ｉｇは発電機電流センサ５１により検出される発電機１３の発電電流、Ｖは電圧センサ３９により検出される母線１５の電圧、Ｉｂは蓄電装置電流センサ５２により検出される蓄電装置３４の蓄放電電流であって、該蓄電装置３４の蓄放電電流は、蓄電装置３４の放電時にはプラス符号にし、蓄電装置３４の蓄電時にはマイナス符号にする。これにより、蓄電装置３４の放電時には、発電機１３の発電電力と蓄電装置３４の放電電力との合計電力が電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍとして演算され、また、蓄電装置３４の蓄電時には、発電機１３の発電電力から蓄電装置３４の蓄電電力を減じた電力が電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍとして演算される。尚、前記電圧センサ３９、発電機電流センサ５１、蓄電装置電流センサ５２は本発明の負荷測定手段を構成する。
【００４７】
次いで、エンジン目標回転数設定部５６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５５で演算された負荷の消費動力Ｐｆ（電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍ）に応じてエンジン目標回転数ωｓを設定する（ステップＳ１４）。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５４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。
【００４８】
さらに、エンジン目標出力設定部５７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５６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Ｓ１５）。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３５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。
【００４９】
さらに、前記ステップＳ１４、Ｓ１５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Ｓ１６〜Ｓ２１の制御を行なう。該ステップＳ１６〜Ｓ２１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〜Ｓ１０の制御と同じであるため、説明を省略するが、エンジン・発電機制御部５３の行なう制御によって、エンジン１２及び発電機１３は、蓄電装置３４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及び発電機１３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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、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４１が設けられていると共に、該回転数切替ダイヤル４１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。
【００５３】
また、前記第二の実施の形態では、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５５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５６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５７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。
【００５４】
また、第二の実施の形態では、負荷の消費する動力Ｐｆを測定するにあたり、発電機１３及び蓄電装置３４から電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを負荷の消費動力Ｐｆとして用いると共に、該電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを求める場合には、電圧センサ３９、発電機電流センサ５１、蓄電装置電流センサ５２からの検出信号に基づいて発電機１３の発電電力と蓄電装置３４の蓄放電電力とを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Ｐｆを求めることもできる。例えば、発電機１３の発電電力は、制御装置２７から発電制御器１４に出力される指令値（発電機出力指令値）によって求めることができ、また、蓄電装置３４の蓄放電電力は、蓄電装置３４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３４の特性により定まる）。さらに、個々の電動機への供給電力Ｐｍｉを求め、これらの合計（ΣＰｍｉ）を負荷の消費動力Ｐｆとすることもできる。この場合、制御装置２７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２７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（４）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 ・・・（４）
上記式（４）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、負荷がメインポンプ２８、パイロットポンプ３１、サブポンプ３３等の油圧ポンプの場合には、以下の式（５）或いは式（６）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 ・・・（５）
Ｐｍｉ＝（Ｌｐ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（６）
上記式（５）、（６）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（５）、（６）を用いる場合、油圧ポンプの回転数は、制御装置２７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２７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。
【００５５】
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。
【００５６】
さらに、本発明は、発電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。
【００５７】
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。
【００５８】
また、充電装置の充電量に応じてエンジン及び発電機の駆動、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及び発電機の駆動／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及び発電機の駆動／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及び発電機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及び発電機を停止させる構成（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、前記エンジン及び発電機の駆動、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。
【００５９】
また、蓄電装置は、電動機の出力に対して発電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。
【００６０】
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、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】
【００６１】
本発明は、エンジンにより発電機を駆動させ、該発電機と蓄電装置とから電力供給される電動機により負荷を駆動させるシリーズ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】
【００６２】
１ ハイブリッド型油圧ショベル
１２ エンジン
１３ 発電機
１４ 発電機制御器
１６〜２０ 電動機制御器
２１ メインポンプ用電動機
２２ 旋回用電動機
２３ パイロットポンプ用電動機
２４ 冷却ファン用電動機
２５ サブポンプ用電動機
２６ エンジンコントローラ
２７ 制御装置
３４ 蓄電装置
３６、５３ エンジン・発電機制御部
３８ 充電量センサ
３９ 電圧センサ
４１ 回転数切替ダイヤル
４２ 駆動／停止基準値設定部
４３ 駆動／停止判定部
４４、５６ エンジン目標回転数設定部
４５、５７ エンジン目標出力設定部
４７ 駆動／停止切替部
４９ 発電機出力指令値演算部
５１ 発電機電流センサ
５２ 蓄電装置電流センサ
５５ 負荷演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、該エンジンにより駆動される発電機と、該発電機から電力供給される電動機と、該電動機により駆動される負荷と、電動機の出力に対して発電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蓄電装置とを備えた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、前記発電機の出力を制御する発電機制御手段と、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、これらエンジン制御手段、発電機制御手段、電動機制御手段に制御指令を出力する制御装置とを設けると共に、該制御装置は、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、エンジン及び発電機の駆動時に、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、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機目標出力を演算し、発電機の出力を該発電機目標出力にするべく発電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、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３】
請求項１において、負荷が消費する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４】
請求項３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５】
請求項１乃至４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及び発電機の駆動、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５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、エンジン及び発電機の駆動、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、該エンジンにより駆動される発電機と、該発電機から電力供給される電動機と、該電動機により駆動される負荷と、電動機の出力に対して発電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蓄電装置とを備えた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、前記発電機の出力を制御する発電機制御手段と、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、これらエンジン制御手段、発電機制御手段、電動機制御手段に制御指令を出力する制御装置とを設けると共に、該制御装置は、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、エンジン及び発電機の駆動時に、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、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機目標出力を演算し、発電機の出力を該発電機目標出力にするべく発電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、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３】
請求項１において、負荷が消費する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４】
請求項３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５】
請求項１乃至４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及び発電機の駆動、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５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、エンジン及び発電機の駆動、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２０１２−１７６７５（Ｐ２０１２−１７６７５Ａ）
【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２０１０−１５４８３６（Ｐ２０１０−１５４８３６）
【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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